[发明专利]与蒸发器相关的热解方法和热解设备

说明书

技术领域

本发明涉及后附的权利要求1的前序部分所述类型的热解方法(pyrolysis method)。本发明还涉及后附的权利要求14的前序部分所述类型的热解设备。

背景技术

热解指的是燃料在惰性条件和高温下转化成气体形式，其在冷凝过程中形 成含有不同的有机化合物的油状液体。与热解相联系的惰性条件指的是无氧的 条件，其中避免燃料的燃烧。焦油生产中，“焦油蒸馏”是已知很长时间的热解 过程的一个例子。

在热解过程中燃料被热解，反应中形成的气态化合物被从碳化残余物 (carbonization residue)中分离出来，并且它们被冷凝成热解油(pyrolysis oil)，其可 以被用作，例如，燃料或其可被进一步加工成不同的化学品。从例如木材基燃 料的不同生物基燃料生产热解油已经被研究，目的是用其来替代煤和重质燃料 油(heavy fuel oil)。当考虑到燃料的内能(energy content)，与难于输送的生物质 (biomass)相比热解油的一个优点为其易于输送。

热解过程的发展的例子包括一些专利公开，例如US4,891,459；US5,728,271； EP513051和US6,814,940。这些专利中公开的热解技术是以固体例如生物质基 燃料用惰性流化气体(fluidizing gas)在大约400到600℃的流化为基础的，可以在 流化床材料的存在下。将要在反应器中被热解的燃料被供应至反应器的下部， 从此处其与流化气体向上流动。例如如在公开EP 513051(Ensyn Technologies Inc.)，其尤其对应于US专利5,792,340中所示，通过旋风分离器或相应的分离 器，将床材料和碳残余物从流出反应器的气体中分离出来。

公开WO 02/083816公开了在流化床反应器中的热解，其中目的是保持床致 密来加强从载体颗粒(沙)到燃料颗粒的热传递。实际的反应器为立管(riser)，其 被返回循环中的载体颗粒包围，从所述颗粒在热解反应中在它们中形成的可燃 残余物被烧掉。

公开WO 97/06886(Biomass Technology Group B.V)公开了通过特殊的旋转、 垂直、向上扩展容器在反应器内循环热处理的材料。一个应用为材料的热解。 公开WO 03/106590(Biomass Technology Group B.V)公开了两阶段过程，其中第 一阶段包括在混合室中混合热解的颗粒和热载体颗粒，和第二阶段包括在反应 器室中将热解气体从向下流动的混合物中分离出来。

根据US专利5,792,340(Ensyn Technologies，Inc)的图8，碳化残余物和不可 冷凝的(incondensible)气体与载体颗粒(例如，沙)在特殊的反应器中燃烧，从这里 被加热的载体颗粒经过旋风分离器和循环管道被引导至热解反应器，在其中反 应在向上的流动中发生。载体颗粒的温度可以通过将部分从热解反应器中出来 的载体颗粒不经加热直接返回来进行调整。在该过程中载体颗粒和燃料的质量 比为12∶1-200∶1。

专利FI 117513(Valtion teknillinen tutkimuskeskus，Technical Research Centre of Finland)公开了一种方法，其中设置与燃烧固体燃料的流化床蒸发器(boiler)连接 的热解器，该热解器在热解中利用流化床蒸发器的热惰性床材料(沙)的内能。与 流化床蒸发器相比，不同的燃料被进料给所述热解器。所述热解器的燃料能量 需求为燃烧蒸发器的燃料流的至多50％，有利地至多25％。该公开的实施例示 出燃烧蒸发器，其为鼓泡流化床蒸发器(bubbling fluidized bed boiler，BFB)，其 中床材料取自底部并经供应管道引导到热解器的下部，其中还提供燃料和流化 气体。所述热解器作为循环质量流化反应器进行操作，其中床材料通过旋风分 离器从产品气体中分离并经过返回管道返回至燃烧蒸发器。该专利仅顺便提到 所述蒸发器可以是循环流化床蒸发器(circulating fluidized bed boiler，CFB)。