专利名称：提高碳素燃料等级的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明特别适用于但并不一定限于在高压下加工碳素物以增加碳素物BTV值的方法。本发明适用的特有方法是处理各种自然存在的碳素物，如木材，泥煤或次烟煤，以便它们更适合作为固体燃料。
迄今为止，已经使用或提出了涉及提高碳素燃料等级的许多发明来使碳素燃料更适合作为一固体燃料。所共有许多问题，如在碳素燃料升级系统制造和操作两方面来说成本高，能在一连续的基础上操作碳素燃料升级系统的控制困难和复杂，以及这些设备一般都缺乏在不同温度和/或压力下适于加工其它材料的柔软性和通用性。
本发明的方法和设备克服了已有技术和设备有关的许多问题和缺点，这是靠提供全套设备来实现的，它们具有设计简单，耐用结构，使用中通用性，以及易于适合于在变化的温度和/或压力下加工不同的供给材料的特点。本发明设备的进一步特点是控制简单和使用热能效率高，从而提供经济操作和一资源的利用。
本发明的益处和优点是由下面的方法和设备获得的，其中，碳素物被装入一热交换设备内，热交换设备包括至少一由大气条件下的外罩围绕的内管。在碳素物装入热交换设备后，碳素物内注入一增压气体。在本发明的一个实施例中，有一温度在约250°F到约1200°F之间的，一般在约750°F的一热交换介质遍布外罩地循环，即热交换介质与内管的外周缘相接触。热交换介质通过接近热交换器顶部设置的第一阀进入罩内并经接近于热交换器底部设置的第二阀排出。一控制时间内，温度保持升高以实现碳素物BTV值的增加已从碳素物中馏出的水和其它付产品如焦油和气体经一位于热交换器底部的阀被回收，在热交换步骤完成时，碳素物被传送到一个或多个存储碳素物直到碳素物可被传送到制粒挤压机为止的密封容器内。
在第二个实施例中，碳素物被装入具有至少一个被一外罩围绕的内管的热交换器内。外罩具有4个入口/出口阀，通过它们，热交换介质进入外罩或从外罩内排出。第一阀接近于热交换器的顶部设置，第二阀位于第一阀之下大约热交换器的1/3长度处，第三阀位于第二阀之下大约热交换器2/3长度处，第四阀位于第三阀下接近于热交换器底部设置。在这个实施例中，热交换介质经第一阀导入并在外罩内向热交换器下部循环直到热交换介质到达打开的第二阀，以使热交换介质经重新加热的炉而返回循环，一旦热交换介质已重新加热，经第一阀返回重新循环，在基本上所有水已馏出到第二阀水平面之下后，关上第二阀，打开第三阀，使水蒸发和冷凝到装在第二阀水平面之下的煤上。开、关阀的这一过程连续地进行直到基本上所有的水已馏出到热交换器底部，在那儿水被收集和排出，再有，打算热交换介质的温度将在约250°F到约1200°F之间的一温度，而系统压力将在约2PSIG到约3000PSIG之间。
本发明的第三实施例包括一个其内装有要升级的碳素物的外罩。它包括多个在罩内装有热交换介质的水平排列管。热交换介质依次遍布水平排列管地向下循环同时一种隋性气体被注入罩内。热交换介质的温度将在约250°F到约1200°F之间，而压力将在约2PSIG和3000PSIG之间。
本发明的第四实施例包括一个其内装有要升级碳素物的外罩，以及多个在罩内向下伸展的纵向排列管。热交换介质遍布纵向排列地循环并且隋性气体注入外罩内以利于碳素物的升级，在这里，热交换介质的温度将在约250°F和1200°F之间，而系统压力将在约2PSIG到约3000PSIG之间。
本发明的其它好处和优点将在阅读了结合所提供的专门例子及附图而描述的最佳实施例后变得更加显而易见，其中
图1是按照本发明原理所布置的间歇式以热交换器为基础的燃料升级系统的工作原理示意图;
图2是按照本发明原理所布置的连续式以热交换器为基础的燃料升级系统的工作原理示意图;
图3是按照本发明原理所布置的具有多个进、出口阀的第二热交换器实施例的侧视图;
图4是按照本发明原理的第三热交换器实施例的侧视图，第三热交换器具有一个容纳碳素物的外罩和多个位于外罩内的，经其循环热交换介质的水平排列管。
图5是按照本发明原理的第四热交换器实施例的侧视图，第四热交换器具有一个容纳碳素物的外罩和多个在外罩内延伸的，经其循环热交换介质的垂直布置管。
图6是沿线6-6的剖视图，示出了用于循环热交换介质的管。
本发明适用于提高碳素物的等级，碳素物包括(但并不局限于)那些在沉积中类似于较高等级煤的一般归类在木材、泥煤和烟煤之间类型的底煤、褐煤和次烟煤。作为开采的碳素物一般包含从约20%一直到约80%的湿度，它经常除了将其粒化或所需尺寸外不需任何初步处理就能直接使用。在很大程度上碳素物的颗粒大小决定了必须将碳素物升级到所需等级的时间。总的来说，颗粒越大，将碳素燃料升级的时间越长。
参见图1，公开了一个具有热交换器20的间歇式燃料升级系统10，热交换器20包括一个在其一端有一入口24，在其另一端有一出口26的腔室，多根沿着腔长度延伸的管28以及围绕多根管28的外罩30。碳素物从料仓12经输送器14送到热交换器20的入口端。打开位于热交换器顶部的阀16和18，以允许碳素物装在管28内，在管28中装填碳素物之前，将邻近于热交换器底部的阀41关闭。在管28已装填后，关闭阀16和18，以使管28内仓含碳素物。
然后，惰性气体34，如氮或另一种气体如二氧化碳经阀35注入管28中以充满碳素颗粒间的空间并使管内压力升高，氮或其它惰性气体在这样压力作用下例如当流动起作用时，气体容易流入处于大气压下的管28内。当管内压力升到一所希望值时，停止气体的流动。
一个具有温度在约250°F到1200°F之间，最好为750°F的热交换介质，如加热气体，熔化盐或最好是油经阀46出口阀44进入罩内以连续地在整个罩内循环。从阀44中排出的热交换介质经过炉36，炉36用于重新加热要导入罩30内的介质。罩30的内壁具有多个连续的开口端向内延伸的凸缘22，在凸缘22上方的热交换介质以阶梯的方式向下地流至罩30。隋性气体或二氧化碳的作用如热转换载体，它与管28的内壁相接触，吸收热量并将热量传送到碳素物上。
万一管28内的碳素物中硫量超出所希望值，除了隋性气体或二氧化碳气体外，可向管28内喷入氢气以将多余硫排出碳素物。一般所需氢气量与被排出的硫的百分率成正比。
由于向下流动的热的热交换介质围绕着管的结果，含在碳素物内的水分在管28内向下传送。在一足够高的温度下，碳素物中含有的水分蒸发并且在朝向管28底部设置的较冷的碳素物上冷凝。最后，除了其它付产品如焦油和气体外，基本上所有的水也被收集到热交换器20的出口26上。打开热交换器20底部上的阀40，以从热交换器中排出水和其它付产品。
碳素物必须保留在管28内的时间长短根据颗粒大小，系统操作时温度，注入管中气体压力以及所需加热值而变化。一般地，时间长短范围从5分钟左右到30分钟左右。总的来说，随着热交换器中温度和压力增加，所需的时间缩短。相反地，当使用较低温度和压力时，所需时间增加。
本方法利用系统10可以在温度大约250°F到1200°F的范围内以及压力大约在2到3000PSIG左右范围内进行。当热交换介质在整个系统内循环时温度允许到达相当于约750°F时，用于提高碳素物等级的最稠的产物势必产生。
在热交换和升级步骤结束时，打开控制阀41来释放压力。位于外罩30内的管28靠打开阀41及接着打开位于热交换器底部的阀42来排空。然后，碳素物被传送到输送机48上并进入第二料仓50以在此暂时存放。从第二料仓50底部延伸的挤压机52将碳素物制粒并将其传送到冷却器54中。在碳素物充分冷却中，它被传送到第二挤压机56中，该挤压机56将颗粒传送到一存储处。
参见图2，示出了一个连续式燃料升级系统20，连续式燃料升级系统包括一对密封料仓212a和212b，换句话说，此处称作存储要升级的碳素物的锁紧料斗。碳素物被放置在通向热交换器220顶部的输送机214上。关上底阀241，然后，碳素物通过位于热交换器顶部的阀218并进入容放在外罩230内的管228中。加工连续地进行，因为锁紧料212a或212b之一可被重新装填而同时另一个可经输送机214排空。
一旦管228充满，关闭阀218，而隋性气体如氮气或另一种气体如二氧化碳在压力下注入管228中。隋性气体234或其它气体如二气体碳是在这样压力下作用，即当流动起作用时气体易于流入处于大气压力下的管228中。当管中压力升高到所需值时，气体的流动停止。隋性气体或其它气体如二气体碳将系统压力提升到2PSIG左右到3000PSIG左右之间，最好将系统压力提升到800PSIG左右。在管增压后，由于在整个罩230内连续地循环热交换介质(参见图1中热交换器20的叙述)，碳素物的温度提高了。再由于热交换介质向下流动，基本上碳素物中所有的水分传送到热交换器220的底部，在此它被收集并且经阀240与任何馏出的付产品例如焦油或其它气体一同排出。热交换介质经阀239排出罩230并且在通过阀238重新导入之前经炉236循环。设想热交换介质的温度将在250°F左右到1200°F左右之间，最好将为750°F左右。
氮气234或其它气体作为热量转换载体，它接触管228的内壁，吸收热量并将其转送到碳素物中。一旦热交换和升级过程完成，打开位于热交换器220底部的阀241和242，使压力减至大气压，而碳素物落到输送机248上以将材料传送到一对输出锁紧料斗250和252中。打开第一锁紧料斗250上的阀254，使碳素物在那儿沉积。一旦第一料斗装满，关上阀254，并打开位于第二锁紧料斗252顶部的阀256，以使碳素物能够流入。两锁紧料斗250和252分别具有将碳素物制粒的挤压机258和260，它们将碳素物颗粒传送到冷却器262中，充分冷却后，碳素物被传送到第二挤压机264中，它将碳素物传送到存储室。
图3示出了按照本发明的，用于图1间歇式系统中的热交换器120的第二实施例。在这个实施例中，热交换器120包括设置在交换器120两相对端上的碳素物入口124和出口126;多个其内装入要升级的碳素物的管128;使碳素物在压力作用下保持在管128内的上阀118和下阀114;以及围绕着多个管的外罩130和入口阀135，入口阀135用于将隋性气体134或另一种气体如二氧化碳注入管中。隋性气体或二氧化碳气体是在这样压力下，即当流动起作用时，气体易于流入处于大气压下的管128中。当管内压力升至所需值时，气体流动被停止。一般地，隋性气体将系统压力升到2PSIG左右到3000PSIG之间，最好为800PSIG左右。外罩130包括4个入口/出口阀144-147，热交换介质经它们被循环。第一阀144被设置的最近于热交换器的顶部刚好位于阀118下方。第二阀145位于第一阀144下方大约在热交换器120长度的1/3处。第三阀146位于第一和第二阀两个的下方大约在热交换器120长度的2/3处，而第四阀147最接近于热交换器120的底部，位于阀141上方设置。从罩130的内壁上延伸的是多个开口凸缘122，它们以交替的阶梯方式布置，在它们上方流动的热交换介质向下流到罩130内。
阀141已关上后，碳素物已被装入管128而阀118已关闭，隋性气体或二氧化碳已注入管128中，热交换介质在整个罩130内连续地循环以使管128内碳素物温度提高。已被炉149加热的热交换介质所达到的温度足以使碳素物中水分蒸发。一般地热交换介质被加热到250°F左右到1200°F左右之间，最好加热到750°F左右。热交换介质经第一阀144而导入罩130内。随着最初阀144和147的打开和阀145和146的关闭，使热交换介质充满罩130，一旦罩装满，阀147关闭，阀145打开，从而热交换介质主要经罩的上部1/3处循环。由于热交换介质流到最上凸缘122的端部上，热交换介质向下流到下个凸缘122上。这种来回地向下流动连续地进行直到热交换介质到达第二阀145为止。在第二阀145处，热交换介质经第二阀145流出并且经炉149再加热返回循环。在将热交换介质在整个罩内循环加工期间，在碳素物中的水分蒸发并冷凝到位于热交换介质被循环的热交换器水平面下方上的较冷碳素物上。在基本上位于管128上部1/3处的碳素物中所有水分已降低到第二阀145的水平面下方后，关上第二阀145，打开第三阀146，同时第四阀147保持关闭状态。这样现允许热交换介质在罩的整个顶部2/3处循环，直到基本上所有的水分蒸发并冷凝到位于第三阀146水平面之下的碳素物上为止。当基本上所有的水分被装在第三阀146水平面之下时，关闭第三阀，同时第二阀145保持关闭状态，而打开第四阀147。最后，基本上所有的存在于碳素物料内的水分被传送到第四阀147的水平面之下并在那儿被收集以及与其它付产品(物料中脱落的)如焦油和其它气体一道经阀140从热交换器中排出。在升级加工完成后，物料输送到挤压机150中以制粒。
图4示出了按照本发明的最好使用图1间歇式系统的热交换器320的第三实施例。在这个实施例中，热交换器320包括位于热交换器两相对端部上的入口324和出口326;多个水平排列的热交换介质经它们循环以加热碳素物的管344(a-d);以及一个其内装入碳素物的外罩。碳素物被落到两轴向排列的螺旋加料器332之一上，加料器332向外旋转以将碳素物分布到整个罩330内。在将碳素物装入外罩330内之前关上阀336。一旦碳素物已装入外罩330内，也关上阀334，同时将隋性气体如氮气338或一些其它气体如二氧化碳注入到罩330内。隋性气体是在这样的压力作用下，即当流动起作用时，气体易于流入处于大气压下的罩330内。当管内压力升至所需值时，停止气体流动。希望系统的压力升至约2PSIG到约3000PSIG之间，最好是压力约为800PSIG。外罩330包括多个水平布置的管344(a-d)，热交换介质经管344(a-d)上的入口/出口阀342(a-h)进行循环。起初，经第一阀342(a)，热交换介质进到水平布置的管344(a)内。热交换介质穿过第一管344(a)直到它到达第一管的末端并通过阀342(b)为止。在那里，经一连接件346，热交换介质被传送到第二水平布置的管344(b)中。热交换介质经阀342(c)进入管344(b)内，在此，流动方向相反于第一水平布置管344(a)的流动方向，热交换介质一直在整个水平排列的管344(a-d)和阀342(a-h)内循环直到热交换介质从阀342(h)中排出为止。一旦热交换介质经阀342(h)从管344(d)中流出，热交换介质流过炉360，在热交换介质经第一入口阀342(a)重新导入之前在炉内重新加热。一般来说，为了将碳素物中含有的水分蒸发，必须将系统加热到约250°F到1200°F之间，最好约为750°F。这种将热交换介质在向下方向上来回循环的方法也致使基本上所有包含在碳素物中的从物料中馏出的水分与其它任何在那儿收集的付产品如焦油和其它气体一道从热交换器底部处的阀350中排出。当升级加工已完成后，第二对螺旋加料器340将升级后碳素物传送到出口326。围绕着罩的周边具有一绝缘层352(部分剖视)，有助于热交换介质保持在一相对恒定的温度。沿着外罩330也提供了多个窗口346(a-d)，它使得能通到管344(a-d)，不论什么时候均能取下管344(a-d)。
图5和6表示了本发明用的热交换器420的第四实施例。在这个实施例中，热交换器包括设置在热交换器两相对端上的入口424和出口426;使碳素物直接向下进入热交换器的管428;多个从将热交换介质与碳素物隔开的板件440上延伸的纵向排列管444以及碳素物装入其内的外罩430。为了利用热交换器，接近于出口426的阀442关上，通过入口424，阀418和入口管428，碳素物被放置到外罩430内。然后，关上阀418，将隋性气体如氮气或一些其它气体如二氧化碳注入到外罩430内以提高系统压力。一般地，这种隋性气体将系统压力提高到2PSIG左右到3000PSIG左右之间，最好约为800PSIG。当外罩压力达到所需值时，停止气体流动。
热交换介质在整个纵向排列管444内连续地循环以提高碳素物的温度。为有助于循环，工艺轴456伸到每个纵向排列管444内。随着热交换介质接触轴456，由于紊流，热交换介质在管444内涡旋。热交换介质经阀446进入热交换器，经每个纵向排列管444，上下传送进入开口区448和排出阀450，热交换介质经过炉460并经阀446重新导入。理想情况下，热交换介质的温度将在250°F左右到1200°左右之间，最好将为750°F左右。在靠开口阀442收集碳素物之前，水分以及其它付产品如焦油和其它气体被收集到出口454上。
为了减少图1-6所公开的实施例情况下的操作时间，经过系统的隋性气体被予热到一接近热交换介质最佳工作温度时温度。例如，当隋性气体已被予热到低于加热的碳素物温度近50°F时，所希望的整个系统操作时间可得到减小。
在碳素物含有所不希望的高硫值的情况下，可以在热交换和升级步骤进行之前或之后处理碳素物。在碳素燃料升级前，将微小量的吸附材料如石灰石加入到碳素物料中，可使在升级加工中产生的H2S量限制到一所希望值上。由于温度和压力自始至终存在，所以吸附剂将吸收所产生的大部分H2S。这种加工方法不需附加的昂贵设备。然后，完成后的产品可在挤压和制粒之前放在一振动筛上以将吸附材料与升级后碳素物分开。此外，在碳素物被挤压和制粒之前，在硫对钙不成比例的基础上可以添加新鲜的吸附剂，这样使得当碳素物被燃烧时，在SOx进入大气之前多达96%的SOx可被吸取。
为了进一步说明本发明，下面提供专门的例子。应当理解到这些例子说明了用于本发明的时间，温度和压力相互关系的变化，但并不局限于这儿所描述的发明范围，这些都在附加的权利要求书中加以陈述。
例1具有开采有湿度含量占重量31.0%和热值为7776BTU/磅的Wyoming(怀俄明州)次烟煤装入图1的热交换器的密封管内。然后关上顶阀，将氮气导入含次烟煤的管内。使管内压力保持在800PSIG，同时热交换介质的温度维持在750°F。装在管内的碳素物温度达到669°F。燃料升级处理进行20分钟。在升级加工完成时，打开热交换器底部上的阀，卸出物料。在升级加工完成后，在无水分基础上，碳素物具有一个12834BTU/磅的增加热值。
例2具有开采湿度含量占重量37.69%以及热值为6784BTU/磅的North Dakota(北达科他州)褐煤装入图1热交换器的密封管内。然后，关上顶阀，将氮气导入含褐煤的管内。管内压力保持在900PSIG，同时热交换介质的温度维持在750°F。装在管内碳素物的温度达到656°F。燃料升级加工进行19分钟，在完成升级加工时，打开热交换器底部阀，并排出物料。在升级加工完成后，在无水分基础上，碳素物具有12266BTU/磅的增加热值。
例3具有开采湿度含量为重量67.2%的以及热值为2854BTU/磅的Canadian泥煤装入图1热交换器的密封管内。然后关上顶阀，将氮气导入含Canadian泥煤的管内。管内压力保持在1000PSIG同时热交换介质的温度维持在750°F装在管内的碳素物温度达到680°F。燃料升级加工进行20分钟。在升级加工完成时，打开热交换器底部上阀，并排出物料。在升级加工完成后，在无水分基础上碳素物具有-13535BTU/磅的增加热值。
例4具有开采的湿度含量占重量70.40%以及热值为2421BTU/磅的硬木装入图1热交换器的密封管内。然后，关上顶阀，将氮气导入含硬木的管内。管内压力保持在800PSIG同时热交换介质的温度维持在750°F。装在管内碳素物温度达到646°F。燃料升级加工进行7分钟。在升级加工完成时，打开热交换器底部上阀并排出物料。在升级加工完成后，在无水分基础上的碳素物具有-11414BTU/磅的增加热值。
本发明各种实施例也可以用于将相对无用的生物材料转变成用于制造高纯木炭的活性炭。例如，将生物材料装入图1热交换器的密封管内，同时用予热的隋性气体使管子连续地摆动，根据实际的生物合成物，隋性气体使系统压力在2psig到约3000psig之间变化。系统温度范围为250°F左右到1500°F左右之间。在一试验中(见下表1)，密封管被在10方英尺/小时SCFH流动的氮气作用下摆动，平均温度保持在近750°F，压力保持在近20PSIG。
表1
在热交换器内15分钟后，氮气摆动被中止而生物体基本上被干燥并冷却20分钟。该加工将生物材料转变为在无水分基础上热值为12949btu的原始活性炭。
很显然，所公开的本发明的最佳实施例已很好地实现了所述目的，也将理解到发明所容许的变更，变化和变型均不超出其精神。
权利要求
1.用于增加固体颗粒状碳素物BTU值的设备，包括热交换装置，它具有一外罩，一位于外罩第一端的入口以及一位于外罩第二端的出口，第二端与第一端相隔开，在罩内至少装有一用来接收固体颗粒状碳素物料的管件，沿第一端设置的用于将物料配入所述至少一管件内的阀件以及沿着第二端设置的用于从出口排料的出口装置，所述至少一管件被设置在入口和出口之间；连到热交换装置上以将增压气体导入所述的至少一管件内的装置；用于将一热交换介质在整个所述的外罩内以与所述的至少一管相接触地循环的装置，其中，热交换介质被加热在约250°F到约1200°F之间的温度；以及用于输送从热交换装置第二端上连续流出的固体颗粒碳素物的装置。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，所述的至少一管件的压力维持在约2PSIG到约3000PSIG之间。
3.一种增加碳素物BTU值的方法，包括如下步骤(a)将固体颗粒碳素物导入装在一热交换器内的至少一管件中;(b)将温度至少为200°F的一热交换介质围绕至少一管件循环;(c)将(压力在约2PSIG到约3000PSIG之间)增压气体注入含有固体颗粒碳素物的至少一管内;以及(d)之后回收碳素物。
4.如权利要求3所限定的方法，其特征在于，热交换介质的温度在约200°F到约1200°F之间。
5.一种增加碳素物BTU值的方法，包括如下步骤，将固体颗粒碳素物装入至少一管内，靠温度在约200°F到约1200°F之间的一热交换介质围绕着所述至少一管地循环加热所述的固体颗粒碳素物，将从碳素物中馏出的水从至少一管中排出，在所述的至少一管内将固体颗粒碳素物温度提高到一预定的温度，将压力在约2PSIG到约3000PSIG之间的惰性气体注入到所述至少一管内，以及回收碳素物。
6.一种增加碳素物BTU值方法，包括如下步骤。(a)将固体颗粒碳素物导入在一热变换器内的至少一管中，热交换器具有多个沿热交换器一线性方向间隔开的阀;(b)靠依次地打开和关闭选定的多个阀中的成对阀，使温度在约250°F到约2000°F之间的热交换介质围绕着至少一管的依次较长区域循环;(C)将从约2PSIG到约3000PSIG的范围内一增压惰性气体注入到所述的装有固体颗粒碳素物料的至少一管内;以及(d)回收碳素物
7.按照权利要求6的方法，其特征在于，气体是二氧化碳。
8.一种增加碳素物BTU值的设备，包括热交换装置，它具有一外罩，一沿第一端设置的固体颗粒碳素物入口，以及一与所述入口相隔开的、沿第二端设置的以排出固体颗粒碳素物的出口，所述的外罩接收碳素物料，将碳素物导入所述外罩内的装置以及至少一个将热交换介质在所述外罩中循环的管，其中所述至少一管将固体颗粒碳素物与所述热交换介质相隔离，所述的热交换介质被加热到约200°F约1200°F之间;连到热交换装置上以将增压气体导入所述外罩内的装置;以及输送固体颗粒碳素物料离开所述热交换装置的装置。
9.按照权利要求8的设备，其特征在于，所述外罩的工作压力维持在2PSIG到3000PSIG之间。
10.按照权利要求8的设备，其特征在于，所述的热交换介质是一种油。
11.按照权利要求8的设备，其特征在于，多个与碳素物料相接触的管循环热交换介质。
12.一种提高碳素物等级的设备，包括包括一外罩的热交换装置，外罩具有一在其第一端的入口以及一在其第二端的出口，所述的第二端与第一端相隔开，在外罩内装有至少一用于接收固体颗粒碳素物料的管件，将固体颗粒物料配入至少一管件内的装置以及从所述出口排出物料的装置;将增压气体导入所述至少一管件内的装置;以及将在所述外罩内与所述至少一管相接触的热交换介质进行循环的装置;从而，在高温下的热交换介质在外罩内循环一持续长的时间时，就增加了固体颗粒碳素物料的BTU值。
13.按照权利要求12的设备，其特征在于，用于排料的装置包括随着物料从所述热交换装置中排出，将碳素物固体颗粒物料传送到存储物料装置上的装置，所述输送固体颗粒物料的装置与出口处相连。而所述存储固体颗粒物料的存储装置与传送物料装置相连接。
14.按照权利要求13的设备，进一步包括用于制造固体颗粒碳素物的制粒装置，所述的装置包括一与所述存储碳素物的装置相连的挤压机。
15.按照权利要求12的设备，其特征在于，用于循环热交换介质的装置包括从个罩向内伸展的凸缘，从而在外罩内的热交换介质直接在凸缘的上方。
16.按照权利要求15的设备，其特征在于，在外罩内循环热交换介质的装置进一步包括多个双入口-出口阀，其中，一第一阀接近于外罩入口设置，一第二阀沿外罩位于第一阀之下以及从第一和第二入口-出口阀伸出的导向一加热热交换介质的炉子的导管装置。
17.按照权利要求16的设备，其特征在于，沿着外罩设置有相互隔开的4个入口-出口阀。
18.按权利要求16的设备，其特征在于，在整个外罩内循环的热交换介质被加热到约250°F到约2000°F之间。
19.按权利要求12的设备，其特征在于，所述增压气体包括一隋性气体。
20.按权利要求19的设备，其特征在于，所述隋性气体进一步包括氮气。
21.按权利要求19的设备，其特征在于，所述增压气体包括二氧化碳。
22.按权利要求12的设备，其特征在于，氢气与所述增压气体一同注入。
23.按权利要求12的设备，其特征在于，在升级过程中，装有碳素物的至少一管的压力维持在约2PSIG到约3000PSIG之间。
24.按权利要求12的设备，其特征在于，所述热交换介质是一种油。
25.按权利要求12的设备，其特征在于，所述热交换介质包括加热的气体。
26.按权利要求12的设备，进一步包括，至少两个用于存储碳素物固体颗粒物料的输入锁紧料斗，将固体颗粒碳素物从所述锁紧料斗之一中传送到热交换装置内，以及将固体颗粒碳素物料导入所述至少一管件内，同时在至少两锁紧料斗的另一个中装填固体颗粒碳素物的装置。
27.按权利要求12的设备，其特征在于，在外罩内循环热交换介质的装置进一步包括多组系列排列的内连管，用于通过内连管的每个顺序组相反地导引所述的热交换介质，通过一入口阀，所述的热交换介质被导入位于外罩第一端上的第一组内连管内并且经沿着外罩第二端设置的出口阀，所述的热交换介质从第二组内连管中排出。
28.按权利要求27的设备，其特征在于，所述的热交换介质从出口阀排出后，在第一内连管内重新循环之前由一炉予加热。
29.一种提高碳素物等级的方法，包括如下步骤a.将碳素物固体颗粒物料导入到在一热交换器内的至少一管内b.将一热交换介质导入到所述热交换器的外罩内，c.将热交换器外罩内的热交换介质围绕和与至少一管相接触地循环。d.将增压气体注入装有固体颗粒碳素物的所述的至少一管内，以及e.一旦固体颗粒碳素物已到达所希望的BTU值，回收固体颗粒碳素物。
30.按权利要求29限定的方法，其特征在于，在所述至少一管内压力维持在2PSIG到约3000PSIG之间。
31.按权利要求29限定的方法，其特征在于，围绕着所述至少一管循环的热交换介质被加热到约250°F约1200°F之间的温度。
32.按权利要求31限定的方法，其特征在于，在一理想的温度和压力下在所述至少一管内的固体颗粒碳素物保持至少约3分钟的时间期限。
33.按权利要求31限定的方法，其特征在于，在一理想的温度和压力下在所述至少一管内的固体颗粒碳素物保持约低于30分钟的时间期限。
34.按权利要求29的方法，其特征在于，所述热交换介质是一种油。
35.按权利要求29的方法，其特征在于，所述热交换介质是一种加热气体。
36.一种提高碳素物等级的方法，包括如下步骤，将固体颗粒碳素物装入到外罩内的至少一管内，将增压气体注入所述的至少一管内，靠围绕着和通常与所述的至少一管直接接触地循环一热交换介质来加热所述的固体颗粒碳素物，将从至少一管内碳素物中馏出的水排出，在至少一管内将碳素物的温度提高到一予定的温度，以及回收升级后的碳素物。
37.按照权利要求36的方法，其特征在于，增压气体导入所述至少一管内的同时循环所述的热交换介质直到压力达到一予定值为止。
38.按照权利要求36的方法，其特征在于，所述的热交换介质是一种油。
39.按照权利要求36的方法，其特征在于，所述的热交换介质是加热气体。
40.按照权利要求37的方法，其特征在于，导入到所述至少一管内的增压气体在从约2PSIG到约3000PSIG的范围内，而碳素物被提高的予定温度在从约250°F到约1200°F范围内。
41.按照权利要求40的方法，其特征在于，所述的固体颗粒碳素物在所述的至少一管内保持从约3分钟直到约30分钟的范围内。
42.按权利要求36的方法，其特征在于，升级后固体颗粒碳素物经一用来将升级后碳素物制粒的挤压机而被回收。
43.一种增加碳素物BTU值的方法，包括如下步骤a)将固体颗粒碳素物料导入位于一热交换器内的至少一管中，热交换器具有一外罩和多个沿着热交换器的一线性方向隔开的阀;b)通过依次打开和关闭多个阀中所选定的成对阀，依次围绕着至少一管的较长区域，在整个热交换器的外罩内循环一热交换介质;以及c)一旦碳素物已获得所需BTU值，回收固体颗粒碳素物。
44.按权利要求43的方法，其特征在于，气体在压力作用下注入至少一管内以利于热量从至少一管内传递到所述的固体颗粒碳素物料上。
45.按权利要求43的方法，其特征在于，至少一管的每个区域均有足够长的时间承受热交换介质，该时间足以使每个区域内物料中水分蒸发和冷凝到至少一管的随后区域内的固体颗粒碳素物上，因此予热至少一管的随后区域内的碳素物。
46.按权利要求44的方法，其特征在于，在压力下注入到至少一管内的气体在从约2PSIG到约3000PSIG的范围内的压力下注入，而在整个外罩内循环的热交换介质的温度从约250°F到约1200°F。
47.按权利要求46的方法，其特征在于，注入所述的至少一管内气体是一种隋性气体。
48.按权利要求46的方法，其特征在于，注入所述的至少一管内气体是二氧化碳或氮气。
49.一种增加碳素物BTU值的设备，包括热交换装置，它包括一接收固体颗粒碳素物的外罩，外罩具有一沿着外罩第一端设置的入口和一沿外罩第二端设置的用于排放升级后碳素物料的出口，用于将碳素物料配入所述罩内的装置和设置在外罩内的以循环热交换介质的至少一管件;以及连到热交换装置上以将增压气体导入所述外罩的装置。
50.按权利要求49的设备，其特征在于，所述的热交换装置包括至少一个从所述外罩上伸出的窗口，它具有通向至少一管件的入口。
51.按权利要求49的设备，其特征在于，在整个所述的至少一管件上循环的热交换介质被加热在约250°F到约1200°F之间。
52.按权利要求49的设备，其特征在于，在升级过程中，外罩的压力维持在2PSIG到约3000PSIG之间。
53.按权利要求49的设备，其特征在于，遍布整个至少一管件循环的热交换介质是一种油。
54.按权利要求49的设备，其特征在于，至少一管件进一步包括在所述外罩内延伸的多根管，其中，管件与固体颗粒碳素物料相接触。
55.按权利要求54的设备，其特征在于，遍布整个管循环的热交换介质被加热到约250°F到约1200°F之间。
56.按权利要求54的设备，其特征在于，在升级加工期间，外罩内压力维持在约2PSIG到约3000PSIG之间。
57.按权利要求55的设备，其特征在于，遍布整个纵向伸展管循环的热交换介质是一种油。
58.按权利要求55的设备，其特征在于，遍布整个纵向伸展管循环的热交换介质是加热气体。
全文摘要
本发明涉及提高碳素物的BTU值。碳素物被导入一热交换器内并注入高压下的气体如一种惰性气体或二氧化碳以提高进行升级加工的压力。然后，靠遍布至少一接触到碳素物的容器来循环热交换介质，将碳素物加热至所需温度。在这一加工期间，回收水和其它副产品如焦油和气体。加热水或许用作为另一容器内供给料的预加热源。
文档编号C10L5/00GK1091770SQ9311417
公开日1994年9月7日 申请日期1993年9月28日 优先权日1992年9月28日
发明者爱德华·科佩尔曼 申请人:爱德华·科佩尔曼