FI71336C - Foerfarande foer omvandling av cellulosahaltiga utgaongsmaterial till koksartat braensle eller braenslesuspension - Google Patents

Foerfarande foer omvandling av cellulosahaltiga utgaongsmaterial till koksartat braensle eller braenslesuspension Download PDF

Info

Publication number
FI71336C
FI71336C FI781462A FI781462A FI71336C FI 71336 C FI71336 C FI 71336C FI 781462 A FI781462 A FI 781462A FI 781462 A FI781462 A FI 781462A FI 71336 C FI71336 C FI 71336C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
approx
pressure
reactor
autoclave
coke
Prior art date
Application number
FI781462A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI71336B (fi
FI781462A0 (fi
Inventor
Edward Koppelman
Original Assignee
Edward Koppelman
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
Priority claimed from US05/831,343 external-priority patent/US4129420A/en
Application filed by Edward Koppelman filed Critical Edward Koppelman
Publication of FI781462A0 publication Critical patent/FI781462A0/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI71336B publication Critical patent/FI71336B/fi
Publication of FI71336C publication Critical patent/FI71336C/fi

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/322Coal-oil suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Coke Industry (AREA)
  • Seeds, Soups, And Other Foods (AREA)
  • Confectionery (AREA)

Description

KUULUTUSjULKAISU „ .
•$81? ™ UTLÄGGNINGSSKRIFT /iOO Ό C (45) Tr[~s ;·c · } -1 '” - ··- ; ''·;'S ί ^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* C 10 L 9/08 // C 10 B 53/02 (21) Pttenttlhakemu* — Patentansöknlng 781 462 (22) Hakemlspllvi — Ansöknlngsdag 09.05.78 (FI) (23) Alkup&lvl— Glltighetsdag 09.05-78 (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg 08.03.79
Patentti- ja rekisterihallitus Nähtiväksipanon |. kuul.juikaisun pvm. -
Patent-och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad 09.09.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 07· 09· 77 USA(US) 8313^3 (71)(72) Edward Koppelman, kk2k Bergamo Drive, Encino, California 91316, USA(US) (7*0 Oy Koi ster Ab (5**) Menetelmä sei luloosapitoisten lähtöaineiden muuttamiseksi koksimaiseksi polttoaineeksi tai polttoalnesuspensioksi - Förfarande för omvandling av cellulosahaltiga utgängsmateria 1 tili koksartat bränsle eller bränslesuspens ion (6l) Lisäys patenttiin 61202 - Tillägg till patent 61202
Esillä oleva hakemus on lisäpatenttihakemus suomalaiseen patenttihakemukseen n:o 771 990 (patentti 61202). Mainitussa suomalaisessa hakemuksessa 771 990 on kuvattu menetelmä ligniitti-tyyppisten hiililajien, mukaan lukien ruskohiilen, ligniitin ja alibitumisten hiililajien jalostamiseksi, niiden saattamiseksi sopivampaan muotoon käytettäväksi kiinteänä polttoaineena, tuloksena niiden rakenteen muuttamisesta lämmön avulla, valmistamalla jalostettu hiilipitoinen tuote, joka on stabiili, eroosiota kestävä ja lämpöarvoltaan korkeampi, bitumihiilen arvoa lähenevä. Tuloksena sellaisesta menetelmästä laajat varastot ligniitti-tyyppistä hiiltä muutetaan hyödylliseksi polttoaineeksi, joka muodostaa potentiaalisen ratkaisun nykyiseen energiakriisiin.
2 71336
Laajojen ligniittityyppisten hiilien varastojen lisäksi tuotetaan joka vuosi suuria määriä selluloosa tyyppisiä materiaaleja, sekä luonnossa esiintyviä, kuten turvetta, yhtä hyvin kuin jäteaineita, joita saadaan puutavaran sahauksesta, sekä maatalous-jätteitä, joita on saatavissa tehokkaaseen kaupalliseen käyttöön ei-sopivassa muodossa. Tällaiset selluloosajätemateriaalit, kuten sahajauho, kaarna, puujäte, oksat ja hakkeet puutavaran käsittelystä samoin kuin erilaiset maatalousjätemateriaalit, kuten puuvillatehtaan korret ja sen tyyppiset ovat tähän asti muodostaneet jätehuolto-ongelman. Vastaavasti on pitkään esiintynyt tarvetta menetelmästä muuttaa tällaiset selluloosamateriaalit arvokkaiksi polttoainetuotteiksi, jolloin ei ainoastaan aikaansaada potentiaalista ratkaisua polttoainepulaan ja nykyiseen energiakriisiin, vaan myös eliminoidaan kulut tällaisten jäteaineiden hävittämisestä.
Edellä mainittujen ongelmien lisäksi USA:ssa liittovaltion ja osavaltion asetukset, joita ovat säätäneet ympäristönsuojelu-virasto EPÄ (Environmental Protection Agency) samoin kuin Californian osavaltio, ovat asettaneet suhteellisen tiukat rajoitukset rikin määrälle lämmitysöljyissä, joita voidaan polttaa julkisissa laitoksissa sähkön ja höyryvoiman kehittämiseksi. Nykyiset ympäristönsuojeluviraston asetukset sallivat 0,7 paino-% mak-simirikkipitoisuuden lämmitysöljyssä, kun taas Californian osavaltio on säätänyt asetukset, jotka rajoittavat rikkipitoisuuden maksimitason 0,3 prosentiksi tietyillä alueilla. Näiden asetusten noudattamiseksi on tähän asti ollut välttämätöntä sekoittaa suhteellisen korkean rikkipitoisuuden onaavia lämmitysöljyjä ulkomailta tuotujen alhaisen rikkipitoisuuden omaavien lämmitysöljyjen kanssa seoksen aikaansaamiseksi, jonka rikkipitoisuus on sallituissa rajoissa. Tällaisten ulkomaisten, alhaisen rikkipitoisuuden omaavien lämmitysöljyjen ostohinta ei yksinomaan tee tätä käytäntöä kalliimmaksi, vaan myös lisää riippuvuutta ulkomaisista öljyn-toimittajista. Edellä mainittu ongelma ratkaistaan tämän keksinnön yhteydessä aikaansaamalla äärimmäisen alhaisen rikkipitoisuuden ja alhaisen tuhkapitoisuuden omaava koksimainen tuote, jota hie-nontamisen jälkeen voidaan sekoittaa korkean rikkipitoisuuden omaaviin lämmitysöjyihin, jolloin aikaansaadaan suspensio, joka täyttää asetusten vaatimukset rikkipitoisuuden suhteen.
3 71336
Keksinnön kohteena on täten menetelmä selluloosapitoisten lähtöaineiden, kuten turpeen, maatalousjätteiden, metsätalous-jätteiden ja niiden seosten muuttamiseksi termisesti paineen alaisena koksimaiseksi polttoaineeksi tai polttoainesuspensioksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että selluloosapa toinen lähtöaine syötetään autoklaaviin ja kuumennetaan n. 400-680°C:n lämpötilaan vähintään n. 6900 kPa:n paineessa sellaiseksi ajaksi, että kosteus ja ainakin osa aineen sisältämistä haihtuvista orgaanisista aineosista muuttuu kaasufaasiin ja aineen kemiallinen rakenne muuttuu osittain termisesti ja sen kemiallinen koostumus muuttuu, minkä jälkeen näin saatu kiinteä tuote jäähdytetään ja jalostettu kiinteä koksituote otetaan talteen sekä mahdollisesti hienonnetaan alle 0,33 mm:n osaskokoon ja suspendoidaan nestemäiseen polttoaineeseen määränä n. 1 - 50 paino-% laskettuna suspension painosta.
Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti autoklaavissa valmistettu koksituote hienonnetaan partikkelikokoon, joka on alle C,33 mm ja edullisesti partikkelikokoon, joka on alle 0,07U mm, jonka jälkeen se sekoitetaan korkean rikkipitoisuuden omaavan lämmitysöljyn kanssa määränä, joka ulottuu niin alhaalta kuin n. 1 % niin korkealle kuin n. 50 paino-% kokonaisseoksen painosta, joka muodostaa suspension. Hienonnetun koksin ominaisuudet mahdollistavat stabiilien suspensioiden muodostamisen ilman minkään kemiallisen suspendoimislisäaineen lisäämistä, ja alhainen rikkipitoisuus, suuruusluokkaa vain noin 0,1 %, ja tuhkapitoisuus vain noin 1-4 % aikaansaavat tyydyttävän poltto-aineseoksen.
Tämän keksinnön lisähyöty ja -edut käyvät selville luettaessa edullisten suoriLusmuotojen kuvaus oheisen piirustuksen ja esimerkkien yhteydessä.
Piirustus käsittää kaavamaisen virtauskaavion prosessin vaiheista tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon yhteydessä.
Keksinnön mukaisen prosessin eri vaiheiden järjestys on kuvattu kaavamaisesti piirustuksessa olevassa virtauskaaviossa. Kuten on esitetty, selluloosaa oleva syöttömateriaali, tai erilaisten selluloosaa olevien syöttömateriaalien seos viedään esikäsittelyvaiheescen, jossa syöttömateriaaliin kohdis- - u..
" 71336 tetaan sopiva leikkaus-, jauhamis- ja seulontakäsittely halutun partikkelikoon omaavan syöttömassan aikaansaamiseksi, jonka jälkeen hienonnettu syöttömateriaali viedään korkean lämpötilan ja korkean paineen omaavaan reaktoriin, jossa siihen kohdistetaan korkea lämpötila paineen alaisena kosteussisällön ja haihtuvien orgaanisten ainesten ja lämpöhajoamistuotteiden uuttamiseksi kaasufaasiksi ja hiilipitoisen syöttömateriaalin kemiallisen rakenteen hajoamisen edelleen aikaansaamiseksi kontrolloidusti lämmön avulla. Kaasumaiset sivutuotteet poistetaan reaktorista ja viedään lauhduttimeen, josta kondensoituva faasi kerätään talteen kondensaattina, samalla kun olennaisesti ei-kondensoituva faasi otetaan talteen sivutuote-polttokaasuna, joka voidaan edullisesti uudelleen kierrättää käytettäväksi prosessissa ja lisävoiman kehittämisessä. Reaktiotuote joutuu reaktorin reaktiovyöhykkeestä jäähdytysvyöhykkeeseen, jossa se jäähdytetään alempaan lämpötilaan, jossa se voidaan tuoda ilmakehään, ilman että esiintyy syttymistä tai muita haitallisia vaikutuksia. Jäähdytysvyöhykkeestä kiinteä reaktiotuote tai koksi-tuote siirretään varastoon. Tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti koksituote siirretään varastosta jauhatus- ja hienon-nusvaiheeseen, jossa koksituotetta edelleen jauhetaan haluttuun kokoon, tekemällä se sopivaksi käytettäväksi hienonnettuna kiinteänä polttoaineena yhteensopivasti kulloinkin käytetyn uunityypin ja poltinmallin kanssa. On myös mahdollista,· että osa hienonnetusta kok-situotteesta voidaan siirtää hiomakoneesta sekoittimeen, jossa se sekoitetaan syötetyn polttoöljyn kanssa muodostaen suspension, joka sisältää valvotun määrän hienonnettua puukoksia suspensiona. Tuloksena oleva polttoöljy ja kaksisuspensiotuote siirretään sekoittajasta tuotevarastoon.
Virtauskaavion mukaisesti syöttömateriaali voi käsittää mitä tahansa erilaista selluloosamateriaalia tai niiden seoksia, mukaan luettuina jäteselluloosamateriaalit, jotka on saatu sahaustyövaiheista, ja maatalousjäte. Esimerkiksi voidaan käyttää luonnossa esiintyviä selluloosamateriaaleja, kuten turvetta, yhtä hyvin kuin jäteselluloosamateriaaleja, kuten sahajauho, kaarna, puujäte, oksat ja hakkeet, jotka saadaan tukkien käsittelystä ja sahaustyövaiheista, yhtä hyvin kuin erilaisia maatalouden jäte- 5 71336 materiaaleja, kuten puuvillatehtaan korret, pähkinänkuoret, mais-sinkuoret ja sen tyyppiset.
Syöttömateriaali viedään, ennen siirtämistä autoklaaviin, valinnaisesti esikäsittelyvaiheeseen, joka saattaa sisältää vaiheen, jossa materiaaliin kohdistetaan valmistava käsittely ylimääräisen veden uuttamiseksi jäännöskosteussisällön vähentämiseksi siinä tasolle, joka helpottaa käsittelyä, yhtä hyvin kuin seuraa-vassa reaktiovaiheessa poistettavan kosteusmäärän vähentämiseksi. Koska olennaisesti kaikki kosteus syöttömateriaalissa poistetaan autoklaavityövaiheessa, ei tällainen esikäsittelyvaihe ole tavallisesti tarpeen useimmille maatalous- ja puunkäsittelyn jätemateri-aaleille. Esikäsittelyvaihe voi lisäksi käsittää syöttömateriaalin viemisen sopivaan leikkaus- tai hienonnustyövaiheeseen, jossa sen partikkelikoko, riippuen syöttömateriaalin luonteesta, pienennetään kokoon, joka helpottaa käsittelyä ja prosessoin!, ia. ke i kk au:·;-tai hienonnusvaihe voi lisäksi käsittää sopivat luokittelu- tai seu-lomisvaiheet ylikokoisten partikkelien erottamiseksi uudelleenkier-rättämistä varten leikkaus laitteen läpi.
Syöttömateriaali viedään, valinnaisen esikäsittelyvaiheen kautta tai ilman sitä, tämän jälkeen reaktorin syöttöpäähän, jossa siihen kohdistetaan ainakin n. U00°C lämpötila ja ainakin n.
6 900 kPa paine valvotun ajanjakson ajan sen kemiallisen rakenteen valvotun muuttamisen aikaansaamiseksi lämmön avulla, ja siinä olevan kosteuden ja osan sen haihtuvista orgaanisista osasista yhtä hyvin kuin sen lämpömuutostuotteiden muuttamiseksi kaasufaasi In, joka poistetaan reaktorista ja edullisesti viedään lauhduttimen läpi kondensoituvan faasin erottamiseksi ja talteenottamiseksi, joka faasi sisältää arvokkaita kemiallisia sivutuoteaineosasia. Olennaisesti kondensoitumatonta kaasufaasia, joka poistetaan lauh-duttimesta, voidaan käyttää edullisesti kaasumaisena polttoaineena reaktorin kuumentamiseksi ja lisävoiman kehittämiseksi prosessin käyttämiseksi ja sen ylimäärän ollessa käytettävissä kaupallista myyntiä varten.
Vaikka ainakin n. 400°C lämpötilat tarvitaan autoklaavireak-tion aikana, ovat n. 5<+0°C lämpötilat edullisia johtuen syöttömateriaalin haihtumisen ja rakenteen lämpömuuttumisen kasvaneesta nopeudesta korkeamman kiinteän hiilen arvon tuottamiseksi, jolloin 6 71336 myös aikaansaadaan lyhyempi käsittelyaika autoklaavissa ja parannettu tehokkuus käsittelyssä. Autoklaavireaktion lämpötila saattaa ulottua niin korkealle kuin n. 680°C, mutta tämän tason yläpuolella olevat lämpötilat eivät ole tavallisesti toivottuja johtuen liian suuresta määrästä kondensoitumattomia kaasuja kiinteässä jalostetussa koksituotteessa. Erikoisen tyydyttävät tulokset on saavutettu käyttämällä lämpötiloja, jotka ovat alueella n. 5U0 -n. 650°C paineissa, jotka ovat alueella n. 6 9ΡΠ - 70 700 kPa. Suurin käytetty paine voi olla niin korkea kuin n. 27 770 kPa. Yleensä paineet, jotka ovat 22 700 kPa yläpuolella, eivät ole toivottuja, johtuen kohonneista valmistuskustannuksista sellaisilla paineastioilla, jotka kestävät tämän suuruusluokan paineita, ja koska ei saavuteta mitään mainittavaa hyötyä tällaisilla korotetuilla paineilla niiden lisäksi, jotka saavutetaan alemmilla, n. 20 700 kPa pai-netasoilla.
Syöttömateriaalin käsittelyaika autoklaavissa vaihtelee riippuen spesifisästä lämpötila-paine-aika suhteesta, jota valvotaan parametreittään, kuten seuraavassa esitetään, aikaansaamaan olennaisen täydellinen kosteussisällön höyrystyminen ja muutamien haihtuvien orgaanisten aineosasten haihtuminen ja selluloosapitoisen syöttömateriaalin rakenteen valvottu muuttuminen lämmön avulla.
Rakenteen muuttumista lämmön avulla ei täysin ymmärretä, mutta sen uskotaan muodostuvan kahdesta tai useammasta samanaikaisesta kemiallisesta reaktiosta, jotka esiintyvät pyrolyysituottei-den ja läsnäolevien kaasujen välillä selluloosapitoisen syöttömateriaalin solurakenteen sisällä. Nettovaikutuksena näistä muuttu-misreaktioista ovat muutokset kemiallisissa ominaisuuksissa, joista tuloksena on hiili/vetv-suhteen kasvaminen ja rikki- ja happipitoisuuden aleneminen mitattuina koksituotteen lopullisella analyysillä. Autoklaavityövaiheen aikana esiintyy myös kontrolloidussa määrin kemiallisen rakenteen muuttumista ja/tai hajoamista lämmön avulla, yhdessä uusien kaasumaisten komponenttien kehittymisen kanssa, jotka myös joutuvat kaasufaasiin.
Vaadittava reaktorissa käytettävä käsittelyaika vähenee, kun lämpötila ja paine autoklaavissa nousevat; ja kääntäen, lisätty käsittelyaika on tarpeen, kun käytetään alemman suuruusluokan lämpötiloja ja paineita. Tavallisesti käsittelyajat, jotka ulottu- 7 71336 vat 15 minuutista yhteen tuntiin lämpötiloissa n. M-80 - n. 650°C ja paineissa n. 6 900 - 20 700 kPa ovat riittäviä. Edullisia tuloksia saadaan myös tietyillä materiaaleilla käyttäen lämpötiloja ja paineita, jotka ovat lähellä sallittujen alueiden ylärajaa, käyttäen niin pieniä kuin n. viiden minuutin käsittelyaikoja, kun taas yli tunnin kestäviä käsittelyaikoja voidaan myös käyttää. Yleensä yli n. tunnin kestävät käsittelyajat eivät aikaansaa huomattavampaa hyötyä verrattuna käsittelyaikoihin n. 15 minuuttia -n. yksi tunti, ja tuloksena oleva prosessin vähentynyt tuotanto ja tehokkuus yhdessä tällaisten ylipitkien käsittelyaikojen kanssa ovat ei-toivottuja taloudellisesta näkökulmasta katsottuna.
Autoklaavin sisällön paineistaminen voidaan sopivasti suorittaa valvomalla selluloosapitoisen syöttömateriaalin täyttömäärää suhteessa autoklaavin sisätilavuuteen ja huomioimalla täytön kosteuspitoisuus siten, että kuumennettaessa sitä kohotettuun lämpötilaan, tulistettua höyryä ja haihtuvaa orgaanista ainesta käsittävän kaasufaasin muodostuminen aikaansaa autoklaavin paineis-tumisen halutulle painealueelle. Autoklaavin lisäpaineistus voidaan saavuttaa haluttaessa, johtamalla paineenalaisia ei-hapetta-via tai pelkistäviä kaasuja autoklaaviin, samoin kuin paineenalais-ta höyryä.
Autoklaavivaiheen lopussa, tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti, autoklaavin annetaan jäähtyä jäähdyttämällä ilmalla tai jäähdytysnestettä, kuten esimerkiksi vettä käyttäen lämpötilaan, joka on alhaisempi kuin se, jossa autoklaavissa jalostettuun muotoon saatettu kiinteä koksituote voidaan viedä ilmaan ilman haitallisia vaikutuksia. Tavallisesti autoklaavin jäähdyttäminen alle 150°C lämpötilaan on riittävä. Autoklaavin jäähdyttäminen lähelle 100°C lämpötilaa tai sen alle kaasufaasin läsnäollessa ei ole yleensä toivottavaa kaasumaisen vesifaasin kondensoitumisen vuoksi, joka kastelee koksituotteen lisäten sen kosteuspitoisuutta ja vastaavasti alentaen sen lämpöarvoa. Edullisesti jäähdytysvaihe suoritetaan sen jälkeen, kun kaasufaasi on poistettu haihtuneiden orgaanisten ainesten, mukaan luettuina suhteellisen raskaiden hiilivety jakeiden ja tervojen, kondensoitumisen ja saostumisen estämiseksi koksirakenteen pinnalle ja huokosiin.
s 71336
Jalostettuun muotoon saatettu koksituote on ulkonäöltään yleensä himmeän musta ja siinä on huokoinen rakenne, ja sen jään-nöskosteuspitoisuus on alueella n. 1 - n. 5 paino-%.
Tämä keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti autoklaa-vityövaiheen lopussa jäljellä oleva, korkea paine autoklaavissa puretaan autoklaavin toimintalämpötilassa, ja hiilivetyosat otetaan talteen kondensoimalla, ja orgaaniset kondensoitumattomat kaasumaiset osat otetaan talteen sivutuotepolttokaasuna. Tässä tilanteessa tapahtuu vain pienessä määrin haihtuneiden orgaanisten ainesten saostumista koksituotteeseen^ Näin valmistetulle koksituot-teelle on kuitenkin tunnusomaista lämmön avulla muutettu rakenne, joka antaa sille parannetun lämpöarvon.
On myös ajateltu, että voidaan suorittaa kaksivaiheinen autoklaavi- ja päällystystyövaihe, jossa autoklaavista päästetty kaa-sufaasi samassa lämpötilassa johdetaan toiseen autoklaavikammioon, jossa käsiteltävää syöttömateriaalia käytetään jäähdytysaineena kaasufaasin tervojen ja öljyjen kondensoimiseksi.
Jäähdytetty kiinteä koksituote siirretään jäähdytysvyöhyk-keestä virtauskaavion mukaisesti koksituotevarastoon, josta se voidaan pakata ja kuljettaa säiliöissä tai irtotavarana, tai vaihtoehtoisesti sitä voidaan edelleen käsitellä viemällä se sopivaan leikkaus- tai hiontakäsittelyyn mahdollisten kasaantumien rikkomiseksi, jotka ovat muodostuneet autoklaavikäsittelyn aikana, samoin kuin tuotteen hienontamiseksi edelleen haluttuun keskimääräiseen partikkelikokoalueeseen. Koksituotteen hienontamisen suuruusluokka vaihtelee riippuen sen aiotusta käytöstä ja kulloisestakin poltti-men mallista, jota käytetään aikaansaamaan sen palaminen hienonnettuna kiinteänä polttoaineena. Esimerkiksi, jos koksituotetta käytetään sen tyyppisissä poltinmalleissa, joita käytetään jauhemaisen hiilen ja sen tyyppisten polttoaineiden polttamiseen, ovat käyttökelpoisia alle n. 0,297 mm partikkelikoot ja alle n.
200 US-seulakoot (0,074 mm silmukka). Vaihtoehtoisesti, jos koksi-tuotetta käytetään automaattisessa uuninsyöttölaitteessa, voidaan tyydyttävästi käyttää suurempia partikkelikokoja.
Riippumatta partikkelikoosta koksituote muodostaa arvokkaan kiinteän polttoaineen ja voidaan suoraan käyttää siinä muodossa 9 71336 tai seoksena muiden tavanomaisten polttoaineiden kanssa. Koksituot-teelle on tunnusomaista sen hyvin alhainen rikkipitoisuus, tavallisesti vähemmän kuin n. 1 paino-%, ja tavallisemmin n. 0,2 paino-lista niin alas kuin 0,06 paino-%:iin rikkiä. Lisäksi koksituot-teelle on edelleen tunnusomaista sen hyvin alhainen tuhkapitoisuus, tavallisesti vähemmän kuin n. 5 paino-%:sta niin alas kuin n. yhteen paino-%:iin tai sen alle. Tietyt maatalousjätteestä muodostuvat syöttömateriaalit, kuten puuvillan korret esimerkiksi antavat kok-situotteen, jossa on aina 20 %:iin asti tuhkaa ja alle 1 % rikkiä. Tyypillisesti koksituotteen lämpöarvo on alueella 27 300 - 37 200 kJ/kg.
Koksituotteen äärimmäisen alhaisesta rikki- ja tuhkapitoisuudesta johtuen sitä voidaan edullisesti käyttää seoksina muiden korkean rikkipitoisuuden omaavien polttoaineiden kanssa lopputuloksena olevan polttoaineseoksen valmistamiseksi, jolla on olennaisesti alhaisempi keskimääräinen rikkipitoisuus ympäristönsuojeluviraston säätämien ja muiden valtiollisten ja paikallisten säädösten sallittujen määrien mukaisesti. Vaikka hienonnettua koksituotetta voidaan edullisesti sekoittaa hienonnettujen kiinteiden polttoaineiden kanssa, kuten erilaiset bitumi- ja antrasiittihiilet, saavutetaan erikoisen edullisia tuloksia sekoittamalla sitä polttoöljyjen kanssa suspension valmistamiseksi, jossa on niin vähäisestä määrästä kuin 1 % aina 50 paino-%:iin saakka koksia. Nestemäiseen polttoöljyyn yhdistetyn koksin maksimimäärä määrätään huomioon ottaen seoksen viskositeetin nousu, kun hienonnetun koksin pitoisuus kasvaa. Yleensä koksipitoisuuden yläraja on se taso, jolla viskositeetti riittää sallimaan seoksen pumppaamisen, ja jolla viskositeetillä seos jakaantuu riittävästi läpi olemassa olevien kaupallisen poltinsuutintyyppien. Vaikka seosvahvuudet, jotka sisältävät niinkin vähän kuin 1 paino-% koksia, ovat ajateltavissa, eivät näin alhaisen tason pitoisuudet huomattavammin lisää hyötyä, joka on saatavissa alhaisen rikki- ja tuhkapitoisuuden omaavien koksituot-teiden liittämisestä, sen sijaan ainakin n. 25 - n. 50 paino-% pitoisuudet ovat edullisia. Noin 50 paino-% pitoisuuden tasolla seoksen keskimääräinen rikkipitoisuus on suunnilleen puolet käytetyn polttoöljyn vastaavasta, joka tekee mahdolliseksi käyttää erilaisia korkean rikkipitoisuuden omaavia polttoöljyjä hyväksyttävien 10 71 3 36 polttoöjyseosten valmistamiseksi, jotka vastaavat ympäristönsuojeluviraston sekä valtiollisia ja paikallisia rikkiasetuksia.
On huomattu, että hienonnetun koksin, jonka partikkelien koko on alle 0,105 mm ja edullisesti sellainen partikkelikoko, jossa 80 % on alle 0,074 mm, seokset antavat suhteellisen stabiilin seoksen pitoisuuksilla, joilla on niinkin korkea koksipitoi-suus kuin 50 %, ja 50 % polttoöljyä, ilman että on tarvetta lisätä huomattavia määriä suspendoimislisäaineita stabiilin seoksen muodostamiseksi. Tavallisesti ei tarvita mitään suspendoimislisäaineita käytettäessä tällaista koksituotetta, kun taas tavanomaisten bitumisten ja antrasiittihiili/öljy-seosten tapauksessa sellaiset lisäaineet ovat välttämättömiä. Näin ollen tällä keksinnöllä aikaansaadaan olennaisesti yksinkertaistettu seoksen valmistusmenetelmä ja lopullisen seoksen kustannusten aleneminen.
Tämän keksinnön mukaisen prosessin edelleen kuvaamiseksi esitetään seuraavat spesifiset esimerkit. On ymmärrettävä, että esimerkit ovat kuvaavassa tarkoituksessa eikä niitä ole aiottu rajoittamaan keksinnön suojapiiriä.
Esimerkki 1
Selluloosapitoista syöttömateriaalia, joka käsittää 59,5 g kuivan tammi- ja kuusipuun seosta, syötetään testireaktoriin yhdessä 23,4 g kanssa vettä. Syötettävä puu on poikkileikkaukseltaan 2 ....
1,6 - 3,2 cm puunkappaleita, joiden nimellispituus on 20 cm.
Testireaktorin järjestelmä käsittää ruostumatonta terästä olevan sylinterimäisen kammion, jonka sisäläpimitta on 34,8 mm ja 3 pituus 30 cm muodostaen kokonaistilavuudeksi 292 cm . Reaktori on varustettu yhdysjohdolla vesijäähdytettyyn lauhduttimeen ja vettä syrjäyttävään kaasunkerääjään. 35 000 kPa painemittari on kytketty reaktoriin jatkuvaa paineen seuraamista varten, ja K-tyyppinen lämpöpari on asetettu aukkoon reaktorissa lämpötilan seuraamiseksi jatkuvasti. Systeemi käsittää kartiokärkisen korkeapainevent-tiilin reaktorin ja kaasun lauhduttimen välisessä johdossa kaasu-faasin purkamiseksi reaktorista, jotta reaktorikammiossa voidaan säilyttää haluttu paine.
Sen jälkeen, kun reaktori on täytetty ja suljettu, se ase- 11 71336 tetaan vaakasuorassa asennossa kuumaanmuhviuuniin. Noin viiden minuutin kuluttua reaktorin paine on 10 350 kPa ja lämpöparin osoittama sisälämpötila 295°C. Tässä vaiheessa poistoventtiiliä avataan hieman ja riittävästi kaasua päästetään lauhdutusjärjestelmään paineen pitämiseksi reaktorissa olennaisen vakiona arvossa 10 350 kPa. Seuraavan viiden minuutin periodin aikana, tai kaikkiaan 10 minuutin kokonaisajan jälkeen siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, lämpöparin osoittama lämpötila reaktorissa on 555°C. Tämän jälkeen reaktori poistetaan uunista ja sen annetaan jäähtyä noin 93°C lämpötilaan .
Kiinteä koksituote, joka painaa noin 18,9 g, kerätään reak- . . . . . . 3 torista, 3a lauhdutin;]är3estelmästä kerätään noin 20 cm nestettä.
Tuotettu kaasu ylittää kaasunkeräyspullon kapasiteetin, joka ti- 3 lavuus on 7 800 cm . ·
Kiinteän koksituotteen silmämääräinen tarkastelu osoittaa sen olevan väriltään mustaa, ja että sillä on "vohvelimainen" rakenne, joka valtaosaltaan vastaa selluloosapitoisen syöttöpuun alkuperäistä rakennetta, ja siinä on koksiintuneen nesteen ulkonäkö useissa kohdissa. Alkuperäiset yksittäiset tammi- ja kuusipuukap-paleet ovat muuttaneet muotoaan reaktioprosessin aikana, niin että talteenotettu kiinteä koksituote on yhden ainoan sylinterin muodossa, jonka läpimitta on pienempi kuin reaktiokammion vastaava.
Talteen otettu kaasufaasi palaa vaaleansinisellä liekillä, joka on tyypillinen vedyn, hiilimonoksidin ja metanolin seoksille. Kiinteän tuotteen analyysi on seuraava:
Kosteus (paino-%) 3,93
Haihtuvia kaasuja (paino-% 8,47 8,82
Tuhkaa (paino-% 1,09 1 ,13
Kiinteää hiiltä (paino-%) 86,5 90 ,1 Lämpöarvo, kJ/kg 35 500 37 000 12 71 336
Kemiallinen analyysi C (paino-%) 88,8 92 ,4 H (paino-%) 2,06 2,14 S (paino-%) 0,12 0,12 N (paino-% ) 0,18 0,19 O (paino-%) 3,82 4,02
Esimerkki 2 100 g panos kanadalaista shpagnum-turvetta lisätään testi-· reaktori]ärjestelmään, kuten aikaisemmin on kuvattu esimerkin 1 yhteydessä, joka on varustettu höyryjäähdytetyllä ja vesijäähdytetyllä lauhduttimella. Syöttömateriaalin analyysi osoittaa kosteuspitoisuuden olevan n. 75 paino-%.
Reaktorin täyttämisen jälkeen se asetetaan vaakasuoraan asentoon kuumaan muhviuuniin, kuten aikaisemmin on kuvattu esimerkin 1 yhteydessä, ja 11 minuutin ajanjakson jälkeen reaktorin paine on 11 400 kPa, ja lämpöparin osoittama sisälämpötila 375°C. Tässä vaiheessa poistoventtiiliä hieman avataan ja riittävästi kaasua päästetään reaktorista lauhdutinjärjestelmän läpi paineen pitämiseksi olennaisen tasaisesti arvossa 10 350 kPa. Seuraavan 23 minuutin lisäkuumennusperiodin jälkeen, tai 34 minuuttia siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, reaktorin lämpötila on 542°C. Reaktori poistetaan tämän jälkeen uunista ja korkeapaineventtiili avataan koko kaasufaasin poistamiseksi, kunnes reaktorikammiossa on ympäröivän ilmakehän paine. Sitten venttiili suljetaan ja reaktorin annetaan jäähtyä ympäristön lämpötilaan.
Kokeen päätyttyä höyryjäähdytetty lauhdutin sisältää 74 g nestettä, kun taas vesijäähdytetty lauhdutin sisältää 5 g nestettä, ja kaasunkerääjästä saadaan 4,25 litraa kondensoitumatonta kaasua. Kiinteää koksireaktiotuotetta on 5,99 g, joka silmämääräisesti tar 13 71 3 36 kastellen muodostuu hauraasta, mustasta kiinteästä tuotteesta, josta hapettamalla saadaan 0,256 g tuhkaa.
Analyysi kerätystä kaasusta, joka sytytettäessä palaa sinisellä liekillä, on seuraava:
Analyysi kerätystä kaasusta
Aineosa Mooli-%
Vety 4,96
Vesi 0,24
Happi 1,23
Vetysulfidi 0,00
Argon 0,11
Hiilidioksidi 52,51
Metaani 19,24
Etaani 2,13
Eteeni 0,12
Propaani 0,29
Propeeni 0,14
Isobutaani 0,02 N-butaani 0,05
Buteeni 0,03
Isopentaani 0,01 N-pentaani 0,01
Penteeni 0,02
Heksaani 0,00
Heptaani 0,05
Bentseeni 0,38
Oktaani 0,00
Tolueeni 0,09
Nonaani 0,00
Ksyleeni 0,00
Typpi 14,44
Hiilimonoksidi 3,93 3 Lämpöarvo kJ/m 3 400 71 336
Esimerkki 3 1 4
Esimerkissä 2 kuvattu koe toistetaan käyttäen 173 g samaa turvetta syöttömateriaalina ja samaa laitteistoa. Kahdeksan minuutin kuluttua siitä, kun reaktori on asetettu muhviuuniin, on paine 10 350 kPa, ja lämpötila reaktorikammiossa 230°C. 21 minuutin li-säkäsittelyajan jälkeen, tai kaikkiaan 29 minuutin kokonaisajan kuluttua kuumennusjakson aloittamisesta, lämpötila reaktorissa on 540°C, ja paine pidetään olennaisesti vakiona arvossa 10 350 kPa päästämällä kaasufaasia lauhdutinjärjestelmään.
3
Kerätään talteen kaikkiaan 58 cm tummanruskeaa nestettä höyryllä jäähdytetystä lauhduttimesta, samalla kun vesijäähdyte- 3 tystä lauhduttimesta kerätään 63 cm keltaisenväristä vettä. Kaa-sunkeräysjärjestelmästä kerätään kaikkiaan 11,2 litraa kaasua. Kiinteää koksituotetta, joka on samanlaista kuin esimerkissä 2 saatu, käsittäen 19,2 g, otetaan talteen. Sytytettäessä kaasun havaitaan palavan sinisellä liekillä identtisesti verrattuna liekkiin esimerkissä 2.
Talteenotettu kiinteä koksituote sisältää 0,41 paino-% kosteutta ja sen likimääräinen lopullinen koostumus (kuiva-aineesta laskettuna) on esitetty seuraavassa taulukossa:
Analyysi, turvesyöttömateriaali ja koksituote
Likimääräinen ana- Turvesyöttömateriaali Kiinteä koksituote lyysi paino-%
Haihtuvia aineita 77,5 6,34
Tuhkaa 1,22 4,40
Kiinteää C 21,3 89,3
Korkeampi polttoarvo kJ/kg 19 800 36 000
Lopullinen analyysi paino-% C 51 ,8 90 ,7 H 3,14 3,35 S 0,15 0,14 N 0,61 0,83 0 43,0 0,61 15 71 336
Kiinteä koksituote osoittaa, kosteusvapaalla pohjalla, selvät todisteet lämpöarvonsa paranemisesta lähtöaineeseen verrattuna suuruusluokaltaan 66 % ja muodostaa korkealuokkaisen, alhaisen tuhkapitoisuuden ja alhaisen rikkipitoisuuden omaavan kiinteän polttoaineen. Tuote, jauhettaessa myöhemmin n. 0,074 mm partikkelikokoon, on ihanteellisen sopiva sekoitettavaksi korkean rikkipitoisuuden omaavien polttoöljyjen kanssa aikaansaamaan kohtuullisen alhaisen rikkipitoisuuden omaavan polttoöljvsuepension.
Polttoöljysuspensio valmistetaan käyttämällä hienoksi jauhettua koksituotetta, joka on saatu turpeesta, sekoittaen samat painomää-rät koksituotetta ja polttoöljyä, jonka rikkipitoisuus on 1 %. Kok-sipartikkelien suspensio polttoöljyssä saavutetaan lisäämällä hienonnettu koksimateriaali polttoöljyyn samalla sekoittaen hienoksi hiertävällä sekoittajalla. Koksituotetta lisätään n. 40 paino-% pitoisuuden aikaansaamiseksi kokonaismassaan.
Tuloksena olevalla polttoöljysuspensiolla on keskimääräinen nettorikkipitoisuus 0,66 % tehden sen sopivaksi käytettäväksi julkisissa laitoksissa sähkövoiman kehittämiseksi ja sopusoinnussa ympäristönsuojeluviraston asetusten kanssa maksimirikkipitoisuudesta. Tuloksena olevan massan havaitaan edelleen pysyvän olennaisen stabiilina kiinteiden koksipartikkelien jäädessä olennaisen tasaisesti suspensoituneiksi ilman ylimääräisiä suspensio- tai dispergoin-tilisäaineita.
Esimerkki 4
Metsäjätetuotteena tyypillinen syöttömateriaali käsittäen männyn ja kuusen kaarnaa, määrältään 51,76 g, lisätään sellaiseen reaktorijärjestelmään, joka aikaisemmin on kuvattu esimerkissä 2. Seitsemän minuutin kuluttua paine saavuttaa arvon 10 350 kPa ja kaasua päästetään paineen pitämiseksi vakiona. Lämpötila reaktorissa oli 280°C. 13 minuutin lisäkäsittelyajan kuluttua lämpötila reaktorissa oli 530°C ja paine pidetään olennaisen vakiona noin arvossa 1 0 3 50 kPa päästämällä kaasufaasia lauhdutinjärjes-telmään. Talteen saadaan 17,9 g kiinteää koksituotetta. Nestettä saadaan talteen 15,8 g.
Höyrylauhduttimen tuote käsittää 5,3 ml keltaista nestettä, jonka päällä on 0,6 ml tervamaista ainetta. Vesilauhduttimen ie 71336 tuote käsittää 10,5 ml kirkasta nestettä, jossa on hieman öljyä. Kummankin lauhduttimen nesteet yhdistetään ja erotetaan 14,6 ml vettä. Otetaan talteen 0,254 g heksaaniin liukenevia tervoja. Otetaan talteen 0,28 g bentseeniin liukenevaa tervaa. Talteen otetaan n. 9 000 cm kondensoitumattomia kaasuja. Kiinteän koksituotteen kokoomus ja lämpöarvo ja kondensoitumattoman kaasufaasin kokoomus esitetään seuraavissa taulukoissa:
Kiinteän tuotteen kokoomus ja lämpöarvo
Tuotettu kiinteä aine (kg/kg syötetty) 0,346
Kosteusprosentti 0,27 %
Likimääräinen analyysi (kosteusvapaa)
Haihtuvia aineita, % 11,04
Kiinteää hiiltä, % 84,09
Tuhkaa, % 4,87
Lopullinen analyysi (kosteusvapaa) C, % 88,58 H, % 2,71 S, % 0,06 N, % 1,36 O, % 2,42
Polttoarvo kJ/kg 35 500
Kaasutuotteen kokoomus Tuotetun kaasun tilavuus litraa/syötetty kg 180,4
Keskim. moolipaino 31 ,9 Lämpöarvo 3 kJ/m 18 800
Kokoomus mooliprosenttia (kosteusvapaana) H2 5,87 % CHU 29,32 % CO 7,55 % C2- 4,65 % C02 50,19 %
Cg- 0,99 % 17 71 336 C^- 0,47 % C5- 0,26 % C6- 0,40 %
Esimerkki 5
Koe, jossa käytetään aikaisemmin esimerkin 2 yhteydessä kuvattua reaktorilaitteistoa, toistetaan käyttäen 51,8 g selluloosa-pitoista syöttömateriaalia, joka muodostuu sellaisesta maatalous-jätteestä kuin puuvillakorsista ja -kuorista. Reaktorin paine nousi arvoon 10 350 kPa kuudessa minuutissa siitä, kun se oli asetettu muhviuuniin, ja reaktorin sisälämpötila oli tällöin 215°C. Tässä vaiheessa venttiili avataan ja kaasufaasia päästetään, jotta reaktorin paine pysyy olennaisen vakiona arvossa n. 10 350 kPa. 17 minuutin lisäkuumennuksen jälkeen muhviuunissa lämpötila on 540°C, jolloin kokonaisreaktioaika on 23 minuuttia, ja kaasua päästetään jatkuvasti paineen pitämiseksi arvossa 10 350 kPa. Tämän ajan kuluttua reaktori otetaan uunista, ja paine alennetaan ympäröivän il- 3 makehän tasalle. Talteenotettu kokonaiskaasumäärä on 11 240 cm . Kiinteän tuotteen kokonaismäärä on 16,1 g ja talteenotettujen tervojen kokonaismäärä on 0,6 g.
Kiinteän koksituotteen kokoomus ja lämpöarvo ja kondensoi-tumattoman kaasufaasin kokoomus on esitetty seuraavissa taulukoissa :
Kiinteän tuotteen kokoomus ja lämpöarvo
Tuotettu kiinteä aine (kg/syötetty kg) 0,310
Kosteusprosentti 1,58
Likimääräinen analyysi (kosteusvapaa)
Haihtuvat aineet, % 17,45
Kiinteä hiili, % 62,00
Tuhka, % 20,55
Lopullinen analyysi (kosteusvapaa) C, % 72,28 H, % 2,62 S, % 0,69 N, % 1,20 O, % 2,66 Lämpöarvo kJ/kg 26 700 18 71 336
Kaasutuotteen kokoomus
Tuotetun kaasun tilavuus litraa/syötetty kg 217,0
Keskimääräinen moolipaino 29,2 Lämpöarvo kJ/m3 20 000
Kokoomuksen mooliprosentti (kosteusvapaa) H2 10,30 % CH^ 34,44 % CO 3,66 % C2- 4,01 % C02 44,97 % C3- 1,40 % C4- 0,87 % C5- 0,18%
Cg- 0,17 %
Esimerkki 6 3
Panos, joka käsitti 60 g puun lastuja ja 15 cm vettä lisätään koereaktoriin. Koereaktorijärjestelmä käsittää ruostumatonta terästä olevan sylinterimäisen kammion, jonka läpimitta on 31,6 3 mm ja pituus 342 mm, tilavuudeltaan 255 cm . Reaktori on varustettu johdolla, joka on kytketty vesijäähdytteiseen lauhduttimeen ja vettä syrjäyttävään kaasunkerääjään. 34 500 kPa painemittari on kytketty reaktoriin paineen seuraamiseksi jatkuvasti, ja K-tyyppi-nen lämpöpari asennettu reaktorisysteemin aukkoon lämpötilan seuraamiseksi jatkuvasti. Systeemi sisältää kartiokärkisen korkeapai-neventtiilin ja kaasulauhduttimen reaktorista tulevan kaasufaasin sekoittamiseksi, jotta säilytetään haluttu paine reaktiokammiossa.
Sen jälkeen, kun reaktori on täytetty ja suljettu, se asetetaan vaakasuorassa asennossa kuumaan muhviuuniin. Yhdeksän minuutin ajanjakson kuluttua reaktorin paine on 12 100 kPa ja lämpÖpa-rin osoittama lämpötila 249°C. Tässä vaiheessa reaktorin venttiiliä hieman avataan ja päästetään riittävästi kaasua lauhdutinjärjestelmän läpi paineen säilyttämiseksi reaktorissa olennaisen vakiona arvossa 10 350 kPa. Seuraavien 21 minuutin aikana, tai kaikkiaan 30 minuutin kuluttua siitä, kun reaktori asetettiin muhviuuniin, reak i9 71 336 torin lämpötila on 538°C, jonka jälkeen reaktori poistetaan uunista, paine alennetaan arvoon 104 kPa, ja reaktorin annetaan jäähtyä ilman avulla.
Otetaan talteen koksituotetta 14,6 g sekä 11 200 cm^ kon-densoitumatonta polttokaasua edustaen kiinteiden aineiden kokonaissaantoa 24 %. Kiinteälle koksituotteelle on tunnusomaista sen kok-sinkaltainen ulkonäkö ja sen hauras huokoinen rakenne. Talteenotettu kondensoitumaton polttokaasu palaa keltakärkisella liekillä .
Kiinteä tuote hienonnetaan laboratoriokokoisella kuulamyl-myliä 10 minuuttia, sitten seulotaan 0,074 mm silmukkakokoisella seulalla. Yli 0,074 mm jae hienonnetaan 10 minuuttia ja seulotaan uudelleen. Yli 0,074 mm jae hienonnetaan vielä viisi lisäminuuttia, jonka jälkeen 12,75 g läpäisi 0,149 mm seulan ja 8,69 g 0,0074 mm seulan. 12,75 g hienonnettua kiinteää tuotetta lisätään 8,52 g:aan Bunker C polttoöljyä muodostamaan jäykkä tahna, joka sisältää 60 % kiinteää ainetta. Lisämäärä öljyä lisätään jäykkään tahnaan, kunnes tyhjät paikat näyttävät täyttyneen. Tällöin kokoomus sisältää 56 % kiinteää ainetta. Lisämäärä öljyä lisätään, kunnes seoksen nähdään virtaavan huoneen lämmössä. Tämä kokoomus sisälsi 52 % kiinteää ainetta.
Toinen erä öljy-k.i.intoaine-massaa valmistetaan samanlaisesta, puusta valmistetusta kiinteästä koksituotteesta, joka oli hienonnettu kuulamyllyssä ja seulottu 0,074 mm seulan läpi. Kun tämä kiinteä koksituote sekoitetaan saman määrän kanssa Bunker C öljyä, tuloksena olevan massan havaitaan olevan ei-newtoninen neste, jonka viskositeetti on 2C 500 cP 93° lämpötilassa, mitattuna Brookfield-viskosimetrillä nopeudella 6 k/min ja 12 100 cP mitattuna nopeudella 60 k/min.
Edellä kuvatuissa spesifisissä esimerkeissä autoklaavi oli laboratoriomittakaavainen panoksittain toimiva autoklaavi.
On huomattava, että minkä tahansa tyyppisiä autoklaaveja, joita alalla tunnetaan, jotka kestävät korkeita lämpötiloja ja paineita, jotka vaaditaan tämän keksinnön prosessin käytössä, voidaan myös tyydyttävästi käyttää. On myös huomattava, että vaikka tässä annettu selostus on etupäässä koskenut panoksittain toimi n- - - 20 71336 via autoklaaveja, jatkuvasti toimivia autoklaaveja voidaan myös käyttää prosessin soveltamisessa, joissa syöttömateriaalia viedään jatkuvasti reaktorin sisääntulopäähän sopivan painelukko-syöttölaitteen tai venttiilijärjestelyn läpi ja koksituotetta poistetaan jatkuvasti reaktorin jäähdytysvyöhykkeeltä samanlaisen painelukkosyöttölaitteen tai venttiilijärjestelyn läpi.
Vaikka on ilmeistä, että tässä kuvattu keksintö on hyvin suunniteltu saavuttamaan esitetty hyöty ja edut, huomataan, että keksintöä voidaan muunnella, vaihdella ja muuttaa poikkeamatta sen hengestä.

Claims (8)

1. Menetelmä selluloosapitoisten lähtöaineiden, kuten turpeen, maatalousjätteiden, metsätalousjätteiden ja niiden seosten muuttamiseksi termisesti paineen alaisena koksimaiseksi polttoaineeksi tai polttoainesuspensioksi, tunnettu siitä, että selluloosapitoinen lähtöaine syötetään autoklaaviin ja kuumennetaan n. 400-680°C lämpötilaan vähintään n. 6900 kPa:n paineessa sellaiseksi ajaksi, että kosteus ja ainakin osa aineen sisältämistä haihtuvista orgaanisista aineosista muuttuu kaasufaasiin ja aineen kemiallinen rakenne muuttuu osittain termisesti ja sen kemiallinen koostumus muuttuu, minkä jälkeen näin saatu kiinteä tuote jäähdytetään ja jalostettu kiinteä koksituote otetaan talteen sekä mahdollisesti hienonnetaan alle 0,33 mm:n osaskokoon ja suspendoi-daan nestemäiseen polttoaineeseen määränä n. 1-50 paino-% laskettuna suspension painosta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lähtöaine kuumennetaan autoklaavissa n. 480-680°C lämpötilaan.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lähtöaine kuumennetaan autoklaavissa n. 540-650°C lämpötilaan.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennus suoritetaan n. 6 900-22 800 kPa:n paineessa.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumennus suoritetaan n. 10 350-20 700 kPa:n paineessa.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasufaasi poistetaan autoklaavista, ainakin osa kaasufaasin sisältämistä kondensoituvista aineosista uutetaan ja kondensoituva osa ja kondensoitumaton osa otetaan talteen.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteä koksituote hienonnetaan haluttuun osaskokoon. 22 71 3 36
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteä koksituote hienonnetaan korkeintaan 0,074 mm:n osaskokoon. ?3 71336
FI781462A 1977-09-07 1978-05-09 Foerfarande foer omvandling av cellulosahaltiga utgaongsmaterial till koksartat braensle eller braenslesuspension FI71336C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US83134377 1977-09-07
US05/831,343 US4129420A (en) 1976-01-12 1977-09-07 Process for making coke from cellulosic materials and fuels produced therefrom

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI781462A0 FI781462A0 (fi) 1979-03-08
FI71336B FI71336B (fi) 1986-09-09
FI71336C true FI71336C (fi) 1986-12-19

Family

ID=25258832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI781462A FI71336C (fi) 1977-09-07 1978-05-09 Foerfarande foer omvandling av cellulosahaltiga utgaongsmaterial till koksartat braensle eller braenslesuspension

Country Status (25)

Country Link
JP (2) JPS5450504A (fi)
AT (1) AT372103B (fi)
AU (1) AU513614B2 (fi)
BG (1) BG48338A4 (fi)
BR (1) BR7805847A (fi)
CA (1) CA1109820A (fi)
CS (1) CS222655B2 (fi)
DD (1) DD138675A6 (fi)
DE (1) DE2838884A1 (fi)
DK (1) DK159974C (fi)
ES (1) ES473152A2 (fi)
FI (1) FI71336C (fi)
FR (1) FR2402699A2 (fi)
GB (1) GB2003919B (fi)
HU (1) HU180256B (fi)
IL (1) IL55376A0 (fi)
IT (1) IT1209387B (fi)
MX (1) MX151276A (fi)
NO (1) NO152450C (fi)
PH (1) PH14404A (fi)
PL (1) PL120665B1 (fi)
RO (1) RO75315A (fi)
SE (1) SE440914B (fi)
YU (1) YU42279B (fi)
ZA (1) ZA784739B (fi)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3048320C2 (de) * 1980-12-17 1986-03-06 Herwig 1000 Berlin Michel-Kim Verfahren und Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von hochwertigen Pyrolyseölen, Biokohle und Generatorgas aus organischen Rohstoffen
DE3302133A1 (de) * 1983-01-22 1984-08-02 Hölter, Heinz, Dipl.-Ing., 4390 Gladbeck Pyrolyseverfahren mit zuendwilliger mischung
GB9703434D0 (en) * 1997-02-19 1997-04-09 Sutherland Group The Ltd Carbonisation of vegetable matter
EP1852491A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-07 BIOeCON International Holding N.V. Mild pyrolysis of carbon-based energy carrier material
RU2437917C2 (ru) 2006-05-05 2011-12-27 Кайор Инк. Улучшенный способ конверсии материала углеродного энергоносителя
CN107236558A (zh) * 2016-03-29 2017-10-10 北京三聚环保新材料股份有限公司 一种生物质的处理工艺
US9777235B2 (en) * 2016-04-04 2017-10-03 Allard Services Limited Fuel oil compositions and processes
KR102362954B1 (ko) 2016-04-04 2022-02-14 에이알큐 아이피 리미티드 고체-액체 원유 조성물 및 그 분별 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1148974B (de) * 1957-01-22 1963-05-22 Otto & Co Gmbh Dr C Verfahren zur Inkohlung hochfluechtiger Brennstoffe
GB975687A (en) * 1962-04-27 1964-11-18 British Petroleum Co Improvements relating to the preparation of coal-oil slurries

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5450504A (en) 1979-04-20
AU513614B2 (en) 1980-12-11
YU42279B (en) 1988-08-31
IT7827395A0 (it) 1978-09-06
FI71336B (fi) 1986-09-09
ES473152A2 (es) 1979-05-16
DK159974B (da) 1991-01-07
PL120665B1 (en) 1982-03-31
DD138675A6 (de) 1979-11-14
GB2003919A (en) 1979-03-21
DK159974C (da) 1991-08-19
SE7806112L (sv) 1979-03-08
NO781629L (no) 1979-03-08
IT1209387B (it) 1989-07-16
ZA784739B (en) 1979-08-29
AT372103B (de) 1983-09-12
DK202378A (da) 1979-03-08
IL55376A0 (en) 1978-10-31
PH14404A (en) 1981-06-25
DE2838884A1 (de) 1979-03-15
BR7805847A (pt) 1979-05-02
SE440914B (sv) 1985-08-26
CA1109820A (en) 1981-09-29
GB2003919B (en) 1982-05-12
PL209330A1 (pl) 1979-06-04
AU3962578A (en) 1980-03-13
HU180256B (en) 1983-02-28
RO75315A (ro) 1980-11-30
BG48338A4 (en) 1991-01-15
CS222655B2 (en) 1983-07-29
MX151276A (es) 1984-10-31
FR2402699B2 (fi) 1984-10-05
NO152450B (no) 1985-06-24
ATA634278A (de) 1983-01-15
FI781462A0 (fi) 1979-03-08
FR2402699A2 (fr) 1979-04-06
JPS61295A (ja) 1986-01-06
YU206278A (en) 1983-04-30
JPS6114200B2 (fi) 1986-04-17
NO152450C (no) 1985-10-02
DE2838884C2 (fi) 1987-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4129420A (en) Process for making coke from cellulosic materials and fuels produced therefrom
Rago et al. Assessing the potential of biofuel (biochar) production from food wastes through thermal treatment
AU2003235820B2 (en) Method of modifying biomass, modified biomass, aqueous biomass slurry and method of producing the same, modified biomass gas and method of gasifying biomass
Ghetti et al. Thermal analysis of biomass and corresponding pyrolysis products
Yusuf et al. Characterization of Ugandan biomass wastes as the potential candidates towards bioenergy production
Demirbaş Hydrogen production from biomass by the gasification process
Chouchene et al. Combined process for the treatment of olive oil mill wastewater: Absorption on sawdust and combustion of the impregnated sawdust
US4313011A (en) Plant hydrocarbon recovery process
Oyebode et al. Impact of torrefaction process temperature on the energy content and chemical composition of stool tree (Alstonia congenisis Engl) woody biomass
FI71336C (fi) Foerfarande foer omvandling av cellulosahaltiga utgaongsmaterial till koksartat braensle eller braenslesuspension
Mamuad et al. Charcoal briquette production from peanut (Arachis hypogaea L.) shells using cornick industry wastewater as binder through a torrefaction process
Tabakaev et al. Thermal pretreatment of low-grade solid fuel
Zaini et al. A Preliminary Study of the Sustainability of Oil Palm Biomass as Feedstock: Performance and Challenges of the Gasification Technology in Malaysia.
Preradovic et al. Torrefaction: Process Review
Torres et al. Char production with high-energy value and standardized properties from two types of biomass
Yanti et al. The characteristics of palm oil plantation solid biomass wastes as raw material for bio oil
Allouzi et al. Torrefaction of olive pomace with low-density polyethylene (LDPE) plastic and its interactive effects
Guida et al. Renewable energy sources in Morocco: Comparative study of bio-oils from pyrolysis of lignocellulosic and algal biomass wastes
Hindi Contribution of parent wood to the final properties of the carbonaceous skeleton via pyrolysis
Adeniyi et al. Briquetting of palm kernel shell biochar obtained via mild pyrolytic process
GB2145732A (en) Process for making aqueous transportable fuel slurry from carbonaceous materials
Jamari et al. Thermal degradation analysis of light, medium and severe torrefaction of oil palm plantation residue
Nobre et al. The influence of temperature on the gasification of acorn waste
Shazali et al. Characterisation and Co-pyrolytic Degradation of the Sawdust and Waste Tyre Blends to Study the Effect of Temperature on the Yield of the Products
de Oliveira Araújo et al. Potential of Mild Torrefaction for Upgrading the Wood Energy Value of Different Eucalyptus Species.

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: KOPPELMAN, EDWARD