Способ получения и каталитического крекинга синтез-газа в вертикальном реакторе газификации непрерывного действия.

Изобретение относится к способу термической деструкции органических веществ и отходов с обеспечением получения синтез-газа без жидкой фракции. Способ включает этапы, на которых сырье размером фракции 1-5 мм и влажностью 4-12 % подают шнековым транспортером, снабженным частотным приводом, в вертикальный реактор, включающий корпус, прошитый металлическими пластинами, находящимися одновременно в контакте с дымовыми газами и с продуктом пиролиза, а также ротор с лопатками, размещенными с одинаковым шагом от нижних лопаток к верхним, посредством вращательного движения которых сырье перемещают снизу вверх, проходя через камеру, разогретую до 750-850°С, где сырье распадается на кокс и газовую составляющую. Далее кокс, смешанный с газом, перемещается в верхнюю часть реактора, разогретую до 980-1000°С и представляющую собой зону крекинга, время нахождения смеси в зоне крекинга от 0.5 до1.5 секунды, после чего смесь газов по патрубку поступает на охлаждение и очистку перед дальнейшим использованием, кокс перемещается самотеком через выгрузное окно вниз по накопителю в шнековый спиральный транспортер, оборудованный водяной рубашкой и установленный под углом 45° к горизонту, откуда выгружается в накопительный бункер. Технический результат - повышение степени очистки продуктов термической переработки органических отходов перед их дальнейшей обработкой, удаление всех летучих компонентов из кокса перед его активацией и разрушение смолистых соединений из газа перед его дальнейшей очисткой. 1 ил.

 

Изобретение относится к способу термической деструкции органических веществ и отходов с получением синтез газа без жидкой фракции.

Наиболее близким аналогом патентуемого решения является патент RU 2725434 С1, опубликованный 02.07.2020). Способ включает подачу сырья с размером фракции 1-30 мм шнековым транспортером, снабженным частотным приводом, в вертикальную камеру подачи сырья, включающую ротор с лопатками, перемещение сырья снизу вверх через камеру, разогретую до 900-950°С, в которой сырье распадается на кокс и газовую составляющую, перемещение самотеком кокса сверху вниз по накопителю, соединенному с верхней частью камеры подачи сырья, в шнековый спиральный транспортер, оборудованный водяной рубашкой, перемещение кокса по транспортеру снизу вверх под наклоном 28-32° к горизонтали и одновременное охлаждение, выгрузку охлажденного кокса в накопительный бункер, выведение газовой составляющей из верхней части камеры посредством патрубка вниз обратно в зону вторичного нагрева камеры горения, повторное воздействие на газы температурой 930-980°С в течение 1,5 секунд и выведение газов из нижней части патрубка в систему дальнейшей обработки перед использованием.

Основными недостатками и отличием данного способа являются:

1. Деструкция органики и крекинг синтез газа проходит в двух установках: пиролизном реакторе и системе рекуператоров. Система четырех рекуператоров по габаритам в несколько раз превышает реактор. - Потребуются дополнительные площади. Большие габариты рекуператоров приведут к дополнительным теплопотерям.

2. Высокотемпературный рекуператор будет забивается сажей, выделяющейся в процессе крекинга синтез газа. - Это отразится на качестве газа, работа реактора станет циклической и может привести к прогоранию рекуператора.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в разработке технологии, обеспечивающей максимальную очистку сырья (сын-газ и кокс), получаемого в результате термической переработки органических отходов.

Поставленная задача решается конструктивными компонентами комплекса, осуществляющего термическую переработку, позволяющими управлять временем нахождения исходного материала в реакторе и удалить все летучие компоненты из сырья, насытив этим газ и улучшив пористые свойства кокса, и упростить процесс дальнейшей очистки газа. Кроме того, в предлагаемом способе используется упрощенная по сравнению с известными комплексами конструкция с высокой производительностью.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, заключается в повышении степени очистки продуктов термической переработки органических отходов перед их дальнейшей обработкой, в том числе способ позволяет удалить все летучие компоненты из кокса перед его активацией и разрушить смолистые соединения из газа перед его дальнейшей очисткой.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления способа термической деструкции сыпучей органики, включающей этапы, на которых сырье размером фракции 1-5 мм подают шнековым транспортером, снабженным частотным приводом, в вертикальный реактор, включающий ротор с лопатками, размещенными с одинаковым шагом от нижних лопаток к верхним, посредством вращательного движения которых сырье перемещают снизу вверх, проходя через камеру, разогретую до 750-850°С, где сырье распадается на кокс и газовую составляющую. Далее кокс, смешанный с газом, перемещается в верхнюю часть реактора, разогретую до 980-1000°С и представляющую собой зону крекинга. Время нахождения смеси в зоне крекинга от 0.5 до1.5 секунды, после чего смесь газов по патрубку поступает на охлаждение и очистку перед дальнейшим использованием. Кокс перемещается самотеком через выгрузное окно в низ по накопителю, в шнековый спиральный транспортер, оборудованный водяной рубашкой и установленный под углом 45° к горизонту. Кокс, перемещаясь по транспортеру с низу в верх охлаждается и выгружается в накопительный бункер.

На шнековый транспортер установлен частотный привод, который позволяет управлять расходом сырья и производительностью установки, зависящей от времени нахождения сырья в реакторе, что обеспечивает удаление всех летучих компонентов из сырья и улучшение пористых свойств кокса, получающегося в результате термической переработки сырья, а также временем крекинга синтез газа. Лопатки вертикального вала, размещенные с одинаковым шагом, способствуют перемещению сырья вверх с одновременным перемешиванием, стабилизируют поток, сдерживают преждевременный вынос газом сырья из реактора, управление приводом осуществляется частотным преобразователем. Повторный нагрев смеси до 950-1000’С обеспечивает максимальное отделение летучих компонентов от кокса с передачей их в получаемый газ и обеспечивает процесс каталитического крекинга газа, при котором все смолянистые соединения (нафталиновые и парафиновые фракции) распродаются на простые газы и сажу. Катализатором служит кокс, образовавшийся в процессе пиролиза органики, поданной в реактор. Для герметизации камеры реактора, транспортер установлен под углом 45 градусов к горизонту.

Далее решение поясняется ссылками на фиг. 1, на которой приведена схема технологической установки, посредством которой осуществляется способ.

Твердое сырье 1 (шелуха семян, опилки, уголь и т.д.) размером не более 5 мм и влажностью не более 12% подается шнековым транспортером 2 в вертикальную камеру реактора 3. Шнек 2 снабжен частотным приводом и управляет расходом сырья и производительностью установки, которая составляет от 0,5 до 3,0 т/ч.

Далее сырье, вращающимся валом 5 с помощью направляющих лопаток 6 с подпором от шнекового транспортера 2, движется в верх по пиролизной зоне I реактора, разогретой дымовыми газами горелки до 750-850°С. Температура регулируется производительностью горелки 7 и дымососа 8, чем больше производительности, тем выше температура в зоне пиролиза. При температуре более 850°С процесс пиролиза из экзотермического переходит в эндотермический, что приводит к значительному увеличению расхода топлива и снижению скорости реакции (деструкции). Расстояние между лопатками 6 одинаково на всей длине вала 5, это позволяет, управляя частотой его вращения, управлять процессами в зоне крекинга и пиролиза. Например, увеличение скорости вращения вала 5 приведет к более активному перемешиванию продукта в зоне пиролиза, а быстрое вращение лопаток 6 в зоне крекинга стабилизирует поток, сдержит преждевременный выброс кокса из реактора. Лимитирует скорость прохождения сырья по всей длине реактора шнековый транспортер 2 с частотным приводом. В процессе движения вверх сырье быстро нагревается, благодаря оригинальной конструкции корпуса реактора 3, площадь контакта (абляции) продукта с разогретым металлом увеличена в два раза за счет прошивки корпуса реактора 3 пластинами 4 находящимися одновременно в контакте с дымовыми газами и с продуктом пиролиза. Прогретый без доступа кислорода продукт подвергается распаду (деструкции) на углеродный остаток (кокс), водород, угарный газ и простейшие органические газы (метан, этан и другие углеводороды с примесями).

Далее кокс смешанный с газом, под действием лопаток 6 и выделившегося газа, перемещается в верхнюю часть реактора (зону крекинга II), разогретую до 980-1000°С, регулируется температурой топочных газов в горелке 7. Повторный нагрев смеси в зоне крекинга до 950-980°С обеспечивает максимальное отделение летучих компонентов от кокса с передачей их в получаемый газ и обеспечивает процесс каталитического крекинга газа где все смолянистые соединения (нафталиновые и парафиновые фракции) распадаются на простые газы и сажу . Катализатором служит кокс, образовавшийся в процессе пиролиза сырья 1 поданной в реактор. Время нахождения смеси в зоне крекинга от 0.5 до1.5 секунды, устанавливается в зависимости от состава перерабатываемого продукта 1, регулируется производительностью шнекового транспортера 2. После крекинга смесь газов по патрубку 9 поступает на охлаждение и очистку перед дальнейшим использованием. Кокс перемещается самотеком через выгрузное окно в низ по накопителю, в шнековый спиральный транспортер 11, оборудованный водяной рубашкой 10. Для герметизации камеры реактора 3, транспортер 11 установлен под углом 45 градусов к горизонту. Кокс, перемещаясь по транспортеру 11 с низу в верх охлаждается до 40°С и выгружается в накопительный бункер.

Все процессы, протекающие в установке, оптимизированы для максимального удаления летучих углеводородов из сырья и получения качественного однородного кокса для его дальнейшей активации до активированного угля, а также получение синтез газа. Сингаз может быть использован в качестве газового топлива в сторонних системах. Изобретение обладает большой гибкостью и позволяет широко управлять температурой, производительностью, скоростью перемешивания в зоне реакции.

Основным отличием и преимуществам от всех известных установок является эффективное совмещение двух процессов в одной установке: процесса пиролиза и каталитического крекинга синтез газа в вертикальном реакторе непрерывного действия.

Полученный в зоне пиролиза кокс прогревается в зоне крекинга до температуры 950°. С и выполняет функции катализатора, теплоносителя, фильтра для выделенной сажи в процессе крекинга синтез газа. Достигнуто за счет двухкратного увеличения площади поверхности абляции (установка в корпус реактора пластин находящихся в двух камерах нагрева и пиролиза одновременно).

За счет отсутствия жидкой фракции нет необходимости в оборудовании для ее обработки.

Способ термической деструкции органических веществ и отходов с получением синтез-газа без жидкой фракции, включающий этапы, на которых сырье размером фракции 1-5 мм и влажностью 4-12 % подают шнековым транспортером, снабженным частотным приводом, в вертикальный реактор, включающий корпус, прошитый металлическими пластинами, находящимися одновременно в контакте с дымовыми газами и с продуктом пиролиза, а также ротор с лопатками, размещенными с одинаковым шагом от нижних лопаток к верхним, посредством вращательного движения которых сырье перемещают снизу вверх, проходя через камеру, разогретую до 750-850°С, где сырье распадается на кокс и газовую составляющую, далее кокс, смешанный с газом, перемещается в верхнюю часть реактора, разогретую до 980-1000°С и представляющую собой зону крекинга, время нахождения смеси в зоне крекинга от 0.5 до1.5 секунды, после чего смесь газов по патрубку поступает на охлаждение и очистку перед дальнейшим использованием, кокс перемещается самотеком через выгрузное окно вниз по накопителю в шнековый спиральный транспортер, оборудованный водяной рубашкой и установленный под углом 45° к горизонту, откуда выгружается в накопительный бункер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству в форме ротационного реактора для термолиза согласно родовому понятию формулы изобретения и к способу осуществления работы реактора.

Изобретение касается способа переработки углеродсодержащих веществ, который включает их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива.

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды, в частности к технике и технологии сжигания органической составляющей коммунальных или промышленных отходов на мусоросжигательных заводах.

Изобретение относится к переработке гетерогенных полимерных отходов путем термической деструкции, в частности к способу переработки полимерных отходов и к устройству для его осуществления.

Изобретение относится к переработке отходов с получением активированного угля. Способ получения активированного угля включает конвективную сушку измельченных отходов изношенных шин и резинотехнических изделий топочными газами при температуре 260-300°С, кондуктивный пиролиз измельченных с сепарацией пиролизных газов на горючие газы и жижку, активацию угля перегретым водяным паром с температурой 900-950°С с выделением горючих газов активации и охлаждение угля в две стадии.

Изобретение относится к перерабатывающей отрасли и может быть использовано для быстрой переработки органосодержащего сырья. Установка пиролизной переработки органического сырья, содержащая технологически последовательно соединенные патрубками загрузочный бункер, пиролизный реактор, имеющий ступенчато и горизонтально расположенные две цилиндрические рабочие камеры с установленным внутри корпуса каждой из них шнековым механизмом, имеющим вал с винтовой поверхностью, бункер сбора переработанного сырья со шнековым механизмом, и блок нагрева, отличающаяся тем, что валы выполнены полыми с возможностью транспортировки по ним продуктов горения газа, каждая рабочая камера имеет теплоизоляционный кожух, а блок нагрева выполнен с возможностью независимого нагрева внешней стенки корпуса рабочей камеры и внутренней стенки вала, при этом установка  дополнительно содержит камеру сгорания между корпусом и кожухом, блок нагрева содержит газовые горелки, установленные со стороны одной из торцевых поверхностей каждого из валов шнековых механизмов рабочих камер, и горелочные устройства для нагрева внешней стенки корпуса рабочих камер.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для одновременного производства тепла и электроэнергии при помощи когенерационных установок с двигателем внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области переработки отходов, в частности твердых коммунальных отходов, содержащих смесь из пластика, резины, бумаги, полимерных и медицинских отходов, и может быть использовано для утилизации мусора с получением твердого углеродосодержащего сырья и других продуктов для различных производств.

Изобретение относится к способам переработки промышленных и бытовых отходов из синтетических и полимерных материалов. Описан способ деструктивной перегонки отходов полиэтилена и полипропилена, включающий загрузку в первый реактор деструктивной перегонки предварительно очищенных флотацией отходов полиэтилена и полипропилена от примесей, содержащих полихлорвинил, полиэтилентерефталат, целлюлозу, органические соединения, резину; подсоединение и нагрев топки первого реактора деструктивной перегонки топливной горелкой; нагрев и поддержание температуры в кубе-сборнике углеводородов отходящими газами, причем поддержание температуры в кубе-сборнике углеводородов депарафинизатора осуществляют отключением-подключением подачи отходящих газов в кипятильник; регулирование температуры выхода парогазовой смеси углеводородов из депарафинизатора подачей воды системы охлаждения в дефлегматор депарафинизатора, отбор парафиновых фракций; фракционирование оставшихся продуктов деструктивной перегонки в ректификационной колоне с получением паровой фазы бензиновой фракции и жидкой фазы дизельной фракции, регулирование температуры выхода оставшейся парогазовой смеси из ректификационной колонны подачей воды системы охлаждения в дефлегматор ректификационной колонны; охлаждение оставшейся парогазовой смеси в колонне постоянно работающего теплообменника, разделение ее на бензиновую и газовую фракции; загрузку сырья в следующий реактор деструктивной перегонки; отключение подачи топлива на горелку первого реактора; опускание топки первого реактора и его охлаждение, подсоединение топки следующего реактора и нагрев его топливной горелкой; выгрузку твердого углеродистого осадка из охлажденных реакторов деструктивной перегонки, в котором перед загрузкой сырья донную часть каждого реактора покрывают слоем антипригарной смазки; подсоединение топок реакторов осуществляют с помощью воздушных подушек, загрузку реакторов применяют вакуумную, в несколько этапов по циклу: «загрузка реактора сырьем, вакуумизация загруженного объема реактора, нагрев реактора до 110-260°С для разжижения загруженного сырья» до достижения разжиженным сырьем отметки 0,7 от высоты полной загрузки реактора; после перехода загруженного первого реактора в рабочий режим деструктивной перегонки осуществляют загрузку следующего реактора в несколько этапов по тому же циклу «загрузка реактора сырьем, вакуумизация загружаемого объема реактора, нагрев реактора до 110-260°С для разжижения загруженного сырья» до достижения разжиженным сырьем отметки 0,7 от высоты полной загрузки следующего реактора; охлаждение реакторов осуществляют подачей углекислого газа; очистку через нижний боковой люк охлажденного реактора осуществляют промышленным пескоструйным аппаратом или пылесосом; снижение температуры отходящих газов, сбрасываемых в атмосферу, осуществляют путем пропускания их через бойлеры.

Способ получения лимонена в составе летучих продуктов смеси, выделяемой при термической деструкции вулканизированной резины с полиизопреновым каучуком, из использованной шины колеса транспортного средства.

Изобретение относится к перерабатывающей отрасли. Реактор для пиролизной переработки органосодержащего сырья, содержащий рабочую камеру с металлической пластиной и патрубками для подачи сырья и отвода продуктов переработки сырья, по крайней мере, один нагревательный элемент, отличающийся тем, что реактор представляет собой плоский короб, металлическая пластина расположена в нижней части короба параллельно его длинным стенкам и соединена с ним, образуя герметичное пространство, реактор дополнительно содержит скребок и прижимной ролик, выполненные с возможностью перемещения вдоль металлической пластины, при этом скребок расположен с зазором над металлической пластиной, позволяющим распределять органосодержащее сырье равномерно с заданной толщиной слоя по поверхности пластины, а прижимной ролик выполнен с возможностью прикатывания сырья к пластине, при этом нагревательный элемент расположен под пластиной с внешней стороны короба и закрыт теплоизоляционным кожухом.
Наверх