Способ и устройство получения пиролизной жидкости и угля

Изобретение относится к способу получения пиролизной жидкости, угля и установке для их получения из целлюлозосодержащего сырья высокоскоростным пиролизом с использованием веществ-окислителей. Перерабатываемое сырье пропитывается водным раствором вещества-окислителя при его замачивании и измельчении. В качестве вещества-окислителя применяют: калиевую селитру, натриевую селитру, аммиачную селитру, бариевую селитру, стронциевую селитру, пероксид бария, перхлорат калия, перхлорат лития, перхлорат натрия, перхлорат аммония, хлорат калия, хлорат бария, хлорат стронция. Инициирование пиролиза производят огнепроводным шнуром или теплотой электрически нагреваемого элемента. Установка получения пиролизной жидкости и угля включает в себя реактор пиролиза с патрубком для отвода жидкости. В верхней части реактора размещены инициирующие высокоскоростной пиролиз элементы. Обеспечивается одновременное получение пиролизной жидкости и угля с низкими энергозатратами и высоким качеством полученных продуктов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способу получения пиролизной жидкости, угля и установке для их получения из материалов, содержащих целлюлозу, таких как: солома, древесина, конопля, джут, бамбук, сахарный тростник, осот, водоросли, гречиха, трава.

Известен способ переработки органических веществ (патент RU, МПК С10В 49/00, С10В 53/02) древесины, продуктов растениеводства, органосодержащих полезных ископаемых путем высокоскоростного нагрева в газовой среде или в вакууме постадийно при разных температурах: удаление влаги при температуре 200-375°С, последняя стадия - при температуре 550-750°С.Образующиеся при этом газообразные фракции в каждой стадии процесса выводят из системы для дальнейшей конденсации, переработки или сжигают, оставшиеся твердые продукты после последней стадии также направляют на переработку или сжигают.

К недостаткам известного способа относится то, что при удалении влаги в первой стадии происходит последующее парообразование, энергетические затраты существенны, а получаемые на последних стадиях газовые фракции не относятся к высокоэнтальпийным при их сжигании.

Известен способ производства угля из соломы и устройство для обугливания соломы (патент RU №2573014, МПК С10В 53/02, С10В 57/00), в котором процесс пиролиза и обугливания осуществляются в различных устройствах. Температура соломы в резервуаре для пиролиза быстро повышается за счет способа управляемой подачи кислорода во время процесса пиролиза, в результате чего солома высыхает, предварительно нагревается и быстро пиролизуется.

Реализация данного способа требует отдельного получения кислорода, оборудования для его хранения и компрессии, что имеет дополнительные и существенные энергозатраты и высокую степень опасности.

Целью изобретения является процесс одновременного получения пиролизной жидкости и угля и устройство для его осуществления с низкими энергозатратами и высоким качеством получения продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что целлюлозосодержащее сырье измельчают и обезвоживают, например, в растворе аммиачной селитры (NH4NO3), являющейся окислителем в процессе получения пиролизной жидкости и угля.

При измельчении аммиачная селитра растворяется в воде, содержащейся в перерабатываемом сырье, которая при этом превращается в лед, с увеличением объема до 14%, что приводит к разбуханию и диспергированию сырья на волокна.

Система NH4NO32О представлена на Фиг. 1 и относится к системам с простой эвтектикой. Эвтектической точке 2 соответствует концентрация 42,4% NH4NO3 и температура минус 16,9°С. Левая ветвь диаграммы - линия ликвидуса 1 воды отвечает условиям выделения льда в системе NH4NO32О. Правая ветвь кривой ликвидуса 3 - кривая растворимости NH4NO3 в воде.

В качестве веществ окислителей для получения пиролизной жидкости и угля могут быть использованы следующие вещества, представленные вместе с их свойствами в Таблице 1.

Эти вещества не относятся к системам с простой эвтектикой, как NH4NO32О и, следовательно, не имеют эвтектическую точку 2:

- концентрация 42,4% NH4NO3, температура минус 16,9°С, при которой растворение сопровождается образованием льда, что способствует процессу разволокнения сырья.

Данные вещества, приведенные в Таблице 1, как и аммиачная селитра NH4NO3, применяют в качестве окислителей в процессах горения, в том числе, при получении пиролизной жидкости и угля при высокоскоростном пиролизе.

Другими предпочтительными свойствами NH4NO3, кроме дешевизны и многотоннажного производства является; кислородный баланс, равный 20% активного О2 и растворимость в воде: 180 г на 100 грамм Н2О.

Пример 1 реализации способа получения пиролизной нефти и угля (Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4):

Целлюлозосодержащее сырье - пшеничную солому 4 (Фиг. 2) предварительно разрезают на обрези 5 длиной 20-40 мм в соломорезательном устройстве, которые замачивают в водном растворе аммиачной селитры и одновременно доизмельчают до размеров волокна 1,5-2,4 мм 6.

Полученную пульпу транспортируют в реактор (стеклянную колбу) 7 (Фиг. 3), где производят выпаривание воды и сушку волокна до влажности, обеспечивающую инициирование и протекание высокоскоростного пиролиза. Для выпаривания воды и сушки волокна применяют, на начальном этапе, автономные источники тепла в циркулирующем контуре, которые совмещают с теплопередачей от газообразных продуктов пиролиза 8. Высокоскоростной пиролиз происходит при температуре 300-350°С, с образованием пиролизной жидкости 9.

На Фиг. 3 высокоскоростной пиролиз соломенного волокна производится в реакторе (стеклянной колбе) 7, представляющей процесс высокоскоростного пиролиза, инициирование которого осуществляется от открытого источника огня, что соответствует инициированию огнепроводным шнуром.

Уголь из соломы 10, получаемый в результате высокоскоростного пиролиза соломы показан на Фиг. 4.

Пример 2 реализации способа получения пиролизной нефти и угля из древесного волокна 14 (Фиг. 5, Фиг. 6):

В качестве целлюлозосодержащего сырья (Фиг. 5) используют древесину, предварительно измельченную до щепы 11 размером до 35 мм в щепорубильной машине, которую замачивают в водном растворе аммиачной селитры и одновременно доизмельчают до размеров волокна 2-3 мм 12.

Полученную пульпу транспортируют в реактор (кювету) 15 (Фиг. 6), где производят выпаривание и сушку до влажности, обеспечивающую инициирование и протекание высокоскоростного пиролиза. Для выпаривания воды и сушки древесного волокна 14 применяют, на начальном этапе, автономные источники тепла в циркулирующем контуре, которые совмещают с теплопередачей от газообразных продуктов пиролиза. Высокоскоростной пиролиз происходит при температуре 300-350°С, с образованием пиролизной жидкости 9 и угля пиролиза древесины 13.

На Фиг. 6 показан высокоскоростной пиролиз в реакторе (кювете) 15, имеющий поддерживающий элемент 16 для древесного волокна 14, пропитанного одним из окислителей, осуществляется от открытого источника огня 17, что соответствует инициированию огнепроводным шнуром.

Установка получения пиролизной жидкости и угля в реакторе для пиролиза, имеющего коническое дно с патрубком слива жидкости 25 показана на Фиг. 7.

Целлюлозосодержащее сырье 21 непрерывно подается в реактор 18 через горловину 20, в ней же размещены элементы циркулирующего контура для кондиционирования газообразных продуктов пиролиза и патрубки их вывода 22 для последующего применения.

В реакторе 18 высокоскоростного пиролиза по всей его высоте размещены термодатчики 19, с помощью которых регулируется скорость подачи перерабатываемого сырья 21 и отвод пиролизной жидкости и угля из реактора 18. Скорость подачи и отвод пиролизной жидкости и угля совпадает с перемещением зоны высокоскоростного горения.

Патрубки вывода газообразных продуктов пиролиза 22 после кондиционирования соединены с циркулирующим контуром 23 с жидкостью, тепло которой используется для выпаривания и сушки пропитанного окислителем волокна.

Инициирование высокоскоростного пиролиза производят через горловину реактора 18 путем размещения в верхней части реактора огнепроводного шнура или электрически нагреваемого элемента 24, что позволяет проводить пиролиз в направлении сверху вниз, обеспечивая тем самым гравитационное отделение пиролизной жидкости и угля, одновременно с конденсированием газообразных продуктов пиролиза.

1. Способ получения пиролизной жидкости и угля, состоящий из пиролиза материала, содержащего целлюлозу, отличающийся тем, что высокоскоростной пиролиз осуществляется с использованием веществ-окислителей, таких как: калиевая селитра, натриевая селитра, аммиачная селитра, бариевая селитра, стронциевая селитра, пероксид бария, перхлорат калия, перхлорат лития, перхлорат натрия, перхлорат аммония, хлорат калия, хлорат бария, хлорат стронция, в водных растворах которых производят замачивание, измельчение до волокна, которое высушивают до влагосодержания, обеспечивающего высокоскоростной пиролиз, инициирование которого производят огнепроводным шнуром или теплотой электрически нагреваемого элемента в установке, одновременно с конденсированием газообразных продуктов и гравитационным отделением пиролизной жидкости и угля.

2. Способ по п. 1, включающий подачу целлюлозосодержащего сырья в реактор установки, отличающийся тем, что скорость подачи и отвод пиролизной жидкости и угля регулируется с помощью термодатчиков, установленных по высоте реактора и совпадает с перемещением зоны высокоскоростного горения.

3. Способ по пп. 1, 2, включающий выпаривание воды, высушивание волокна из целлюлозы, отличающийся тем, что для сушки волокна, пропитанного водным раствором окислителя, используется тепло газообразных продуктов пиролиза, пропускаемых через циркулирующий контур установки.

4. Установка получения пиролизной жидкости и угля, включающая по меньшей мере реактор пиролиза, отличающаяся тем, что инициирующие высокоскоростной пиролиз элементы, в качестве которых используют огнепроводный шнур или электрически нагреваемый элемент, размещены в верхней части реактора.

5. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что внутри реактора по всей его высоте установлены термодатчики, с помощью которых регулируется скорость подачи сырья и отвод пиролизной жидкости и угля из реактора.

6. Установка по пп. 4-5, отличающаяся тем, что циркулирующий контур соединен с автономными источниками тепла, которое используют на начальном этапе процессов выпаривания воды и сушки волокна и совмещают с теплом газообразных продуктов пиролиза, попадающих за счет конвекции в верхнюю часть реактора в циркулирующий контур.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области получения синтез-газа путем термохимической переработки растительного сырья и тяжелого углеводородного сырья. Способ включает нагрев тяжелого углеводородного сырья до 60-90°С, измельчение растительного сырья до размера частиц не более 200 мкм, пиролиз измельченного растительного сырья при 500-800°С с получением первого потока газа, смолы и полукокса, смешение смолы и полукокса с тяжелым углеводородным сырьем.
Изобретение относится к области получения синтез-газа путем термохимической переработки растительного и тяжелого углеводородного сырья. Способ включает нагрев тяжелого углеводородного сырья до 60-90°С, измельчение растительного сырья до размера частиц не более 200 мкм, пиролиз измельченного растительного сырья при 500-800°С с получением первого потока газа, смолы и полукокса, смешение смолы с тяжелым углеводородным сырьем, диспергирование смеси смолы с тяжелым углеводородным сырьем в присутствии водной суспензии сажи и воды с получением суспензии, которую подвергают последовательно акустической обработке с частотой излучения 21-25 кГц, интенсивностью излучения 5-10 Вт/см2, временем обработки 1,0-3,0 ч и электромагнитной обработке с частотой излучения 40-60 МГц, мощностью 0,2-0,6 кВт, временем обработки 1,0-8,0 ч при температуре 50-70°С, с образованием обработанной суспензии.

Изобретение относится к способу обработки материала на основе лигнина. Способ включает обработку лигнина, извлеченного из лигноцеллюлозного сырья способом гидротермальной карбонизации при повышенной температуре, в результате чего получают карбонизированный лигнин с повышенным содержанием углерода, и стабилизацию полученного карбонизированного лигнина в инертной атмосфере при температуре проведения стабилизации, которая превышает температуру осуществления способа гидротермальной карбонизации.

Изобретение относится к способу сжижения биомассы. Способ прямого сжижения биомассы включает стадии, на которых: (1) смешивают биомассу, катализатор гидрирования и растворитель-донор водорода для приготовления суспензии биомассы, причем стадия (1) включает следующие этапы: (a) биомассу сушат для получения высушенной биомассы, которую измельчают для получения измельченного материала; (b) смешивают измельченный материал с катализатором гидрирования для получения смеси; и (c) смешивают смесь с растворителем-донором водорода для приготовления суспензии биомассы; (2) проводят первую реакцию сжижения с суспензией биомассы и газообразным водородом для получения первого продукта реакции; (3) проводят вторую реакцию сжижения с первым продуктом реакции и газообразным водородом для получения второго продукта реакции; (4) второй продукт реакции подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290-460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы; (5) первую газовую фазу подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30-60°С для получения второй жидкой фазы и смешивают первую жидкую фазу со второй жидкой фазой для получения смеси жидкой фазы; (6) проводят первую перегонку смеси жидкой фазы для получения легкой фракции и тяжелой фракции; (7) проводят вторую перегонку тяжелой фракции для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения; причем способ дополнительно включает стадии, на которых проводят реакцию гидрирования конечной жидкости для получения продукта гидрирования, который подвергают фракционированию для получения легкого масла и тяжелого масла; при этом тяжелое масло возвращают на стадию (1) для использования в качестве растворителя-донора водорода, и реакцию гидрирования проводят при следующих условиях: температура реакции 300-430°С; давление реакции 13-25 МПа; соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; объемный расход составляет 0,5-2 ч-1; и фракционирование проводят при температуре 280-390°С.

Изобретение относится к области получения угля из древесины. Способ получения древесного угля осуществляют без доступа воздуха в ретортах пиролизной камеры.
Изобретение относится к катализаторам для гидротермального сжижения биомассы растительного происхождения и может быть использовано при получении альтернативных жидких моторных топлив.

Данное изобретение относится к технологическому процессу отделения соединений, получаемых дериватизацией лигнина, от пиролизного масла. Описан способ обработки пиролизного масла, включающий в себя; (а) получение пиролизного масла; (b) приведение в контакт указываемого пиролизного масла по меньшей мере, с одной α-гидроксисульфоновой кислотой при условиях, эффективных в целях осуществления фазового разделения пиролизного масла на водорастворимую фазу, содержащую сахара, органические кислоты и карбонильные соединения, и нерастворимую в воде фазу, содержащую лигниновые и фенольные соединения; (с) отделение нерастворимой в воде фазы от водорастворимой фазы; а также (d) удаление α-гидроксисульфоновой кислоты в виде ее соединения из водорастворимой фазы посредством нагревания и/или понижения давления в целях получения водорастворимой фазы с удаленной из нее кислотой, по существу, не содержащей α-гидроксисульфоновой кислоты.

Изобретение относится к производству древесного угля, а именно к способам и устройствам пиролиза углесодержащего материала, например древесины в ретортах. Установка для производства древесного угля, содержащая отдельные последовательно установленные камеры с разной температурой нагрева, сообщающиеся между собой трубами, входные и выходные отверстия которых расположены на различных уровнях; с установленными в камерах ретортами; устройства подачи сырья и выгрузки готового продукта, при этом внутри реторт расположены шнеки; реторты внутри каждой камеры соединены между собой трубами для вывода парогазов и трубными переборками для пересыпания сырья, вмонтированными в отверстия боковых цилиндрических поверхностей реторт; реторты каждой камеры соединены с конденсатором, расположенным вне камеры; компрессором отрицательного давления, создающим вакуум в установке, последовательно соединенным с конденсатором; резервуар для сбора очищенного пиролизного газа, последовательно соединенный с компрессором; соединенный с компрессором и соответствующей камерой котел, обеспечивающий необходимый температурный режим соответствующей камеры; емкость для сбора пиролизной жижки, соединенную с конденсаторами всех трех камер.
Изобретение раскрывает непрерывный способ получения торрефицированной уплотненной биомассы, включающий стадии:(a) обеспечения подачи уплотненного материала биомассы, (b) погружения уплотненного материала биомассы в горючую жидкость, (c) торрефикации уплотненного материала биомассы в горючей жидкости при температуре или в пределах диапазона температур от примерно 270°C до примерно 320°C в течение периода времени от по меньшей мере 10 минут до примерно 120 минут с образованием торрефицированной уплотненной биомассы, (d) транспортировки торрефицированной уплотненной биомассы из горючей жидкости в ванну с водой и (e) извлечения охлажденной торрефицированной уплотненной биомассы из ванны с водой, при этом торрефицированная уплотненная биомасса, извлеченная на стадии (e), содержит не более чем примерно 20% мас./мас.

Изобретение относится к области термической переработки биомассы растительного и животного происхождения в топливо или органическое удобрение для использования в различных отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к области переработки конденсированных топлив, в частности к способу получения из твердого топлива горючего газа и реактору для осуществления такого способа, и может быть использовано для переработки различных твердых топлив.

Изобретение относится к реакционному сосуду и способу для пиролиза углеводородного сырья с помощью твердых теплоносителей. Реакционный сосуд для пиролиза углеводородного сырья содержит первый внутренний элемент 1 реакционного сосуда для сухой перегонки твердых теплоносителей углеводородного сырья, канал 11 и канал 12.

Изобретение относится к способу переработки углеводородного материала, заключающемуся в загрузке материала в бункер, подаче материала в корпус шнека, регулировке подачи материала приводом шнека, прогреве выходной камеры и поданного материала внутри корпуса шнека, выборе режима газификации поданного материала, регулировке мощности плазматронов и нагревателя, плавлении шлака и переводе его в остеклованную форму, отводе и очистке получаемой газовой смеси.
Изобретение может быть использовано в угольной, нефтехимической промышленности и в строительстве. Способ термической переработки высокозольного и/или низкокалорийного твердого топлива включает сушку твердого топлива отводимыми дымовыми газами, нагрев и сжигание высушенного топлива с образованием газовой смеси и твердого остатка.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения жидких и твердых продуктов совместной термохимической переработкой нефтешлама или кислого гудрона в смесях с твердым природным топливом в реакторах, обогреваемых газовым теплоносителем.

Изобретение относится к области переработки угля и производства продуктов, получаемых в результате этой переработки. .

Изобретение относится к переработке углеродсодержащего сырья и может быть использовано для утилизации биомассы растительного, животного или технологического происхождения, а также для переработки торфа, сланцев и других углеродсодержащих продуктов с получением полезных продуктов и синтез-газа.

Изобретение относится к способам и установкам для термической переработки твердого топлива - пиролиза с получением полукокса, газа и жидких продуктов и может быть использовано в углеперерабатывающей промышленности, черной металлургии и энергетике.

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности и может быть использовано для получения газообразных и жидких дистиллятных продуктов - компонентов топливных композиций и крекинг-остатков.

Изобретение относится к области термической переработки высокозольных топлив и может быть использовано в химической, топливоперерабатывающей промышленностях при производстве искусственного жидкого и газообразного топлива или заменителя нефти.

Изобретение относится к способу получения пиролизной жидкости, угля и установке для их получения из целлюлозосодержащего сырья высокоскоростным пиролизом с использованием веществ-окислителей. Перерабатываемое сырье пропитывается водным раствором вещества-окислителя при его замачивании и измельчении. В качестве вещества-окислителя применяют: калиевую селитру, натриевую селитру, аммиачную селитру, бариевую селитру, стронциевую селитру, пероксид бария, перхлорат калия, перхлорат лития, перхлорат натрия, перхлорат аммония, хлорат калия, хлорат бария, хлорат стронция. Инициирование пиролиза производят огнепроводным шнуром или теплотой электрически нагреваемого элемента. Установка получения пиролизной жидкости и угля включает в себя реактор пиролиза с патрубком для отвода жидкости. В верхней части реактора размещены инициирующие высокоскоростной пиролиз элементы. Обеспечивается одновременное получение пиролизной жидкости и угля с низкими энергозатратами и высоким качеством полученных продуктов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 2 пр.

Наверх