Способ карбонизации природного сырья растительного происхождения

(51) 01 33/12 (2006.01) 23 С 9/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Решаемой задачей изобретения является получение целевого продукта в виде кремнеуглеродного материала,являющегося твердым остатком обжига,образующимся вследствие избирательного сжигания летучих составляющих исходного сырья при температуре 700-800 С. Поставленная задача достигается путем обжига рисовой шелухи в вертикальной печи шахтного типа при подаче в нее воздушного дутья через слой исходного сырья в зону горения летучих составляющих рисовой шелухи в количестве,обеспечивающем температуру в этой зоне 700800 С и организованного отвода газообразных продуктов через раскаленный слой твердых остатков обжига.(76) Иващук Иван Иванович , Ким Сергей Васильевич(54) СПОСОБ КАРБОНИЗАЦИИ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ(57) Изобретение относится к области энерготехнологической переработки мелкодисперсных материалов, преимущественно к утилизации кремний содержащих растительных отходов и может быть использовано для получения из отходов производство риса, в частности, из рисовой шелухи кремнеуглерода и выработки тепловой энергии. 21854 Изобретение относится к области энерготехнологической переработки мелкодисперсных материалов, преимущественно к утилизации кремний содержащих растительных отходов и может быть использовано для получения из отходов производство риса, в частности, из рисовой шелухи кремнеуглерода и выработки тепловой энергии. Известен способ коксования спекающего угля в коксовых батареях, при котором карбонизация исходного угольного сырья осуществляется без доступа воздуха в закрытых ретортах (батареях). Процесс получения кокса происходит за счет нагрева угля теплом, поступающим в камеру коксования из обогревательных пристенков по обе стороны печи, где сжигается газообразное топливо(Новости черной металлургии за рубежом 6,2006, с. 9-12). Наиболее существенным недостатком указанного способа являются ограничения в использовании неспекающихся углей, большая длительность процесса коксования (17-25 час), высокие удельные капитальные затраты на единицу готовой продукции, повышенный экологический ущерб окружающейся среде. Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату(прототипом) является способ получения диоксида кремния и тепловой энергии из отходов производство риса, включающий обугливание при температуре 120-500 С предварительно подготовленного сырья и окислительный обжиг с формированием зоны горения в слое и регулированием температуры горения путем изменения расходов воды или пара, подаваемых в зону горения, а также включающий утилизацию тепла отходящих газов. Обугливание исходного сырья осуществляют за счет теплоты газов,образующихся при окислительном обжиге. Окислительный обжиг обугленного сырья ведут в условиях зажатого слоя в зоне горения при температуре, не превышающей 800 или 1000 С. Утилизацию тепла отходящих газов осуществляют путем их отвода после отделения от твердого целевого продукта,проваливающего через газораспределительную решетку, в отдельном технологическом объеме (патент 2233795, МПК С 01 В 33/12,23 С 9/00). К недостаткам данного способа относятся низкие эффективность и экономичность получения целевого твердого продукта в виде диоксида кремния, а также получение тепловой энергии вследствие того, что обжиг в условиях зажатого слоя предполагает использование сложной и дорогостоящей газораспределительной решетки провального типа с низкой эксплуатационной надежностью. К числу наиболее существенных недостатков известного способа относится невозможность получения целевого твердого продукта в виде кремнеуглеродного материала, так как подача окислительного газа(воздуха) в зону окислительного обжига осуществляется через высоко нагретый слой продукта обжига, при 2 котором происходит интенсивное их взаимодействие и полное выгорание твердого углерода. Решаемой задачей изобретения является получение целевого продукта в виде кремнеуглеродного материала,являющегося твердым остатком обжига,образующимся вследствие избирательного сжигания летучих составляющих исходного сырья при температуре 700-800 С. Для избирательного, селективного сжигания летучих веществ, содержащихся в исходном сырье,необходимо обеспечить подачу окислителя непосредственно в зону горения летучих составляющих исходного сырья в количестве,необходимом для полного взаимодействия газообразных горючих компонентов с кислородом окислителя. При этом исключается прямое контактирование раскаленных продуктов обжига с кислородом дутья, в противном случае будет иметь место горение твердого углерода, содержащегося в продукте обжига. Отвод газообразных продуктов из зоны горения осуществляется через раскаленную массу продукта обжига и происходит без потерь твердого углерода, так как в отходящих газообразных продуктах горения отсутствует свободный кислород, который до этого полностью затрачивается непосредственно в зоне горения. Поставленная задача достигается путем обжига рисовой шелухи в вертикальной печи шахтного типа при подаче в нее воздушного дутья через слой исходного сырья в зону горения летучих составляющих рисовой шелухи в количестве,обеспечивающем температуру в этой зоне 700800 С и организованного отвода газообразных продуктов через раскаленный слой твердых остатков обжига. В рабочем режиме зона горения представляет собой высокотемпературную локальную область горения летучих веществ высотой 3-5 см,смещающуюся навстречу потоку воздушного дутья. За фронтом горения остается раскаленная масса твердого остатка, состоящая из твердого углерода и диоксида кремния. При движении фронта горения слой шелухи последовательно проходит стадию нагрева, сушки, пиролиза и горения летучих составляющих, в результате чего происходит образование пористой структуры твердых частиц. Побочным продуктом этих реакций является горючий газ, содержащий водород, оксид углерода,азот, который проходя через слой раскаленного твердого остатка (смолистые вещества полностью расщепляются на коксовом остатке) через систему газоотводов поступает в котел-утилизатор, где сжигается для генерации тепловой энергии. Таким образом, достигаемым техническим результатом является получение кремнеуглеродного продукта путем термоокислительного обжига рисовой шелухи в аппарате шахтного типа. В рабочем режиме процесс горения летучих веществ рисовой шелухи с образованием кремнеуглеродного продукта происходит в стационарном режиме, при котором скорость 21854 фильтрации газов в слое не превышает 0,02-0,03 м/с(при данной скорости фильтрации газов обеспечивается температура в зоне горения 700800 С, что подтверждено экспериментами). В этом случае процесс обжига не сопровождается выносом мелких частиц твердого продукта вместе с отходящими газами и тем самым обеспечивается высокий выход конечного твердого продукта. Пример. В аппарат шахтного типа диаметром 0,8 м и высотой 2,0 м загружается 120 кг рисовой шелухи. Через колосниковую решетку, расположенную в нижней части реактора, подается 50 м 3/час воздуха. Розжиг рисовой шелухи осуществляется сверху. Температура в зоне карбонизации составляет 700800 С. Через 2 часа фронт горения достигает уровня подвода воздуха и аппарат разгружается. Выход твердого кремнеуглеродного продукта составил 37,8 кг, или 31,5 от исходного сырья. Его параметры следующие влажность 0,3 , содержание диоксида кремния 45,4 , углерода 50,8 , летучих веществ 3,5 . Выход газа составил 64,3 м 3/час, его калорийность 770 ккал/м 3, смолы нет, унос пыли 1 г/м 3. Такие же результаты получают, если воздушное дутье подается сверху, а начальный этап карбонизации осуществляется внизу аппарата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ карбонизации природного сырья растительного происхождения,включающий термоокислительный обжиг сырья в вертикальном аппарате шахтного типа при подаче в него воздушного дутья, отличающийся тем, что подачу воздушного дутья в зону горения осуществляют через слой исходного сырья, а отвод газообразных продуктов горения - через раскаленный слой твердых остатков карбонизации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура на зоне горения поддерживают на уровне 700-800 С.