[发明专利]用于使分裂固体形式的物料能量致密以获得用于能量用途的热解油的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及使分裂形式的物料、尤其是生物质(biomass)能量致密以获得用于能量用途的热解油。

在生物质方面，它们可以是植物源或者来自废水处理污泥的固体颗粒的生物质。这些生物质同样可以是工业废弃物，具体是聚合物废弃物(塑料、橡胶等等)。

背景技术

已知有用于热处理分裂固体的装置，这些装置包括至少一个传递部件，这些传递部件具有至少一个纵向轴线和安装成在管状壳体内部绕所述纵向轴线旋转的螺旋部分，该螺旋部分由导电材料制成并且连接于电源，以构成热传导装置。在以本申请人名义申请的文献WO A99/39549和FR A 2 892 888中披露了这样一种装置。

作为变型，处理装置还已知是具有类似地由焦耳效应所加热的振动管，这例如在文献FR A 2 788 260和FR A 2 788 336中所披露的。

然而，那些类型的装置并不适合于在300℃至850℃范围中的温度下进行处理，而在热解领域需要该范围的温度，在此情形下希望使气相内含物最多，并由此优化能量致密产物。

在这些申请中，申请人已提出通过提供管状壳体来改进上述装置，该管状壳体具有由耐火材料制成的内壁，而所述壁自身构成用于在管状壳体内部对大部分分裂固体进行辐射加热的装置，且尤其是由于材料中的相对较低升温率(具有每分钟几十摄氏度数的量值)，因而所期望的运送时间总是在几十分钟的量值上。

在所有情形下，已知的热解处理继续具有不良的工作产出，并且具体地说，这些热解处理不适合于热分解生物质来获得用于能量用途的热解油。

如文献WO A 2004/077966中所述，上述文献的装置还已用在特定地用于完全不同内容的热解处理中、即食物级烟雾的生产中。此种设备并不利于如下内容的应用：将生物质能量致密，以获得用于能量用途的热解油，而此种不利是由于所得到油的不良产出而造成的，该产出最多达到约40％的油产率。此外，仅用电力将物料加热至热解温度，使得生产成本极其高。

已知其它热分解设备，这些热分解设备设计成作为流化床来处理生物质，将这些生物质进行干燥以增大它们的净热值，使得空气和热砂的混合对流通过其中，以实现极其快速地加热生物质。热解的温度条件实际上有利于生物质的能量致密，但所述设备极其复杂并且还不可能避免由于在所得到的热解油中砂粒的存在而固有的缺点，而砂粒的存在需要在设备的下游进行过滤。

通常，目前显然难于在实现生物质热解以获得用于能量用途的热量油的同时、同步地实现有利于该热解的工作条件、良好的过程产出(即，不低于约65％油产率的产出)以及合理的生产成本。

发明目的

本发明的目的是提出用于使呈分裂固体形式的物料、尤其是生物质能量致密、以获得用于能量用途的热解油的方法和设备，同时能避免上述缺点，即能够同时实施有利于热解的工作条件并且获得高产出量(在50％至80％的油产率范围中)，而净热值尽可能高(在4000千卡每千克(kcal/kg)至7000kcal/kg的范围中)，并且在能量消耗、污染以及实施简便性方面较佳的条件下进行热解。

发明内容

根据本发明通过用于使分裂固体形式的物料、尤其是生物质能量致密、以获得用于能量用途的热解油的方法来解决上述技术问题，所述方法包括以下连续步骤：

通过加热和干燥来预调节物料，以使所述物料上升至接近100℃的温度并且达到不超过约10％的相对湿度；

对该物料进行热解，随后致使该物料流动通过容纳至少一个通过焦耳效应加热的输送螺杆或振动管的基本密封的反应器，所述物料被逐渐加热至300℃至850℃范围的温度，电力经过输送螺杆或振动管，以通过焦耳效应实现加热，且电力根据物料来调节，以在所述物料通过所述反应器的运送时间过程中获得所希望的温度水平；

从反应器高部提取热解气体，以在立式冷凝器中对该热解气体进行快速再冷凝；以及

从立式冷凝器的下部回收热解油。

因此，通过上述预调节，能理想地制备良好地适合于所希望处理的热解物料，同时温度升高是快速的，而通过热解反应器的运送时间是相对较短的，热处理自然在缺少氧、即在含氧量保持在约5％之下的条件下发生。此外，根据所述物料来调节电力是便于实施的，这使得能量消耗显著地最小化，因为在处理过程中这足以维持温度水平。

可采取措施，使物料在热解反应器中的运送时间是在几秒至几十分钟的范围内。