Способ и устройство для получения горючих газов из твердого топлива, способ и устройство для обработки сырых фосфатов

Способ и устройство для получения горючих газов из твердого топлива, способ и устройство для обработки сырых фосфатов

Реферат

 

Порцию твердого топлива подвергают пиролизу в пиролизном реакторе (43) с получением горючих газов и углеродсодержащего материала. Последний затем подают из реактора (43) в печь (45) для получения продуктов сгорания, включающих раскаленные топочные газы и частицы золы. В сепараторе (47) золу отделяют от продуктов сгорания и направляют крупную золу в пиролизный реактор (43). При этом в печь (45) подают следующую порцию твердого топлива по трубопроводу (42), которую сжигают в печи одновременно с углеродсодержащем материалом, подаваемым из реактора (43). Таким же образом осуществляют обработку сырых фосфатов. Часть золы из сепаратора (47) отбирают для нагрева воздуха, подаваемого в печь (45). Описаны также установки для осуществления указанных выше процессов. Предлагаемые способы позволяют использовать топливо и фосфаты низкого качества с относительно малым содержанием органического материала с извлечением из сырья всего органического вещества. 4 с. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Область применения.

Это изобретение относится к способу и устройству для производства горючих газов из низкокалорийного твердого топлива, такого как нефтеносные сланцы и т.п.

Предпосылки изобретения.

Нефтяные сланцы находят во всем мире, и они представляли бы богатое и относительно недорогое топливо, если бы технология позволяла быстро и недорого перерабатывать их в горючие газы. Один подход к переработке нефтяных сланцев в горючие газы раскрыт в патенте США N 4211606 (раскрытие далее включено в ссылку).

В этом патенте нефтяные сланцы нагревают в сушилке, использующей чистый горячий поток газов для нагревания сланцев и применяемой как пиролизер. Нагретый сланец далее нагревают в пиролизере с горячей золой для получения горючих продуктов и углеродистого материала, которые добавляют в аппарат КС (газификатор). Горючие газы и пар направляют в аппарат КС (газификатор) для производства горючих газов. Остаток от газификации извлекается и направляется, по выражению патента, в воздушную факельную печь, подробно описанную в патенте США N 4110064, который также включен в ссылки.

Воздушная факельная печь получает продукты сгорания в виде раскаленного потока газов, в основном азота, двуокиси углерода и макрочастиц, каждый направляется в сепаратор, в котором продукты сгорания в потоке раскаленной грубой золы разделяются на часть, которая направляется в пиролизер, и часть, которая удаляется из него, и раскаленный поток газа и пыли. Поток раскаленного газа и пыли подается в сепаратор для получения потока пыли, который направляется в аппарат кипящего слоя (газификатор), и потока газов, содержащего остаток (осадок) золы. Последний (из двух вышеназванных) поток направляется в дополнительный сепаратор для получения очищенного потока газов, используемого на нагреве сланца в сушилке.

Менее совершенные варианты (производные) описанного выше аппарата очевидно стали использоваться в двух установках в США в 1991, 1992 г.г. Как стало ясно, в существующих установках отсутствуют газификатор (аппарат КС) и сушилка. Нефтеносный сланец направляется в пиролизатор (пиролизер), где происходит пиролизация с получением углеродистых материалов после определенного времени пребывания сланца в пиролизаторе. Этот материал направляется в воздушную факельную печь, где сгорает с получением раскаленного потока газов, направляемого в сепаратор, где он разделяется на поток, текший в струе грубой золы, и раскаленный поток газов, содержащий тонкую золу, такую как зольная пыль. Поток, содержащий раскаленную грубую золу, направляют в сепаратор, где получают пиролизный газ с температурой порядка 400^oC. Такой газ содержит продукты сгорания, пар и углеродные соединения. Поток, содержащий продукты сгорания из пиролизера, вместе с потоком, содержащим тонкую золу, направляется в топку, которая является частью камеры сгорания бойлера (котла-утилизатора), где получают пар, который может быть использован для производства электричества. Проблемой мощной установки, применяющей эту технологию для сжигания нефтяного сланца, является уменьшение тепловой эффективности и полезной мощности, вызванное образованием накипи на теплопередающих поверхностях испарителя (котла-утилизатора) из-за попадания зольной пыли (летучей золы) в испаритель (котел-утилизатор) и разложения карбонатов, в результате которых увеличивается расход энергии и увеличивается выброс двуокиси углерода из мощной установки. Такое сильное разложение карбонатов обусловлено тем, что воздушная факельная печь должна работать при высоких температурах для обеспечения стабильности процесса. Такая стабильность достигается в том случае, когда температура на выходе печи достаточна высока для того, чтобы грубая пыль, добавляемая в пиролизер, имела достаточно тепла, чтобы нагреть сланец в пиролизере до такой степени, чтобы испарились связанные со сланцем вода и органические материалы. Касаясь количества золы, поступающей в топку и, следовательно, в испаритель (котел-утилизатор), приблизительно подсчитано, что более чем двойное-тройное количество зольной пыли, поступающей в бойлер, извлекается из тонкой золы, поступающей с горячими газами из воздушной факельной печи, и менее одной трети извлекается из горючих газов, полученных в пиролизере.

Уменьшение температуры печи будет снижать количество разложившихся в ней карбонатов и уменьшать выпуск диокиси углерода из мощной установки, но такое снижение температуры достигается за счет уменьшения стабильности и увеличения скорости циркуляции через печь, приводящих к вредному увеличению паразитных потерь мощности и как следствие общей эффективности установки.

В дополнение к этому, обычное образование накипи на теплообменных поверхностях еще требует периодической механической очистки посредством жидкости, подаваемой под большим напором, для удаления мягких осадков и полной остановки для ручного соскребания твердых осадков.

Поэтому предметом настоящего изобретения является создание нового усовершенствованного способа и устройства для получения горючих газов из низкокалорийного твердого топлива, которые значительно превосходят (или существенно снижают) преимущества, описанные выше.

Краткое описание изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением порция твердого топлива пиролизуется в пиролизере для получения горючих газов и углеродистого материала, углеродистый материал направляется из пиролизера в печь. Следующая порция твердого топлива добавляется в печь и сжигается в ней с углеродистым материалом для получения продуктов сгорания, которые включают раскаленный поток газов и частицы золы. Продукты сгорания разделяется на множество потоков, один из которых содержит грубую золу, а другой содержит поток газов и тонкой золы. Порция грубой золы направляется в пиролизер в то время, как другая порция удаляется из него, предпочтительно использованная для нагрева воздуха, входящего в печь.

За счет направления твердого топлива в печь, так же как в пиролизер, в соответствии с изобретением обеспечивается гибкость работы, в той же системе может использоваться широкий спектр твердого топлива, имеющего различные значения теплотворной способности. Это может быть обеспечено посредством способа и устройства, описанных в настоящем изобретении, т.к. количество топлива, подаваемого как в пиролизер, так и в печь, может модулироваться. Таким образом, в печи можно получить достаточно тепла, даже когда, например, используется топливо с низкой теплотворной способностью (теплопроизводительностью). Это происходит потому, что в соответствии с настоящим изобретением загрузка порции твердого топлива непосредственно в печь предпочтительнее, чем подача ее в пиролизер перед подачей в печь, как это делается в общепринятой практике в существующих установках, таких как установки, описанные в патенте США N 4,211,606. Более того, работу пиролизера можно поддерживать в (при) оптимальных условиях независимо от качества твердого топлива, используемого без неизбежного увеличения скорости, с которой зола добавляется в пиролизер. Такое увеличение должно привести к уменьшению общей эффективности, т.к. неизбежно влечет за собой увеличение скорости потока воздуха в печи и соответствующего увеличения расхода мощности вентилятора, подающего воздух в печь. В соответствии с изобретением если используется топливо низкого качества (например, топливо с относительно малым содержанием органического материала), то обычно в печь подают большую порцию топлива, а в пиролизер - меньшую. С другой стороны, когда используют высококачественное топливо, в печь подают меньшую порцию топлива, а в пиролизер - большую.

Настоящее изобретение также предусматривает способ и устройство для обогащения неочищенных фосфатов (фосфатного сырья) путем существенного выведения (удаления) всего органического вещества, для которых необходимость во внешнем источнике тепла доведена до минимума за счет утилизации тепла, содержащегося в самом органическом веществе. Более того, избыток тепла используется для других полезных целей, таких как сушка фосфатного сырья и производство энергии.

Согласно изобретению в способе сначала подвергают пиролизу порцию сырых (неочищенных) фосфатов для превращения органического вещества, содержащего фосфаты, в горючие газы, в то время как следующую порцию сырых фосфатов подают в печь. Продукты сгорания, выходящие из печи, содержат поток горячих газов и обогащенных фосфатов, которые направляются в сепаратор. Последний отделяет необработанные фосфаты, по крайней мере, от потока, подаваемого в пиролизер, и последующего потока необработанных фосфатов, который экстрагируется в обогащенный сырой фосфатный продукт. Теплоту, содержащуюся в обогащенном сыром фосфатном продукте, предпочтительнее использовать для нагрева воздуха, подаваемого в печь.

Краткое описание чертежей.

Варианты настоящего изобретения показаны на примере представленных чертежей, где: на фиг. 1 - блок-схема, схематично представляющая существующую мощную установку для производства горючих газов из низкокалорийного твердого топлива, такого как нефтеносный сланец, на фиг. 2 - блок-схема модификации аппарата, показанного на фиг. 1, на фиг. 3 - блок-схема варианта настоящего изобретения, на фиг. 4 - блок-схема другого варианта настоящего изобретения, на фиг. 5 - блок-схема модификации варианта на фиг. 4, на фиг. 6 - схематическое изображение теплообменника, используемого в варианте фиг. 5, на фиг. 7 - блок-схема еще одного варианта изобретения, в котором органическое вещество в фосфатах удаляется для получения обогащенных фосфатов, на фиг. 8 - блок-схема модификации варианта фиг. 7, на фиг. 9 - блок-схема варианта изобретения, на фиг. 10 - блок-схема варианта устройства, в котором органическое вещество в фосфатах удаляется для получения обогащенных фосфатов.

Детальное описание.

На фиг. 1 позицией 10 обозначен серийный (общепринятый) аппарат для производства горючих продуктов и газов из низкокалорийного твердого топлива, такого как нефтеносный сланец. Порода нефтяного сланца обычно направляется в загрузочный бункер 12 нефтяного сланца со шнековым питателем (не показан) для подачи сланца из бункера 12 в сушилку 13, куда направляется поток очищенного газа, который нагревает и высушивает сланец, производя пар и другие газы. Выход сушилки соединен с сепаратором 15, который отделяет твердые частицы сланца от газов, направляет твердые частицы в пиролизер 14 и выпускает газы в атмосферу. Пиролиз осуществляется в пиролизере 14 под воздействием раскаленных горючих продуктов, подаваемых в пиролизер в виде раскаленной грубой золы. Соответственно, в пиролизере получают пиролизные газы в виде пара и горючих газов с температурой, превышающей 400^oC.

Углеродистый материал, полученный в пиролизере 14, подается шнековым конвейером (не показан) в аппарат кипящего слоя - псевдоожиженный газификатор 17, в котором также получают раскаленные горючие продукты в виде тонкой золы. Содержимое газификатора (аппарат кипящего слоя) псевдоожижается посредством раскаленных газов и пара, полученный продукт направляется в воздушную факельную печь 16, где происходит сгорание углеродистого материала в присутствии окружающего воздуха, подаваемого в печь. На выходе печи получают продукты сгорания, которые содержат поток газов и материал в виде крупных частиц, которые направляют в сепаратор 18. Далее эффективнее разделить этот поток по меньшей мере на два потока (струи), один из которых содержит раскаленную грубую золу, а второй - раскаленный поток газов и тонкой золы (пыли). Первый поток, содержащий раскаленную грубую золу, направляется в пиролизер и нагревается, в результате чего осуществляется пиролиз. Второй поток, содержащий раскаленную тонкую золу (пыль) направляется в сепаратор 19, чтобы отделить большую часть тонкой золы, которая направляется в аппарат кипящего слоя (газификатор), и получают относительно чистые газы, которые направляются в сепаратор 20, в котором эффективно удаляют оставшуюся золу и получают очищенные раскаленные газы, направляемые в сушилку (осушитель) 13. Топка 21 (не показана) принимает горючие газы из аппарата КС (газификатора) 17 и в камере сгорания котла-утилизатора 22 (бойлера) сжигают эти газы с получением пара, используемого для производства электричества. Шиберы направляют тонкую золу в сепаратор, а поток очищенных газов с выхода сепаратора направляют в вытяжную трубу.

В аппарате, обозначенном поз. 30 на фиг. 2, сушилка (осушитель) и аппарат КС (газификатор) исключены для упрощения конструкции и работы оборудования.

В варианте, показанном на фиг. 3 как аппарат 40, низкокалорийное твердое топливо, такое как нефтяной сланец, направляется и в пиролизер 43, и в воздушную факельную печь 45. В пиролизере 43 топливо значительно нагревают в отсутствии кислорода для получения горючих газов, которые выходят через трубопровод 44, и углеродистого материала, который направляют в воздушную факельную печь 45, где углеродистый материал и топливо, подаваемое в печь по трубопроводу 42, сжигают с воздухом. Продукты сгорания выходят из печи через трубопровод 46. Эти продукты, содержащие поток раскаленных газов и частиц золы, направляются в сепаратор 47. В последнем отделяют грубую золу, часть которой подают в пиролизер 43, а часть удаляется системой удаления золы.

Предпочтительно тепло, содержащееся в удаляемой золе, использовать для нагрева воздуха, подаваемого в печь 43, в теплообменнике 58. Горячие газы и тонкая зола, содержащиеся в последующих потоках, удаляются из сепаратора.

Направляя твердое топливо как в печь, так и пиролизер, обеспечивают гибкость работы и возможность использования широкого спектра твердого топлива с различной теплотворной способностью. Это обеспечивается за счет использования регуляторов питания 52 и 54, соединенных с трубопроводом 42, и изменения соответственно скорости подачи топлива в пиролизер и в печь. Так, достаточное количество тепла может быть получено в печи, даже когда, например, используют топливо с низкой теплотворной способностью. Это происходит потому, что в соответствии с изобретением, загрузка порции твердого топлива непосредственно в печь предпочтительнее, чем подача ее в пиролизер перед подачей в печь, как это делается в общепринятой практике для серийных установок. В соответствии с изобретением при использовании низкокачественного топлива (например, топлива с относительно низким содержанием органического вещества) обычно большую порцию топлива подают в печь, и меньшую - в пиролизер. С другой стороны, при использовании высококачественного топлива в печь подают меньшую порцию топлива, а в пиролизер - большую. Таким образом, в соответствии с изобретением в аппарате 40 получают горючие газы из широкого набора низкокалорийного топлива.

Обратимся к варианту, изображенному на фиг. 4, где согласно изобретению показана установка с топкой 48 и бойлером 49, приспособленной для работы в качестве энергетической установки, использующей пар, произведенный бойлером 49. В аппарате, показанный на фиг. 4 нефтяной сланец загружается в сушилку 41 обычно из загрузочного бункера (не показан), где сланец осушается за счет использования в качестве осушителя раскаленного потока газов, содержащих раскаленную тонкую золу (пыль). После того как эти газы и раскаленная зола отдают свое тепло сланцу, из него испаряется вода и отделяется вместе с охлажденными газами и пылью от нагретого и высушенного сланца в сепараторе 50.

Порция нагретого и высушенного сланца из сепаратора 50 транспортируется в пиролизер 43, где топливо нагревается в основном при отсутствии кислорода для получения горючих газов, которые выходят через трубопровод 44, и углеродистого материала, который направляется в воздушную факельную печь 45. В воздушной факельной печи 45 углеродистый материал и топливо, поступающие в печь 45 по трубопроводу 42, сжигается с воздухом. Продукты сгорания выводятся из печи через трубопровод 46. Эти продукты содержат раскаленный поток газов и частиц золы, который направляется в сепаратор 47. Последний отделяет грубую золу из потока газов, часть золы загружается в пиролизер 43, а часть удаляется системой выгрузки золы. Предпочтительнее использовать тепло удаляемой золы для нагрева в теплообменнике 58 воздуха, подаваемого в печь 45.

Горючие газы, выходящие из пиролизера через трубопровод 44, значительно очищены от золы и вследствие этого полностью сгорают в топке 48. Немного золы остается в виде настыли в камере сжигания и на теплообменных поверхностях бойлера 49. Вследствие этого на эффективность бойлера не оказывается вредного влияния и простои из-за очистки поврежденных теплообменных поверхностей уменьшены. Так как сланец поступает в реактор пиролиза 43 уже нагретым и высушенным в сушилке, меньше тепла подается с грубой золой из сепаратора 47. Соответственно, печь может работать при более низкой температуре, при которой уменьшается выброс диоксида углерода из установки по изобретению.

Вариант, показанный на фиг. 5, считается лучшим образцом изобретения, система подобна показанной и описанной на фиг. 4.

Однако в этом варианте теплообменник 56 используется для нагрева воды, испаряющейся в бойлере 49, теплом раскаленного потока газов и пыли (мелкой золы), выходящего из сепаратора 47. Как показано в аппарате, изображенном на фиг. 5, пар, полученный в бойлере 49, может использоваться для работы энергетической установки, такой как паровая турбина. Хотя теплообменник 56 вытягивает тепло, содержащееся в потоке газов и пыли, выходящем из сепаратора 47, остается достаточно тепла в потоке газов и пыли, чтобы довести до конца осушивание (высушить) нефтяного сланца в сушилке 41.

Даже когда через теплообменник 56 протекает раскаленный поток газов и пыли, относительно мало пыли и настылей оседает (встречается) на теплообменных поверхностях в связи с тем, что в этом теплообменнике перенос тепла осуществляется при отсутствии сгорания. Соответственно, количество материала, содержащегося в потоке газов, который расплавляется и/или растворяется, существенно уменьшается, когда температура потока газов и пыли, проходящего через этот теплообменник, может поддерживаться относительно низкой, порядка 700^oC. Кроме того, пока температура воды будет менее 200^oC, температура стенки теплообменных поверхностей будет, соответственно, близка к такой же температуре, уменьшая возможность пережога.

Теплообменник 56, показанный на фиг. 6, может быть выполнен в виде вертикальной обечайки или трубчатого теплообменника, в котором поток газов и пыли течет в трубах, а вода находится в межтрубном пространстве теплообменника.

Вариант устройства на фиг. 5 в основном действует таким же образом, как вариант устройства на фиг. 4. Так же, как и в этом устройстве, меньше тепла передается с грубой золой из сепаратора 47 в пиролизер 43. Поэтому печь может работать при более низкой температуре, если предпочитают уменьшить выброс двуокиси углерода из установки по изобретению. Температура печи может быть даже отрегулирована так, что будет разлагаться достаточно карбонатов, чтобы получить CO, который обычно с остатком карбонатов захватывается соединениями серы в процессе пиролиза и сжигания в печи. Такой захват также продуктивен в камере сгорания бойлера 49, температура в которой является оптимальной для осуществления таких реакций, как, например, CaO + 1/2O₂ + SO₂ _ CoSO₃ и/или CaCO₃ + 1/2O₂ + SO₂ __ CaSO₄ + CO₂. Кроме того, если желательно, частицы, достигнувшие камеры сгорания из пиролизера, могут использоваться для способствования абсорбции окислов серы и/или других соединений серы, возникающих при сгорании других богатых серой видов топлива в камере сгорания.

Хотя изобретение описывается в связи с использованием низкокалорийного топлива, такого как нефтяной сланец, изобретение может использоваться и с другими видами низкокалорийного топлива, такого как торф. Кроме того, хотя это описание относится к нефтяному сланцу или другому виду низкокалорийного топлива как к материалу, используемому в пиролизере, нужно понимать, что сланец или другое низкокалорийное топливо можно смешивать или вводить в пиролизер вместе с другим богатым серой топливом, таким как остаточные нефтепродукты. В этом случае частицы из пиролизера могут быть использованы для эффективного захвата окислов серы и/или других соединений в процессе сгорания пиролизируемых газов. Другие богатые серой виды топлива, упомянутые выше, могут быть твердыми, жидкими, газообразными. Однако, когда топливо смешивают или вводят в пиролизер вместе с нефтяным сланцем, можно использовать только твердое или жидкое топливо.

В дополнение к вышеупомянутым видам топлива можно также использовать и другие виды топлива. Например, отходы производного топлива (PDF) можно использовать так же, как несегрегированные отходы, такие как муниципальные твердые отходы.

Настоящее изобретение также предусматривает способ и устройство для обогащения (улучшения) неочищенных (сырых) фосфатов (фосфатного сырья) (например, фосфаты, найденные во многих местах мира, содержат более чем 11,5 вес. % органических материалов) за счет выделения в значительной степени всего органического материала. В соответствии с изобретением используются аппараты, раскрытые в настоящем описании и в описании к патенту США 4211606. Альтернативный аппарат раскрыт в патенте США N 4700639, на который ссылаются в настоящем описании.

В данное время, лучшим образом (моделью) настоящего изобретения для обогащенных сырых фосфатов является аппарат, раскрытый в настоящем описании, который превращает (преобразует) органическое вещество, содержащееся в фосфатах, в газ.

Современные методы обработки сырых фосфатов могут оперировать только с фосфатами, содержащими от 1 до 1,5 вес.% органического вещества.

Более высокий результат можно получить, прокаливая фосфаты при температуре около 900^oC, чтобы поглотить большую часть органического вещества. Такое прокаливание, однако, неэффективно для фосфатов с более высоким содержанием органического вещества.

Предпочтительный способ обработки сырых (неочищенных) фосфатов с высоким содержанием органического вещества в соответствии с настоящим изобретением использует не менее чем двухстадийный процесс (1) пиролиза и (2) прокаливания. В соответствии с изобретением пиролиз сначала проводят до конца с порцией сырых фосфатов для конвертирования органического вещества, содержащегося в фосфатах, в горючие газы, которые извлекаются (экстрагируют) из пиролизера и пригодны для сжигания в аппарате, изображенном на фиг. 7 и 8, в то время как следующую порцию фосфатов направляют в воздушную факельную печь 45. Альтернативно горючие газы можно поставлять в утилизирующее устройство, иное, чем камера сгорания энергетической установки. В пиролизере 43 фосфаты нагреваются в основном в отсутствии кислорода для получения горючих газов, выходящих через трубопровод 44, и углеродистого материала, направляемого в воздушную факельную печь 45, где углеродистый материал и сырые (необожженные) фосфаты, подаваемые в печь 45 по трубопроводу 42, сжигаются с воздухом. Продукты сгорания выходят из печи через трубопровод 46, эти продукты включают раскаленный поток газов и обработанные (улучшенные) фосфаты, которые направляются в сепаратор 47. Последний отделяет сырые фосфаты в поток (струю), который питает пиролизер 43, и последующий поток сырых фосфатов, которые извлекаются как обработанный сырой фосфатный продукт, в то время как дополнительный поток содержит раскаленный поток газов и очищенные фосфаты. Предпочтительнее тепло, содержащееся в образованном сыром фосфатном продукте, использовать для нагрева в теплообменнике 56 поступающего в печь 45 воздуха.

Как показано на фиг. 7, поток раскаленных газов и очищенных фосфатов можно использовать для сушки фосфатов перед тем, как направить их в пиролизер и воздушную факельную печь.

В этом варианте также обеспечивается гибкость работы и использования широкого выбора фосфатов с различной теплотворной способностью для подачи фосфатов как в печь, так и в пиролизер. Это достигается за счет использования питающих регуляторов 52 и 54, соединенных с трубопроводом 42, для изменения соответствующей скорости подачи (питания) фосфатов как в пиролизер, так и в печь. Таким образом, в печи можно получить достаточно тепла, даже когда, например, используются фосфаты с низкой теплотворной способностью. В соответствии с изобретением, когда используют фосфаты с низким содержанием органического вещества (например, фосфаты с относительно малым количеством органического вещества), в печь обычно подают большую порцию фосфатов, а в пиролизер меньшую. И наоборот, когда используют высококачественные фосфаты, меньшую порцию фосфатов направляют в печь, а большую - в пиролизер. Таким образом, в соответствии с изобретением горючие газы получают из широкого спектра фосфатов.

Фосфаты, остающиеся в пиролизере после осуществления пиролиза, удаляются и прокаливаются в воздушной факельной печи, которая работает преимущественно при относительно высоких скоростях и относительно высоких температурах, порядка 900^oC, так что любое органическое вещество, оставшееся в фосфатах, сгорает и/или могут осуществляться любые другие процессы, для проведения которых требуются высокие температуры в процессе обработки (улучшения) сырых фосфатов. В результате фосфаты, выходящие из воздушной факельной печи, содержат только относительно малое количество органического вещества (и являются поэтому обогащенными).

Таким образом, порцию обработанных (улучшенных, обогащенных) фосфатов, выходящих из воздушной печи, извлекают как продукт процесса, тогда как следующая порция направляется в пиролизер для нагрева в нем фосфатов в течение процесса пиролиза. Иначе говоря, порция частиц обогащенных фосфатов, выходящих из печи, направляется в пиролизер таким же образом, как золу, выходящую из печи, направляют в пиролизер в предыдущих вариантах настоящего изобретения, или таким же образом, как в аппарате по патенту США 4211606 подается тепло для процесса пиролиза.

Фиг. 7 показывает настоящее изобретение, используемое для производства обработанных (улучшенных) фосфатов и горючих газов, используемых в утилизационном устройстве, которое может быть камерой сгорания энергетической установки. Другое использование горючих газов может включать сжигание газов в камере сгорания газовой турбины или двигателе внутреннего сгорания, как дизельный двигатель, который может приводить в движение генератор и производить энергию, или утилизацию газов в качестве сырья в химическом производстве.

Если количество органического вещества в фосфатах, поступающих в воздушную факельную печь из пиролизера, недостаточно для обеспечения работы воздушной факельной печи при необходимых высоких температурах, можно добавить уголь или любое другое топливо в воздушную факельную печь для достижения необходимых высоких температур.

В следующем варианте настоящего изобретения может быть использовано множество установок для обеспечения газом утилизационного устройства, такого как камера сгорания энергетической установки, или другого использования, описанного выше. Когда используют газы в качестве топлива для энергетической установки, одна или несколько установок, перерабатывающих сланцы и их аналоги, описанных выше вариантов изобретения или описанных в патенте США N 4211606 или 4700639, могут быть использованы с одной или несколькими установками, перерабатывающими фосфатное сырье, описанными выше и показанными на фиг. 8. Таким образом, фосфатное сырье, обычно имеющее изменяющуюся теплотворную способность, может быть переработано так, что горючие газы, полученные на выходе установок, перерабатывающих фосфатное сырье, могут направляться на сжигание в камеры сгорания, в которые также направляются газы от переработки нефтяных сланцев, обычно имеющие приемлемые (умеренные) фиксированные значения теплотворной способности.

Если это желательно, то газы от установок, перерабатывающих фосфаты, и от установок, перерабатывающих нефтяной сланец, можно направить в раздельные камеры сгорания.

Периодически, если некоторые фосфаты имеют умеренно фиксированные значения теплотворной способности, их можно также перерабатывать в отдельной установке или установках с фосфатами, имеющих изменяющиеся значения теплотворной способности, обработанными в других установках. Газы, полученные от этих перерабатывающих установок, могут быть направлены в общую камеру сгорания или в раздельные, если это желательно. Кроме того, там, где фосфатное сырье и нефтяной сланец извлекают из одного и того же или соседних слоев (сланцевые слои часто выше или ниже фосфатных слоев), можно использовать один конвейер для транспортировки нефтяных сланцев и/иди фосфатов к соответствующим технологическим установкам. Раздельные конвейерные системы, таким образом, исключены.

Преимущества и более высокие результаты за счет использования способа и устройств по настоящему изобретению ясно видны из вышеприведенного описания предпочтительных вариантов изобретения. Могут быть произведены различные измерения и модификации без изменения духа и сферы применения настоящего изобретения, описанного в нижеследующих пунктах формулы.

Формула изобретения

1. Способ получения горючих газов из твердого топлива, включающий пиролиз порции твердого топлива в пиролизном реакторе для получения горючих газов и углеродистого материала, подачу этого углеродистого материала из пиролизного реактора в печь для получения продуктов сгорания, включающих раскаленные топочные газы и частицы золы, отделение золы от продуктов сгорания и направление отделенной золы в пиролизный реактор, отличающийся тем, что добавляют в печь следующую порцию твердого топлива и сжигают углеродистый материал и следующую порцию твердого топлива.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что добавляют другое топливо в печь для сжигания.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что другое топливо выбирают с высоким содержанием серы для связывания соединений серы, полученных в процессе сжигания.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют сушку твердого топлива до его пиролиза и до того, как его добавляют в печь.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что сушку топлива выполняют, используя контакт с потоком продуктов сгорания.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что включает последующее отделение тонкой золы и газов от высушенного твердого топлива.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что включает направление порции высушенного твердого топлива в пиролизный реактор.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что добавляют следующую порцию высушенного твердого топлива в печь.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют горючие газы для производства энергии.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что направляют горючие газы в камеру сгорания бойлера для их сжигания и нагрева воды для производства пара, который приводит в движение паровую турбину, соединенную с электрическим генератором для производства электроэнергии.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что осуществляют сжигание другого топлива с высоким содержанием серы в камере сгорания для связывания соединений серы, образованных в процессе сжигания.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что предварительно нагревают воду, направляемую в бойлер, с помощью продуктов сгорания.

13. Устройство для получения горючих газов из твердого топлива, содержащее пиролизный реактор для проведения пиролиза порции топлива с получением горючих газов и углеродистого материала, подающие средства для подачи углеродистого материала из пиролизного реактора в печь для производства продуктов сгорания, включающих раскаленные топочные газы и частицы золы, сепаратор для отделения золы от продуктов сгорания и подающие средства для направления отделенной золы в пиролизный реактор, отличающееся тем, что содержит средства для добавления в печь следующей порции твердого топлива для сжигания углеродистого материала и следующей порции твердого топлива.

14. Способ обработки сырых фосфатов, содержащих органическое вещество, включающий пиролиз порции фосфатов в пиролизном реакторе с получением горючих газов и углеродистого материала, подачу углеродистого материала из пиролизного реактора в печь для получения продуктов сгорания, включающих раскаленные топочные газы и улучшенные фосфаты, разделение продуктов сгорания на множество потоков, один из которых содержит сырые фосфаты, а другой - улучшенные сырые фосфатные продукты, которые извлекаются, и направление сырых фосфатов из одного потока в пиролизный реактор, отличающийся тем, что добавляют в печь следующую порцию фосфатов для сжигания углеродистого материала и следующей порции фосфатов.

15. Устройство для обработки сырых фосфатов, включающих органическое вещество, содержащее пиролизный реактор для пиролиза порции фосфатов с получением горючих газов и углеродистого материала, подающие средства для подачи углеродистого материала из пиролизного реактора в печь для производства продуктов сгорания, включающих раскаленные топочные газы и улучшенные фосфаты, сепаратор для разделения продуктов сгорания на множество потоков, один из которых содержит сырые фосфаты, а другой - улучшенные сырые фосфатные продукты, которые извлекаются, и направление сырых фосфатов из одного потока в пиролизный реактор, отличающееся тем, что содержит средства для добавления в печь следующей порции фосфатов для сжигания углеродистого материала и следующей порции фосфатов.

Приоритет по пунктам: 25.03.92 - по пп. 1-15.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6,