SE1001083A1 - Förädling av organiskt material - Google Patents

Abstract

Uppfinningen innefattar förfarande avseende framställning av en produkt med innehåll av kol med låg fukthalt och kan därför nyttjas som bränsle i fast form och i form av gas. Gasen kan medelst syntes bilda nya ämnen. Som råvaror används organiska material som exempelvis ved och stråväxter. Vidare ska råvaran sönderdelas till enheter vilkas maximala volym uppgår till 200 cmoch dess torrhalt ska väsentligen överstiga 85 %.En ytterligare kännetecknande del av uppfinningen är att råvaran (1) före torrdestillation (6) komprimeras (5) för höjning av råvarans densitet med minst 30 %.Produkten är i pulverform bland annat lämplig som hjälpmedel för avvattning och för upptagning av tjockolja som t ex släpps ut från fartyg och oljor vilka spills ut på verkstadsgolv.

Description

25 30 Beskrivning av uppfinningen Som råvara används lignocellulosamaterial som exempelvis stråväxter, vedflis, rest-och biprodukter såsom lignin, bark och kvist. Ingående material ska enligt uppfinningen reduceras till relativt lätthanterlig storlek. Sådan enhet ska ha en volym av maximalt 200 cms medan dess dimensioner med avseende på bredd, tjocklek och längd kan variera inom ett brett intervall. Reducering till lämplig storlek kan utföras med hjälp av till exempel en flishugg eller hammarkvam, med eller utan såll.

En kännetecknande del av uppfinningen är att råvarans enheter med torrhalter > 85 % och maximala volymen 200 cms kompakteras i en press. Vid torrhalter <50 % kan enligt uppfinningen råvaran mekaniskt avvattnas och därefter torkas så att torrhalten blir > 85 %.

Detta alternativ finns markerat med streckade markeringar i fig. l. Torkningen kan utföras i en roterande trumma, som tillförs till exempel rökgaser, het luft eller överhettad vattenån ga. l vissa fall kan det vara fördelaktigare att tillgripa indirekt torkning. Även torkning under vakuum kan med fördel användas. Sådan metod leder till att syrehaltig luft kan bortföras från råvaran. Vidare kan råvaran torkas i en cylinder med rörliga kolvar.

Torkad och komprimerad råvara torrdestilleras i enlighet med kända metoder. För att minimera risken för bildning av tj ära utförs torrdestillationen vid temperaturer mellan 200 och 400 °C . Vid s k torrifiering utförs torrdestillationen vid i princip syrefri miljö. För att uppnå sådan miljö tillförs vanligtvis kvävgas.

Beroende på att det vid komprimering enligt uppfinningen syrehaltig luft bortförs från råvaran kan vid torrdestillation tillförsel av kvävgas minskas eller helt elimineras. Genom den högre densiteten uppnås en högre fyllnadsgrad. Med andra ord minskas utrymmet för gas på ett påtagligt sätt.

Utförs torrdestillationen >400°C erhålls biprodukter, förutom brännbara gaser, även trätj ära.

Produkten framställd enligt uppfinningen kan brukas för eldning (grillning) eller modifieras via krossning/malning till pulver. Av detta pulver kan sedan tillverkas granuler, pellets eller briketter. Pulvret kan nyttjas som hjälpmedel i svåravvattnade material eller som medel för absorption av hydrofoba ämnen såsom fett och olja. Rensat och mycket fint pulver kan användas i motorer vilka idag drivs med dieselolja. Vidare kan pulvret blandas med s.k. biooljor som exempelvis paraffinolja och rapsolja. Störst potential har förgasning av pulvret.

Av bildade gaser kan tillverkas många olika syntetiska ämnen.

Beskrivna processteg kan enligt uppfinningen utföras i en och samma anordning vari torkning, komprimering och torrdestillation kan utföras.

Användning av sådan anordning demonstreras i exempel 3. l0 20 25 30 I det följ ande skall med hjälp av figur 1 -3 demonstreras tillämpning av uppfinningen.

Utföringsexempel 1 enligt uppfinningen Vedflis 1 med torrhalten 79 % sållades i ett skaksåll 2 utrustad med en silplåt 3 med hål vars diameter var 60 mm. Av ingående flis stannade 14 vikts-% överstor flis på plåten.

De 86 vikts-% av flisen, som passerade plåtens hål fördes till en tork 4 för att höja torrhalten.

När en torrhalt av 96 % hade uppnåtts avbröts torkningen.

Torkad flis fördes till en hydraulpress 5 vari flisen utsattes för ett tryck motsvarande 90 bar.

Därvid erhölls en kompression av flisen, som resulterade i en överraskande hög densitet.

Sålunda erhölls så hög densitet som 870 kg/m3, vilket ska jämföras med den relativt höga densiteten 480 kg/m3 före kompressionen. Vid försöket hade således densiteten höjts med hela 81 %. Dessutom visade det sig, att det var lätt, att efter pressningen, skilja de enskilda flisbitarna från varandra.

Komprimerad flis fylldes i en autoklav 6 med volymen 10 dms. Vikten av komprimerad flis som kunde fyllas i autoklaven uppgick till 8 kg.

Komprimerad flis i autoklaven värmdes indirekt till 290 °C med elslingor vilka omslöt autoklavens mantelyta. Avsedd temperatur uppnåddes efter 17 minuter. Före uppvärmningen tömdes autoklaven på luft som omgav flisen. Detta utfördes med hjälp av en vakuumpump.

Temperaturen i autoklaven vidhölls under 30 minuter. Före det att autoklaven tömdes på den torrdestillerade flisen öppnades en ventil som förde bort bl a brännbar gas som bildats under värmebehandlingen.

Den torrdestillerade flisen hade, trots behandlingen vid hög temperatur och under relativt lång tid, kvar sin struktur men var spröd så att det var överraskande lätt att omvandla flisen till pulver.

Utföringsexempel 2 enligt känd teknik Detta försök utfördes vid betingelser, vilka vanligtvis gäller vid tillämpning av känd teknik.

Vid försöket användes flis (1) med samma kvalitet som vid exempel 1. Torkad, men ej komprimerad, flis fylldes i den autoklav (6), som användes vid försök l. Autoklaven kunde fyllas med 5 kg flis. Vid försöket enligt uppfinningen kunde autoklaven fyllas med hela 8 kg.

Skillnaden i fyllnadsgrad med avseende på vikt är överraskande stor. 10 20 25 30 Flisen i autoklaven värrndes indirekt till 290 °C. Avsedd temperatur uppnåddes efter 23 minuter. Före uppvärmningen hade autoklaven fyllts med kvävgas.

Det vari viss mån överraskande att det krävdes längre uppvärmningstid än vid försöket i enlighet med uppfinningen. Skillnaden beror troligtvis på tillförseln av kvävgas.

En annan förklaring är att den högre densiteten som uppnås vid komprimering resulterar i effektivare värmeledningsförrnåga. Detta som ett resultat av att luft på ett effektivt sätt avlägsnats från flisen vid komprimeringen.

Temperaturen i autoklaven uppehölls under 36 minuter, som var 6 minuter längre än vid försöket enligt uppfinningen. Den förlängda uppehållstiden med sex minuter valdes för att kompensera för den längre uppvärmningstiden som krävdes vid utförandet enligt känd teknik.

Före det att autoklaven tömdes på den torrdestillerade flisen öppnades en ventil som förde bort gas som bildats under vännebehandlingen.

Den torrdestillerade flisen visade sig ha samma egenskaper som flisen torrdestillerat enligt uppfinningen.

Utföringsexempel 3 enligt uppfinningen Vid försöket användes flis med samma kvalitet som vid exempel 1 och 2. Flis (1) med torrhalten 79 % fylldes i en hydraulpress 13 utrustade med två kolvar 14,15 vilka är genomsläppliga för vätska och gaser. Pressen fylldes med flis upp till kolvens (14) maximala höjd inuti pressens cylinder 16.

Därefter fördes via kolven 15 varm rökgas 17 genom flispelaren (1) i pressen och avleddes via kolven 14. Detta innebar en torkning av flisen till torrhalten 97 %.

Omedelbart efter torkningen komprimerades flisen(1) med hjälp av kolven 14 så att volymen flisvolym minskade med 39 %,f1g. 3.

Med hjälp av de värmeelement 18 vilka omsluter presscylindems mantelyta upphettades flisen indirekt till 290 °C. Avsedd temperatur uppnåddes efter 19 minuter. Temperaturen vidhölls under 29 minuter. Den gas som bildades avfördes via ledningen 19.

Någon tydlig tj ärbildning kunde inte noteras vid beskrivet försök med anordningen. Vid uttalad tj ärbildning kan tjärliknande ämnen avtappas genom kolven 15. För att sänka viskositeten i sådana ämnen kan kolven upphettas med el, ånga eller gas. Genom sänkt viskositet underlättas bortförandet av tjärliknande ämnen.

Den torrdestillerade flisen visade sig ha samma egenskaper som flisen torrdestillerat enligt exemplen l och 2. 10 15 20 25 30 35 lnom ramen för uppfinningen kan även användas kontinuerligt arbetande skruvpressar vilka har förrnåga att komprimera och avvattna fuktiga material. I enlighet med uppfinningen matas skruvpressen företrädesvis med torkat material. Vidare är det fördelaktigt att till skruvpressen mata material som i förväg komprimerats för utdrivning av luft i materialet. Skruvpressens cylinder är utrustad med värmeelement och har för gaser och vätskor genomsläppliga öppningar.

Torrdestillerad flis från redovisade försök krossades så att det erhölls ett fint pulver 7 med torrhalten 96 %. Pulvret kunde lätt konverteras till briketter 8, pellets 9, granuler 10, nyttjas som olj eabsorbent 11 och blandas med stallgödsel eller slam från reningsverk och som hjälpmedel 12 vid avvattning. Emedan framställda pulver bedömdes som likvärdiga testades endast pulver erhållen i enlighet med uppfinningen. I det följ ande redovisas några applikationer för pulvret.

Utföringsexempel 4 Slam från ett kommunalt reningsverk förtj ockades i en datorstyrd laboratoriepress.

Vid försöken testades effekten av att blanda slammet med pulvret erhållet från försöket i enlighet med uppfinningen. Resultaten har sammanställts i tabell 1.

Tabell 1 Viktsandel Blandningens torrsubstanshalt % pulver % före nressning efter Dressning 00 24,8 26,8 10 27,0 34,0 20 29,3 45,5 30 32,3 53,1 40 33,1 59,3 Varje tillsats av pulvret har på ett överraskande sätt underlättat avvattningen av det svåravvattnade slammet.

Redan vid en tillsats av 10 vikts-% har erhållits en signifikant höjning av torrhalten. Vid en tillsats av 30 vikts-% har erhållits en torrhalt som gör det möjligt att utvinna cirka 3 MWh per ton från blandningen.

Utföringsexempel 5 Till försöket användes en balja med vatten förorenat med olj a. På oljans yta applicerades ett 2 cm tjockt lager av pulvret. 10 l5 20 25 30 För att erhålla maximal kontakt med oljan oirirördes balj ans hela innehåll med en träkäpp. Överraskande nog erhölls i det närmaste en momentan upptagning av oljan, som tillsammans med pulvret bildade en seg blandning.

Mycket överraskande var att blandningen kunde med lätthet fångas upp med användning av enbart händerna. Det kunde även noteras att händerna var praktiskt taget rena efter det man lagt undan den upptagna oljan i blandning med pulvret. Pulvret kan förpackas i påsar eller i säckar, vilka bildar kuddar. Kuddama används företrädesvis som olj eupptagare under motorer, samt på redan olj ebefläckade ytor.

Både kuddar och förpackningar ska bestå av material vilka inte har menlig inverkan på vare sig arbetsmiljön eller den yttre miljön.

Utföringsexempel 6 Pâ en durkplåt (lxl m) hälldes 1 liter spillolja från förbränningsmotorer. Vid detta försök preparerades oljan med 2 liter pulver. M.a.o. tillfördes en volym pulver som var två gånger spilloljans volym. Vad avser förhållandet till vikten uppgick mängden pulver till 30 vikts-% av spilloljans vikt. Även i detta fall erhölls en snabb upptagning av oljan. Särskilt överraskande var, att efter det att allt oljespill och pulver hade tagits upp från plåten, kunde konstateras att durkplåten var i det närmaste kliniskt ren från spillolj an.

Blandningen av olja och pulver från beskrivet försök blandades varpå man antände blandningen. Blandningen brann lätt och därför har uppfinningen ett högt energivärde.

Fördelar Med hjälp av föreliggande uppfinning blir det möjligt att vid torrdestillation av biomassa (t ex ved och bark) väsentligen höja kapaciteten. Detta uppnås genom att per given volym packa in en större vikt av biomassa. Vidare erhålls vid tillämpning av uppfinningen en effektivare överföring av värme. En annan ytterligare fördel är att tillförsel av kvävgas vid torrdestillation kan minskas eller till och med elimineras. Torrdestillerat produkt i fonn av pulver har visat sig fungera som oljeabsorbent och har visat sig värdefull som ett avvattningsbefrämjande medel vid avvattning. En väsentlig fördel med uppfinningen är, att pulvret är relativt lätt att förgasa. Gasema kan nyttjas för konvertering till många syntetiska produkter, vilka har högt kommersiellt värde.

För att utföra förfarandet i enlighet med uppfinningen kan torkning, komprimering och torrdestillation utföras i en och samma anordning i form av en kolvpress. För kontinuerlig process kan nyttjas en skruvpress.

Claims (5)

PATENTKRAV

1. Förfarande för tillverkning av produkter med innehåll av kol i ursprunglig fast förrn, i form av pulver, eller pulver integrerad till fast form samt applikationer av produkten kännetecknat därav att torkad råvara (4) före tennisk behandling (6) komprimeras (5) för höjning av råvarans densitet.

2. Förfarande enligt krav l kännetecknat därav att råvaran består av biologiskt material såsom lignocellulosa i förrn av ved och stråväxter vilka material är sönderdelade till enheter vilkas maximala volym uppgår till 200 cms.

3. Förfarande enligt krav loch 2 kännetecknat därav att råvarans torrhalt via torkning

4. (4) höjs till >85 %. Förfarande enligt krav 1-3 kännetecknat därav att torkad råvaras innehåll av luft minskas via komprimering (5) medelst höjning av dess densitet med minst 30 %. F örfarande enligt krav 4 kännetecknat därav att komprimerad råvara genom termisk behandling (6) torrdestilleras vid temperaturer mellan 200-1800 °C. Produkt framställd enligt krav 5 kännetecknad därav att produkten i sin ursprungliga fasta enhet eller i form av pulver (7) nyttjas för generering av energi, för absorption av hydrofoba ämnen såsom fett och olja och nyttjas som tillsatsmedel i slam från reningsverk Anordning för tillämpning av förfarande enligt krav 5 kännetecknad därav att anordningen innefattar en press (13) med kolvar (l4,l

5. ) vilka är genomsläppliga för gaser och vätska. Anordning enligt krav 7 kännetecknad därav att pressens cylinder omges av värmeelement (17). Anordning enligt krav 7 kännetecknad därav att åtminstone pressens ena kolv (15) innefattar element för upphettning av kolven.