способ пиролитического получения древесного угля

Формула изобретения

1. Способ пиролитического получения древесного угля, включающий контейнерную загрузку древесины в пиролизер, сушку, пиролиз, охлаждение и выгрузку, отличающийся тем, что подачу древесины производят контейнерами, которые формируют введением во внутреннюю полость пиролизера, герметично закрывающуюся на выходе, поршней, обеспечивающих теплоизоляцию между равновеликими зонами, сушку древесины производят отработанными газами, предварительно нагретыми в рабочей зоне пиролиза, отработанные газы и водяной пар выводят из зоны сушки раздельно, охлаждение ведут сначала с использованием холодильника, затем естественным орошением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно производят активацию древесного угля в зоне пиролиза паротермической активацией за счет энергии зоны пиролиза.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в зоне холодильника дополнительно устанавливают нагреватель.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что зону естественного охлаждения изолируют от атмосферы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии древесины, в частности к получению древесного угля.

Способы производства древесного угля заключаются в термообработке древесины со стадиями переугливания и окончательной термообработки в камерной печи с охладителем.

Традиционные способы не обеспечивают достаточной производительности оборудования и высокого качества продукта.

Известен способ производства древесного угля путем термообработки древесины со стадиями переугливания и окончательной термообработки в камерной печи с охладителем, в котором в ходе переугливания производят принудительную циркуляцию в камере парогазов, образующихся в печи, а в ходе окончательной термообработки - циркуляцию неконденсирующихся газов через охладитель (SU, 374360 A, 13.06.73).

За счет принудительной циркуляции парогазов при переугливании и неконденсирующихся газов через охладитель при окончательной термообработке и, кроме того, загрузку контейнерами, заранее заполненными дровами, повышается производительность процесса, но вместе с тем не обеспечивается достаточно высокого качества продукта, требуются затраты на изготовление, загрузку и выгрузку контейнеров.

Известен способ производства древесного угля в контейнерах путем перемещения контейнеров через камеры сушки, переугливания и охлаждения, в котором перед перемещением контейнеров из камеры переугливания в камеру переугливания подают воду, а образовавшиеся пары из камеры переугливания подают в камеру охлаждения (SU, 1171506 A, 07.08.85).

По максимальному количеству сходных признаков и по технической сущности данное решение принято в качестве прототипа. Известный способ позволяет повысить производительность процесса и увеличить выход продукта. Но, предлагаемый способ требует дополнительных затрат на изготовление, транспортировку (рельсовый путь), загрузку и выгрузку контейнеров. Кроме того, при такой загрузке пиролизера не достигается достаточно высокого качества продукта и технология требует довольно сложного аппаратурного оформления. В предлагаемом варианте себестоимость продукта будет высока.

Для снижения себестоимости древесного угля, повышения его потребительских качеств, повышения производительности процесса в предлагаемом способе пиролитического получения древесного угля, включающем контейнерную загрузку в пиролизер, сушку, пиролиз, охлаждение и загрузку, подачу древесины, производят контейнерами, которые формируют введением во внутреннюю полость пиролизера, герметично закрывающуюся на входе и выходе, поршней, обеспечивающих теплоизоляцию между равновеликими зонами, сушку древесины производят отработанными газами, предварительно нагретыми в рабочей зоне пиролиза, отработанные газы и водяной пар выводят из зоны сушки раздельно, охлаждение ведут сначала с использованием холодильника, затем естественным орошением.

Кроме того, дополнительно производят активацию древесного угля в зоне пиролиза паротермической активацией за счет энергии зоны пиролиза, в зоне холодильника дополнительно устанавливают нагреватель, а зону естественного охлаждения изолируют от атмосферы.

В отличии от прототипа в предлагаемом способе производства древесного угля подачу древесины в пиролизер осуществляют загрузкой в контейнеры, сформированные внутренней полостью пиролизера и введенными в нее поршнями, обеспечивающими теплоизоляцию между равновеликими зонами, сушку древесины производят предварительно нагретыми в рабочей зоне отработанными газами, отработанные газы и водяной пар выводят из зоны сушки раздельно, а охлаждение ведут сначала с использованием холодильника, затем естественным орошением, причем в зоне холодильника дополнительно устанавливают нагреватель, а зону естественного охлаждения изолируют от атмосферы. Дополнительно производят активацию угля в зоне пиролиза паротермической активацией за счет энергии зоны пиролиза.

Сравнение предлагаемого решения с прототипом и другими известными решениями в данной области не выявило наличия идентичных и сходных признаков.

Техническая сущность предлагаемой технологии заключается в следующем. Загрузка древесины в пиролизер осуществляется контейнерами, но в отличии от известных контейнерных способов загрузки не требуется специального изготовления контейнеров, т. к. в предлагаемом решении контейнеры сформированы внутренней полостью пиролизера и вводимыми в нее поршнями. Такая загрузка позволяет сформировать равновеликие зоны обрабатываемого материала и теплоизолировать их друг от друга, что повышает эффективность процесса и контроль за его различными стадиями.

Сушка производится отработанными газами, предварительно нагретыми в рабочей зоне печи (зона пиролиза). Это повышает эффективность процесса сушки и экономичность всей технологии. Для повышения безопасности отработанные газы и водяной пар выводят из зоны сушки раздельно - предотвращается начало пиролиза в зоне сушки и скопление газов, приводящее к нарушениям работы оборудования и технологии.

Следующая рабочая зона в технологической цепи - зона пиролиза, в которой происходит переугливание древесины. При необходимости в зоне пиролиза может производится паротермическая активация за счет энергии зоны пиролиза, что повышает эффективность процесса за счет снижения энергозатрат и повышает потребительские свойства продукта. Кроме того, в зоне холодильника дополнительно устанавливают нагреватель, в случае активации угля для повышения его качества. В случае получения неактивированного угля в зоне охлаждения устанавливают только холодильник. Следующий технологический цикл - зона естественного охлаждения получаемого продукта естественным охлаждением водой для предотвращения возгорания. Для этой же цели зону естественного охлаждения изолируют от атмосферы, например, гидравлическим затвором.

Способ осуществляется следующим образом (чертеж).

Загрузка технологической древесины производится через загрузочное устройство 5, выполненное в виде бункера с люком, в контейнер, образованный металлической трубой 1 пиролизера и вставленными в нее поршнями 6 со штоком 7. Поршни и штоки разъемные и по окончании процесса поршни и штоки переносятся к его началу и цикл формирования контейнеров повторяется.

Система передвигается на один цикл (межпоршневое расстояние) с помощью лебедки и контейнер попадает в камеру сушки 8. Сушка древесины производится отработанными газами, поступающими из зоны пиролиза по дымовому каналу 15 и дымовую трубу 14, проходящую через высокотемпературную зону пиролиза для нагрева газов. Таким образом энергия зоны пиролиза используется еще и на сушку материала. Из камеры сушки 8 отработанные газы через вытяжную трубу 3 выходят в атмосферу. После следующего циклического передвижения контейнер из камеры сушки 8 попадает в первую зону камеры пиролиза 10, где собственно и происходит переугливание за счет высокой температуры, создаваемой топкой 4. Газы пиролиза через газоотводящую трубу 12 поступают в топочное пространство, где происходит их дожигание. При следующем передвижении контейнер поступает в зону активации камеры пиролиза 10, которая снабжена пароподводящей трубой 11 и газоотводящей трубой 13, выходящей в топочное пространство, где происходит дожигание.

В следующем цикле контейнер с горячим активированным углем поступает в первую зону охлаждения, где установлены водонагреватель 16 и водяной холодильник 17.

Прошедший "мягкое охлаждение" контейнер далее поступает в зону орошения, снабженную расходным баком 18 и гидравлическим затвором 19. На этом технологический процесс заканчивается. Из контейнера выгружают активированный уголь, разъемная система поршень-шток перемещается в зону загрузки для формирования нового контейнера.

По сравнению с известными способами предлагаемая технология имеет следующие преимущества.

В 2 - 4 раза снижается себестоимость продукта при его высоком качестве за счет высокоэффективного использования энергии процесса (сушка отработанными газами, подогретыми в зоне пиролиза, использование энергии пиролиза для активации). Повышается безопасность процесса (раздельный вывод из зоны сушки отработанных газов и водяного пара, зона естественного орошения с гидравлическим затвором).

Технологический процесс проходит в естественной последовательности с минимальными энергозатратами.

Получаемая продукция высокого качества при низкой себестоимости производства конкурентноспособна не только на внутреннем, но и на международном рынке.