SE433226B

SE433226B - Pyrolysis process and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: SE433226B
Application number: SE8207015A
Authority: SE
Inventors: C-J S Hellestam
Original assignee: Svensk Alunskifferutveckling A
Priority date: 1982-12-08
Filing date: 1982-12-08
Publication date: 1984-05-14
Also published as: SE8207015D0

Abstract

A process for the production of oil and flammable gas via the pyrolysis of a finely divided solid carbon and hydrogen- containing, ash-rich fuel, eg. black shale (alum slate), characterised in that the carbon-containing ash, which is obtained as a residuum of the pyrolysis, is burned 1 at such a high temperature that the ash essentially melts to give a fluid slag, that the slag melt is cooled and is formed between at least two cooled briquetting rollers 8 into briquettes, which have a solid surface layer but are still molten inside, such that the briquettes are of a size that the ratio between the average particle size of the formed briquettes and the average particle size of the finely divided fuel is greater than 10:1, and that the heat energy for the pyrolysis is supplied to the finely divided fuel by mixing with the formed briquettes so that the fuel reaches the pyrolysis temperature 9. The equipment according to the invention is characterised by the inclusion of an incineration oven 1, a cooling and forming device including at least a pair of cooled briquetting rollers 8 of metal, preferably steel arranged to receive the flowing slag and cool and form the same into briquettes with a solidified outer surface, a pyrolysis reactor 9 for mixing the hot briquettes with the finely divided fuel so that pyrolysis takes place, plus a device 16 for the transport of the pyrolysis ash to the incineration oven. <IMAGE>

Description

15 20 30 8207015-2 2 kerogen och bitumen och relativt höga halter av svavel samt mycket hög halt askbeståndsdelar. Eftersom det har visat sig vara omöjligt att ekonomiskt anrika eller koncentrera kerogenet och bitumenet, måste hela skiffermassan uppvärmas varvid stora värmemängder skall tillföras utan att luftens syre får tillträde. Kerogen and bitumen and relatively high levels of sulfur and very high levels of ash constituents. Since it has proved impossible to economically enrich or concentrate the kerogen and bitumen, the entire slate mass must be heated, whereby large amounts of heat must be supplied without the oxygen of the air gaining access.

De processer som härvid har visat sig vara mest-lovande innebär att värmeenergin tillföres den sönderkrossade skiffern medelst en het gas eller medelst ett upphettat fast material. 7 Inom den sistnämnda processgruppen med fast material som värmemedium kan man särskilja två undergrupper. I den ena cirku- leras vid pyrolysen erhållen aska som genom förbränning av pyro- lysrestkolet uppvärmts till en temperatur högre än erforderlig pyrolystemperatur men lägre än sintringstemperaturen, varigenom blandningstemperaturen efter tillförsel av kall råskiffer blir' den önskade för pyrolysen. I den andra användes ett storstyckigt material som uppvärmes till hög temperatur genom förbränning av gasformig eller fast bränsleprodukt från pyrolysen. Det stor- styckiga materialet bör vara både mekaniskt och termiskt resi- stent för att kunna cirkulera i processen. Som sådant användes därför metallkulor eller företrädesvis keramiskt material. Ty- piska processer för de båda undergrupperna är Lurgi- och Tosco II-processerna.The processes which have proved to be most promising in this case mean that the heat energy is supplied to the crushed shale by means of a hot gas or by means of a heated solid material. 7 Within the latter process group with solid material as heating medium, two subgroups can be distinguished. In one, the ash obtained during the pyrolysis is circulated, which by heating the pyrolysis residual carbon is heated to a temperature higher than the required pyrolysis temperature but lower than the sintering temperature, whereby the mixing temperature after the addition of cold shale becomes the desired one for the pyrolysis. In the second, a large piece of material is used which is heated to a high temperature by burning gaseous or solid fuel product from the pyrolysis. The bulk material should be both mechanically and thermally resistant to be able to circulate in the process. As such, therefore, metal balls or preferably ceramic material are used. Typical processes for the two subgroups are the Lurgi and Tosco II processes.

I den förstnämnda processen upphettas aska till ca 70006 helt eller delvis genom förbränning av askans kvarvarande kol- innehåll. Den heta askan blandas med råskiffer i proportionerna 6-8 delar bet aska på en del kall skiffer. Blandningen sker i en för luft sluten retort, varvid skifferns kerogendel pyrolyserar under bildning av kolväten. Den från retorten utmatade bland- ningen av aska och skifferkoks delas i en mindre del som från- skiljes, och en större del som cirkuleras efter förbränning och upphettning.In the former process, ash is heated to about 70006 in whole or in part by incineration of the ash's residual carbon content. The hot ash is mixed with raw slate in the proportions 6-8 parts bit ash on some cold slate. The mixing takes place in an air-closed retort, whereby the kerogen part of the slate pyrolyzes to form hydrocarbons. The mixture of ash and shale coke discharged from the retort is divided into a smaller part which is separated, and a larger part which is circulated after combustion and heating.

I Tosco II-processen användes i stället för aska som värme- bärande medium keramiska kulor något större än skifferkornen.In the Tosco II process, instead of ash, medium-sized ceramic balls slightly larger than the slate grains were used as heat-carrying medium.

Kulorna upphettas till ca 700°C och blandas med halva sin vikt till ca 2S0°C förvärmd skiffer i en från luften sluten retort i vilken pyrolysen sker vid ca SOOOC. Vid utmatningen separeras de keramiska kulorna genom sållning från skifferkoksen. Kulorna upp- hettas på nytt genom förbränning av gas eller skifferkoks och cirkuleras för pyrolys av ny skiffer. 10 15 20 25 30 35 40 8207015-2 Vid båda de nämnda processerna erhålles skifferkoks som restprodukt vid pyrolysen. Skifferkoksen kan ej direkt depone- ras som avfall bl.a. beroende på att restkolet är pyrofort och därför lätt orsakar självantändning. Dessutom förloras vid de- ponering en betydande del av skifferns energiinnehåll med rest- kolet. Ett tillvaratagande av denna energi genom förbränning innebär emellertid ett svårt ekonomiskt och tekniskt problem.The beads are heated to about 700 ° C and mixed with half their weight to about 2S0 ° C preheated slate in an air-closed retort in which the pyrolysis takes place at about SOOOC. At discharge, the ceramic balls are separated by screening from the shale coke. The spheres are reheated by burning gas or shale coke and circulated for pyrolysis of new shale. In both of the processes mentioned, shale coke is obtained as a residual product in the pyrolysis. The shale coke can not be disposed of directly as waste, e.g. due to the fact that the residual carbon is pyrophoric and therefore easily causes self-ignition. In addition, a significant part of the shale's energy content with the residual carbon is lost when deposited. However, the recovery of this energy through combustion poses a difficult economic and technical problem.

Koksen utgör nämligen ett mycket fattigt bränsle med hög halt av svavel. Större delen av svavlet förbrännes till svavel- dioxid som utgör en besvärlig miljöförorening i rökgasen som därför mäste renas före utsläpp. Askan blir vid förbränning under sintringstemperaturen porös och flera av metallbeständsdelarna är svagt lösbara i vatten. Askan orsakar därför vid deponering föroreningsproblem med grundvattnet. Askan i koksen börjar att smälta vid relativt låg temperatur, nämligen omkring 100006, vilket medför att förbränningen mäste regleras noggrant, så att askan ej sintrar samman och blir mekaniskt ohanterlig.Coke is a very poor fuel with a high content of sulfur. Most of the sulfur is burned to sulfur dioxide, which is a troublesome environmental pollutant in the flue gas, which must therefore be purified before emissions. The ash becomes porous during combustion below the sintering temperature and several of the metal constituents are poorly soluble in water. The ash therefore causes pollution problems with the groundwater when depositing. The ash in the coke begins to melt at a relatively low temperature, namely around 10,000, which means that the combustion must be carefully regulated, so that the ash does not sinter together and becomes mechanically unmanageable.

Alternativt skulle förbränningen kunna drivas vid så hög tenperatur, att askan smälter och bildar flytande slagg, vilken kan avtappas ur förbränningsrummet. Askans smältintervall är emellertid mycket långt, och förbränníngstemperaturen måste hål- las mycket hög, i regel över ca 14000C, för att tillräcklig flyt- barhet skall erhållas hos slaggen. Eftersom skifferpyrolysen sker vid låg temperatur, vanligen inom området 150-600°C, har i de fall skifferkoksens energi utnyttjats för pyrolysen enbart för- bränning vid låg temperatur varit aktuell. Höga temperaturer med stora mängder flytande slagg som avfallsprodukt har förutom pro- blem med avtappning och deponering hittills inneburit alltför stora energiförluster för att vara tänkbart i praktiken.Alternatively, the combustion could be carried out at such a high temperature that the ash melts and forms liquid slag, which can be drained from the combustion chamber. However, the melting range of the ash is very long, and the combustion temperature must be kept very high, usually above about 140 DEG C., in order to obtain sufficient flowability of the slag. Since the shale pyrolysis takes place at low temperature, usually in the range 150-600 ° C, in cases where the shale coke's energy has been used for the pyrolysis, only combustion at low temperature has been relevant. High temperatures with large amounts of liquid slag as a waste product have, in addition to problems with bottling and disposal, so far entailed too large energy losses to be conceivable in practice.

Enligt föreliggande uppfinning har det emellertid visat sig möjligt att genomföra förbränningen av skifferkoksen vid så hög temperatur att flytande slagg erhålles, utan att de ovan omtalade problemen med utmatning av slaggen uppträder och utan att pro- cessen innebär stora värmeförluster. I stället utnyttjas prak- tiskt taget hela värmeinnehållet i slaggen som energi för genom- förande av pyrolysprocessen utan att behöva utnyttja aska eller keramiska kulor som värmeöverförande medium för pyrolysen. Som restprodukt erhålles en glasartad slagg som har bättre depone- ringsegenskaper ur miljösynpunkt än den porösa aska som erhålles vid förbränning av skifferkoks under sintringstemperaturen. 10 15 20 25 30 35 s2o7o1s-2 Vid en variant av uppfinningen utföres processen så att nå- gon rökgas med svaveldioxid ej erhålles. Denna variant föredrages i de fall bränslet innehåller svavel i väsentlig mängd vilket är vanligt då det gäller skiffer. Förbränningen av skifferkoksen kan därvid närmast betecknas som partiell förbränning eller förgasníng och "förbränning" i samband med uppfinningen innebär sålunda an- tingen fullständig förbränning eller partiell förbränning (förgas- ning). En sådan förgasning kan utföras i en apparatur enligt _ t.eX. Europapatentansökan 828501l8.9 (Hellestam-Elvander). A11 producerad gas, från såväl förgasningssteget som pyrolyssteget kan vid denna variant sammanföras och underkastas svavelrening.According to the present invention, however, it has been found possible to carry out the combustion of the shale coke at such a high temperature that liquid slag is obtained, without the above-mentioned problems with discharge of the slag occurring and without the process entailing large heat losses. Instead, practically the entire heat content of the slag is used as energy for carrying out the pyrolysis process without having to use ash or ceramic spheres as a heat transfer medium for the pyrolysis. As a residual product, a glassy slag is obtained which has better deposition properties from an environmental point of view than the porous ash obtained when burning slate coke below the sintering temperature. 10 15 20 25 30 35 s2o7o1s-2 In a variant of the invention, the process is carried out so that no flue gas with sulfur dioxide is obtained. This variant is preferred in cases where the fuel contains a significant amount of sulfur, which is common in the case of slate. The combustion of the shale coke can then almost be described as partial combustion or gasification and "combustion" in connection with the invention thus means either complete combustion or partial combustion (gasification). Such gasification can be carried out in an apparatus according to _ t.eX. European Patent Application 828501l8.9 (Hellestam-Elvander). A11 produced gas, from both the gasification step and the pyrolysis step, can in this variant be combined and subjected to sulfur purification.

Eftersom allt svavel i gasen föreligger som svavelväte och koloxi- sulfid är denna rening förhållandevis enkel och svavlet erhålles i säljbar form som elementärt svavel. Eftersom energiutvecklingen vid förgasning är mindre än vid fullständig förbränning kan det vid denna variant visa sig erforderligt för att uppnå tillräckligt hög temperatur på slaggsmältan att i stället för eller som extra energitíllförsel använda opyrolyserat bränsle eller en viss del av vid pyrolysen producerad gas eller tjockolja.Since all the sulfur in the gas is present as hydrogen sulphide and carbon monoxide, this purification is relatively simple and the sulfur is obtained in salable form as elemental sulfur. Since the energy evolution during gasification is less than during complete combustion, it may prove necessary in this variant to achieve a sufficiently high temperature of the slag melt to use unpyrolyzed fuel or a certain part of gas or heavy oil produced during the pyrolysis instead of or as extra energy supply.

I uppfinningen användes ett storstyckigt material som vär- meöverföringsmedium till pyrolyssteget. Det storstyckiga materia- let nyproduceras í varje processgenomgäng och utgöres av askmate- rial (ev. efter flyssmedeltillsats) som har smälts och formats vid stelningen till kulor eller kuddliknande stycken.In the invention, a large piece of material was used as the heat transfer medium for the pyrolysis step. The large-scale material is newly produced in each process review and consists of ash material (possibly after the addition of flux) which has been melted and formed during solidification into balls or cushion-like pieces.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Förfarandet enligt uppfinningen innebär mera i detalj att den kolhaltíga aska eller skifferkoks som erhålles som återstod vid pyrolysen förbrännes vid så hög temperatur, att askan i hu- vudsak smälter till flytande slagg, att slaggsmältan kyles och formas till kulor eller kuddliknande bitar med i varje fall stel- nat ytskikt, varvid bitarna är väsentligt större än det för pyro- lysen använda bränslet, och att erforderlig värmeenergi för pyro- lysen tillföras det finfördelade bränslet genom blandning med de formade slaggbitarna med stelnat ytskikt, så att bränslet uppnår pyrolystemperatur.DESCRIPTION OF THE INVENTION The process according to the invention means in more detail that the carbonaceous ash or shale coke obtained as a residue in the pyrolysis is burned at such a high temperature that the ash essentially melts into liquid slag, that the slag melt is cooled and formed into balls or cushion-like pieces. in each case solidified surface layer, the pieces being significantly larger than the fuel used for the pyrolysis, and that the required heat energy for the pyrolysis is supplied to the atomized fuel by mixing with the formed slag pieces with solidified surface layer, so that the fuel reaches pyrolysis temperature.

Enligt föreliggande uppfinning är det möjligt att genomföra pyrolys av mycket askrika bränslen och därvid dra fördel av de höga askhalterna i den interna pyrolysprocessen, och detta trots 10 15 25 30 35 8207015-2 att man måste tillgripa förbränning vid så höga temperaturer att i huvudsak all slagg smälter. Förutom att skifferkoksen kan ut- nyttjas som energikälla för tillförsel av den energi som erford- ras för att genomföra pyrolysen, innebär den höga temperatur som de kylda och formade slaggbitarna uppvisar vid blandningen med det finfördelade pyrolysbränslet att de fina bränslepartiklarna snabbt uppnår pyrolystemperatur. Härigenom uppnår man bl.a. den stora fördelen att en mycket stor del av de vid pyrolysen först bildade högre kolvätena sönderfaller till lägre kolväten. Detta innebär i sin tur att man undviker problem med utkondenserad tjockolja eller tjära, vilka problem annars i regel uppträder när pyrolysgasen avkyles.According to the present invention, it is possible to carry out pyrolysis of very ash-rich fuels and thereby take advantage of the high ash contents in the internal pyrolysis process, and this despite the fact that one must resort to combustion at such high temperatures that essentially all slag melts. In addition to the fact that the shale coke can be used as an energy source for supplying the energy required to carry out the pyrolysis, the high temperature that the cooled and shaped slag pieces show when mixed with the atomized pyrolysis fuel means that the fine fuel particles quickly reach pyrolysis temperature. In this way, e.g. the great advantage that a very large part of the higher hydrocarbons first formed during pyrolysis decomposes into lower hydrocarbons. This in turn means that problems with condensed thick oil or tar are avoided, which problems usually occur when the pyrolysis gas cools down.

Svarta skiffrar har mycket varierande sammansättning och halter. Detta innebär att en process måste anpassas till varje skiffermaterial. Uppfinningen ger mycket goda möjligheter till så- dan anpassning.Black slate has very different composition and concentrations. This means that a process must be adapted to each slate material. The invention provides very good possibilities for such adaptation.

För vissa skíffrar kan det sålunda vara lämpligt att i sam- band med eller omedelbart efter slaggkylningen och formningen blanda in en viss del av de bitar av låg temperatur, som matas ut från pyrolysdelen. Efter temperaturutjämning i blandningen till- föres den finkorniga râskiffern för pyrolys. På detta sätt med lägre temperatur på ingående bitar till pyrolysdelen erhålles ett annorlunda pyrolysförlopp med en större produktion av högre kol- väten och mindre kol kvar i pyrolysresten (koksen).Thus, for some slates, it may be appropriate, in conjunction with or immediately after slag cooling and molding, to mix in a certain portion of the low temperature pieces discharged from the pyrolysis portion. After temperature equalization in the mixture, the fine-grained shale is added for pyrolysis. In this way, with a lower temperature of the components to the pyrolysis part, a different pyrolysis process is obtained with a larger production of higher hydrocarbons and less carbon left in the pyrolysis residue (coke).

I vissa skiffrar blir kolhalten i koksen efter pyrolysen så låg att det är oekonomiskt att söka utnyttja denna i förbrän- ningsugnen för framställning av smält slagg. En deponering direkt kan emellertid vara omöjligt ur miljövårdssynpunkt med hänsyn till risken för självantändning och vattenkontamination. I ett sådant fall kan koksen blandas in i den smälta slaggen före kulform- ningen i stället för slaggbitar varigenom kol och aska blir in- glasade. De glasartade bitarna från pyrolysen kan sedan deponeras utan miljörisk. I detta fall måste upphettningen och smältning av slagg ske genom att râskiffer tillföres förbränningsugnen i stället för koksen. Även förbränningen för slaggsmältningen kan varieras. Vid relativt låga kolhalter i koksen erfordras total förbränning i ugnen. Härvid erhålles en rökgas som beroende på svavelhalten kan kräva en dyrbar rökgasrening före utsläpp. Vid högre kolhalter i 10 15 20 25 35 40 8207019-2 koksen eller genom tillsats av råskiffer, alternativt vissa läg- värdiga delar av de gas- eller oljeformiga produkterna från py- rolysen, kan förbränningen drivas som partíell (förgasning). Av- gasen blir härvid brännbar och svavlet i gasen i form av svavel- väte. Åvgasen kan blandas med pyrolysgasen. Endast ett svavel- reníngssteg erfordras därvid och svavlet erhålles som elementärt svavel, en säljbar produkt.In some shales, the carbon content of the coke after the pyrolysis becomes so low that it is uneconomical to try to use it in the incinerator for the production of molten slag. However, a direct disposal may be impossible from an environmental point of view with regard to the risk of self-ignition and water contamination. In such a case, the coke can be mixed into the molten slag before the ball formation instead of slag pieces whereby coal and ash are glazed. The vitreous pieces from the pyrolysis can then be deposited without environmental risk. In this case, the slag must be heated and melted by adding raw slate to the incinerator instead of the coke. The combustion for the slag melting can also be varied. At relatively low carbon contents in the coke, total combustion in the furnace is required. This results in a flue gas which, depending on the sulfur content, may require an expensive flue gas treatment before discharge. At higher carbon contents in the coke or by adding raw shale, or alternatively certain inferior parts of the gaseous or oily products from the pyrolysis, the combustion can be operated as partial (gasification). The exhaust gas then becomes combustible and the sulfur in the gas in the form of hydrogen sulphide. The exhaust gas can be mixed with the pyrolysis gas. Only one sulfur purification step is required and the sulfur is obtained as elemental sulfur, a salable product.

Med uttrycket mycket askrika material förstås i föreliggande fall vanligtvis material med en halt av obrännbara beståndsdelar, eller askhalt, överstigande ca 40 viktprocent. Eftersom uppfin- ningen möjliggör ett utnyttjande av de s.k. svarta skiffrarna, överstiger askhalten dessutom ofta 50 viktprocent och till och, med 60 eller 70 viktprocent. _ Vad beträffar den temperatur, vid vilken de obrännbara be- ståndsdelarna i bränslet bildar flytande slagg, gäller att den i regel ligger flera hundra grader över sintringstemperaturen. Vil- ken temperatur som härvid gäller för sintringstemperaturen respek- tive temperaturen för förbränningen, bestämmes naturligtvis av fackmannen på området i varje enskilt fall, men generellt innebär detta, speciellt vid ovannämnda svarta skiffrar, att förbrän- ningen utföres vid en temperatur överstigande ca 1Z00°C och före- trädesvis vid en temperatur överstigande ca 140006. Även vad be- träffar lämplig övre temperaturgräns gäller att denna fastlägges av fackmannen från fall till fa11,beroende på vilket bränsle som utnyttjas, men vanligtvis finns det ingen anledning att överstiga ca l600°C. Detta innebär i sin tur att eü:lämpligt temperaturom- råde för förbränningen är ca 1200-1600°C, företrädesvis ca 140Q- -160006. I vissa bränslen är askbeständsdelarnas sammansättning sådan, att tillräcklig flytbarhet är svär att erhålla inom det nu nämnda temperaturomrâdet. I sådana fall kan det vara lämpligt att uppblanda bränslet med material som ökar flytbarheten eller sänker erforderlig smälttemperatur (flussmedel). Som exempel på sådana material kan nämnas kalcium-, magnesium- och järnhaltiga material vid sura asker och kvarts vid basiska.The term very ash-rich materials in the present case usually means materials with a content of non-combustible constituents, or ash content, exceeding about 40% by weight. Since the invention enables an utilization of the so-called black slate, the ash content also often exceeds 50% by weight and even, by 60 or 70% by weight. As regards the temperature at which the non-combustible constituents of the fuel form liquid slag, it is generally several hundred degrees above the sintering temperature. The temperature which in this case applies to the sintering temperature or the temperature of the combustion is of course determined by the person skilled in the art in each individual case, but in general this means, especially with the above-mentioned black shales, that the combustion is carried out at a temperature exceeding about 100 ° C. C and preferably at a temperature exceeding approx. 140006. Also with regard to the appropriate upper temperature limit, this is determined by the person skilled in the art from case to fa11, depending on the fuel used, but usually there is no reason to exceed approx. L600 ° C . This in turn means that the suitable temperature range for the combustion is about 1200-1600 ° C, preferably about 140Q--160006. In some fuels, the composition of the ash constituents is such that sufficient flowability is difficult to obtain within the temperature range now mentioned. In such cases, it may be appropriate to mix the fuel with materials that increase flowability or lower the required melting temperature (flux). Examples of such materials are calcium, magnesium and ferrous materials in acidic ash and quartz in basic.

För åstadkommande av så hög temperatur vid förbränningen att de obrännbara beståndsdelarna i bränslet i huvudsak fullstän- digt smälter till flytande slagg, använder man sig av syre, syre- anrikad luft eller luft med eller utan förvärmning. Vanligtvis gäller härvid att förbränning med mer eller mindre ren syrgas är att föredra. 10 15 25 30 35 s2ovo1s-2 7 Föreliggande uppfinning bygger på formning av kul- eller kuddformiga stycken av slaggsmältan, varvid i varje fall ytskik- tet stelnar, medan centrumskiktet fortfarande kan vara smält.To achieve such a high temperature during combustion that the non-combustible constituents of the fuel almost completely melt into liquid slag, oxygen, oxygen-enriched air or air with or without preheating is used. In this case, combustion with more or less pure oxygen is usually preferred. The present invention is based on the formation of spherical or cushion-shaped pieces of the slag melt, in which case the surface layer solidifies, while the center layer can still be melted.

Styckena kommer härígenom att hålla en större värmeenergimängd som kan nyttiggöras i pyrolyssteget.The pieces will thereby hold a larger amount of heat energy that can be utilized in the pyrolysis step.

Enligt en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen åstadkommes den snabba kylningen med hjälp av åtminstone ett par kylda valsar av metall, företrädesvis stål. För de ovan omtalade temperaturniväerna hos slaggsmältan gäller vanligtvis att yttem- pcraturen hos dessa metallvalsar måste hållas under ca 50000 och företrädesvis under ca SOOOC för att slaggsmältan skall stelna tillräckligt snabbt och därvid icke fastna på valsarna. Metoden bygger vidare på valsning av förhållandevis tunna skikt, vilket vanligtvis innebär en tjocklek hos det valsade materialet, dvs. ett avstånd mellan valsarna, av ca 10-30 mm.According to an embodiment of the method according to the invention, the rapid cooling is effected by means of at least a pair of cooled rollers of metal, preferably steel. For the above-mentioned temperature levels of the slag melt, it usually applies that the surface temperature of these metal rollers must be kept below about 50,000 and preferably below about 50,000 in order for the slag melt to solidify sufficiently quickly and thereby not stick to the rollers. The method is further based on rolling relatively thin layers, which usually means a thickness of the rolled material, ie. a distance between the rollers, of about 10-30 mm.

Den valsade skivan av slagg formas till stycken, kulor, kuddar eller bríketter av önskad storlek medan centrumskiktet fortfarande är smält och skivan därigenom är plastisk. Formningen kan ske med hjälp av speciella formningsorgan anordnade efter kyl- valsarna, men lämpligen är kylvalsarna i sig själva utformade som formnings- eller briketteringsvalsar, så att kylningen och upp- delning i formade slaggbitar sker med hjälp av ett och_samma vals- par. För att tillräckligt snabb kylning skall åstadkommas och för att uppdelning i enskilda slaggbitar lätt skall ske bör partierna mellan de formade bitarna eller briketterna jämfört med den tidi- gare angivna tjockleken 10-30 mm vanligtvis ha en tjocklek under- stigande ca 5 mm. Övriga detaljer för kylningen och formningen av slaggsmäl- tan finns att hämta 1 vår med föreliggande ansökan samtidigt in- lämnade putontunsökun med titeln "Förfarunde och apparat för fin- fördelning av och värmeutvinning ur flytande slagg". Innehållet i sistnämnda patentansökan avseende formning och kylning av slaggen upptas härmed sålunda i föreliggande text. Från de anordningar som beskrivs i nämnda patentansökan tar man sålunda lämpligen ut briketterna direkt efter briketteringsvalsarna, så att man kan få ut maximal värmeenergi ur briketterna vid pyrolysförfarandet enligt föreliggande uppfinning.The rolled sheet of slag is formed into pieces, balls, cushions or briquettes of the desired size while the center layer is still molten and the sheet is thereby plastic. The forming can take place by means of special forming means arranged after the cooling rollers, but suitably the cooling rollers are themselves designed as forming or briquetting rollers, so that the cooling and division into shaped slag pieces takes place by means of one and the same pair of rollers. In order for sufficiently rapid cooling to be achieved and for division into individual slag pieces to take place easily, the portions between the formed pieces or briquettes compared with the previously stated thickness of 10-30 mm should usually have a thickness of less than about 5 mm. Other details for the cooling and shaping of the slag melt can be retrieved in the spring with the present application, which was submitted at the same time as the putton tuna application entitled "Procedure and apparatus for atomization and heat recovery from liquid slag". The contents of the latter patent application concerning the forming and cooling of the slag are thus hereby incorporated in the present text. Thus, from the devices described in said patent application, the briquettes are suitably removed directly after the briquetting rollers, so that maximum heat energy can be obtained from the briquettes in the pyrolysis process according to the present invention.

Enligt föreliggande uppfinning har det dock visat sig vara speciellt fördelaktigt att före formníngen och kylningen av den 10 15 20 25 30 35 8207015-2 8 flytande slaggen blanda denna med så stor mängd kall slagg, att blandningens genomsnittstemperatur kommer att ligga mycket nära slaggens smält- eller stelningstemperatur. Härigenom har det så- lunda visat sig, att önskat kylningsförlopp erhålles, samtidigt som uppdelningen i enskilda slaggbitar eller -briketter under- lättas. Att denna blandning sker före kylningen och formningen innebär naturligtvis även att den kan ske direkt på kylningsval- sarna, dvs. blandning med kall slagg, kylning och formning kan ske i en och samma operation.According to the present invention, however, it has been found to be particularly advantageous to mix it with such a large amount of cold slag before the formation and cooling of the liquid slag that the average temperature of the mixture will be very close to the melt of the slag. or solidification temperature. In this way, it has thus been found that the desired cooling process is obtained, while at the same time the division into individual slag pieces or briquettes is facilitated. The fact that this mixing takes place before cooling and shaping naturally also means that it can take place directly on the cooling rollers, ie. mixing with cold slag, cooling and shaping can take place in one and the same operation.

Ett annat sätt att forma och kyla slaggsmältan är att vid utrinningen från förbränningsugnen dela upp slaggstrålen till centimeterstora droppar eller kulor som får falla ned i en bädd 7 av skiffer eller skifferkoks. Bädden fluidiseras genom att i dess botten tillföra olja eller vatten som förgasas i det heta mate- ríalct eller genom inblåsning av pyrolysgas. Kulorna får falla genom fluidbädden och stelnar därvid i varje fall på ytan. Vid kulorna häftande skifferkoks får medfölja dessa vid utmatningen från bäddens botten. Bädden kan också utföras som en snabb bädd med cirkulerande gas evenuællt även cirkulerande skiffer/skiffer- koks.Another way of shaping and cooling the slag melt is to divide the slag jet into centimeter-sized droplets or spheres which may fall into a bed 7 of slate or slate coke at the outlet from the incinerator. The bed is fluidized by adding to its bottom oil or water which is gasified in the hot material or by blowing in pyrolysis gas. The balls are allowed to fall through the fluid bed and thereby solidify in each case on the surface. Slate coke adhering to the balls may accompany these when discharged from the bottom of the bed. The bed can also be designed as a fast bed with circulating gas or also circulating slate / slate coke.

I De kylda och formade slaggbitarna med stelnat ytskikt, för vilka temperaturen på ytan dock fortfarande vanligtvis är av storleksordningen 900-TOOOOC, blandas därefter med det finförde- lade bränslet för genomförande eller slutförande av pyrolysreak- tionen. För att snabb pyrolys och önskat pyrolysförlopp skal1_er- hållas bör slaggbitarna vara väsentligt större än bränslepartik- larna. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innebär detta att förhållandet mellan den genomsnittliga partikelstorle- ken för de formade slaggbitarna och den genomsnittliga partikel- storleken för det finfördelade bränslet är större än 10í1. Med partikelstorlek förstås härvid vanligtvis diameter, eftersom re- spektive partiklar oftast har mer eller mindre rund eller sfärisk form. Vid pyrolysreaktionen använder man sig vanligtvis av bräns- lepartiklar med en partikelstorlek understigande ca 1 mm, före- trädesvis understigande 0,6 mm och helst understigande 0,5 mm, vilket i sin tur innebär att slaggbitarna är av storleksord- ningen centimeter. , Mängden skiffer och slagg till pyrolyssteget avpassas så, att bränslet uppnår en temperatur av ca 575-600°C. Bränslet är 10 15 25 30 35 40 s2ovo1s~2 därvid färdigpyrolyserat och skifferpartiklarna har övergått till kokspartiklar.In the cooled and shaped slag pieces with solidified surface layer, for which, however, the temperature of the surface is still usually of the order of 900-TOOOOC, it is then mixed with the comminuted fuel for carrying out or completing the pyrolysis reaction. In order to obtain rapid pyrolysis and the desired course of pyrolysis, the slag pieces should be significantly larger than the fuel particles. According to a preferred embodiment of the invention, this means that the ratio between the average particle size of the shaped slag pieces and the average particle size of the atomized fuel is greater than 10 μl. By particle size is usually meant diameter, since respective particles usually have a more or less round or spherical shape. In the pyrolysis reaction, fuel particles with a particle size of less than about 1 mm, preferably less than 0.6 mm and preferably less than 0.5 mm are usually used, which in turn means that the slag pieces are of the order of centimeters. The amount of slate and slag for the pyrolysis step is adjusted so that the fuel reaches a temperature of about 575-600 ° C. The fuel is then completely pyrolyzed and the shale particles have changed to coke particles.

Blandningen av de heta slaggbitarna och kall skiffer, och därigenom själva pyrolysreaktíonen, sker lämpligen i en rote- rande trumma eller í ett blandníngstrâg med paddlar eller rote- rande skruvar. Bildad pyrolysgas avdrages från trumman eller tråget och eventuella högre kolväten utkondenseras till olja ge- nom kylning till ca SOOOC. Kvarvarande gas användes, eventuellt efter konventionell rening, som bränn- eller syntesgas.The mixing of the hot slag pieces and cold slate, and thereby the pyrolysis reaction itself, preferably takes place in a rotating drum or in a mixing trough with paddles or rotating screws. Formed pyrolysis gas is extracted from the drum or trough and any higher hydrocarbons are condensed out to oil by cooling to about SOOOC. Residual gas is used, possibly after conventional purification, as the combustion or synthesis gas.

En föredragen utföringsform av förfarandet enligt uppfin- ningen innebär att den färdigpyrolyserade blandningen uppdelas i en grövre slaggfraktion och en finare koksfraktion, varvid den finare fraktionen matas till den ugn, vari förbränningen sker, eventuellt tillsammans med ur pyrolysgasen utkondenserad olja el- ler tjära, medan en del av den grövre fraktionen, eventuellt ef- ter krossning, utnyttjas för att delvis kyla den flytande slaggen före formningen, såsom har beskrivits ovan.A preferred embodiment of the process according to the invention means that the finished pyrolysed mixture is divided into a coarser slag fraction and a finer coke fraction, the finer fraction being fed to the furnace in which the combustion takes place, possibly together with oil or tar condensed from the pyrolysis gas, while a part of the coarser fraction, possibly after crushing, is used to partially cool the liquid slag before forming, as has been described above.

Den grovstyckiga slaggen kan skiljas från den fínkorníga skifferkoksen pâ konventionellt mekaniskt sätt, t.ex. genom såll- ning eller vindsiktning.The coarse slag can be separated from the fine-grained slate coke by conventional mechanical means, e.g. by screening or wind screening.

De efter pyrolysen frânsiktade styckena, som skall bortföras som avfall, har en temperatur av 500-600°C. Givetvis kan man åter- vinna en del av värmeenergin i form av ånga eller varmluft för t.ex. ràvarans torkning och förvärmning. Ännu bättre är dock att utnyttja en pyrolysapparatur i vil- ken de båda fasta materialslagen (grovstyckig slagg resp. finkor- nig skiffer) föras i motström. Detta kan t.ex. ske i en lutande roterande cylindrisk trumma med medbringare så utformade och an- bringade att de större styckena matas i motström mot den finkor- niga skiffcrn. Modbringarna kan vara vid manteln fastsatta lyft- anordningar utformade som säll vilka lyfter det storstyckiga ma- terialet så att det föres uppåt mot trummans lutning eller mot trumman roterande, på botten liggande en eller flera spiraler som för genom trummans rotation segregerat grovstyckígt material uppåt mot trummans lutning. Även en lutande konformig trumma är möjlig att använda, varvid trummans undre mantelgeneratris lutar svagt nedåt mot den större basytan. Eftersom det finkorniga materialet har större friktion mot mantelytan kommer detta vid konens rota- tion att föras mot den mindre basytan medan det grovstyckiga ma- terialet genom lutningen utmatas vid den större basytan. 10 15 20 25 30 35 8207M92 10 Vid en dylik motströmspyrolys uttages nästan kalla stycken vid skifferns inmatningsända, vilka direkt kan föras bort för de- ponering. I andra ändan nära den heta slagginmatningen uttages varm finkornig skifferkoks vilken genom t.ex. en "gaslift" ome- delbart transporteras upp till förbränning.The pieces after the pyrolysis, which are to be removed as waste, have a temperature of 500-600 ° C. Of course, you can recover some of the heat energy in the form of steam or hot air for e.g. raw material drying and preheating. It is even better, however, to use a pyrolysis apparatus in which the two types of solid material (coarse slag and fine-grained slate) are carried in countercurrent. This can e.g. take place in an inclined rotating cylindrical drum with carriers so designed and arranged that the larger pieces are fed in countercurrent to the fine-grained slate. The modbrings can be lifting devices attached to the jacket designed as rails which lift the large material so that it is moved upwards towards the inclination of the drum or rotating towards the drum, lying on the bottom one or more spirals which carry coarse material segregated by the rotation of the drum upwards towards the drum inclination. It is also possible to use a sloping conical drum, the lower shell generator of the drum sloping slightly downwards towards the larger base surface. Since the fine-grained material has greater friction against the mantle surface, this will be moved towards the smaller base surface during the rotation of the cone, while the coarse-grained material is discharged through the slope at the larger base surface. 10 15 20 25 30 35 8207M92 10 In such a countercurrent pyrolysis, almost cold pieces are taken out at the feed end of the slate, which can be removed directly for disposal. At the other end near the hot slag feed, hot fine-grained shale coke is taken out, which by e.g. a "gas lift" is immediately transported up to combustion.

Pyrolysen kan också till en del ske i kombination med slagg- kylningen och formningen av slaggstyckena eller slaggkulorna. Om i stället för kylvalsar användes en fluidbädd kan denna även ma- tas med finkornig skiffer eller icke helt färdigpyrolyserad skif- ferkoks. Fluidbädden kan därvid genom gascirkulation utföras som 'en snabb bädd. Den från förbränningsugnen utrinnande slaggen for- mas till droppar eller kulor som fâr falla genom bädden under sam- tidig pyrolys av de uppåtströmmande skífferkornen. För att få bästa värmeekonomi matas de heta kulorna som fallit till botten av bädden in i en pyrolysreaktor enligt ovan där rå skiffer matas i motström.The pyrolysis can also take place in part in combination with the slag cooling and the shaping of the slag pieces or slag balls. If a fluid bed is used instead of cooling rollers, this can also be fed with fine-grained slate or incompletely pyrolyzed slate coke. The fluid bed can then be designed as a fast bed by gas circulation. The slag escaping from the incinerator is formed into droplets or balls which are allowed to fall through the bed during simultaneous pyrolysis of the upwardly flowing shale grains. To get the best heat economy, the hot balls that have fallen to the bottom of the bed are fed into a pyrolysis reactor as above, where raw slate is fed in countercurrent.

Vad beträffar den ur pyrolysgasen utkondenserade oljan el- ler tjäran gäller att denna kan förgasas genom inblandning i den heta skifferkoksen, så att en suspension gas-fast fas erhålles (gaslift), vilken matas till ett mottagningskärl, från vilket för- bränningsugnen matas med bränsle.As for the oil or tar condensed from the pyrolysis gas, it can be gasified by mixing in the hot shale coke, so that a gas-solid phase suspension is obtained (gas lift), which is fed to a receiving vessel, from which the incinerator is fed with fuel. .

Uppfinningen hänför sig vidare till en speciell apparat för genomförande av det ovan beskrivna förfarandet. Denna apparat ut- märkes av att den innefattar en förbränningsugn anordnad att för- bränna den som återstod vid pyrolysen bildade askan vid så hög temperatur att askan i huvudsak smälter till flytande slagg, var- vid bildad förbränningsgas uttages upptill och smält slagg avtap- pas nedtill, kyl- och formningsorgan anordnade att mottaga den flytande slaggen samt kyla och forma densamma till bitar med stel- nat ytskikt, en pyrolysreaktor med organ för blandning av de he- ta slaggbítarna med det finfördelade bränslet så att pyrolys sker, samt organ för transport av pyrolyskoksen och/eller bränsle till förbränningsugnen.The invention further relates to a special apparatus for carrying out the method described above. This apparatus is characterized in that it comprises an incinerator arranged to burn the ash formed in the pyrolysis at such a high temperature that the ash essentially melts into liquid slag, whereby formed combustion gas is taken out at the top and molten slag is drained at the bottom. , cooling and forming means arranged to receive the liquid slag and to cool and shape it into pieces with solidified surface layer, a pyrolysis reactor with means for mixing the hot slag pieces with the atomized fuel so that pyrolysis takes place, and means for transporting the pyrolysis coke and / or fuel for the incinerator.

Enligt en utföríngsform innefattar kyl- och formningsorga- nen minst ett par kylda bríketteringsvalsar av metall, företrä- desvis stål. Härigenom sker kylningen och formningen med hjälp av samma valspar. Kylningen åstadkommes lämpligen genom invändig' kylning, via axelgenomföringar, med vatten eller olja.According to one embodiment, the cooling and forming means comprise at least a pair of cooled briquetting rollers of metal, preferably steel. In this way, the cooling and shaping takes place with the help of the same pair of rollers. The cooling is suitably effected by internal cooling, via shaft bushings, with water or oil.

Vid den utföríngsform av uppfinningen där den flytande slag- 10 15 20 25 30 S5 8207015-2 ll gen före eller i samband med kylningen-formningen blandas med viss mängd fast slagg eller koks, innefattar apparaten enligt uppfinningen lämpligen blandningsschakt för åstadkommande av denna blandning, varvid detta blandningsschakt är anordnat mel- lan förbränningsugnen och kyl- och formningsorganen samt organ för matning av fast slagg eller koks från pyrolysreaktorn till blandningsschaktet.In the embodiment of the invention where the liquid slag is mixed with a certain amount of solid slag or coke before or in connection with the cooling formation, the apparatus according to the invention suitably comprises a mixing shaft for effecting this mixing, wherein this mixing shaft is arranged between the incinerator and the cooling and forming means as well as means for feeding solid slag or coke from the pyrolysis reactor to the mixing shaft.

Vid den utföringsform av uppfinningen där den flytande slaggen uppdelas i stycken som kyls genom fall i en fluidbädd eller snabb bädd innefattar apparaten enligt uppfinningen ett Schakt för fluidbädden eller den snabba bädden, som är anordnat under formningsorganet för slaggstyckena och anordningar för driften av fluídbädden och utmatningen av värmemediet till den avslutande kylningen av detta.In the embodiment of the invention where the liquid slag is divided into pieces which are cooled by falling into a fluid bed or quick bed, the apparatus according to the invention comprises a shaft for the fluid bed or the fast bed, which is arranged below the forming means for the slag pieces and devices for operating the fluid bed and discharge. of the heating medium to the final cooling thereof.

RITNING Uppfinningen kommer nu att belysas mera i detalj i anslut- ning till ritningarna Fig. 1 och Fig. Z, som schematiskt visar nâgra föredragna utföringsformer av apparater enligt uppfinningen.DRAWING The invention will now be elucidated in more detail in connection with the drawings Fig. 1 and Fig. Z, which schematically show some preferred embodiments of apparatus according to the invention.

Den på ritningen Fig. 1 schematiskt åskådliggjorda appara- ten innefattar en förbränningsugn 1 avsedd för förbränning av pyrolyskoksen med organ 2 för inmatníng av koks, organ 3 för in- matning av syre för förbränningen samt ett utlopp 4 upptill för den bildade gasen och en öppning 5 med ej visade utmatningsorgan i bottnen av ugnen 1 för utmatning av flytande slagg. Anordnad vertikalt under förbränningsugnen 1 är ett blandningsschakt 6 för- sett med organ 7 för inmatníng av fast returmaterial såsom slagg och/eller skífferkoks. Omedelbart under blandningsschaktet 6 och i anslutning därtill finns ett par invändigt vattenkylda metall- valsar 8, vilka samtidigt är utformade som formnings- eller bri- kettcringsvalsar.The apparatus schematically illustrated in the drawing Fig. 1 comprises an incinerator 1 intended for combustion of the pyrolysis coke with means 2 for feeding coke, means 3 for feeding oxygen for the combustion and an outlet 4 at the top for the formed gas and an opening 5 with discharge means (not shown) in the bottom of the furnace 1 for discharging liquid slag. Arranged vertically under the incinerator 1, a mixing shaft 6 is provided with means 7 for feeding solid return material such as slag and / or slate coke. Immediately below the mixing shaft 6 and in connection therewith there are a pair of internally water-cooled metal rollers 8, which are at the same time designed as forming or briquetting rollers.

Pyrolysreaktorn utgöres i det visade fallet av en konísk trumma 9 innefattande en roterande skruv 10 för frammatníng av pyrolysbränsle och 11 värmemedium. Inmatningen av pyrolysbränsle i pyrolysreaktorn sker från en behàllarficka12 för bränsle. Från pyrolysdelen 9 finns ett utlopp 13 för bildad pyrolysgas som kyls och renas i kyl- och tvättanordningen 17. Renad produktgas avgår genom ledningen 18.The pyrolysis reactor is in the case shown a conical drum 9 comprising a rotating screw 10 for supplying pyrolysis fuel and 11 heating medium. The pyrolysis fuel is fed into the pyrolysis reactor from a tank container12 for fuel. From the pyrolysis part 9 there is an outlet 13 for formed pyrolysis gas which is cooled and purified in the cooling and washing device 17. Purified product gas leaves through the line 18.

Slagg avtappas från pyrolysdelen 9 via avtappningsorgan 14, varvid en del av den kalla slaggen återföres via återförings- 10 15 ZS 30 35 8297015-2 12 organ 15 till blandningsschaktet 6. Slutligen finns ytterligare ett återföringsorgan 16 från pyrolysdelen 9, vilket organ 16 är .avsett för âterföring av koks till förbränningsugnen 1.Slag is drained from the pyrolysis part 9 via draining means 14, a part of the cold slag being returned via return means 15 to the mixing shaft 6. Finally, there is a further return means 16 from the pyrolysis part 9, which means 16 are. intended for the return of coke to the incinerator 1.

Avgasen eller rökgasen från förbränningsugnen kyles och ev. renas i anläggningen 19 och renad avgas 20 utsläppes till luften.The exhaust gas or flue gas from the incinerator is cooled and possibly purified in plant 19 and purified exhaust 20 is released into the air.

Om förbränningen i ugnen 1 sker endast partiellt kan ledningarna 4 och 13 sammaföras till en kylare och renare, varvid 19 samman- slås med 17. _ Funktionen av den i figuren visade apparaten kan kortfat- tat beskrivas enligt följande.If the combustion in the furnace 1 takes place only partially, the lines 4 and 13 can be combined into a cooler and cleaner, whereby 19 is combined with 17. The function of the apparatus shown in the figure can be briefly described as follows.

I förbränningsugnen 1 inmatas via organen 2 skifferkoks, dvs. den fasta kolhaltiga återstoden efter skifferpyrolys. Syrgas inblåses genom organen 3, och förbränningen regleras så att askan smälter till flytande slagg. Denna avtappas vid ca 1400°C eller högre via öppningen 5 i blandningsschaktet 6, till vilket även inmatas via organen 7 kall skifferslagg till míllimeterstora stycken.In the incinerator 1 slate coke is fed via the means 2, i.e. the solid carbonaceous residue after shale pyrolysis. Oxygen is blown through the means 3, and the combustion is regulated so that the ash melts into liquid slag. This is drained at about 1400 ° C or higher via the opening 5 in the mixing shaft 6, to which cold slate slag is also fed via the means 7 into millimeter-sized pieces.

I det roterande, invändigt vattenkylda valsparet 8 sker blandning av den flytande och fasta slaggen samt kylning och- utvalsning av blandningen till centimeterstora slaggbitar. Inmat- ningen av kall slagg regleras så, att de utvalsade slaggbitarna får en temperatur av ca 900°C på ytan.In the rotating, internally water-cooled roll pair 8, mixing of the liquid and solid slag as well as cooling and rolling of the mixture into centimeter-sized slag pieces takes place. The feed of cold slag is regulated so that the rolled slag pieces have a temperature of about 900 ° C on the surface.

Slaggbitarna föres till pyrolysdelen 9 via frammatningen 11, till vilken även inmatas skifferpulver med en kornstorlek under 0,5 mm via inmatningsorganet 10. Pyrolysen sker vid omblandningen i reaktorn 9. Skifferinmatningen regleras härvid sä, att materi- alet vid utmatningen har en temperatur av ca 600°C, varvid skif- fern har övergått i skifferkoks.The slag pieces are fed to the pyrolysis part 9 via the feed 11, to which shale powder with a grain size of less than 0.5 mm is also fed via the feed means 10. The pyrolysis takes place during mixing in the reactor 9. The shale feed is regulated so that the material has a temperature of approx. 600 ° C, whereby the shale has turned into shale coke.

Hela skifferkoksmängden transporteras sedan med hjälp av återföringsorganet 16 till organen 2 för inmatning av koks i ugnen 1. Den vertikala upptransporten kan härvid ske som en s.k. air-lift. Transportgas för att bilda kokssuspensionen erhålles genom tillförsel till den varma koksen av skifferolja, som har utkondenserats ur pyrolysgasen i kylaren 17 ev. även 19.The entire amount of shale coke is then transported by means of the return means 16 to the means 2 for feeding coke into the furnace 1. The vertical up-transport can in this case take place as a so-called air-lift. Transport gas to form the coke suspension is obtained by supplying to the hot coke shale oil, which has been condensed out of the pyrolysis gas in the cooler 17 ev. also 19.

En del av den avskilda slaggen krossas till millimeterstora stycken och återföres via âterföringsorganet 15 till schaktet 6 ovanför valsarna 8. Resterande skifferslagg avtappas via avtapp- ningsorganet 14 och utgör avfall från pyrolysprocessen.A part of the separated slag is crushed into millimeter-sized pieces and returned via the return means 15 to the shaft 6 above the rollers 8. The remaining slate slag is drained via the drain means 14 and constitutes waste from the pyrolysis process.

Den vid pyrolysen bildade gasen avledes genom utloppet 13 10 15 25 30 8207015-2 13 till en kylare 17. Produktgasen avgår via röret 18. Avgasen från förbränningsugnen 1 avledes via utloppet 4 från nämnda ugn till en kylare och ev. gasrenare 19. Ren avgas, förbränd eller brännbar avgår via röret 20.The gas formed during the pyrolysis is diverted through the outlet 13 to a cooler 17. The product gas is discharged via the pipe 18. The exhaust gas from the incinerator 1 is diverted via the outlet 4 from said furnace to a cooler and possibly gas purifier 19. Pure exhaust gas, combustible or combustible exits via pipe 20.

Den på ritningen Pig. 2 schematiskt åskådliggjorda appara- ten innefattar enheterna 21-25 av i princip samma utförande och funktion som enheterna 1-5 i Fig. 1. Kulor eller bitar av fly- tande slagg från utmatníngen och formningen 25 får falla genom ett schakt genom vilket blâses nedifrån och upp en gasström med finkornig skiffer/skifferkoks. Under fallet nedåt i schaktet 26 kyles och stelnar slaggbitarna.The one in the drawing Pig. 2 schematically illustrated the apparatus comprises the units 21-25 of basically the same design and function as the units 1-5 in Fig. 1. Balls or pieces of liquid slag from the discharge and the molding 25 may fall through a shaft through which is blown from below and up a gas stream with fine-grained shale / shale coke. During the fall down in the shaft 26, the slag pieces cool and solidify.

I botten av schaktet finns en överföríngsanordníng 27 med vilken slaggbitarna överföres till den roterande pyrolystrumman 29. I denna ínblåses från andra ändan medelst fläkten 35 cirku- lerande pyrolysgas till vilken inmatas finkornig skiffer 30 från behållarfickan 32.At the bottom of the shaft there is a transfer device 27 with which the slag pieces are transferred to the rotating pyrolysis drum 29. In this, pyrolysis gas is circulated from the other end by means of the fan 35 to which fine-grained shale 30 is fed from the container pocket 32.

Från övre delen av schaktet 26 uttages pyrolysgas och sus- penderad skifferkoks till cyklonen 28. Gas från cyklonen 33 av- suges dels med fläkten 35 för cirkulation och dels med fläkten 33 för kylning och rening i 37. Produktgas avgår genom röret 38.From the upper part of the shaft 26, pyrolysis gas and suspended shale coke are taken out to the cyclone 28. Gas from the cyclone 33 is extracted partly with the fan 35 for circulation and partly with the fan 33 for cooling and purification in 37. Product gas exits through the pipe 38.

I cyklonen 28 avskild skifferkoks föres via mataren 31 till återföringsorganet 36 för att medelst doseringen 22 tillföras för- bränningsugnen 21 som bränsle.Slate coke separated in the cyclone 28 is fed via the feeder 31 to the return means 36 in order to be supplied by the dosing 22 with the incinerator 21 as fuel.

Funktionen av den i figuren visade apparaten kan kortfattat beskrivas enligt följande.The function of the apparatus shown in the figure can be briefly described as follows.

Smält slagg framställes enligt beskrivningen till Fig. 1.Molten slag is prepared as described in Fig. 1.

Slaggen formas vid uttappningen från ugnen 21 till kulor eller bitar i det ej visade utmatningsorganet 25 under minsta möjliga kylning. Slagguttappningen sker i toppen på det vertikala schak- tet 26 i en snabb bädd med cirkulerande gas. De stelnade slagg- styckena uttages i schaktets botten och deras resterande värme- innehåll tillgodogöres genom att de matas genom en roterande trumma 29 i vilken motströms blåses cirkulerande pyrolysgas med suspenderad râskiffer. Den skifferkoks som i schaktets övre del fastnar på slaggstyckenas ännu ej stelnade yta bortnötes vid slaggstyckenas passage genom den roterande trumman. Avkylda och från skifferkoks befriade slaggstycken utmatas från trumman via utmatningsanordningen 34 och utgör avfall från processen. 10 58207015-2 14 Exempel I en apparat av det i figurerna visade slaget inmatas 90 t/h alunskiffer i pyrolysreaktorn som därvid producerar 77 t/h skífferkoks av en temperatur av 575°C som överföres till förbränningsreaktorn i vilken därvid produceras 59 t/h het slagg.The slag is formed during the discharge from the furnace 21 into balls or pieces in the discharge means 25 (not shown) under the least possible cooling. The slag discharge takes place at the top of the vertical shaft 26 in a fast bed with circulating gas. The solidified slag pieces are taken out at the bottom of the shaft and their remaining heat content is utilized by being fed through a rotating drum 29 in which circulating pyrolysis gas is blown countercurrently with suspended raw shale. The slate coke which in the upper part of the shaft sticks to the not yet solidified surface of the slag pieces is worn away when the slag pieces pass through the rotating drum. Cooled and sludge-free slag pieces are discharged from the drum via the discharge device 34 and constitute waste from the process. Example In an apparatus of the type shown in the figures, 90 t / h alum shale is fed into the pyrolysis reactor which thereby produces 77 t / h shale coke of a temperature of 575 ° C which is transferred to the combustion reactor in which 59 t / h is produced. the slag.

Vid alternativet med âterföring av kall slagg blandas före slagg- formníngen 7 t/h slagg från pyrolysreaktorn. 59 t/h kall slagg från-reaktorn bortföres för deponering.In the alternative of recycling cold slag, 7 t / h of slag from the pyrolysis reactor are mixed before the slag formation. 59 t / h cold slag from the reactor is removed for disposal.

Produktgasen från pyrolysreaktorn ger vid avkylníng till 300°C 4,5 t/h olja och 3600 Nm3/h brännbar gas med bränslevärdet 32,7 MJ/Nms.On cooling to 300 ° C, the product gas from the pyrolysis reactor produces 4.5 t / h of oil and 3600 Nm3 / h of combustible gas with a fuel value of 32.7 MJ / Nms.

Claims

8207015-2 15

1. l. Process in the production of oil and combustible gas by pyrolysis of a finely divided solid carbon- and hydrogen-containing, ash-rich fuel, e.g. black skis (are (alum shale), while supplying the heat energy required for the pyrolysis, characterized in that the carbonaceous ash obtained as a result of the pyrolysis is burned at such a high temperature that the ash mainly melts into liquid slag, that the slag melt is cooled and formed between at least two cooled briquetting rollers into briquettes, which have a solid surface layer but are still molten inside, the briquettes being such that the ratio between the average particle size of the shaped briquettes and the average particle size of the finely divided the fuel is greater than 10: 1 and that heat energy for the pyrolysis is supplied to the finely divided fuel by mixing with the formed solid briquettes so that the fuel reaches the pyrolysis temperature.

2. A method according to claim 1, characterized in that the liquid slag before mixing is mixed with cold slag, so that the average temperature of the mixture becomes close to the melting or solidification point of the slag.

Process according to Claim 1 or Z, characterized in that the rolled briquettes, which are still almost completely melted, are cooled by falling into an upward gas / solid suspension consisting of circulating pyrolysis gas and shale / shale coke.

Process according to one of the preceding claims, characterized in that the atomized fuel and the formed slag briquettes are mixed in a rotating drum or a mixing trough, which is simultaneously used as a pyrolysis reactor.

5. A method according to any one of claims 1-4, characterized in that the surface temperature of the means used for cooling and forming the slag melt is kept below about 50 ° C, preferably below about 300 ° C.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the slurry melt is cooled and formed into briquettes with a thickness in the range from 10 to 30 mm.

7. A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the finished pyrolysed fuel is optionally, after separation of slag material, fed to the furnace in which the combustion takes place, possibly together with oil condensed from the pyrolysis gas, or tar, while some of the coarser material is used to partially cool the liquid slag before forming.

Process according to Claim 7, characterized in that the oil or tar is gasified by mixing in the hot finer fraction, so that a gas-solid phase suspension is obtained, which is fed to the incinerator, suitably via a receiving vessel. from which the incinerator is fed with fuel.

Apparatus for carrying out a process for the production of combustible gas by pyrolysis of a finely divided solid carbon and hydrogen-containing, ash-rich fuel, e.g. black shale (a1un shale), characterized in that it comprises an incinerator (1, Z1) arranged to burn the ash formed in the pyrolysis at such a high temperature that the ash mainly melts into liquid slag, wherein formed combustion gas is extracted at the top and molten slag is drained at the bottom; cooling and forming means (8, 25, 26) comprising at least a pair of cooled briquetting rollers (8) of metal, preferably steel arranged to receive the liquid slag and to cool and shape it into briquettes with solidified surface layer; a pyrolysis reactor (9, 29) for mixing the hot crickets with the atomized fuel so that pyrolysis takes place; and means (16, 36) for transporting the pyrolysis ash to the incinerator. . g

Apparatus according to claim 9, characterized in that it comprises a mixing shaft (6) for solid and liquid slag arranged between the incinerator and the cooling and forming means. _

11. ll. Apparatus according to any one of claims 9-10, characterized in that it comprises means (15) for feeding solid slag from the pyrolysis reactor to the mixing shaft for solid and liquid slag.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the forming means (25) produce almost completely liquid briquettes, which are cooled to solid slag pieces when falling downwards in a shaft (26) with upwardly flowing gas in which fine-grained fuel is suspended and / or pyrolyzed fuel.