SE522051C2 - Preparation of pyrolysis oil, uses pyrolysis reactor and condenser integrated with burner so that some of the heat from the burner is used in the reactor - Google Patents
Preparation of pyrolysis oil, uses pyrolysis reactor and condenser integrated with burner so that some of the heat from the burner is used in the reactorInfo
- Publication number
- SE522051C2 SE522051C2 SE9903702A SE9903702A SE522051C2 SE 522051 C2 SE522051 C2 SE 522051C2 SE 9903702 A SE9903702 A SE 9903702A SE 9903702 A SE9903702 A SE 9903702A SE 522051 C2 SE522051 C2 SE 522051C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- boiler
- pyrolysis
- reactor
- pyrolysis reactor
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 150
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 claims 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 23
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 32
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- -1 sawdust Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010910 field residue Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
20 25 30 522 051 2 Dessutom förändras på grund av den höga vattenhalten pyrolysoljorna vid lagring lätt till vätskor med två faser. In addition, due to the high water content, the pyrolysis oils change easily during storage to liquids with two phases.
Ett bränsle som skall pyrolyseras, t.ex. biomassa, kan före pyrolysatorn ledas till en separat tork för att torkas för att sänka den bildade pyrolysoljans vat- tenhalt. I allmänhet används kända trum-, flash- eller virvelbäddstorkar, i vilka som torkgas typiskt används rökgas eller vattenånga. Vidare är genom patentansök- ningsskriften Fl 915577 användningen av en ångtork känd, i vilken tork, med hjälp av het sand, värme bringas till en enligt virvelbäddsprincipen fungerande tork och i vilken endast vatten avlägsnas. Temperaturen hålls på en sådan nivå, att inga or- ganiska föreningar avgår.A fuel to be pyrolyzed, e.g. biomass, can be led before the pyrolyser to a separate dryer to be dried to lower the water content of the pyrolysis oil formed. In general, known drum, flash or fluidized bed dryers are used, in which flue gas or water vapor is typically used as the drying gas. Furthermore, patent application F 9151577 discloses the use of a steam dryer, in which dryer, with the aid of hot sand, heat is brought to a dryer operating according to the fluidized bed principle and in which only water is removed. The temperature is kept at such a level that no organic compounds are released.
I patentskriften US 5792340 (Ensyn lnc.) beskrivs ett förfarande och en anordning för framställning av en pyrolysvätska ur bränslen med snabbpyrolys så, att det finns en separat blandnings- och reaktorzon i den som pyrolysator funge- rande returfiberreaktor. Partiklarnas suspensionstäthet är 4,5 - 18,6 - 106 partiklar per kubikfot. Värmeöverföringen till bränslepartiklarna sker genom användning av sand som värmeöverföringsmaterial så, att bränsle- och värmeöverföringspartik- larnas kontakttid är mindre än 2 sekunder och pyrolysångan avkyls till temperatu- rer under 300 °C på mindre än 0,1 sekunder. Vid förfarandet år massaförhållandet mellan den värmeöverförande sanden och bränslet mellan 12 : 1 och 200 : 1. Ut- bytet av pyrolysolja ur biomassan är minst 65 vikt-% med pyrolysoljans vatten in- beräknat. Vid förfarandet leds den från pyrolysatorn avgående sanden och den under pyrolysen bildade koksen till en oxidationsreaktor, vari koksen bränns och sanden, vilken cirkuleras tillbaka till pyrolysreaktorn, uppvärms. Oxidationsreak- torns effekt i förhållande till pyrolysatorns bränsleeffekt ärtypiskt 1 : 5.U.S. Pat. No. 5,792,2340 (Ensyn lnc.) Describes a process and an apparatus for producing a pyrolysis liquid from fuels by rapid pyrolysis so that there is a separate mixing and reactor zone in the recycled fiber reactor operating as a pyrolyser. The particle density of the particles is 4.5 - 18.6 - 106 particles per cubic foot. The heat transfer to the fuel particles takes place by using sand as the heat transfer material so that the contact time of the fuel and heat transfer particles is less than 2 seconds and the pyrolysis vapor cools to temperatures below 300 ° C in less than 0.1 seconds. In the process, the mass ratio between the heat-transferring sand and the fuel is between 12: 1 and 200: 1. The yield of pyrolys oil from the biomass is at least 65% by weight, including the water of the pyrolys oil. In the process, the sand leaving the pyrolyser and the coke formed during the pyrolysis are passed to an oxidation reactor, in which the coke is burned and the sand, which is circulated back to the pyrolysis reactor, is heated. The oxidation reactor power in relation to the pyrolyser fuel power is typically 1: 5.
Patentskriften WO 94/24228 visar integreringen av en pyrolysreaktor med en förbränningsreaktor, pyrolys av biomassa eller motsvarande till pyrolysånga i pyrolysreaktorn, kondensering av den producerade pyrolysångan till en pyrolysolja i kondensorn, introduktion av restprodukteri fast fas och/eller gasfas producerade vid pyrolysen i förbränningsreaktorn för att förbrännas, och introduktion av värme skapad genom förbränning i pyrolysreaktorn. I förbränningsreaktorn är det möjligt att bränna andra förbränningsprodukter än restprodukter i gas- och/eller fast fas. 10 15 20 25 30 522 051 3 Den genom patentskriften US 5792340 beskrivna oxidationsreaktorn är konstruerad för att i första hand förbränna endast vid pyro|ysen bildad koks och okondenserbara gaser. Härvid utgör koksens och de okondenserbara gasernas värmeinnehåll på grund av energibalansen en begränsande faktor för pyrolysa- torns massainmatning. Då t.ex. fukten i biomassan som skall matas in i en pyroly- sator, är över 30 vikt-%, bildar koksen och de okondenserbara gaserna vid för- bränningen för lite erforderlig energi för t.ex. torkning av biomassan, varvid man tvingas använda extra bränsle.WO 94/24228 discloses the integration of a pyrolysis reactor with a combustion reactor, pyrolysis of biomass or equivalent to pyrolysis vapor in the pyrolysis reactor, condensation of the produced pyrolysis vapor into a pyrolysis oil in the condenser, introduction of solid phase residual products and / or gas phase in the pyrolysis reactor to be combusted, and introduction of heat created by combustion in the pyrolysis reactor. In the combustion reactor, it is possible to burn combustion products other than residual products in gas and / or solid phase. The oxidation reactor described in U.S. Pat. In this case, the heat content of the coke and the non-condensable gases due to the energy balance is a limiting factor for the mass input of the pyrolyser. Then e.g. the moisture in the biomass to be fed into a pyrolyser is over 30% by weight, the coke and the non-condensable gases during combustion form too little energy required for e.g. drying of the biomass, forcing you to use extra fuel.
Vidare utgör pyrolysreaktorns energibehov och torkens behov av extra bränsle samt den möjliga överföringen av det i torken indunstade vattnet till pyro- lysoljan ett problem vid de kända pyrolysprocesserna. Vanligen kondenseras eller leds det i torken bildade vattnet ut i det fria. Då det avdunstade vattnet innehåller organiska torrdestillationsprodukter blir användningen av processen problematisk på grund av miljöolägenheter, t.ex. på grund av kraftiga luktolägenheter.Furthermore, the energy needs of the pyrolysis reactor and the dryer's need for extra fuel as well as the possible transfer of the water evaporated in the dryer to the pyrolysis oil are a problem in the known pyrolysis processes. Usually the water formed in the dryer is condensed or led out into the open. As the evaporated water contains organic dry distillation products, the use of the process becomes problematic due to environmental nuisances, e.g. due to strong odor flats.
De nämnda förfarandena är dyra vad som gäller investeringar och drifts- kostnader, och de möjliggör ej utnyttjandet av värmepannans energi delvis vid torkningen och/eller pyrolyseringen av bränslet. Ytterligare ett problem vid de kän- da pyrolysprocesserna är, att de olika procesströmmarna och de icke-önskade mellan/slutprodukterna ej kan utnyttjas eller återanvändas på önskat sätt. Ändamålet med uppfinningen är att avlägsna ovan nämnda problem och åstadkomma ett nytt förfarande och en ny anordning för användning vid framställ- ning av pyrolysolja. Särskilt avser uppfinningen att åstadkomma ett förfarande, med vilket pyrolysolja kan framställas i industriell skala genom miljövänligt återan- vändande och utnyttjande av vid processen bildade procesströmmar och bildad värmeenergi samt fördelaktigt som en del av produktionsprocessen för värrne- energi. Dessutom avser uppfinningen att åstadkomma ett förfarande, vilket är lätt att förverkliga.The mentioned methods are expensive in terms of investments and operating costs, and they do not enable the utilization of the boiler's energy in part during the drying and / or pyrolysis of the fuel. Another problem with the known pyrolysis processes is that the various process streams and the undesired intermediate / end products cannot be utilized or reused in the desired manner. The object of the invention is to remove the above-mentioned problems and to provide a new method and a new device for use in the production of pyrolysis oil. In particular, the invention intends to provide a process by which pyrolysis oil can be produced on an industrial scale through environmentally friendly reuse and utilization of process streams and heat energy formed in the process and advantageously as part of the production process for thermal energy. In addition, the invention intends to provide a method which is easy to realize.
Kännetecknande för det uppfinningsenliga förfarandet och den uppfin- ningsenliga anordningen är de ide bifogade patentkraven angivna kännetecknen.Characteristic of the method according to the invention and the device according to the invention are the features stated in the appended claims.
Uppfinningen grundar sig på framställningen av pyrolysolja med hjälp av pyrolys och kondensation av ånga och produktion av värmeenergi, såsom värme, ånga och elektricitet, i en värmepanna så att pyrolysreaktorn och kondensorn in- tegreras eller en väsentligen med värmepannan sammanhörande helhet bildas, lO 15 20 25 30 522 051 4 den i värmepannan bildade värmeenergin, t.ex. värme i form av ett hett medium eller ånga, tas tillvara och endast en del av den bildade värmeenergin, t.ex. det heta mediet såsom sand, leds till pyrolysreaktorn, vars bränsleeffekt är högst 50 % av värmepannans bränsleeffekt.The invention is based on the production of pyrolysis oil by means of pyrolysis and condensation of steam and production of heat energy, such as heat, steam and electricity, in a boiler so that the pyrolysis reactor and the condenser are integrated or a whole substantially associated with the boiler is formed. 5 522 051 4 the heat energy formed in the boiler, e.g. heat in the form of a hot medium or steam, is utilized and only a part of the formed heat energy, e.g. the hot medium, such as sand, is led to the pyrolysis reactor, whose fuel power is at most 50% of the boiler's fuel power.
Pyrolyseringen, fördelaktigt en snabbpyrolysering, kan utföras vid en tem- peratur på 350 - 750 °C med en 0,1 - 400 sekunders uppehållstid. Den vid pyroly- sen bildade pyrolysångan avkyls och kondenseras i en Kondensor till pyrolysolja. l en utföringsform av uppfinningen är pyrolysreaktorns bränsleeffekt för- delaktigt högst 25 % av värmepannans bränsleeffekt.The pyrolysis, advantageously a rapid pyrolysis, can be carried out at a temperature of 350 - 750 ° C with a residence time of 0.1 - 400 seconds. The pyrolysis vapor formed at the pyrolysis is cooled and condensed in a condenser to pyrolysis oil. In one embodiment of the invention, the fuel power of the pyrolysis reactor is advantageously at most 25% of the heating power of the boiler.
I en annan utföringsform av uppfinningen inmatas i värmepannan och py- rolysreaktorn väsentligen olika bränslen. I första hand är en för produktion av vär- meenergi, såsom elektricitet och ånga, ämnad värmepanna försedd med en egen bränsleinmatning och tillvaratagning av värme. ln i värmepannan kan matas vilket fast bränsle som helst, t.ex. flis från skogen, bark från träd, torv eller stenkol, eller flerbränsleblandningar m.m., vilka förbränns för producerande av värmeenergi.In another embodiment of the invention, substantially different fuels are fed into the boiler and the pyrolysis reactor. In the first place, a boiler intended for the production of heat energy, such as electricity and steam, is equipped with its own fuel supply and recovery of heat. In the boiler any solid fuel can be fed, e.g. wood chips, bark from trees, peat or coal, or multi-fuel mixtures, etc., which are incinerated to produce heat energy.
Bränslet som matas in i pyrolysreaktorn för pyrolysering är biomassa och/eller lik- nande flyktiga ämnen innehållande organiskt material, t.ex. sågspån, halm eller avfallsplast mm., vilket pyrolyseras i pyrolysreaktorn till pyrolysånga. Alternativt kan i både värmepannan och pyrolysreaktorn naturligtvis inmatas åtminstone del- vis samma bränsle, men med hjälp av olika inmatningsanordningar.The fuel that is fed into the pyrolysis reactor for pyrolysis is biomass and / or similar volatile substances containing organic material, e.g. sawdust, straw or waste plastic, etc., which is pyrolyzed in the pyrolysis reactor to pyrolysis steam. Alternatively, in both the boiler and the pyrolysis reactor, of course, at least partly the same fuel can be fed, but with the aid of different feeding devices.
Med avseende på pyrolysen är de viktigaste råämnena rester som kom- mer från skogsindustrin, såsom flis, sågspån och barkströ. Ändå erhålls endast från sk. kärnved utan bark ett högt vätskeutbyte av torrt råämne. Av bark bildas således mindre pyrolysprodukt, vilken dessutom är instabilare och separeras lätt i faser. Sålunda lönar det sig inte att i pyrolysreaktorn och värmepannan mata in samma råämne. En speciellt fördelaktig utföringsform är, att till värmepannan leda barkhaltigt råämne för producerande av energi och till pyrolysreaktorn sågspån för producerande av pyrolysvätska. Till värmepannan leds dessutom fördelaktigt t.ex. torv eller stenkol för att tillgodose hela bränslebehovet.With regard to pyrolysis, the most important raw materials are residues that come from the forest industry, such as wood chips, sawdust and bark litter. Still obtained only from so-called. heartwood without bark a high liquid yield of dry raw material. Bark thus forms a smaller pyrolysis product, which is also more unstable and easily separated into phases. Thus, it is not worthwhile to feed the same raw material into the pyrolysis reactor and the boiler. A particularly advantageous embodiment is to lead bark-containing raw material for the production of energy to the boiler and sawdust to the pyrolysis reactor for the production of pyrolysis liquid. The boiler is also advantageously led e.g. peat or coal to meet the entire fuel demand.
En del av värmeenergin som tas tillvara vid förbränningen kan utnyttjas i pyrolysreaktorn t.ex. med hjälp av i värmepannan upphettad bäddsand eller lik- nande värmeöverföringsmaterial. Från värmepannan överförs till pyrolysreaktorn upphettad och på samma gång renad sand eller annat värmeöverföringsmaterial, 10 15 20 25 30 522 051 5 vid en temperatur på t.ex. 700 - 900 °C, varvid en del av vid förbränningen bildad värmeenergi överförs till pyrolyseringen. Den vid förbränningen bildade värme- energin kan alternativt tas tillvara t.ex. som ånga, elektricitet eller hett vatten. l en utföringsform av uppfinningen torkas bränslet som skall pyrolyseras termiskt i en l och för sig känd tork, fördelaktigt före pyrolysen. Torken integreras i pyrolysreaktorn och/eller värmepannan, och vid torkningen av bränslet som skall pyrolyseras utnyttjas en del av värmeenergin som bildas i värmepannan. l en annan utföringsform av uppfinningen placeras torken väsentligen i samband med pyrolysreaktorn för att bilda en enhetlig reaktor, dvs. samma helhet, varvid bränslepartiklarna först torkas i pyrolysatorn och därefter torrdestilleras till önskad pyrolysångaprodukt.Some of the heat energy that is utilized during combustion can be used in the pyrolysis reactor, e.g. by means of bed sand or similar heat transfer material heated in the boiler. From the boiler, heated and at the same time purified sand or other heat transfer material is transferred to the pyrolysis reactor at a temperature of e.g. 700 - 900 ° C, whereby a part of the heat energy formed during the combustion is transferred to the pyrolysis. The heat energy formed during combustion can alternatively be utilized e.g. such as steam, electricity or hot water. In one embodiment of the invention, the fuel to be pyrolyzed is thermally dried in a dryer known per se, advantageously before the pyrolysis. The dryer is integrated in the pyrolysis reactor and / or the boiler, and when drying the fuel to be pyrolyzed, part of the heat energy formed in the boiler is used. In another embodiment of the invention, the dryer is placed substantially in connection with the pyrolysis reactor to form a unitary reactor, i.e. the same whole, whereby the fuel particles are first dried in the pyrolyser and then dry distilled to the desired pyrolysis vapor product.
Torkningen av bränslet kan utföras t.ex. med hjälp av heta rökgaser eller hett bäddmaterial genom att utnyttja värmepannans värmeenergi. Naturligtvis kan torkningen utföras även på annat sätt. Med hjälp av torken kan den bildade pyro- lysoljans vattenhalt minskas, varvid oljans stabilitet ökar. Då vattenhalten är under 35 vikt-%, fördelaktigt under 30 vikt-%, minskar risken för att pyrolysoljan skall om- vandlas till en vätska med två faser under lagringen. Utan tork skulle t.ex. fukthal- ten i sågspån som skall pyrolyseras, endast få vara under 6 - 8 vikt-%, för att er- hålla en vattenhalt under 30 vikt-% i pyrolysoljan. lfall bränslet som skall torkas in- nehåller rikligt med fukt, t.ex. 40 - 50 vikt-%, blir vattenmängden som skall avlägs- nas hög och begränsar härvid den från värmepannan erhållna nyttolasten och energin på grund av de bildade rökgasmängderna. Detta kan iakttas vid dimensio- neringen av värmepannan. l en utföringsform separeras från pyrolysångan fast- och kolämne, t.ex. sand eller koks, i en partikelavskiljare, såsom en cyklon, och/eller ett filter. Parti- kelavskiljaren kan t.ex. placeras efter pyrolysatorn. Vidare kan pyrolysångorna filt- reras, t.ex. med ett finfilter t.ex. vid en temperatur på 200 - 550 °C, för avskiljande av de finare fast- och kolämnena från pyrolysångan, t.ex. mellan pyrolysatorn och kondensorn elleri samband med kondensorn. Genom att avlägsna fastämne från pyrolysångan kan kemiska föreningars polymeriseringsreaktioner förhindras eller fördröjas, ty kolämnet och/eller därpå fästa alkalimetaller har konstaterats kataly- sera kemiska reaktioner på sina partiklars yta, såsom polymeringsreaktioner, och på detta sätt sänka pyrolysoljans utbyte och försämra dess kvalitet, t.ex. stabilitet. 10 15 20 25 30 522 051 6 Det avskilda fast- och kolämnet kan ledas till värmepannan för förbränning. I pan- nan upphettas sand eller annat värmeöverföringsmaterial, och övriga ämnes- strömmar förbränns. Den upphettade sanden eller värmeöverföringsmaterialet cir- kuleras tillbaka till pyrolysreaktorn.The drying of the fuel can be performed e.g. using hot flue gases or hot bed material by utilizing the heating energy of the boiler. Of course, the drying can also be performed in other ways. With the help of the dryer, the water content of the formed pyrolysis oil can be reduced, whereby the stability of the oil increases. When the water content is below 35% by weight, advantageously below 30% by weight, the risk of the pyrolysis oil being converted to a liquid with two phases during storage decreases. Without a dryer, e.g. the moisture content of sawdust to be pyrolysed may only be below 6 - 8% by weight, in order to obtain a water content below 30% by weight in the pyrolysis oil. If the fuel to be dried contains plenty of moisture, e.g. 40 - 50% by weight, the amount of water to be removed becomes high, thereby limiting the payload and energy obtained from the boiler due to the amounts of flue gas formed. This can be observed when dimensioning the boiler. In one embodiment, solid and carbon are separated from the pyrolysis vapor, e.g. sand or coke, in a particle separator, such as a cyclone, and / or a filter. The particle separator can e.g. placed after the pyrolyser. Furthermore, the pyrolysis vapors can be filtered, e.g. with a fine filter e.g. at a temperature of 200 - 550 ° C, to separate the finer solids and carbon from the pyrolysis vapor, e.g. between the pyrolyser and the condenser or in connection with the condenser. By removing solids from the pyrolysis vapor, the polymerization reactions of chemical compounds can be prevented or delayed, because the carbon and / or alkali metals attached thereto have been found to catalyze chemical reactions on the surface of their particles, such as polymerization reactions. .ex. stability. 10 15 20 25 30 522 051 6 The separated solid and carbon blank can be led to the boiler for combustion. Sand or other heat transfer material is heated in the boiler, and other substance streams are burned. The heated sand or heat transfer material is circulated back to the pyrolysis reactor.
I en utföringsform av uppfinningen cirkuleras de okondenserbara gaserna, t.ex. luktgaserna, de kemiska föreningarna och/eller en vattenblandning av dem, t.ex. från kondensorn och/eller från torken till värmepannan för förbränning. Alter- nativt kan de okondenserbara gaserna eller motsvarande ledas till en kemisk till- varatagning.In one embodiment of the invention, the non-condensable gases, e.g. the odor gases, the chemical compounds and / or a water mixture thereof, e.g. from the condenser and / or from the dryer to the boiler for combustion. Alternatively, the uncondensable gases or the like can be led to a chemical recovery.
I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen utgörs pyrolysreaktorn av en returfibervirvelreaktor, en bubblande virvelreaktor eller liknande, till vilken den i värmepannan upphettade och samtidigt renade sanden, eller något annat värme- överföringsmaterial, leds tillsammans med bränslet som skall pyrolyseras. l en utföringsform av uppfinningen utgörs värmepannan av en virvelbädds- panna, i vilken bränsle samt t.ex. koks och okondenserbara gaser förbränns och sand eller annat värmeöverföringsmaterial upphettas. Virvelbäddspannan kan vara t.ex. en bubblande panna eller en returfiberpanna eller en variant av dem, el- ler någon annan i och för sig känd panna.In an advantageous embodiment of the invention, the pyrolysis reactor consists of a recycled fiber vortex reactor, a bubbling vortex reactor or the like, to which the sand heated and simultaneously purified in the boiler, or some other heat transfer material, is led together with the fuel to be pyrolyzed. In an embodiment of the invention, the boiler consists of a fluidized-bed boiler, in which fuel and e.g. coke and non-condensable gases are burned and sand or other heat transfer material is heated. The fluidized bed boiler can be e.g. a bubbling boiler or a recycled fiber boiler or a variant of them, or another boiler known per se.
I en utföringsform av uppfinningen placeras pyrolysreaktorn väsentligen i samband med värmepannans flamugn, t.ex. som en fast konstruktion av flamug- nen.In one embodiment of the invention, the pyrolysis reactor is placed substantially in connection with the boiler fl furnace, e.g. as a fixed construction of the flame furnace.
För att minska pyrolysoljans vattenhalt och på samma gång förbättra sta- biliteten kan ett förfarande enligt patentansökningsskriften Fl 982225 användas, vid vilket från pyrolysångan och/eller -vätskan medelst indunstning avlägsnas vat- ten och lätta, reaktiva kemiska föreningar och/eller förhindras att ångan kondense- ras fullständigt. l olika skeden av förfarandet enligt uppfinningen är det fördelaktigt att leda det från pyrolysråämnet, -ångan eller -oljan separerade vattnet, t.ex. det i torken avlägsnade vattnet eller det fasseparerade vattnet till värmepannan för att förstö- ras. Härvid kan de dyra reningskostnaderna för avfallsvatten undvikas.In order to reduce the water content of the pyrolysis oil and at the same time improve the stability, a process according to patent application F1 982225 can be used, in which water and light, reactive chemical compounds are removed from the pyrolysis vapor and / or liquid by means of evaporation and / or the vapor is prevented from condensing. race completely. At different stages of the process according to the invention it is advantageous to direct the water separated from the pyrolysis feedstock, steam or oil, e.g. the water removed in the dryer or the phase-separated water to the boiler to be destroyed. In this case, the expensive treatment costs for waste water can be avoided.
Tack vare uppfinningen erhålls vid framställningsförfarandet av pyrolysolja en hög verkningsgrad i förhållande till pyrolysoljan som skall framställas. Vid tidi- gare kända förfaranden, t.ex. patentskriften US 5792340, är pyrolysprocessens 10 15 20 25 30 522 051 7 verkningsgrad ca. 63 - 65 % mätt på basis av det lägre värmevärdet. Tack vare uppfinningen uppnås en verkningsgrad på t.ex. 78 - 91 % beroende på t.ex. tork- ningslösningen. Inmatningen av separata bränslen i pyrolysreaktorn och värme- pannan förbättrar processens verkningsgrad i förhållande till utbytet av pyrolysolja och till värmeenergin. l förfarandet enligt uppfinningen bildas som produkt som skall utnyttjas förutom pyrolysolja även värmeenergi. Av värmepannans värmeenergi används en del i pyrolysreaktorn, vid torkning av bränslet som skall pyrolyseras samt i vär- mepannan vid förbränning av de okondenserbara gaserna, och huvuddelen av värmeenergin leds i form av ånga till t.ex. produktion av elektricitet. Till pyrolysre- aktorn och till en möjlig tork behövs inte någon inmatning av tilläggsbränsle, utan den från värmepannan ledda värmeenergin är tillräcklig för att uppehålla proces- sen. Å andra sidan kan vid det uppfinningsenliga förfarandet fast- och koläm- nets och de okondenserbara gasernas energiinnehåll utnyttjas genom att förbrän- na dem i värmepannan tillsammans med andra bränslen. Med denna utförings- form minskas förbränningsprocessens lönsamhet inte anmärkningsvärt, i synner- het inte om den i pyrolysreaktorn integrerade värmepannas bränsleeffekt är över två gånger större än bränsleströmmen som matas från pannan till pyrolysreaktorn.Thanks to the invention, in the production process of pyrolys oil, a high efficiency is obtained in relation to the pyrolys oil to be produced. In previously known procedures, e.g. patent specification US 5792340, the efficiency of the pyrolysis process is approx. 63 - 65% measured on the basis of the lower calorific value. Thanks to the invention, an efficiency of e.g. 78 - 91% depending on e.g. the drying solution. The feed of separate fuels into the pyrolysis reactor and the boiler improves the efficiency of the process in relation to the exchange of pyrolysis oil and to the heat energy. In the process according to the invention, in addition to pyrolysis oil, heat energy is also formed as a product to be used. A part of the heat energy of the boiler is used in the pyrolysis reactor, in drying the fuel to be pyrolysed and in the boiler in the combustion of the uncondensable gases, and the main part of the heat energy is conducted in the form of steam to e.g. production of electricity. The pyrolysis reactor and a possible dryer do not need to be supplied with additional fuel, but the heat energy led from the boiler is sufficient to sustain the process. On the other hand, in the process according to the invention, the energy content of the solid and carbonaceous and the non-condensable gases can be utilized by burning them in the boiler together with other fuels. With this embodiment, the profitability of the combustion process is not remarkably reduced, especially if the fuel power of the boiler integrated in the pyrolysis reactor is more than twice as large as the fuel flow fed from the boiler to the pyrolysis reactor.
Härvid utgör vattnet och de okondenserbara gaserna som skall matas till pannan inget problem för uppehållande av pannans normala temperatur.In this case, the water and the non-condensable gases to be fed to the boiler do not pose a problem for maintaining the boiler's normal temperature.
Tack vare uppfinningen kan pyrolysprocessens olika strömmar återanvän- das/utnyttjas i processens övriga skeden. Härvid är miljöolägenheterna, t.ex. lukt- olägenheterna små.Thanks to the invention, the different streams of the pyrolysis process can be reused / utilized in the other stages of the process. In this case, the environmental nuisances, e.g. odor nuisances small.
Tack vare uppfinningen kan pyrolysprocessens investerings- och drifts- kostnader samt värmeförluster väsentligen minskas och konstruktionen förenklas.Thanks to the invention, the investment and operating costs of the pyrolysis process as well as heat losses can be significantly reduced and the construction simplified.
Genom att integrera torkningslösningarna i det uppfinningsenliga förfarandet och anordningen kan pyrolysoljans vattenhalt samt produktionskostnaderna avsevärt minskas. Vidare kan vattnet som avlägsnas ur torken inte störa processen, ty det hamnar inte i pyrolysoljan som skall produceras utan den ifrågavarande vatten- blandningen leds till värmepannan. Med förfarandet enligt uppfinningen är det möjligt att reglera vattenhalten i pyrolysoljan som produceras utan att energiverk- 10 15 20 25 30 522 051 8 ningsgraden blir lidande, t.ex. med hjälp av torken eller förfarandet som beskrivs i patentansökan F I 982225.By integrating the drying solutions in the process and device according to the invention, the water content of the pyrolysis oil and the production costs can be considerably reduced. Furthermore, the water removed from the dryer can not disturb the process, because it does not end up in the pyrolysis oil to be produced, but the water mixture in question is led to the boiler. With the method according to the invention it is possible to regulate the water content of the pyrolysis oil which is produced without the energy efficiency suffering, e.g. by means of the dryer or method described in patent application F I 982225.
Förfarandet enligt uppfinningen kan med små förändringar tillämpas på nutida pyrolysprocesser.The method according to the invention can be applied to modern pyrolysis processes with small changes.
Uppfinningen kommeri det följande att närmare beskrivas i detalj genom utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, vari figur 1 visar en första utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari torken är placerad före pyrolysatorn, figur 2 visar en annan utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari torken är integrerad med pyrolysatorn i samma helhet och figur 3 visar en tredje utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysatorn är placerad i samband med värmepannans flam- ugn.The invention will be described in more detail below by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a first embodiment of the device according to the invention, wherein the dryer is placed before the pyrolyser, Figure 2 shows another embodiment of the device according to the invention, in which the dryer is integrated with the pyrolysator in the same whole and Fig. 3 shows a third embodiment of the device according to the invention, wherein the pyrolyser is placed in connection with the heating furnace of the boiler.
I figur 1 visas en anordning enligt uppfinningen för framställning av pyroly- solja, till vilken anordning hör en värmepanna, dvs. en virvelpanna 1 för produce- rande av värmeenergi, en snabbpyrolysreaktor, dvs. en pyrolysator 2 för bildande av pyrolysånga, en kondensor 3 för kondensering av pyrolysångan, en tork 4 för torkande av bränslet som skall pyrolyseras och separata inmatningsanordningar 5 och 15 för inmatning av bränsle till värmepannan och via torken till pyrolysatorn. virvelpannan, pyrolysatorn, kondensorn och torken är förenade med varandra på i figuren visat sätt. Pyrolysatorn är integrerad i samband med virvelpannan, och py- rolysatorns bränsle-energibehov är högst 50 %, fördelaktigt högst 25 %, av virvel- pannans bränsleström.Figure 1 shows a device according to the invention for producing pyrolysis oil, to which device belongs a boiler, i.e. a vortex boiler 1 for producing heat energy, a fast pyrolysis reactor, ie. a pyrolyser 2 for forming pyrolysic vapor, a condenser 3 for condensing the pyrolysic vapor, a dryer 4 for drying the fuel to be pyrolysed and separate feed devices 5 and 15 for feeding fuel to the boiler and via the dryer to the pyrolyser. the vortex boiler, the pyrolyser, the condenser and the dryer are connected to each other in the manner shown in the figure. The pyrolyser is integrated in connection with the vortex boiler, and the pyrolyser's fuel energy requirement is at most 50%, advantageously at most 25%, of the vortex boiler's fuel flow.
Till virvelpannan 1 hör dessutom en värmeåtervinningsanordning, t.ex. en återvinnings-/utnyttjandeanordning av ångan, en värmeväxlare eller en cyklon för den inre materialcirkulationen, för tillvaratagande av den bildade värmeenergin el- ler det uppvärmda värmeöverföringsmaterialet och en överföringsanordning 8 och 9, t.ex. ett överföringsrör för värmeöverföringsmaterialet, dvs. sanden, för ledande av en delström av den bildade värmeenergin till pyrolysatorn 2 och/eller till torken 4. I utföringsformen enligt figuren är överföringsröret 9 för sanden anordnat att överföra den i pannan uppvärmda heta sanden till pyrolysatorn.The vortex boiler 1 also includes a heat recovery device, e.g. a recovery / utilization device of the steam, a heat exchanger or a cyclone for the internal material circulation, for recovery of the formed heat energy or the heated heat transfer material and a transfer device 8 and 9, e.g. a transfer tube for the heat transfer material, i.e. the sand, for conducting a partial stream of the formed heat energy to the pyrolyser 2 and / or to the dryer 4. In the embodiment according to fi guren, the transfer tube 9 for the sand is arranged to transfer the hot sand heated in the boiler to the pyrolysator.
Huvuddelen av bränslet, t.ex. kol, torv, lignit eller brännskiffer, matas med hjälp av inmatningsanordningen 5 till virvelpannan 1. Dessutom är inmatningsan- 10 15 20 25 30 522 051 9 ordningen 5 anordnad att till värmepannan mata in mindre mängder skogsflis eller bark från träd. Inmatningsanordningen 15 är anordnad att mata in flyktiga ämnen innehållande biomassa, såsom sågspån eller halm, vars fukthalt fördelaktigt är under 20 vikt-%, via torken 4 till pyrolysatorn 2.The bulk of the fuel, e.g. carbon, peat, lignite or slate, are fed by means of the feed device 5 to the vortex boiler 1. In addition, the feed device 5 is arranged to feed into the boiler smaller amounts of forest ice or bark from trees. The feeding device 15 is arranged to feed volatile substances containing biomass, such as sawdust or straw, the moisture content of which is advantageously below 20% by weight, via the dryer 4 to the pyrolyser 2.
I torken 4 torkas bränslet som skall pyrolyseras med hjälp av från virvel- pannan 1 ledd värmeenergi 8 enligt motströmsprincipen. Värmeenergi överförs antingen med heta rökgaser eller hett bäddmaterial, elleri form av motsvarande, till torken. Rökgasen, bäddsanden mm. leds till torken med hjälp av värmeöverfö- ringsanordningen 8. De okondenserbara gaserna, det indunstade vattnet och de möjliga förångade kemiska föreningarna samt luktgaserna cirkuleras från torken till virvelpannan via avloppsröret 14 till förbränning. Torken är en i och för sig känd tork, t.ex. en blandningstork, varför den ej beskrivs mera detaljerat här.In the dryer 4, the fuel to be pyrolysed is dried by means of heat energy 8 conducted from the vortex boiler 1 according to the countercurrent principle. Heat energy is transferred either with hot flue gases or hot bed material, or in the form of the equivalent, to the dryer. The flue gas, bed sand etc. is led to the dryer by means of the heat transfer device 8. The non-condensable gases, the evaporated water and the possible evaporated chemical compounds as well as the odor gases are circulated from the dryer to the vortex boiler via the drain pipe 14 for combustion. The dryer is a dryer known per se, e.g. a mixing dryer, which is why it is not described in more detail here.
Det torkade bränslet leds från torken 4 till pyrolysatorn 2. l pyrolysatorn bildas, med snabbpyrolys vid temperaturen 300 - 700 °C pyrolysånga från bränslet som skall pyrolyseras. Som pyrolysator används här i denna utföringsform av an- ordningen en returfibervirvelreaktor. Värmeenergi från virvelpannan 1 leds till pyro- lysatorn 2 i form av het bäddsand via den inre materialcirkulationens cyklon och överföringsröret 9 för sand. Bäddsanden kan cirkuleras tillbaka till virvelpannan.The dried fuel is led from the dryer 4 to the pyrolyser 2. The pyrolyser is formed, with rapid pyrolysis at the temperature of 300 - 700 ° C pyrolysis vapor from the fuel to be pyrolyzed. As a pyrolyser, a return fiber vortex reactor is used here in this embodiment of the device. Heat energy from the vortex boiler 1 is conducted to the pyrolyser 2 in the form of hot bed sand via the cyclone of the internal material circulation and the transfer pipe 9 for sand. The bed sand can be circulated back to the vortex boiler.
Från pyrolysatorn 2 leds pyrolysångan till kondensorn 3, vari den heta py- rolysångan kondenseras och fraktioneras stegvis till pyrolysolja. Vattenånga och lätta kemiska föreningar kan avlägsnas genom att förhindra att de kondenseras fullständigt i kondensorn 2 eller genom att indunsta dem från pyrolysoljan i sam- band med kondenseringen eller därefter (Fl 982225). Härvid förbättras pyrolysol- jans kvalitet; stabiliteten förbättras och vattenhalten minskas. De okondenserbara gaserna, de kemiska föreningarna och/eller en vattenblandning av dem leds med hjälp av en fläkt, kompressor eller motsvarande 10 antingen till virvelpannan 1 för att brännas via cirkulationsröret 12 eller till pyrolysatorn för att pyrolyseras på nytt.From the pyrolyser 2, the pyrolysis vapor is led to the condenser 3, in which the hot pyrolysis vapor is condensed and fractionated stepwise to pyrolysis oil. Water vapor and light chemical compounds can be removed by preventing them from condensing completely in condenser 2 or by evaporating them from the pyrolysis oil in connection with the condensation or thereafter (Fl 982225). This improves the quality of the pyrolysol oil; stability is improved and water content is reduced. The non-condensable gases, the chemical compounds and / or a water mixture thereof are led by means of a fan, compressor or the like either to the vortex boiler 1 to be burned via the circulation pipe 12 or to the pyrolyser to be pyrolyzed again.
De bränns i virvelpannan vid sidan av andra bränslen, emedan deras energivärde är lågt.They are burned in the vortex boiler alongside other fuels, because their energy value is low.
Från värmepannan 1 kan renade och avkylda rökgaser ledas till fläkten 10 för att rena den från föroreningar.From the boiler 1, purified and cooled flue gases can be led to the fan 10 to purify it from contaminants.
Till anordningen i utföringsformen enligt figur 1 hör ytterligare en partikel- avskiljare eller en partikelcyklon 6 för avlägsnande av grovt fastämne, t.ex. bädd- 10 15 20 25 30 522 051 10 sand, och i pyrolysatorn 2 bildat koks från pyrolysångan. Cyklonen 6 är placerad efter pyrolysatorn. Det separerade fastämnet och koksen leds från cyklonen via cirkulationsröret 13 till virvelpannan 1 för förbränning. l virvelpannan brinner kok- sen och bäddsanden upphettas. Härvid renas sanden och den kan användas på nytt för överförande av värmeenergi till pyrolysatorn 2 och/eller till torken 4. Vidare hör till anordningen ett filter 7 för avskiljande av de finare fastämnena från pyrolys- ångan. Pyrolysångan filtreras t.ex. vid temperaturen 50 - 550 °C, och då det är fråga om varmfiltrering vid temperaturen 200 - 550 °C. Filtret är placerat mellan avskiljaren och kondensorn 3. Det kan även placeras i anslutning till kondensorn.The device in the embodiment according to Figure 1 further comprises a particle separator or a particle cyclone 6 for removing coarse solids, e.g. bed- 10 15 20 25 30 522 051 10 sand, and in the pyrolysator 2 formed coke from the pyrolysis steam. Cyclone 6 is located after the pyrolyser. The separated solid and coke are led from the cyclone via the circulation pipe 13 to the vortex boiler 1 for combustion. In the vortex boiler, the coke burns and the bed sand is heated. In this case, the sand is purified and it can be used again for the transfer of heat energy to the pyrolyser 2 and / or to the dryer 4. Furthermore, the device includes a filter 7 for separating the finer solids from the pyrolysis steam. The pyrolysis vapor is filtered e.g. at the temperature 50 - 550 ° C, and in the case of hot filtration at the temperature 200 - 550 ° C. The filter is located between the separator and the condenser 3. It can also be placed adjacent to the condenser.
Pyrolysatorns 2 bränsleeffekt, enligt utföringsformen i figur 1, är t.ex. mel- lan 5 - 70 MW och virvelbäddspannans 1 bränsleeffekt är t.ex. över 200 MW. Här- vid stör den från torken 4 och/eller kondensorn 3 kommande mängden vattenånga och den med den heta sanden från virvelbäddspannan avgående värmekapacite- ten ej anmärkningsvärt virvelbäddspannans funktion. Då sådant bränsle, vars vat- tenhalt är liten, fördelaktigt under 20 vikt-%, används är vätskemängden som skall indunstas liten. Härvid begränsar vattenmängden som skall indunstas ej den nyt- tolast och -energi som erhålls från virvelbäddspannan på grund av rökgasmäng- derna med huvudbränslena.The fuel power of the pyrolyser 2, according to the embodiment in Figure 1, is e.g. between 5 - 70 MW and the fluidized bed boiler 1's fuel power is e.g. over 200 MW. In this case, the amount of water vapor coming from the dryer 4 and / or the condenser 3 and the heating capacity departing with the hot sand from the fluidized-bed boiler do not remarkably disturb the function of the fluidized-bed boiler. When such fuel, whose water content is small, is advantageously below 20% by weight, the amount of liquid to be evaporated is small. In this case, the amount of water to be evaporated does not limit the payload and energy obtained from the fluidized-bed boiler due to the amounts of flue gas with the main fuels.
Dessutom kan till anordningen höra en kemisk återvinningsenhet för åter- vinnande av de i kondensorn separerade kemiska föreningarna för ett möjligt se- nare utnyttjande. De kemiska föreningarna utnyttjas med i och för sig kända förfa- randen, vilka ej i detta sammanhang beskrivs mera detaljerat. l utföringsformen av anordningen i figur 2 är torken 4 och pyrolysatorn 2 integrerade i en enhetlig returfiberreaktor 16. Härvid leds het bäddsand eller annat värmeöverföringsmaterial från virvelpannan 1 via överföringsröret 9 till reaktorns 16 inledningsdel eller bottendel vid en temperatur på 700 - 900 °C. Bränslet som skall pyrolyseras matas samtidigt in med hjälp av inmatningsanordningen 15. Bit- storleken på bränslet som skall pyrolyseras är fördelaktigt mellan 0,1 - 10 mm. I reaktorns 16 bottendel utförs torkningen av bränslet, som skall pyrolyseras, med hjälp av den heta bäddsanden eller liknande. Härefter utförs i reaktorns mitt-/över- del torrdestilleringen av bränslet i syrefritt utrymme eller pyrolyseringen. Den bilda- de pyrolysångans temperatur är ca. 350 - 700 °C. Till övriga delar fungerar figu- 10 15 20 25 30 522 051 11 rens 2 utföringsform av anordningen på motsvarande sätt som den i figur 1 visade utföringsformen av anordningen.In addition, the device may include a chemical recycling unit for recycling the chemical compounds separated in the condenser for a possible later use. The chemical compounds are utilized by methods known per se, which are not described in more detail in this context. In the embodiment of the device in Figure 2, the dryer 4 and the pyrolyser 2 are integrated in a uniform recycled fiber reactor 16. Hot bed sand or other heat transfer material is led from the vortex boiler 1 via the transfer pipe 9 to the initial part or bottom part of the reactor 16 at a temperature of 700-900 ° C. The fuel to be pyrolyzed is fed in at the same time by means of the feed device 15. The bit size of the fuel to be pyrolyzed is advantageously between 0.1 - 10 mm. In the bottom part of the reactor 16, the drying of the fuel to be pyrolyzed is carried out by means of the hot bed sand or the like. Thereafter, in the middle / upper part of the reactor, the dry distillation of the fuel in an oxygen-free space or the pyrolysis is carried out. The temperature of the pyrolysis vapor formed is approx. 350 - 700 ° C. In other respects, the embodiment 2 of the device 2 of the figure 2 functions in the same way as the embodiment of the device shown in figure 1.
I utföringsformen av anordningen enligt figur 3 är pyrolysatorn 2 placerad i anslutning till virvelpannans 1 flamugn 18 och förenad med returcirkulationen av bäddsanden av den inre materialcirkulationens cyklon 17. Pyrolysatorn 2 är mon- terad som en fast del av pannans flamugnskonstruktion. Härvid är det möjligt att cirkulera den heta sanden i en separat överhettare då man strävar efter höga temperaturer. Detta är en fördel i synnerhet vid förbrännande av t.ex. bränslen som innehåller klor, vilka bränslen lätt förorsakar korrosion av pannans överhetta- re. Härvid åstadkoms med hjälp av bäddsanden i de hetaste ångöverhettarna en låg klorhalt, varvid risken för korrosion avtar.In the embodiment of the device according to Figure 3, the pyrolyser 2 is placed adjacent to the flame furnace 18 of the vortex boiler 1 and connected to the return circulation of the bed sand by the cyclone 17 of the internal material circulation. In this case, it is possible to circulate the hot sand in a separate superheater when striving for high temperatures. This is an advantage especially when burning e.g. fuels that contain chlorine, which fuels easily cause corrosion of the boiler superheater. With the help of the bed sand in the hottest steam superheaters, a low chlorine content is achieved, whereby the risk of corrosion decreases.
I utföringsformen av anordningen i figur 3 leds det torkade bränslet som skall pyrolyseras från torken 4 till pyrolysatorn 2. Det heta bäddmaterialet cirkule- rar från virvelpannans 1 inre materialcirkulation direkt till pyrolysatorn för tillförande av värmeenergi för bränslenas pyrolysering. Den i pyrolysatorn bildade pyrolys- ångan leds enligt utföringsformen av anordningen i figur 1 till partikelavskiljaren 6 för avlägsnande av det grova fastämnet och koksen från pyrolysångan. Fastämnet och koksen leds från partikelavskiljaren via cirkulationsröret 13 tillbaka till virvel- pannan för bäddmaterialets cirkulation. Till övriga delar fungerar utföringsformen av anordningen i figur 3 på motsvarande sätt som den i figur 1 visade utförings- formen av anordningen.In the embodiment of the device in Figure 3, the dried fuel to be pyrolysed is led from the dryer 4 to the pyrolyser 2. The hot bed material circulates from the internal material circulation of the vortex boiler 1 directly to the pyrolyser for supplying heat energy for the pyrolysis of the fuels. According to the embodiment of the device in Figure 1, the pyrolysis steam formed in the pyrolysator is led to the particle separator 6 for removing the coarse solid and coke from the pyrolysis steam. The solid and coke are led from the particle separator via the circulation tube 13 back to the vortex boiler for the circulation of the bed material. In other respects, the embodiment of the device in Figure 3 functions in a manner corresponding to the embodiment of the device shown in Figure 1.
Exempel 1 Träbiomassa pyrolyseras med den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysatorn är integrerad i barkpannan. I denna utföringsform består träbiomas- san främst av sågspån, varvid bränsle av god kvalitet kan framställas med pyro- Iysförfarandet. I barkpannan förbränns t.ex. flis och barkströ av trä tillsammans med stenkol.Example 1 Wood biomass is pyrolyzed with the device according to the invention, wherein the pyrolyser is integrated in the bark boiler. In this embodiment, the wood biomass consists mainly of sawdust, whereby good quality fuel can be produced by the pyrolysis process. In the bark boiler, e.g. wood chips and bark litter together with coal.
Det från sågen kommande torra sågspånet pyrolyseras med den i figur 2 visade anordningen. Härvid opereras reaktorns 16 nedre del så, att där råder svagt torkande förhållanden. Ifall kärnvedsämne av skogsflis, vars fukthalt typiskt är 45 - 60 %, används som material som skall pyrolyseras, måste det torkas med hjälp av en i figur 1 eller 3 visad tork. 10 15 20 25 30 522 051 12 Enligt det uppfinningsenliga förfarandet kan ràämnets bästa och lämpli- gaste del användas som material som skall pyrolyseras och den ur pyrolyssyn- punkt sämre delen matas in i värmepannan. Uppdelningen av råämnet kan utföras enligt i och för sig kända förfaranden, såsom färgseparation i ljus kärnved och en barkfraktion.The dry sawdust coming from the saw is pyrolyzed with the device shown in Figure 2. In this case, the lower part of the reactor 16 is operated so that there are weak drying conditions. If heartwood pulp of forest ice, whose moisture content is typically 45 - 60%, is used as a material to be pyrolyzed, it must be dried using a dryer shown in Figure 1 or 3. According to the method according to the invention, the best and most suitable part of the raw material can be used as material to be pyrolyzed and the inferior part from a pyrolysis point of view is fed into the boiler. The division of the raw material can be carried out according to methods known per se, such as color separation in light heartwood and a bark fraction.
Exempel 2 Halm och åkerrester pyrolyseras med en anordning enligt uppfinningen, vari pyrolysatorn är integrerad i värmepannan.Example 2 Straw and field residues are pyrolysed with a device according to the invention, wherein the pyrolyser is integrated in the boiler.
Halm kan enligt vad man känner till användas som bränsle i energipro- duktionen tillsammans med huvudbränslen, såsom sten- eller brunkol. Halmens fukthalt är typiskt 15 - 20 % beroende på skördetidpunktens regnighet.As far as is known, straw can be used as a fuel in energy production together with main fuels, such as hard coal or lignite. The moisture content of the straw is typically 15 - 20% depending on the rainfall at the time of harvest.
Enligt uppfinningen kan från halm fördelaktigt framställas pyrolysvätska enligt anordningen i figur 2, emedan halm är ett förhållandevis torrt material. l den- na utföringsform bränns i värmepannan även små mängder halm i förhållande till mängden stenkol som skall förbrännas.According to the invention, pyrolysis liquid can advantageously be produced from straw according to the device in Figure 2, since straw is a relatively dry material. In this embodiment, small amounts of straw are also burned in the boiler in relation to the amount of coal to be burned.
Askan från halmen innehåller som känt alkali- och klorföreningar, vilka kan förorsaka korrosion och slaggbildning i pannan. Härvid fästs speciell vikt vid den från cyklonen till värmepannan kommande strömmens föroreningsnivå för undvi- kande av störningar i pannan. Ett effektivt sätt att undvika problem är att dimen- sionera cyklonen så, att endast den fraktion som är rik på sand leds till pannan och den lätta halmaskan leds tillsammans med pyrolysångorna till filtret, där hal- mens askkomponenter separeras från gasströmmen.The ash from the straw contains known alkali and chlorine compounds, which can cause corrosion and slag formation in the boiler. In this case, special emphasis is placed on the pollution level of the current coming from the cyclone to the boiler in order to avoid disturbances in the boiler. An effective way to avoid problems is to dimension the cyclone so that only the fraction rich in sand is led to the boiler and the light straw mask is led together with the pyrolysis vapors to the filter, where the ash component components are separated from the gas stream.
Exempel 3 Torv pyrolyseras med den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysa- torn är integrerad med virvelpannan. Under torvens pyrolysering används som bränsle för värmepannan rester från skogsindustrin, såsom flis, samt stenkol och/eller torv.Example 3 Peat is pyrolyzed with the device according to the invention, wherein the pyrolyser is integrated with the vortex boiler. During the pyrolysis of peat, residues from the forest industry, such as wood chips, as well as coal and / or peat are used as fuel for the boiler.
Av torv fås, såsom man känner till, mindre pyrolysvätska än ur andra bio- massor, t.ex. ur trä. Mängden pyrolysvätska som fås från torv är typiskt endast 30 - 50 %, varvid rikligt med kolämne och pyrolysgaser bildas som biprodukt. 10 15 20 25 522 051 13 Med förfarandet enligt uppfinningen kan torvolja med högre verkningsgrad än tidigare är känt framställas, emedan de bildade biprodukterna i värmepannan kan omvandlas till värme och ånga för energiproduktionen. Förbränningstorvens fukthalt är vanligen 40 - 55 %, varvid det är fördelaktigt att använda en anordning enligt figur 1 eller 3.As is well known, peat yields less pyrolysis fluid than other biomasses, e.g. made of wood. The amount of pyrolysis liquid obtained from peat is typically only 30-50%, with plenty of carbon and pyrolysis gases being formed as a by-product. With the process according to the invention, peat oil with a higher efficiency than is previously known can be produced, since the by-products formed in the boiler can be converted into heat and steam for energy production. The moisture content of the combustion peat is usually 40 - 55%, whereby it is advantageous to use a device according to fi gur 1 or 3.
I stället för torv kan altemativt brännskiffer användas som material som skall pyrolyseras, varvid pyrolysvätskans utbyte är endast 20 - 40 % och askhalten är påfallande hög.Instead of peat, alternatively slate can be used as a material to be pyrolyzed, whereby the pyrolysis liquid yield is only 20 - 40% and the ash content is remarkably high.
Exempel 4 Avfallsplast pyrolyseras enligt den uppfinningsenliga anordningen. Av- fallsplast innehåller vanligen under 10 % vatten och under 10 % sand och ask- ämne.Example 4 Waste plastic is pyrolyzed according to the device according to the invention. Waste plastic usually contains less than 10% water and less than 10% sand and ash.
Med en i figur 2 visad anordning kan avfallsplast redan i små mängder py- rolyseras, till pyrolysolja utan att processen i en kraftanläggning eller värmecen- tral, som driver virvelpannan, störs. Efter pyrolyseringen avlägsnas den med plas- ten medkomna sanden från pyrolysångan med hjälp av cyklonen och leds till vär- mepannan. Vattnet som kommit med plasten dekanteras från pyrolysoljan efter kondensorn, emedan vattnet ej blandar sig med den av kolväten, huvudsakligen polyeten och polypropen, bestående pyrolysoljan.With a device shown in Figure 2, waste plastic can already be pyrolyzed in small amounts, to pyrolysis oil without disturbing the process in a power plant or heating plant, which drives the vortex boiler. After the pyrolysis, the sand supplied with the plastic is removed from the pyrolysis steam by means of the cyclone and led to the boiler. The water that came with the plastic is decanted from the pyrolysis oil after the condenser, because the water does not mix with the pyrolysis oil consisting of hydrocarbons, mainly polyethylene and polypropylene.
Mängderna avfallsplast som skall pyrolyseras kan vara synnerligen små jämförda med värmepannans bränsleström, varvid pyrolysatorns bränslebehov är till och med under 5 - 10 % av värmepannans bränsleeffekt.The amounts of waste plastic to be pyrolysed can be extremely small compared to the boiler's fuel flow, whereby the pyrolyser's fuel requirement is even below 5 - 10% of the boiler's fuel power.
Förfarandet enligt uppfinningen lämpar sig i olika utföringsformer för fram- ställning av olika pyrolysoljor och produktion av värmeenergi.The process according to the invention is suitable in different embodiments for the production of different pyrolysis oils and the production of heat energy.
Uppfinningens utföringsformer begränsas ej till de framförda exemplen utan de kan variera inom ramen för de bifogade patentkraven.Embodiments of the invention are not limited to the examples given, but may vary within the scope of the appended claims.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI982231A FI982231A0 (en) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | Methods and devices for pyrolysis of the partial stream of fuels fed into a fluidized bed furnace into product liquid |
| FI992180A FI117512B (en) | 1998-10-14 | 1999-10-11 | Method and apparatus for producing pyrolysis oil |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9903702D0 SE9903702D0 (en) | 1999-10-14 |
| SE9903702L SE9903702L (en) | 2000-04-15 |
| SE522051C2 true SE522051C2 (en) | 2004-01-07 |
Family
ID=26160654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9903702A SE522051C2 (en) | 1998-10-14 | 1999-10-14 | Preparation of pyrolysis oil, uses pyrolysis reactor and condenser integrated with burner so that some of the heat from the burner is used in the reactor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI117512B (en) |
| SE (1) | SE522051C2 (en) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007112570A1 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-11 | Pharmatherm Chemicals Inc. | Thermal extraction method and product |
| FI123455B (en) * | 2007-10-11 | 2013-05-15 | Valtion Teknillinen | Procedure for performing pyrolysis |
| FI123180B (en) * | 2007-10-11 | 2012-12-14 | Valtion Teknillinen | Plant for the preparation of a pyrolysis product |
| FI122858B (en) * | 2008-03-31 | 2012-08-15 | Metso Power Oy | Method for performing pyrolysis and pyrolysis apparatus |
| US20110284359A1 (en) | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Uop Llc | Processes for controlling afterburn in a reheater and for controlling loss of entrained solid particles in combustion product flue gas |
| US8499702B2 (en) | 2010-07-15 | 2013-08-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Char-handling processes in a pyrolysis system |
| US9441887B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-09-13 | Ensyn Renewables, Inc. | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
| US9347005B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-05-24 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US10400175B2 (en) * | 2011-09-22 | 2019-09-03 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material |
| US10041667B2 (en) | 2011-09-22 | 2018-08-07 | Ensyn Renewables, Inc. | Apparatuses for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material and methods for the same |
| US9109177B2 (en) | 2011-12-12 | 2015-08-18 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| FI125685B (en) | 2012-11-09 | 2016-01-15 | Valmet Technologies Oy | Method for performing pyrolysis and pyrolysis apparatus |
| WO2014210150A1 (en) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Ensyn Renewables, Inc. | Systems and methods for renewable fuel |
| US10337726B2 (en) | 2015-08-21 | 2019-07-02 | Ensyn Renewables, Inc. | Liquid biomass heating system |
| BR112019013387B1 (en) | 2016-12-29 | 2023-03-28 | Ensyn Renewables, Inc | DEMETALIZATION OF BIOMASS |
-
1999
- 1999-10-11 FI FI992180A patent/FI117512B/en active IP Right Grant
- 1999-10-14 SE SE9903702A patent/SE522051C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI19992180A (en) | 2000-04-14 |
| SE9903702L (en) | 2000-04-15 |
| SE9903702D0 (en) | 1999-10-14 |
| FI117512B (en) | 2006-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2209872B1 (en) | Apparatus for producing a pyrolysis product | |
| RU2502779C2 (en) | Method of conducting pyrolysis | |
| FI125164B (en) | Method and apparatus for making a pyrolysis product | |
| SE522051C2 (en) | Preparation of pyrolysis oil, uses pyrolysis reactor and condenser integrated with burner so that some of the heat from the burner is used in the reactor | |
| US4344770A (en) | Method and apparatus for converting solid organic material to fuel oil and gas | |
| US4013516A (en) | Apparatus and process for the pyrolysis of waste solids concentrates | |
| SE532746C2 (en) | Process and apparatus for the production of dry-refined lignocellulosic material | |
| SE527127C2 (en) | Process and apparatus for the production of thermal and electrical energy in a pulp mill | |
| SE522021C2 (en) | Preparation of pyrolysis oil, comprises removing water and low molecular weight compounds from the vapour or liquid by evaporation or preventing complete condensation | |
| Roy et al. | The biomass Pyrocycling TM process | |
| KR102063401B1 (en) | Pyrolysis device for fast pyrolysis of biomass and bio-oil manufacturing method thereof | |
| JP2005075925A (en) | Method for thermally cracking and carbonizing organic waste material | |
| US20190177621A1 (en) | Hydrocarbon recycling of carbonizer hot gases | |
| CN106433797A (en) | Skid-mounted oil sludge pyrolysis treatment system and application thereof | |
| JP5976278B2 (en) | Thermal decomposition apparatus for tar production and tar production system | |
| JP5517095B2 (en) | Apparatus for recovering water-soluble and water-insoluble tar from liquefied biomass and its recovery method | |
| CA1119407A (en) | Wet carbonizing of peat with exhaust gas purification and heat recovery | |
| CA2442431A1 (en) | Combustion process and apparatus to minimize production of fly ash | |
| EP4450178A1 (en) | Method for valorization of waste material | |
| US20230038042A1 (en) | Pyrolysis system, a method for producing purified pyrolysis gas and pyrolysis liquids and use of a pyrolysis system | |
| LT5679B (en) | Process and device for thermal recycling of organic waste | |
| KR20100036648A (en) | Solid fuel manufacturing apparatus of higher calorific value using animal and vegetable fat oil | |
| Udwadia et al. | Study Of Pyrolysis and Co-Pyrolysis of Municipal Sewage Sludge to Produce Bio-oil. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |