Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PROCESSING COMBUSTIBLE CARBON- AND/OR HYDROCARBON-CONTAINING PRODUCTS AND REACTOR FOR THE IMPLEMENTATION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/115942
Kind Code:
A1
Abstract:
The inventions can be used in the field of industrial processing of combustible carbon- and hydrocarbon-containing products. The method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products comprises consecutive layerwise processing of a charge in a reactor in the presence of a catalyst. In the reactor, the charge, moving from top to bottom, passes zones of: heating the processed products (9), pyrolysis (8), coking (7), and combustion (6) with the formation of a solid residue, which is then discharged from a processed solid residue discharge zone (2), having a discharge opening (3), said discharge being conducted cyclically from the working space of the reactor while maintaining the tightness thereof. A sealed working chamber (1) of the reactor comprises a zone supplied with wet small particulates from solid fuel waste, which also serves for pyrolysis and coking (14) of said particulates, said zone being combined with zones for supplying (4) and heating (5) an oxygen-containing agent. A conduit for supplying the oxygen-containing agent (15) is connected to a hopper (16) containing wet small particulates from solid fuel waste, from which a fluidised flow is formed in the zone (14) of the reactor. An additional quantity of the oxygen-containing agent is supplied into the reactor as part of the main stream, said quantity being required for the further combustion of small particulates from solid fuel waste, which have already passed through the pyrolysis (8) and coking (7) zones, as well as for converting moisture into a superheated steam. The inventions implement a complete utilization of small fractions of processed products, and make it possible to produce a high-calorific gas and to increase the output and quality of the final products.

Inventors:
ANIGURKIN MAKSIM VIKTOROVICH (RU)
VAZHNENKOV ALEKSEJ ALEKSEEVICH (RU)
GOPONENKO EVGENIJ TROFIMOVICH (RU)
ERUSLANOV ALEKSEJ VASIL EVICH (RU)
RASSOKHIN IGOR VASIL EVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2015/000052
Publication Date:
August 06, 2015
Filing Date:
January 30, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZAKRYTOE AKTSIONERNOE OBSCHESTVO N PROIZV KOMPANIYA INTERGAZ (RU)
International Classes:
C10B49/02; B60B3/00; C10B53/00; C10B57/00; C10J3/72; F23G5/027
Domestic Patent References:
WO2008034424A12008-03-27
Foreign References:
RU2385343C12010-03-27
Attorney, Agent or Firm:
KURCHAKOV, Vladimir Ivanovich (RU)
КУРЧАКОВ, Владимир Иванович (RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки горючих углерод- и /или углеводородсодер- жащих продуктов, включающий подготовку шихты из продуктов пере- работки и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии катализатора, входящего в состав насадки, при движении шихты и насадки сверху вниз и при подаче в реактор снизу вверх ки- слородсодержащего агента и водяного пара, и включающий стадии разо- грева шихты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твёрдого остатка, который выгружают из рабочего про- странства реактора, образовании парогазовой смеси, охлаждение паро- газовой смеси и её выведение из рабочего пространства реактора, при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО при подаче кислородсодержащего агента в реактор снизу вверх в его поток вводят влажные мелкие частицы отхо- дов твёрдых топлив с их переводом в псевдоожиженное состояние, при этом в реактор вводят дополнительное количество кислородсодержащего агента в составе основного потока, необходимое для последующего горе- ния мелких частиц отходов твёрдых топлив, прошедших стадии пироли- за и коксования, и перевода их влаги в перегретый пар, а выгрузку твёрдого остатка из рабочего пространства реактора осуществляют цик- лически с сохранением герметичности рабочего пространства реактора.

2. Способ по п.1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО в качестве насадки используют кольца из жаропрочной стали, содержащей никель.

3. Способ по п. 1 , ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО в качестве отходов твёрдых топлив используют древесные опилки, или крахмал, или уголь- ную мелочь, или им подобные материалы.

4. Реактор для переработки горючих углерод- и/или углеводород- содержащих продуктов, включающий герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зона- ми: выгрузки твёрдых остатков переработки с выгрузным окном, подво- да кислородсодержащего агента, нагрева кислородсодержащего агента, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО рабочая камера содержит зону подвода влажных мелких частиц от- ходов твёрдых топлив и их пиролиза и коксования, совмещённую с зо- нами подвода и нагрева кислородсодержащего агента, при этом канал его подвода соединён с бункером-дозатором влажных мелких частиц от- ходов твёрдых топлив с возможностью формирования из них в соответ- ствующей зоне внутри реактора псевдоожиженного потока.

5. Реактор по п. 4, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО дозатор влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив бункера выполнен шнековым, при этом бункер оснащён дозатором воды, связанным с форсунками, ус- тановленными в верхней части бункера, и включает уровнемер и датчик влажности.

6. Реактор по п. 4, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО зона выгрузки твёрдых остатков переработки выполнена в виде шлюза с двумя затво- рами.

Description:
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРЮЧИХ

УГЛЕРОД- И /ИЛИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ

И РЕАКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретения относятся к области промышленной переработки го- рючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов и могут быть ис- пользованы, в частности, для переработки разнообразных техногенных и бытовых отходов, в том числе отходов твёрдых топлив типа древесных опилок, угольной крошки, мелочи и пыли, отходов пивоваренной про- мышленности типа пивной дробины, а также для переработки низкока- чественных горючих полезных ископаемых, таких, например, как бурые угли, горючие сланцы и им подобных.

Известен способ пиролиза и газификации твердых органических веществ или смесей органических веществ, включающий ввод сырья в один или несколько реакторов сушки и пиролиза, состоящих из одного или нескольких реакторов с подвижным слоем или из одного или не- скольких вращающихся реакторов или из одного или нескольких вра- щающихся реакторов и реакторов с подвижным слоем, для контакта с материалом псевдоожиженного слоя сгорания, в результате чего образу- ется водяной пар и продукты пиролиза, состоящие из газов с конденси- руемыми веществами и твердых углеродистых остатков; подаче твердых углеродистых остатков или твердых углеродистых остатков и части во- дяного пара и пиролизного газа с конденсируемыми веществами и мате- риалом псевдоожиженного слоя обратно в псевдоожиженный слой сго- рания, в котором углеродистый остаток органических веществ сгорает, материал псевдоожиженного слоя нагревается и вновь направляется в пиролизный реактор, в котором сгорают остатки пиролиза, работающие как стационарный псевдоожиженный слой, при этом водяной пар по- сле сушки и пиролизные газы с конденсируемыми веществами обраба- тывают в дополнительной реакционной зоне косвенного теплообменника с добавлением пара, кислорода, воздуха или их смеси в пиролизный газ или в теплообменник, для того, чтобы получить газообразный продукт с высокой теплотворной способностью, в котором отходящие газы, образо- вавшиеся при сгорании, и материал псевдоожиженного слоя из псевдо- ожиженного слоя сгорания контактируют в реакционной зоне теплооб- менника, используя их теплосодержание для взаимодействия пиролиз- ных газов с паром, кислородом, воздухом или их смесью [Описание изо- бретения к патенту РФ NQ 2272064 от 27.06.2000, МПК C 10G 9/32, C 10J 3/54, C 10J 3/56, С 10В 49/ 16, С 10В 49/ 10, С 10В 49/22, С10К 3/00, опубл. 20.03.2006].

Процесс разработан так, чтобы исключить зонный принцип пере- работки отходов в одном аппарате из-за размытости (неопределённости) границ зон. Поэтому для получения газа с высокой теплотворной способ- ностью и при высоких температурах (500-900°С) вместо одного аппарата (реактора) предлагается несколько:

- реактор пиролиза в псевдоожиженном слое;

- реактор сгорания углеродистого остатка в псевдоожиженном слое;

- реактор-теплообменник с катализатором.

Аппараты по газовой фазе обвязаны встречными потоками. Это может вызвать трудности при их эксплуатации, т.к. необходимо соблю- дать равенство материальных потоков и скорости псевдоожижения в каждом аппарате. Приборы КИПиА, работающие в указанных условиях должны специально разрабатываться для этого процесса.

Присутствие азота, имеющегося в составе подаваемого воздуха и, соответственно, в составе получаемого газа ведёт к снижению его тепло- творной способности и к снижению скорости каталитических процессов в реакционной зоне (реактор-теплообменник). Смолистые продукты, по- ступающие в реактор-теплообменник с катализатором, могут его дезак- тивировать, что будет приводить к снижению теплотворной способности получаемого газа и замене катализатора.

Известен способ переработки угля с получением термообработанно- го твердого топлива и тепловой энергии, включающий термоокислитель- ную обработку измельченного до 10 мм угля в кипящем слое, ПРИ ЭТОМ переработку осуществляют путем одновременной термоокислительной обработки угля при температуре 700-950°С за счет частичного окисления угля воздухом и сепарации минеральной части угля, более тяжелой, чем уголь, со снижением зольности получаемого термообработанного твердо- лго топлива, а в качестве исходного сырья используется измельченный уголь, причем дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в коли- честве 2500-4200 м 3 / (м 2 хч) [Описание изобретения к патенту РФ NQ 2401295 от 26.08.2009, МПК С 10В 49/ 10, опубл. 10. 10.2010] . В результа- те повышается эффективность и упрощается переработка угля за счет исключения стадии предварительного обогащения исходного рядового угля.

Для реализации способа необходима предварительная подготовка угля, чтобы его размеры не превышали установленного размера - 10 мм. Это требует специального оборудования и в результате обработки могут получаться неперерабатываемые отходы в виде угольной пыли и крошки.

Получаемый при сгорании в псевдоожиженном слое продуктов пи- ролиза и уносимых частиц угля, газ в основном состоит из СО2, Н2О и N2 и не может являться энергетическим топливом, т.к. имеет практически нулевую теплотворную способность. Кроме этого, локально частицы угля в смеси с основным и дополнительным воздухом могут образовывать взрывоопасные смеси.

Также известен способ переработки горючих углерод- и /или угле- водородсодержащих продуктов, включающий их послойную высокотем- пературную обработку в реакторе в присутствии насадки при подаче ки- слородсодержащего агента и водяного пара, сжигание, коксование и пи- ролиз горючих составляющих, образование парогазовой смеси и твердых остатков, их охлаждение, отвод и выведение из рабочего пространства реактора, при этом непосредственно за зоной коксования и пиролиза формируют зону синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, в зоне горения поддерживают температуру 850- 1300°С, в зо- не коксования и пиролиза выделяют химически несвязанный углерод и в зоне горения обрабатывают его водяным паром с образованием свобод- ного водорода, который подают в зону синтеза и гидрирования, последо- вательно осуществляя синтез и гидрирование углеводородов, при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение и про- цесс ведут в присутствии катализатора, который входит в состав насад- ки [Описание изобретения к патенту РФ NQ 2385343 от 10. 12.2008, МПК С 10В 49/02, F23G 5/027] . В результате решается задача снижения энер- гетической емкости процесса, расширения технологических возможно- стей в части управления химическим составом и увеличения выхода го- то вых к дальнейшему использованию продуктов, а также улучшение их качества.

Недостатком настоящего способа является всё-таки высокая энер- гетическая ёмкость процесса из-за высокой стоимости вводимого водо- рода, необходимость использования для поддержания процесса горения большого количества перерабатываемого материала, что в случае с отхо- дами типа древесины резко снижает рентабельность их переработки, не- достаточно широкие технологические возможности в части управления химическим составом и увеличением выхода готовых к дальнейшему ис- пользованию продуктов, а также нереализованные возможности по улучшению их качества.

Соответственно, существуют специализированные устройства для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов.

В частности, известно устройство, содержащее пиролизный шахт- ный или вращающийся реактор, псевдоожиженный слой сгорания для пиролизного остатка, реакционную зону для пиролизных газов, причем предусмотрена циркуляция материала псевдоожиженного слоя между псевдоожиженным слоем сгорания и пиролизным реактором, при этом реактор, имеющий газонепроницаемое устройство подачи применяемого материала и входное отверстие для подачи материала псевдоожиженно- W

5

го слоя из псевдоожиженного слоя сгорания, расположен вблизи к псев- доожиженному слою сгорания, при этом пиролизный реактор содержит на его нижнем конце винтовой элемент для переноса псевдоожиженного слоя сгорания, который содержит перелив для передачи материала псев- доожиженного слоя в указанный реактор, причем топочные газы псев- доожиженного слоя сгорания могут подаваться в реакционную зону пе- редачи тепла, который соединен с реактором для пиролизных газов [См. описание изобретения к патенту РФ Ns 2272064].

Настоящему устройству присущи недостатки способа, для реализа- ции которого он предназначен.

Также известен реактор для переработки горючих углерод- и/ или углеводородсодержащих продуктов, включающий герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабо- чими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным ок- ном, подачи воздуха и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования и пиролиза, на- грева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона снабжена, по меньшей мере, одним темпе- ратурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и водяного пара, и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, при этом рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными дат- чиками зону синтеза и гидрирования углеводородов, расположенную не- посредственно за зоной коксования и пиролиза [См. описание изобрете- ния к патенту РФ No 2385343].

Настоящему реактору также присущи недостатки способа, для реа- лизации которого он предназначен.

Задача, решаемая настоящими изобретениями и достигаемый тех- нический результат заключаются в расширении технологических воз- можностей процесса переработки горючих углерод- и/ или углеводород- содержащих продуктов, следствием чего будут более полная утилизация продуктов переработки, включая их мелкие фракции, увеличение кало- рийности парогазовой смеси, дополнительный подвод тепла в зону горе- ния и упрощение процесса подвода воды в реакционную зону, минуя стадию подготовки перегретого пара. В результате энергетическая ём- кость процесса поддерживается за счёт более дешёвых, ранее практиче- ски неперерабатываемых отходов, появляется возможность управления химическим составом и увеличением выхода готовых к дальнейшему ис- пользованию продуктов, а также достигается их максимально возможное при таком способе переработки качество.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного тех- нического результата в способе переработки горючих углерод- и /или уг- леводородсодержащих продуктов, включающем подготовку шихты из продуктов переработки и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии катализатора, входящего в состав насадки, при движении шихты и насадки сверху вниз и при подаче в реактор снизу вверх кислородсодержащего агента и водяного пара, и включающий стадии разогрева шихты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твёрдого остатка, который выгружают из рабочего пространства реактора, образовании парогазовой смеси, охлаждение па- рогазовой смеси и её выведение из рабочего пространства реактора, при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение, причём при подаче кислородсодержащего агента в реактор снизу вверх в его поток вводят влажные мелкие частицы отходов твёрдых топлив с их переводом в псевдоожиженное состояние, при этом в реактор вводят дополнительное количество кислородсодержащего агента в составе ос- новного потока, необходимое для последующего горения мелких частиц отходов твёрдых топлив, прошедших стадии пиролиза и коксования, и перевода их влаги в перегретый пар, а выгрузку твёрдого остатка, из ра- бочего пространства реактора осуществляют циклически с сохранением герметичности рабочего пространства реактора.

Кроме этого:

- в качестве насадки используют кольца из жаропрочной стали, содержащей никель;

- в качестве отходов твёрдых топлив используют древесные опилки или крахмал, или угольную мелочь, или им подобные материалы. В реакторе для переработки горючих углерод- и/или углеводород- содержащих продуктов, включающем герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зона- ми: выгрузки твёрдых остатков переработки с выгрузным окном, подачи кислородсодержащего агента, нагрева кислородсодержащего агента, го- рения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, рабочая камера содержит зону подвода влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив и их пи- ролиза и коксования, совмещённую с зонами подвода и нагрева кисло- родсодержащего агента, при этом канал его подвода соединён с бунке- ром-дозатором влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив с воз- можностью формирования из них в соответствующей зоне внутри реак- тора псевдоожиженного потока.

Кроме этого:

- дозатор влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив бункера выполнен шнековым, при этом бункер оснащён дозатором воды, связан- ным с форсунками, установленными в верхней части бункера, и включа- ет уровнемер и датчик влажности;

- зона выгрузки твёрдых остатков переработки выполнена в виде шлюза с двумя затворами.

Изобретения иллюстрируются чертежом, на котором схематично представлен реактор для переработки горючих углерод- и /или углеводо- родсодержащих продуктов, реализующий соответствующий способ.

Способ переработки горючих углерод- и /или углеводородсодержа- тттих продуктов реализован в соответствующем реакторе (футеровка и приборы КИП условно не показаны), который включает герметичную ра- бочую камеру (корпус) 1 с расположенными в технологической последо- вательности рабочими зонами: выгрузки твёрдых остатков переработки - 2 с выгрузным окном 3, подачи (подвода) кислородсодержащего агента (и воды) - 4, нагрева кислородсодержащего агента (и воды) - 5, горения - 6, коксования - 7 и пиролиза - 8, нагрева продуктов переработки - 9, от- бора парогазовой смеси - 10 с, по меньшей мере, одним каналом отбора - 1 1 , и зоной загрузки продуктов переработки - 12 со шлюзом 13, при этом рабочая камера 1 содержит зону подвода влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив и их пиролиза и коксования - 14, совмещённую с зонами подвода (подачи) кислородсодержащего агента (и воды) - 4 и нагрева - 5, при этом канал 15 его подвода соединён с бункером- дозатором влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив - 16 с воз- можностью формирования из них в соответствующей зоне 14 внутри ре- актора 1 псевдоожиженного потока. Дополнительно, дозатор 16' влаж- ных мелких частиц отходов твёрдых топлив бункера 16 выполнен шне- ковым, при этом бункер 16 оснащён дозатором воды 17, связанным с форсунками 18, установленными в верхней части бункера 16, и включа- ет уровнемер 19 и датчик влажности 20, а зона выгрузки твёрдых остат- ков переработки - 2 выполнена в виде шлюза 21 с двумя затворами 22.

Способ переработки горючих углерод- и /или углеводородсодержа- щих продуктов включает подготовку шихты из продуктов переработки и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии катализатора, входящего в состав насадки, при движении шихты и на- садки сверху вниз и при подаче в реактор снизу вверх кислородсодер- жащего агента и водяного пара, и включающий стадии разогрева ших- ты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твёрдого остатка, который выгружают из рабочего пространства реакто- ра, образовании парогазовой смеси, охлаждение парогазовой смеси и её выведение из рабочего пространства реактора (рабочей камеры 1), при этом внутри рабочего пространства реактора формируют разрежение, а при подаче кислородсодержащего агента в реактор снизу вверх в его по- ток вводят влажные мелкие частицы отходов твёрдых топлив с их пере- водом в псевдоожиженное состояние, при этом в реактор вводят допол- нительное количество кислородсодержащего агента в составе основного потока, необходимое для последующего горения мелких частиц отходов твёрдых топлив, прошедших стадии пиролиза и коксования, и перевода их влаги (а при необходимости и дополнительной воды - в случае недос- таточной влажности мелких частиц отходов твёрдых топлив) в перегре- тый пар, а выгрузку твёрдого остатка, из рабочего пространства реакто- pa осуществляют циклически с сохранением герметичности рабочего пространства реактора. Дополнительно, в качестве насадки используют кольца (условно не показаны) из жаропрочной стали, содержащей ни- кель, а в качестве отходов твёрдых топлив используют древесные опилки или крахмал, или угольную мелочь (в т.ч. крошку, пыль), или им подоб- ные материалы.

Проанализируем существенные признаки изобретений.

При подаче кислородсодержащего агента в реактор снизу вверх в его поток вводят влажные мелкие частицы отходов твёрдых топлив с их переводом в псевдоожиженное состояние, при этом в реактор вводят дополнительное количество кислородсодержащего агента в составе ос- новного потока, необходимое для последующего горения мелких частиц отходов твёрдых топлив, прошедших стадии пиролиза и коксования, и перевода их влаги в перегретый пар. Таким образом, нижняя часть 23 реактора становится самостоятельным (вторым) реактором с нижней по- дачей продуктов переработки и общей зоной горения 6 - в едином кор- пусе 1. Это требует дополнительной герметизации рабочего пространства реактора, поэтому выгрузку твёрдого остатка из него осуществляют цик- лически. Этого вполне достаточно, чтобы с минимальными затратами обеспечить экологическую безопасность процесса.

Для улучшения показателей работы реактора, реализующего спо- соб, требуется катализатор, входящий в состав насадки. Одно из основ- ных требований к нему - долговечность. Этим требованиям удовлетворя- ет никель, входящий в состав колец из жаропрочной стали.

Так называемый «второй реактор» работает на самом дешёвом, практически не перерабатываемом в промышленных объёмах сырье - отходах твёрдых топлив, в качестве которых используют древесные опилки или крахмал, или угольную мелочь (в т.ч. крошку, пыль), или им подобные материалы, например, пивную дробину. При этом следует учесть, что переработка таких отходов по новой технологии становится рентабельной.

Что касается реактора, то его рабочая камера 1 содержит зону подвода влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив и их пиролиза и коксования 14, совмещённую с зоной подвода кислородсодержащего агента (и воды) - 4 и нагрева кислородсодержащего агента и воды - 5. С технической точки зрения такое решение рабочей камеры 1 считается конструктивно неверным, поскольку «засоряет» кислородсодержащий агент. А соединение его канала 15 с бункером-дозатором 16 влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив усугубляет это положение. Нали- цо - техническое противоречие. Однако формирование из влажных мел- ких частиц отходов твёрдых топлив в соответствующей зоне 14 внутри реактора псевдоожиженного потока позволяет говорить о том, что «тра- диционный» реактор с верхней загрузкой шихты из продуктов перера- ботки стал включать подачу дополнительных продуктов переработки, но с их нижней загрузкой. Это позволило (см. выше) получить ряд техноло- гических преимуществ, характерных для двух самостоятельных уст- ройств, конструктивно простыми методами - за счёт параметрического резерва реактора. Для получения оптимальных параметров работы реак- тора дозатор 16' влажных мелких частиц отходов твёрдых топлив бунке- ра 16 выполнен шнековым, при этом бункер-дозатор 16 содержит уров- немер 19 и датчик влажности 20, связанный с оснащёнными форсунка- ми 18 дозатором воды 17. В остальном реактор остался прежним, за ис- ключением того, что зона выгрузки твёрдых остатков переработки 2 до- полнена шлюзом 21 с двумя затворами 22. Это позволило обеспечить не- обходимую герметичность рабочей камеры (корпуса) 1.

Суть изобретения заключается в проведении «двойной газифика- ции» в одном аппарате, когда сверху подается углеводород и/или угле- родсодержащее сырье в виде брикетов или пеллет, или в кусках или как щепа, а именно торф, уголь, древесина, мусор (возможно, в качестве орошения - жидкие углеводороды), а снизу вместе с воздухом или обога- щенным кислородом воздухом в псевдоожиженном виде подаются влаж- ные опилки или угольная крошка. Каждый вид сырья и сверху и снизу проходят зоны нагрева 9 и 5, пиролиза и коксования 8, 7 и 14. Зона го- рения 6 (окисления) общая для верхнего и нижнего потоков сырья. Влажные опилки и /или угольная крошка (мелочь), пивная дробина или им подобные материалы одновременно являются носителями и углерода и водяного пара.

При нагреве и испарении отделяется вода, при пиролизе выделя- ются уксусная кислота, пиролизная вода, смолы, основной составляющей смол являются фенолы. Фенолы и уксусная кислота окисляются кислоро- дом воздуха до СО2 и Н2О. Вода и диоксид углерода в зоне горения уча- ствуют в реакциях с углеродом СОг+С=2СО.

Водяной пар при температурах выше 850°С взаимодействует с уг- леродом по реакции С+Н20=СО+Нг.

Протекание этих реакций до конца обеспечивается наличием на- гретой до 1000°С поверхности колец по форме напоминающих кольца Рашига из жаропрочной нержавеющей стали, содержащей до 23-30% никеля, являющегося катализатором для этих процессов. Такая насадка, имеющая большой свободный объем и развитую поверхность позволяет:

- интенсифицировать все вышеупомянутые процессы нагрева, ис- парения, пиролиза, коксования и горения (окисления);

- перерабатывать сырье с повышенной зольностью при сухом шла- коудалении.

Поскольку горючая часть отходов (опилок или других) в псевдо- ожиженном слое воздуха в реакторе окисляется до СО2 и Н2О, это спо- собствует выделению тепла для поддержания температурного режима в реакторе и проведения эндотермических реакций СО2+С=2СО - 41 ккал/моль и С+Н2О - 31 ккал/моль, в том числе с некоторой частью углерода, получаемого из подаваемого сверху сырья. Полученные СО и Нг увеличивают калорийность выходящего из реактора газа, который, в ча- стности, может использоваться в котельных аппаратах для получения го- рячей воды или водяного пара. Таким образом, обеспечивается полнота переработки отходов без дополнительных энергетических затрат.

Безусловно, выходящий из реактора газ при переработке автопо- крышек, гудронов, битумов, нефтяных пеков, богхедов, сланцев и др. может быть использован для синтеза различных топлив, получения сырья для специальных химических производств, что является параметриче- ским резервом разработанной технологии.

Изобретения иллюстрируются следующим примером. Для реализации способа использовали соответствующий реактор непрерывного действия с рабочим диаметром 1500 мм, высотой цилинд- рической части 10000 мм, рабочим объёмом 18 м 3 . В качестве горючих продуктов для переработки использовали древесные брикеты с влажно- стью 15%вес. и древесные опилки с влажностью 50%вес.

Подготовленную шихту из брикетов, включающую насадку в виде колец из жаропрочной стали, через герметичные шлюзовые затворы 24 загружали в верхнюю часть рабочей камеры 1 реактора, где поддержи- валось небольшое, но стабильное разряжение.

Одновременно, в реактор снизу вверх по специальному каналу 15 подавали кислородсодержащий агент и влажные древесные опилки, ко- торые брали из бункера-дозатора 16 с их переводом в псевдоожиженное состояние потоком воздуха специальным устройством 25 (вентилятор, воздуходувка и пр.), а также дополнительное количество кислородсодер- жащего агента в составе основного потока, необходимое для последую- щего горения опилок, прошедших стадии пиролиза и коксования, и пе- ревода их влаги в перегретый пар.

По мере движения шихты (основного потока перерабатываемых продуктов) сверху вниз происходил её разогрев, пиролиз горючих со- ставляющих, коксование, горение и образование твёрдого остатка, кото- рый выгружался из рабочего пространства реактора циклически с со- хранением его герметичности. Твёрдый остаток на ситах освобождался от жаропрочных колец, которые повторно направлялись на приготовле- ние шихты - для смешивания с древесными брикетами.

При переработке древесных опилок, происходящей при их движе- нии снизу вверх происходили химические процессы, сопровождающиеся выделением дополнительного тепла, что в итоге оптимизировало тепло- вые и химические процессы, происходящие при послойной переработке основного потока шихты.

В итоге получалась парогазовая смесь с температурой от 150°С до 220°С, которую выводили из рабочего пространства реактора для даль- нейшей утилизации.

Ниже приведён сравнительный анализ переработки древесных брикетов с влажностью 15%вес. в присутствии насадки из жаропрочной стали в двух вариантах.

1-й вариант. Перерабатываются 2000 кг/час древесных брикетов без подачи опилок снизу с воздухом. В таблице 1 приведен состав газа на выходе из реактора.

Таблица 1

Калорийность газа 1322 ккал/кг

2-й вариант. Перерабатываются 2000 кг/час древесных брикетов с подачей вместе с воздухом 200 кг/час опилок с влажностью 50%вес. при создании псевдоожиженного слоя внутри реактора. В таблице 2 приве- ден состав газа на выходе из реактора.

Таблица 2

Калорийность газа 1479 ккал/кг

Таким образом, при переработке древесных брикетов с «нижней» подачей влажных опилок на выходе из реактора через канал отбора 1 1 был получен более калорийный газ (примерно на 1 1 ,9%).

С таким же успехом в качестве продуктов переработки для верх- ней загрузки реактора можно использовать брикетированные бытовые и промышленные отходы, автопокрышки, некоксуемые угли, торф, слан- цы, бурые угли и пр. Для нижней загрузки реактора - также можно ис- пользовать угольную крошку (мелочь), пивную дробину, крахмал и им подобные материалы, т.е. продукты ранее не перерабатываемые в про- мышленных масштабах. В результате процентное соотношение наиболее важных компонентов будет незначительно меняться, при сохранении выраженной тенденции увеличения калорийности газа.

При реализации изобретений расширились технологические воз- можности процесса переработки горючих углерод- и /или углеводородсо- держащих продуктов, следствием чего стала более полная утилизация продуктов переработки, включая их мелкие фракции, увеличилась кало- рийность парогазовой смеси, в зону горения было подведено дополни- тельное тепло, упростился процесс подвода воды в реакционную зону, минуя стадию подготовки перегретого пара. Кроме того, появилась воз- можность поддержания энергетической ёмкости процесса за счёт дешё- вых, практически неперерабатываемых отходов. Также, появилась воз- можность управления химическим составом и увеличением выхода гото- вых к дальнейшему использованию продуктов и было достигнуто их мак- симально возможное при таком способе переработки качество.