[其他]含碳物料熱處理方法及其多床式反應(yīng)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85109188
• 申請日: 1985-12-17
• 公開（公告）號: CN1004169B
• 公開（公告）日: 1989-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 埃德華·科貝爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 埃德華·科貝爾曼
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 王杰;張元忠

按照一種實(shí)施方案，控制壓力和溫度下熱處理有機(jī)含碳物料的方法及其多床式反應(yīng)器包括一個含有許多附加環(huán)形床層的壓力容器，環(huán)形床中包括一系列按一定角傾斜向下指向反應(yīng)器外周的上部床層和在容器下方在鉛垂方向上被間隔開的一系列下部床層。前者限定了一個預(yù)熱區(qū)，后者限定了一個反應(yīng)區(qū)。第二種實(shí)施方案：用一臺分置式的反應(yīng)器預(yù)熱原料，預(yù)熱和部分脫水的原料直接加入配置有反應(yīng)區(qū)的多床式反應(yīng)器。適用條件為２００°Ｆ至１２００°Ｆ以上、在３００至３０００（磅／平方英寸）的壓力。停留時間至少１分鐘多至１小時或更長，這取決于原料性質(zhì)和含碳原料熱改性要求。

本發(fā)明的多床式反應(yīng)器及其方法廣泛適用于在控制壓力和升高溫度的條件下處理含有殘余水分的有機(jī)含碳物，使之引起所希望的物理和/或化學(xué)的改性并由此制備一種適于作為燃料的反應(yīng)產(chǎn)物。特別是，本發(fā)明的目的是藉一個反應(yīng)器及其內(nèi)部過程，使在未加工狀態(tài)下含有明顯數(shù)量水分的含碳物料加壓和升溫，藉此，除了使有機(jī)物得到所希望的熱化學(xué)改造以賦予更好的物理特性，包括增加其脫水熱值之外，固體反應(yīng)產(chǎn)物中剩余水含量也大大降低。

包括石油和天然氣在內(nèi)的傳統(tǒng)能源的短缺和成本增加，引起對那些供應(yīng)充足的替代能源的研究，諸如褐煤，次質(zhì)煙煤，纖維素質(zhì)如泥炭、廢纖維材料如來自木材采伐和鋸木操作的鋸末、樹皮、木片、樹枝和木屑，各種農(nóng)業(yè)廢料如棉桿、果核殼、玉米殼等以及城市固體廢物。不幸的是，由于多種原因，呈其天然存在狀態(tài)的這些替代材料，直接作為高能量燃料是不足取的。因此，在此以前已經(jīng)提出了多種方法，通過這些方法可使這些物料通過提高脫水基熱值，同時增加其對風(fēng)化、運(yùn)輸和貯存的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)化為更適于作為燃料的形式。

先有技術(shù)中的工藝方法和設(shè)備的特征如下列美國專利№4，052，168所述。將褐煤進(jìn)行受控制的熱處理改變其化學(xué)性質(zhì)，提供高品位的固體含碳產(chǎn)物，它穩(wěn)定和抗風(fēng)化，熱值增加到煙煤的水平;美國專利№4，127，391介紹了使來自傳統(tǒng)的洗煤操作的廢煙煤末受到熱處理，以提供適宜于直接作為燃料的、團(tuán)化的焦?fàn)罟腆w產(chǎn)物;美國專利№4，129，420，通過一個受控的熱改性過程使天然纖維材料如泥炭以及廢纖維材料的品位提高，以提供固態(tài)含碳物或焦?fàn)町a(chǎn)物。它們適于作為固體燃料或制成與常規(guī)燃料的混合物如燃料油漿。在美國專利№4，126，519中，揭示了一種使上述美國專利中談到的各類含碳物料升級的反應(yīng)器和處理過程，其中原料漿液被引進(jìn)一傾斜的反應(yīng)器并被逐漸加熱生成一種基本上無水的、提高了熱值的固體反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)在有控制的加壓和升溫的條件下進(jìn)行并考慮到必要的停留時間以便達(dá)到所希望的熱處理，即蒸發(fā)原料中幾乎全部水分以及至少一部分揮發(fā)性有機(jī)成分，同時受到有控制的部分化學(xué)改性或熱解。反應(yīng)在非氧化性環(huán)境中完成，固體產(chǎn)物隨后被冷卻至能將物料卸出與大氣接觸時不致發(fā)生燃燒和降解的溫度。

雖然上述美國專利中提及的方法和設(shè)備能夠?qū)Ω鞣N含碳原料進(jìn)行滿意的處理以生產(chǎn)出升級的固體反應(yīng)產(chǎn)物，仍然需要一種反應(yīng)器和方法能對各種潮濕的含碳原料進(jìn)行更有效、更多樣、更簡單和易控制的連續(xù)熱處理，以使得作為常規(guī)能源的一種替代物的高能固體燃料的轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)設(shè)備的一種實(shí)施方案，本發(fā)明的效益和優(yōu)點(diǎn)通過由一個壓力容器構(gòu)成的多床式反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)，壓力容器就是一個包含許多附加環(huán)形床的反應(yīng)室，這些環(huán)形床包括一系列以一定角度傾斜向下指向反應(yīng)室外圍的上部床層，這里是抽出原料中自由水分和化學(xué)結(jié)合水的干燥與預(yù)熱區(qū)。處在上床體下方的是一系列低位床，這些低位床是一個反應(yīng)區(qū)，其中設(shè)有在受控并高于大氣壓力條件下將原料加熱到高溫所需的加熱裝置，物料在反應(yīng)區(qū)里的停留時間足以使至少一部分揮發(fā)性物質(zhì)蒸發(fā)，并在那兒生成反應(yīng)氣體和提高了脫水基熱值的固體反應(yīng)產(chǎn)物。在反應(yīng)區(qū)里生成的熱氣體向上通過干燥區(qū)時以逆流方式與這里的原料換熱，使得熱氣中至少有一部分可凝性成分凝結(jié)，放出蒸發(fā)潛熱，因此使原料得到預(yù)熱而且進(jìn)一步釋放其中的化學(xué)結(jié)合水分，水分從帶壓的傾斜的上部床層排至反應(yīng)器外部。

反應(yīng)容器裝有沿中央延伸的轉(zhuǎn)軸，軸上有許多耙臂，它們布置在靠近每個環(huán)形反應(yīng)床上表面的地方并藉助軸的旋轉(zhuǎn)使原料在徑向上交替向內(nèi)外地沿每個反應(yīng)床逐漸移動，從而實(shí)現(xiàn)原料從一個床層到位于下部的下一個床層的串級運(yùn)動。為了增加原料與熱反應(yīng)氣體的接觸和傳熱，最好在干燥區(qū)里裝設(shè)位于床層和耙臂上方的環(huán)形擋板，以限制每個床層上緊鄰原料的區(qū)域內(nèi)熱反應(yīng)氣體的逆流。