由褐煤来生产碳和可燃气体制造技术

本发明专利技术涉及一种从潮湿褐煤或在方法开始实施时增湿的干燥褐煤中提取碳和可燃气体的方法，在合适的反应器中，使褐煤沿着重力的方向，从上至下连续经过移动床的四个区：第一区或干燥区，在该区内通过上升的热蒸汽和气体将潮湿或已增湿的褐煤烘干；第二区或热解区，在该区内通过大量、优选为至少98%的亚化学计量的氧气，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气；第三区或火焰区，以及第四区或无焰燃烧区，第三区和第四区共同组成一个余烬区，在该余烬区内，根据有机化合物和金属化合物，在基本上化学计量地进行的氧气供应时，对残留的有机化合物和金属化合物进行氧化和/或燃烧/气化，其中未燃尽的残留物包括基本较纯的、纯度至少约90%的碳，不断将其清除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由褐煤来生产碳和可燃气体
本专利技术涉及一种由褐煤来生产碳和可燃气体的方法。
技术介绍
褐煤是德国最大的化石能源。德国的褐煤平均含水量约为50%，它的热值相对较小，一般最大为28.5MJ/kg，而烟煤的热值在35MJ/kg的范围内。在用作家庭燃料燃烧时，通常需将褐煤烘干，并加工成煤砖。烘干后的褐煤一般含有约60-75%的碳、6.0-5.8%的氢、17-34%的氧、0.5-3%的硫以及1-1.2%的氮。在将褐煤进行标准燃烧以获取能源例如进行发电时，作为燃烧气体主要产生C02、SO2和N0X。后两种气体对环境非常有害，必须从褐煤发电厂的废气中清除它们。本专利技术的目的是，在将褐煤转化为能够置于比传统褐煤燃烧设备更简易、更便宜且故障率更低的设备中进行燃烧的物质。
技术实现思路
本专利技术涉及一种从潮湿褐煤或在方法开始实施时增湿的干燥褐煤中获取碳和可燃气体的方法。在这种方法 中，在合适的反应器中使褐煤沿着重力方向从上至下连续地经过移动床的四个区:第一区或干燥区:在该区内通过上升的热蒸汽和气体将潮湿或已增湿的褐煤烘干；第二区或热解区:在该区内通过大量的、优选为至少98%的亚化学计量的氧气，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气；第三区或火焰区，以及第四区或无焰燃烧区，第三区和第四区共同组成一个余烬区；在该余烬区内，在进行基本上化学计量的氧气供应时，根据有机化合物和金属化合物，对残留的有机化合物和金属化合物进行氧化和/或燃烧/气化，其中，未燃烧的残留物包括基本较纯的、纯度至少约90%的碳，并不断将其清除。【附图说明】图1示出一种适合实施本专利技术方法的转化装置。图2示出一个适合实施本专利技术方法的反应器电池组。图3示出另一个适合实施本专利技术方法的反应器电池组。【具体实施方式】令人惊奇地发现，褐煤有利地在移动床的碳化过程中，能够持续不断地被转化成一种碳浓缩物(例如木炭)、煤灰和裂解气，它们可以通过热、电方式来方便地进行利用。该方法的依据如下:在合适的反应器中，使潮湿褐煤或在该方法开始实施前借助增湿装置增湿到约30%含水量的干燥褐煤、例如呈煤砖形状的干燥褐煤沿着重力的方向，从上至下连续地经过移动床的四个区:第一区(干燥区):在该区内通过上升的热蒸汽和气体将潮湿或已增湿的褐煤烘干；第二区(热解区):在该区内，通过大量消耗亚化学计量的氧气(例如，至少消耗98%或至少99%或更高)，或者在基本无氧的状态下，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气；第三区(火焰区)，以及第四区(无焰燃烧区)(共同组成:余烬区)，这里，在主要通过基本上化学计量来供应氧气时，根据有机化合物和金属化合物，对残留的有机化合物和金属化合物进行氧化和/或燃烧/气化，其中未燃烧的残留物包括基本较纯的(根据褐煤的纯度，纯度至少约90%，例如至少约95%)的碳，并不断将其清除。“基本无氧”是指气体中含有体积占0.5%或更少的氧。“基本上化学计量供应的氧气，根据有机化合物和金属化合物”是指，这些化合物(就碳化产品即碳浓缩物而言)在碳浓缩物中剩余的不大于重量的约5%，从余烬区上升的气体含有的氧气的体积百分比不大于2%，优选为不大于约1%，及特别优选为不大于约0.5%。干燥区和热解区因上升的热蒸汽和气体而达到约450°C -约900°C，优选为约500 V -约550°C。火焰区褐煤残留物的温度低于600 V，而火焰的正常温度则高于1000 V。无焰燃烧区的温度为约500°C -约600°C，即稍低于碳的燃烧温度。当褐煤含水量不同时，干燥和热解区的温度可以通过控制供气而加以控制，以保持必要的热解温度。在干燥区的潮湿的或已增湿的褐煤同时用作以下气体的吸附剂:更长链的碳氢化合物，以及位于干燥区下方的热解区内产生并向上蒸发的最终含硫气体。褐煤下移进入热解区之后，就会继续分解出更长链的碳氢化合物。在热解区，可能还含有氮和硫以及金属的有机化合物将在实际无氧的情况下进行热解。在这种情况下，产生一种裂解气，它主要含有一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、甲烷(CH4)、氢气(H2)、短链碳氢化合物，以及可能的含硫气体如H2S、C0S、CS2。非常稳定的有机化合物，例如高稠合芳烃，在火焰区和无焰燃烧区(余烬区)燃烧或碳化成co2、h2o以及可能的SO2，并`且金属至少部分得到氧化。如果产生的含硫气体如H2SXOS和/或CS2数量较多，则可以通过传统方法如使用脱硫过滤器将它们从反应器产生的气体中清除。可能含有的SO2同样也可以使用传统方法如石灰洗涤法进行清除。这种方法不会产生烟道尘。产生的碳以及含有CO、H2,甲烷以及短链碳氢化合物的裂解气，可以通过热、电方式进行利用。燃烧这些产物的设备比燃烧未加工褐煤的设备更简易、更便宜，故障率更低。DE 10 2005 038 135 B3描述了一种在移动床中由木材或其它生物质持续生产木炭的装置和方法，W02010/124761公开了这种装置和方法的改进产品。特别是W02010/124761和PCT/EP2010/007964公开的装置可以有利地用于将褐煤转化为煤灰、纯碳和裂解气的方法。图1示出了一种此类转化装置100，它适用于连续转化褐煤102。它具有一个垂直的进料区104和一个限制出内室106的壁108，以及一个构成底部的栅格托盘110和一个设置在进料区104盖板112上的叶轮闸门116。叶轮闸门116可以用来相对于环境对内室106进行基本气密的装料。此外盖板112上还安装有一个气体出口 118，它与进料区104的内室106相连。在栅格托盘110的下方设有一个向下收缩的漏斗120，它通过自身的漏斗壁122与内室106相连。一个进气口 134、例如呈管状的进气口通过漏斗壁122。与漏斗120窄小的下端相连的是一个继续向下的管接头130。该管接头130通向另外一个用作卸料装置的叶轮闸门136。从图1中可以看到其中两个支架138支承着该转化装置100。整个转化装置100或至少舱壁108和盖板等已进行热绝缘。绝缘可以减小或防止内室106中产生的气体凝聚在舱壁108的内侧上。此外，转化装置100也可以后置一个流体分配装置。该流体分配装置也可以一体地形成在转化装置中。就此而言在一些实施例中，流体分配装置包括一个安装在混合室中的混合装置和一个增湿装置。例如混合装置可以设计成混合器或搅拌器。混合器可以安装在混合室的反应室下方。通过叶轮闸门116，褐煤102源源不断地或成批地进入内室106。装置在启动时用褐煤102装到约3/4，然后点火。在开机运行中，内室106具有四个区:进料区104上方的第一区(干燥区)140，在该区内通过上升的热蒸汽和气体144将褐煤102在进料区104烘干。在上部140下方连接的是第二区(热解区)142，在该区内通过大量消耗氧气/实际无氧的情况下，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气。与之相连接的的第三区144是火焰区，在该区内残留的有机化合物在从下方通过进气口 134流入的空气中燃烧。在火焰区142下方连接的是最下方的一个区146，它是无焰燃烧区，在该无焰燃烧区内，温度因通过可控进气口 134流入的空气而被调节到500-600°C，并且在褐煤中最后存留的有机物被碳化，其中，在这种情况下，剩余的基本上是碳/碳浓缩物158，它们呈碎块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从潮湿褐煤或在方法开始实施时增湿的干燥褐煤中提取碳和可燃气体的方法，在该方法中，在合适的反应器中，使褐煤沿着重力的方向，从上至下连续经过移动床的四个区：第一区或干燥区，在该区内通过上升的热蒸汽和气体将潮湿或已增湿的褐煤烘干；第二区或热解区，在该区内通过大量、优选为至少98%的亚化学计量的氧气，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气；第三区或火焰区，以及第四区或无焰燃烧区，第三区和第四区共同组成一个余烬区，在该余烬区内，根据有机化合物和金属化合物，在基本上化学计量地进行的氧气供应时，对残留的有机化合物和金属化合物进行氧化和/或燃烧/气化，其中未燃尽的残留物包括基本较纯的、纯度至少约90%的碳，不断将其清除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.17 DE 102011011521.81.一种从潮湿褐煤或在方法开始实施时增湿的干燥褐煤中提取碳和可燃气体的方法，在该方法中，在合适的反应器中，使褐煤沿着重力的方向，从上至下连续经过移动床的四个区:第一区或干燥区，在该区内通过上升的热蒸汽和气体将潮湿或已增湿的褐煤烘干;第二区或热解区，在该区内通过大量、优选为至少98%的亚化学计量的氧气，对烘干的褐煤进行热解，并产生裂解气；第三区或火焰区，以及第四区或无焰燃烧区，第三区和第四区共同组成一个余烬区，在该余烬区内，根据有机化合物和金属化合物，在基本上化学计量地进行的氧气供应...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·舒特多夫，
申请(专利权)人：欧洲木炭有限公司，
类型：
国别省市：