RS63314B1

RS63314B1 - Postupak za proizvodnju drvenog uglja

Info

Publication number: RS63314B1
Application number: RS20220470A
Authority: RS
Inventors: Benjamin Hupfauf
Original assignee: Siotuu Gmbh
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2022-07-29
Also published as: SI3725864T1; JP7607585B2; KR20210153098A; HUE058826T2; EP3956420C0; KR102742707B1; PL3956420T3; EP3956420A1; EP3725864B1; HRP20220677T1; WO2020212495A1; US20220041948A1; JP2022529161A; EP3725864A1; EP3956420B1; HRP20231348T1; RS64888B1; CA3137055A1; PL3725864T3; HUE063815T2

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za proizvodnju drvenog uglja i na drveni ugalj koji se može dobiti ovim postupkom.

POZADINA PRONALASKA

[0002] Drveni ugalj se proizvodi zagrevanjem drveta pirolitičkom razgradnjom i suštinski u odsustvu vazduha. U poznatom postupku iz stanja tehnike, drvo se najpre zagreva i suši, zatim se podvrgava pirolitičkoj razgradnji na visokim temperaturama tako da se gasovite i tečne komponente drveta gasifikuju i drveni ugalj zaostaje na kraju postupka pirolize kao ostatak.

[0003] Sadržaj ugljenika u gotovom drvenom uglju varira u zavisnosti od kvaliteta korišćene biomase. Za posebno visokokvalitetan drveni ugalj sa visokim sadržajem ugljenika, u nekim slučajevima, delom, moraju da se koriste sporo rastuće tropske šume. Visok sadržaj ugljenika može se postići samo koksovanjem čistog drveta, pri čemu se sadržaj ugljenika do 80 mas.% u gotovom drvenom uglju može postići pomoću energetski intenzivnih postupaka koksovanja. Ako je kora ili spoljašnji deo kore prisutan u koksovanju, sadržaj ugljenika u gotovom drvenom uglju značajno opada.

[0004] Drveni ugalj, koji se proizvodi poznatim postupcima, takođe ima komade različite veličine prečnika frakcija od nekoliko mm do nekoliko centimetara. Takva raspodela veličina nije pogodna za brojne oblasti primene. Brojne oblasti primene zahtevaju male čestice sa homogenom raspodelom veličina.

[0005] Postupci sa višestepenim postupcima gasifikacije za generisanje toplotne energije iz biomase opisani su, na primer, u EP 2479244 A2 i US 2010/095592 A1. U ovim dokumentima, biomasa se pretvara u zapaljiv gas u trostepenom postupku gasifikacije koji obuhvata jedinicu za pirolizu, jedinicu za oksidaciju i jedinicu za redukciju. Koks ili pepeo se može ukloniti iz postupka kao nusproizvod. Međutim, koks koji se na ovaj način uklanja ima značajne nedostatke u smislu oslobođenja od zagađivača, veličine čestica kao i sadržaja ugljenika.

KRATAK OPIS PRONALASKA

[0006] Prema tome, cilj ovog pronalaska je da obezbedi postupak za proizvodnju drvenog uglja sa veoma visokim sadržajem ugljenika, u kojem se može koristiti biomasa niskog kvaliteta. Pored toga, gotovi drveni ugalj treba da ima homogenu raspodelu veličina u sub-mm opsegu.

[0007] Ovaj cilj se postiže postupkom za proizvodnju drvenog uglja prema patentnom zahtevu 1.

[0008] Pri tom se u fazi c) od koksa delimično oksidovanog punog toka obrazuje stabilan, lebdeći nepokretan sloj. To znači da sloj koksa "lebdi" u jedinici za redukciju na struji gasa pirolize, jer su sile težine nepokretnog sloja približno u ravnoteži sa silama uzlazne struje gasa pirolize. Kao rezultat, postoje samo mali gubici pritiska u sloju koksa i efikasna konverzija zagađivača, takođe zbog dugog vremena zadržavanja gasa pirolize.

[0009] Takvim postupkom može se proizvesti drveni ugalj sa srednjom veličinom čestica d50od 30 do 300 µm, poželjno 40 do 250 µm, a posebno poželjno 50 do 100 µm. Iznenađujuće se pokazalo da se ovim postupkom drveno iverje, koje je najmanje značajan otpad u drvnoj industriji, može preraditi u drveni ugalj visokog kvaliteta sa homogenom veličinom čestica.

[0010] U poželjnom načinu ostvarivanja, gasovite komponente u filteru za vrući gas razdvajaju se pomoću porozne keramike na temperaturi od 250 do 600 °C. Upotreba filtera za vrući gas sprečava kondenzovanje zagađivača proizvedenih u termohemijskom postupku kao što su, na primer, policiklični aromatični ugljovodonici (PAK) na drvenom uglju. Na taj način proizveden čist drveni ugalj zadovoljava različite sertifikate i propise jer ne sadrži zagađivače.

[0011] Drveni ugalj ovog pronalaska ima unutrašnju površinu od 200 do 400 m<2>/g. Na taj način proizveden drveni ugalj može dalje da se prerađuje u različitim postupcima.

[0012] U jednom aspektu ovog pronalaska, obezbeđen je postupak za proizvodnju briketa drvenog uglja za roštilj, koji se karakteriše time da se drveni ugalj dobija postupkom prema patentnom zahtevu 1, koji obuhvata sledeće faze

• uvođenje drvenog uglja u liniju za briketiranje, pri čemu se homogenizacija drvenog uglja izvodi u uređaju za punjenje,

• umešavanje homogenizovanog drvenog uglja sa vezivima i, poželjno, aditivima u uređaju za mešanje,

• prethodno sabijanje mešavine drvenog uglja/veziva/aditiva pomoću valjaka tokom 1 do 30 minuta, poželjno tokom 2 do 20 minuta, a posebno poželjno tokom 3 do 10 minuta, u uređaju za prethodno sabijanje,

• briketiranje prethodno sabijene mešavine drvenog uglja/veziva/aditiva u uređaju za briketiranje sa hidrauličnim valjcima, pri čemu se mešavina vodi preko najmanje dva valjka sa žlebovima za oblikovanje sa kontaktnim pritiskom od 1 do 12 bar, poželjno od 1,5 do 9 bar, a posebno poželjno od 2 do 7 bar,

• sušenje briketa drvenog uglja na temperaturi sušenja od 50 do 140 °C, poželjno od 65 do 110 °C, a posebno poželjno od 75 do 105 °C, u konvektivnoj sušari,

• pakovanje osušenih briketa drvenog uglja u punionici.

[0013] Vreme potrebno za prethodno sabijanje može se nadoknaditi većom snagom, to jest povećanjem brzine valjaka. Pored toga, temperatura sušenja može se minimizirati većom snagom uduvavanja.

[0014] Veziva mogu biti odabrana iz grupe koju čine, poželjno, reciklirana biljna ulja ili masti, skrobovi kao što su, na primer, raž ili kukuruz, šećerni rastvori kao što su melase od repe ili šećerne trske i jedinjenja celuloze, i imaju maseni udeo od 0,5 do 20 %, poželjno od 1 do 15 %, a posebno poželjno od 2 do 10 % suve mase briketa drvenog uglja.

[0015] Aditivi mogu da budu odabrani iz grupe koju čine jedinjenja kalcijuma, glinena zemlja, guma arabika i minerali glina i imaju maseni udeo od 0 do 10 %, poželjno 0,5 do 8 %, a posebno poželjno 1 do 5 % suve mase briketa drvenog uglja.

[0016] U principu, aditivi se opciono ugrađuju da bi se poboljšala specifična svojstva drvenog uglja za roštilj, kao što su, na primer, performansa pri paljenju i snaga.

[0017] U jednom aspektu, ovaj pronalazak odnosi se na postupak za proizvodnju aktivnog drvenog uglja, koji se karakteriše time da je drveni ugalj dobijen postupkom prema patentnom zahtevu 1, a koji obuhvata sledeće faze,

• uvođenje drvenog uglja u jedinicu za aktivaciju, pri čemu se homogenizacija drvenog uglja izvodi u uređaju za punjenje,

• aktiviranje homogenizovanog drvenog uglja u jedinici za aktivaciju aktivirajućim sredstvom, koje je poželjno vodena para ili ugljendioksid, na temperaturi od 600 do 1100 °C, poželjno 700 do 1000 °C, a posebno poželjno 800 do 950 °C, tokom 5 do 180 minuta, poželjno 10 do 120 minuta, a posebno poželjno 15 do 90 minuta, pri čemu se konverzija aktivirajućeg sredstva po 1 g drvenog uglja bira da bude 0,1 do 2 g, poželjno 0,3 do 1,8 g, a posebno poželjno 0,4 do 1,6 g, • konfekcioniranje aktiviranog drvenog uglja,

• pakovanje konfekcioniranog aktiviranog drvenog uglja u punionici.

[0018] Drveni ugalj prema ovom pronalasku ima prednost u odnosu na fosilni ugalj koji se obično koristi za aktiviranje, jer ima unutrašnju površinu od približno 200 - 400 m<2>/g, čak i pre aktiviranja. Nasuprot tome, fosilni ugalj nema značajnu unutrašnju površinu.

[0019] Nakon aktiviranja, drveni ugalj poželjno ima unutrašnju površinu od približno 1000 m<2>/g.

[0020] Drugi značajan parametar aktiviranog uglja je veličina pora, pri čemu se razlikuju mikropore, mezopore i makropore. Struktura pora aktivnog drvenog uglja može se posebno podesiti prema njegovoj primeni. Prema tome može se proizvesti aktivni drveni ugalj sa poželjno mikrostrukturom ili poželjno mezostrukturom ili poželjno makrostrukturom.

[0021] Aktivni drveni ugalj se poželjno tokom konfekcioniranja oblikuje u druge oblike kao što su granulati ili peleti, pri čemu se, na primer, može koristiti i kao aktivni drveni ugalj u prahu.

[0022] U nekom daljem aspektu, ovaj pronalazak odnosi se na postupak za proizvodnju industrijskog drvenog uglja, posebno agregat za beton ili sekundarni sirovi materijal za metaloprerađivačku industriju, koji se karakteriše time da se drveni ugalj dobija postupkom prema patentnom zahtevu 1, a koji obuhvata sledeće faze,

• uvođenje drvenog uglja u jedinicu za obradu,

• razdvajanje drvenog uglja u jedinici za klasifikaciju, u kojoj se prema veličini čestica razdvaja na grubu, srednju i finu frakciju, pri čemu gruba frakcija ima veličinu čestica od 0,4 do 10 mm, poželjno 0,3 do 6 mm, a posebno poželjno 0,25 do 4 mm, dok srednja frakcija ima veličinu čestica od 100 do 400 µm, poželjno 75 do 300 µm, a posebno poželjno 50 do 250 µm, i fina frakcija ima veličinu čestica od 0 do 100 µm, poželjno 0 do 75 µm, a posebno poželjno 0 do 50 µm,

• prerada razdvojenog drvenog uglja u zavisnosti od frakcije u sabijen ili u finiji materijal u jedinici za sabijanje ili jedinici za mlevenje, pri čemu se, nakon postupka mlevenja, finiji drveni ugalj vraća u jedinicu za klasifikaciju i razdvaja,

• konfekcioniranje sabijenog industrijskog drvenog uglja,

• pakovanje konfekcioniranog industrijskog drvenog uglja u punionici.

[0023] Od drvenog uglja mogu se, tokom konfekcioniranja, proizvesti kompresovani proizvodi i aglomerati kao što su, na primer, briketi, peleti i granulati.

[0024] Drveni ugalj može, tokom konfekcioniranja, da se impregnira poželjno mineralnim supstancama kao što su, na primer, soli kalijuma, natrijuma i kalcijuma.

[0025] U punionici, pakovanja mogu biti odabrana iz grupe koju čine kraft papir, kartoni, platnene kese i plastična ambalaža.

[0026] Jedan aspekt ovog pronalaska odnosi se na postupak za proizvodnju izolacionog materijala, pri čemu se drveni ugalj proizvodi prema gorepomenutom postupku i umešava sa sirovinom za izolacioni materijal. Nakon toga se ova mešavina obrađuje u izolacioni materijal. Uobičajene sirovine za izolacioni materijal su plastika kao što je polistirol, poliuretan, resopal ili drugi materijali poznati u industriji izolacije kao što je npr. drvena vuna. Oni se obrađuju na poznati način (npr. penušaju), pri čemu se drveni ugalj dodaje pre završne obrade.

[0027] Takvim postupkom izrađuju se lakši izolacioni materijali i, u određenim uslovima, sa poboljšanom mehaničkom stabilnošću i koji mogu da imaju povećana svojstva zaštite od požara.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0028] Dalje prednosti i detalji ovog pronalaska objašnjene su u nastavku sa slikama i opisima slika.

[0029] Prikazane su:

Fig.1 šematski prikaz pojedinačnih faza postupka proizvodnje drvenog uglja.

Fig.2 šematski prikaz obrade za brikete drvenog uglja za roštilj.

Fig.3 šematski prikaz proizvodnje aktivnog uglja.

Fig.4 šematski prikaz proizvodnje industrijskog drvenog uglja kao agregata.

[0030] Tehnologija lebdećeg sloja opisuje nov način termohemijske gasifikacije biomase. Reaktor sa lebdećim slojem opisuje jedinstvenu konstrukciju reaktora i njegov rad. Postupak je prikazan na Fig.1.

[0031] Uporedivi koncepti gasifikacije pokazuju jasne nedostatke kada je u pitanju mogućnost njihovog skaliranja. Dalje, gasifikacija u fluidizovanom sloju ima probleme sa koncentracijom katrana u gasu proizvoda dok sistemi sa nepokretnim slojem imaju probleme sa kompresijom goriva i razmenom između čvrste i gasovite faze.

[0032] Ideja reaktora sa lebdećim nepokretnim slojem je da se izgradi strukturirani sloj goriva koji lebdi na ulaznoj struji gasa pirolize i oksidacije. Bez nekontrolisanog kretanja čestica u zoni redukcije i samo sa relativnim kretanjem čestica goriva unutar lebdećeg sloja, može se postići relativno dugo vreme zadržavanja gasa, što dovodi do niskih koncentracija katrana u gasu proizvoda. Ove niske koncentracije katrana i jedinstveno upravljanje radom reaktora sa lebdećim slojem dovodi do "čistog" drvenog uglja veoma visokog kvaliteta koji se ispušta iz postupka kao nusproizvod. Ta tehnologija se pokazala da zaobilazi probleme uporedivih tehnologija gasifikacije sa više od 100000 radnih sati u komercijalnim postrojenjima.

[0033] Kao što je prikazano na Fig.1, u postupku gasifikacije najpre se uvodi biomasa, određenije drveno iverje, u jedinicu za pirolizu u kojoj se proizvodi pun tok čvrstog, tečnog i gasovitog materijala. Zatim se pun tok delimično oksiduje pomoću sredstva za gasifikaciju u jedinici za oksidaciju i pneumatski transportuje. Delimično oksidovan pun tok zatim dolazi u jedinicu za redukciju odnosno gasifikaciju, čiji je poprečni presek suštinski koničan, gde se formira lebdeći sloj. Sirovi drveni ugalj iz jedinice za redukciju dolazi u jedinicu sa filterom preko preliva, gde se pomoću filtera za vrući gas razdvajaju gas i drveni ugalj. Gas se zatim koristi u gasnom gorioniku ili gasnom motoru za energetsku upotrebu, dok se drveni ugalj prema ovom pronalasku može dalje obrađivati direktno nakon gašenja vodom ili se može uvesti u stanicu za punjenje.

[0034] Ovaj pronalazak takođe se odnosi na obradu i prečišćavanje jedinstvenog drvenog uglja koji je proizveden u postupku gasifikacije sa lebdećim slojem.

[0035] Posebne karakteristike drvenog uglja proizvedenog u prethodno opisanom postupku su:

• Drveni ugalj se proizvodi od regionalno obezbeđenog drvenog iverja pomoću tehnologije gasifikacije sa lebdećim slojem. Drveno iverje se dobija od drveta lošeg kvaliteta koje se akumulira tokom prečišćavanja, proređivanja ili seče šuma. Asortiman drvenog iverja odnosi se na drvo namenjeno za proizvodnju šumske sečke. Može se sastojati od delova debla sa krakovima i bez krakova, krošnje drveća, grana i oštećenih celih stabala. Uprkos ovom ne baš kvalitetnom polaznom drvenom materijalu, korišćena tehnologija omogućava proizvodnju posebno kvalitetnog drvenog uglja bez zagađivača. Ovde, između ostalog, važnu ulogu ima filter za vrući gas koji se koristi, jer sprečava kondenzaciju štetnih PAK-a na drvenom uglju, koji se proizvode tokom termohemijske gasifikacije biomase. Nasuprot hladnoj filtraciji, filtracija na preko 250 °C sprečava proizvodnju uglja kontaminiranog katranom u postupku gasifikacije, koji je prema zakonskim graničnim vrednostima samo otpad. Pored toga, samo se čist drveni ugalj bez zagađivača može dalje prerađivati u drveni ugalj za roštilj, da bi se postigli najviši standardi kvaliteta.

• Drveni ugalj ima sadržaj ugljenika od 68 do 95 mas.%, poželjno od 75 do 93 mas.%, a posebno poželjno od 80 do 92 mas.% suve mase.

• Drveni ugalj ima sadržaj pepela od 4 do 18 mas.%, poželjno od 5 do 13 mas.%, a posebno poželjno 6 do 10 mas.% suve mase.

• Drveni ugalj obrađuje se vlažan i ima sadržaj vode od 20 do 50 mas.%, poželjno od 25 do 40 mas.%, a posebno poželjno od 28 do 35 mas.% od ukupne mase. Voda se dodaje za gašenje drvenog uglja nakon filtracije vrućim gasom.

• Drveni ugalj je praškasti drveni ugalj sa prosečnom veličinom čestica d50od 30 do 300 µm, poželjno od 40 do 250 µm, a posebno poželjno od 50 do 200 µm.

[0036] Ovakav drveni ugalj prethodno navedenog sastava i sa sadržajem ugljenika do 95 mas.% suve materije, može se inače proizvesti samo u čistom postupku pirolize. Ovo je uglavnom zbog činjenice da u naknadnom postupku gasifikacije drveni ugalj mora da izgubi više energije, koja se konvertuje u gas. Međutim, efikasnost postupka gasifikacije sa lebdećim slojem omogućava proizvodnju drvenog uglja veoma visokog kvaliteta.

[0037] Obrada drvenog uglja prema ovom pronalasku je postupak za proizvodnju visokokvalitetnih briketa drvenog uglja za roštilj. Obrada se izvodi prema postupku prikazanom na Fig.2:

Kao što je prikazano na Fig.2, drveni ugalj gorepomenutih karakteristika najpre se uvodi u liniju za briketiranje. Radi izvođenja ovoga, drveni ugalj se prazni iz transportne ambalaže u kontejner uređaja za punjenje. U uređaju za punjenje, drveni ugalj se homogenizuje korišćenjem uređaja za transport kao što su, na primer, hidraulični cilindri, pužni transporteri i transportne trake.

• Homogenizovani drveni ugalj se, zauzvrat, transportuje u uređaj za mešanje preko uređaja za transport, gde se drveni ugalj umešava sa vezivima i, opciono, takođe sa aditivima. Za proizvodnju briketa od drvenog uglja, neophodno je dodavanje nekog veziva, jer drveni ugalj sadrži malo ili nimalo savitljivog, plastičnog materijala. Sadržaj veziva pri tom iznosi 0,5 do 20 %, poželjno 1 do 15 %, a posebno poželjno 2 do 10 % suve mase. Kao vezivo mogu da se koriste različiti skrobovi (npr. pšenični, ražani, kukuruzni), šećerni rastvori (npr. melasa šećerne trske, melasa repe), jedinjenja celuloze ili, posebno poželjno, veziva proizvedena od biljnih ulja ili masti koja mogu da se recikliraju. Korišćenje biljnih ulja odnosno masti kao veziva ne nalazi se u stanju tehnike i omogućilo bi ekološku upotrebu recikliranih ulja i masti.

• Udeo aditiva iznosi 0 do 10 %, poželjno 0,5 do 8 %, a posebno poželjno 1 do 5 % suve mase. Kao aditivi koriste se materije kao što su, na primer, glina ili glinena zemlja, jedinjenja kalcijuma, guma arabika ili drugi minerali glina. Ovi aditivi opciono se dodaju radi poboljšanja specifičnih svojstva drvenog uglja za roštilj, kao što su, na primer, ponašanje pri paljenju i snaga. Osim toga, kao aditivi takođe se mogu dodati različite prirodne materije intenzivnog mirisa i neugljeni materijali. Preduslov za korišćene aditive je naravno da su pogodni za upotrebu u hrani.

• Mešavina drvenog uglja/veziva/aditiva kao što je šematski prikazano na Fig.2 dolazi u uređaj za prethodno sabijanje preko uređaja za transport, gde se postiže potrebna mehanička stabilnost briketa drvenog uglja. Ovde se mešavina drvenog uglja/veziva/aditiva prethodno sabija valjcima u kontejneru. Vreme sabijanja iznosi 1 do 30 minuta, poželjno 2 do 20 minuta, a posebno poželjno 3 do 10 minuta, i može se skratiti pomoću snage, to jest većom brzinom valjaka.

• Prethodno sabijena mešavina drvenog uglja/veziva/aditiva transportuje se u hidraulični sistem za briketiranje sa valjcima preko uređaja za transport, gde se prethodno sabijena mešavina drvenog uglja/veziva/aditiva vodi preko najmanje dva valjka sa žlebovima za oblikovanje. Ovde je podešen kontaktni pritisak od 1 do 12 bar, poželjno od 1,5 do 9 bar, a posebno poželjno od 2 do 7 bar. Kontaktni pritisak mora, pri tom, da bude značajno veći nego za pirolitički drveni ugalj. Ovaj ugalj koji je proizvod čistog postupka pirolize je značajno gušći od drvenog uglja prema ovom pronalasku, jer se isparljive komponente oslobađaju u fazi gasifikacije i, prema tome, potreban je manji pritisak za sabijanje.

• Briketirani, još uvek vlažni briketi drvenog uglja transportuju se u konvektivnu sušaru preko uređaja za transport. U sušari se vlažni briketi drvenog uglja dovode u slojevima na transportne trake koje propuštaju vazduh, pri čemu se postavlja temperatura sušenja od 50 do 140 °C, poželjno od 65 do 110 °C, a posebno poželjno od 75 do 105 °C. Visina temperature sušenja skalira se, pri tom, sa jačinom snage ventilatora.

• Osušeni briketi drvenog uglja zauzvrat se transportuju u punionicu preko uređaja za transport. U punionici se osušeni briketi drvenog uglja pakuju u pogodnu ambalažu kao što je, na primer, kraft papir, karton, platnene kese ili plastična ambalaža i zatim skladište.

[0038] Dalja obrada drvenog uglja ovog pronalaska omogućena je postupkom za proizvodnju visokokvalitetnog aktivnog drvenog uglja i konfekcioniranog aktivnog drvenog uglja. Ovaj postupak daje ekološku mogućnost za proizvodnju aktivnog uglja koji se najvećim delom proizvodi od fosilnog uglja (približno 80 % aktivnog uglja proizvedenog širom sveta). Ostatak aktivnog uglja uglavnom se proizvodi od kokosovih ljuski. Ako se aktivni ugalj uopšte i proizvodi od drvenog uglja koji potiče od tvrdog drveta, onda je tvrdo drvo, obično, tropsko drvo. Pored ekološkog aspekta, drveni ugalj prema ovom pronalasku ima unutrašnju površinu pre aktiviranja od približno 200- 400 m<2>/g, dok fosilni ugalj nema nikakvu aktivnost.

[0039] Prerađivanje do aktivnog drvenog uglja izvodi se prema postupku prikazanom na Fig.3 i uključuje sledeće faze:

• Slično postupku za proizvodnju drvenog uglja za roštilj, drveni ugalj prema ovom pronalasku u ovom slučaju se najpre puni ovde, kao što je prikazano na Fig.3, u jedinicu za aktivaciju. Radi ovoga, drveni ugalj se prazni iz transportne ambalaže u kontejner uređaja za punjenje.

Alternativno, uvođenje drvenog uglja može se izvoditi i direktno iz tekućeg postupka gasifikacije drveta sa lebdećim slojem. U uređaju za punjenje, drveni ugalj se homogenizuje korišćenjem uređaja za transport (npr. hidraulični cilindri, pužni transporteri, transportne trake).

• Homogenizovani drveni ugalj, zauzvrat, dolazi u jedinicu za aktivaciju preko uređaja za transport, gde drveni ugalj dolazi u kontakt sa aktivirajućim sredstvom, obično vodena para ili ugljendioksid. Kao što je prikazano na Fig.3, aktivirajuće sredstvo, kao i drveni ugalj, uvodi se u jedinicu za aktivaciju preko uređaja za transport. Temperature u jedinici za aktivaciju iznose 600 do 1100 °C, poželjno 700 do 1000 °C, a posebno poželjno 800 do 950 °C. Prema stanju tehnike, temperatura aktiviranja običnog uglja iznosi 1000 do 1100 °C. Kada se koristi drveni ugalj prema ovom pronalasku, može se izabrati niža temperatura jer je drveni ugalj već prošao kroz fazu gasifikacije. Vreme aktivacije iznosi 5 - 180 minuta, poželjno 10 do 120 minuta, a posebno poželjno 15 do 90 minuta. Osim toga se, tokom aktivacije, specifična konverzija aktivirajućeg sredstva po 1 g drvenog uglja bira da bude od 0,1 do 2 g, poželjno 0,3 do 1,8 g, a posebno poželjno od 0,4 do 1,6 g. Budući da se tokom aktiviranja odvija i postupak gasifikacije, takođe se proizvodi drveni gas kao u proizvodnji drvenog uglja prema ovom pronalasku. Ovaj drveni gas koji se proizvodi u jedinici za aktivaciju energetski se koristi u gasnom gorioniku ili gasnom motoru.

• Nakon aktiviranja, aktivirani drveni ugalj transportuje se preko uređaja za transport na konfekcioniranje, gde se izvode faze naknadne obrade aktiviranog drvenog uglja. Pri tom se mogu proizvesti kompresovani proizvodi i aglomerati kao što su, na primer, peleti i granulati od praškastog, aktiviranog drvenog uglja. Osim toga, praškasti, aktivirani drveni ugalj može da se impregnira različitim mineralnim supstancama i supstancama kao što su, na primer, soli kalijuma, natrijuma ili kalcijuma.

• Konfekcionirani aktivirani drveni ugalj zatim se prenosi u punionicu preko uređaja za transport, gde se aktivni drveni ugalj pakuje u odgovarajuću ambalažu kao što je, na primer, kraft papir, karton, platnene kese ili plastična ambalaža i zatim skladišti.

[0040] Na taj način aktivirani drveni ugalj onda ima unutrašnju površinu od približno 1000 m<2>/g, pri čemu je moguće proizvesti visokoaktivirani laboratorijski aktivni drveni ugalj sa unutrašnjom površinom do 2000 m<2>/g. Unutrašnja površina aktivnog drvenog uglja se meri i procenjuje pomoću BET (Brunauer-Emmert-Teller) postupka.

[0041] Drugi suštinski parametar za klasifikaciju aktivnog uglja je veličina pora, pri čemu se pravi razlika između mikropora, mezopora i makropora. Struktura pora aktivnog drvenog uglja prema ovom pronalasku može se posebno prilagoditi njihovoj primeni. Na ovaj način može se proizvesti aktivni drveni ugalj sa poželjno mikrostrukturom ili poželjno mezostrukturom ili poželjno makrostrukturom.

[0042] Zapremina pora meri se pomoću postupka za adsorpciju azota na približno 71 K, pri čemu se postupak može proceniti korišćenjem BJH (Barrett, Joyner i Halenda) postupka.

[0043] Dalja obrada drvenog uglja prema ovog pronalasku je rezultat postupka za proizvodnju agregata za građevinsku industriju.

[0044] Ta obrada izvodi se prema postupku prikazanom na Fig.4:

• Najpre se drveni ugalj prema ovom pronalasku uvodi u jedinicu za obradu za industrijski drveni ugalj. Pri tom se drveni ugalj prazni iz transportne ambalaže u kontejner uređaja za punjenje. • Drveni ugalj stiže u jedinicu za klasifikaciju preko uređaja za transport. Za obradu kao industrijskog drvenog uglja, drveni ugalj se deli u različite frakcije. Razdvajanje se izvodi na "grubu frakciju", "srednju frakciju" i "finu frakciju":

o "Gruba frakcija" je u opsegu od približno 0,4 do 10 mm, poželjno približno 0,3 do 6 mm, a posebno poželjno od približno 0,25 do 4 mm.

∘ "Srednja frakcija" je u opsegu od približno 100 do 400 µm, poželjno približno 75 do 300 µm, a posebno poželjno približno 50 do 250 µm.

1

∘ "Fina frakcija" je u opsegu od približno 0 do 100 µm, poželjno približno 0 do 75 µm, a posebno poželjno približno 0 do 50 µm.

• Nakon razdvajanja, industrijski drveni ugalj stiže, kao što je prikazano na Fig.4, u jedinicu za sabijanje odnosno jedinicu za mlevenje preko uređaja za transport, gde se industrijski drveni ugalj može preraditi u sabijen ili u finiji materijal, u zavisnosti od željenog proizvoda.

[0045] U slučaju sabijanja, sabijeni industrijski drveni ugalj transportuje se na konfekcioniranje preko uređaja za transport.

[0046] U slučaju postupka mlevenja, samleveni industrijski drveni ugalj transportuje se na klasifikaciju preko uređaja za transport.

• Zatim se industrijski drveni ugalj transportuje preko uređaja za transport na konfekcioniranje, gde se izvode faze naknadne obrade. Od pretežno praškastog, industrijskog drvenog uglja mogu se proizvesti kompresovani proizvodi i aglomerati kao što su, na primer, briketi, peleti i granulati. Osim toga, pretežno praškasti industrijski drveni ugalj može da se impregnira različitim mineralima i supstancama kao što su, na primer, soli kalijuma, natrijuma, kalcijuma.

• Konfekcionirani industrijski drveni ugalj konačno dolazi u punionicu preko uređaja za transport, gde se konfekcionirani industrijski drveni ugalj pakuje u odgovarajuću ambalažu kao što je, na primer, kraft papir, karton, platnene kese ili

[0047] plastična ambalaža i zatim se skladišti.

[0048] Upotreba drvenog uglja kao agregata u betonu omogućava, s jedne strane, lakše komponente betona zbog manje gustine drvenog uglja dok, s druge strane, drveni ugalj u betonu daje izolaciju zbog smanjene toplotne povodljivosti što takođe ima veliku prednost za zaštitu od požara.

[0049] Za primenu drvenog uglja kao agregata i u metaloprerađivačkoj industriji, njegova proizvodnja i primena su izuzetno značajne, budući da drveni ugalj, za razliku od aktivnog drvenog uglja, treba da bude veoma nereaktivan. Stoga je veliki deo uglja koji se koristi u ovoj oblasti fosilni. Drveni ugalj prema ovom pronalasku stoga predstavlja ekološku alternativu za korišćeni fosilni ugalj.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju drvenog uglja, koji obuhvata faze:

a) uvođenje biomase, određenije drvenog iverja, u jedinicu za pirolizu u kojoj se drveno iverje pirolizuje do punog toka koji obuhvata čvrst, tečan i gasovit materijal,

b) uvođenje punog toka i sredstva za gasifikaciju u jedinicu za oksidaciju u kojoj se pun tok najmanje delimično oksiduje i pneumatski transportuje,

c) uvođenje delimično oksidovanog punog toka iz jedinice za oksidaciju u jedinicu za redukciju suštinski postavljenu vertikalno, pri čemu je izlaz materijala iz jedinice za oksidaciju povezan sa u jedinicom za redukciju, pri čemu se poprečni presek jedinice za redukciju povećava sa povećanjem udaljenosti od izlaza materijala iz jedinice za oksidaciju, dok je protok punog toka jedinici za redukciju prilagođen materijalu punog toka i obliku poprečnog preseka toka jedinice za redukciju, tako da se u jedinici za redukciju obrazuje stabilan, lebdeći nepokretan sloj, d) uklanjanje sirovog drvenog uglja iz jedinice za redukciju preko preliva,

e) odvajanje gasovitih komponenata u filteru za vrući gas i prikupljanje drvenog uglja, i f) gašenje prikupljenog drvenog uglja vodom, pri čemu drveni ugalj ima

• udeo suve materije od 68 do 95 %, poželjno od 75 do 93 %, a posebno poželjno od 80 do 92 , %, ugljenika,

• udeo suve materije od 4 do 18 %, poželjno od 5 do 13 %, a posebno poželjno od 6 do 10 % pepela,

• maseni udeo vode od 20 do 50 %, poželjno od 25 do 40 %, a posebno poželjno od 28 do 35 %,

• i unutrašnju površinu od 200 do 400 m<2>/g. u

2. Postupak za proizvodnju drvenog uglja prema zahtevu 1, pri čemu se gasovite komponente odvajaju filteru za vrući gas na temperaturi od 250 do 600 °C.

3. Postupak za proizvodnju drvenog uglja prema zahtevu 2, pri čemu filter za vrući gas ima poroznu keramiku.

4. Postupak za proizvodnju briketa drvenog uglja za roštilj, naznačen time, što je drveni ugalj obezbeđen postupkom prema zahtevu 1, a koji obuhvata sledeće faze

• uvođenje drvenog uglja u liniju za briketiranje, pri čemu se u uređaju za punjenje izvodi homogenizacija drvenog uglja,

• umešavanje homogenizovanog drvenog uglja sa vezivima i poželjno aditivima u uređaju za mešanje,

• prethodno sabijanje mešavine drvenog uglja/veziva/aditiva pomoću valjaka tokom 1 do 30 minuta, poželjno tokom 2 do 20 minuta, a posebno poželjno tokom 3 do 10 minuta u uređaju za prethodno sabijanje,

• briketiranje prethodno sabijene mešavine drvenog uglja/veziva/aditiva u uređaju za briketiranje sa hidrauličnim valjcima, pri čemu se mešavina vodi preko najmanje dva valjka sa žlebovima za oblikovanje pri kontaktnom pritisku od 1 do 12 bar, poželjno od 1,5 do 9 bar, a posebno poželjno od 2 do 7 bar,

• sušenje briketa drvenog uglja na temperaturi sušenja od 50 do 140 °C, poželjno od 65 do 110 °C, a posebno poželjno od 75 do 105 °C u konvektivnoj sušari,

• pakovanje osušenih briketa drvenog uglja u punionici.

5. Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što su veziva odabrana iz grupe koju čine poželjno reciklirana biljna ulja ili masti, skrobovi, šećerni rastvor i jedinjenja celuloze i imaju maseni udeo od 0,5 do 20 %, poželjno od 1 do 15 %, a posebno poželjno od 2 do 10 % suve mase briketa drvenog uglja.

6. Postupak prema bilo kom od zahteva 4 i 5, naznačen time, što su aditivi odabrani iz grupe koju čine jedinjenja kalcijuma, glinena zemlja, guma arabika i minerali glina, i imaju maseni udeo od 0 do 10 %, poželjno 0,5 do 8 %, a posebno poželjno 1 do 5 % suve mase briketa drvenog uglja.

7. Postupak za proizvodnju aktivnog drvenog uglja, naznačen time, što je drveni ugalj obezbeđen prema postupku prema zahtevu 1, a koji obuhvata sledeće faze,

• aktiviranje homogenizovanog drvenog uglja u jedinici za aktivaciju aktivirajućim sredstvom, koje je poželjno vodena para ili ugljendioksid, na temperaturi od 600 do 1100 °C, poželjno 700 do 1000 °C, a posebno poželjno 800 do 950 °C tokom 5 do 180 minuta, poželjno 10 do 120 minuta, a posebno poželjno 15 do 90 minuta, pri čemu se konverzija aktivirajućeg sredstva po 1 g drvenog uglja bira da bude 0,1 do 2 g, poželjno 0,3 do 1,8 g, a posebno poželjno 0,4 do 1,6 g, • konfekcioniranje aktiviranog drvenog uglja,

• pakovanje konfekcioniranog aktiviranog drvenog uglja u punionici.

8. Postupak za proizvodnju industrijskog drvenog uglja, posebno agregata za beton ili sekundarnog sirovog materijala za metaloprerađivačku industriju, naznačen time, što se drveni ugalj proizvodi prema postupku prema zahtevu 1, a koji obuhvata sledeće faze,

• uvođenje drvenog uglja u jedinicu za obradu,

1

• razdvajanje drvenog uglja u jedinici za klasifikaciju, gde se razdvaja u grubu, srednju i finu frakciju prema veličini čestica, pri čemu gruba frakcija obuhvata veličinu čestica od 0,4 do 10 mm, poželjno 0,3 do 6 mm, a posebno poželjno 0,25 do 4 mm, dok srednja frakcija obuhvata veličinu čestica od 100 do 400 µm, poželjno 75 do 300 µm, a posebno poželjno 50 do 250 µm, i fina frakcija obuhvata veličinu čestica od 0 do 100 µm, poželjno 0 do 75 µm, a posebno poželjno 0 do 50 µm,

• konfekcioniranje sabijenog industrijskog drvenog uglja,

• pakovanje konfekcioniranog industrijskog drvenog uglja u punionici.

9. Postupak prema zahtevu 7 ili 8, naznačen time, što se od drvenog uglja tokom konfekcioniranja proizvode kompresovani proizvodi i aglomerati kao što su, na primer, briketi, peleti i granulati.

10. Postupak prema bilo kom od zahteva 7 do 9, naznačen time, što se drveni ugalj tokom konfekcioniranja impregnira poželjno mineralnim supstancama kao što su, na primer, soli kalijuma, natrijuma i kalcijuma.

11. Postupak prema bilo kom od zahteva 4 do 10, naznačen time, što je u punionici ambalaža odabrana iz grupe koju čine kraft papir, kartoni, platnene kese i plastična ambalaža.

12. Postupak za proizvodnju izolacionog materijala , naznačen time, što se drveni ugalj proizvodi prema postupku prema bilo kom od zahteva 1 do 3, i umešava sa sirovinom za izolacioni materijal, i obrađuje u izolacioni materijal.