196839. lajstromszámú szabadalom • Eljárás koksz előállítására biomasszából
1 2 A találmány tárgya eljárás koksz előállítására biomasszából brikettálással és száraz lepárlással. Az így nyert koksz - a továbbiakban bio-koksz pl. metallurgiai célokra, mint széntartalmú redukálószer használható. A biomassza gyűjtőnéven ismert anyagok,különösen a mező- és erdőgazdasági eredetű cellulóztartalmú hulladékanyagok hasznosítása — megfelelő megoldások hiányában és/vagy az új anyagtól való idegenkedés következtében - még nem vált a lehetséges és kívánatos mértékben gyakorlattá. A biomasszából, pl. a magyar, 1S9 406 lajstromszámú szabadalom szerint előállított brikettek elsősorban a helyi alapanyagokból és a lakosság tüzelőanyag szükségletének kielégítésére alkalmasak. Ezek az, ún. biobrikettek ipari felhasználhatóságát hátráltatják, hogy nedvszívók s emiatt a szállításuk és, főleg a tárolásuk csak a csapadékvíztől védve, fedett fuvareszközökön és helyen történhet. Ugyanakkor az ismert széntartalmú redukálóanyagok közül a legelterjedtebben használt kőszénkoksznak a magas előállítási költségeken túlmenően, különösen az elektrotermikus folyamatokban való felhasználás esetén hátránya, hogy a 0.57%-os kéntartalma igen magas. A faszén, mint redukálószer megfelelő kéntartalmú (0.04%) ugyan, de legfőbb fogyatékossága, hogy alacsony mechanikai szilárdságú és sűrűségű. (Koksz és kémia, SU, 1976. lO.sz., 26. old.) A széntartamú hulladékanyagokból való koksz előállítás felé forduló figyelem egyik eredménye a kanadai 975*>172' lajstromszámú találmány, amely szerint szilárd szerves hulladékokat, mint a burgonyahéj, fűrészpor, újságpapír, szalma, stb. vízben feliszapolnak, az iszapot mintegy 300 °C-ra melegítik és nyomás alatt-(1000 psi) koksz-szemcséket állítanak elő, majd hőérzékeny kötőanyagot, pl. petróleumviaszt, keményítőt, szurkot vagy kátrányt kevernek a koksz-szemcsékhez és a keveréket brikettezik vagy pellettálják. (1000 psi = 6,89.10* Pa) Az amerikai US 4 118 281 sz. szabadalmi leírás szerint is szerves hulladékanyagokat, pl. cellulóztartalmú mezőgazdasági termékeket is, iszapolnak, de nem vízben, hanem kokszolásra alkalmas kokszoló adalékban, elsősorban hőstabil finomított petróleum frakcióban, az iszapot 150-550 °€-ra melegítik s az Így kapott szurokszerű összetételt 420—550 °C hőmérsékleten kokszolják. Az osztrák AT 372 103 sz. találmányi leírás tárgya ugyancsak cellulóztartalmú anyagok, mint tőzeg, mezőgazdasági hulladékok, erdőgazdasági anyagok és keverékek termikus átalakítására vonatkozó eljárás, melynek során 398-677 °C hőmérsékleten és legalább 70 bar=(70 . 10s Pa) nyomáson koksz-szerű anyagot állítanak elő, azt aprítják és folyékony tüzelőanyagban szüszpendálják. Az ismert megoldások szerint tehát a csak millió tonnákban mérhető szerves hulladék, a biomassza, különösen a mező és erdőgazdasági eredetű melléktermékek hasznosítási módjai még nem eléggé hatékonyak hiszen vagy csak helyi igényeket tudnak kielégítem (biobrikett), vagy magas hőmérsékleten, azaz nagy befektetett energiával és magas nyomásod valósíthatók meg. A találmány feladata bio-koksz, azaz pl. széntartalmú redukálószer vagy maps fűtőértékű energiahordozó vagy nagy aktivitású, ún. aktív szén előállítására szolgáló eljárás kidolgozása nagy tömegű nyersanyagbázissal rendelkező, olcsó és eddig kellően nem hasznosított anyagok, az ún. biomassza felhasználásával. A találmányi gondolat alapja az a felismerésünk, hogy a biokoksz, mint végtermék mechanikai szilárdságát, sűrűségét és aktivitását az alapanyag, a biomaszsza száraz lepárlás előtti brikettálással való tömörítése révén, kötőanyag és hordozóanyag nélkül, az iszapolás, valamint a külön hőközlés, melegítés elhagyásával, továbbá adott esetben célszerűen megválasztott segédanyagot vagy segédanyagokat alkalmazva, az eddig ismertnél rövidebb idő alatt és alacsonyabb hőmérsékleten végbemenő szárat lepárlással növelni tudjuk. A kitűzött feladatnak megfelelően a találmány eljárás koksz előállítására biomasszából, mely szerint úgy járunk el, hogy a szükség szerint előaprított és/vagy előszárított biomasszát önmagában vagy segédanyag hozzáadásával egy menetben legalább 1000 kg/nr, előnyösen 1100-1300 kg/nr sűrűség eléréséig brikettálással tömörítjük. Segédanyagként a biomasszához a tömörítés előtt egyenletesen elosztva 1-10 tömeg% mennyiségű karbamid-formaldehid 1:1,1-1,5 mólarányú elegyét vagy ezek egymással képzett metilol vegyületét vagy kondenzátumát, adott esetben a karbamid-formaldehid és/vagy 0,001- 5% ZnClj elegyét adagoljuk. Az ily módon kezelt és tömörített biomasszát száraz lepárlással, legfeljebb 500 °C hőmérsékleten szenítjük. A tárgy szerinti eljárás foganatosítása során a biomassza tömörítését előnyösen ikercsigás, ún. termőcsigás présegységekkel, a száraz lepárlást folytonos üzemű, közvetlen fűtésű retortában végezzük. A találmány szerinti eljárás értelmében az ún. pentozán hatás érvényesítése érdekében, amely nem más, mint a biomasszában potencionálisan jelenlévő pentozán hidrolízise a préselés során, amikoris a pentozánból és az egyéb szerves anyagokból kötőanyag, gyanta keletkezik, a bio-koksz alapanyagot, a biomasszát mintegy 20-25% nedvességtartalom mellett tömörítjük. Ennél magasabb nedvességtartalmú alapanyagot, szárítani, a szárazabb anyagot értelemszerűen nedvesíteni kell. A tömörítést 1100-1300 kg/m3 sűrűség eléréséig végezzük és a tömörítvényt exoterm folyamatban szenítjük. Eljárásunknak ezzel az adalékanyag mentes foganatosítási módjával is 500 °C-nál nem magasabb hőmérsékleten, iszapolás és a koksz-szemcséket összetartó kötőanyag nélküli biokokszot állíthatunk elő. Segédanyag alkalmazása esetén, amely 1 —10 tömeg% mennyiségben karbamid-formaldehid 1:1,1-1,5 mólarányú elegye vagy ezek egymással képzett metilol vegyülete vagy kondenzátuma, adott esetben karbamid-formaldehid vagy karbamidmetilol vagy karbamid-formaldehid kondenzátum és/vagy 0,001—5% ZnCl2 elegye lehet, az eljárás során a tömörítés előtt egyenletesen össze keli keverni. A segédanyagok közül a karbamid-formaldehid, ezek metilol vegyülete vagy kondenzátuma a biokoksz mechanikai szilárdságát 2-20%-al növeli, a ZnCl2 pedig a kokszolási folyamát hőmérséklet tartományát mintegy 50-100 vH-al 380-430 °C-ra csökkenti. Találmányunkat, annak korlátozása nélkül néhány példa kapcsán ismertetjük közelebbről. 196.839 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
