[发明专利]加热固体的方法和装置

说明书

                       技术领域

本发明涉及处理装入的固体物质，以便加热该固体物质。

具体地说，但绝不是唯一地，本发明涉及在高温和高压条件下，处理装入的导热性低的固体物质。

更具体地说，本发明涉及：

(i)在高温和高压条件下，通过去除碳素物中的水分，提高碳素物的BTU值，而提高碳素物(一般为煤)的质量；和

(ii)冷却被加热的碳素物。

                           背景技术

Koppelman的美国专利5290523号公布了一种通过同时加温度和压力，以提高煤的质量的方法。

Koppelman公布了通过在高温和高压条件下加热煤，使煤产生物理变化，利用“挤压”作用，去除煤中的水分，而对煤进行热脱水的方法。

Koppelman还公布了在提高煤的质量的过程中，保持压力足够高，使所产生的副产品一水，主要为液体，而不是蒸汽的方法。

Koppelman还公布了用于实现该提高煤的质量的方法的一整套不同的装置方案。一般来说，这些装置方案是基于使用包括一个倒锥形入口，一个圆柱形壳体，一个锥形出口，和成套放置在该壳体中、垂直或水平设置的热交换管的压力容器的。

在使用Koppelman式的装置的一个建议中，该垂直设置的管子和出口端被煤填塞住，并喷入氮，对该管子和出口端预先加压。煤通过与作为传热流体，在该管子外部流向上述圆柱形壳体的油，进行间接的热交换而被加热。然后，通过煤与作为在填料床(packed bed)内的工作流体的蒸汽之间的直接热交换，煤被进一步加热。另外，蒸汽将该热交换管子和出口端加压至所需要的压力。

在上述管子和出口端中，高压和高温条件的综合作用，使煤中的部分水分蒸发，然后，该部分水分冷凝成液体。在加水后产生的一部分蒸汽由于高压的作用，在上述管子的较冷的区域内被冷凝成液体。没有被冷凝的和超过上述填料床最优加压需要的蒸汽，必需排出。另外，在这个过程中还放出一些不可冷凝的气体(例如，CO，CO₂)，也必需排出。液体定期地从该出口端流出。

最后，在经过一段规定的停留时间后，压力容器减压，并将质量提高的煤通过该出口端排出，接着进行冷却。

上述使用Koppelman式装置的建议要求在接近工作温度极限的条件下使用油作为传热流体。从环境保护和防止职业病的观点来看，这是不希望的。作为替代物，也可以使用其他的耐高温液体(例如，熔化的盐或熔化的金属)，但这些液体在使用时也有限制。

在使用Koppelman式装置的另一个建议中，使用蒸汽而不是油作为与煤直接而不是间接接触的传热流体。这个建议的缺点是，要将这种方法扩大应用至商业化的工厂规模上去的可能性受限制，并且难以控制加热的速率。

                               发明内容

本发明的一个目的是要提供一种通过同时加温和加压，不依赖使用油作为传热流体的提高煤的质量的改进方法和装置。

根据本发明，提供了一种在一个处理容器中加热固体物质的方法，该方法包括：(a)将一批固体物质装入该容器中，形成一个填料床；(b)将流体通入该填料床中，对该容器中所装的固体物质加压；(c)将蒸汽通入该容器中，在保持该容器中所装的物质处在压力作用下的同时，通过间接热交换，对该填料床中的固体物质进行加热；和(d)控制步骤(c)的工作条件：(i)在本方法的第一个“湿”的阶段，将热量传至固体物质上，并使固体物质中的水分以液相的形式被去除；和(ii)在本方法的第二个“干”的阶段，将热量传至固体物质上，使得留在固体物质中的至少一部分水分以蒸气相形式被汽化。

术语“工作条件”应理解为是指影响固体物质加热，和去除固体物质中的水分的任何条件；并且，作为一个例子，可以包括诸如影响填料床中的温度的蒸汽压力，蒸汽温度和蒸汽流量一类的工作条件。

最好步骤(d)还包括控制工作条件，使得在本方法的“湿”的阶段，在与该填料床中的固体物质进行间接热交换过程中，相当一部分蒸汽冷凝下来。

另外，最好步骤(d)还包括控制工作条件，使得在本方法的“湿”的阶段，在与该填料床中的固体物质进行间接热交换过程中，至少80％的蒸汽被冷凝下来。

最好本方法的“湿”的阶段将固体物质加热至250℃的温度左右。