处理含碳材料的工艺和用于其的设备的制作方法

文档序号:26100554发布日期:2021-07-30 18:11阅读:129来源:国知局
处理含碳材料的工艺和用于其的设备的制作方法

本公开大体上涉及处理含碳材料,特别是含有卤化物元素的材料的工艺,并且更具体地,涉及用于在反应器和相关的系统中处理含碳材料的工艺,工艺包括用催化局部氧化的低温热解反应,原位或在分离的步骤中,和回收工艺的至少一部分产物的工艺。



背景技术:

热解反应器在升高的温度下在没有氧或任何卤素的情况下提供有机材料的热化学分解。热解涉及化学组成和物理相的同时改变,并且是不可逆的。反应器设计可使用传热的两个主要模式,以为热化学转化直接、间接或二者结合地提供能量。间接加热依赖于金属传热表面,其是放大该类型器材的限制因素,导致多个平行操作的单元来实现合理的工厂生产量。这导致高的资本成本、高的维护成本、高的操作成本和低的热效率。该类型的器材的示例为回转炉、滚筒炉、曲颈瓶(固定床)、螺杆机(auger)、烧蚀和真空反应器。一些新的间接加热方法包括电能(辐射能和/或传导能),等离子体能、微波能和太阳能。这些方法通常要求便宜的电力和惰性载气。此外,这些复杂的加热方法具有高的运行成本和资本成本。

直接传热可使用热的废燃烧气体的流或惰性气体(通常为合成气)的再循环来实现。使用热的废燃烧气体造成具有二氧化碳和氮的合成气的显著稀释,产生非常低的发热合成气,其用途有限,因为一旦冷却,其不具有足够的用于自燃的燃烧值。使用合成气的再循环具有以下缺点:尾气清洁系统需要大得多以处理额外的再循环气体体积并且气体必须被再压缩。另外,热解尾气(原料合成气)必须被湿式洗涤(冷却)以冷凝和去除焦油和油。所以,在每个循环时,再循环的气体必须被再压缩并且从约80℃再加热至+800℃,造成低的热效率和高的操作成本。另外,再循环合成气必须使用间接换热器被再加热,造成更高的资本成本。高的气体流过热解反应器减少了生物炭的产率。该技术的实例为固定床曲颈瓶、多膛炉、流化床和夹带流反应器。

以上对背景技术的参考不构成承认该技术形成本领域普通技术人员的公知常识的一部分。以上参考也不旨在将应用限于如本文所公开的致动器、制造致动器的方法以及其组成。

概述

本公开大体上涉及加工含碳材料,包括被污染的有机材料、pfas和其他含有卤元素的废料。也应认识到,公开的工艺可应用于其他含碳材料。

在一些形式中,工艺用于使用热解来处理有机材料,以将有机材料进料拆解成基础组分。在一些形式中,工艺为有机材料的低热成本处理,包括回收一些产物或处理的输出,比如碳。工艺可用于处理各种范围的有机成分,比如pfas、pvc、褐煤、动物粪便、木屑、稻草、生物固体。在一些形式中,工艺致使处理废物/污染物(比如pfas、生物固体、pvc),回收热,回收能量;回收清洁合成气;回收生物炭;回收水;回收氢和回收土壤。

然而,应认识到工艺不限于这些用途或输出。工艺处理各种进料并且可在宽范围的条件内操作。

根据第一方面,公开了用于加工含碳材料的工艺,工艺包括将含碳材料递送至反应器;将催化剂递送至反应器;在相对低的温度下在反应器中加工含碳材料,以释放和分解含碳材料中的有机化合物。

在一些形式中,工艺包括递送热砂形式的催化剂。在一些形式中,砂包括松散的或精细粒状物质。在一些形式中,沿反应器的长度在多个间隔开的点递送热砂或催化剂。在一些形式中,用进料机械混合热砂或催化剂。

在一些形式中,催化剂包括氧化铁基催化剂。在一些形式中,催化剂包括钛铁矿。工艺可包括原位使用吸收剂以及专为捕获卤化物元素而设计的传热介质催化剂,用于形成更稳定的化合物的目的,允许安全处理。这样的一个实例为在气态氯的存在下反应的氧化钙,以形成非常稳定的固体氯化钙。

在一些形式中,工艺包括从输出材料回收至少一部分催化剂并且使催化剂再生,用于在工艺中重复使用。

在一些形式中,反应器工艺产生输出材料。在一些形式中,输出物包括生物炭,在一些形式中,生物炭可与输出材料分离。

在一些形式中,工艺布置为将一些或所有的催化剂以及一些或所有的碳或燃料回收至反应腔室。

在一些形式中,工艺包括将合成气递送至二级反应器。提供二级反应阶段,以确保进一步分解任何释放的气态有机化合物,借此来自第一阶段的尾气接触新鲜的再生催化剂。在比热解阶段更高温度下可能出现这些组分部分氧化成最小成分化合物(有时称为气化),以形成清洁的无污染合成气流。

在一些形式中,公开了在利用单个流体床的平行工艺中加工含碳材料的多个流的工艺。

附图说明

尽管可能落入如陈述的工艺和设备范围内的任何其他形式,但是现将参考所附附图仅通过示例描述具体的实施方式,其中:

图1显示了本公开的一个实施方式的加工系统的等距正视图;

图2显示了图1的实施方式的等距后视图;

图3显示了本公开的一个实施方式的进料机组件的等距视图;

图4显示了本公开的一个实施方式的燃烧室立管组件的等距视图;

图5显示了本公开的一个实施方式的分配器的等距正视图;

图6显示了图5的分配器的等距后视图;

图7显示了本公开的一个实施方式的升降机组件的等距视图;

图8显示了本公开的一个实施方式的流化床组件的等距视图;

图9显示了本公开的一个实施方式的气化反应器的等距视图;

图10显示了本公开的一个实施方式的反应器组件的等距视图;

图11显示本公开的一个实施方式的分离器组件;

图12显示了本公开的进一步实施方式的组件的侧视图;

图13显示了图12的设备的顶视图;

图14显示了本公开的一个实施方式的设备的侧视图;

图15显示图14的设备的正视图;

图16显示了图14的设备的侧视图;

图17显示了本公开的一个形式的反应器的实施方式的等距视图;

图18显示了图17的反应器的顶视图;

图19显示了图17的反应器的侧视图;

图20显示了本公开的一个实施方式的工艺的简单的流程图;

图21显示了本公开的第二实施方式的工艺的流程图;

图22显示了本公开的工艺的一个实施方式的方框流程图;

图23显示了本公开的一个实施方式的砂分配系统和反应器的方框图;

图24为本公开的一个实施方式的气化系统的方框图;

图25为用于加热的流化床的组合的方框图;

图26为工艺的进一步实施方式的方框流程图;

图27为工艺的进一步实施方式的方框流程图;和

图28为工艺的进一步实施方式的方框流程图。

具体实施方式

根据第一方面,公开了用于加工含碳材料的工艺,工艺包括将含碳材料递送至反应器;将催化剂递送至反应器;在相对低的温度下在反应器中加工含碳材料,以将含碳材料拆解成基础化合物。

在一些形式中,工艺基于使用热固体的直接传热。在一些形式中,将自由流动的砂样材料单独加热,并且然后在热解反应器中与生物质或进料混合在一起。该方法可具有间接从热源供应热(但是直接供应到生物质)而不用氮或二氧化碳稀释合成气的优势。

在一些形式中,工艺进一步包括从输出材料回收至少一部分催化剂并且使催化剂再生用于在工艺中重复使用。

在一些形式中,输出材料包括生物炭。

在一些形式中,催化剂包括氧化铁基催化剂。在一些形式中,催化剂包括钛铁矿。

在一些形式中,催化剂或传热介质可含有反应组分或吸收剂。在一些形式中,吸收剂包括氧化钙。

在一些形式中,含碳材料包括全氟烷基化合物和多氟烷基化合物。在一些形式中,含碳材料包括卤化物或卤代化合物污染的有机材料。

在一些形式中,工艺进一步包括从反应器加工的输出材料回收合成气的步骤。

也公开了处理含碳材料的工艺,工艺包括在低温反应器中在还原环境中用铁基催化剂处理含碳材料。

进一步,公开了用于加工含碳材料的设备,设备包括:反应器容器,用于加工含碳材料;来自反应器容器的出口,用于移动来自反应器容器的输出材料,输出材料含有生物炭和催化剂;分离容器,用于分离生物炭和至少一部分催化剂;至少一个将生物炭递送至生物炭容器的出口;至少一个将至少一部分催化剂和任何可选的材料递送至燃烧室的出口;接收至少一部分催化剂和任何可选的材料的流体床;将至少一部分催化剂递送至反应器的回路。

含碳材料可包括被污染的有机材料,比如gac或其他废弃有机材料,比如生物质、有机废物、来自废水处理的生物固体、来自屠宰场或其他有机业务的废物流、污染的土壤和化石燃料废物。在一些形式中,污染物为pfas。

在一些形式中,工艺允许在也用热砂加热的单独的容器中对热解释放的油和焦油进行二级气化。这可具有无待处理的废物流或由此导致的“坏”气味的益处。

使用自由流动的固体材料,即在950℃或类似温度下的流体床和在约500℃的出口温度下操作的热解单元之间再循环的砂样材料实现传热。可使用的传热介质的一个示例为钛铁矿。

使用这种传热方法允许同时产生高发热合成气,因为没有用大气氮稀释。来自热解的原料合成气在单独的容器中使用更热的砂“过热”,以分解(气化)任何残留的焦油和油;或进一步分解从第一阶段释放的任何卤化物有机化合物,因此产生清洁的合成气,而没有任何常见的待处置或处理的焦油、油或危险废物。这也降低了通常的工厂气味和溢散排放。约30%的合成气用于加热流化床,过量的用于加热或发电。

来自流化床的废热用于干燥进来的生物质进料,从而实现高的总体热效率。最终尾气被湿式洗涤,以去除微粒物质和水溶性组分。

反应器可包括热砂注入反应器的多个点,其可具有以下益处:提供可控的缓慢自发热解,其提供最大的温度控制以提高炭、合成气的产率以及去除污染。在一些形式中,使用热砂分配组件,其将热砂递送至反应器中一系列间隔开的输入部件。热砂分配组件可包括单个热砂输入部件和多个输出部件,其可通过添加足够的流体化空气来控制,以减少立管腔室中的密度和将热砂移动至多个输出部件中。

在一些形式中,反应器可使用催化砂材料或矿物质的热处理以提供另外的产物流。

在一些形式中,反应器被机械搅动以实现良好混合、均匀的温度、良好的停留时间控制和避免堵塞。用一部分合成气的再循环而局部流体化可有助于温度控制和材料移动通过反应器并且增强所得生物炭特性。工艺可具有热解反应器的放大仅仅受到机械设计而不受传热面积限制的益处。

废砂的再循环可使用专用升降机或气动转移实现而不需要将砂冷却。

在一些形式中,来自砂的再加热的废弃能量可用于干燥进来的生物质进料,其将热效率最大化并且提高合成气质量。

该技术的优势可包括:

·高能效,因为所有的废热被用于预干燥进料生物质和/或燃烧空气预热

·由于有利的反应器条件(缓慢的热解),高的生物炭的产率

·控制生物炭特性(以允许出售至不同的应用)

·一些油和焦油将存在于原料合成气中,其在单独的气化器反应器中处理,也使用热砂,以将这些油和焦油转化成更多的合成气,所以没有待处理的副产物并且没有气味。

·热解气体不被任何惰性气体或燃烧产物稀释。

·工艺条件、温度、停留时间的良好稳态控制,没有热点或冷点,所以产物质量更一致。

·能够加工宽范围的进料类型和尺寸,而没有阻塞气体流或堵塞的风险

·容易启动和关机(如果工厂需要突然停止,即油和焦油在管道中冷凝,没有影响)

·简单的/容易维修器材

·可使用催化材料来帮助热解和减少排放

·部分产物生物炭可用于合成气清洁(比如活性炭)并且然后返回系统用于处理

·安全操作,低溢散排放

·在一些形式中,系统可具有在反应器中使用五分之一或甚至十分之一长度的益处。

·合成气输出物可为清洁的并且没有氮,因为没有将氮添加至系统。

现在参考附图,图1和图2显示了本公开的一个实施方式的反应器组件。

在组件1中,材料进料机10包括递送斜槽11,并且螺杆进料机12递送生物质或其他材料,用于在组件1中处理。螺杆进料机12延伸至初级热解反应器14中并且提供气体密封,以限制来自反应器的合成气的逆流。反应器纵向延伸。材料在初级反应器14中被加工并且将处理的材料从初级热解反应器14移动至分离器15。

废砂和生物炭被分离器15分离并且废砂通过升降机16移动至燃烧室立管17和流化床19。来自流化床19的尾气传至旋风分离器22。合成气从初级反应器14经合成气旋风分离器21移动至二级气化反应器20。

初级反应器14和二级反应器20以钛铁矿的形式或可选的精细热砂形式从砂分配系统23进料砂。

现在参考图3,材料进料机10包括递送斜槽11和螺杆进料机12,其定位为接收材料。递送斜槽11可使用滑盖,或以任何其他方式闭合。

螺杆进料机12包括向上延伸的倾斜管。在图示的形式中,螺杆进料机12与水平的角度在大约10度和45度之间。这可具有避免生物质的反向燃烧的益处。链驱动或其他系统将马达连接至位于螺杆进料机中的旋转双螺杆13。旋转螺杆13旋转,以将生物质以控制速度递送至反应器。在一些形式中,可手动控制速率,以为反应器提供平均的出口温度。螺杆进料机的上端不再包括螺杆形状,以允许塞子形成,以限制原料合成气的逆流。生物质从螺杆进料机12进料至初级反应器14。在一些形式中,基于流体床的补充水平/方式(levelway),冷砂或钛铁矿也根据需要添加至材料进料机10。

参考图4,图示形式中的燃烧室立管包括大体上圆柱形的直立燃烧容器25和多个出口26。来自流化床19的废热可用于预加热返回砂或燃料的原位燃烧,以提供热或替代品。

现在参考图5和图6,砂分配系统23包括通过非机械阀控制的单个输入部件和多个输出部件27。在可选的实施方式中,可利用大比例机械阀。在一些形式中,响应于反应器的给定区域中的热,手动控制热砂的递送。在可选的实施方式中,这可为自动的。通过递送至分配组件的给定区域的流体化空气的量来控制移动至输出部件的砂,其导致砂移动至给定的输出部件。根据需要(仅仅启动),将热砂从分配系统23分配至初级反应器14、二级反应器20和燃烧室立管。可通过手动控制输入而控制输出,或通过控制输入,输出可为自动的。

参考图7,升降机16包括具有在氧化和还原系统之间的气封的升降机。流化床容器显示在图8中。

参考图9,二级反应器包括容器30,热砂可与进来的合成气在其中混合。在图示的形式中,双角管31以一定的角度相遇。进一步的v形漏斗容器32允许混合。热砂和合成气在反应器中混合并且反应器内部足够热,以将来自合成气的残留油和焦油气化。这具有减少系统的堵塞的益处。在可选的实施方式中,可使用一系列立管和旋风分离器。目的是不使合成气穿过其可造成堵塞的区域。合成气在出口必须被加热至大于850℃。

参考图10,初级反应器包括从输入端51延伸的细长容器50,来自进料机的材料在输入端51进料至反应器。容器50延伸经过多个进口53,其在图示的形式中允许来自热砂分配系统的热砂进入。这将反应器分成反应区。位于反应器容器50中的双轴桨轮螺杆机旋转,而将从进料机进料的生物质与热砂混合。

在一些形式中,温度的持续测量允许控制热砂和生物质的输入。在一些形式中,通过改变桨的形状或在反应器的输出端的转速而允许停留时间。来自反应器的材料接着移动至分离器。在一些形式中,反应阶段为单独的混合器并且可包括废砂的独立分离。

参考图11,分离器可包括并入一个或多个不同类型或开口的筛网的分离器容器58。可使用磁性分离和物理分离。

进一步,转向图12至图16,公开了用于处理含碳材料的设备的另外的实施方式。设备200包括进料输送机201,用于含碳材料进入反应器202中。反应器可为热解反应器。来自反应器202的产物移动至分离器203中,在这里材料被分离。在该点可添加补充钛铁矿。催化剂,比如钛铁矿接着行进至燃烧室立管204中,在此催化剂被升高至流化床205并且可被再生并返回至反应器,以催化反应器中的进一步反应。生物炭被分离至生物炭箱206中。燃烧室立管204包括圆柱形燃烧容器208和向上延伸管线209,其通向与流化床205连接的旋风分离器210。分离的工艺涉及将合成气从反应器202移至焦油裂化器并且然后移至水猝灭/洗涤器。过量的合成气经管209燃烧。

转向图17至图19,公开了包括多个混合区的反应容器。混合区经热固体进入点定位和确立。该区提供温度控制。反应容器进一步包括提高流体化的犁。反应器202从进料输送机284延伸穿过螺杆机285至排放286。进料输送机包括进入导管288和螺杆机285,以将材料引至反应器主体270。反应器主体270包括机械辅助的流化床/混合器273,其在图示的形式中由具有桨叶的双轴274组成,桨叶可以成角度以有助于或妨碍流动。

一旦材料进入穿过进料输送机284,原料合成气可在合成气排放275处离开。热砂或可选的材料在多个热固体进入点277处注入。这样在反应器202中产生多个区。

现在转向图20,显示了本公开的一个实施方式的简单流程图。图示的处理含碳材料302的工艺301包括将含碳材料302递送至反应器303的步骤。

工艺进一步包括将燃料306、空气307和催化剂308引入至反应器。燃料可由任何商业上可得的清洁燃烧气态或液体烃燃料或固体燃料,比如生物质、煤或炭组成。在一些形式中,燃料可为合成气。催化剂可为氧化铁催化剂,比如例如,钛铁矿的形式。燃料306、空气307和催化剂308可递送至流化床311,其包括通至反应器303的出口。从流化床去除燃烧尾气309。有机材料302和热催化剂308在反应器303中相遇。

在一些形式中,反应器303可包括热解反应器,其通过接触加热的固体介质而部分地燃烧有机材料。在一些形式中,加热的固体介质包括钛铁矿。在一些形式中,反应器可配置为使有机材料经过数个加热步骤。在图示的形式中,加热步骤保持在500℃至900℃的相对低的温度。

反应器的产物从反应器递送至分离腔室310,其中清洁材料312和可回收材料彼此分离。清洁材料312行进通过出口,而回收材料递送至流化床311,在此其可被递送至反应器303。在一些形式中,回收材料包括至少一些废催化剂和燃料。在一些形式中,分离器包括筛选。一部分废催化剂可被弃用,以保持催化剂完整性。

材料进一步从反应器和流化床二者行进到至少一个洗涤器。在图示的形式中,气态材料行进通过干燥洗涤器314,在此发生二级气化并且进至湿式洗涤器315。中和试剂317比如,例如,caco3可添加至湿式洗涤器315。从湿式洗涤器去除清洁尾气318和沉淀的固体319。

工艺具有以下益处:在相对低的温度下处理被污染的有机材料,特别是卤化物污染的有机材料,并且因此需要比现有技术系统更低的能量输入。通过使反应温度保持在大约900℃以下,与要求>1100℃的其他系统相比,温度保持相对低。另外,工艺利用钛铁矿作为介质,其提供传热和催化剂。在一些形式中,工艺可允许在大约500℃下释放并且在大约1000℃下破坏挥发的污染物,同时回收,并且在一些形式中再活化碳。在一些形式中,系统可允许回收催化剂,以便重复使用至少一部分催化剂。

现转向图21,公开了用于处理含碳材料的工艺的第二实施方式。工艺包括将含碳材料321经干燥器323递送至反应器322。在一些形式中,干燥器可利用包括尾气旋风分离器325的标准工艺器材。

在反应器322中,材料在大于200℃的温度下经历加热,以启动在大于300℃的温度下的干燥并且最终在大于500℃的温度下热解。在一些形式中,反应器的温度保持低于800℃至900℃。

工艺进一步可包括将可为合成气形式的燃料,和可为氧化铁催化剂形式比如钛铁矿的催化剂,通过流化床327、初级洗涤器328(这与上述干燥洗涤器相同)、立管330和包括立管旋风分离器331、流化床尾气旋风分离器332和合成气旋风分离器333的多个旋风分离器,递送至反应器322。

在反应器322中加工之后,材料被递送至分离腔室335。在一些形式中,分离腔室可包括旋转筛网或可选的分离器。将来自分离腔室的材料递送至厌氧冷却器并且材料包括生物炭336、一些烘烤的矿物质催化剂337和冷却水338。材料比如矿物质/传热介质或催化剂穿过立管340移动至立管旋风分离器331并且移动至流化床327。

参考图22,公开了处理含碳材料的工艺。工艺包括将生物质401进料至包括双螺杆进料机的进料机402,并且将生物质递送至初级反应器403。图示形式的初级反应器在容器中包括双轴桨叶。反应器可使生物质的热度从160℃增加至300℃至500℃。

热砂或钛铁矿从热砂分配组件404递送至反应器403。在多个输入部件处递送热砂,这有效地将反应器分成具有不同温度的多个区。双轴桨叶将生物质与砂混合。定期的温度测量允许有控制地从热砂分配组件递送砂。

在一些形式中,热砂为催化剂比如钛铁矿或可选的铁基催化剂。

从初级反应器释放原料合成气并且递送至二级反应器410,用于合成气气化。这样继续将尾气加热并且将焦油和油分解成更小的分子量组分,以减少油和焦油造成的冷凝和堵塞。清洁的合成气释放至压缩机并且可燃烧、释放或作为燃料重复使用。

工厂的主要目的可为确定合成气组成。

将处理的生物质递送至分离器,其可包括多个筛网,以从料流中分离生物炭产物和烘烤的砂。也可从分离器吹扫氮。材料继续从分离器至olds升降机406并且然后进入燃烧室立管407。图示形式的燃烧室立管使温度升高至750℃。注入空气,以控制提升速度。

材料移动至流化床411,其可高于900℃。使用多个旋风分离器以从材料分离尾气,用于进一步处理。

参考图23,显示了初级反应器403中热解的更多细节。将生物质进料401递送至初级反应器403。在初级反应器容器420中为双轴桨叶421,其将反应器中的生物质与热砂催化剂混合。从热砂分配系统404递送热砂催化剂,所述热砂分配系统404包括响应反应器中的温度测量而手动或自动致动的多个非机械阀。

将来自分配器组件404的热砂催化剂经一系列管423递送至反应器403的各个区。反应器大致地分成数个区。在图示的形式中,这些区包括加热区、干燥区、热解区和自发区。这些由热砂的输入限定。区的温度指示什么时候需要另外的来自多容器热砂分配系统404的热砂。在一些形式中,热砂分配系统具有单个输入部件425和多个输出部件。在图示的形式中,多个输出部件包括7个输出部件。四个输出部件将热砂递送至初级热解反应器403,而其他的三个输出部件426将热砂递送至剩余处理系统中的二级反应器和流化床。

来自初级反应器的材料被递送至分离器405并且被分离而返回至反应器,以作为生物炭或废砂被释放。

参考图24,显示了二级反应器和合成气气化的更多细节。将来自初级反应器的原料合成气501递送至二级反应器502。图示形式的二级反应器成型为以一定角度相遇的双角管。热砂和合成气在反应器中混合并且反应器内部足够热,以气化来自合成气的残留的油和焦油。这具有减少系统的堵塞的益处。在反应器的双管的相遇点包括转向阀505,以允许改变热砂流的方向。材料进入漏斗容器506和合成气旋风分离器507。

图25显示了用于加热砂的流化床的组合的方框图。流化床包括第一流化床515和第二流化床516。将来自热砂分配组件的热砂递送至第一流化床515。添加流化空气、固体和燃料并且将流化床加热至大约750℃。材料流动至第二流化床,并且添加燃烧空气、流化空气和燃料。使温度升高至大约950℃。将热砂经递送管517递送至分配系统,同时排出燃烧尾气。

实施例

表1显示了用于反应的示例性进料和温度以及生物炭的百分数产率。

实施例2:

完成了进一步的试验工作,其中停留时间为15分钟并且操作压力为常压。

在一些形式中,停留时间长达1小时。在一些形式中,热解的温度在大约600℃和大约900℃之间。在一些形式中,最终拆解步骤(在初级洗涤器或干燥洗涤器中)可在大约750℃和1000℃之间操作。在一些形式中,最终拆解步骤的温度为大约800℃。

如表2中显示,pfas处理的固体结果确认了在低操作温度下去除pfas化合物。

表2

表3显示了来自尾气洗涤器的水样品:

表3

这些结果指示pfas化合物已经在比可能预期的低得多的温度下热挥发,随后仅污染物成分被完全热破坏。

图26显示了用于平行处理多于一种类型或流的含碳材料的工艺的进一步实施方式的流程图平面图。系统允许两个单独的进料机和两个单独的反应器,但是包括可为每个反应器系统提取的单个热砂的来源。在图示的工艺601中,将以含碳材料604形式的第一流被污染材料递送至第一反应器605。来自第一反应器605的处理的材料在两个通道中从第一反应器605向外流动。第一材料流在第一筛网606处筛选并且作为处理的材料608输出。在第一筛网606处筛选期间,将被第一筛网606拦截的材料递送至通用流化床613,用于进一步处理。

将第二材料流递送至第二反应器611,反应并且递送至洗涤器612。将以caco3形式的另外的物质613递送至洗涤器612。将612的输出物在释放点614作为清洁的尾气释放。

将以生物质615形式的第二流材料递送至第三反应器617。从第三反应器617,将材料递送至第四反应器619或第二筛网622。将反应器输出物在第二丝网622处筛选并且作为处理的材料608输出。在第二筛网622处的筛选期间,将被第二筛网622拦截的材料递作为生物炭燃料送至通用流化床613。

将递送至第四反应器619的输出物通过第二洗涤器620加工并且作为清洁的合成气燃料返回至通用流化床。

通用流化床输出废弃燃烧尾气625并且允许热砂流动至四个反应器。

丝网可为磁性分离器或物理丝网或任何其他丝网系统的形式。

系统的技术优势是为被污染的材料处理和生物质处理提供通用流体床。生物质转化成用于燃料的合成气和用于燃料的生物炭或土壤添加剂或碳截存物,根据需要调整其尺寸。来自于不同进料原料的气流将不会混合,从而允许递送清洁的合成气。

系统的进一步实施方式显示在图27中。将进料材料比如生物炭701递送至混合和进料系统702和初级反应器703。初级反应器通过在500至700℃下,经与热介质,比如热催化砂混合的热解来处理材料。反应器也包括材料移动穿过的四个区或阶段。将热介质经递送系统从流化床705递送至反应器703。

来自反应器703的处理的材料移动至包括一个或多个筛网的分离器707。在返回介质经预热器/立管708返回至流化床705的同时,释放生物炭产物。

将来自反应器703的原料合成气递送至二级反应器709,用于挥发性烃在大约900℃下的气化。一旦气化和通过旋风分离器分离,可通过一系列洗涤器和热交换器将流出物发送,使得可释放尾气、热水、固体、废生物炭。

工艺的进一步实施方式显示在图28中。在该实施方式中,将被污染的土壤901或gac经进料系统902递送至初级反应器,用于pfas在500至700℃下的热解吸。热交换器903和厌氧冷却器904用于换热。

通过分离器907经筛网和磁性分离而分离废砂和清洁的土壤,并且废砂移动通过燃烧室立管908并且移动至流化床909。作为产物释放清洁的土壤910。来自流化床909的尾气传至旋风分离器22。来自初级反应器902和流化床909的合成气移动至二级反应器911用于pfas在900至1100℃下的热破坏。合成气旋风分离器913将合成气分离,用于在二级反应器911中进一步反应或将处理的合成气移动至湿式猝灭914湿式洗涤器915和干燥洗涤器916系统,从其释放清洁的尾气和废gac。

在一些未示出的形式中,全规模商业工厂将包括用来自冷却排出的土壤的废热进行进料预加热和干燥。处理的土壤在大约80℃用于磁性分离是有益的。这允许钛铁矿或其他催化剂的返回,用于重复使用。

本领域技术人员将理解,在不背离如本文公开的工艺和设备的精神和范围的情况下,可进行许多其他修饰。

在下面的权利要求和前面的描述中,除了上下文另外要求的情况,由于表达语言或必要的含义,词语“包括(comprise)”或其变型,比如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”以包含性含义使用,即指定存在所叙述的特征但是不排除在如本文公开的工艺和设备的各种实施方式中存在或添加另外的特征。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1