RU2721695C1 - Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type - Google Patents
Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721695C1 RU2721695C1 RU2020105044A RU2020105044A RU2721695C1 RU 2721695 C1 RU2721695 C1 RU 2721695C1 RU 2020105044 A RU2020105044 A RU 2020105044A RU 2020105044 A RU2020105044 A RU 2020105044A RU 2721695 C1 RU2721695 C1 RU 2721695C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- raw material
- reactor
- gas
- zone
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002679 ablation Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 title description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 71
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical class CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical class CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
Images
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
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/30—Other processes in rotary ovens or retorts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки органических веществ как моно-состава, так и сырья сложного состава, а именно к способу высокотемпературного абляционного пиролиза.The invention relates to the field of processing of organic substances as a mono-composition, and raw materials of complex composition, and in particular to a method of high-temperature ablative pyrolysis.
Установка высокотемпературного абляционного пиролиза - система температурной деструкции твердого вещества, разделения и отчистки продуктов пиролиза для использования. Основной продукт разложения твердого вещества - сингаз (смесь различных углеводородов и других газов), а также углеродный материал. Все процессы, протекающие в установке, оптимизированы на максимальное получение сингаза и получение качественного углеродного остатка - пиролизного кокса. Сингаз может быть использован в качестве топлива для генерации электроэнергии в газо-поршневых установках или газовых турбинах, тепловой энергии в водогрейных или паровых котлах, либо в качестве газо-моторного топлива после компримирования. Углеродный материал - в качестве технического сырья - использование в качестве топлива в устройствах в комплектации с твердотопливными горелками, в производстве активированного угля при его переработке в печи активации, в производстве строительных материалов, либо в качестве твердого топлива после брекетирования.The high-temperature ablative pyrolysis unit is a system of temperature destruction of a solid substance, separation and purification of pyrolysis products for use. The main decomposition product of a solid is syngas (a mixture of various hydrocarbons and other gases), as well as carbon material. All processes occurring in the installation are optimized for maximum syngas production and production of high-quality carbon residue - pyrolysis coke. Syngas can be used as fuel for generating electricity in gas reciprocating plants or gas turbines, thermal energy in hot water or steam boilers, or as gas-engine fuel after compression. Carbon material - as technical raw material - is used as fuel in devices equipped with solid fuel burners, in the production of activated carbon during its processing in an activation furnace, in the production of building materials, or as solid fuel after bracketing.
Из уровня техники известны следующие решения.The following solutions are known in the art.
Известен способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа (RU 2475677 C1, опубликован 20.02.2013), характеризующийся тем, что измельченные отходы в смеси с CO2 и H2O прокачивают через газификатор, образовавшиеся газообразные продукты вместе с водяным паром подвергают закалке в водоохлаждаемом закалочном устройстве, дополнительно охлаждают до температуры 40-50°C, после чего забирают эксгаустером и прокачивают через аппараты очистки от пыли, кислых газов, соединений серы, смол и органических соединений. Очищенный газ разделяют на два потока, один из которых направляют в качестве топлива на горелку, а второй поток пропускают через устройство стабилизации соотношения водорода и оксида углерода для получения синтез-газ требуемого состава. В адсорбере из дымовых газов выделяют диоксид углерода, который направляют на вход газификатора. Часть очищенного от примесей синтез-газа используют в качестве топливного газа на горелке беспламенного типа.A known method of processing solid domestic and industrial waste to produce synthesis gas (RU 2475677 C1, published 02.20.2013), characterized in that the crushed waste in a mixture with CO 2 and H 2 O pumped through a gasifier, the resulting gaseous products together with water vapor subjected to hardening in a water-cooled quenching device, additionally cooled to a temperature of 40-50 ° C, then taken by an exhauster and pumped through dust, acid gas, sulfur compounds, resins and organic compounds. The purified gas is divided into two streams, one of which is sent as fuel to the burner, and the second stream is passed through a device for stabilizing the ratio of hydrogen to carbon monoxide to produce synthesis gas of the required composition. Carbon dioxide is emitted from the flue gas in the adsorber and sent to the gasifier inlet. Part of the synthesis gas purified from impurities is used as fuel gas on a flameless type burner.
Известен способ получения синтез-газа пиролизом биомассы (патент RU 2346026 C2, опубликован 10.02.2009), характеризующийся тем, что способ осуществляют при непрерывной одновременной работе системы шнеков трех камер: сушильной, пиролизной и разделительной, при которой сначала предназначенную для пиролиза биомассу направляют в бункер для сырья, затем биомассу проталкивают через зону сушки, высушенное сырье собирают в бункере сухого сырья, откуда часть его с помощью шнека поступает на сжигание с получением дымовых газов для обогрева шнекового пиролизера, остальную часть высушенного сырья подают посредством шнека в пиролизную камеру и транспортируют в течение промежутка времени от 2 до 7 мин через обогреваемое пиролизное шнековое пространство, а выделяющийся при пиролизе высококалорийный газ собирают в коллекторе для сбора газа, откуда направляют потребителю, при этом твердый углеродный остаток используют в камере сгорания с утилизацией вредных жидких и твердых примесей в виде смол и дегтя, а полукокс собирают в камере приема газа и полукокса и посредством водоохлаждаемого шнека отгружают потребителю.A known method for producing synthesis gas by pyrolysis of biomass (patent RU 2346026 C2, published 02.10.2009), characterized in that the method is carried out with continuous simultaneous operation of the screw system of three chambers: drying, pyrolysis and separation, in which the biomass intended for pyrolysis is first sent to the feed hopper, then the biomass is pushed through the drying zone, the dried feed is collected in the dry feed hopper, from where part of it is fed with the screw to produce flue gases for heating the screw pyrolyzer, the rest of the dried feed is fed through the screw into the pyrolysis chamber and transported to for a period of time from 2 to 7 minutes through a heated pyrolysis screw space, and high-calorie gas released during pyrolysis is collected in a gas collector, from where it is sent to the consumer, while the solid carbon residue is used in the combustion chamber with the disposal of harmful liquid and solid impurities in the form of resins and tar and the semi-coke is collected in the gas and semi-coke receiving chamber and shipped to the consumer by means of a water-cooled screw.
Также известен способ безотходной переработки углеродсодержащих твердых веществ, таких как древесные отходы, отличающийся тем, что отходы высушивают при температуре не более 160°С до влажности не более 3%, при этом образовавшуюся паровоздушную смесь очищают и отводят, высушенные древесные отходы подвергают последующему быстрому пиролизу в реакторе без доступа кислорода при температуре 520-830°С в течение не более 5 с, а образовавшийся пиролизный газ через теплообменник направляют в систему конденсации для разделения на жидкое топливо и синтез-газ, при этом теплообменник служит для передачи части тепловой энергии пиролизного газа для процесса высушивания (патент RU 2451880 C2, опубликован 27.05.2012).Also known is a method for waste-free processing of carbon-containing solids, such as wood waste, characterized in that the waste is dried at a temperature of not more than 160 ° C to a moisture content of not more than 3%, while the resulting air-vapor mixture is cleaned and removed, the dried wood waste is subjected to subsequent rapid pyrolysis in a reactor without oxygen at a temperature of 520-830 ° C for no more than 5 s, and the pyrolysis gas formed is sent through a heat exchanger to a condensation system for separation into liquid fuel and synthesis gas, while the heat exchanger serves to transfer part of the thermal energy of the pyrolysis gas for the drying process (patent RU 2451880 C2, published on 05.27.2012).
Данный способ переработки не обеспечивает полноценной очистки пиролизных газов. Более того, контроль таких параметров как температуры в газификаторе, температуры газа и продуктов пиролиза крайне затруднительны. Это напрямую сказывается на качестве сингаза и делает невозможной непрерывную работу установки.This processing method does not provide complete purification of pyrolysis gases. Moreover, control of such parameters as gasifier temperature, gas temperature and pyrolysis products is extremely difficult. This directly affects the quality of the syngas and makes the continuous operation of the installation impossible.
Также известен способ переработки органического сырья, известного из патента RU 2441053 C2 (опубликован 27.01.2012). Сырье, содержащее органическую составляющую, засыпается в бункер - накопитель. Шнек пресса захватывает его и продвигает к конусной части корпуса печи. На конусе расположены отверстия, через которые вода выжимается в сток. Отжатое сырье попадает в нагреваемый участок тепловой камеры, где корпус нагрет до 200 градусов, и происходит подготовка сырья для пиролиза (высушивание, перемешивание, гранулирование), в дальнейшем сырье попадает на отсекатель, расположенный под углом к направлению движения сырья. Выше расположенный шнековый механизм продвигает сырье по корпусу печи, имеющему температуру до 450 градусов Цельсия. В конце этого шнекового механизма также стоит отсекатель для создания пробки из сырья и шлака. В этом корпусе располагаются отверстия в верхней части корпуса, соединенные с трубами для удаления пиролизного газа, который частично используется для работы горелок теплой камеры. При необходимости получения высококачественного пиролизного топлива над вторым шнековым механизмом расположен третий шнековый механизм, отбирающий из пробки второе сырье для переработки при температуре да 800 градусов Цельсия. В завершении шнека также расположен отсекатель для создания пробки из шлака, исключающий выход синтез-газа вне труб отвода пиролизного газа. По мере накопления шлака он сам выдавливается в специальный контейнер для утилизации.Also known is a method of processing organic raw materials known from patent RU 2441053 C2 (published on January 27, 2012). Raw materials containing an organic component are poured into a storage bin. The press auger captures it and advances to the conical part of the furnace body. Holes are located on the cone through which water is squeezed into the drain. The extracted raw material enters the heated section of the heat chamber, where the casing is heated to 200 degrees, and the raw material is prepared for pyrolysis (drying, mixing, granulation), then the raw material enters the cutter, located at an angle to the direction of movement of the raw material. The auger mechanism located above promotes the raw materials along the furnace body, which has a temperature of up to 450 degrees Celsius. At the end of this screw mechanism is also a cutter for creating cork from raw materials and slag. In this case there are holes in the upper part of the case, connected to pipes to remove pyrolysis gas, which is partially used for the operation of burners in a warm chamber. If it is necessary to obtain high-quality pyrolysis fuel, a third screw mechanism is located above the second screw mechanism, which selects second raw materials from the cork for processing at a temperature of up to 800 degrees Celsius. At the end of the screw, a cutter for creating a plug from the slag is also located, which excludes the release of synthesis gas outside the pyrolysis gas exhaust pipes. As slag accumulates, it is squeezed out into a special container for disposal.
Установка, используемая в способе, предназначена для получения жидкой фракции пиролиза, использование которой затруднительно. Горизонтальное расположение печи и принудительное движение сырья могут приводить к загрязнению и заклиниванию подающего устройства.The installation used in the method is designed to obtain a liquid fraction of pyrolysis, the use of which is difficult. The horizontal position of the furnace and the forced movement of raw materials can lead to contamination and jamming of the feed device.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является способ переработки органического сырья (патент RU 2688568 C1, опубликован 21.05.2019), включающий в себя этапы, на которых сырье посредством агрегата сушки-измельчения измельчают, подают сырье в газификатор, представляющий собой цилиндр со спиральными желобами внутри и выполненный из нержавеющей никельсодержащей жаропрочной стали, стенки которого первоначально нагреты внешним электрическим индуктором до температуры 750°С, при этом сырье поступает на вращающийся конусный диск-разбрызгиватель, с которого рассеивается по стенкам, и по спиральным желобам опускается вниз, в процессе чего распадается на парогазовую фракцию и на пиролизный кокс. Парогазовая смесь с газификатора по двум патрубкам поступает в высокотемпературные циклонные фильтры, где отделяют основную часть уносимых с газом частиц пиролизного кокса и охлаждают в теплообменных аппаратах газ - воздух до 250°С, после чего газовую смесь подают в ректификационную колонну (скруббер), где смесь разделяется на жидкую фракцию, которая отводится из колонны в емкость-накопитель для пиролизной жидкости, и газовую, которая охлаждается в скруббере до температуры 50°С и передается на адсорбционный фильтр, после которого газ поступает на дуплексный фильтр тонкой очистки газа с размером ячейки 5 мкм и затем на вихревой компрессор, повышающий давление газа до 25-70 кПа и разогревающий газ до 80-120°С, после чего газ подают в систему охлаждения с сепаратором, где температура газа понижается и поддерживается на уровне 65-75°С, а также конденсируются пары высоких углеводородов, которые отводятся в емкость с пиролизной жидкостью, а газовая фракция подается на вход принимающего оборудования для дальнейшего применения в качеств энергоносителя.The closest analogue to the patented solution is a method of processing organic raw materials (patent RU 2688568 C1, published May 21, 2019), which includes stages in which the raw materials are ground by means of a drying-grinding unit, the raw materials are supplied to a gasifier, which is a cylinder with spiral grooves inside and made of stainless nickel-containing heat-resistant steel, the walls of which are initially heated by an external electric inductor to a temperature of 750 ° C, while the raw material enters a rotating conical disk-sprinkler, from which it is scattered along the walls, and falls down along spiral grooves, during which it decomposes into combined-cycle gas fraction and pyrolysis coke. The gas-vapor mixture from the gasifier through two nozzles enters high-temperature cyclone filters, where the main part of the pyrolysis coke particles carried away with gas is separated and cooled in gas-air heat exchangers to 250 ° С, after which the gas mixture is fed to a distillation column (scrubber), where the mixture It is separated into a liquid fraction, which is discharged from the column into a storage tank for pyrolysis liquid, and a gas fraction, which is cooled in a scrubber to a temperature of 50 ° C and transferred to an adsorption filter, after which the gas enters a duplex fine gas filter with a mesh size of 5 μm and then to the vortex compressor, increasing the gas pressure to 25-70 kPa and heating gas to 80-120 ° С, after which the gas is fed to the cooling system with a separator, where the gas temperature is lowered and maintained at 65-75 ° С, and high hydrocarbon vapors are condensed, which are discharged into a container with a pyrolysis liquid, and the gas fraction is fed to the input of the receiving equipment Dvd for further use as an energy carrier.
Недостаток прототипа заключается в высокой стоимости изготовления комплектующих, наличие вращающихся частей в горячей зоне и сложной системе герметизации, а так же в необходимости наличия значительных электрических мощностей для запуска (разогрева индукционным способом) реактора и глубокого измельчения сырья.The disadvantage of the prototype is the high cost of manufacturing components, the presence of rotating parts in the hot zone and a complex sealing system, as well as the need for significant electrical capacities for starting (heating by induction) reactor and deep grinding of raw materials.
Техническая проблема состоит в удержании сырья в зоне высокотемпературного нагрева в течение такого времени, которого достаточно для полного удаления летучих соединений из сырья (5-10 секунд, в зависимости от температуры).The technical problem is the retention of raw materials in the high-temperature heating zone for such a time that is sufficient to completely remove volatile compounds from the raw material (5-10 seconds, depending on temperature).
Технический результат патентуемого способа заключается в равномерном распределении и нагреве сырья естественным (гравитационным) способом, предназначенного для переработки и получении качественного углеродного продукта с максимальным удалением летучих соединений, подлежащего дальнейшей активации и производству активированного угля.The technical result of the patented method consists in the uniform distribution and heating of raw materials in a natural (gravitational) way, intended for processing and obtaining a high-quality carbon product with maximum removal of volatile compounds, which is subject to further activation and production of activated carbon.
Заявленный технический результат достигается за счет осуществления способа переработки органического сырья, включающего этапы, на которых сырье измельчают и высушивают, после чего сырье подают в бункер-циклон с нижней конусной частью, где происходит отделение воздуха от сырья, с нижней части бункера-циклона твердая часть сырья поступает в горизонтальный шнек, откуда далее сырье поступает в нижнюю часть вертикального спирального шнека, после чего сырье поступает в камеру загрузки сырья пиролизного реактора, имеющего вытянутый корпус вертикального расположения с наклоном относительно вертикали, разделенный волнообразной пластиной на две изолированные друг от друга зону нагрева и зону пиролиза, одна из которых представляет собой проточную камеру дымовых газов, поступающих от горелки, размещенной в верхней части реактора, другая представляет собой камеру пиролиза, в которую поступает сырье, подвергающееся пиролизу под воздействием нагрева от зоны нагрева разделительной пластины и направляющих ребер, размещенных на внутренней поверхности зоны пиролиза, при этом дымовые газы, проходя вдоль всего реактора через зону нагрева удаляются через дымосос, размещенный в нижней части реактора, а твердый остаток, представляющий собой пиролизный кокс, поступает через выход в нижней конусной части реактора в горизонтальный шнек отвода кокса, откуда он поступает снизу в вертикальный шнек, прогоняется к его верхней части и передается в герметичный бункер-накопитель кокса, полученный газ в пиролизной камере с помощью газового вихревого компрессора, стоящего в конце технологической линии фильтрации, поступает в аппараты охлаждения и сепарации с получением сингаза, который после очистки подается потребителю, а излишки сжигаются в аварийном факеле.The claimed technical result is achieved due to the implementation of a method for processing organic raw materials, which includes stages in which the raw materials are crushed and dried, after which the raw materials are fed to the cyclone bunker with a lower conical part, where the air is separated from the raw material from the bottom of the cyclone bunker the raw material enters the horizontal screw, from where the raw material then enters the lower part of the vertical spiral screw, after which the raw material enters the feed chamber of the pyrolysis reactor having an elongated vertical housing with an inclination relative to the vertical, divided by a wave-like plate into two heating zones isolated from each other and a pyrolysis zone, one of which is a flow chamber of flue gases coming from a burner located in the upper part of the reactor, the other is a pyrolysis chamber, into which raw materials enter, subjected to pyrolysis under the influence of heating from the heating zone of the separation plate and direct of fins located on the inner surface of the pyrolysis zone, while the flue gases passing along the entire reactor through the heating zone are removed through a smoke exhauster located in the lower part of the reactor, and the solid residue, which is pyrolysis coke, enters through the outlet in the lower conical part of the reactor the horizontal auger of the coke outlet, from where it enters from below into the vertical auger, is driven to its upper part and transferred to a sealed coke storage hopper, the gas obtained in the pyrolysis chamber with the help of a gas vortex compressor at the end of the filtration processing line is fed to cooling devices and separation to obtain syngas, which after treatment is supplied to the consumer, and the excess is burned in an emergency flare.
Вертикальное расположение пиролизного реактора обеспечивает естественный (с помощью гравитационных сил) поток перерабатываемого вещества, а заданный наклон камеры относительно вертикали и волнообразная поверхность разделительной пластины, обеспечивает оптимальное время нахождения вещества в зоне высоких температур, а также создает условия непосредственного соприкосновения перерабатываемого вещества с нагреваемыми поверхностями. За счет подачи сырья в устройство распределения с помощью вертикального шнека, в рабочем процессе плотно заполненного сырьем, создаются условия герметичности камеры пиролиза со стороны подачи сырья при необходимом давлении газа в камере. Горизонтальным и вертикальным постоянно наполненными отводящими шнеками гарантируется необходимая герметичность реактора со стороны выгрузки углеродного остатка.The vertical arrangement of the pyrolysis reactor provides a natural (with the help of gravitational forces) flow of the processed substance, and the given tilt of the chamber relative to the vertical and the wavy surface of the separation plate, provides the optimal residence time of the substance in the high temperature zone, and also creates the conditions for direct contact of the processed substance with heated surfaces. Due to the supply of raw materials to the distribution device using a vertical screw, densely filled with raw materials in the working process, tightness conditions of the pyrolysis chamber are created on the supply side of the raw material at the required gas pressure in the chamber. The horizontal and vertical continuously filled discharge augers guarantee the necessary tightness of the reactor from the discharge side of the carbon residue.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.Next, the solution is illustrated by reference to the figures, which show the following.
Фиг. 1 - технологическая схема установки для высокотемпературного абляционного пиролиза гравитационного типа.FIG. 1 is a flow diagram of a plant for high-temperature ablation pyrolysis of the gravitational type.
Фиг. 2 - общий вид пиролизного реактора.FIG. 2 is a general view of a pyrolysis reactor.
Фиг. 3 - вид А с фиг. 2.FIG. 3 is a view A from FIG. 2.
Фиг. 4 - вид Б с фиг. 3.FIG. 4 is a view B of FIG. 3.
Фиг. 5 - вид В-В с фиг. 2FIG. 5 is a view BB of FIG. 2
Сырьем могут выступать любые органические соединения как моно-состава, так и сырье сложного состава, с влажностью не более 60% и размерами фракции 5-25 мм. При более высоких значениях влажности и размера необходимо применять дополнительные техсредства для применения сырья в технологическом процессе.Raw materials can be any organic compounds of both mono-composition and raw materials of complex composition, with a moisture content of not more than 60% and a fraction size of 5-25 mm. At higher values of humidity and size, it is necessary to use additional technical equipment for the use of raw materials in the process.
Технологический процесс начинается с подачи сырья. Сырье подается закрытым шнековым транспортером на вход устройства для дробления 1, в котором происходит измельчение сырья до фракции 1-3 мм. Далее сырье поступает по транспортеру в сушильный аппарат, где происходит снижение влажности сырья до 2-5%, при этом в качестве сушильного агента для сушильного аппарата применяется горячий воздух 30 от пиролизного реактора. В случае высокой влажности исходного сырья в составе аппарата для сушки может применяться внешний теплогенератор, работающий как на продуктах, получаемых на выходе описываемой установки (пиролизном газе, пиролизном коксе, пиролизной жидкости), так и на исходном сырье.The technological process begins with the supply of raw materials. The raw material is fed by a closed screw conveyor to the inlet of the crushing device 1, in which the raw material is ground to a fraction of 1-3 mm. Further, the raw material enters the dryer through the conveyor, where the moisture content of the feed decreases to 2-5%, while
Подготовленное сырье передается в бункер-циклон 4 закрытым шнековым транспортером. Линия транспортировки измельченного и высушенного сырья снабжена вытяжным вентилятором 3. Во избежание повышения влажности, бункер герметичен. Бункер необходим для постоянного поддержания гарантированного объема сырья и отделения твердой составляющей сырья от воздуха, который удаляется через воздуховод 5. В случае остановки подачи исходного сырья, обслуживания транспортеров, аппаратов сушки и дробления сырья бункер позволяет работать непрерывно. Объем бункера определяется индивидуально и обычно составляет не менее 20 м3 (для обеспечения 5-часового запаса сырья).The prepared raw materials are transferred to the cyclone bunker 4 by a closed screw conveyor. The transportation line of crushed and dried raw materials is equipped with an
Твердая составляющая сырья спускается под действием сил тяжести в конусную нижнюю часть 6 бункера-циклона 4 и поступает на вход горизонтального шнека 7, подающего далее сырье в нижнюю часть вертикального спирального шнека 8, откуда подается в камеру загрузки сырья 12 пиролизного реактора 9. Подача сырья в камеру загрузки с помощью вертикального шнека, в рабочем процессе плотно заполненного сырьем, создает условия герметичности камеры пиролиза со стороны подачи сырья при необходимом давлении 10 кПа газа в камере.The solid component of the raw material descends under the action of gravity into the conical
Конструкция пиролизного реактора 9 имеет вытянутый корпус прямоугольного сечения с конусными нижней 17 и верхней 12 частью. Корпус выполнен из нержавеющей стали и расположен вертикально с наклоном относительно вертикали на угол 18-22°. Реактор разделен волнообразной пластиной 31 на две изолированные друг от друга камеры: зону нагрева 13 и зону пиролиза 11.The design of the
Зона нагрева 13 представляет собой проточную камеру дымовых газов высокой температуры, образованных при сжигании твердого измельченного или газообразного топлива 16 в горелке 14, расположенной в верхней части реактора с доступом воздуха 15 для поддержания горения. Дымовыми газами от горелки нагревают разделительную пластину 31, а также направляющие ребра 32 зоны пиролиза 11. Проходя вдоль всего реактора дымовые газы, удаляются в атмосферу с помощью дымососа 21. Температура нагрева 730-1000°С поддерживается в заданном диапазоне с помощью регулирования подачи топлива в горелку. Поддержание температурного режима осуществляется с помощью твердотопливной горелки, в качестве топлива используется подготовленное (высушенное и при необходимости измельченное) то же сырье, что и для переработки или/и углеродный материал получаемый после процесса пиролиза предлагаемой установки.The
Вторая зона реактора 9 представляет собой зону пиролиза 11, нагреваемую снизу дымовыми газами. Вертикальное расположение реактора обеспечивает естественный (с помощью гравитационных сил) поток перерабатываемого вещества. Заданный наклон камеры 18-22° относительно вертикали необходим для обеспечения оптимального времени нахождения вещества в зоне высоких температур для полного протекания реакции распада сырья на паро-газовую фракцию и твердый остаток - пиролизный кокс. Реакция разложения сырья - экзотермическая (протекает с выделением тепла). Также наклонное расположение реактора создает условия непосредственного соприкосновения перерабатываемого вещества с нагреваемыми поверхностями.The second zone of the
Равномерное распределение вещества по нагреваемой плоскости осуществляется статическим устройством распределения сыпучих материалов, расположенных в верхней конусной части 12 реактора, содержащей направляющие ребра 33, ориентированные вдоль оси реактора и расположенные на внутренней поверхности конусной части зоны пиролиза (фиг. 4). Поддержание равномерности прохождения сырья в реакторе контролируется за счет направляющих ребер 32, прикрепленных непосредственно к пластине нагрева на внутренней поверхности зоны пиролиза (фиг. 5). Диапазон изменения температуры в реакторе - 350-1000°С. Температура (индивидуальна для каждого вида сырья) и давление (5-25 кПа изб) в реакторе постоянные. Нижняя часть реактора выполнена в виде конуса 17, с расположенным в ней датчиком уровня пиролизного кокса. В корпусе реактора смонтирован датчик давления.Uniform distribution of the substance along the heated plane is carried out by a static device for the distribution of bulk materials located in the upper
Постоянное давление в реакторе поддерживается согласованной работой подающего шнека и вихревого компрессора 27. Выгрузка углеродного вещества снизу реактора из выхода, расположенного в нижней части 17, осуществляется горизонтальным охлаждаемым уплотняющим шнеком 18, непосредственно из которого вещество поступает в вертикальный шнек 19, в котором оно плотным потоком поднимается в бункер его охлаждения и временного хранения. Вертикальным постоянно наполненным шнеком гарантируется необходимая герметичность реактора со стороны выгрузки углеродного остатка (кокса) 20. Посредством транспортной линии кокс охлаждается до 50-70°С. Бункер снабжается системой автоматического газоудаления. Охлаждающий агент шнеков 18 и 19 - вода, охлаждаемая вентиляторами в аппарате воздушного охлаждения.Constant pressure in the reactor is supported by the coordinated operation of the feed screw and the
Полученный в пиролизной зоне 11 газ выводится из нее газоотводящими трубками 34 и собирается в газовом коллекторе 10, откуда с помощью газового вихревого компрессора, стоящего в конце технологической линии фильтрации, поступает в аппараты охлаждения и сепарации.The gas obtained in the
Этап подготовки газаGas preparation stage
Подготовка газа для использования состоит из нескольких этапов. После реактора парогазовая смесь 22 по патрубку поступает в высокотемпературный циклонный фильтр 23, где происходит отделение основной части уносимых с газом частиц пиролизного кокса. После циклона парогазовая смесь охлаждается в кожухотрубном теплообменном аппарате 24 газ-газ с 700 до 250°С (охлаждающий воздух поступает из воздухозаборника), затем в жидкостном теплообменном аппарате 25.Preparation of gas for use consists of several stages. After the reactor, the gas-
За теплообменными аппаратами поток попадает в вертикальный конденсатор 26, где паро-газовая смесь разделяется на жидкую фракцию (пиролизная жидкость 35) и газовую - синтетический газ (сингаз). Жидкая фракция 35 отводится в емкость для пиролизной жидкости. Behind the heat exchangers, the flow enters a
Газ из конденсатора 26 передается на вихревой компрессор 27, позволяющий преодолеть сопротивление системы газоподготовки и повышающий давление газа до требуемых параметров (25-70 кПа изб.). Компрессор может изготавливаться как единично, так и сдвоенным (2 и более последовательно установленных агрегата), в зависимости от дальнейших целей использования синтетического газа.Gas from the
После повышения давления газ разогревается. За компрессором установлена система охлаждения с сепаратором, в которой температура газа поддерживается на уровне 50-60°С, а так же происходит конденсация остатков паров высоких углеводородов (бутаны, гексаны и выше). Жидкая фракция отводится в емкость с пиролизной жидкостью. Сингаз может использоваться в качестве топлива в различных системах. Калорийность газа 8-20 МДж/нм3 в зависимости от исходного сырья. Излишки синтез-газа сжигаются в аварийном факеле 28.After increasing the pressure, the gas warms up. Behind the compressor, a cooling system with a separator is installed, in which the gas temperature is maintained at a level of 50-60 ° C, and the condensation of high hydrocarbon vapor residues (butanes, hexanes and higher) also occurs. The liquid fraction is discharged into a container with pyrolysis liquid. Syngas can be used as fuel in various systems. The calorific value of the gas is 8-20 MJ / nm 3 depending on the feedstock. Surplus synthesis gas is burned in
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105044A RU2721695C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020105044A RU2721695C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2721695C1 true RU2721695C1 (en) | 2020-05-21 |
Family
ID=70803364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020105044A RU2721695C1 (en) | 2020-02-04 | 2020-02-04 | Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2721695C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749665C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-06-16 | Юрий Фёдорович Юрченко | Method for production and catalytic cracking of synthesis gas in vertical continuous gasification reactor |
| RU2781054C1 (en) * | 2021-09-27 | 2022-10-04 | Эдуард Григорьевич Аверичев | Method for continuous pyrolysis of small-sized organic materials and apparatus for implementation thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2307864C1 (en) * | 2006-03-14 | 2007-10-10 | Лурий Валерий Григорьевич | Installation for gasification of the solid fuel |
| WO2009155697A1 (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | Nexterra Systems Corp. | Generating clean syngas from biomass |
| KR101068748B1 (en) * | 2011-02-11 | 2011-09-28 | 한국기계연구원 | Bio-crude manufacturing system using rapid pyrolysis reactor and its apparatus |
| WO2015125166A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Benzi Giuseppe | Method and plant for disposing of wastes composed of plastic materials and biomasses |
| RU172706U1 (en) * | 2017-02-06 | 2017-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интерреммаш" | ABLATION INSTALLATION |
| RU2688568C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕКС" | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit |
-
2020
- 2020-02-04 RU RU2020105044A patent/RU2721695C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2307864C1 (en) * | 2006-03-14 | 2007-10-10 | Лурий Валерий Григорьевич | Installation for gasification of the solid fuel |
| WO2009155697A1 (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | Nexterra Systems Corp. | Generating clean syngas from biomass |
| KR101068748B1 (en) * | 2011-02-11 | 2011-09-28 | 한국기계연구원 | Bio-crude manufacturing system using rapid pyrolysis reactor and its apparatus |
| WO2015125166A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | Benzi Giuseppe | Method and plant for disposing of wastes composed of plastic materials and biomasses |
| RU172706U1 (en) * | 2017-02-06 | 2017-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интерреммаш" | ABLATION INSTALLATION |
| RU2688568C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕКС" | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749665C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-06-16 | Юрий Фёдорович Юрченко | Method for production and catalytic cracking of synthesis gas in vertical continuous gasification reactor |
| RU2781054C1 (en) * | 2021-09-27 | 2022-10-04 | Эдуард Григорьевич Аверичев | Method for continuous pyrolysis of small-sized organic materials and apparatus for implementation thereof |
| RU2785170C1 (en) * | 2022-08-31 | 2022-12-05 | Общество с ограниченной ответственностью "КАРБОН" | Method and installation for production of activated carbon from waste of grain-processing and forestry industry |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6039774A (en) | Pyrolytic conversion of organic feedstock and waste | |
| CN1213129C (en) | A method for gasifying organic materials and material mixtures | |
| EP0108317B1 (en) | Process and apparatus for the gasification of ligno-cellulosic products | |
| US10428277B2 (en) | Device for processing scrap rubber | |
| RU2544669C1 (en) | Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it | |
| US20180237699A1 (en) | Duplex process for rapid thermochemical conversion of carbonaceous raw materials | |
| RU2688568C1 (en) | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit | |
| RU2380395C1 (en) | Method of pyrolysis processing of bio-mass producing high calorie gaseous and liquid fuel and hydrocarbon materials | |
| RU2182684C2 (en) | Plant and method for processing of organic raw materials into fuel components | |
| RU2721695C1 (en) | Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type | |
| WO2013011520A1 (en) | Charcoal generation with gasification process | |
| JP2011144330A (en) | Gasification system of ligneous biomass and method therefor | |
| RU2632812C2 (en) | Plant for thermochemical processing of carbonaceous raw material | |
| RU2725434C1 (en) | Method for thermal decomposition of loose organic matter in a vertical gasification reactor | |
| CA2723601C (en) | Method and apparatus for efficient production of activated carbon | |
| WO2014207755A1 (en) | Zero effluent discharge biomass gasification | |
| RU2408820C1 (en) | Installation for multi-phase pyrolysis of organic raw material | |
| RU88669U1 (en) | INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF WOOD COAL | |
| RU84375U1 (en) | ORGANIC MATERIALS PYROLYSIS PROCESSING DEVICE | |
| US11584893B2 (en) | Advanced thermal chemical conversion process of municipal solid waste | |
| RU96572U1 (en) | INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID FUEL MATERIALS | |
| RU74918U1 (en) | SOLID FUEL CONVERSION INSTALLATION (OPTIONS) | |
| RU2549947C1 (en) | Biomass utilisation plant and method | |
| CN103517969A (en) | Generating carbon and combustible gases from brown coal | |
| RU2796745C1 (en) | Method for processing raw materials to obtain motor fuel components |