FI76592C - Anordning och foerfarande foer behandling av organiska kolhaltiga material med vaerme. - Google Patents

Description

1 76592

Laite ja menetelmä orgaanisten hiilipitoisten materiaalien lämpökäsittelemiseksi

Keksinnön kohteena on laite ja menetelmä orgaanisten 5 hiilipitoisten, noin 25 - noin 90 painoprosentin kosteuden omaavien materiaalien lämpökäsittelyä varten paineen alaisena. Keksinnön mukaista parannettua laitetta ja menetelmää voidaan soveltaa laajalti orgaanisten hiilipitoisten materiaalien käsittelyyn ohjatussa paineessa ja kohotetuissa 10 lämpötiloissa niiden muuttamiseksi halutulla tavalla fysikaalisesti ja/tai kemiallisesti, niin että saadaan aikaan toivottu tuote. Keksintö koskee kuitenkin erityisesti sellaisten hiilipitoisten materiaalien käsittelyä, joissa on huomattava määrä kosteutta, jolloin tuotteen jäännöskosteus-15 pitoisuuden tuntuva vähentäminen suoritetaan orgaanisen aineen rakenteen halutun lämpökemiallisen uudelleenmuodosta-misen lisäksi sen ominaisuuksien parantamiseksi, mihin kuuluu myös polttoarvojen parantaminen kuiva-ainepohjalta.

Tavanomaisten energialähteiden, esimerkiksi raakaöl-20 jyn ja luonnonkaasun, rajallisuus ja hintojen nousu ovat aiheuttaneet vaihtoehtoisten, runsaiden energialähteiden käyttöä koskevat tutkimukset tällaisten materiaalien käsittäessä esim. ligniittihiilet, selluloosamateriaaleihin kuuluvan turpeen, selluloosajätemateriaalit, kuten sahajauhon, 25 puunkuoren, puujätteen oksat ja laskut, jotka saadaan hakkuilta ja sahateollisuudesta, erilaiset maataloudessa syntyvät jätemateriaalit, esim. puuvillakasvien varret, pähkinänkuoret, maissin puintijätteen ja niiden edelleen. Tällaisia vaihtoehtoisia materiaaleja ei valitettavasti voida kuiten-30 kaan sellaisenaan eri syistä johtuen käyttää suoraan suur-energisinä polttoaineina. Tämän vuoksi on ehdotettu monia menetelmiä näiden materiaalien muuttamiseksi sellaiseeen muotoon, jossa niiden polttoarvo on niiden alhaiseen kosteuspitoisuuteen perustuen huomattavasti parempi, jossa ne ovat sta-35 biileja ja säänkestäviä kuljetuksen ja varastoinnin aikana ja jossa laadultaan parannettua polttoainetuotetta voidaan soveltaa helpommin tavanomaisissa uuneissa tapahtuvaan käyttöön.

2 76592

Tyypillisiä esimerkkejä tällaisista aikaisemmista prosesseista esitetään US-patentissa nro 4 052 168, jonka mukaan ligniittihiilien rakenne muodostetaan uudelleen kemiallisesti käyttämällä ohjattua lämpökäsittelyä, jol-5 loin saadaan aikaan laadultaan parannettu hiilipitoinen tuote, joka on stabiili ja säänkestävä ja jonka parannettu polttoarvo vastaa suunnilleen bitumihiilen polttoarvoa, lisäksi US-patentissa nro 4 127 391, jossa hienorakeinen bitumihiilijäte, joka on saatu tavanomaisista hiilenhuuh-10 donta- ja -puhdistusoperaatioista, käsitellään niin, että siitä muodostuu kiinteitä, puristettuja koksimaisia tuotteita, joita voidaan käyttää suoraan kiinteänä polttoaineena, ja vielä US-patentissa nro 4 129 420, jonka mukaan luonnossa esiintyvät selluloosamateriaalit, esim. turve, 15 ja myös selluloosajätemateriaalit parannetaan laadultaan niiden rakenteen ohjatulla, lämpökäsittelyyn perustuvalla uudelleenmuodostusprosessilla, jolloin saadaan kiinteitä hiilipitoisia tai koksimaisia tuotteita, joita voidaan käyttää kiinteänä polttoaineena joko sellaisenaan tai muiden 20 tavanomaisten polttoaineiden yhteydessä. Laite ja menetelmä tällaisten, edellä mainituissa US-patenteissa esitettyjen hiilipitoisten materiaalien laadun parantamiseksi esitellään US-patentissa nro 4 126 159, joka on luovutettu nyt selostettavan keksinnön omistajalle.

25 US-patentin nro 4 126 519 mukaan, jonka sisältö kuuluu tähän viitteenä, orgaaninen hiilipitoinen materiaali syötetään vesilietteenä, joka on paineistettu ja siirretään yhtäjaksoisena kuljetustoimintona kuljetuskammiosta reak-tiokammioon vastavirtalämmönsiirtosuhteessa reaktiovaihees-30 sa muodostuneen kaasumaisen faasin kanssa, niin että saadaan aikaan syöttömateriaalin esikuumentuminen. Reaktiokam-mion paine ja lämpötila ohjataan syöttömateriaalin oloai-kaan nähden niin, että sille saadaan haluttu lämpökäsittely, johon voi kuulua käytännöllisesti katsoen kaiken syöt-35 tömateriaalissa olevan kosteuden haihduttaminen siitä ja ainakin osasta siinä olevia haihtuvia orgaanisia aineosia 3 76592 syöttömateriaalin rakenteen ohjatun, osittaisen kemiallisen uudelleenmuodostumisen tapahtuessa samanaikaisesti. Kuuma reaktiomassa pidetään hapettamattomassa ympäristössä, minkä jälkeen se jäähdytetään sellaiseen lämpötilaan, jos-5 sa se voidaan poistaa laitteesta ilmakehään.

Vaikka US-patentin nro 4 126 519 mukaisen laitteen ja menetelmän onkin todettu soveltuvan erittäin hyvin orgaanisten hiilipitoisten materiaalien käsittelemiseksi niin, että ne voidaan muuttaa paremmiksi hiilipitoisiksi 10 tuotteiksi, on todettu, että hiilipitoisessa syöttömateri-aalissa oleva kosteuspitoisuus rajoittaa jossain määrin järjestelmän hyötysuhdetta ja kapasiteettia ja että laitteesta poistettu jätevesi sisältää liuenneita orgaanisia aineosia, joista jotkut ovat ympäristön kannalta haitalli-15 siä ja vaativat jäteveden käsittelemisen, ennen kuin niiden päästöt ovat vaarattomia. Prosessin tuottaessa sellaisia määriä sivutuotekaasuja, jotka riittävät omavaraisen toiminnan takaavan prosessin lämpövaatimusten täyttämiseen, on kuitenkin lisäksi todettu, että liiallisen kosteuspitoi-20 suuden omaavat syöttömateriaalit vähentävät niiden käsittelyyn liittyvää lämpöhyötysuhdetta. Mainitut probleemat tulevat selvästi näkyviin nimenomaan sellaisten orgaanisten hiilipitoisten materiaalien yhteydessä, joilla on suuri ominaiskosteuspitoisuus, esimerkkinä turve, jonka kosteus-25 pitoisuus voi olla, kun se on nostettu tai kaivettu, jopa 92 paino-%. Vaikka tällainen turve ilmakuivataankin alustavasti sen kosteuspitoisuuden alentamiseksi noin 50 paino-%: iksi, prosessilaitteiston lämpöhyötysuhde ja tuotantokyky alittavat taloudellisesta näkökulmasta katsottuna op-30 timin, mikä on jossain määrin pienentänyt tämän järjestelmän laajempaa kaupallista soveltamista.

Nyt esiteltävän keksinnön eräänä tavoitteena on tämän vuoksi kehittää sellainen parannettu laite ja menetelmä, jolla pystytään käsittelemään suuren ominaiskosteus-35 pitoisuuden sisältäviä hiilipitoisia syöttömateriaaleja alentamalla syöttömateriaalin vesipitoisuutta tehokkaasti 4 76592 paikan päällä käsittelyn aikana, jolloin prosessin lämpö-hyötysuhdetta ja tuotantokykyä voidaan nostaa tuntuvasti vastaavilla parannuksilla sekä itse prosessin taloudellisessa toiminnassa että myös prosessista aiheutuvassa tar-5 vittavassa jätevesikäsittelyssä, mikä tehostaa tällöin vielä lisää tällaisen laitteiston ja prosessitekniikan kaupallista soveltuvuutta elinvoimaisena, vaihtoehtoisena energialähteenä.

Sanotut päämäärät ovat toteutettavissa laitteella, jol-10 le on tunnusomaista se, mitä on sanottu oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Esikuuraennuskammio ottaa vastaan paineistetun, kostean orgaanisen hiilipitoisen materiaalin, joka siirretään sen läpi ja esikuumennetaan noin 260°C lämpötilaan, jolloin siinä saadaan aikaan alus-15 tava kosteuden poistuminen. Esikuumennettu syöttömateriaa-li siirretään sitten paineen alaisena vedenpoistokammioon, joka käsittää tuloaukon esikuumennettua syöttömateriaalia varten, joka siirretään sen läpi ja puristetaan kokoon, niin että sen kosteuspitoisuus saadaan alenemaan vielä li-20 sää. Vedenpoistokammio on varustettu laitteilla poistetun veden ja vesipitoisuudeltaan alennetun syöttömateriaalin erottamiseksi toisistaan syöttömateriaalin poistamisen tapahtuessa vedenpoistokammion poistoaukon kautta paineen alaisena reaktiokammion tuloaukkoon, jossa kosteuspitoi-25 suudeltaan osittain alennettu syöttömateriaali joutuu ohjattuun kohotettuun lämpötilaan ohjatun paineen alaisena niin pitkäksi ajaksi, että ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy ja muodostaa kaasumaisen faasin ja reaktiotuotteen. Reaktiotuote erotetaan kaasumaises-30 ta faasista ja poistetaan poistoaukon kautta vastaanotto-kammioon, jossa se jäähdytetään ja josta se sitten poistetaan. Laitteen erään suositettavan rakenteen mukaan siihen on järjestetty laite kaasumaisen faasin siirtämiseksi reak-tiokammiosta esikuumennuskammioon vastavirtalämmönsiirto-35 kosketusta varten syöttömateriaalin kanssa, mikä saa aikaan tämän esikuumentumisen.

5 76592

Esiteltävän keksinnön erään toisen rakenteen mukaan laitteeseen tuleva syöttömateriaali kootaan syöttösuppiloon, johon esikuumennuskammion jäljellä oleva kaasumainen faasi siirretään materiaalin esikuumentamiseksi alustavasti läm-5 pöhyötysuhteen lisäämistä varten. Esimerkiksi, jos laitteeseen tuleva syöttömateriaali on turvetta, jonka alkukosteus-pitoisuus on 70-90%, tällaisen alustavan esikuumentamisen uskotaan lisäävän järjestelmän lämpötaloutta. Kuitenkin, jos turvesyöttömateriaalin alkukosteuspitoisuus on noin 50%, 10 alustavan esikuumentamisen ei tällöin uskota vaikuttavan sanottavasti järjestelmän lämpötalouteen. Kummassakaan tapauksessa vedenpoistokammiosta poistuvan turpeen kosteuspitoisuus ei muutu. Alustavasti esikuumennettu syöttömateriaali siirretään varastosuppilosta paineistettuna esikuu-15 mennuskammioon, joka saa aikaan materiaalissa olevan kosteuden lisäpoiston, minkä jälkeen esikuumennettu syöttömateriaali siirretään paineistettuna suoraan reaktiokammioon ohjattua lämpökäsittelyä varten, josta se poistetaan lopullisesti reaktiotuotteena.

20 Haluttaessa esiteltävän keksinnön mukainen laite voi käsittää "akselilta siirretyn" järjestelmän, jossa esimerkiksi pyöriviä ruuvikuljettimia, joita käytetään esikuumen-nuskammiossa, vedenpoistokammiossa ja reaktiokammiossa, ei ole sijoitettu yhteiselle, aksiaalisesti suuntautuvalle ak-25 selille, tai "akselilla olevan" järjestelmän, jossa nämä kammiot ovat samalla akselilla. Kummallakin järjestelmällä on erilaisia toisiaan tasapainottavia etuja ja epäkohtia, jotka käyttäjän on punnittava käytettävää optimijärjestelmää lopullisesti valittaessa.

30 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on sanottu oheisten patenttivaatimuksien 6 ja 9 tunnusmerkkiosissa. Keksinnön prosessinäkökohtien mukaisesti kosteat orgaaniset hiilipitoiset materiaalit syötetään paineen alaisena esikuumennuskammioon, jossa mate-35 riaali esikuumennetaan noin 150° - noin 260°C lämpötilaan joksikin aikaan, niin että osa siinä olevaa kosteutta saadaan poistumaan, minkä jälkeen esikuumennettu syöttömateriaali 6 76592 erotetaan siitä poistetusta vedestä. Esikuumennettu materiaali syötetään sitten paineistettuna vedenpoistokammi-oon, jossa se tiivistetään, niin että siitä saadaan pois lisää vettä, joka erotetaan, ja vesipitoisuudeltaan alen-5 nettu syöttömateriaali siirretään paineistettuna reaktio-kammioon. Vesipitoisuudeltaan alennettu syöttömateriaali siirretään reaktiokammion läpi ja kuumennetaan noin 204° -noin 626°C tai vielä korkeampaan lämpötilaan noin 300 -noin 3 000 psi tai vielä suuremmassa paineessa joksikin 10 aikaa, tavallisesti noin minuutin minimiäjasta jopa noin tunnin kestäväksi ajaksi, jolloin ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy ja muodostaa kaasumaisen faasin ja reaktiotuotteen. Reaktiotuote erotetaan kaasumaisesta faasista, minkä jälkeen reaktiotuote otetaan 15 talteen ja jäähdytetään. Erään suositettavan suoritusmuodon mukaan reaktiokammiosta saatu kaasumainen faasi siirretään vastavirtalämmönvaihtosuhteeseen laitteeseen tulevan syöttömateriaalin kanssa esikuumennuskammiossa ja esi-kuumennuskammion jäljellä oleva kaasumainen faasi käyte-20 tään sitten prosessiin syötetyn uuden syöttömateriaalin alustavaa esikuumentamista varten.

Kun esiteltävän keksinnön mukaista järjestelmää tai prosessia käytetään turpeen tai vastaavan materiaalin ollessa syöttömateriaalina, edellä mainittu esikuumennus-25 kammio toimii reaktiokammiona, koska syöttömateriaalina käytettävän kostean turpeen fysikaalisten ominaisuuksien uskotaan muuttuvan niin, että kosteasta turpeesta saadaan vedenpoistokammiossa poistumaan riittävästi kosteutta turpeen kosteuspitoisuuden alentamiseksi noin 15 - noin 30%:iin. Ilman tätä reaktiota, jonka on todettu tapahtuvan silloin, kun kostea syöttöturve kuumennetaan esikuumennuskammiossa 150° - 204°C:een, lisää turpeen kosteutta noin 70% ylittävän kosteuspitoisuuden alentamiseksi ei pystytä puristamaan pois turpeesta nykyään yleisesti käyte-35 tyllä mäntäpuristimella eikä myöskään pyörivällä ruuvikul- 7 76592 jetinpuristimella. Näin ollen on todettu, ettei turve-syöttömateriaalista, jonka kosteuspitoisuus on alle 70%, voida poistaa lisää vettä ensin kuumentamatta turvetta, niin että se pystyy muuttamaan fysikaalisia ominaisuuk-5 siaan ennen sen siirtymistä vedenpoistokammioon. Tähän kuumuuteen nähden on todettu, että reaktiokammiosta tuleva höyrystyslämpö voidaan ottaa talteen reaktiokammiosta riittävässä määrin vastavirtakaasuvirtauksella reaktio-kammiosta esikuumennuskammioon, jolloin turvesyöttömate-10 riaalin edellä mainittu fysikaalisten ominaisuuksien muutos pystytään saamaan aikaan. Tässä suhteessa on todettu, että sellaisen turvesyöttömateriaalin kohdalla, jonka alku-kosteuspitoisuus on 70 - 90 paino-%, turpeen alustava esi-kuumentaminen ennen sen syöttämistä esikuumennuskammioon, 15 esim. 86° - 93°C lämpötilaan, parantaa järjestelmän lämmön talteenottoa. Tämä alustava esikuumentaminen voidaan suorittaa vastavirtakaasuvirtauksen tai jätehöyrypuhalluksen avulla esikuumennuskammiosta tai ulkopuolisesta lähteestä turpeen syöttösuppiloon.

20 Muita tämän keksinnön hyötynäkökohtia, etuja ja suositeltavia rakenteita esitetään seuraavassa viittaamalla oheistettuihin piirustuksiin ja erikoisesimerkkeihin.

Kuva 1 on sivukuvakaavio keksinnön erään suoritusmuodon mukaan konstruoidusta yhtäjaksoisesta reaktiölait-25 teestä, kuva 2 on katkaistu pituusleikkaus siirtosulusta syöttömateriaalin siirtämiseksi syöttöpuristimesta kuvassa 1 esitettyyn esikuumennuskammioon, kuva 3 on poikkileikkaus kuvan 2 siirtosulusta 30 suunnilleen kuvan 2 linjaa 3-3 pitkin, kuva 4 on pituusleikkaus mäntäpuristimesta, jota voidaan käyttää tyydyttävästi ruuvisyöttöpuristimen tilalle, kuva 5 on suurennettu poikittaisleikkaus kuvassa 1 esitetystä vedenpoistokammiosta suunnilleen kuvan 1 lin-35 jaa 5-5 pitkin β 76592 kuva 6 on sivukaavio keksinnön erään vaihtoehtoisen, tyydyttävän suoritusmuodon mukaisesta yhtäjaksoisesta reaktiolaitteesta, jossa useita kammioita on aksiaalisesti samassa linjassa, 5 kuva 7 on graafinen esitys kuvan 6 mukaisen lait teen mekaanisen vedenpoisto-osaston ruuvikuljettimesta, jossa on vähenevä kierteen nousu, ja kuva 8 on sivukaavio keksinnön toisen suoritusmuoto-vaihtoehdon mukaan konstruoidusta yhtäjaksoisesta reaktio-10 laitteesta.

"Akselilta siirretty menetelmä"

Seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisesti piirustuksia ja niihin kuuluvassa kuvassa 1 esitetään asiaa parhaiten selventävänä kaaviona viitenumerolla 200 merkitty 15 yhtäjaksoinen lämpöreaktiolaite kosteiden, orgaanisten hiilipitoisten materiaalien käsittelyä varten. Esitetyn järjestelyn mukaisesti kostea, mieluimmin rakeinen, orgaaninen hiilipitoinen käsiteltävä syöttömateriaali syötetään järjestelmään 200 tähtisyöttölaitteella 20, joka on sijoi-20 tettu syöttösuppilon 22 yläpäähän, ja materiaali voidaan haluttaessa alustavasti esikuumentaa syöttösuppilossa tii-vistymättömien ja tiivistettävien kaasujen avulla, jotka syntyvät laitteen 200 muissa vaiheissa, kuten seuraavassa yksityiskohtaisemmin selostetaan. Tähtisyöttölaite 200 25 muodostaa käytännöllisesti katsoen kaasutiiviin sulun, joka estää tälläisten esikuumennuskaasujen poistumisen. Syöttö-materiaali menee alaspäin suppilon 22 läpi ja tulee syöttö-puristimeen 24, joka on mieluimmin lieriö ja käsittää ruuvikuljettimen 26, joka on kytketty käyttösuhteeseen 30 nopeussäätöisen moottorin 28 kanssa, joka voi olla esimerkiksi hydrauli- tai sähkömoottori.

Kostea syöttömateriaali puristetaan syöttöpuristi-messa 24 hyvin tiiviiksi ja osa siinä olevaa jäännöskos-teutta poistetaan syöttöpuristimesta Johnson-suodattimen 35 30 läpi, joka on sijoitettu sen alaosaan, ja siirretään venttiilin 32 kautta jätekäsittelyyn.

9 76592

Laitteen 200 käyttöpaineen pitämiseksi halutun suuruisena syöttöpuristimen 24 alapuolella syöttöpuristi-men 24 poistopää, joka esitetään kuvassa 1 puristimen 24 oikealla puolella, on varustettu siirtosululla 34, jonka 5 rakennetta havainnollistetaan lähemmin kuvissa 2 ja 3.

Siirtosulku 34 käsittää, kuten kuvissa esitetään, kartio-maisen venttiiliosan 36, joka on tuettu edestakaisin liikkuvana akseliin 38, jonka pää tulee laipan 40 läpi ja on yhdistetty nestekäyttöiseen sylinteriin 42 venttiiliosan 10 36 esikuormittamiseksi halutulle paineelle. Venttiiliosan 36 halkaisija on pienempi kuin siirtosulun 34 vaipassa 46 olevan aukon 44 sisähalkaisija, jolloin syöttöpuristimen 24 ruuvikuljettimen 26 eteenpäin siirtämä syöttömateriaali menee ulospäin venttiiliosan 36 kehäreunaa pitkin yhtä-15 jaksoisena putkena, joka muodostaa käytännöllisesti katsoen paineenpitävän sulun niiden väliin. Venttiiliosa 36 pysyy suunnilleen aukon 44 keskellä diametraalisen siipiparin 48 ja väliakselin tukiosan 50 avulla. Kun syöttö-materiaali on mennyt venttiiliosan 36 läpi, se siirtyy 20 alaspäin vaipan läpi putkea 52 pitkin ja tulee esikuumen- nuskammioon 54, joka on varustettu ruuvikuljettimella 56, > kuten kuvista 1 ja 2 voidaan parhaiten nähdä.

Esikuumennuskammio 54 käsittää lieriöputken, joka on kallistettu ylöspäin kuvan 1 mukaisesti ja varustettu 25 yläpoistopäästään eristysvaipalla 60, jonka sisäpuolella syöttömateriaali esikuumennetaan, kun se siirtyy eteenpäin, esikuumennuskammion 54 alapuolelle järjestetyssä reaktio-kammiossa 62 syntyneiden kuumien reaktiokaasujen vastavir-tavirtauksen avulla. Syöttömateriaali esikuumennetaan ha-30 luttuun lämpötilaan siirtämällä tuntuvasti lämpöä tiivis-tymättömästä kaasumaisesta osasta ja tiivistettävän kaasumaisen osan höyrystyslämmön vapautumisen avulla. Tällä tavoin suurin osa laitteen 200 reaktiovyöhykkeessä 62 syntyneestä lämmöstä otetaan talteen esikuumentamalla lait-35 teeseen tuleva syöttömateriaali. Jäljellä oleva kaasumainen faasi, joka sisältää pääasiassa tiivistymättömiä kaa- 10 7 6592 suja ja joitakin tiivistettäviä kaasuja, siirretään edullisella tavalla säätöventtiilin 66 käsittävän putken 64 läpi alaosaan varastosuppilon 22 pohjassa olevan putken 68 kautta syöttömateriaalin esikuumentamiseksi alustavasti.

5 Vaihtoehtoisesti kaikki esikuumennuskammiosta 54 tulevat jäännöskaasut tai osa niistä voidaan siirtää kaasun tal-teenottolaitteeseen niissä olevien arvokkaiden aineosien ottamiseksi talteen sekä polttoainelähteeksi reaktiokam-mion 62 kuumentamista varten.

10 Esikuumennuskammiossa 54 syöttömateriaaliin koh distuva yhdistetty kuumentaminen ja paineistaminen saa aikaan syöttömateriaalissa olevan ja kemiallisesti yhtyneen veden lisävapautumisen ja poistumisen siitä, mihin liittyen vesi erotetaan ja virtaa alaspäin sekä poistetaan 15 revitetystä levystä tehdyn seulan 70 läpi säätöventtiilin 72 kautta höyrynerotuskammioon 74, Mahdollisesti syntynyt ja kammiosta 74 erotettu höyry, jonka määrä vaihtelee esikuumennuskammiossa 54 syöttömateriaaliin kohdistetun esi-kuumennuksen suuruudesta riippuen, voidaan siirtää edulli-20 sesti säätöventtiilin 76 kautta syöttösuppilon 22 pohjalle laitteeseen tulevan syöttömateriaalin lisäesikuumentamista varten. Vaihtoehtoisesti höyry voidaan siirtää siinä olevan lämpöarvon talteenottolaitteeseen, jolloin laitteen 200 toiminta saadaan vielä tehokkaammaksi.

25 Esikuumennettu syöttömateriaali poistetaan esi- kuumennuskammion 54 poistopäästä ja siirtyy edelleen ve-denpoistokammion 80 ylätulopäähän yhdistetyn siirtoputken 78 läpi. Vedenpoistokammiossa 80 on pyörivä ruuvikuljetin 82, joka on yhdistetty säätömoottorijärjestelmään 84 syöt-30 tömateriaalin siirtämiseksi kammion 80 ulostulopäähän.

Ruuvikuljettimessa 82 on mieluimmin sopivalla tavalla pienenevät kierteen nousu, esimerkiksi J. C. Steele Companyn, Statesville, Pohjois-Carolina, valmistama rakenne, lisääntyvän puristuksen kohdistamiseksi syöttömateriaaliin sen 35 siirtyessä vedenpoistokammion 80 poistopäähän, jolloin kosteasta materiaalista poistetun veden määrä saadaan maksi- 11 76592 moiduksi. Syöttömateriaalista poistettu vesi erotetaan ja poistetaan vedenpoistokammion 80 alaosassa olevan reititetystä levystä tehdyn seulan 86 läpi säätöventtiilin 88 kautta höyrynerotuskammioon 90. Talteenotettu höyry voi-5 daan siirtää edullisesti säätöventtiilin 76 kautta varas-tosuppilon 22 alaosaan syöttömateriaalin alustavan esikuu-mennuksen aikaansaamiseksi samalla tavalla kuin edellä on esikuumennuskammiosta 54 talteen otettuun höyryyn nähden selostettu.

10 Syöttöpuristimesta 24, esikuumennuskammiosta 54 ja vedenpoistokammiosta 80 poistettu jätevesi ei sisällä saasteena sellaisia ympäristönsuojelun kannalta vahingollisia liuenneita orgaanisia reaktiotuotteita, joita syntyy erillisessä reaktiokammiossa 62, joten se on helppo käsi-15 teliä esimerkiksi altaassa tavanomaisella ilmastuksella, niin että se voidaan poistaa vaarattomana päästönä. Tämän vuoksi käsiteltävän jäteveden määrä muodostuu huomattavasti pienemmäksi ja sama koskee myös tähän liittyviä käsittely-kustannuksia, koska vain suhteellisesti pienempi määrä 20 vettä, joka on muodostunut viimeisessä reaktiovyöhykkeessä 62, on ohjattava monimutkaisempiin jätevedenkäsittelypro-sesseihin.

Kuvassa 1 näkyvän vedenpoistokammion 80 poisto-päässä on mieluimmin siirtosulku 92, joka on samaa raken-25 netta kuin kuvissa 2 ja 3 esitetty siirtosulku 34, esikuu-mennetun syöttömateriaalin paineistamisen ja sen kokoon-puristamisen helpottamiseksi, niin että saadaan aikaan maksimi vedenpoisto ennen materiaalin purkamista reaktiokam-mion 62 alapäähän. Lisäksi mekaanisen vedenpoistokammion 30 80 sisäseinämässä on, kuten kuvasta 5 voidaan parhaiten nähdä, useita kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevia uria 94, jotka on sijoitettu kammion pituussuuntaan, syöttömateriaalin siirtymisen helpottamiseksi pituussuunnassa ja ruuvikuljettimen 82 pyörimisestä johtu-35 van luistamisen minimoimiseksi. Urien 94 käyttöä voidaan 12 76592 soveltaa edullisella tavalla myös syöttöpuristimeen 24, esikuumennuskammioon 54 ja reaktiokammioon 62 syöttöraate-riaalin siirtämisen helpottamiseksi niiden läpi.

Vesipitoisuudeltaan alennettu materiaali tulee 5 reaktiokammioon 62 siirtosulun 92 kautta ja siirtyy ylöspäin kammion 62 läpi ruuvikuljettimella 96, joka on kytketty käyttösuhteeseen nopeudeltaan säädettävän käyttöjärjestelmän 98 kanssa. Reaktiokammio 62 on varustettu eristetyllä vaipalla 100 kammiossa olevan syöttömateri-10 aalin kuumentamiseksi etukäteen valittuun kohotettuun lämpötilaan, jota ohjataan, niin että saadaan haluttu lämpö-reaktio käsiteltävästä syöttömateriaalityypistä ja halutun reaktiotuotteen ominaisuuksista riippuen.

Reaktiokammion 62 lämpötila ja paine säädetään 15 noin 204° - noin 626°C välillä ja mieluimmin noin 260°C:sta noin 537°C:een paineiden vaihdellessa 2,07 MPA:sta noin 20,7 MPasiin ja mieluimmin noin 4,14 MPassta 10,34 MPasiin. Kulloinkin käytettävä lämpötila ja paine vaihtelevat käsiteltävästä syöttömateriaalityypistä ja halutusta reaktio-20 tuotteesta riippuen. Kuljetusnopeutta reaktiokammion 62 läpi ohjataan nopeussäätöisellä käyttöjärjestelmällä 98, joka pyörittää ruuvikuljetinta 96, niin että materiaalin lyhyin kokonaisoloaika kammiossa on noin yksi minuutti ja pisin noin yksi tunti. Syöttömateriaalin lämpötila, paine 25 ja oloaika ovat keskinäisessä suhteessa toisiinsa, jolloin syöttömateriaalin haihtuville aineille saadaan haluttu höyrystymisaste ja orgaanisen hiilipitoisen materiaalin rakenteen lämpökemiallinen uudelleenmuodostuminen tapahtuu ohjattuna toimintona.

30 Hiilipitoisen syöttömateriaalin kuumentaminen reak- tiokammiossa 62 voidaan suorittaa kätevästi syöttämällä esikuumennettu neste tai palava polttoaineen ja ilman seos eristettyyn vaippaan 100 tuloputkella 102, joka on yhdistetty vaipan 100 yläpäähän. Kuumennusaine poistetaan pois-35 toputkella 104, joka on yhdistetty vaipan 100 alapäähän, jolloin muodostuu vastavirtalämmönsiirtovirtaus. Itse vai- 13 76592 pan 100 sisällä tapahtuvaa palamista varten käytettävän kuumennetun polttokaasun tai polttoaineen ja ilman muodostaman kaasun syöttö säädetään, niin että syöttömateriaa-lille saadaan haluttu lämpötila toivottuun reaktioon pää-5 semiseksi.

Oloajan, lämpötilan ja paineen suhde reaktiokam-miossa 62 vaihtelee ja se säädetään niin, että saadaan haluttu tuote. Esitettyä laitetta 200 käytetään yleensä erilaisten luonnossa esiintyvien kosteiden, orgaanisten hiili-10 pitoisten materiaalien, esimerkiksi turpeen kuivaamiseen, niin että siitä saadaan poistetuksi suurin osa siinä olevaa kosteutta; ruskohiilien, esim. ligniitin, lämpökäsittelyyn, niin että se soveltuu paremmin kiinteäksi polttoaineeksi; aktiivihiilien tai -hiilituotteiden valmistukseen 15 panemalla tällainen orgaaninen hiilipitoinen materiaali kohotettuihin pyrolyysilämpötiloihin, minkä jälkeen suoritetaan aktivointikäsittely; orgaanisten hiilipitoisten syöttömateriaalien pyrolyysiin kohotetuissa lämpötiloissa, niin että saadaan aikaan niiden lämpökrakkaus ja/tai -hajoa-20 minen polttokaasun muodostaviksi kaasumaisiksi tuotteiksi; ja vastaavaan. Tavalliseen tapaan käytetään lämpötila-, puristus- ja oloaikasuureita orgaanisen hiilipitoisen materiaalin vähäisen märkäpyrolyysin aikaansaamiseksi, jolloin suunnilleen kaikki sen jäännöskosteuspitoisuus höy-25 rystetään sen höyrystyksen lisäksi, joka koskee ainakin osaa siinä olevista haihtuvista orgaanisista aineista, mukaanluettuna myös ne aineet, jotka ovat syntyneet syöttö-materiaalin lämpökrakkauksen ja/tai -hajoamisen vaikutuksesta ja jotka muodostavat kaasumaisen faasin, joka koos-30 tuu pääasiassa tiivistymättömistä kaasuista, ja pääasiassa vedestä koostuvan tiivistettävän faasin.

Valitsemalla kuvassa 1 esitetylle laitteelle 200 sopivat käyttöolosuhteet voidaan suorittaa kosteiden, orgaanisten kaasumaisten syöttömateriaalien, esim. turpeen 35 tai puun tai muiden selluloosamateriaalien, märkähiilly-tys, jolloin reaktiotuote käsittää laadultaan parannetun 14 76592 kiinteän koksin lisäyhdistelmänä jonkin tiivistymättömän kaasumaisen sivutuotteen kanssa, jonka koostumus vaihtelee reaktiovyöhykkeessä 62 tapahtuvan syöttömateriaalin pyro-lyysikäsittelyn voimakkuudesta riippuen. Tällainen kaasu-5 mainen sivutuote voi olla hiilidioksidia, hiilimonoksidia ja myös muita sellaisia orgaanisia kaasumaisia aineosia, joiden polttoarvo pystyy täyttämään laitteen 200 toiminnan lämpövaatimukset. On todettu, että huomattava osa syöttö-materiaalissa olevasta hapesta syrjäytyy, jolloin käsitel-10 lyn orgaanisen hiilipitoisen materiaalin, esimerkiksi turpeen, polttoarvo kasvaa noin 9280 - 11 600 kJ/kg verrattuna syöttömateriaalin polttoarvoon ennen sen kuiva-ainepohjalta tapahtuvaa käsittelyä. Kokeiden avulla on esimerkiksi todettu, että turve, esim. Kanadan rahkasammalturve, joka 15 on käsitelty kuvan 1 järjestelmän makaisesti, muodostaa kiinteän polttoaineen, jonka polttoarvo on noin 29 000 -noin 31 300 kJ/kg rikkipitoisuuden ollessa alle 0,2 paino-% ja jäännöstuhkatasojen ollessa hyvin alhaiset, kun sitä verrataan tämän saman materiaalin polttoarvoon, joka oli 20 vain noin 16 240 - noin 18 560 kJ/kg ennen kuiva-ainepohjalta tapahtuvaa käsittelyä.

Reaktiokammiossa 62 syntynyt kuuma reaktiokaasu siirtyy kuumasta yläpäästä kammion alapään sisääntulo-osastoon päin vastavirtalämmönsiirtosuhteessa syöttömateriaa-25 liin nähden, jolloin tämän lämpötila nousee progressiivisesti. Reaktiokaasun vastavirtavirtaus saa aikaan huomattavan lämpömäärän siirtymisen tiivistymättömästä kaasumaisesta osasta ja tiivistettävän kaasumaisen osan höyrystys-lämmön vapautumisen vesipitoisuudeltaan alennettuun syöt-30 tömateriaaliin, niin että suurin osa reaktiovyöhykkeessä 62 syntyneestä lämmöstä otetaan talteen sisääntulevan, vesi-pitoisuudeltaan alennetun syöttömateriaalin lisäesikuumen-tamisena esikuumennuskammiossa 54. Tämän toteuttamiseksi, kuten kuvissa on esitetty ja mitä suositetaan, jäljellä 35 oleva kaasumainen faasi, joka käsittää suurimmalta osalta tiivistymättömiä kaasuja ja joitakin tiivistettäviä kaasuja, 15 76592 vedetään reaktiovyöhykkeen 62 alaosastosta putkea 106 pitkin, joka on varustettu virtauksensäätöventtiilillä 108, ja puretaan esikuumennuskammiöon 54 vastavirtalämmönsiir-tosuhteessa sisään tulevan syöttömateriaalin kanssa. Li-5 säksi jäljellä oleva reaktiokaasu, joka sisältää lisääntyneen tiivistettävän osan, vedetään esikuumennuskammios-ta 54 aikaisemmin selostetulla tavalla putken 64 kautta säätöventtiilin 66 läpi ja syötetään syöttösuppilon 22 pohjaan, niin että saadaan aikaan sisään tulevan syöttö-10 materiaalin alustava esikuumennus niissä tapauksissa, joissa järjestelmän 200 lämpötaloutta voidaan lisätä tällaisen esikuurcentamisen avulla, esimerkiksi silloin, kun syöt-tömateriaalina on turve, jonka alkukosteuspitoisuus on 70 - 90%. Niissä tapauksissa, joissa järjestelmän lämpö-15 taloutta ei lisätä tällaisella alustavalla esikuumennuk- sella, esimerkiksi silloin, kun syöttömateriaalina on turve, jonka alkukosteuspitoisuus on alle 70%, esim. 50%, tämä alustava esikuumennus jätetään mieluimmin suorittamatta. Esimerkiksi käytettäessä kosteita hiilipitoisia syöttöma-20 teriaaleja, muun muassa turvetta, joiden kosteuspitoisuudet ovat noin 70 - 90 paino-%, niiden alustava esikuumenta-minen syöttösuppilossa 22 prosessista syntyneellä kuumennetulla jätehöyryllä ja jäännösreaktiokaasuilla noin 86° -noin 93°C lämpötiloihin pystyy saamaan aikaan järjestelmän 25 200 lämpötalouden Jtasvun. Kuitenkin on todettu, että syöt- töpuristimeen tulevan turpeen kosteuspitoisuuden ylittäessä 70 paino-% syöttöpuristimen 24 toiminnassa voi syntyä vaikeuksia. Lisäksi on mahdollista, että syöttösuppiloon 22 syötetään lisäkuumennusnestettä, esim. höyryä, virtauksen-30 säätöventtiilin 112 käsittävällä putkella 110, jos jäljellä oleva kaasumainen faasi ja syntynyt jätehöyry eivät pysty saamaan aikaan haluttua alustavaa esikuumennuslämpötilaa.

Kokeissa on todettu, että syöttömateriaalin tiivistyminen sen siirtyessä syöttöpuristimen 24 läpi poistaa 35 siitä jonkin verran alkukosteutta, vaikka syöttömateriaalia ei esikuumennetakaan alustavasti syöttösuppilossa. Lisäksi, kuten jo edellä mainittiin, tällainen alustava esikuumenta- ie 76592 minen on lämmön säilymisen kannalta yleensäkin edullista ja näin ollen se jätetään mieluimmin pois vain silloin, kun tällaista etua ei ole olemassa. Syöttöpuristimessa 24 poistetun kosteuden määrä vaihtelee sekä syöttömateri-5 aalin alkukosteuspitoisuudesta että sen luonteesta riippuen. Esimerkiksi huoneenlämpötilassa olevan rakeisen puu-materiaalin jäännöskosteuspitoisuus alenee noin 28%:ksi tällaisen syöttömateriaalin mennessä syöttöpuristimen 24 läpi. Kun hiilipitoisena syöttömateriaalina on turve, jään-10 nöskosteus pystytään syöttöpuristimen 24 avulla alentamaan noin 70%:ksi. Jos turvesyöttömateriaalin alkukosteus on 50%, syöttöpuristimessa 24 ei tapahdu käytännöllisesti katsoen lainkaan veden poistumista. Jos turvesyöttömateriaalin alkukosteus on noin 75%, syöttöpuristin 24 saa aikaan kosteu-15 den alenemisen noin 70 paino-%:ksi. Kosteuspitoisuuksien ollessa suurempia, esim. 90%, huonelämpötilassa olevan turvesyöttömateriaalin kosteuspitoisuus laskee syöttöpuristimessa 24 noin 70%;ksi, vaikka syöttöpuristimen 24 toiminnassa voikin syntyä vaikeuksia.

20 Kun turvesyöttömateriaali esikuumennetaan alusta vasti syöttösuppilossa 22 esimerkiksi syöttämällä höyryä ja kuumia jäännösreaktiokaasuja lämmönsiirtosuhteeseen sen kanssa, tiivistettävän kaasumaisen osan tiivistyminen saa aikaan syöttömateriaalin kosteuspitoisuuden lisääntymisen 25 alkukosteutta suuremmaksi. Materiaalin kosteuspitoisuus laskee syöttöpuristimessa 24 jälleen noin 70%:ksi samalla tavalla kuin huonelämpötilassa olevan syöttömateriaalin kohdalla, mutta huomattavana etuna ovat nyt energian säilyminen ja polttoarvon talteenotto useissa poistovirroissa.

30 Vesipitoisuultaan osittain alennettua syöttömate- riaalia kuumennetaan edelleen esikuumennuskammiossa 54 yleensä enintään noin 260°C:een ja lisää kosteutta saadaan poistumaan, kun esikuumennettu syöttömateriaali menee ve-denpoistokammion 80 läpi jäännöskosteuden ollessa tällöin 35 noin 15 - 30 paino-%, mieluimmin alle 15 paino-%. Yleensä 17 76592 on toivottavaa, että reaktiokammioon tulevassa syöttöma-teriaalissa on pieni määrä .Kosteutta, esim» noin 5 - noin 15 paino-%, hiilipitoisen materiaalin lämpöpyrolyysin parantamiseksi reaktiokammiossa. Kun hiilipitoinen syöt-5 tömateriaali on turvetta, esikuumennuskammio 54 muodostaa itse asiassa toisen reaktiokammion, jossa sinne syötetty turvesyöttömateriaali kuumennetaan esim» noin 150° - noin 204°C lämpötilaan, mikä pystyy saamaan aikaan tietyn muutoksen turpeen fysikaalisissa ominaisuuksissa, niin että 10 vedenpoistokammioon 80 syötetyn turpeen kosteuspitoisuus voidaan alentaa noin 28 paino-%:ksi. On todettu, että ilman tällaista kammiossa 54 suoritettavasta kuumentamisesta johtuvaa turpeen fysikaalisten ominaisuuksien muutosta vedenpoistokammiossa 80 ei voida poistaa lisää kosteutta 15 turpeesta, joka on syötetty kammion tulopuolelle materiaalin kosteuspitoisuuden ollessa noin 50 paino-%. Tällä saattaakin olla suuri vaikutus järjestelmän 200 hyötysuhteeseen ja kapasiteettiin. Kuten jo mainittiin, tämän reaktion aikaansaamiseen kammiossa 54 tarvittava lämpö voidaan 20 saada reaktiokammion 62 höyrystyslämmön talteenotolla vas-tavirtakaasuvirtauksena putkea 106 pitkin.

Kuvassa 1 esitetyn järjestelyn mukaisesti kuuma reaktiotuote menee reaktiokammion 62 yläpäästä tultuaan poistoputken 114 läpi ja siirtyy ruuvikuljettimen 116 avul-25 la, joka on kytketty käyttösuhteeseen nopeussäätöisen käyttöjärjestelmän 118 kanssa, alaspäin puristimeen 120. Puristin 120 on varustettu ruuvikuljettimella 122, joka on kytketty käyttösuhteeseen nopeussäätöisen moottorikäyt-tölaitteen 124 kanssa. Kuuman reaktiotuotteen tiivistämi-30 nen tapahtuu puristimessa 120 ja tuotteen mennessä puris-tussuuttimen 126 läpi suhteellisen tiiviinä massana se muodostaa itsestään koossa pysyvän sulun, joka estää paineen poistumisen reaktiojärjestelmästä.Ruuvikuljettimien 116, 122 pyörimisnopeus voi vaihdella sen nopeuden mukaan, jolla 35 reaktiotuote tulee ulos reaktiokammiosta 62, niin että puristimen suuttimessa 126 pystytään pitämään yllä sopiva is 76592 painesulku. On myös mahdollista, että edellä kuviin 2 ja 3 viittaamalla selostettua siirtosulkua 34 ja 92 käytetään estämään painehäviö järjestelmästä. Vastaavasti kuvan 4 esittämää mäntäpuristinta voidaan käyttää ruuvikuljettimen 5 122 tilalla. Erään suositettavan rakenteen mukaan puristus- suutin 126 on tavanomainen sulkusuppilo, joka pysäyttää siihen tulleen reaktiotuotteen ja siirtää sen putkea 128 pitkin jäähdyttimeen 130 ilmakehän paineeseen.

Jäähdyttimeen 130 tuleva kuuma reaktiotuote joutuu 10 kosketukseen jäähdytysaineen kanssa ja jäähtyy hapettamat-tomassa suojailmakehässä sellaiseen lämpötilaan, jossa se voidaan ilman haittavaikutuksia päästää ilmakehään. Kun reaktiotuote on kohotetussa lämpötilassa, jokin sopiva neste, esim. vesi, voidaan syöttää jäähdyttimeen putkea 15 132 pitkin, jossa on virtauksensäätöventtiili 134, jolloin vesi muuttuu kaasumaiseksi faasiksi ja poistetaan höyryn-poistoaukon 136 kautta. Jäähdyttimestä 130 poistuva jäähdytetty reaktiotuote voidaan haluttaessa jauhaa hienoksi, muodostaa palloiksi, puristaa kokoon ja niin edelleen, 20 niin että se saadaan halutun kokoiseksi materiaaliksi. On myös mahdollista, että kuuma reaktiotuote muodostetaan palloiksi, jauhetaan hienoksi, puristetaan kokoon ja niin edelleen jo ennen sen jäähdyttämistä sen erikoisominaisuuksista riippuen, jolloin sitä on helpompi käsitellä ja pys-25 tytään optimoimaan halutut fysikaaliset ominaisuudet omaa-vien puristeiden tai hiukkasten muodostaminen. Reaktiotuote voidaan muodostaa esimerkiksi palloiksi puristimessa 120. Kuitenkin on todettu, että joissakin tapuksissa syöt-tömateriaalin ominaisuudet voivat olla sellaisia, että pu-30 ristimen 120 lisäksi tarvitaan erillinen pallonmuodostus-laite, esim. pallopuristin, halutun pallonmuodostustoimin-non suorittamiseksi. Esimerkiksi, jos syöttömateriaalina on turve, ja puristimeen 120 tuleva reaktiotuotteen syöttö-materiaali on luonteeltaan sellaista, ettei sitä voida 35 puristaa tehokkaasti palloiksi puristimessa 120, esimer- 19 76592 kiksi materiaalin ollessa liian hienojakoista tai silloin, kun se ei agglomeroidu itsestään, suositetaan käytettäväksi erillistä pallonmuodostuspuristinta, joka sijoitetaan jäähdyttimen 130 perään, puristimen 120 toimiessa tällöin 5 pääasiassa vain paineenalennuslaitteena* On myös mahdollista, että halutun lopullisen tuotteen valmistamiseksi reaktiotuotteeseen sekoitetaan sellaisia side- ja/tai lisäaineita, jotka tunnetaan tällä alalla hyvin jo ennestään.

Kuvassa 1 kaaviona esitetty järjestelmä on niin 10 sanottu "akselilta siirretty järjestelmä", jossa esikuu-mennuskammion 54, vedenpoistokammion 80 ja reaktiokammion 62 kaikkien ruuvikuljettimien pitkittäisakselit on siirretty erilleen toisistaan ja varustettu erillisillä käyttö-moottori järjestelmillä. Kun syöttömateriaalin alkukosteus-15 pitoisuus alennetaan noin 15 - noin 25 paino-%:ksi ennen materiaalin siirtymistä reaktiokammioon, laitteen 200 kapasiteetti saadaan nousemaan ainakin noin 200 - noin 300 300%, jos syöttömateriaalina on esim. turve, jonka alkukos-teuspitoisuus on noin 50 paino-%.

20 On todettu, että joidenkin hiilipitoisten syöttö- materiaalien, esim. suuren kosteuspitoisuuden omaavan turpeen, ollessa kyseessä, vedenpoistoa voidaan tehostaa käyttämällä vedenpoistokammiossa 80 edestakaisin liikkuvaa mäntää ruuvikuljettimen tilalla. Kuvassa 4 esitetään kaa-25 viona rakenteeltaan tyydyttävä mäntäpuristin 138. Se käsittää lieriöputkivaipan 140, johon on asennettu mäntä 142, joka liikkuu siinä edestakaisin nestekäyttöiseen sylinteriin 146 yhdistetyn varren 144 avulla. Esikuumennettu syöt-tömateriaali on tarkoitettu tulemaan lieriövaippaan syöt-30 töaukosta 148 ja se siirretään sitten eteenpäin ja puristetaan kokoon oikealle suuntautuvana kuvan 4 esittämällä tavalla männän 142 liikkuessa yhtenäisillä viivoilla esitetystä asennostaan pistekatkoviivalla esitettyyn eteenpäin siirtyneeseen asentoon. Kokoonpuristusiskun aikana 35 syöttömateriaalista poistuu vettä, joka erotetaan ja vedetään reititetystä levystä valmistetun suodattimen, esim. Johnson-suodattimen 150 läpi ja sitten edelleen virtauksen- 20 7 6 5 9 2 säätöventtiilin 152 läpi jo edellä kuvan 1 yhteydessä selostetulla tavalla. Lieriövaipan 140 etu- eli oikeanpuoleinen pää on yhdistetty sopivaan siirtosulkuun, esim. kuvassa 1 esitettyyn sulkuun 92, joka vastaa rakenteel-5 taan jo edellä kuviin 2 ja 3 viittaamalla selostettua, syöttömateriaalin tiivistämisen helpottamiseksi* Männän 142 päätypinnan edessä olevan tiivistetyn syöttömateriaalin kitkakosketus pitää materiaalin paikallaan männän paluu-iskun aikana* 10 "Akselilla oleva järjestelmä"

Vaihtoehtoinen tyydyttävä suoristusmuoto kuvassa 1 esitetylle ja edellä selostetulle laitteelle nähdään kuvassa 6, jossa esikuumennuskammion, mekaanisen vedenpoisto-kammion ja reaktiokammion kaikki pyörivät ruuvikuljettimet 15 on sijoitettu yhteiselle aksiaalisesti suuntautuvalle akselille. Kuvan 6 laitteessa kuvan 1 laitteen osia vastaavat osat on varustettu samoilla viitenumeroilla, joiden perään on liitetty kirjain "a". Kuten jo edellä kuvaan 1 liittyen mainittiin, syöttömateriaali siirretään syöttö-20 suppilosta 22a syöttöpuristimella 24a esikuumennuskammioon 54a ja vedenpoistokammioon 80a. Koska vedenpoistokammio 80a ja reaktiokammio 62a on sijoitettu sama-akselisesti, ei tarvita kuvaan 1 laitteessa käytettyä siirtosulkua 92, vaan esikuumennetun syöttömateriaalin paineistaminen ja 25 tiivistäminen tapahtuu käyttämällä ruuvikuljetinta 82a, jossa on progressiivisesti laskeva kierteen nousu sen pois-topään suuntaan, ja lisäksi rei'itettyä levyä 154, joka on sijoitettu vedenpoistokammion 80a ja reaktiokammion 62a tulo-osan väliin.

30 Esimerkkinä ruuvikuljetin 82 on varustettu prog ressiivisesti laskevalla kierteen nousulla kuvan 7 graafisen esityksen mukaisesti, jossa vastaavat kierteen nousut on esitetty kirjaimilla a, b, c, d, e ja niin edelleen.

Jos siis oletetaan, että halkaisijaltaan 24 tuuman ruuvin 35 kokonaispituus on noin 7 jalkaa, kierteen nousua vähennetään mieluimmin noin 4 tuuman portaina, jolloin kierteen 21 76592 nousuksi saadaan 24, 20, 16, 12, 8 ja 4 tuumaa. Vedenpois-tokammion 80a poistopäähän järjestetyn rei*itetyn levyn avulla voidaan esikuumennettuun syöttömateriaaliin kohdistettua puristusta lisätä siinä olevan ja kemiallisesti yh-5 tyneen poistamiseksi ja erottamiseksi. Rei'itetyn levyn 154 myötävirran puoleisen pinnan jatkuva pyyhkimistoiminto saadaan aikaan viereisessä reaktiokammiossa 62a olevan ruuvikuljettimen 96a etureunan avulla, joka suorittaa pyyh-kimistoimintoa levyn reikien läpi menevän, vesipitoisuudel-10 taan alennetun syöttömateriaalin siirtämiseksi. Muilta rakenne- ja toimintaominaisuuksiltaan kuvan 6 laite vastaa pääasiassa niitä rakenneominaisuuksia ja toimintaparamet-rejä, joita on selostettu edellä kuvan 1 laitteen yhteydessä.

15 Kuva 8 esittää vielä erästä esiteltävän keksinnön vaihtoehtoista, tyydyttävää suoritusmuotoa, joka vastaa muuten rakenteeltaan kuvassa 6 esitettyä, mutta siinä ei ole mekaanista vedenpoisto-osastoa. Kuvan 8 mukaisen laitteen ne osat, jotka ovat samoja kuin kuvan 6 laitteessa, 20 on merkitty samoilla viitenumeroilla, joiden perään on liitetty kirjain "b". Esikuumennuskammion 54b ja reaktiokam-mion 62b sijoitus perustuu "akselilla olevaan" järjestelmään, jolloin yhteinen ruuvikuljetin 56b, 96b suuntautuu osastojen koko pituudelle ja saa käyttövoimansa yhdestä 25 nopeussäätöisestä käyttöjärjestelmästä 58b. Kuvan 8 havainnollistamassa rakenteessa laitteeseen tulevan syöttömateriaalin alustava kosteuden poistaminen tapahtuu yksinomaan esikuumentamalla syöttösuppilossa oleva kostea syöttömate-riaali edellä selostetulla tavalla, jolloin veden poista-30 minen siitä tapahtuu syöttöpuristimessa 24b reititetyn suodattimen 30b ja venttiilin 32b läpi, ja toinen syöttö-materiaalin vedenpoisto tapahtuu esikuumennuskammion 54b kuljetusvyöhykkeessä veden poistuessa rei'itetyn suodattimen 70b ja venttiilin 72b kautta höyrynerottimeen 74b.

35 Ylöspäin esikuumennuskammion 54b ja reaktiokammion 62b läpi 22 76592 siirtyvän syöttömateriaalin vastavirtakuumentaminen tapahtuu reaktiokammiossa 62b syntyneiden reaktiokaasujen vas-tavirtavirtauksella, joka liikkuu alaspäin syöttömateriaalin läpi lämmönsiirtosuhteessa sen kanssa, ja kaasut 5 poistetaan putkella 64b, joka on vastavirtaosassa, käytettäväksi sitten edellä selostetulla tavalla. Kuvan 8 esittämän järjestelyn mukaisesti syöttösuppilossa 22b olevan syöttömateriaalin esi kuumentaminen ja sen jälkeen syöttö-puristimessa 24b ja esikuumennuskammiossa 54b tapahtuva 10 kosteuden poistaminen vähentävät syöttömateriaalin kosteuspitoisuuden noin 30 paino-%:ksi tai sitä pienemmäksi materiaalin tullessa reaktiokammioon 62b.

Tämän keksinnön prosessiominaisuuksien mukaisesti kosteat orgaaniset hiilipitoiset materiaalit syötetään 15 laitteistoon ja ne joutuvat siinä sellaisiin peräkkäisiin toimintoihin, jotka saavat aikaan niissä olevan alkukosteu-den ohjatun poistamisen ja niiden ohjatun esikuumentami-sen ennen niiden syöttämistä reaktiokammioon, joka pidetään säädetyllä painealueella säädetyssä, kohotetussa läm-20 pötilassa etukäteen valitun pituisen oloajan, niin että materiaalin haihtuvat aineosat saadaan höyrystymään halutulla tavalla ja materiaalin rakenteen terminen uudelle enmuodo st amine n voidaan ohjata säädettynä toimintona käyttökelpoisen tuotteen valmistamiseksi. Prosessissa 25 kulloinkin käytettävät parametrit ja olosuhteet vaihtele-vat käsiteltävän hiilipitoisen syöttömateriaalin ominais-luonteesta ja lopulliselta reaktiotuotteelta edellytettävistä ominaisuuksista riippuen.

Tämän keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta 30 voidaan soveltaa käsiteltäessä erilaisia, edellä selostettujen kaltaisia hiilipitoisia syöttömateriaaleja, joiden alkukosteuspitoisuus vaihtelee noin 25 - noin 90 pai-no-%:tin välillä, mieluimmin noin 40 - noin 70 paino-%:tin välillä, tyypillisen kosteuspitoisuuden ollessa noin 50 35 paino-%. Syöttömateriaalin esikuumentaminen varastosuppi- lossa voidaan suorittaa suunnilleen ympäristön lämpötilasta noin 154°C:een suunnilleen ilmakehän paineessa. Laitteen 23 7 6 5 9 2 esikuumennuskammiossa syöttömateriaalin kosteuspitoisuus voi vaihdella suuresti noin 25 - noin 90 paino-%:in välillä, mieluimmin noin 30 - noin 70 paino-%:tin välillä, tyypillisen kosteuspitoisuuden ollessa noin 40 paino-%. Syöttö-5 materiaalin esikuumentaminen esikuumennuskammiossa voi vaihdella noin 150° - noin 260°C välillä, mieluimmin noin 150° - noin 204°C välillä, sen tapahtuessa yleensä noin 199°C:ssa. Esikuumennusvyöhykkeen paine voi olla noin 0,7 - noin 11 MPa, mieluimmin noin 3,45 - noin 5,5 MPa, 10 tyypillisen paineen ollessan noin 5,17 MPa. Esikuumennus-kaiuniosta poistetun syöttömateriaalin kosteuspitoisuus on yleensä noin 30 - noin 90 paino-%, mieluimmin noin 30 -noin 70 paino-%, tyypillisen kosteuspitoisuuden ollessa noin 60 painoprosenttia. Syöttömateriaalin oloaika esi-15 kuumennuskammiossa voi vaihdella noin 3 minuuutista noin yhteen tuntiin.

Asianomaiset kosteuspitoisuudet, lämpötilat, paineet ja oloajat, jotka muodostavat prosessiparametrit järjestelmän eri vaiheissa, vaihtelevat syöttömateriaalin 20 alkuperästä, tyypistä ja ominaisuuksista, sen alkukosteus-pitoisuudesta ja lopulliselta reaktiotuotteelta edellytettävistä ominaisuuksista riippuen. Näin ollen edellä mainitut prosessiparametrit säädetään käsittelyn hyötysuhteen ja tuotteen ominaisuuksien optimoimiseksi.

25 Esikuumennuskammiosta mekaaniseen vedenpoistokam- mioon siirretyn syöttömateriaalin lämpötila vastaa yleensä esikuumennuskammion poistopään lämpötilaa kammion käyttö-käyttöpaineen ollessa samalla yleisalueella. Vesipitoisuudeltaan alennetun syöttömateriaalin tultua ulos mekaanises-30 ta vedenpoistovyöhykkeestä sen kosteuspitoisuus vaihtelee noin 12 - noin 30 paino-%:tin välillä, mieluimmin noin 15 - noin 25 paino-%:tin välillä, tyypillisen jäännöskos-teuspitoisuuden ollessa noin 20 paino-%. Vesipitoisuudeltaan alennettu syöttömateriaali, jonka lämpötila, paine 35 ja kosteuspitoisuus vastaavat vedenpoistovyöhykkeestä pois tettua materiaalia, kuumennetaan reaktiokammiossa noin 260°C - noin 626°C lämpötilaan, mieluimmin noin 315°C - 24 76592 noin 427°C lämpötilaan, tyypillisen lämpötilan ollessa noin 399°C. Reaktiovyöhykkeen paine voi vaihdella noin 3,45 - noin 13,8 MPa, mieluimmin noin 4,14 - noin 11,0 MPa, tyypillisen paineen ollessa noin 5,5 MPa. Materiaalin 5 oloaika reaktiokammiossa voi vaihdella noin 3 minuutista noin yhteen tuntiin suositettavien oloaikojen ollessa noin 5 - noin 10 minuuttia. Reaktiokammiosta poistetun reaktiotuotteen kosteuspitoisuus vaihtelee yleensä noin 0 - noin 10 paino-%:tin välillä reaktio-olosuhteiden voi-10 makkuudesta riippuen.

Kun hiilipitoisena syöttömateriaalina on turve, esikuumennuskammio muodostaa itse asiassa, kuten jo edellä mainittiin, toisen reaktiokammion, jossa sinne syötetty esikuumennettu syöttömateriaali kuumennetaan sellaiseen 15 lämpötilaan, joka pystyy saamaan aikaan muutoksen turpeen fysikaalisissa ominaisuuksissa, niin että vedenpoisto-kammioon syötetyn turpeen kosteuspitoisuutta voidaan alentaa noin 15 - noin 30 paino-%:n verran. Tällaisen fysikaalisten ominaisuuksien muutoksen aikaansaamiseen tar-20 vittava lämpötila on yleensä 300° - 204°C. Lisäksi, kun kyseessä on sellainen turvesyöttömateriaali, jonka alku-kosteuspitoisuus on yli 50 paino-%, esim. 70 - 90 paino-%, tämän keksinnön mukaisessa prosessissa, on todettu, että järjestelmän lämpötalous paranee, jos syöttösuppilossa 25 oleva turve esikuumennetaan alustavasti, tavallisesti 86° - 93°C lämpötilaan, esimerkiksi prosessissa syntyneellä kuumennetulla jätehöyryllä ja/tai jäännösreaktiokaa-suilla.

Esiteltävän keksinnön prosessiominaisuuksien lisä-30 havainnollistamista varten esitetään seuraavat erikois- esimerkit, joiden tarkoituksena ei ole kuitenkaan rajoittaa edellä selostettua ja tähän liitetyissä patenttivaatimuksissa määritettyä keksinnön suojapiiriä.

Esimerkki 1 35 Pohjois-Carolinan turvetta, jonka nimelliskosteus- pitoisuus on noin 50 paino-%, käytetään syöttömateriaalina 25 7 6 5 9 2 paljon haihtuvia aineita käsittävän kiinteän reaktiopolt-toaineen valmistamiseen. Syöttömateriaalin ja lopullisen reaktiotuotteen likimääräis- ja elementtianalyysit esitetään taulukossa 1.

5 Taulukko 1

Syöttömateriaalin ja tuotteen likimääräis- ja elementtianalyysit Likimääräisanalyysi (kuiva-ainepohja) Raakaturve Reaktiotuote 10 Haihtuvat aineet (paino-%) 57,06 40,60

Haihtumaton hiili (painoprosentti) 35,33 49,41 15 Tuhka (paino-%) 7,61 9,99

Ylempi polttoarvo MJ/kg - kuiva-ainepohja 21,6 MP/kg 26,4

Elementtianalyysi 20 (kuiva-ainepohja)

Hiili 55,15 65,85

Vety 4,45 3,73

Rikki 0,17 0,20

Typpi 1,29 1,74 25 Happi 31,33 18,49

Tuhka 7,61 9,99 Käsittelemällä syöttömateriaali seuraavassa esitettävien prosessiparametrien mukaan saatiin reaktiotuote, jonka määrä oli noin 74 paino-% prosessiin syötetyn syöt-30 tömateriaalin kuivapainosta. Prosessin yleisjärjestely vastaa piirustuksien kuvassa 1 esitettyä lukuunottamatta sitä, että mäntäpuristinta käytetään kuvassa 4 esitetyn yleistyyppisen vedenpoistoruuvikuljettimen 80 tilalla ja kuvan 1 jäähdyttimen 130 perässä käytetään pallonmuodos-35 tuspuristinta, jolla reaktiotuote muodostetaan haluttua kokoa oleviksi palloiksi.

26 76592

Kostea Pöhjois-Carolinan turvesyöttömateriaali, jonka koostumus vastaa taulukossa 1 esitettyä, siirretään kuvan 1 syöttösuppiloon 22 ympäristön lämpötilassa (noin 15,5°C), ilmakehän paineessa ja virtausnopeuden ol-5 lessa noin 4230 kg tunnissa kuiva-ainepohjalla sisältäen vastaavan määrän kosteutta 50%:n kosteuspitoisuudella. Syöttömateriaali paineistetaan sen mennessä syöttöpuris-timen 24 läpi noin 2,76MPa suuruiseen nimellispaineeseen ja syntyvä kitkakuumennus nostaa sen lämpötilan noin 26° 10 C:een. Paineistettu syöttömateriaali tulee esikuumennus-kammioon 54, jossa se esikuumenee noin 204°C lämpötilaan 2,76 MPa paineella sen joutuessa vastavirtakosketukseen reaktiokammiosta noin 264°C lämpötilassa ja noin 5,5 MPa paineella tulevien kaasumaisten reaktiotuotteiden kanssa.

15 Osa kaasumaisen esikuumennusaineen tiivistettävästä kos teuspitoisuudesta saa aikaan syöttömateriaalin kosteuspitoisuuden lisääntymisen 4230 kg:sta naulasta 5936 kg:aan. Tämän jälkeen esikuumennettu turvesyöttömateriaali menee vedenpoistokammion 80 läpi, jossa se puristetaan kokoon, 20 niin että syntyy kosteuspitoisuudeltaan alennettu välisyöt-tömateriaali, lämpötilan ollessa tällöin 204°C ja paineen noin 5,5 MPa ja materiaalin sisältäessä 4230 kg turvetta kuiva-ainepohjalla ja 1416 kg pidätettyä kosteutta.

Vesipitoisuudeltaan alennettu syöttömateriaali 25 siirretään reaktiokammioon 62, jossa se pidetään noin 10 minuuttia 5,5 MPa paineessa, reaktorin seinämien kuumentamisen tapahtuessa Syltherm-lämmÖnvaihtoaineella noin 399°C - noin 427°C lämpötilaan. Syöttömateriaalin siirtyessä aksiaalisesti reaktiokammion läpi se kuumennetaan 30 progressiivisesti noin 260°C:een ja pidetään tässä lämpötilassa niin kauan, kunnes suunnilleen kaikki siinä oleva kosteuspitoisuus höyrystyy, minkä jälkeen lämpötila nostetaan progressivisesti noin 315°C;een syöttömateriaalin ollessa kaksi viimeistä minuuttia reaktorin poisto-35 osassa, kun materiaali poistetaan paineenvähennyslaitteen avulla, esim. edestakaisin liikkuvalla männällä, jäähdyt- 27 76592 timeen 130. Ennen jäähdyttämistä reaktiotuote koostuu noin 3130 kg:sta pääasiassa kuivaa materiaalia, jonka lämpötila on noin 315°C ja jonka paine vastaa ilmakehän painetta. Reaktiotuotteen jäähdyttäminen tapahtuu suih-5 kuttamalla siihen suolatonta, kylmää vettä lämmönvaihto-kosketuksessa sen kanssa, jolloin se jäähtyy noin 93°C:n lämpötilaan ja sen sisältämän kosteuden ollessa noin 156 kg:aa. Jäähdyttämisen jälkeen jäähtynyt reaktiotuote muodostetaan palloiksi esimerkiksi käyttämällä sopivaa 10 pallonmuodostuspuristinta noin 65°C lämpötilassa ja ilmakehän paineessa, jolloin saadaan 3130 kg:aa reaktiotuotetta, jossa on noin 156 kg:aa kosteutta.

Edellä kuvatussa esimerkissä turpeen jäännöskos-teuspitoisuus laskee esikuumentamisen ja vedenpoiston jäl-15 keen noin 25 paino-%:ksi ennen sen siirtymistä reaktio-kammioon. Käytettäessä turvesyöttömateriaaleja, joiden kosteuspitoisuus on yli 70 paino-%, tämä noin 70 paino-%:n ylittävä kosteus poistetaan materiaalin syöttöpuristamisen aikana joko käyttämällä alustavaa esikuumentamista syöt-20 tösuppilossa tai ilman tätä esikuumentamista ja jäljellä oleva kosteuspitoisuus poistetaan noin 15 - noin 30 paino-%:n jäännöstasolle vedenpoistopuristimessa tai männän avulla esikuumentamisen jälkeen. Tällaisen syöttömate-riaalin kosteuspitoisuus on sen alkukosteuspitoisuudesta 25 riippumatta noin 25% ennen materiaalin siirtymistä reak-tiokammioon 62.

Esimerkki 2

Raemainen selluloosasyöttömateriaali, joka koostuu Mainen osavaltiossa kasvavista havupuista saadusta jättees-30 tä ja käsittää kuoria, sahajauhoa, lastuja ja niin edelleen ja jonka nimelliskosteuspitoisuus on noin 70 paino-%, syötetään kuvan 1 syöttösuppiloon 22 ympäristön lämpötilassa (noin 15,5°C) ja ilmakehän paineella. Syöttömateriaali tiivistetään syöttöpuristimessa 24 niin, että sen paine 35 kasvaa noin 276 MPa:ksi ja sen kosteuspitoisuus laskee noin 28 paino-%:ksi. Materiaalista poistunut kosteus poistetaan suodattimen 30 läpi kuvan 1 esittämällä tavalla ja 28 76592 vesipitoisuudeltaan osittain alennettu syöttömateriaali siirretään esikuumennuskammioon. Esikuumennuskairaniossa syöttömateriaali kuumennetaan noin 232°C lämpötilaan paineen ollessa 5/5 MPa vastavirtakosketuksena reaktiokam-5 miosta tulevan kaasumaisen faasin kanssa, jolloin osa siinä tiivistyvästä kosteudesta saa aikaan nettokosteuspitoi-suuden nousemisen noin 30 paino-%:ksi.

Tämän jälkeen esikuumennettu puujäte menee veden-poistokammion läpi, jossa on mäntärakenteinen puristin, 10 jossa se puristetaan niin, että sen kosteuspitoisuus laskee noin 25 paino-%:ksi. Tässä tilassa vesipitoisuudeltaan alennettu syöttömateriaali tulee reaktiokammioon, jossa sitä kuumennetaan noin 5,5 MPa:n paineessa ja noin 260° -noin 383°C lämpötilassa noin 10 minuutin ajan, jolloin 15 saadaan aikaan sen rakenteen ohjattu lämpökemiallinen uudelleenmuodostuminen. Nostamalla reaktiovyöhykkeen lämpötila noin 260°C:sta noin 383°C:een syntyy suurempi määrä palavia kaasuja, mikä johtuu pyrolyysireaktion voimistumisesta, ja näitä kaasuja voidaan käyttää sitten lämmön 20 synnyttämiseen reaktorin ja apulaitteiden kuumentamista varten.

Näin valmistettu reaktiotuote siirretään reaktio-kammiosta pallonmuodostuspuristimen läpi, jossa se muodostuu palloiksi noin 382°C lämpötilassa ja ilmakehän painees-25 sa, minkä jälkeen pallot siirretään kuvan 1 jäähdyttimeen 130 ja ne joutuvat kosketukseen suolattoman jäähdytysveden kanssa, jolloin ne jäähtyvät noin 93°C:een niiden jäännöskosteuspitoisuuden ollessa tällöin noin 5-10 paino-%.

30 Nyt on huomattava, että käytettäessä sellaisia puujätesyöttömateriaaleja, joiden alkukosteuspitoisuudet vaihtelevat noin 40 paino-%:n minimiarvosta noin 90 paino- %:n maksimiarvoon, syöttömateriaalin jäännöskosteuspi-toisuus laskee materiaalin mentyä syöttöpuristimen läpi 35 kaikissa tapauksissa noin 28%:ksi. Esikuumennus- ja veden- 29 7 6 5 9 2 poistovaiheen jälkeen syöttömateriaali vähenee ennen reak-tiokammioon siirtymistään kaikissa tapauksissa noin 15 -30 paino-%:ksi, yleensä noin 25 paino-%:ksi.

Vaikka onkin selvää, että nyt esitetyt keksinnön 5 suositettavat suoritusmuodot on laskettu niin, että ne pystyvät täyttämään edellä esitetyt tavoitteet, on huomattava että keksintöön voidaan tehdä muutoksia ja sitä voidaan muuntaa tähän liitettyjen patenttivaatimusten varsinaisesta suojapiiristä tai perusajatuksesta poikkeamatta.

Claims (11)

30 76592

1. Laite orgaanisten hiilipitoisten, noin 25 - noin 90 painoprosentin kosteuden omaavien materiaalien lämpökä-5 sittelyä varten paineen alaisena, tunnettu siitä, että siinä on a) laite, joka rajaa esikuumennuskammion (54), jossa on tuloaukko (52) ja mainitusta tuloaukosta erillään oleva poistoaukko (78), 10 b) syöttölaite (34) kostean, orgaanisen hiilipitoi- sen syöttömateriaalin syöttämiseksi paineen alaisena mainittuun tuloaukkoon (52), c) laite (56) syöttömateriaalin kuljettamiseksi mainitun esikuumennuskammion (54) läpi mainitusta tuloaukosta 15 (52) mainittuun poistoaukkoon (78), d) laite (60) syöttömateriaalin esikuumentamiseksi mainitussa esikuumennuskammiossa (54), niin että syöttöma-teriaalista saadaan poistumaan vettä, e) laite (70,72,74) syöttömateriaalista poistetun 20 veden erottamiseksi ja johtamiseksi pois mainitusta esi- kuumennuskammiosta (54), f) laite, joka rajaa vedenpoistokammion (80), joka on varustettu tuloaukolla, joka on yhteydessä mainitun esi-kummennuskammion (54) poistoaukkoon (78), ja poistoaukolla 25 (92), joka on erillään vedenpoistokammion tuloaukosta, g) laite (94,82) esikuumennetun syöttömateriaalin kuljettamiseksi ja tiivistämiseksi mainitun vedenpoistokammion (80) kautta mainittuun poistoaukkoon (92), niin että lisää kosteutta saadaan poistumaan syöttömateriaalista, jol- 30 loin muodostuu vesipitoisuudeltaan alennettu syöttömateri-aali, h) laite (86,88,90) syöttömateriaalista poistetun veden erottamiseksi ja poistamiseksi mainitusta vedenpois-tokammiosta (80), 35 i) laite, joka rajaa reaktiokammion (62), joka on varustettu tuloaukolla, joka yhteydessä vedenpoistokammion 3i 7 6 5 9 2 (80) mainittuun poistoaukkoon (92), vesipitoisuudeltaan alennetun syöttömateriaalin vastaanottamiseksi mainitusta vedenpoistokammiosta (80), ja poistoaukolla (114), joka on erillään reaktiokammion (62) mainitusta tuloaukosta, 5 j) laite (100,102) kosteudeltaan noin 12 - 90 painopro sentin kosteuden omaavan syöttömateriaalin kuumentamiseksi mainitussa reaktiokammiossa (62) kohotettuun lämpötilaan niin pitkäksi ajaksi, että se pystyy höyrystämään ainakin osan syöttömateriaalin haihtuvista aineista kaasumaisen 10 faasin ja reaktiotuotteen muodostamiseksi, k) laite (96,98,116,118,122,124) syöttömateriaalin kuljettamiseksi mainitun reaktiokammion (62) läpi ja reaktiotuotteen poistamiseksi reaktiokammion (62) mainitun poistoaukon (114) kautta, 15 1) laite (132,134,136) kaasumaisen faasin erottami seksi ja poistamiseksi mainitusta reaktiokammiosta (62) ja m) laite, joka rajaa vastaanottokammion (130), joka on yhteydessä mainittuun poistoaukkoon (114), reaktiotuotteen vastaanottamista varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun nettu siitä, että mainittu orgaaninen hiilipitoinen materiaali on turvetta mainitun esikuumennuskammion (54) käsittäessä reaktiokammion (62) siihen syötetyn mainitun turpeen fysikaalisten ominaisuuksien muuttamiseksi maini-25 tussa esikuumennuskammiossa (54) tapahtuvan mainitun turpeen mainitun esikuumentamisen tuloksena, mainitun laitteen, jota käytetään turvesyöttömateriaalin esikuumentami-seen mainitussa esikuumennuskammiossa (54) , käsittäessä laitteen (60) mainitun turpeen esikuumentamiseksi sellai-30 seen lämpötilaan, joka pystyy saamaan aikaan mainitun turpeen fysikaalisissa ominaisuuksissa muutoksen, joka tekee mahdolliseksi mainitun vedenpoistokammion (80) läpi sen poistoaukkoon (92) kuljetetun turpeen kosteuspitoisuuden alentamisen oleellisesti alhaisemmalle tasolla mainitun 35 vedenpoistokammion (80) tuloaukkoon syötetyn turpeen kosteuspitoisuuden tasoon nähden. 32 7 6592

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu laite (60), jota käytetään turvesyöttömateriaalin esikuumentamiseen, käsittää laitteen (106,108) mainitun reaktiokammion (62) ja maini-5 tun esikuumennuskammion (54) välisen vastavirtakaasuvir-tauksen synnyttämiseksi mainitun reaktiokammion (62) höy-rystyslämmön talteenottamista varten, niin että mainittua turvetta varten saadaan mainitussa esikuumennuskammiossa (54) mainittu riittävä esikuumennuslämpötila.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tun nettu siitä, että mainittu turpeensyöttölaite käsittää syöttösuppilolaitteen (22) mainitun turpeen varastoimiseksi ennen sen syöttämistä mainittuun esikuumennuskammion (54) tuloaukkoon (52) ja laitteen (20) mainitun va- 15 rastoidun turpeen esikuumentamiseksi alustavasti sellaiseen lämpötilaan, joka pystyy parantamaan laitteen (200) lämpötaloutta.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että vedenpoistokammion mainittu kulje- 20 tus- ja tiivistämislaite käsittää mäntärakenteisen puris-tuslaitteen (120).

6. Menetelmä orgaanisten hiilipitoisten, noin 25 -noin 90 painoprosentin kosteuden omaavien materiaalien lämpökäsittelyä varten paineen alaisena, tunnettu 25 siitä, että siihen kuuluvia toimenpiteitä ovat: a) kostean hiilipitoisen, paineen alaisena käsiteltävän syöttömateriaalin syöttäminen esikuumennuskammioon (54) ja syöttömateriaalin esikuumentaminen noin 150- noin 260°C lämpötilaan joksikin aikaa ja syöttömateriaalin 30 tiivistäminen, niin että osa siinä olevaa vettä saadaan poistumaan, b) syöttömateriaalin ja poistetun veden erottaminen, c) esikuumennetun syöttömateriaalin syöttäminen paineen alaisena vedenpoistokammioon (80) ja syöttömateriaalin 35 tiivistäminen, niin että siitä saadaan pois lisää vettä, d) vesipitoisuudeltaan alennetun syöttömateriaalin erottaminen vedestä, 33 7 6 5 9 2 e) vesipitoisuudeltaan alennetun ja kosteudeltaan noin 12 - noin 30 painoprosenttia olevan syöttömateriaa-lin syöttäminen paineen alaisena reaktiokammioon (62) ja syöttömateriaalin kuumentaminen noin 204 - noin 626°C 5 lämpötilaan noin 2,07 - noin 20,7 MPa:n suuruisessa paineessa noin 1 minuutista noin 1 tuntiin, niin että ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy kaasumaisen faasin ja reaktiotuotteen muodostamiseksi, f) kaasumaisen faasin erottaminen reaktiotuottees- 10 ta, ja g) tämän jälkeen reaktiotuotteen ottaminen talteen ja jäähdyttäminen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisätoimenpiteenä kaasu- 15 maisen faasin siirtämisen vaiheesta (f) lämmönvaihtosuhtee-seen syöttömateriaalin kanssa esikuumennuskammiossa (54).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisätoimenpiteenä kaasumaisen faasin erottamisen esikuumennetusta syöttömateri- 20 aalista esikuumennuskammiossa (54) ja erotetun kaasumaisen faasin siirtämisen lämmönvaihtosuhteeseen syöttömateriaalin kanssa ennen esikuumennuskammioon tapahtuvaa syöttämistä, niin että saadaan aikaan syöttömateriaalin alustava kuumeneminen.

9. Menetelmä orgaanisten hiilipitoisten, noin 25 - noin 90 painoprosentin kosteuden omaavien turvemateriaalien lämpökäsittelyä varten paineen alaisena, tunnettu siitä, että siihen kuuluvia toimenpiteitä ovat: a) kostean hiilipitoisen, paineen alaisena käsitel- 30 tävän turvesyöttömateriaalin syöttäminen esikuumennusreak-tiokammioon (54) ja turvesyöttömateriaalin esikuumenta-minen lämpötilaan noin 150 - noin 260°C niin pitkäksi aikaa, että se pystyy saamaan aikaan turvesyöttömateriaalin fysikaalisissa ominaisuuksissa muutoksen, joka mahdol- 35 listaa mainitusta esikuumennusreaktiosta kuljetetun turvesyöttömateriaalin kosteuspitoisuuden alentamisen tämän jälkeen oleellisesti alhaisemmalle tasolle, 34 765 92 b) muutetun, esikuumennetun turvesyöttömateriaalin syöttäminen paineen alaisena vedenpoistokammioon (80) ja muutetun, esikuumennetun turvesyöttömateriaalin tiivistäminen, niin että siitä saadaan poistumaan riittävästi vet- 5 tä siinä tiivistetyn turvesyöttömateriaalin kosteuspitoisuuden alentamiseksi mainitulle, huomattavasti alennetulle alhaisemmalle tasolle, c) vesipitoisuudeltaan alennetun turvesyöttömateriaalin erottaminen vedestä, 10 d) vesipitoisuudeltaan alennetun ja kosteudeltaan noin 12 - noin 30 painoprosentin omaavan turvesyöttömateriaalin syöttäminen paineen alaisena reaktiokammioon (62) ja syötetyn turvesyöttömateriaalin kuumentaminen lämpötilaan noin 204 - noin 626°C noin 2,07 - noin 20,7 MPa:n 15 suuruisessa paineessa noin l minuutista noin 1 tuntiin, niin että ainakin osa siinä olevista haihtuvista aineista höyrystyy kaasumaisen faasin ja reaktiotuotteen muodostamiseksi, e) kaasumaisen faasin erottaminen reaktiotuottees- 20 ta, ja f) tämän jälkeen reaktiotuotteen ottaminen talteen ja jäähdyttäminen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisätoimenpiteenä 25 kaasumaisen faasin siirtämisen vaiheesta (e) lämmönvaihto-suhteeseen turvesyöttömateriaalin kanssa esikuumennusreak-tiokammiossa (54) mainitun, etukäteen määrätyn esikuumen-nuslämpötilan aikaansaamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että se käsittää lisätoimenpiteenä kaasumaisen faasin erottamisen esikuumennetusta turvesyöt-tömateriaalista esikuumennusreaktiokammiossa (54) ja erotetun kaasumaisen faasin siirtämisen lämmönvaihtosuhteeseen turvesyöttömateriaalin kanssa ennen esikuumennusreaktiokam- 35 mioon tapahtuvaa syöttämistä turvesyöttömateriaalin alustavan kuumentamisen aikaansaamiseksi ja menetelmän lämmön-talteenoton parantamiseksi. 35 7 6 5 9 2