RU2688568C1 - Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза - Google Patents
Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688568C1 RU2688568C1 RU2019107313A RU2019107313A RU2688568C1 RU 2688568 C1 RU2688568 C1 RU 2688568C1 RU 2019107313 A RU2019107313 A RU 2019107313A RU 2019107313 A RU2019107313 A RU 2019107313A RU 2688568 C1 RU2688568 C1 RU 2688568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- temperature
- gasifier
- pyrolysis
- fraction
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002679 ablation Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 70
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical group OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000001722 flash pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки органических веществ как моносостава, так и сложного состава (сырья), а именно к способу высокотемпературного абляционного пиролиза. Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа включает в себя этапы, на которых сырье посредством агрегата сушки-измельчения измельчают до фракции 1-3 мм и снижают влажность до 2-5%, 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 центробежный 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. Технический результат заявляемого способа заключается в повышении качества очистки готового продукта (синтез-газа) от твердых и жидких фракций за счет осуществления пяти ступеней очистки и осуществления контроля температуры и давления газа на всех этапах выработки очистки газа. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области переработки органических веществ как моно-состава, так и сложного состава (сырья), а именно к способу высокотемпературный абляционный пиролиз. Установка высокотемпературного абляционного пиролиза - система деструкции твердого вещества, разделения и отчистки продуктов пиролиза для использования. Основной продукт разложения твердого вещества - сингаз (смесь различных углеводородов и других газов), а также коксо-угольный остаток - побочный продукт. Все процессы, протекающие в установке, оптимизированы на максимальное получение сингаза и оптимизацию его состава для дальнейшего использования. 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. Побочный продукт - в качестве технического сырья - добавка к коксу в металлургии, производство резины, производство строительных материалов, либо в качестве твердого топлива после брекетирования.
Известны способы деструкции вещества при помощи индукционного нагрева (Патент RU 2544635 от 20.03.2015). Способ осуществления флэш-пиролиза углеродсодержащего сырья с использованием индукционного нагрева, включает введение сырья в цилиндрический газификатор, расположенный в электромагнитном поле индуктора, подключенного к генератору токов высокой частоты, флэш-пиролиз сырья в процессе его перемещения вдоль корпуса газификатора при помощи шнекового механизма под действием тепла, излучаемого корпусом газификатора, разделение и сбор жидких, газообразных и твердых продуктов пиролиза.
Установка, используемая в способе, предназначена для получения жидкой фракции пиролиза, использование которой затруднительно. Горизонтальное расположение газификатора и принудительное движение сырья могут приводить к загрязнению и заклиниванию подающего устройства.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом пиролиза (патент 2451880 от 27.05.2012). 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 газификаторе 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.
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.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым способом, состоит в устранении недостатков, присущих известным решениям.
В предложенном изобретении проблемы известного уровня техники отсутствуют ввиду более высоких температур, естественного удаления продуктов пиролиза (под действием силы тяжести) в вертикально расположенном газификаторе. Первоначальный нагрев и поддержание температуры в газификаторе поддерживаются электрической энергией, подведенной к индуктору, в дополнении к теплоте экзотермической реакции. При более высоких температурах в газификаторе (700-1100°С) экзотермические реакции деструкции твердого вещества преобладают над эндотермическими, что существенно сокращает энергозатраты технологического процесса.
Технический результат патентуемого способа заключается в повышении качества очистки готового продукта (синтез-газа) от твердых и жидких фракций за счет осуществления пяти ступеней очистки и осуществления контроля температуры и давления газа на всех этапах очистки.
Заявленный технический результат достигается за счет способа, включающего в себя этапы, на которых сырье с влажностью не более 60% и размерами фракции 5-25 мм подают посредством транспортера в установку сушки и измельчения, где сырье измельчают до фракции 1-3 мм и снижают влажность до 2-5%, откуда сырье посредством закрытого шнекового транспортера передают в бункер-накопитель, откуда измельченное и высушенное сырье посредством герметичного шнекового транспортера с герметичным шлюзовым затвором подают по двум линиям в газификатор, представляющий собой цилиндр со спирально расположенными желобами внутри и выполненный из стали нержавеющей никельсодержащей жаропрочной, стенки которого первоначально нагреты внешним электрическим индуктором до температуры 650-750°С, при этом сырье поступает на вращающийся конусный диск-разбрызгиватель с которого рассеивается по стенкам, и по спиральным желобам опускается вниз под действием гравитационных сил, в процессе чего распадается на углеводороды в газовой фракции, выход которой осуществляется через выход в верхней крышке газификатора, и на твердый остаток, представляющий собой пиролизный кокс, который подают через выход в нижней конусной части газификатора, регулируемый шлюзовым затвором, после которого кокс поступает в охлаждаемый шнековый транспортер, посредством которого кокс охлаждается до 50-70°С и передается в герметичный бункер-накопитель кокса, а газовая смесь из газификатора по двум газоходам поступает в высокотемпературные циклонные фильтры, где отделяют основную часть уносимых с газом частиц пиролизного кокса и охлаждают в теплообменных аппаратах газ-воздух до 220-250°С, после чего газовую смесь подают в ректификационную колонну, представляющую собой цилиндр с набором парных тарелок - дисков, изменяющих направление потока газовой смеси, установленными до и после теплообменного аппарата газ-жидкость, где смесь разделяется на жидкую фракцию, которая отводится из колонны в емкость, и газовую, которая охлаждается в колонне до температуры 50-70°С и передается на адсорбционный фильтр, адсорбентом которого является пиролизный кокс, образующийся в газификаторе, после которого газ поступает на дуплексный фильтр тонкой очистки газа с дискретностью 5 микрон и затем на центробежный 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 поддерживается на уровне не выше 75°С, а так же конденсируются остатки паров высоких углеводородов, которые отводятся в емкость с пиролизной жидкостью, а газовая фракция подается на вход принимающего оборудования для дальнейшего применения в качеств энергоносителя.
Предлагаемый способ поможет утилизировать промышленные, коммунальные и сельскохозяйственные отходы с максимальной пользой. Получаемый при обработке отходов пиролизный газ проходит 5 ступеней очистки. Конструкция и форма газификатора позволяет уже на стадии разрушения сырья в поле действия высоких температур максимально отделить твердые компоненты от газовых, происходящего при разбрызгивании вращающимся конусным диском на стенки измельченного сырья и опускании твердых фракций по спиральным желобам с возгонкой газа к верхней части газификатора, который за счет конусной формы и ребер дополнительно способствует оседанию твердых частиц на стенках газификатора. Непосредственная очистка газа осуществляется начиная с попадания газовой смеси в высокотемпературные циклонные фильтры, где происходит отделение значительной части уносимых с газом мелких частиц пиролизного кокса и заканчивается в системе конденсации высоких углеводородов, где происходит отделение остатков паров высоких углеводородов. Таким образом, получаемый продукт на выходе системы очистки представляет собой синтетический высококалорийный газ без примесей как твердых, так и жидких фракций и пригоден для замещения дорогого привозного топлива или трубопроводного природного газа. Высокая степень очистки позволяет при использовании полученного газа снизить количество выбросов вредных веществ в атмосферу при выработке электрической и тепловой энергии.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - общий вид системы, а - вид сбоку, б - вид сверху.
Фиг. 2 - общий вид газификатора, а - вид сбоку в разрезе, б - вид сверху.
Фиг. 3 - внутренняя поверхность газификатора.
Фиг. 4 - общий вид колонны (скруббера) в разрезе.
Фиг. 5 - общий вид фильтра-абсорбера.
Этап подготовки сырья
Сырьем могут выступать любые органические соединения, отходы с влажностью не более 60% и размерами фракции 5-25 мм. При более высоких значениях влажности и размера необходимо применять дополнительные технические средства для использования сырья в технологическом процессе.
Технологический процесс начинается с подачи сырья. Сырье подается на вход 15 агрегата сушки-измельчения 1 транспортером. В большинстве случаев применяется закрытый шнековый транспортер. Некоторые виды сырья требуют специальных подающих устройств. Сырье поступает в осушитель-измельчитель 1. В агрегате происходит измельчение сырья до фракции 1-3 мм, а также снижение влажности до 2-5%. В качестве сушильного агента для агрегата сушки-измельчения применяется горячий воздух от газификатора. В случае высокой влажности исходного сырья в составе устройства сушки-измельчения может применяться внешний теплогенератор 14, работающий на продуктах установки УВАП-пиролизном коксе, пиролизной жидкости или стороннем топливе. Подготовленное сырье передается в бункер-накопитель закрытым шнековым транспортером. Во избежание повышения влажности, бункер герметичен. Бункер необходим для постоянного поддержания гарантированной непрерывности подачи сырья. В случае остановки подачи исходного сырья, обслуживания транспортеров, агрегата сушки-измельчения бункер позволяет работать непрерывно. Объем бункера определяется индивидуально и обычно составляет не менее 50 м3 (для обеспечения 12-часового запаса сырья).
Этап переработки сырья с получением газа.
Подготовленное сырье из бункеров подается на циклон 3, где происходит отделение твердой составляющей сырья от воздуха, который удаляется через воздуховод 4, а твердая составляющая сырья поступает на вход 23 газификатора 2 герметичным шнековым транспортером. Транспортер снабжен частотным приводом для управления объемом подаваемого сырья. Шиберная задвижка служит для отсечения подачи сырья. Герметичный шлюзовой затвор служит для точного дозирования объема подаваемого сырья и предотвращения свободного попадания газов из газификатора в бункер с сырьем. Шлюзовой затвор работает с температурами до +700°С и крепится к газификатору 2 через термоизоляционную прокладку 24. Подача сырья от бункера к газификатору дублирована двумя линиями.
Газификатор высокотемпературного абляционного пиролиза представляет собой цилиндр с желобами 20 внутри, выполненный из стали нержавеющей никельсодержащей жаропрочной (марка стали - 20Х25Н20С2, подобрана специально для максимально пригодного к использованию состава газа). Стенки газификатора первоначально нагреты внешним электрическим индуктором 25, закрепленным на внешней поверхности газификатора 27, до температуры 650-760°С. Сырье поступает на вращающийся конусный диск-разбрызгиватель 19, где рассеивается по стенкам, и по спиральным желобам опускается вниз под действием гравитационных сил. В процессе движения в поле действия высоких температур сырье распадается на газовую фракцию и твердый остаток - пиролизный кокс. Реакция разложения сырья - экзотермическая (протекает с выделением тепла). Температура в газификаторе контролируется четырьмя термопарами и поддерживается индукционным нагревателем 25 на заданном уровне (с точностью до 1 градуса). Для наилучшего состава газа температура подбирается индивидуально для каждого типа сырья. Диапазон изменения температуры в газификаторе - 350-1100°С. Температура (индивидуальна для каждого вида сырья) и давление (5-25 кПа изб) в газификаторе постоянные. Выход 26 газовой смеси расположен под верхней крышкой 28 газификатора. Дополнительно газификатор снабжен форсункой для подачи сырья в жидком виде (либо пиролизной жидкости). Нижняя часть газификатора выполнена в виде конуса 21, с расположенным в ней датчиком уровня пиролизного кокса. В крышке газификатора монтированы дополнительные датчик давления и штуцер подключения азотной системы. Индуктор газификатора изготавливается сторонним производителем по конструкторской документации на газификатор.
В нижней конусной части газификатора осуществляется отвод твердого остатка сырья - пиролизного кокса, к которому через высокотемпературные прокладки подключены шиберная задвижка и высокотемпературный шлюзовый затвор. Основное назначение узлов - обеспечить вывод пиролизного кокса с максимальной герметизацией. После затвора кокс попадает в охлаждаемый шнековый транспортер, посредством которого кокс охлаждается до 50-70°С и передается в герметичный бункер-накопитель кокса через выход 16. Бункер снабжается системой автоматического газоудаления. Охлаждающий агент транспортера - этиленгликоль, охлаждаемая вентиляторами в аппарате воздушного охлаждения.
Этап подготовки газа
Подготовку газа для использования можно разделить на ступени очистки. После газификатора парогазовая смесь по двум патрубкам поступает в высокотемпературные циклонные фильтры 5 (I ступень газоочистки), где происходит отделение основной части уносимых с газом частиц пиролизного кокса. После циклонов парогазовая смесь охлаждается в кожухотрубных теплообменных аппаратах газ-воздух 6 с 700°С до 220-250°С (охлаждающий воздух поступает из воздухозаборника 17).
За теплообменными аппаратами потоки парогазовой смеси объединяются в вертикальном скруббере 7 (ректификационной колонне) - II ступени газоочистки. Скруббер представляет собой цилиндр с набором парных тарелок - дисков 29, изменяющих направление потока газовой смеси, установленными до и после теплообменного аппарата газ-жидкость. В скруббере газовая смесь разделяется на жидкую фракцию (пиролизная жидкость) и газовую - синтетический высококалорийный газ (синтетический возобновляемый газ). Жидкая фракция отводится в емкость для пиролизной жидкости. Газ охлаждается теплообменным аппаратом до температуры 50°С. Охлаждающее рабочее тело - раствор этилен-гликоля.
Газ из скруббера 7 передается на вход 31 адсорбционного фильтра 8 (TAR-фильтр, фиг.5). Активным элементом фильтра-адсорбентом является пиролизный кокс 36, образующийся в газификаторе и поступающий в бункер-накопитель, откуда он подается вручную через вход 33 и выгружающийся через выход 34. Конструкция фильтра предполагает низкое сопротивление (малую величину потери давления газа) и высокую степень улавливания смол, парафинов (т.н. TAR) и других примесей, содержащихся в газе. TAR-фильтр является III ступенью газоочистки. Применяется дуплексная система для возможности замены адсорбента без остановки других технологических процессов. Объем фильтра подбирается индивидуально в зависимости от объема входящего сырья. Выход газа осуществляется через выход 32, а сконденсировавшиеся остатки сливаются через выход 35.
После TAR-фильтра установлен дуплексный фильтр 9 тонкой очистки газа (сетка) с степенью очистки механических примесей 5 мкм. На данном этапе из газа удаляются оставшиеся мелкие частицы пиролизного кокса. Фильтр тонкой очистки является IV ступенью газоочистки.
За фильтром тонкой очистки установлен центробежный компрессор 10, позволяющий сингазу преодолеть сопротивление системы газоподготовки и повышающий давление газа до требуемых параметров (25-70 кПа изб.). Компрессор может изготавливаться как единично, так и сдвоенным (два и более последовательно установленных агрегата), в зависимости от дальнейших целей использования синтетического высококалорийного газа.
В процессе повышения давления газ разогревается. За компрессором установлена система охлаждения 11 (АВО-3) с сепаратором 12, в которой температура газа поддерживается на уровне 65-75°С, а также происходит конденсация остатков паров высоких углеводородов (бутаны, гексаны и выше). Жидкая фракция отводится в емкость с пиролизной жидкостью. Система конденсации высоких углеводородов является V ступенью газоочистки.
Этап использования газа/выработки электроэнергии.
Синтетический высококалорийный газ/ синтетический возобновляемый газ (СВГ) после V ступени очистки готов к применению и подается на систему вывода синтез газа 18. Это может быть транспортировка газа до принимающего оборудования, подмес к другим источникам газа, в том числе в магистральные трубопроводы, компримирование и транспортировка, дополнительное метанирование, выработка электроэнергии непосредственно на Объекте применения УВАП. Основное направление - выработка электроэнергии в электростанциях. Электростанции адаптированы для генерации электроэнергии из СВГ, полученного вышеописанным методом. Величина вырабатываемой электроэнергии и количество электростанций зависит от объема сырья и обычно составляет от 300 до 2000 кВт для одной УВАП.
Система автоматизированного управления.
Система автоматизированного управления (САУ) представляет собой единую систему мониторинга и регулирования параметров работы комплекса. В зависимости от типа сырья, его объема, автоматически изменяются параметры исполнительных механизмов по заданному алгоритму. Данные со всех датчиков суммируются, анализируются ПЛК-контроллером и визуализируются на HMI-панели оператора. Алгоритмы САУ позволяют исключить непосредственное участие оператора в производственном процессе. В САУ предусмотрено более 100 ошибок и предупреждений системы самодиагностики сигналов и сообщений аварийной и предупредительной сигнализации. Система самодиагностики оповещает оператора об отклонении параметров УВАП от нормы, предлагает варианты устранения ошибок, останавливает газификатор или исполнительные механизмы в случае ошибок срабатывания аварийной сигнализации. Предусмотрены ручные и автоматические варианты аварийной остановки. Для мгновенного прекращения реакции разложения сырья используется вытеснение всех газов из газификатора азотом (продувка азотом). Азотная система используется так же при штатном запуске и остановке УВАП. Для утилизации остатков СВГ при аварийной остановке используется факельная система 13, изготовленная специально под СВГ.
Claims (1)
- Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа, включающий в себя этапы, на которых сырье с влажностью не более 60% и размерами фракции 5-25 мм подают посредством транспортера в агрегат сушки-измельчения, где сырье измельчают до фракции 1-3 мм и снижают влажность до 2-5%, откуда сырье передают в бункер-накопитель, откуда измельченное и высушенное сырье подают 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 650-750°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 газовую фракцию, выход которой осуществляется через выход в верхней крышке газификатора, и на пиролизный кокс, который подают через выход в нижней конусной части газификатора в охлаждаемый шнековый транспортер, посредством которого кокс охлаждается до 50-70°С и передается в герметичный бункер-накопитель кокса, а газовая 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-газ до 220-250°С, после чего газовую смесь подают в ректификационную колонну, представляющую собой цилиндр с набором парных тарелок – дисков, изменяющих направление потока газовой смеси, установленных до и после теплообменного аппарата газ-жидкость, где смесь разделяется на жидкую фракцию, которая отводится из колонны в емкость-накопитель для пиролизной жидкости, и газовую, которая охлаждается в колонне до температуры 75-50°С и передается на адсорбционный фильтр, после которого газ поступает на дуплексный фильтр тонкой очистки газа с размером ячейки 5 мкм и затем на центробежный 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 качестве энергоносителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107313A RU2688568C1 (ru) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019107313A RU2688568C1 (ru) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2688568C1 true RU2688568C1 (ru) | 2019-05-21 |
Family
ID=66636607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019107313A RU2688568C1 (ru) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2688568C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721695C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-05-21 | Юрий Федорович Юрченко | Способ переработки органического сырья с получением синтетического топливного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза гравитационного типа |
RU2766091C1 (ru) * | 2021-05-19 | 2022-02-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Девон Инжиниринг" | Элемент ротора для использования в реакторе абляционного пиролиза, реактор абляционного пиролиза и способ пиролиза |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095396C1 (ru) * | 1994-02-03 | 1997-11-10 | Акционерное общество открытого типа "НовосибирскНИИХиммаш" | Способ переработки твердого топлива на высококалорийный газ или синтез-газ |
US6084139A (en) * | 1997-12-05 | 2000-07-04 | Gibros Pec B.V. | Method for processing waste or biomass material |
RU2451880C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2012-05-27 | Владимир Александрович Котельников | Способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом быстрого пиролиза (варианты) |
JP2013018885A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Breiter Mark | 焙焼された木質材料、チャコール、チャコールタール、チャコールビネガー及び合成ガスの製造のための装置 |
RU2475677C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-02-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа |
RU2496587C2 (ru) * | 2011-12-15 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ переработки органических и полимерных отходов |
-
2019
- 2019-03-14 RU RU2019107313A patent/RU2688568C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095396C1 (ru) * | 1994-02-03 | 1997-11-10 | Акционерное общество открытого типа "НовосибирскНИИХиммаш" | Способ переработки твердого топлива на высококалорийный газ или синтез-газ |
US6084139A (en) * | 1997-12-05 | 2000-07-04 | Gibros Pec B.V. | Method for processing waste or biomass material |
RU2451880C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2012-05-27 | Владимир Александрович Котельников | Способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом быстрого пиролиза (варианты) |
JP2013018885A (ja) * | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Breiter Mark | 焙焼された木質材料、チャコール、チャコールタール、チャコールビネガー及び合成ガスの製造のための装置 |
RU2475677C1 (ru) * | 2011-09-13 | 2013-02-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа |
RU2496587C2 (ru) * | 2011-12-15 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Способ переработки органических и полимерных отходов |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Кислица О.В. Физико-химическое исследование процесса термодеструкции резино-технических отходов: Дис.канд.хим.наук: 02.00.04. - Тверь, 2004. * |
Кислица О.В. Физико-химическое исследование процесса термодеструкции резино-технических отходов: Дис.канд.хим.наук: 02.00.04. - Тверь, 2004. Салтанов А.В. Разработка направлений утилизации и квалифицирования использования отходов коксохимического производства: Дис.док.тех.наук: 05.17.07. - Новокузнецк, 2001. * |
Салтанов А.В. Разработка направлений утилизации и квалифицирования использования отходов коксохимического производства: Дис.док.тех.наук: 05.17.07. - Новокузнецк, 2001. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721695C1 (ru) * | 2020-02-04 | 2020-05-21 | Юрий Федорович Юрченко | Способ переработки органического сырья с получением синтетического топливного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза гравитационного типа |
RU2766091C1 (ru) * | 2021-05-19 | 2022-02-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Девон Инжиниринг" | Элемент ротора для использования в реакторе абляционного пиролиза, реактор абляционного пиролиза и способ пиролиза |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2392543C2 (ru) | Способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов | |
BRPI0711323A2 (pt) | uma instalação de gaseificação de baixa temperatura com um gaseificador orientado horizontalmente | |
RU2688568C1 (ru) | Способ переработки органического сырья с получением синтетического высококалорийного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза | |
RU2524110C2 (ru) | Способ быстрого пиролиза биомассы и углеводородсодержащих продуктов и устройство для его осуществления | |
RU2749040C2 (ru) | Способ и устройство для газификации биомассы | |
JP2018515647A (ja) | 熱分解装置及び方法 | |
RU2721696C1 (ru) | Способ переработки пиролизного кокса с получением активированного угля парогазовой активацией | |
US20180237699A1 (en) | Duplex process for rapid thermochemical conversion of carbonaceous raw materials | |
JP2017525550A (ja) | マイクロ波誘導プラズマ清浄装置及び発生炉ガス関連への応用方法 | |
EA036341B1 (ru) | Способ и установка термохимической конверсии органосодержащего сырья | |
CN105400528A (zh) | 一种稻壳快速热解装置及配套*** | |
RU2632812C2 (ru) | Установка термохимической переработки углеродсодержащего сырья | |
US20120168297A1 (en) | Biochar Process and Apparatus | |
JP2011144330A (ja) | 木質バイオマスのガス化システム及びその方法 | |
JP2011144329A (ja) | 木質バイオマスのガス化システム及びその方法 | |
CN110546240A (zh) | 用于处理煤和生活垃圾的装置 | |
CN107810255B (zh) | 高级热处理装置和方法中的温度分布 | |
RU2721695C1 (ru) | Способ переработки органического сырья с получением синтетического топливного газа в установке высокотемпературного абляционного пиролиза гравитационного типа | |
RU144018U1 (ru) | Установка термохимической генерации энергетических газов из твердого топлива (варианты) | |
CN108431182B (zh) | 分阶段热分解的设备 | |
US20220258218A1 (en) | Method and apparatus for the treatment of waste material | |
RU84015U1 (ru) | Установка для термохимической переработки биомассы, предпочтительно древесных опилок | |
RU88669U1 (ru) | Установка для производства древесного угля | |
WO2014207755A1 (en) | Zero effluent discharge biomass gasification | |
AU2017329873A1 (en) | Process for producing biocoal and plant therefor |