[其他]含碳物料熱處理方法及其多床式反應器

無效

• 申請號: 85109188
• 申請日: 1985-12-17
• 公開（公告）號: CN1004169B
• 公開（公告）日: 1989-05-10
• 發明（設計）人: 埃德華·科貝爾曼
• 申請（專利權）人: 埃德華·科貝爾曼
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 王杰;張元忠

按照一種實施方案，控制壓力和溫度下熱處理有機含碳物料的方法及其多床式反應器包括一個含有許多附加環形床層的壓力容器，環形床中包括一系列按一定角傾斜向下指向反應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。前者限定了一個預熱區，后者限定了一個反應區。第二種實施方案：用一臺分置式的反應器預熱原料，預熱和部分脫水的原料直接加入配置有反應區的多床式反應器。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，這取決于原料性質和含碳原料熱改性要求。

本發明的多床式反應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含碳物，使之引起所希望的物理和/或化學的改性并由此制備一種適于作為燃料的反應產物。特別是，本發明的目的是藉一個反應器及其內部過程，使在未加工狀態下含有明顯數量水分的含碳物料加壓和升溫，藉此，除了使有機物得到所希望的熱化學改造以賦予更好的物理特性，包括增加其脫水熱值之外，固體反應產物中剩余水含量也大大降低。

包括石油和天然氣在內的傳統能源的短缺和成本增加，引起對那些供應充足的替代能源的研究，諸如褐煤，次質煙煤，纖維素質如泥炭、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，各種農業廢料如棉桿、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，同時增加其對風化、運輸和貯存的穩定性，轉化為更適于作為燃料的形式。

先有技術中的工藝方法和設備的特征如下列美國專利№4，052，168所述。將褐煤進行受控制的熱處理改變其化學性質，提供高品位的固體含碳產物，它穩定和抗風化，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、團化的焦狀固體產物;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，以提供固態含碳物或焦狀產物。它們適于作為固體燃料或制成與常規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器和處理過程，其中原料漿液被引進一傾斜的反應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產物。反應在有控制的加壓和升溫的條件下進行并考慮到必要的停留時間以便達到所希望的熱處理，即蒸發原料中幾乎全部水分以及至少一部分揮發性有機成分，同時受到有控制的部分化學改性或熱解。反應在非氧化性環境中完成，固體產物隨后被冷卻至能將物料卸出與大氣接觸時不致發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備能夠對各種含碳原料進行滿意的處理以生產出升級的固體反應產物，仍然需要一種反應器和方法能對各種潮濕的含碳原料進行更有效、更多樣、更簡單和易控制的連續熱處理，以使得作為常規能源的一種替代物的高能固體燃料的轉化和生產更加經濟。

根據設備的一種實施方案，本發明的效益和優點通過由一個壓力容器構成的多床式反應器來實現，壓力容器就是一個包含許多附加環形床的反應室，這些環形床包括一系列以一定角度傾斜向下指向反應室外圍的上部床層，這里是抽出原料中自由水分和化學結合水的干燥與預熱區。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區，其中設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，物料在反應區里的停留時間足以使至少一部分揮發性物質蒸發，并在那兒生成反應氣體和提高了脫水基熱值的固體反應產物。在反應區里生成的熱氣體向上通過干燥區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，放出蒸發潛熱，因此使原料得到預熱而且進一步釋放其中的化學結合水分，水分從帶壓的傾斜的上部床層排至反應器外部。

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