Піроліз та термоліз, що застосовується до осаду - Degremont®

загальні положення та визначення

Спрощена цифра 33 дозволяє пояснити назви різних теплових процесів. Тому ми називаємо піроліз термічним процесом розкладання органічної речовини в мулі, який відбувається за відсутності повітря, порівняно зі стехіометрією та термолізом, тим самим процесом, коли він відбувається за відсутності будь-якого екзогенного кисню.

Цей брак повітря має безпосередні наслідки:

дисоціювати розкладання органічної речовини від згоряння синтез-газу (менше утворення NOx);
генерувати менший об’єм випарів та ліквідувати повністю або частково азотний баласт у зонах відновлення;
мати можливість регулювати температурний рівень розкладання органічної речовини, незалежно від умов, необхідних для хорошого спалювання;
генерувати неповне згоряння (піроліз) під час цього розкладання, що робить можливим іммобілізацію певних забруднюючих речовин у твердій фазі, а не в газовій фазі. За відсутності O2 (термоліз) процеси термічного розкладання за своєю суттю є ендотермічними. Енергетичний внесок очікується за рахунок рециркуляції калорій, що утворюються внаслідок рекуперації енергії;
контролювати розкладання органічної речовини та обробку нерухомого вуглецю на різних ділянках.

Малюнок 34 ілюструє походження фіксований вуглець. Летючий органічний вуглець - це частка загального органічного вуглецю, яка визначається втратою ваги при температурі 550 ° С за повної відсутності кисню. Під час цього розкладання залишається субстрат, який складається з мінеральної речовини та нелеткого залишку вуглецю, який уподібнюється мінеральному вуглецю.

По порядку величини цей фіксований вміст С становить близько 15-20% загального вмісту ТОС шламу. Під час процесу спалювання в псевдозрідженому шарі (окисне горіння) ця диференціація не впливає. Надлишок повітря та коефіцієнти переносу досить високі, щоб у шарі згоряння леткого вуглецю та фіксованого С було недиференційованим.

Те саме не стосується процесів "без браку повітря" (піроліз-термоліз), в яких ця диференціація є фундаментальною і може навіть визначити "межу", яка розділяє процеси термічного окислення, що руйнують нерухомий вуглець, і процеси термічного відновлення, що залишають нерухомий вуглець неокислений.

Інша основна диференціація існує між термолізом та піролізом: тип відновлення енергії, можливий після теплового процесу; процеси термолізу, той факт, що вони розвиваються за повної відсутності O2, дозволять хімічно-технічним обробкам обробляти газоподібні продукти та виробляти синтез-газ або біопаливо, якщо воно конденсується (режим температури розкладання повинен бути адаптований).

Це виробництво синтез-газу або біопалива дає змогу відкласти його використання з часом (пристосоване зберігання). З теплових та технологічних причин термоліз застосовується лише до висушеного мулу, який зазвичай перевищує 90%.

Піроліз можна застосовувати до зневодненого мулу, якщо він практично перебуває на рівні самотеплового порогу, визначеному вище. Це також стосується висушеного мулу в діапазоні 65-90%. Фактично це контрольоване горіння за відсутності повітря, яке буде генерувати нежирний синтез-газ: суміш сирого синтез-газу при розкладанні та часткових продуктів згоряння від контрольованого окислення цих самих продуктів.

Цей поганий синтез-газ економічно не підтримує жодного очищення і повинен бути предметом рекуперації енергії в Інтернеті.

Теплові результати двох процесів схожі, проте їх диференціюють за використовуваними технологіями:

термоліз включає в більшості процесів реактор барабанного типу з подвійною сорочкою, подача тепла здійснюється виключно через цю подвійну оболонку (для інформації існують інші процеси, включаючи той, який був розроблений Лургі, але на сьогоднішній день не застосовується з висушеним мулом);
піроліз як описано, як правило, здійснюється у вертикально складених печах (зі складеними полицями).

Термоліз і піроліз утворюють мінеральний залишок, що складається з мінеральної золи, оскільки він існує у спеціальному спалюванні, до якого додається фіксований вуглець (ціле називається вугіллям).

Для термолізу та піролізу обробка резервуару відбувається в незалежному реакторі, за винятком випадків, коли піроліз відбувається в багатоступеневій печі, де обробка резервуара також може проводитися там.

процес піролізу в палубних печах

Запам’ятайте дві схеми:

випадок 1 (Малюнок 35): Відновне розкладання органічної речовини та термічне окислення фіксованого С відбуваються в одній печі. Верхні підошви зарезервовані для можливого висихання (якщо мокрий шлам), то для піролізу, нижні підошви для окислення нерухомого С. Два потоки газу витягуються окремо у верхній і нижній частинах печі і змішуються в процесі згоряння, де розвивається загальне згоряння незгорілих газів. Відновлення енергії відбувається далі за течією;

випадок 2 (рисунок 36), зарезервований для сухого мулу: багатоступенева піч суворо зарезервована для зменшення термічного розкладу органічних речовин. "Вугілля" вивантажується з печі і направляється в невелику звичайну піч з киплячим шаром, де вона спалюється. Суміш двох газових потоків обробляється окислювальним після згоряння з рекуперацією енергії нижче за течією.

Особливий інтерес справи 2, що застосовується до висушеного мулу, полягає у кількох пунктах:

Піч з псевдозрідженим шаром можна замінити (див. Область червоними пунктирними лініями на рисунку 36) на a плазмовий пальник що абсолютно гарантує склоподібність попелу.

Загальний енергетичний баланс, застосований до випадку № 2, показує вплив змісту МВ у шламі на рекуперацію енергії у разі когенерації (виробництво електроенергії та залишкової теплової енергії - таблиця 12) та регенераційного котла (передача енергії на тепло переносна рідина - таблиця 13).

процес термолізу ротаційної печі зі зрідженням

Цей процес стосується виключно висушеного мулу і був розроблений австралійською компанією ESI. Цей процес орієнтований на виробництво біопалива, що зберігається, що отримується конденсацією синтез-газу.

Процес, розроблений ESI, має перевагу в тому, що він отримав першу промислову заявку (25 т · г –1 мс) в Австралії (Перт) і можливість забезпечити доступ до операційних повернень.

процеси термолізу з отриманням синтез-газу

Це процеси, подібні до описаних для попереднього процесу, однак у реакторі термолізу застосовують більш високі температури, щоб зробити більш ретельне «розтріскування» органічних ланцюгів і отримати синтез-газ. Потім необхідно очистити ( смоли, ціаніди тощо).

Очищення цього газу є досить складною в експлуатації і на сьогоднішній день не контролюється належним чином.

Подібним чином, оригінальний процес, розроблений Лургі (LR-процес), ґрунтується на реакторі, що самопсевдозріджується синтез-газом, що утворюється в результаті розкладання висушеного мулу, тепловий внесок робиться шляхом рекуперації відчутного тепла золи. від спалення зольної суміші і C фіксується. Він стикається з тими ж труднощами очищення синтез-газу і досі залишався без промислового застосування.