用于内部含有易挥发性物质的固态碳素物的液化和蒸馏的方法和装置的制作方法

专利名称：用于内部含有易挥发性物质的固态碳素物的液化和蒸馏的方法和装置的制作方法
用于内部含有易挥发性物质的固态碳素物的液化和蒸馏的方法和装置对相关申请的参考本申请在此要求基于在2010年4月14日提交的美国第61/324，151号临时专利申请的优先权，其发明名称是“Coal Reformation Process (煤块的重整处理过程)”,其所揭示的内容通过引证并入本文。
背景技术：
本发明涉及的是一种改进的连续进料的处理过程，其适用于煤块(无烟的、烟煤的、亚烟煤的)、煤块、烟煤、褐煤、油和浙青砂，油页岩，以及任何一种固态碳素物，包括废料和可塑性物质，而且还适用于将内部含有易挥发性物质的固态碳素物通过蒸馏来变为高值产物。尽管最近十多年间二氧化碳的排放数量和其他的污染物不断增加，但是煤块供应商经历的确是来自于政府的微不足道的生态压力。虽然煤块是便宜的但能提供足够数量的能量，但是它也是一种国际性的“必需品”，原因在于国际社会还不能立即用另外一种能源来替换煤块这种能源。然而，国际社会已经关注到环境的效能问题，使用在煤块中所储存的能量的更好的系统和方法变得更加重要。所有的煤块都含有浓度发生变化的水分、硫、烃(指的是易挥发性物质)、无机的形成煤灰的成分以及其他的成分。这些成分中的一部分是具有价值的，尽管其他的部分被认为是污染物。液态燃料(即，汽油和油类替换物)的合成产物在美国已经有了很长久的历史。在十九世纪，很多的工厂都生产油、汽油、油脂和来自于媒体的煤油，但是到1873年，廉价的石油导致大量的煤油工厂倒闭。除此之外，在1857年出现大规模的页岩油的提取，对沿着俄亥俄河谷的 泥盆页岩油进行蒸馏。然而，在1859年，在宾夕法尼亚州发现的天然油田之后，页岩油工业发现其难以与之竞争，并在1861年关闭。从历史的角度来看，经济性已经成为煤块液化的主要障碍。直到最近几年，油类开始变得容易被发现和生产出产品。除此之外，有势力的液油企业进行游说活动，并保持了对国内液油生产的垄断控制。现在，国际社会意识到在深水领域钻取石油的迫在眉睫的危险，这已经被2010年4月发生在墨西哥湾的英国石油公司的油田泄漏事件所证实。可以有若干种方法来进行煤块的液化处理。举例来说，在伯吉尤斯法的过程中，该方法是由Friedrich Bergius于1913于年提出的，干燥的煤块与从处理过程中循环出来的重油相混合。典型的是，需要将催化剂加入到混合物中。反应的过程发生在大约4000C (752 0F )到5，000°C (9，030 0F )之间，而且是在20到70MPa氢压力的范围之内。Chevron公司研发了一种加工工艺，该工艺涉及的是非催化剂式的溶解器和催化加氢处理单元的紧凑结构。与其他的煤油相比，该工艺产出的油类是较轻的，并且含有微量的杂原子的杂质。明显的是，这种工艺过程每天的级别会增大到6吨，而且还没有被证明是可以商业化的。Karrick的工艺过程是一种低温碳化(LTC)和碳素物的高温分解过程。尽管这是一种用于煤块碳化的主要装置，但是其也可以用于处理页岩油、褐煤或者其他的碳素物。它们都被加热到450°C (800 0F )到700°C (I, 300 0F )，在无空气的情况下，从合成的燃料式的非传统的油类和合成气中蒸馏出来。Karrick工艺过程可以用于煤块的液化和用于焦炭生产。在Karrick的工艺过程中，I短吨的煤块产量与I桶油和煤焦油(按重量计算是12% ),3, 000立方英尺(85立方米)的煤气和1，500磅(680千克)的固体无烟碳或者半焦煤(对于I公吨来说，产出物是0.175m3的油和煤焦油，95m3的气和750千克的半焦煤)的产量相同。可以从煤块中获得的产量的体积是大约25%的汽油，10%的火油和20%的燃油。与裂化和精炼相结合的通过Karrick工艺过程从煤块中获得的汽油在质量上与四乙铅汽油是相同的。合成气可以通过Fischer-Tropsch工艺过程来转变为油。从Karrick的LTC获得的煤气能够比天然气产生更多的能量。与Bergius工艺过程相比,Karrick工艺过程更为廉价,其要求使用少量的水而且损失更少的热值(是Bergius工艺过程的一半)。在敞开式的炉格或者锅炉中进行燃烧时，无烟的半焦炭的燃料能比原煤释放出20%到25%的能量。与天然气相比，所含的每一个热量单位的煤气可以传递出更多的热量，这是由于结合了更多数量的碳以及较少地稀释了带有水蒸汽的燃烧气体的缘故。产自于煤块的最便宜的液体燃料将会通过用于液体燃料和电能的LTC进行处理时出现。作为煤块蒸馏的处理过程的第三产物，电能可以以最小的设备成本来获得。具有I千吨的日煤量的Karrick的LTC工厂能够产出足够的蒸汽来产生100，000千瓦小时的电能，除了电器设备的资金总额之外并不会有额外的费用，而且不会损失通过涡轮机的蒸汽温度。处理蒸汽的费用可能是较少的，这是由于所述的蒸汽可以从非高峰时段的锅炉容量或者从中心发电站的涡轮机中传递出来的。用于蒸汽和过度加热的燃料随后将会从成本中减出。 尽管Karrick的实验工程在1935年得以成功运作，但是仍然存在一些问题，即现代的商业化的Karrick的LTC制炼厂是由会由于机械的问题而失败，这样假定是基于之前的在不同的条件下使用了不同的工艺过程的其他工厂的失败事例。现在不能确定的是，如何“确定”这种技术是适用于大规模的生产时仍然是不能确定的。当油品对于所描述的煤块来说是非常便宜的销售情况时，产出物就是有限的，这将使得这样的风险在经济上是有欠缺的。煤块液化的其他方法涉及间接的转化。有可能的是，主要的间接工艺过程是Fischer-Tropsch的工艺工程,其中煤块首先被气化以便形成合成气(在CO和H2的纯混合气体之间平衡)。接着，使用Fischer-Tropsch的催化剂来将合成气转变为轻质的碳氢化合物(类似于乙烷)，这些物质被进一步处理为汽油和柴油。在1934年到1945年间，在德国，这一方法使用到大规模工业中，而且，直达现在，这一方法还通过Sasol在南非使用。除了产生汽油之外，合成气还可以转变为甲醇，甲醇可以用作燃料或者燃料的添加剂。合成气可以转变为液体，这是经过合成气转变为甲醇的过程来实现的，随后，其在沸石催化剂的作用下被聚合为烷类物质。不利的情况是，关于煤块液化的每一种现有的方法都具有不足之处。现有的工艺方法趋向于关注如何将煤块变为液体，而较少地考虑到所涉及的环境问题。举例来说，Fischer-Tropsch的工艺过程会产生有毒的副产品，并且在处理过程中需要消耗掉昂贵的催化剂(钴、铁、钌)。现有的工艺并不是都可以规模化的，因此，具有有限的持续存在的能力。这些工艺中的大部分可能是需要大量的投资，这可能会导致液化过程是不经济的。

发明内容
本发明涉及的是煤块的处理方法，在缺氧的环境下，其允许去除掉水分、硫、烃(指的是易挥发性物质)和通过施加热量和蒸汽的连续进料过程中的其他成分，具有氢的再循环。结果是，易挥发性的物质被分离为有价值的气体和液体部分以便使用，或者以便进行进一步的加工处理为更高级的煤 块产物。在加工处理的过程中，大量的煤块或者其他的碳素物被送入到重整装置中，其已经被抽空氧气。典型的是，重整装置是一种大型的金属容器，其通常是进行直立式安装的。在一些实施方案中，一种可以旋转的轴向下延伸到容器中并支撑住搅动盘。连接到轴上的马达驱动搅动盘，以有助于移动煤块通过容器。一个或更多的蒸汽铸件孔穴被安装在重整装置的容器的外壁的各个不同的垂直位置上。来自于被加热的煤块的蒸汽的铸件孔穴的提取部分(是以铸件孔穴的位置为基础的，其依次以在容器的内部上形成的温度梯度为基础)，取出一部分用于出售，或者进行进一步的加工处理，这取决于设计的需要，循环部分回到容器中。循环可以包括如下步骤，例如，对气体进行冷凝，以便提炼出的有价值的产物，之后对气体进行加热，以便将热量提供给重整装置的容器。蒸汽组件孔穴上的内部壳体有助于减少通过蒸汽组件孔穴的作用从容器中去除出来的微粒子的程度。一个或更多的注入器被安装在重整装置的容器的外壁上的各个垂直高度上，以便将蒸汽或者被加热的再次循环的流出物注入到容器中。典型的是，气体通过注入器被注入至IJ容器中，在低于蒸汽的铸件孔穴的位置高度上，从该位置处，气体可以被去除。结果是，被注入的气体将热量提供容器，但是，被注入的气体通常通过位于上部的蒸汽铸件孔穴去除，以便保留住被分离出来的部分。因此，在更为复杂的实施方案中，会出现一系列的被去除的气体，被去除的气体中分离、加热的部分，以及被加热的部分再次循环回到重整装置的容器中，以便维持温度梯度。在注入器的各个不同的高度上注入的被加热的气体在容器的内部形成温度梯度。一般来说，较高的温度位于容器的底部，而且梯度随着容器的升高而变冷。由于温度梯度的关系，煤块中更多的易挥发性的成分通过位于上部的蒸汽铸件孔穴而从重整装置的容器中溢出，而且，逐渐减少的易挥发性成分在比较靠近重整装置的容器的底端的位置上的蒸汽铸件孔穴中溢出。 热量被施加到煤块上，以便去掉水分和对烃的化合物和有害的污染物，例如，硫、汞、砷进行蒸发，从而将它们从煤块中去除掉。蒸汽有助于将气态的成分从煤块中清扫、剥离出来，并进入到一系列的回收装置中，在此，各种成分可能被冷凝、分离、处理和储存。蒸汽也可以再次与残余的一氧化碳发生反应，以便通过水气转换的反应来形成氢和二氧化碳。由于热裂解的作用，被施加的热量将一部分的重煤焦油成分转变为较轻的，更有价值的燃料成分，例如，氢、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷，汽油沸点范围的成分，和柴油沸点范围的成分。被蒸发的较重的氢的化合物可以被冷凝和分离为不同的燃料源，例如，汽油、煤油和柴油，或者固态物，其没有发生分离，作为补充的粗油，以便在炼油厂进行进一步的处理。可以选则的是，重氢源，包括煤焦油，可以通过“氢化裂解”的处理过程来进行进一步的加工，其使用氢和镍钥催化剂来进一步分解重的低值的碳氢化合物，将其转变为具有较高值的碳氢化合物。氢化裂解的处理过程也通过氢化作用来为进料提供脱硫处理和脱氮处理。较轻的碳氢化合物可以被收集、压缩和冷凝，以形成轻质的汽油、丁烷和丙烷。在压缩过后的残余气体通常含有氢和甲烷。这种气体可以用作燃料气体源，以便进行处理，或者氢可以被分离出来，以便形成富含氢的源，以便用于其他消耗氢的工艺过程。被重整过后的煤块通过位于容器的底座附近的开口处从容器中排出，并被冷却到足够低的温度，以允许重整过后的煤块与空气之间的接触。重整之后的煤块通常是没有水分的。重整之后的煤块具有较高的能量价值，与原煤相比，大约为50%多的BTU/磅，这是由于去除掉水分的缘故。由于重整之后的煤块具有较高的BTU容量，少量的重整之后的煤块被用作具有相同能量输出的燃料。这种较少量的煤块需要可以导致按质量计算的30%的二氧化碳的排放量。重整之后的煤块的硫含量可能·会比原煤中的硫含量小1%，因此，在燃烧时，产出物的SOX的排放量将会显著减少。与原煤燃烧所产生的煤灰相比，由重整之后的煤块的燃烧所产生的煤灰极大程度上是无汞的，而且其他污染物的浓度也是非常低的。


本发明的其他特征和优势将通过以下结合对应的附图所做的详细描述而变得明晰，其中:附图1描述的是根据本发明的实施方案的煤块重整装置的示意性图解；以及附图2描述的是根据本发明的工艺过程的一个实施方案的流程图。
具体实施例方式正如附图1中所描述的内容那样，根据本方法和装置的一个实施方案涉及的是一种固-气反应的分馏器，或者煤块重整装置10。重整装置10具有位于外壳壁12，典型的是，外壁是由不锈钢制成的，而且可能具有内部的抗磨损和抗腐蚀的涂层，以及已知类型的外部的隔离层。重整装置通常是直立放置的，因此，具有上端14和下端15。可以旋转的垂直轴18穿过位于重整装置的上端14中的密封轴承20。一个或更多的搅动盘22在各种不同的垂直位置上连接到垂直轴上。正如附图1中所描述的，典型的是，搅动盘22是以从水平方向和垂直方向延伸的角度来进行连接的。在重整装置的上方连接到垂直轴18上的马达24围绕着垂直轴18进行旋转，因此也围绕搅动盘22进行旋转。多个蒸汽铸件孔穴28在沿着外壳壁12的长度的方向上在各个不同的位置上进行安装。蒸汽铸件孔穴28将蒸汽从重整装置10中排出。每一个蒸汽铸件孔穴都具有内部的蒸汽铸件孔穴的壳体30，其被设计用于力图减少流入到蒸汽铸件孔穴中的煤块和其他微粒子的数量，并有可能堵住蒸汽铸件孔穴的喷嘴或者装置的其他部分。外部的煤块分离设备，例如，气旋式分离器或者袋装过滤器也都可以用于收集和分离来自于下一个工艺设备(例如，将要在下文中描述的冷凝器和省煤器)的其他进入部分的粉煤微粒子。
每一个蒸汽铸件孔穴28都被放置在一个位置上，该位置是经过选择的，以便能够提炼出煤块的易挥发性成分中的不同部分。也就是说，由于在重整装置内部“堆积”形成的高热，因此在重整装置中会形成温度梯度，而且较低位置将会比较高的位置的温度要高。所以，位于外壳壁12的较高位置上的蒸汽铸件孔穴28将会排出重量较轻的碳氢化合物，而位于较低位置上的蒸汽铸件孔穴将会排出较重的碳氢化合物。在沿着外壳壁12的长度的方向上的各个不同的垂直位置上安装有多个注入器32。注入器将经过加热的流体注入到重整装置10中。通常情况下，被加热的流体是从蒸汽铸件孔穴28中循环出来的。也就是说，正如将要在下文中进行详细说明的那样。通过注入器32，被蒸汽铸件孔穴28排出的一部分热气体被再次循环回到重整装置10中。原煤或者其他的碳素物通过进料斗34来输送，并进入到重整装置10中。回转阀36控制向重整装置10给料的进料速度，并防止从重整装置10到进料斗34的 回流。典型的是，工艺过程是从用煤块填充重整装置10开始的，然后，用水蒸汽对来自于重整装置的内部的空气进行吹洗。当煤块在处理过程中时，从重整装置中提炼出各种不同的部分，额外的煤块通过回转阀36并进入到重整装置10中。当煤块进入到重整装置10中，其开始变热，并且在向下通过重整装置10的过程中也是不断地变热，直到水分和一些轻质的易挥发性的有机成分从煤块中脱离出来的点为止(典型的是在重整装置中的适当高度)。水分，轻质的易挥发性有机成分和其他的气体(正如将要在下文中所描述的，再次注入的源)通过最上端的蒸汽铸件孔穴28a从重整装置10中排出。可以通过参考附图2看到，在一个实施方案中，蒸汽流入位于上方的冷凝器42中，在此，蒸汽被冷凝为液体，例如，水、丁烷、戊烷和其他的轻质汽油成分。液体和残留的气体从位于上方的冷凝器42中排出，并在位于上方的液体分离器44中进行分离，该设备是一种三相的分离器，其可以将气体从液体中分离出来，并将碳氢化合物液体从水溶液中分离出来。从位于上方的液体分离器44中排出残余的气体被输送到燃料气体压缩机46的吸管中，并在燃料气体压缩机的冷凝器48中进行冷却，某些成分，例如，丙烷和丁烷将被液化，并进入到压缩机的释放三相分离器50中。之后，来自于压缩机的释放三相分离器50的碳氢化合物液体将被收集用于处理、分馏、储存或者出售。来自于压缩机的释放三相分离器50的残余气体被进行处理，以去除掉某些污染物，例如，无氧的和无氮的(空气)，一氧化碳，硫化氢和其他物质。在进行处理之后，如果需要的话，所获得的气体源(请参考附图2，源52)可以被输送到提纯氢的装置中(通过附图2中的源53)，以便将氢从燃料气体中分离出来。经过提纯的氢气源或者富含氢的燃料气体源中的滑源(附图2中的源54)可以在加热器58中被加热到200-260°C (400-500 °F )，并且通过注入器32b被再次注入到重整装置10中，注入器位于用作加热和剥离媒介的重石脑油的蒸汽铸件孔穴28b的上方。来自于位于生发的分离器44的液体通过泵60来进行输送，而且被分离为两股源流。一股源流(请参考附图2，流62)与来自于重整装置10的重石脑油源相结合。第二股源流(请参考附图2，流68)被用作骤冷流，通过注入器32a，其被再次注入到重整装置10中以有助于上方的温度控制。来自于上方的分离器44的水可能含有氨水，硫化氢和其他的水溶性成分。这样的水是被污染的或者是酸的。因此，酸水源(附图2中，源70a)与其他的酸水源70结合，例如，在附图2中所看到的那样，源70b，70c, 70d和70e，而且，被输送以进行处理。在向下通过重整装置10的过程中，煤块被继续加热。加热是由于被加热的再次注入的源所导致的，被再次注入的源流通过位于重整装置10上较远位置上的各个注入器32来被引入到重整装置10中。当煤块从90°C被加热到205°C (200-400 0F )，任何残留的水分都被去除了，而且任何一种在重石脑油的范围内沸腾的碳氢化合物的成分也被从煤块中蒸发出来了。通过重石脑油的蒸汽铸件孔穴28b从重整装置10中排出的这些成分的温度是大约 205 0C (400 0F )。重石脑油的蒸汽在石脑油的冷凝器72中进行冷凝。石脑油的液体和残余的气体在石脑油的三相分离器74中进行分离。来自于石脑油的三相分离器74的气体与其他的残余源相结合，并被输送到蒸汽回收单位中。从这开始，气体可以被还原，以便用于处理、蒸馏、储存、用作燃料进行消耗，或者出售。来自于石脑油的三相分离器74的石脑油通过泵76来进行输送并被分离为两股源。正如附图2中所描述的，一股源78可以用作省煤器80中的冷却媒介，在此，源流被进行预加热，之后被输送到火焰加热器58的辐射部分的线圈中，被加热到315-3700C (600-700 0F )，而且通过注入器32c被再次注入到重整装置10中，注入器32c位于蒸馏蒸汽的铸件孔穴28c的上方。其他的源流82被输送以便储存，而且可以进行进一步的处理、提炼和混合到成品汽油中。由于煤块持续向下移动“堆积”在重整装置10中，而且温度从205 °C (400 °F )连续升到370°C (700 T )，碳氢化合物在从煤块中蒸发出来的温度范围内(蒸馏)发生沸腾。在大约340-370°C (650-700 0F )的温度范围时，蒸馏的蒸汽通过蒸馏的蒸汽铸件孔穴28c从重整装置10中溢出。蒸馏的蒸汽在省煤器80中进行冷凝，并在蒸馏的三相分离器84中从残留的气体中分离出来。蒸馏液通过泵88从蒸馏的三相分离器84中输送出来，并分流为两股源流。第一股源流(请参考附图2，源流86)被收集储存，而且可以通过超低温的用硫磺处理的柴油加氢器或者将硫用于未经处理的柴油来进行进一步的加工处理。第二股源流(附图2，源流92)在省煤器94中进行预热，并通过火焰加热器96的辐射部分的线圈加热到大约4800C (900 T )。之后，第二股源流通过注入器32d被再次注入到重整装置10中，注入器位于重煤焦油的蒸汽铸件孔穴28d的上方。重煤焦油的蒸汽通过蒸汽铸件孔穴28d从重整装置10中溢出，并且通过省煤器94来冷凝。重煤焦油在煤焦油的分离器98中从残留的气体中分离出来。液态的重煤焦油100通过泵102从煤焦油的分离器98中输送出来，并接收注入的热的富含氢的燃料气体源(请参考附图2中，流54)，并通过火焰加热器58的传送线圈被加热到425-480°C (800-900 0F )。通过火焰加热器104的作用，富含氢的煤焦油源流被加热到650-7050C (I, 200-1， 300 0F )。煤焦油将在三个温度下分解(热裂解)为较小的分子，典型的是，柴油和汽油成分，以及丁烷、丙烷、乙烷、甲烷和更多的氢气。同样地，高温和氢气的存在，以及金属在煤块中出现，包括氢化裂解和氢化处理反应都会进一步将大的碳氢化合物和重的碳氢化合物的分子分解为较小的和更有价值的碳氢化合物成分，例如，柴油、汽油、丁烷、丙烷、乙烷、甲烷，这是通过大的碳氢化合物分子与氢气(氢化裂解)之间的反应来完成的。这些大部分的反应通常会对煤块中的硫、氮和氧成分进行脱离，这是通过将这些成分与氢气(氢化处理)进行反应来完成的。火焰加热器104的输出源流106通过位于重整装置10的底部15的注入器32e被再次注入到重整装置10中。该源流将对煤块进行加热，直到最终的大约1000°C的温度，从煤块中分离出残余的易挥发性物质，并将从火焰加热器104中的煤焦油的热裂解中形成的裂化原料进行还原。发生在重整装置10中的氢化裂解和氢化处理的反应利用的是煤块，而且其有助于将金属作为催化剂来进一步分解煤块中的大碳链，以及进一步将硫、氮、氧从煤块分子中去除。煤焦油的源流可以循环使用直到用尽。热的重整之后的煤产品通过回转阀38从重整装置10的底部排出。含有热的重整之后的煤块的传输管道40的一部分可以是夹套式的。流经夹套管道108的锅炉的给水(大约100°C的热水，将要沸腾的热水)可以用于将重整之后的煤块冷却到大约120-105°C (250-225 0F )。典型的是，正如附图2中所描述的那样，源流110，锅炉的给水被加热到中等压力的蒸汽110，并与其他的中等压力的蒸汽112相结合，以用作系统的汽提用水蒸汽，以及整个处理过程中的其他应用。通过火焰加热器96的传送线圈的作用，源流也可以被过度加热到425-4800C (800-900 0F ) 0暖的重整之后的煤块可以通过流动的冷却水或者其他的冷却媒介来进行进一步的冷却，这是通过夹套式的传输管道114的其他部分来将重整之后的煤块冷却到安全的温度(典型的是低于50°C或120 T )。可以使用一系列的螺旋式固体吹散泵来替换回转阀38和夹套式管道108和104来进行传输和冷却重整之后的煤产物的步骤。一旦重整之后的煤块得到充分的冷却，那么煤块就可以安全地与干燥的空气相接触。干燥的空气可以在这一点上使用来将重整之后的煤块传输到重整之后的煤块的储存塔内。之后，重整之后的煤块可以用作燃料或者是其他需要的用途。煤块重整装置10和搅动盘22都可以是由不同的材料制成的，典型的是，可以由铁或者不锈钢制成的，都具有内部的抗磨损和抗腐蚀的涂层或者内衬，适当的绝缘，而且根据所需要的持续的生产量所确定的尺寸，其是以将被进行加工处理的特定原料为基础的。加工处理设备的其他各个不同的部分在本领域内都是众所周知的。举例来说，冷凝器可以是一种标准的壳管式的 热交换器，而且加热器可以是一种标准的火焰加热器或者是本领域内众所周知的熔炉。同样地，也可以使用标准的管线和阀门。再者，这些所有的部件中的每一个都被确定尺寸，以便适用于重整装置10的生产量。尽管在所揭示的内容中讨论的各种实施方案涉及的是煤块的加工和处理，但是在此描述的方法和装置同样适用于其他的固态碳素物的提取和分馏，例如，煤炭(无烟煤、烟煤、亚烟煤)，煤凝块，浙青，褐煤，油脂和浙青砂，页岩油和固态的碳素物，其包括废料和塑料。因此，这些固态的碳素物可以被加工处理，以便将所述的固态碳素物中的易挥发性物质蒸馏为高价值的产出物。所以，本发明具有比现有技术更多的优势。虽然本发明中描述了若干实施方案，但是对于本领域内的普通技术人员来说，各种修改和变化都是可行的，而且不会脱离本发明的主旨和范围。
权利要求
1.一种用于处理固态碳素物的方法，该方法包括如下步骤: 通过输入阀将大块的固态碳素物从进料斗输送到重整装置中，其中空气被蒸汽排出，以便填充到重整装置中预先确定的部分中，重整装置具有预先确定的长度，上端和下端，而且其通常是处于直立方向，并且具有: 外壳壁； 连接到驱动马达上的轴，该轴伸入到重整装置中并穿过密封轴承； 多个搅动盘，该搅动盘在沿着轴的方向上被连接到预定位置上并被进行配置，以致轴的旋转可以带动搅动盘的旋转； 多个注入器，该注入器在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定确定的垂直高度上，以便将被加热的流体注入到重整装置中； 多个蒸汽铸件孔穴，该蒸汽铸件孔穴在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定的位置上，以用于从重整装置中排出流体，每一个蒸汽铸件孔穴都具有内部的蒸汽抽吸的壳体，以用于在其他的蒸汽流入蒸汽铸件孔穴中时减少流入到蒸汽铸件孔穴中的微粒子的数量，每一个蒸汽铸件孔穴都被布置在位置上，以便在重整装置中形成的预先确定的温度梯度的基础上提炼出碳素物中的易挥发性成分中的预先确定的部分； 喷嘴，该喷嘴用于注入已经被冷凝的逆流源，其是从最上部的蒸汽铸件孔穴的流体中预先确定的部分流回到重整装置中，从而至少部分控制在重整装置中的温度；以及出口，该出口连接到输出阀上，通过该出口，经过处理的碳素物从重整装置中排出；维持重整装置中的预定的温度梯度，温度梯度导致在靠近重整装置的下端的位置上的温度较高，在靠近重整装置的上端的位置上的温度较低，因此温度梯度可以导致碳素物中的最易挥发的成分 可以通过在最靠近重整装置的上端的位置上的蒸汽铸件孔穴从重整装置中排出，逐步进行的是，较易挥发性的成分从较靠近重整装置的下端位置上的蒸汽铸件孔穴中排出； 对最易挥发的成分的第一预先确定部分进行冷凝，并将冷凝物用作逆流源； 对最易挥发的成分的第二预先确定部分进行压缩，对经过压缩的第二预先确定部分进行加热，和使经过压缩和加热的第二预先确定部分循环通过第一注入器，该第一注入器放置在第一预先确定的垂直高度上； 对来自于第一蒸汽铸件孔穴的第一提取物的预先确定的分配量进行循环，第一蒸汽铸件孔穴位于第一预先确定的垂直位置上，这是通过: 对第一提取物的预先确定的分配量进行冷凝； 将经过冷凝的第一提取物泵送到第一热交换器中，第一热交换器连接到位于第二预先确定的垂直位置上的第二蒸汽铸件孔穴上； 用第一提取物来对第二提取物进行冷凝，第二提取物来自于第二蒸汽铸件孔穴，并从而对第一提取物进行再次蒸发；以及 将经过再次蒸发的第一提取物加热到预先确定的温度，并通过第二注入器将经过加热的第一提取物循环到重整装置中，第二注入器位于第二预先确定的垂直位置上；以及收集任何一种残留的提取物，以便使用或者进行进一步的加工处理；以及在经过处理的碳素物通过输出阀排出之后对其进行冷却，并收集经过冷却后的经过处理的碳素物。
2.根据权利要求1中的方法，进一步包括对来自于第三蒸汽铸件孔穴的第三提取物的预定分配量进行循环的步骤，第三蒸汽铸件孔穴位于第三预定的垂直位置上，该步骤的执行如下: 对第三提取物的预先确定的分配量进行冷凝； 将经过冷凝的第三提取物泵送到第二热交换器中，第二热交换器连接到第四蒸汽铸件孔穴上，第四蒸汽铸件孔穴位于第四预先确定的垂直位置上； 用第三提取物对来自于第四蒸汽铸件孔穴的第四提取物进行冷凝，从而对第三提取物进行再次蒸发；以及 将经过再次蒸发的第三提取物加热到预先确定的温度，并通过第三注入器将经过加热的第三提取物循环到重整装置中，第三注入器位于第三预先确定的垂直位置上。
3.根据权利要求1中的方法，其中注入器的至少其中之一被配置用于在该注入器的预先确定的垂直高度上为重整装置增加热量。
4.一种从固态的碳素物中蒸馏出易挥发性的成分并将成分分解为各种高值的源流的方法，该方法包括以下步骤: 将固态碳素物进料到重整装置中，以便填充重整装置中预先确定的部分，重整装置具有预先确定的长度，上端和下端，而且其通常是处于直立方向，并且具有: 注入器，注入器在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定确定的垂直高度上，以便将被加热的流体注入到重整装置中； 多个蒸汽铸件孔穴，该蒸汽铸件孔穴在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定的位置上，以用于从重整装置中排出流体，每一个蒸汽铸件孔穴都被布置在位置上，以便在重整装置中形成的预先确定的温 度梯度的基础上提炼出碳素物中的易挥发性成分中的预先确定的部分； 喷嘴，该喷嘴用于将逆流源从蒸汽铸件孔穴注入到重整装置中；以及 维持重整装置中的预定的温度梯度，温度梯度导致在靠近重整装置的下端的位置上的温度较高，在靠近重整装置的上端的位置上的温度较低，因此温度梯度可以导致碳素物中的最易挥发的成分可以通过在最靠近重整装置的上端的位置上的蒸汽铸件孔穴从重整装置中排出，和较易挥发性的成分从较靠近重整装置的下端位置上的蒸汽铸件孔穴中排出。
5.根据权利要求4中的方法，进一步包括对来自于第一蒸汽铸件孔穴的第一提取物的预定分配量进行循环的步骤，该步骤的执行如下: 对第一提取物进行冷凝； 将第一提取物泵送到省煤器中，省煤器连接到第二蒸汽铸件孔穴上； 用第一提取物对来自于第二蒸汽铸件孔穴的第二提取物进行冷凝，从而对第一提取物进行再次蒸发；以及 将经过再次蒸发的第一提取物加热到预先确定的温度，并将经过加热的第一提取物循环到重整装置中。
6.根据权利要求4中的方法，其中重整装置进一步包括: 轴，该轴连接到驱动马达上，并伸入到重整装置中穿过密封轴承；以及 多个搅动盘，该搅动盘在沿着轴的方向上被连接到预定位置上并被进行配置，以致轴的旋转可以带动搅动盘的旋转。
7.根据权利要求4中的方法，其中蒸汽铸件孔穴中的每一个都具有内部的蒸汽抽吸的壳体，以用于减少流入到蒸汽铸件孔穴中的微粒子的数量。
8.根据权利要求4中的方法，其中重整装置进一步包括出口，该出口连接到输出阀上，通过该出口，经过处理的碳素物从重整装置中排出。
9.根据权利要求4中的方法，进一步包括对易挥发的成分的第一预先确定的部分进行冷凝，并将冷凝物用作逆流源的步骤。
10.根据权利要求4中的方法，进一步包括对易挥发的成分的第二预先确定部分进行压缩，对经过压缩的第二预先确定部分进行加热，和使经过压缩和加热的第二预先确定部分循环到重整装置中。
11.一种用于处理固态碳素物的设备，该设备包括: 重整装置，该重整装置具有预先确定的长度，上端和下端，而且通常是处于直立方向； 多个蒸汽铸件孔穴，该蒸汽铸件孔穴在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定的位置上，以用于从重整装置中排出流体，每一个蒸汽铸件孔穴都被布置在位置上，以便在重整装置中形成的预先确定的温度梯度的基础上提炼出碳素物中的易挥发性成分中的预先确定的部分； 至少一个注入器，该注入器在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定确定的垂直高度上，以便将来自于至少一个蒸汽铸件孔穴的流体注入到重整装置中；以及 出口，通过该出口，经过处理的碳素物可以从重整装置中排出。
12.根据权利要求11中的设备，进一步包括: 轴，该轴连接到驱动马达上，并伸入到重整装置中穿过密封轴承；以及 多个搅动盘，该搅动盘在沿着轴的方向上被连接到预定位置上并被进行配置，以致轴的旋转可以带动搅动盘的旋转。
13.根据权利要求11中的设备，其中蒸汽铸件孔穴中的每一个都具有内部的蒸汽抽吸的壳体，以用于在其他的蒸汽流入到蒸汽铸件孔穴中时减少流入到蒸汽铸件孔穴中的微粒子的数量。
14.根据权利要求11中的设备，进一步包括喷嘴，该喷嘴用于将来自于流体的预先确定的部分的经过冷凝的逆流源从蒸汽铸件孔穴注入到重整装置中，从而至少部分控制重整装置中的温度梯度。
15.根据权利要求11中的设备，进一步包括: 冷凝器，该冷凝器连接到第一蒸汽铸件孔穴中，以用于对易挥发成分的第一预先确定的部分进行冷凝；以及 加热器，该加热器用于在将经过冷凝的第一预先确定的部分循环回到重整装置中之前对预先确定的部分进行再次加热，以有助于控制重整装置中的温度梯度。
16.根据权利要求11中的设备，进一步包括冷凝器，该冷凝器连接到第一蒸汽铸件孔穴中，以用于对易挥发的成分中的第一预先确定的部分进行冷凝。
17.根据权利要求11中的设备，进一步包括加热器，该加热器用于在将经过冷凝的第一预先确定的部分循环回到重整装置中之前对预先确定的部分进行再次加热，以有助于控制重整装置中的温度梯度。
18.根据权利要求11中的设备，进一步包括:压缩机，该压缩机与来自于蒸汽铸件孔穴的蒸汽流相连，压缩机被配置用于对蒸汽流进行压缩； 用于将经过压缩的蒸汽流的第一部分循环回到重整装置中的装置； 用于使经过压缩的蒸汽流的第二部分通过燃料气体的装置；以及 用于使经过压缩的蒸汽流的第三部分进行循环，以便储存，提纯或者进一步的加工处理。
19.根据权利要求11中的设备，其中处理固态的碳素物包括将从固态碳素物中还原的至少一种易挥发性成分 分馏出来。
全文摘要
一种用于对煤块或者其他的固态碳素物的进行液化的方法，该方法包括通过具有温度梯度的重整装置来传递物质，通常情况下，温度梯度随着物质的向下流动经过重整装置的移动而升高。物质中更多有用的易挥发性的成分在各自的汽化温度下从物质中分离出来，并从重整装置中排出以便在冷凝器中进行处理。易挥发性的物质流中的每一种馏分中的某些部分通过重整装置进行再次加热和循环，以便提供热量来维持温度梯度，循环注入发生在低于馏分从重整装置中分离的水平上，从而使得被循环的馏分将会再次从重整装置中流出以进行冷凝。在重整装置的底部，碳素物中的非易挥发性的部分从重整装置中排出，以便进一步的处理或者出售。
文档编号C10B47/28GK103154199SQ201180016394
公开日2013年6月12日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年4月14日
发明者J·A·威瑟斯庞 申请人:弗瑞替尔应用科学公司