СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА Российский патент 2009 года по МПК C10G1/02 

Изобретение относится к области переработки органосодержащего сырья, в частности угля, сланцев, торфа, древесины, продуктов растениеводства, отходов животноводства, промышленных, городских отходов, с целью извлечения различных видов жидкого и твердого топлива и может найти применение в теплоэнергетике, коммунальном и сельском хозяйстве, лесоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ термической переработки органических веществ, заключающийся в том, что термическую переработку осуществляют за счет нагрева веществ до температуры разложения при одновременном и непрерывном уплотнении, а защитную среду создают за счет газов, образующихся при разложении материалов с недостатком окислителя (патент РФ №2119124, F23G 5/027, 1998).

Недостатками известного способа являются необходимость высокоинтенсивного подвода энергии, низкая производительность, необходимость удаления влаги после пиролиза, при получении жидкого топлива.

Известен способ переработки органического вещества путем одновременного термического и механического воздействия, при котором деструкция вещества происходит при непосредственном контакте с нагретой поверхностью теплопроводящего материала (Bridge - water A. Towards the "bio-refinery" - Fast Pyrolysis of Biomass // Renewable Energy World. V.4, 2001, №1, Jan. - Feb., pp. 71-73).

Недостатками известного способа являются необходимость применения механических прижимных устройств, цикличность процесса переработки, сложности в изготовлении реактора.

Известен способ переработки органического сырья методом пиролиза, при котором высокоскоростной нагрев сырья проводят одновременно с его измельчением в реакторе путем перемешивания сырья с нагретыми билами, выполненными из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (патент РФ №2260615, С10В 49/00, 2004).

Недостатками известного способа являются необходимость применения мелющих металлических тел, значительный расход топлива на нагрев сырья и мелющих тел, сложности в изготовлении реактора.

Наиболее близким по сути предлагаемого изобретения является способ термохимической переработки твердых органических веществ методом контактного нагрева, в котором нагрев органического вещества осуществляют путем его прогона внутри канала, образованного нагретой поверхностью материала с высокой теплопроводностью, причем температуру в сужающемся канале повышают в направлении потока вещества от 400 до 750 градусов Цельсия (патент РФ №2242677, F23G 5/027, 2003).

Недостатками известного способа являются низкая производительность, высокая энергоемкость процесса, сложности в изготовлении реактора.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности, экономичности и эффективности процесса переработки органосодержащего сырья методом пиролиза, упрощение конструкции пиролизного реактора.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки органосодержащего сырья методом пиролиза, включающем нагрев сырья до температуры его деструкции с последующим отводом образующихся парогазовых фракций и твердых компонентов для дальнейшей конденсации и переработки, согласно изобретению нагрев сырья проводят с одновременным его контактом с нагретой газовым теплоносителем (атмосферным воздухом) поверхностью материала с высокой теплопроводностью и транспортированием сырья сквозь рабочее пространство пиролизного реактора винтовым конвейером.

При этом в качестве транспортного устройства используют винтовой конвейер с нагретой газовым теплоносителем до температуры 400-750 градусов Цельсия стенкой корпуса, встроенный в рабочее пространство пиролизного реактора, термоизолированное от внешней среды.

Кроме того, для снижения энергетических затрат в пиролизный реактор транспортируют исходное органосодержащее сырье с одновременной его сушкой и подогревом газовым теплоносителем из пиролизного реактора.

При этом в качестве сушильного и подогревательного устройства используют винтовой конвейер, встроенный в рабочее пространство, термоизолированное от внешней среды.

Кроме того, для снижения энергетических затрат в рабочее пространство пиролизного реактора подают газовый теплоноситель, предварительно подогретый теплом охлаждаемых твердых компонентов пиролиза с одновременным их транспортированием из пиролизного реактора.

При этом в качестве охладительного устройства используют винтовой конвейер, встроенный в рабочее пространство, термоизолированное от внешней среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходное органосодержащее сырье подают в приемный бункер винтового конвейера, встроенного в рабочее пространство сушильного и подогревательного устройства, термоизолированное от внешней среды. При движении сырья внутри нагретого газовым теплоносителем корпуса конвейера оно высушивается и нагревается за счет контакта частиц сырья с нагретой стенкой корпуса. Водяной пар выводят из корпуса конвейера. Высушенное и подогретое сырье подают в винтовой конвейер пиролизного реактора для термоконтактного нагрева с одновременным его транспортированием сквозь рабочее пространство пиролизного реактора, термоизолированное от внешней среды. Парогазовую фракцию выводят из корпуса конвейера на последующую конденсацию. Твердые компоненты пиролиза выводят из корпуса пиролизного конвейера в винтовой конвейер охладительного устройства на охлаждение и отдачу своей тепловой энергии через стенку корпуса газовому теплоносителю и далее на дальнейшую переработку. Нагретый газовый теплоноситель подают из рабочего пространства охладительного устройства в рабочее пространство пиролизного реактора с дополнительным нагревом за счет тепловой энергии от окисления (сжигания) несконденсированных горючих пиролизных газов, поступающих из конденсационной колонны. Отработанный газовый теплоноситель подают в рабочее пространство сушильного и подогревательного устройства и далее, после очистки от вредных веществ и компонентов, выпускают в атмосферу.

Пример 1.

Бурый уголь влажностью 45%, зольностью 18% и выходом летучих 58%, измельченный до менее 1 мм, непрерывно подают в винтовой конвейер сушильного устройства, далее в винтовой конвейер пиролизного реактора и далее в винтовой конвейер охладительного устройства. В рабочее пространство охладительного устройства подают нагнетательным вентилятором атмосферный воздух с температурой 15 градусов Цельсия. При прохождении воздуха через рабочее пространство охладительного устройства на выходе из последнего температура воздуха составляет 260 градусов Цельсия. Далее горячий воздух подают в рабочее пространство пиролизного реактора с подогревом его до 650 градусов Цельсия за счет сжигания в потоке воздуха несконденсированных горючих пиролизных газов. На выходе из рабочего пространства пиролизного реактора воздух имеет температуру 320 градусов Цельсия. Далее горячий воздух подают в рабочее пространство сушильного устройства, на выходе из которого воздух имеет температуру 110 градусов Цельсия. Высушенный бурый уголь на выходе из винтового конвейера сушильного устройства имеет температуру 230 градусов Цельсия. Твердые продукты пиролиза на выходе из винтового конвейера пиролизного реактора имеют температуру 570 градусов Цельсия и на выходе из винтового ковейера охладительного устройства температуру 180 градусов Цельсия. Выход водяного пара из корпуса винтового конвейера сушильного устройства составляет 420 кг на 1 тонну исходного бурого угля. Из 1 тонны исходного бурого угля выход жидких углеводородов составляет 122 кг, твердых продуктов (полукокс и минеральные компоненты) составляет 383 кг, выход несконденсированного горючего газа составляет 75 кг.

Пример 2.

Способ проводят по примеру 1.

Используют слежавшиеся на полигоне городские отходы с влажностью 20% и содержанием органических веществ 60%, измельченные до менее 5 мм. Из 1 тонны отходов выход водяного пара составляет 193 кг, жидких углеводородов 242 кг, твердых продуктов (полукокс, минеральные компоненты и металлы) 386 кг, несконденсированного горючего газа 179 кг.

Изобретение относится к области переработки органосодержащего сырья, в частности угля, сланцев, торфа, древесины, продуктов растениеводства, отходов животноводства, промышленных, городских отходов, с целью извлечения различных видов жидкого и твердого топлива и может найти применение в теплоэнергетике, коммунальном и сельском хозяйстве, лесоперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Способ переработки органосодержащего сырья методом пиролиза, включающий нагрев сырья до температуры его деструкции с последующим отводом образующихся парогазовой фракции и твердых компонентов для дальнейшей конденсации с образованием жидких углеводородов и несконденсированного горючего пиролизного газа и переработки, отличающийся тем, что нагрев сырья проводят с одновременным его контактом с нагретой газовым теплоносителем, подаваемым в рабочее пространство пиролизного реактора, поверхностью материала с высокой теплопроводностью и транспортированием сырья сквозь рабочее пространство пиролизного реактора винтовым конвейером. Технический результат - повышение производительности, экономичности и эффективности процесса переработки органосодержащего сырья методом пиролиза, упрощение конструкции пиролизного реактора. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки органосодержащего сырья методом пиролиза, включающий нагрев сырья до температуры его деструкции с последующим отводом образующихся парогазовой фракции и твердых компонентов для дальнейшей конденсации с образованием жидких углеводородов и несконденсированного горючего пиролизного газа и переработки, отличающийся тем, что нагрев сырья проводят с одновременным его контактом с нагретой газовым теплоносителем, подаваемым в рабочее пространство пиролизного реактора, поверхностью материала с высокой теплопроводностью и транспортированием сырья сквозь рабочее пространство пиролизного реактора винтовым конвейером.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве транспортного устройства используют винтовой конвейер.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газового теплоносителя используют атмосферный воздух.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовый теплоноситель подают последовательно на охлаждение твердых продуктов пиролиза, далее на пиролиз сырья и далее на сушку и подогрев сырья.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что газовый теплоноситель перед его подачей в рабочее пространство пиролизного реактора дополнительно нагревают за счет окисления (сжигания) несконденсированного горючего пиролизного газа.