Установка, способ и применение реактора для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ

Установка, способ и применение реактора для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к установке, способу, а также применению реактора для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ. Установка с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения известна, например, из DE 10215679 A1.

Известен способ непосредственного термохимического преобразования высокомолекулярных органических веществ в высококачественные низкомолекулярные продукты, которые при комнатной температуре существуют в форме маловязких жидкостей и являются горючими. При этом органические вещества, предпочтительно в форме твердого возобновляемого сырья и/или остаточных веществ, превращают путем непосредственного ожижения в значительно улучшенные жидкие углеводороды, с той целью, чтобы использовать их химически и энергетически. Этот известный способ имеет хозяйственное значение для изготовления топлива для традиционных двигателей транспортных средств, то есть для изготовления бензина или дизельного топлива.

В способе непосредственного сжижения, описанном в DE 10215679 A1, речь идет о каталитически-термическом процессе преобразования, при котором из высокомолекулярных органических веществ путем реакций крекинга и модификации, поддерживаемых катализаторами, непосредственным путем, то есть напрямую, путем газификации вырабатывают высококачественные жидкие продукты.

Для проведения этого непосредственного термохимического способа сжижения органических веществ применяют, например, реакторы с мешалкой, которые обеспечивают хорошее перемешивание и пригодны для дистилляции реактивов и в качестве реакторов с газовой отгонкой легких фракций. Однако реакторы с мешалкой имеют тот недостаток, что расположенные в реакторе подвижные конструкционные элементы, то есть перемешивающие элементы, приводят к проблемам уплотнения, если реактор работает под давлением при высокой температуре. В противоположность этому, проточные реакторы, например трубчатые реакторы, имеют преимуществом простую конструкцию, не содержащую подвижных конструкционных элементов. Применение разделителей потока, например, в форме статических смесителей или статических смесительных элементов, обеспечивает возможность хорошего перемешивания компонентов. Однако такие трубчатые реакторы непригодны для дистилляции реактивов или в качестве реакторов с газовой отгонкой легких фракций, и оптимальное управление временем обработки подлежащих крекингу молекул невозможно. Подлежащие крекингу молекулы находятся в зоне реакции отчасти слишком долго, отчасти слишком кратковременно, вследствие чего получается малый выход произведенного масла или же слишком высокий выход произведенного газа.

Задачей изобретения является установка для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ, которая при сравнительно простой конструкции обеспечивает возможность эффективного преобразования органических веществ в наиболее высококачественные сырье, горючие материалы и топливо.

Кроме того, задачей изобретения является способ, а также применение реактора для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ, которые соответственно простым способом обеспечивают возможность эффективного преобразования органических веществ в наиболее высококачественные сырье, горючие материалы и топливо.

Согласно изобретению эта задача решена в отношении установки посредством предмета п.1 формулы изобретения, в отношении способа - посредством предмета п.26 формулы изобретения, а в отношении применения - посредством предмета п.31 формулы изобретения.

В соответствии с этим в изобретении предложена установка для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ, которая включает реактор, содержащий загрузочное устройство для органических веществ, разгрузочное устройство для продуктов реакции и оборудование для подвода энергии реакции с целью преобразования органических веществ в продукты реакции. Согласно изобретению реактор включает оборудование для образования внутреннего циркуляционного контура потока в реакторе. В соответствии с этим реактор установки согласно изобретению является проточным реактором, который выполнен таким образом, что внутри реактора образуется проводимый по циркуляционному контуру поток, при этом механические движущиеся элементы не требуются. Внутренний циркуляционный контур потока в реакторе обеспечивает оптимизированный, ориентированный на продукцию результат перемешивания и реакции, при этом движущиеся конструкционные элементы не требуются. Это означает, что возможна эксплуатация реактора при высоких температурах и давлениях, при этом проблемы уплотнения отсутствуют. Внутренний циркуляционный контур потока в реакторе приводит при этом к превосходному перемешиванию компонентов, даже если они существуют в различных фазах. В частности, возможно хорошее перемешивание до трех фаз с жидким, газообразным и твердым агрегатными состояниями. Кроме того, установка согласно изобретению обеспечивает очень быстрое нагревание загруженного сырья и вспомогательных веществ, так что реактор особенно пригоден, в частности, для шокового нагревания, описанного в DE 10215679 A1. Внутренний циркуляционный контур потока в реакторе обеспечивает возможность как каталитических, так и некаталитических, а также как гидрирующих, так и негидрирующих реакций преобразования. Благодаря функции дистилляции реактива или газовой отгонки легких фракций реактор создает предпосылки для ориентированной на продукцию оптимизации времени обработки.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения оборудование для образования внутреннего циркуляционного контура реактора содержит по меньшей мере одно сопло рабочей струи, которое входит в корпус реактора. Через сопло рабочей струи в реактор может впрыскиваться движущая среда, например газ или жидкость, таким образом, что в реакторе образуется циркуляционный контур потока. Сопло рабочей струи может содержать по меньшей мере две трубки сопла, так что обеспечена возможность отдельной загрузки органических веществ и подача через сопло движущей среды. Образование внутреннего циркуляционного контура потока в реакторе поддерживается тем, что соосно с соплом рабочей струи в корпусе расположена по меньшей мере одна направляющая труба. Это расположение обеспечивает возможность образования двухпетлевого циркуляционного контура потока, который приводит к особенно хорошему перемешиванию компонентов.

В следующем предпочтительном варианте выполнения изобретения реактор содержит оборудование для образования внешнего циркуляционного контура реактора, при этом по меньшей мере один циркуляционный трубопровод соединяет два расположенных на расстоянии друг от друга участка реактора. Это означает, что реактор обеспечивает образование внутреннего и внешнего циркуляционных контуров реактора, то есть двух циркуляционных контуров. Соединение двух расположенных на расстоянии друг от друга участков реактора при помощи циркуляционного трубопровода обеспечивает возможность возврата, например, жидкого масла, с целью введения добавок в реактор.

При этом циркуляционный трубопровод может быть соединен с соплом рабочей струи, в частности, с одной из двух трубок сопла, вследствие чего достигается особенно компактное выполнение установки. Внешний циркуляционный контур реактора может содержать нагревательное устройство и/или фильтрующее устройство.

Для улучшения разделения газа и жидкости внутри реактора перед разгрузочным устройством может быть расположено дегазирующее устройство.

В следующем предпочтительном варианте выполнения изобретения загрузочное устройство содержит пневматические и/или механические средства подвода твердых веществ, вследствие чего обеспечивается возможность особенно эффективного подвода органических веществ, как при непрерывной, так и при периодической работе. Для устранения зависания пневматические и/или механические средства подвода твердого вещества могут иметь стойкое к высокой температуре антиадгезионное покрытие.

Предпочтительно пневматические средства подвода твердого вещества присоединены к оборудованию для образования внутреннего циркуляционного контура реактора, так что последнее выполняет двойную функцию, как в отношении подвода органических веществ, так и в отношении образования внутреннего циркуляционного контура реактора. При этом пневматические средства подвода твердого вещества могут быть соединены с соплом рабочей струи, в частности с одной из двух трубок сопла. Возможность реализации пневматических средств подвода твердого вещества состоит в том, чтобы предусмотреть по меньшей мере одну напорную подающую емкость, которая выполнена с возможностью соединения с реактором, в частности с соплом рабочей струи. Непрерывный подвод твердого вещества может быть достигнут посредством того, что предусмотрены две напорные подающие емкости, которые выполнены с возможностью поочередной работы.

Пневматические средства подвода твердого вещества могут содержать устройство подачи транспортирующего газа и/или устройство подачи псевдоожижающего газа, которые выполнены с возможностью соединения с напорной подающей емкостью или же с напорными подающими емкостями, благодаря чему в напорной подающей емкости может создаваться давление, а именно как при помощи инертного газа, так и при помощи реакционного газа. Выгрузка твердого вещества из напорной подающей емкости может осуществляться или поддерживаться с помощью устройства подачи транспортирующего газа. Благодаря функции псевдоожижения при помощи устройства подачи псевдоожижающего газа устраняется зависание частиц твердого вещества, а также налипание частиц на стенки емкости.

При этом, по меньшей мере в области подводящего отверстия напорной подающей емкости для устройства подачи псевдоожижающего газа, может быть расположена газопроницаемая облицовка напорной подающей емкости. Благодаря этому, во-первых, достигают однородного псевдоожижения материала, находящегося в напорной подающей емкости, а во-вторых, устраняют нежелательное налипание материала на стенки емкости, а также засорение подводящего отверстия напорной подающей емкости. Предпочтительно подводящие средства устройства подачи транспортирующего газа расположены в области разгрузочного отверстия напорной подающей емкости. Благодаря этому достигают особенно эффективной выгрузки твердого вещества из напорной подающей емкости. Подводящие средства могут включать дутьевую трубку, которая выступает в напорную подающую емкость вплоть до области разгрузочного отверстия, так что транспортирующий газ может целенаправленно вдуваться в желаемую область.

Механические средства подвода твердого вещества могут быть присоединены к оборудованию для образования внешнего циркуляционного контура реактора. Так как в случае внешнего циркуляционного контура реактора речь идет, в частности, о циркуляции или о возврате жидкой фазы реактора, то механическая подача органических веществ в этой области является особенно благоприятной. По направлению транспортировки перед механическими средствами подвода твердого вещества или после них может быть расположен насос оборудования для образования внешнего циркуляционного контура потока в реакторе. Перед механическим средствами подвода твердого вещества может быть расположено пульпообразующее устройство, так что органические твердые вещества перед подачей в реактор могут превращаться в суспензию или растворяться при помощи соответствующей органической жидкости или, при определенных условиях, также при помощи воды. Механические средства подвода твердого вещества могут включать шлюзовое устройство, посредством которого твердые вещества, загружаемые в реактор, могут подвергаться действию атмосферы инертного газа. Кроме того, благодаря шлюзовому устройству предотвращается выход газов, паров и жидкостей из реактора, и, при необходимости, достигается уплотнение по отношению к повышенному давлению в реакторе.

Для непрерывной эксплуатации, в частности для непрерывного подвода твердого вещества, механические средства подвода твердого вещества могут включать шнековое устройство с запирающим давление участком, который с целью образования запорной пробки расположен за участком сжатия. Благодаря этому предотвращают или уменьшают потери давления в реакторе при подводе твердого вещества. Следующая возможность подачи органических веществ состоит в том, что механические средства подвода твердого вещества включают поршневое устройство. Поршневое устройство дает то преимущество, что возможна транспортировка или подача не преобразованных в пульпу твердых веществ, благодаря чему поддерживается быстрое нагревание в реакторе. Поршневое устройство может включать по меньшей мере один напорный цилиндр, в частности два напорных цилиндра, благодаря чему в последнем случае достигают непрерывной подачи.

Способ согласно изобретению основан на идее загрузки органических веществ в реактор, преобразования их с подводом энергии реакции в продукты реакции и выгрузки продуктов реакции из реактора. Согласно изобретению в реакторе образован циркуляционный контур потока. Благодаря этому достигается особенно хорошее перемешивание компонентов, даже если они существуют в трех различных фазах, при этом механические движущиеся конструкционные элементы не требуются. Для образования циркуляционного контура потока движущую среду можно вводить в реактор под давлением. При этом возможны однофазная, двухфазная и трехфазная эксплуатация реактора.

Кроме того, изобретение включает применение реактора для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ, содержащего загрузочное устройство для органических веществ, разгрузочное устройство для продуктов реакции и оборудование для подвода энергии реакции с целью преобразования органических веществ в продукты реакции, при этом реактор содержит оборудование для образования внутреннего циркуляционного контура потока в реакторе. Применяемым реактором предпочтительно является реактор с внутренним контуром циркуляции.

Изобретение поясняется подробнее ниже при помощи вариантов выполнения, со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, содержащие дальнейшие подробности. На них изображено:

фиг.1 - поперечное сечение реактора установки для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ в соответствии с одним вариантом выполнения согласно изобретению, в схематизированной форме,

фиг.2 - подробный вид сопла рабочей струи реактора согласно фиг.1,

фиг.3 - другой вариант выполнения реактора установки для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ,

фиг.4 - поперечное сечение пневматического устройства для подвода твердых веществ в схематизированной форме,

фиг.5 - комбинация двух устройств для подвода твердых веществ согласно фиг.4,

фиг.6 - поперечное сечение пульпообразующего устройства в схематизированной форме,

фиг.7 - поперечное сечение шлюзового устройства в схематизированной форме,

фиг.8 - поперечное сечение шнекового устройства,

фиг.9а, 9b - поперечное сечение поршневого устройства при двух различных положениях поршня,

фиг.10 - поперечное сечение поршневого устройства, содержащего два напорных цилиндра, и

фиг.11 - схематическое изображение циркуляционного контура фильтрации параллельного потока.

На фиг.1 показано поперечное сечение реактора, который согласно изобретению применяют для изготовления сырья, горючих материалов и топлива из органических веществ путем непосредственного сжижения. Конкретно при этом применяют многофазный смесительный реактор, а именно реактор с внутренним контуром циркуляции.

Реактор 10 содержит корпус 16 с вертикально расположенной цилиндрической оболочкой 16а. На верхнем осевом конце реактора предусмотрено загрузочное устройство 11, посредством которого органические вещества подают в реактор 10. Далее, на верхнем осевом конце реактора 10 расположено разгрузочное устройство 12 для продуктов реакции, например легколетучих углеводородных соединений, которое, например, соединено с дистилляционной колонной (не показана). В оболочку 16а корпуса 16 интегрированы нагревательные элементы, которые образуют оборудование 13 для подвода энергии реакции. Нагревательные элементы могут быть выполнены для термического или индуктивного нагревания или для нагревания при помощи микроволн. Оборудование 13 может дополнительно содержать средства для создания давления в реакторе, так что возможна эксплуатация реактора 10 как без давления, так и под давлением.

Далее, реактор 10 включает оборудование 14 для образования внутреннего свободного циркуляционного контура потока в реакторе, содержащее по меньшей мере одно сопло 15 рабочей струи, которое входит в корпус 16 в верхней области реактора 10. Сопло 15 рабочей струи выполнено в виде двухтрубного сопла или в виде трехслойного сопла и содержит две концентрично расположенные трубки 17, 18 сопла.

На фиг.2 показан подробный вид выпускной области сопла 15 рабочей струи вместе с обеими трубками 17, 18 сопла. Там видно, что внутренняя трубка 17 выступает в осевом направлении за наружную трубку 18, при этом между внутренней трубкой 17 и наружной трубкой 18 образован кольцевой зазор. Это означает, что среда может транспортироваться в реактор 10 как через внутреннюю трубку, так и через наружную трубку. Предпочтительно внутренняя трубка 17 сопла выступает из выходного поперечного сечения сопла наружу на 0,4-6-кратную величину диаметра сопла, то есть выходного диаметра наружной трубки 18 сопла. Отношение диаметра внутренней трубки 17 сопла к диаметру наружной трубки 18 сопла в области выходного отверстия сопла 15 рабочей струи составляет от 0,4 до 0,9.

Внутренняя трубка 17 соединена с подводом твердого вещества (на фиг.1 не показан), в частности с пневматическим подводом твердого вещества. Наружная трубка 18 соединена с возвратным трубопроводом или же с циркуляционным трубопроводом 21, в общем случае с оборудованием 20 для образования внешнего циркуляционного контура реактора. К соплу 15 рабочей струи присоединена направляющая труба 19 или же направляющая труба потока, при этом направляющая труба 19 и сопло 15 рабочей струи расположены соосно. Как видно на фиг.1, выходная сторона сопла 15 рабочей струи может выступать в направляющую трубу, так что в этой области направляющая труба 19 концентрически окружает сопло 15 рабочей струи. Между нижним краем направляющей трубы 19 и днищем 42 корпуса реактора 10 предусмотрено промежуточное пространство. Направляющая труба 19 открыта на обоих осевых концах и совместно с соплом 15 рабочей струи образует часть оборудования 14 для образования внутреннего циркуляционного контура потока в реакторе. Отношение диаметра наружной оболочки 16а к диаметру направляющей трубы 19 потока предпочтительно составляет от 3:1 до 5:1.

Оборудование 20 для образования внешнего циркуляционного контура реактора включает циркуляционный трубопровод 21, который соединяет два расположенных на расстоянии друг от друга участка 22, 23 реактора 10. Конкретно, циркуляционный трубопровод 21 соединяет участок, расположенный в верхней области реактора 10, с верхним осевым концом реактора 10, благодаря чему образуется внешний циркуляционный контур реактора. При этом циркуляционный трубопровод 21 соединяет область реактора 10, в которой находится смесь жидкого масла, биомассы и отгоняющего легкие фракции газа, с соплом 15 рабочей струи. Как видно на фиг.1, при этом циркуляционный трубопровод 21 образует наружную трубку 18 сопла 15 рабочей струи. Для циркуляции жидкого масла во внешнем циркуляционном контуре реактора предусмотрен насос 29, который пригоден для транспортировки фракций твердых веществ. Вместо пневматического подвода твердых веществ, то есть пневматических средств 14, подача органических веществ может также осуществляться механически, причем пригодные для этого механические средства 15 подвода твердых веществ могут быть расположены по направлению транспортировки перед насосом 29 или после него. Механическая подача органических веществ во внешний циркуляционный контур реактора обозначена на фиг.1 штриховой стрелкой, которая расположена по направлению транспортировки перед насосом 29. Механический подвод твердых веществ может быть предусмотрен вместо пневматического подвода твердых веществ или в дополнение к нему.

В том месте, где циркуляционный трубопровод 21 входит в реактор 10, он образует отвод 43 жидкого масла. Этот отвод 43 жидкого масла расположен на таком удалении от верхнего осевого конца реактора 10, что уровень жидкости устанавливается над отводом 43 жидкого масла, и между уровнем 45 жидкости и верхним осевым концом 46 реактора образуется газосборное пространство 44. Выходное отверстие сопла 15 рабочей струи расположено в осевом направлении ниже отвода 43 жидкого масла, по меньшей мере расположено так, что при эксплуатации реактора 10 обеспечено расположение выходного отверстия сопла 15 рабочей струи ниже уровня 45 жидкости. Конкретно, сопло 15 рабочей струи расположено таким образом, что образуется уровень 45 жидкости, который расположен над верхним осевым концом направляющей трубы 19 потока на высоте, соответствующей от 0,4- до 1,5-кратной величины диаметра направляющей трубы 19 потока.

Оборудование 20 для образования внешнего циркуляционного контура реактора может быть оснащено нагревательными элементами 20а и/или фильтрующим устройством 20b. При этом фильтрующее устройство 20b выполнено для фильтрации параллельного потока, который включен во внешний циркуляционный контур реактора. Для этого от внешнего циркуляционного контура реактора (основной поток) отделяют частичный поток и подводят его к фильтрующему устройству. Отфильтрованный из частичного потока масляный осадок извлекают из фильтрующего устройства и подвергают утилизации или дальнейшей переработке. Отфильтрованный в фильтрующем устройстве 20b частичный поток снова подводят во внешний циркуляционный контур реактора (основной поток). Подвод отфильтрованного частичного потока в основной поток осуществляют на стороне всасывания насоса 29 внешнего циркуляционного контура реактора. Это означает, что отфильтрованный частичный поток примешивают к неотфильтрованному основному потоку. Нагревательные элементы 20а, расположенные во внешнем циркуляционном контуре реактора, в данном варианте выполнения расположены перед отводом неотфильтрованного частичного потока к фильтрующему устройству 20b, однако по конструктивным причинам могут быть также расположены после него.

Основной поток внешнего циркуляционного контура реактора после отделения частичного потока снова подводят в реактор 10 или в жидкую фазу реактора 10, как описано выше.

Фильтрация параллельного потока показана на фиг.11.

Принцип функционирования реактора 10 согласно фиг.1 поясняется ниже.

Через внутреннюю трубку 17 сопла биомассу с помощью реакционного или отгоняющего легкие фракции газа пневматически подводят в сопло 15 рабочей струи. Одновременно через циркуляционный трубопровод 21 жидкое масло подводят к наружной трубке 18 сопла 15 рабочей струи. Струя жидкого масла, выходящая из сопла 15 рабочей струи, всасывает через внутреннюю трубку 17 сопла, расположенную посередине и открывающую в радиальном направлении выходное поперечное сечение сопла, реакционный или отгоняющий легкие фракции газ, проводимый в зоне пониженного давления сопла 15 рабочей струи, благодаря чему достигается чрезвычайно мелкое разделение газовых пузырьков. Газовые пузырьки интенсивно перемешиваются с биомассой и жидким маслом. Таким образом, реактор 10 эксплуатируют как с внутренним свободным, то есть без помощи механических движущихся конструкционных элементов, циркуляционным контуром потока, который приводят в действие путем впрыскивания движущей среды, например жидкого масла из реактора 10, через сопло 15 рабочей струи, так и с образованным посредством циркуляционного трубопровода 21 внешним циркуляционным контуром реактора, который приводят в действие посредством насоса 29.

Реактор 10 согласно фиг.1 неожиданно обеспечивает оптимальные характеристики перемешивания друг с другом трех фаз: газа, жидкости и твердого вещества. Одновременно циркуляционный контур реактора обеспечивает ориентированное на продукцию управление временем обработки, с отводом легколетучих целевых продуктов и селективной выгрузкой твердого вещества из труднолетучих фракций продукта, остающихся в циркуляционном контуре реактора. Загрузку твердых сырья и вспомогательных веществ осуществляют посредством загрузочных систем, которые пригодны для как можно более непрерывной подачи в систему реактора, находящуюся под высоким избыточным давлением. При этом загрузку твердого вещества осуществляют пневматически, вместе с реакционным газом, или же при помощи инертного газа-носителя, непосредственно в оптимальную зону перемешивания и реакции реактора. При этом реактор 10 предпочтительно выполнен в виде смесителя с внутренним контуром циркуляции, содержащего интегрированное разделение фаз и не содержащего механически движущихся элементов, который имеет внутренний и внешний циркуляционные контуры реактора. Благодаря этому неожиданно достигается идеальный результат перемешивания и реакции. Гидравлический привод внешнего циркуляционного контура реактора осуществляют посредством допускающего наличие фракций твердых веществ и газов циркуляционного насоса 29, который посредством сопла 15 рабочей струи также приводит в действие внутренний циркуляционный контур реактора. Кроме того, при необходимости при помощи насоса в циркуляционный контур реактора можно подавать суспензии, содержащие катализаторы или вспомогательные вещества.

Следующий вариант выполнения реактора 10 показан на фиг.3. Реактор 10 на фиг.3 выполнен аналогично реактору 10 согласно фиг.1 и дополнительно включает дегазирующее устройство 37, а именно дегазирующую головку 37а для улучшенного разделения газа и жидкости. Дегазирующая головка 37а расположена между реактором 10 и разгрузочным устройством 12 для легколетучих углеводородных соединений. Как видно на фиг.3, дегазирующая головка 37а охватывает реактор 10. Разгрузочное устройство 12 для продуктов реакции предусмотрено на дегазирующей головке 37а так же, как и отвод 43 жидкого масла, который соединяет дегазирующую головку 37а с циркуляционным трубопроводом 21. На фиг.3 циркуляционный трубопровод 21 изображен не полностью. Расположение циркуляционного трубопровода 21, в частности соединение с соплом 15 рабочей струи, соответствует расположению согласно фиг.1.

Дегазирующая головка 37а включает каплеотделитель 47, который расположен под разгрузочным устройством 12 для легколетучих углеводородных соединений или перед ним и проходит по поперечному сечению дегазирующей головки 37а. Каплеотделитель 47 предназначен для задерживания аэрозолей и выполнен соответствующим образом. В дополнение к каплеотделителю 47 предусмотрено каплеотражательное кольцо 48, которое смонтировано или сформировано на наружном крае верхнего осевого конца реактора 10.

Кроме того, согласно фиг.3 на днище 42 корпуса реактора 10 предусмотрен разгрузочный трубопровод 49. Этот разгрузочный трубопровод 49 может быть также предусмотрен в реакторе согласно фиг.1.

Реактор 10 согласно фиг.3 эксплуатируют аналогичным способом, как и реактор 10 согласно фиг.1. В этом отношении можно сослаться на соответствующие части описания.

Изобретение включает также варианты выполнения, в которых предусмотрено более одного сопла 15 рабочей струи, например два, три, четыре или еще более. При этом к каждому соплу рабочей струи присоединена направляющая труба 19 потока. Альтернативно к одной направляющей трубе 19 потока может быть также присоединено несколько сопел 15 рабочей струи, причем в этом случае направляющая труба 19 потока соответственно имеет большие размеры. Благодаря применению нескольких сопел 15 рабочей струи обеспечена возможность установления соответственно многопетлевого профиля потока в реакторе 10.

Ниже поясняются различные загрузочные системы, с помощью которых биомасса или вообще органические вещества могут загружаться в реактор 10. На фиг.4 загрузочное устройство 11 выполнено в виде пневматических средств 24 подвода твердых веществ. Пневматические средства 24 согласно фиг.4 присоединены к оборудованию 14 для образования внутреннего циркуляционного контура реактора, то есть пневматические средства 24 соединены с соплом 15 рабочей струи, в частности с расположенной внутри трубкой 17 сопла 15 рабочей струи.

Пневматические средства 24 содержат напорную подающую емкость 26, которую через вентильное устройство, например через выпускной шаровый кран 50, можно соединять с реактором 10 или с соплом 15 рабочей струи. Вместо выпускного шарового крана 50 могут применяться другие виды вентилей. Напорная подающая емкость 26 содержит верхний цилиндрический участок 51 и нижний конический участок 52. Для подвода твердых веществ предусмотрено подводящее устройство 53, например содержащее загрузочный шаровый кран 53а. Загрузка органическими веществами обозначена при помощи соответствующей стрелки на фиг.4. За подводящим устройством 53 расположен трубопровод 54 для отходящих газов, через который может выходить вытесняемый воздух.

Напорная подающая емкость 26 соединена с устройством подачи сжатого газа, посредством которого подводят псевдоожижающий газ и транспортирующий газ. Газоподводящее устройство 27а для транспортирующего газа включает подводящие средства 40, например, в форме дутьевой трубки 40а, которая входит в область разгрузочного отверстия 41 накопительной емкости 26. Благодаря этому подачу транспортирующего газа целенаправленно осуществляют в том месте, где твердое вещество выгружают из напорной подающей емкости 26.

Кроме того, предусмотрено еще одно газоподводящее устройство 27b для псевдоожижающего газа (устройство подачи псевдоожижающего газа), которое соединено с устройством подачи сжатого газа и имеет подводящее отверстие 28, которое расположено в нижнем коническом участке 52 напорной подающей емкости 26. Благодаря этому достигается особенно эффективное псевдоожижение твердых веществ, находящихся в напорной подающей емкости 26. Нижний конический участок 52 снабжен газопроницаемой облицовкой 39, которая расположена по меньшей мере в области подводящего отверстия 28 устройства 27b подачи псевдоожижающего газа. В напорной подающей емкости 26 согласно фиг.1 облицован весь нижний конический участок 52. Таким образом, облицовка образует пористый вентиляционный конус, который поддерживает однородное псевдоожижение твердых веществ. Кроме того, облицовка 39 предотвращает зависание измельченных твердых веществ в напорной подающей емкости 26. С этой целью также верхний цилиндрический участок 51 облицован стойким к высокой температуре антиадгезионным покрытием 38. Облицовка 39 открыта в области разгрузочного отверстия 41.

Напорная подающая емкость 26 согласно фиг.4 работает следующим образом.

Измельченные твердые вещества при открытом загрузочном шаровом кране 53а и открытом шаровом кране 54а для отходящих газов подают при помощи соответствующего транспортирующего устройства через загрузочный трубопровод 53b в напорную подающую емкость 26. Вытесняемый при этом воздух выходит через трубопровод 54 для отходящих газов. Когда напорная подающая емкость 26 заполнена, загрузочный шаровый кран 53а закрывают, и инертный газ вначале втекает через устройство 27b подачи псевдоожижающего газа в напорную подающую емкость 26. После создания атмосферы инертного газа в напорной подающей емкости 26 шаровый кран 54а для отходящих газов закрывают, и при помощи устройства 27а подачи транспортирующего газа и/или устройства подачи 27b псевдоожижающего газа доводят напорную подающую емкость до эксплуатационного давления, по выбору, инертного или реакционного газа. После достижения эксплуатационного давления выпускной шаровый кран 50 открывают и транспортирующий газ вдувают через дутьевую трубку 40а устройства 27а подачи транспортирующего газа в область разгрузочного отверстия 41. Благодаря этому твердое вещество, находящееся в напорной подающей емкости 26, транспортируется вместе с реакционным газом через разгрузочный трубопровод 50а к реактору 10 или к соплу 15 рабочей струи.

Благодаря целенаправленному регулированию соотношения псевдоожижающего газа и транспортирующего газа твердое вещество выгружают из напорной подающей емкости 26 в дозированном количестве.

Непрерывная эксплуатация пневматических средств 24 может достигаться посредством переключения по меньшей мере двух или большего количества напорных подающих емкостей 26, как показано на фиг.5. Обе напорные подающие емкости 26 имеют общий трубопровод 54 для отходящих газов, а также общий разгрузочный трубопровод 50а. Путем поочередной работы обеих напорных подающих емкостей 26 одна из двух емкостей соответственно функционирует в качестве накопительной емкости, в то время как подача твердого вещества соответственно осуществляется через другую емкость. Как только эта емкость становится порожней или почти порожней, производят переключение на другую емкость, заполненную в промежуточное время. Таким образом, напорная подающая емкость 26, функционирующая в качестве накопительной емкости, служит в качестве промежуточного накопителя (буферной емкости) и одновременно в качестве шлюзового затвора между атмосферным давлением и требуемым давлением подачи или же давлением в системе. Напорные подающие емкости 26 или накопительные емкости загружают посредством соответствующего внешнего подающего устройства твердыми веществами, поступающими из внешнего накопителя, а затем, после перекрывания подвода твердых веществ, подают в них газ для образования атмосферы инертного газа и для создания требуемого давления в системе. Предпочтительно это осуществляют при помощи технологического газа, который отводят от потока транспортирующего газа. Однако создание требуемого давления в системе может также осуществляться при помощи газа, подводимого извне. После завершения создания давления и образования атмосферы инертного газа управляемую вентилями систему шлюзовых затворов и трубопроводов к реактору 10 открывают, и твердые вещества вместе с подающим газом или транспортирующим газом, который может также содержать реакционный газ, направляют в реактор. В то время когда одна накопительная емкость работает для подвода твердого вещества и газа в реактор (напорная подающая емкость 26), другую накопительную емкость пополняют следующей партией твердого вещества. Перед повторным заполнением снимают давление в соответствующей накопительной емкости.

В совокупности пневматическая подача, посредством которой в варианте выполнения согласно фиг.5 осуществлена техническая адаптация к повышенному давлению до 200 бар (20 МПа) и температуре до 300°C, представляет собой оптимальное устройство для загрузки органических твердых веществ в жидкие фазы с целью непосредственного сжижения. При этом осуществляют загрузку частиц твердого вещества в реактор, находящийся под давлением, быстро и непосредственно в его жидкую фазу, не подвергая их при этом уплотнению. Кроме того, твердые вещества не содержат балластных веществ, например пульпообразующей жидкости, так что твердые вещества очень быстро и при максимально малых затратах энергии могут нагреваться в жидкой фазе до температуры реакции величиной порядка от 300 до 600°C. Благодаря этому может быть достигнуто очень энергетически эффективное проведение процесса и высокий выход желаемого жидкого продукта. В значительной мере устраняются твердые продукты обугливания и осмоления, возникающие в увеличенном количестве при медленном нагревании.

Пример механических средств 25 подвода твердых веществ показан на фиг.6 при помощи пульпообразующего устройства 30. Пульпообразующее устройство 30 мо