WO2017034437A2 - Реактор быстрого пиролиза - Google Patents

Реактор быстрого пиролиза Download PDF

Info

Publication number
WO2017034437A2
WO2017034437A2 PCT/RU2016/000401 RU2016000401W WO2017034437A2 WO 2017034437 A2 WO2017034437 A2 WO 2017034437A2 RU 2016000401 W RU2016000401 W RU 2016000401W WO 2017034437 A2 WO2017034437 A2 WO 2017034437A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cylinder
reactor
housing
pyrolysis
steel
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000401
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2017034437A3 (ru
Inventor
Павел Феликсович ДЖУЛАЙ
Original Assignee
ТРУСОВ, Федор Николаевич
Павел Феликсович ДЖУЛАЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ТРУСОВ, Федор Николаевич, Павел Феликсович ДЖУЛАЙ filed Critical ТРУСОВ, Федор Николаевич
Priority to US15/753,624 priority Critical patent/US20190055473A1/en
Priority to EA201700371A priority patent/EA033034B1/ru
Publication of WO2017034437A2 publication Critical patent/WO2017034437A2/ru
Publication of WO2017034437A3 publication Critical patent/WO2017034437A3/ru

Links

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
    • C10B19/00—Heating of coke ovens by electrical means
    • 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
    • C10B31/00—Charging devices
    • C10B31/02—Charging devices for charging vertically
    • C10B31/04—Charging devices for charging vertically coke ovens with horizontal chambers
    • 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
    • C10B33/00—Discharging devices; Coke guides
    • C10B33/14—Coke guides
    • 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
    • C10B47/28—Other processes
    • C10B47/30—Other processes in rotary ovens or retorts
    • 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
    • C10B5/00—Coke ovens with horizontal chambers
    • 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
    • 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
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2200/00—Waste incineration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • 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

Definitions

  • the claimed invention relates to a device for the thermal processing of feedstock, for example, peat, sawdust, agricultural waste, in particular, is a design of a quick pyrolysis reactor to produce various types of finished products, namely, liquid petroleum products, heavy and light gases, coke, activated coal, etc.
  • the analogue is a SOLID FUEL GASIFIER, which contains a vertical shaft furnace, inside of which are sequentially, from top to bottom, drying, pyrolysis and combustion zones of solid fuel.
  • a loading device In the upper part of the furnace there is a loading device and a nozzle for product gas extraction, in the lower part there is a nozzle for supplying a gasifying agent and a device for accumulating and discharging solid processed products - ash.
  • the sections have a casing with a lining located in it, in which the ends of the thermal storage elements located in the internal cavity of the section are fixed. Moreover, one or more sections of the furnace are made to rotate relative to the upper and lower parts of the gasifier around its vertical axis.
  • EFFECT simplification, increase of reliability and productivity (patent for invention of the Russian Federation jb 2232347, publication date: July 10, 2004, patentee: Andrey Meshankin (RU)).
  • the decomposition of organic raw materials in this reactor occurs by gases formed by the combustion of any fuel.
  • the effect is carried out by blowing the feedstock with hot flue gases.
  • gases newly formed due to the decomposition of raw materials are diluted with combustion products and become extremely poor.
  • a significant part of the carbon in the feed is oxidized to CO2 and becomes ballast.
  • the calorie content of the resulting hydrocarbons is less than 3,000 Kcal / kg.
  • the efficiency of the installation for the conversion of feedstock does not exceed 20% due to the above reasons.
  • the resulting product can only be used as low-grade fuel in heating systems, which are the objective and main disadvantages of the presented analogue.
  • the prototype, REATOR OF QUICK PYROLYSIS OF PEAT, contains a three-section working chamber 1 with leads for supplying dry peat 2, exit 4 of coke and removal 3 of the gas released as a result of pyrolysis of peat.
  • Two cylindrical gas burners 5 are horizontally mounted inside the chamber 1.
  • One inclined metal plate 6 is mechanically coupled to each.
  • the annular chambers 7 are filled with coolant and contain inlet 8 and outlet 9 tubes located one in each of the three sections of chamber 1.
  • Conclusion for supply of dry peat 2 and the outlet for the discharge released as a result of the pyrolysis of gas peat, 3 are made in the upper part of the upper section of the chamber 1, and the output 4 for coke in the lower part lower section.
  • One of the burners 5 and the associated plate 6 is located in the upper section, and the second in the middle section.
  • the plates 6 of the reactor are located one below the other and are inclined in opposite directions.
  • the invention excludes the release of substances poorly suitable for subsequent use (patent for the invention of the Russian Federation M_> 2293104, publication date: 02/10/2007, patent holder: Kotelnikov Vladimir Alexandrovich (RU), Kotelnikov Andrey Vladimirovich (RU),
  • Gasification of organics occurs in the regime of free fall of particles under the action of gravity.
  • particles fly over the heated zone, fall onto steeply inclined heated steel plates, located one below the other.
  • the angle of inclination of the plates in order to avoid stopping the movement of particles on the plates, must be at least 60 degrees.
  • the fall speed will be 7.6 m / s.
  • the patent indicates that the residence time of the particles in free fall is 6 s. That is, the height of the reactor should be 45.6 meters. It is doubtful whether this unit can operate in operating mode.
  • the height of the reactor should be at least 7.6 m (the height of a two-story building).
  • the technical result of the claimed invention is to eliminate the above disadvantages: a high coefficient of use of a combustible agent (gas) up to 95% for heating and maintaining it in working condition.
  • a fast pyrolysis reactor mounted on a steel frame structure, which is a steel body, inside of which there is a rotating hollow steel cylinder, including a loading hopper, a pipe for evacuating organic degradation products, and an outlet pipe for discharge of the product, which is heated during pyrolysis, item.
  • the housing consists of two parts interconnected by bolts on the flanges.
  • the lower part of the casing ends with a pyramidal collection of solid pyrolysis products through the upper plane of the casing, inside of which a tray for supplying raw materials passes.
  • the ends of the cylinder on both sides are limited by rings having through holes in the center.
  • Blades are welded along the horizontal axis of the cylinder along its entire length.
  • Hollow semiaxes are welded to the end rings of the cylinder along the central axis, the inner diameter of which coincides with the diameter of the holes in the end rings.
  • Half shafts through the ring holes in the side walls of the reactor go beyond the housing, rely on rotating supports. On one of the half shafts the driven chain sprocket is screwed.
  • the actuator for the rotation of the cylinder is an electric motor with a drive connected to a gearbox, on the shaft of which a drive sprocket is mounted using a key.
  • the cylinder assembly has a through cavity, inside of which, along the axis of rotation, are electric heating elements.
  • a rod passes through the center of the cavity, on which electric heating elements are mounted on insulators with clamps. Outside and inside the reactor vessel is lined with heat-insulating materials.
  • the electric heating elements are silicon carbide electrodes.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a device.
  • FIG. 2 shows a cross section of a device.
  • 1 - loading hopper; 2 - tray; 3 - pipe; 4 - the upper part of the body; 5 - flange; 6 - a core; 7 - the lower part of the housing; 8 - pyramidal collection; 9 - exhaust pipe; 10 - steel cylinder; 11 - ring; 12 - scapula; 13 - through hole; 14 - electric heating element; 15 - support; 16 - frame steel structure; 17 - a conducted asterisk; 18 - hollow axis; 19 is an annular hole.
  • the steel reactor vessel consisting of two parts [4, 7] and interconnected by bolts on the flanges [5].
  • the lower part of the body ends with a pyramidal collection of solid pyrolysis products [8].
  • a tray [2] passes inward, through which raw material is supplied to the heated surface of the cylinder [10].
  • a pipe [3] for the evacuation of organic degradation products (gas mixture).
  • the ends of the cylinder on both sides are bounded by rings [11] having through holes in the center [13].
  • Blades [12] are welded along the horizontal axis of the cylinder along its entire length, designed to effectively mix and increase the reaction surface of the cylinder [10].
  • Hollow semiaxes [18] are welded to the end rings of the cylinder along the central axis, the inner diameter of which coincides with the diameter of the holes in the end rings.
  • the half shafts through the annular holes [19] in the side walls of the reactor extend outside the housing.
  • Half shafts are supported by rotating supports [15].
  • a driven sprocket [17] of a chain transmission is fixed on one of the semi-axes by a screw connection, with the help of which the cylinder rotates inside the housing.
  • An actuator for rotation of the cylinder [10] is an electric motor connected to a gearbox, on the shaft of which a drive sprocket is mounted using a key (not shown in Fig. 1-2).
  • the cylinder [10] assembly has a through cavity, inside of which electric heating elements [14] are located along the axis of rotation.
  • a rod [6] passes through the center of the cavity, on which electric heating elements [14] are attached to insulators with clamps (not shown in Fig. 1-2). Outside and inside the reactor vessel is lined with heat-insulating materials.
  • the reactor is mounted on a frame steel structure [16].
  • Electric heating elements is a silicon carbide electrode.
  • the lining of the housing is external and internal. carried out using heat-insulating kaolin plates.
  • the device operates as follows.
  • the feedstock is supplied from the loading hopper [1] by means of the tray [2] to the preheated surface of the steel cylinder [10] to the point [A]. Rotating, the cylinder moves the material from point [A] to point [B], while there is a constant movement (pouring) of organic raw materials on a heated surface. At point [B], solid pyrolysis residues are discharged to the lower part of the housing [7] and evacuated from the reactor through the lower outlet pipe [9]. The resulting gas is evacuated through the pipe [3].
  • the cylinder has two zones:
  • the supply of raw materials (prepared organic matter) to the cylinder is carried out from above perpendicular to the horizontal axis of rotation of the cylinder.
  • the raw materials can be peat, sawdust, agricultural waste, etc.
  • compliance with certain parameters of the process of thermal decomposition of organic matter is required.
  • the design incorporates the ability to control the volume of material supply over time, change the reaction time (cylinder rotation speed varies from 1 to 12 seconds) by changing current loads, set the decomposition temperature in the range from 450 - 1,200 ° C in automatic and / or semi-automatic and / or manual modes.
  • Organic raw materials do not decompose during the period of free fall, but fall on the heated metal surface of the cylinder and spend a specified amount of time on it.
  • the calorific value of the resulting gas mixture is 9,000 kWh / m and can be used both for heat and motor fuel for generating electricity in reciprocating gas generator sets.
  • the inventive step has the criterion, since for a specialist it is not obvious from the prior art.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

Заявленное изобретение относится к устройству термической переработки исходного сырья, например, торфа, древесных опилок, отходов сельскохозяйственной продукции, в частности представляет собой конструкцию реактора быстрого пиролиза для получения различных видов готовой продукции, а именно, жидких нефтепродуктов, тяжелых и легких газов, кокса, активированного угля и т.д. Техническим результатом заявленного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков: высокий коэффициент использования горючего агента (газа) до 95 % для разогрева и поддержанием его в рабочем состояние. Поставленный технический результат достигается за счет реактора быстрого пиролиза, установленный на рамную стальную конструкцию, представляющей собой стальной корпус, внутри которого расположен вращающийся полый стальной цилиндр, включающий загрузочный бункер, патрубок для эвакуации продуктов деструкции органики и выпускной патрубок отвода выделяющегося в ходе пиролиза продукта, нагревательного элемента. При этом корпус, состоит из двух частей, соединенных между собой болтами на фланцах. Нижняя часть корпуса, заканчивается пирамидальным сборником твердых продуктов пиролиза, через верхнюю плоскость корпуса, вовнутрь которого проходит лоток для подачи сырья. Торцы цилиндра с двух сторон ограничены кольцами, имеющими сквозные отверстия по центру.

Description

Реактор быстрого пиролиза.
Заявленное изобретение относится к устройству термической переработки исходного сырья, например, торфа, древесных опилок, отходов сельскохозяйственной продукции, в частности представляет собой конструкцию реактора быстрого пиролиза для получения различных видов готовой продукции, а именно, жидких нефтепродуктов, тяжелых и легких газов, кокса, активированного угля и т.д.
Уровень техники.
Анализ предшествующего уровня техники позволил выявить российские и иностранные патенты, наиболее близкими из которых являются.
Аналог, ГАЗИФИКАТОР ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, который содержит вертикальную шахтную печь, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки, пиролиза и горения твердого топлива. В верхней части печи расположены загрузочное устройство и патрубок для отбора продукт-газа, в нижней части - патрубок для подачи газифицирующего агента и устройство для накопления и вывода твердых продуктов переработки - золы. Между верхней и нижней частями газификатора расположены одна или несколько секций, являющихся составными частями газификатора, имеющих в центре внутренние сквозные полости, расположенные в направлении вертикальной оси газификатора и сообщающиеся с внутренними полостями верхней и нижней части, а также с внутренними полостями других составных частей газификатора. Секции имеют кожух с расположенной в нем футеровкой, в которой закреплены концы термоаккумулирующих элементов, расположенных во внутренней полости секции. Причем одна или несколько секций печи выполнены с возможностью вращения относительно верхней и нижней частей газификатора вокруг его вертикальной оси. Технический результат: упрощение, повышение надежности и производительности (патент на изобретение РФ j b 2232347, дата публикации: 10.07.2004, патентообладатель: Мещанкин Андрей Иванович (RU)).
Разложение органического сырья в данном реакторе происходит газами, образованными за счет сгорания какого-либо топлива. При этом воздействие осуществляется путем продувки горячими дымовыми газами исходного сырья. В результате, вновь образующиеся за счет разложения сырья, газы разбавляются продуктами горения и становятся крайне бедными. Значительная часть углерода находящегося в сырье окисляется до С02 и становится балластом. Калорийность получаемых углеводородов составляет менее 3 000 ККАЛ/КГ. Коэффициент полезного действия установки по преобразованию исходного сырья не превышает 20% ввиду выше перечисленных причин. Получаемый продукт может использоваться только как низкосортное топливо в системах отопления, что является объективными и главными недостатками представленного аналога.
Прототип, РЕАКТОР БЫСТРОГО ПИРОЛИЗА ТОРФА, содержит трехсекционную рабочую камеру 1 с выводами для подачи сухого торфа 2, выхода 4 кокса и отвода 3 выделившегося в результате пиролиза торфа газа. Внутри камеры 1 горизонтально установлены две цилиндрические газовые горелки 5. С каждой механически сопряжено по одной наклонной металлической пластине 6. Кольцевые камеры 7 заполнены охлаждающей жидкостью и содержат подводящие 8 и отводящие 9 трубки, расположенные по одной в каждой из трех секций камеры 1. Вывод для подачи сухого торфа 2 и вывод для отвода, выделившегося в результате пиролиза торфа газа, 3 выполнены в верхней части верхней секции камеры 1, а вывод 4 для кокса - в нижней части нижней секции. Одна из горелок 5 и сопряженная с ней пластина 6 расположена в верхней секции, а вторая - в средней секции. Пластины 6 реактора расположены одна под другой и наклонены в противоположные стороны. Изобретение исключает выделение веществ, плохо пригодных для последующего использования (патент на изобретение РФ М_> 2293104, дата публикации: 10.02.2007, патентообладатель: Котельников Владимир Александрович (RU), Котельников Андрей Владимирович (RU),
Замураев Дмитрий Владимирович (RU),
Подзоров Александр Иванович (RU)).
Газификация органики происходит в режиме свободного падения частиц под действием силы тяжести. При этом частицы пролетают разогретую зону, падают на круто наклонные разогретые стальные пластины, расположенные одна под другой. Угол наклона пластин, во избежание остановки движения частиц по пластинам, должен быть не менее 60 градусов. Ускорение свободного падения составляет 9,8 м/сек с учетом воздушного сопротивления К=1,28. Скорость падения составит 7,6 м/с. В патенте указывается, что время нахождения частиц в свободном падении составляет 6 с. То есть высота реактора должна составить 45,6 метра. Вызывает сомнение возможность работы данной установки в рабочем режиме. Если рассматривать время нахождения в данном реакторе подаваемого сырья в 1 с, то высота реактора должна быть не менее 7,6 м. (высота двухэтажного здания). В результате гипотетического сокращения время нахождения подаваемой органики в реактор эффективность использования исходного материала резко уменьшится.
Производительность упадет в несколько раз, что является первым существенным недостатком.
Вторым объективным недостатком данного реактора является
з низкий коэффициент использования горючего агента (газа) для разогрева и поддержанием его в рабочем состояние. КПД его составляет не более 30%. Столь низкая эффективность обусловлена тем, что продукты горения газа с большой скоростью продуваются через газоходы, проходящие сквозь реактор, и значительная часть тепла выходит из реактора не реализованной.
Техническим результатом заявленного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков: высокий коэффициент использования горючего агента (газа) до 95 % для разогрева и поддержанием его в рабочем состояние.
Поставленный технический результат достигается за счет реактора быстрого пиролиза, установленный на рамную стальную конструкцию, представляющей собой стальной корпус, внутри которого расположен вращающийся полый стальной цилиндр, включающий загрузочный бункер, патрубок для эвакуации продуктов деструкции органики и выпускной патрубок отвода выделяющегося в ходе пиролиза продукта, нагревательного элемента.
При этом корпус, состоит из двух частей, соединенных между собой болтами на фланцах. Нижняя часть корпуса, заканчивается пирамидальным сборником твердых продуктов пиролиза, через верхнюю плоскость корпуса, вовнутрь которого проходит лоток для подачи сырья. Торцы цилиндра с двух сторон ограничены кольцами, имеющими сквозные отверстия по центру. Вдоль горизонтальной оси цилиндра по всей его длине приварены лопатки. К торцевым кольцам цилиндра приварены по центральной оси полые полуоси, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром отверстий, имеющихся в торцевых кольцах. Полуоси через кольцевые отверстия в боковых стенках реактора выходят за пределы корпуса, опираются на вращающиеся опоры. На одной из полуосей закреплена винтовым соединением ведомая звездочка цепной передачи. Исполнительным механизмом для вращения цилиндра служит электродвигатель с приводом, соединенный с редуктором, на валу которого закреплена с помощью шпонки ведущая звездочка. Цилиндр в сборе имеет сквозную полость, внутри которой вдоль оси вращения, располагаются электрические нагревательные элементы. Через центр полости проходит стержень, на котором крепятся на изоляторы хомутами электрические нагревательные элементы. Снаружи и внутри корпус реактора футерован теплоизоляционными материалами.
При этом электрические нагревательные элементы представляет собой карбид кремневые электроды.
При этом футеровка корпуса снаружи и изнутри осуществляется с помощью теплоизоляционных каолиновых плит.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан продольный разрез устройства.
На фиг. 2 показан поперечный разрез устройства.
Где, 1 - загрузочный бункер; 2 - лоток; 3 - патрубок; 4 - верхняя часть корпуса; 5 - фланец; 6 - стержень; 7 - нижняя часть корпуса; 8 - пирамидальный сборник; 9 - выпускной патрубок; 10 - стальной цилиндр; 11 - кольцо; 12 - лопатка; 13 - сквозное отверстие; 14 - электрический нагревательный элемент; 15 - опора; 16 - рамная стальная конструкция; 17 - ведомая звездочка; 18 - полая полуось; 19 - кольцевое отверстие.
Стальной корпус реактора, состоящий из двух частей [4, 7] и соединенных между собой болтами на фланцах [5]. Нижняя часть корпуса заканчивается пирамидальным сборником твердых продуктов пиролиза [8]. Через верхнюю плоскость корпуса реактора быстрого пиролиза, вовнутрь проходит лоток [2], по которому на разогретую поверхность цилиндра [ 10] подается сырье. В верхней части боковой плоскости реактора имеется патрубок [3] для эвакуации продуктов деструкции органики (смесь газов). Торцы цилиндра с двух сторон ограничены кольцами [11], имеющими сквозные отверстия по центру [13]. Вдоль горизонтальной оси цилиндра по всей его длине приварены лопатки [12], предназначенные для эффективного перемешивания и увеличения реакционной поверхности цилиндра [10].
К торцевым кольцам цилиндра приварены по центральной оси полые полуоси [18], внутренний диаметр которых совпадает с диаметром отверстий имеющихся в торцевых кольцах. Полуоси через кольцевые отверстия [19] в боковых стенках реактора выходят за пределы корпуса. Полуоси опираются на вращающиеся опоры [15]. На одной из полуосей закреплена винтовым соединением ведомая звездочка [17] цепной передачи, с помощью которой осуществляется вращение цилиндра внутри корпуса. Исполнительным механизмом для вращения цилиндра [10] служит электродвигатель, соединенный с редуктором, на валу которого закреплена с помощью шпонки ведущая звездочка (на фиг. 1-2 не указаны).
Цилиндр [10] в сборе имеет сквозную полость, внутри которой вдоль оси вращения располагаются электрические нагревательные элементы [14]. Через центр полости проходит стержень [6], на котором крепятся на изоляторы хомутами (на фиг. 1-2 не указаны) электрические нагревательные элементы [14]. Снаружи и внутри корпус реактора футерован теплоизоляционными материалами. Реактор установлен на рамную стальную конструкцию [16].
Электрические нагревательные элементы представляет собой карбид кремневые электроды.
При этом футеровка корпуса снаружи и изнутри осуществляется с помощью теплоизоляционных каолиновых плит.
Устройство функционирует следующим образом.
Исходное сырье подается из загрузочного бункера [1] по средствам лотка [2] на предварительно разогретую поверхность стального цилиндра [10] в точку [А]. Вращаясь, цилиндр перемещает материал из точки [А] в точку [Б], при этом происходит постоянное перемещение (пересыпание) органического сырья по разогретой поверхности. В точке [Б] происходит сброс твердых остатков пиролиза в нижнюю часть корпуса [7] и через нижний выпускной патрубок [9] эвакуируется из реактора. Образовавшийся газ эвакуируется через патрубок [3].
При работе реактора цилиндр имеет две зоны:
- рабочая зона (позиция [А-Б]) температура +800 - +900 °С, на которой происходит разложение органического вещества;
- холостая зона (позиция [Б-А]) температура +700 - +800 °С, где происходит разогрев поверхности цилиндра.
Управление процессом быстрого пиролиза.
Подача сырья (подготовленной органической массы) на цилиндр осуществляется сверху перпендикулярно горизонтальной оси вращения цилиндра.
Процессам пиролиза подвергают различные органические соединения и материалы. Исходным сырьем могут служить торф, древесные опилки, отходы сельскохозяйственной продукции и т.д. При этом для каждого сырья требуется соблюдение определенных параметров технологического процесса термического разложения органики. Для управлением этими процессами в конструкцию заложена возможность с помощью изменения токовых нагрузок регулировать объемы подачи материала во времени, изменять время реакции (скорость вращения цилиндра варьируется от 1 до 12 секунд), устанавливать температуру разложения в диапазоне от 450 - 1 200 °C в автоматическом и/или полуавтоматическом и/или ручном режимах.
Таким образом, дополнительными преимуществами заявленного изобретения по отношению к аналогу и прототипу являются.
1. Компактные габариты устройства: высота вместе с приемным бункером - 4 м, ширина - 2,5 м, длина - 3 м.
2. Органическое сырье разлагается не в период свободного падения, а попадает на разогретую металлическую поверхность цилиндра и находиться на ней заданное количество времени.
За счет того, что разогрев реактора производится электрическими элементами в замкнутом пространстве, где отсутствует движение воздуха, до 95 % тепловой энергии расходуется по прямому назначению на разогрев реактора и поддержание в нем рабочей температуры. Теплотворная способность получаемой смеси газов составляет 9 000 КВТч/м и может использоваться как топливо для получения тепла, так и моторного топлива для получения электроэнергии в поршневых газогенераторных установках.
Следовательно.
- Энергопотребление на единицу перерабатываемой продукции в представленном реакторе в 3 раза ниже, чем в прототипе.
- Экономическая эффективность по выработке готового продукта из единицы исходного сырья выше, за счет полноты разложения органики.
Таким образом, проведенный анализ и испытание опытного образца подтверждают поставленный технический результат заявленного изобретения: высокий коэффициент использования горючего агента (газа) до 95 % для разогрева и поддержанием его в рабочем состоянии. Предложенное изобретение является новым, поскольку вся совокупность признаков не известна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания.
Обладает критерием изобретательский уровень, поскольку для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
А также является промышленно применимым, поскольку испытание образца подтвердили возможность его использования в термической переработке исходного сырья.

Claims

Формула изобретения.
1. Реактор быстрого пиролиза, характеризующийся тем, что реактор установлен на рамную стальную конструкцию, представляющей собой стальной корпус, внутри которого расположен вращающийся полый стальной цилиндр, включающий загрузочный бункер, патрубок для эвакуации продуктов деструкции органики и выпускной патрубок отвода выделяющегося в ходе пиролиза продукта, нагревательного элемента, корпус, состоит из двух частей нижней и верхней, соединенных между собой болтами на фланцах, нижняя часть корпуса заканчивается пирамидальным сборником твердых продуктов пиролиза, через верхнюю плоскость корпуса, вовнутрь которого проходит лоток для подачи сырья, торцы цилиндра с двух сторон ограничены кольцами, имеющими сквозные отверстия по центру, вдоль горизонтальной оси цилиндра по всей его длине приварены лопатки, к торцевым кольцам цилиндра приварены по центральной оси полые полуоси, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром отверстий, имеющихся в торцевых кольцах, полуоси через кольцевые отверстия в боковых стенках реактора выходят за пределы корпуса, опираются на вращающиеся опоры, на одной из полуосей закреплена винтовым соединением ведомая звездочка цепной передачи, исполнительным механизмом для вращения цилиндра служит электродвигатель с приводом, соединенный с редуктором, на валу которого закреплена с помощью шпонки ведущая звездочка, цилиндр в сборе имеет сквозную полость, внутри которой вдоль оси вращения, располагаются электрические нагревательные элементы, через центр полости проходит стержень, на котором крепятся на изоляторы хомутами электрические нагревательные элементы, снаружи и внутри корпус реактора футерован теплоизоляционными материалами.
2. Реактор быстрого пиролиза по п. 1 , отличающийся тем, что электрические нагревательные элементы представляет собой рабочие карбид кремневые электроды.
3. Реактор быстрого пиролиза по п. 1 , отличающийся тем, что футеровка корпуса снаружи и внутри осуществляется с помощью каолиновых теплоизоляционных плит.
PCT/RU2016/000401 2015-08-26 2016-06-30 Реактор быстрого пиролиза WO2017034437A2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/753,624 US20190055473A1 (en) 2015-08-26 2016-06-30 Fast pyrolysis reactor
EA201700371A EA033034B1 (ru) 2015-08-26 2016-06-30 Реактор быстрого пиролиза

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136010 2015-08-26
RU2015136010/03A RU2596169C1 (ru) 2015-08-26 2015-08-26 Реактор быстрого пиролиза

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017034437A2 true WO2017034437A2 (ru) 2017-03-02
WO2017034437A3 WO2017034437A3 (ru) 2017-04-20

Family

ID=56892038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000401 WO2017034437A2 (ru) 2015-08-26 2016-06-30 Реактор быстрого пиролиза

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190055473A1 (ru)
EA (1) EA033034B1 (ru)
RU (1) RU2596169C1 (ru)
WO (1) WO2017034437A2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717778C1 (ru) * 2019-08-27 2020-03-25 Павел Феликсович Джулай Реактор для пиролизной переработки органосодержащего сырья

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1879979B1 (en) * 2005-05-03 2017-11-15 Danmarks Tekniske Universitet Pyrolysis method and apparatus
RU2293104C1 (ru) * 2005-09-13 2007-02-10 Владимир Александрович Котельников Реактор быстрого пиролиза торфа
BY16876C1 (ru) * 2010-12-22 2013-02-28
RU128517U1 (ru) * 2012-06-20 2013-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение РГ Инновации" (ООО "НПО РГ Инновации") Реактор быстрого пиролиза твердых материалов
RU2524110C2 (ru) * 2012-11-08 2014-07-27 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) Способ быстрого пиролиза биомассы и углеводородсодержащих продуктов и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
EA201700371A1 (ru) 2018-03-30
WO2017034437A3 (ru) 2017-04-20
US20190055473A1 (en) 2019-02-21
EA033034B1 (ru) 2019-08-30
RU2596169C1 (ru) 2016-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10618088B2 (en) Pyrolytic furnace, water gas generation system, and combustion gas supply method for water gas generation system
CN101230280B (zh) 一种固体生物质立式连续干馏装置
US9464243B2 (en) Device for preparing the fuel gas used for power generation and a method for preparation of fuel gas
BRPI1000208A2 (pt) equipamento trocador de calor vibrante para conversão de baixa temperatura para tratamento de resìduos orgánicos e processo de tratamento de resìduos orgánicos mediante emprego de equipamento trocador de calor vibrante para conversão de baixa temperatura
JP2002518546A (ja) ガス化反応装置
CN101602565B (zh) 污水处理厂脱水后污泥处理工艺
WO2012093982A1 (ru) Установка пиролизная для переработки углеродсодержащего сырья
RU2646917C1 (ru) Способ термохимической конверсии органосодержащего сырья и комплекс термохимической конверсии, включающий реактор косвенного нагрева, для его осуществления
RU2545199C1 (ru) Газификатор твердых бытовых отходов и твердого топлива
CN110093188B (zh) 高温超导管无污染垃圾裂解气化炉
RU2596169C1 (ru) Реактор быстрого пиролиза
CN201180122Y (zh) 一种固体生物质立式连续干馏装置
RU2398810C1 (ru) Пиролизный реактор
CN107750196B (zh) 热解蒸馏方法和热解装置
EP2478069A1 (en) Reactor for pyrolysis of biomass
RU2566783C2 (ru) Устройство для газификации углеродсодержащего сырья
CN202529962U (zh) 连续进料式油泥微波热处理装置
RU2613063C2 (ru) Пиролизный реактор золотарева
RU2725790C1 (ru) Установка пиролизной высокотемпературной переработки органического сырья
RU2434928C2 (ru) Пиролизная установка для утилизации твердых бытовых отходов
CN211771074U (zh) 垃圾制炭系统
EA028666B1 (ru) Способ переработки изношенных шин и комплекс устройств для его осуществления
RU2704177C1 (ru) Пиролизный реактор
JP4961177B2 (ja) 電気熱加熱用炭化炉及びその炭化炉を用いた廃棄物処理装置
RU209029U1 (ru) Установка для получения активированного угля из углеродосодержащего сырья

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16839688

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201700371

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16839688

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 13.07.2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16839688

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2