TWI376411B - Method and apparatus for thermally upgrading carbonaceous materials - Google Patents

Description

1376411 __ '101年2月17日替換頁 九、發明說明· \ 【發明所屬之技術領域】 •- 本發明係關於一種熱提升含碳材料的(thermal upgrading)方法 及裝置，含碳材料例如次含瀝青級和褐煤級煤、泥煤和其他形式 的生物聚集燃料。本發明特別係關於透過直接接觸一加熱媒質以 及去除載荷(charge)中像熱水中的溼氣來熱提升含碳材料。 【先前技術】 美國專利Ν〇·5,071，447的Koppelman揭露了蒸汽處理含碳材 料的方法及裝置。在該447專利所揭露之系統中，蒸汽從處理導 管頂部注入。 美國專利N〇.5；769,908的Koppelman係關於含後材料的處理 方式’透過在真空下向含碳材料注入惰性氣體或在真空中或非真 空等應驗繼件下向含雜料注人航以更連貫轉處理含碳 β雖然上述KoPPd_ _個專利在熱高衡料域領域一些 問題上非常先進’但仍有—些需求存在於，如何更加—~ 含碳材料的載荷表面達到相同最坎、、w 貝 呆 的自士、_ " 域⑽度，減少提升載荷伴隨產生 ^由魏；从進—步增益_衫_紅的杨。 【發明内容】 ' 鑒於以上的問題，本發明的主要 材料載荷内能的裝置，其包括广供-種提升含碳 傳遞載荷__的導管切的㈣導管、一 導和-將提升载荷移出接收腔的” 5 1376411 m 年 2 月 出口。至少一加熱媒質入口轉合於加熱媒質源以在屋力下傳遞加 熱媒質到處理導管㈣與位於處理導管的觸直接接觸。至少〆] 個流體人叹體接鞠合於纽導#腔，及至少—具綠料口 1 的液體分離器轉合在至少一個流體出口而且附加提供從液體中有 效分離載荷之操作。 在本發明的另一方面，提升含碳材料载荷内能的裝置利用大 體上垂直導向之處理導管，其具有—位於導管頂端的導管入口、 一位於導管底部的導管出σ和—從導管人σ延伸到導管出口的載 何接收腔。複數個加熱人叫合於加_質源肋在壓力下 傳遞加熱㈣職理導f贿載荷直顯觸，加㈣質入口位於 ^官頂端和底部之間的敢位置。複數個流體出口，流體交流耗 。於處理導管腔’並位於導管頂端與底部之間的預定位置。複數 ^處理導管出口位於導f頂端和底部之_預定位置可以選擇性 從處理導管驗出氣體。最後，複數個液齡離驗於腔内複 〜個财位置，每條齡離器具有—液體收集腔，_合於至少 夜體出口從而可操作地自液體中分離載荷。 〃在本判的其财面，提升含碳㈣載荷内能的方法具有一 I —平触氣水平，從在壓力下直接與加熱媒質接觸載荷開始到 噍載荷以驅動澄氣從載荷到一位於第一平衡漫氣水平下的第二 平衝澄氣水平’降低録的錢平衡水侧介於第—平衡喊水. '、第—平衡魏水平之間的值。由此從麟中排出喃氣被分 6 工376411 101年2月17曰替換頁 離。 【實施方式】 參考第1圖’處理系統100包括一位於處理導管1〇6頂部顺 的進料閘斗倉(feed l〇ck h〇pper)1()2 ’具有一位於處理導管廳底 部no下面的出料閘斗倉(discharge 1〇ck h〇卯從卿。在每個閑斗 倉U)2和應的入口分別為閥112和116，用以從大氣壓直到處理 導官106的工作氣麗密封其各自閘斗倉。同樣，出口間ιΐ4和⑽ 以相同目的位於各自閘斗倉1〇2、1〇8的出口。 在管道150中的含碳載荷材料經處於開啓位置關】和閉 合位置的底侧114 輸人舰制斗倉搬。輸項ιΐ2然後 關閉，而進料開斗倉102提升到與處理導管1〇6相同的工作氣壓。 閥m然後打開，載荷材料由於重力流入到處理導管觸中。當 進料閘斗倉1〇2清空時，輸出閥114關閉，進料閘斗倉1〇2的: 壓降為大！^壓狀態。然後，輸入閥112打開’進料閘斗倉搬透 過管道150準備開始另-個輸入循環。含碳材料每小時的輸入速 度，在平均的基礎上’取決於每讀環的_輸人重量和每小時 循環的數量，而流入處理導管廳之給饋因此間歇。 繼續參考第1圖，以與進料閘斗倉1〇2相同之方式工作，出 料閘斗倉108透過導管⑸歐從處理導管1%中移除已提升之 載何材料。姆讀步驟㈣化轉為㈣㈣料倉⑽剛輪 出提升材料到大氣驗社透過導管152魏—步處理設備 7 1376411 1 , 賴閉，氣群於處理導管】Q6中的氣壓，輸出闊⑽ 丁開曰田出料閘斗倉1〇8滿時，輸入閥ιΐ6關閉且出料間斗倉1〇8 ^氣虔低於大_。輸_ 118絲打開，出料閘斗倉⑽透過 Γ^52間歇輸出載荷材料完成循環。降低出料閘斗倉108中的 氣【還可W透過從含碳絲材料内部蒸發水分降低溫度。 導& 106可在批次模式下操作’而不需要進料或出料閘 倉102或108。輪入閥114和輸出閥116會是需要的，然後工作 述料倉之一相同—也就是’輸⑽服關閉，而處 总s处於大氣壓狀態，進料透過打開之輸入閥Μ流入處理導 s 〇6閥114在處理導管1〇6滿後關閉，處理導管]%到達工作 ^壓和溫度’在所需處理時間後’處理導管ι〇ό的氣壓降低到大 乳堡’輸出閥116打開，而提升之載荷輸出。在處理導管空後， 輪出閥116關閉，而批次循環再次開始。採用多批次處理導管， :個導管具有適當的循環順序，所以操作批次導管以整體輸入到 多批次處理導管或從紙欠處理導管輸出可達到連續操作。 兩個進制斗倉和兩個出料料倉，可能實現真正的處 =導請的連續輸入輸出。第2圖為可連續處理的設備排列。 輪入載荷材料從入口導管252透過—直接輸入的轉向器闊撕流 進枓閘斗倉2〇4 一或2〇6。以連續輸入來說，這些閘斗倉之一係滿 的，在其他閘斗倉為空之前準備輸入至處理導管刚。在導管的翰 出端，_斗倉之-·、2ω係空的，在其他_斗倉滿倉 8 ^/0411 ίυί牛/月[7日智 .解^接收提升材料。藉由此操作，進入到處理導管w6的進料 疋、·.貝的，且處理導管106的輸出是連續的。因此’處理導管】06 連續竭叫。Μ，由繼卿斗倉之一為 滿倉等待給饋’㈣料倉之—輕倉料接錄出，輸 =開斗倉和輸_㈣料結不是稍的，但是棘近連續工 ^參考第2圖，處理導f 1G6的連續工作順序如下。進料 214進-松4透過相#位置的輸入閥212和處於打開狀態的輸出閥 ^仃^咖帕"—嫌梅胸被充滿進料 口要::門:Γ下。另外’輸入閥216和輸出閥218都將關閉。 2如祕 滿時，輸出閥214就關閉，同時進料閘斗倉 ΠΓ218打開’以連續不間斷的方式輪入到處理導管： 中:進料料倉汹岐壓龜於賴，輸項 ==G2處於將載荷材料輸人到㈣料倉观的位置，進料 倉2G4充滿。輸人載荷材料的流動停止，進料 導管106 入闕212關閉，進料開斗倉204的氣麼等於處理 導=的氣塵’然後進料閘斗倉204暫止，等待進料間斗倉206 马二。接續，循環準備重復。 2 ，㈣2G8和21G的工作順序與上述 =倉204和206相同’除了出物倉… ”有輸入閥220打開和底部閥222關閉的處理導管之氣壓下必

Hi 101年2月17日替換頁 …丁心乃1 i a管 須設為空，而另一出料閉斗倉210 (或208)是、^^~ =〇充滿時，轉向閥224命令處理導管輪出到出料閘;倉1= ==Γ6關閉，閘斗倉-的氣壓低於 虱垒出科閘斗倉210的輸出閥22 管道250輪出到任何需要的收集和傳送設二:;= 為空時斗倉，出間228 _==: 的氣壓等於處理導管1〇6的氣壓， 一一輸送心。 4如先刖所述。加壓入 °降壓出口304用以控制進料閘斗倉1Q2内的氣壓。在 ΠΓ將其載荷清空進入處理導營— 出閥m仍然關閉，但是進料閘斗倉1〇2始終處在處理導 包含了飽和蒸汽環境。降壓出口的闕304打開，飽和蒸 料閉斗倉102流出直到達到大氣壓降壓出口的闕綱關 ^料閘斗倉__ 112打開，閘斗倉充滿載荷材料。 2滿時’輸出閥m係關閉的，而加壓入口的閥搬打開。一 =:加壓媒質，如飽和訊、高溫蒸汽、空氣或其他氣體係用 升内部赌以匹配處理導管106的_，加壓入口的闊3〇2 5才。進科閘斗倉102的輸出閥114打開，材料係輸入到處理導 1376411 101年2月17日替換頁 管 106 〇 ~~~— ~~" '- 非冷凝氣體透過第3圖中的排出孔3〇6、遍和训連續從處 理導管106中排出。非冷凝氣體從含碳載荷材料在提升處^中釋 放的揮發性有機财’從空氣進人提升處理吸收在輸人载荷材料 中及從其㈣人到提升處理之氣體中產生。非冷凝氣體在處 理導管106中一般濃度不大，大部分成分為飽和蒸汽。因此，當 非冷凝氣體被時’會伴隨著蒸汽流，蒸汽流相#於提升處2 過程中所雜的大量能量。這些能量巾的某些，處理導管排出流 的所有或部分可以回復或再利用，以作爲進料閘斗倉1〇2和出2 閘斗倉108操作上用到的加壓氣體。進料閘斗倉1〇2和出料問斗 倉⑽的加壓出口分別為崩和312，排出的氣體可能為處理触 中本質幾乎純馳和H這也包含了能量雜。#利用處理導 官106的第二次從閘斗倉降壓出口 3〇4和312排出時的排出流為 閘斗倉加壓時，不會引起提升處理任何額外的能量消耗。 繼續參考第3圖，加熱媒質一般透過位於處理導管1〇6 一側 的入口 314和316導入處理導管1〇6巾，而處理導管排出孔j 308和310位於導管1〇6的另一側。所有入口和排出孔都可以位於 導管106的多仰角位置，且可以存在的位置比第3圖所示的要多。 排出孔通常受相關的轉向器保護罩318a、b、c的保護，阻止:出 蒸汽中的水和@體溢出，而使非冷凝氣體和蒸汽排出。入口和排 出孔佈置的條件之一為避免入口直接流出到排出孔造成短路。入 丨101年2月π日替換頁 ==排出孔佈娜-條件為在足夠水平方向 或向上流動方向產生流型穿過處理導管刚的内*間 ;:從處理導管106 _去除非冷凝氣體。舉例來說，重的非；Γ氣 體，如1化碳’傾向往處理導管1〇6的底部内部32〇移動，如 果所有的人α和排出孔都位於處理導管⑽的頂端内部切，那麼 它們將不能财效去除。在這種情況下，人口和排出孔將被控制 以把重的非冷凝氣體清掃出低位的排出孔。在相反的情況下，輕 的非冷凝氣體例如氫氣傾向往處理導管廳的頂部322移動，需 要建立在人口和排出孔位置之間的適當流独控制輕的非冷凝氣 體在處理導管106的頂部322集中。在某些情況下，控制重的和 輕的非冷凝氣體的集中可有效實現在處理導管觸入口和排出孔 位置的足夠水平流型。 在-般工作中’加熱媒f流入到處理導管则是由處理導管 106中的氣麗控制的。如果氣堡低於工作所需設定點，加熱媒質入 口 314 將增加以補充。相反，如果_高於工作所需設定點， 入口流將減少。處理導管廳的排出流體通常透過測量處理導管 106令非冷凝氣體喊度進行翻，絲適當的控綱以使非 冷凝氣體（和伴隨的水蒸氣）所需的物質流以各個所需的排放位 置流出處理導管106。處理導管106排出的流體可根據所加加熱媒 質入口流產生明賴化。大部份加觸質的人^流將提供熱函加 熱輸入之載荷至工作條件，為處理過程中的熱消耗提供能量，並 101年2月17日替換頁 為熱提升處理中發生敝應餅熱提供能量。 較佳的加熱媒質可以是分別透過上方或下方的加熱媒質入口 和316或位於導管I%外壁的其他入口導入到處理導管1〇6 的飽和崧)飞或咼溫蒸汽。同樣，加熱媒質可透過内管導向導管1〇6 的内部322 ’用作為指定位置提供能量。 、壓縮熱水也可驗加祕質的—部分。例如，當相對較冷的 進來的載何材料透過進料閘斗倉1G2輸入到處理導管廳時，飽 和洛汽將立㈣始透過潛麵壓賴凝聚熱力學地傳遞能量到冷 2載荷。在該位置或處理導管觸内的其他位置的熱壓縮或壓縮 :、水比載荷材·，㈣遞_載荷材料。如麵縮熱水的適當 ^係在處理導管⑽外部可得的，在熱力學條件下可以為巍提 供熱量，顧雜水可在多個位置引人用以為整個處理 = 壓縮熱水可用作飽和或高溫蒸汽加熱媒質的部 j充。糾被非高溫加熱後採用飽和蒸汽或高溫蒸汽的好處之 的任：Γ:凝Γ也就是蒸汽將自己流到處理導管106内 、思位置’㈣理料㈣㈣比姊料㈣度冷 孔的載荷材料底層的多孔性足触蒸汽通過 7以 到其為非高溫，高溫蒸汽的流向必須取決於它的^;的區域。直 透過位於處理導管娜底部附近的加 y 升處理提供高溫蒸汽在至少兩個_方面_ σ 316為熱提 高溫蒸汽或熱氣體的消耗啟始以“iA” 彳。一個為透過 乾的形式對载荷材料提供熱 1376411 ιυι千z乃u曰替換頁 能。這可用於從載荷材料中去除多 由渥氣為麵％提㈣糾Γ面透過轉化自 古一 一认供額外的脫水。處理導管底部附近的“乾” 同溫療汽的使_可為鋪材料提供“乾，， =荷材料中的咖氣與載荷材料固體顆粒的外二:二 較乾的紐㈣之間分壓的差異，使得具有熱 放載荷内_加ϋ錢氣。 # β透過加壓入口 324和透過降壓出口祀可為出料閘斗倉1〇8 祕和降壓，以先前所述的進料閘斗倉_同的方式準確控制。 如賴述，從排出孔306、遞和31〇排出的氣體可作為出料問斗 倉108的加壓氣體。 …在載荷提升時’處理導管採用溫度的範圍從載荷顆粒結構變 為彈性的最低溫度到發生任何物f高溫分解的最高溫度。最佳的 範圍是4_F至5_F，相應壓力為24?碌每平方英寸絕對壓力 (psia)至_碎每平方英寸絕對璧力⑽a)，或是與飽和蒸汽的溫度 條件相匹_壓力。由於少量非冷凝氣體可能會出現在導管環境 中’在任何給定喊理導#缝力下的實際溫度可能會有些低於 飽和洛〉"L條件下的預計溫度。例如，處料管的總壓力為鄕碎 每平方英寸絕力(_，非冷凝氣體贼度是1{)城積百分 比’非冷凝氣體的分麼將為5〇縣平方英寸絕對壓力咖⑷而飽和 崧况的分壓為450磅每平方英寸絕對壓力。因此，非冷凝氣 體和飽和締的溫度約為456gF，而若对飽和蒸汽存在時，其溫 1376411 ΙΟΙ年2月17日替換頁 度約為467oF。 爲了蒸汽能均勻的流到處理導管底層冷的區域等溫凝結，且 促進更好的排水和從提升載荷中分離溼氣，最好使用適當尺寸的 含碳輸入材料使得底層保持多孔性。這可以透過粉碎和篩掉過大 尺寸材料實現，所以可以得到輸入材料的最大尺寸。同樣，一些 微粒需要從輸A材料巾去除使得微粒不會塞進大顆粒和處理導管 中多孔底層產生區域之間的孔隙空間裡。自此理解，由於重量/空 門的關係又好重里的較微細材料的表面積將比相同重量的粗糙 材料的表面積大。增加載荷材料的表面面積，也會增加自由表溼 乱積累的面積’使得提升載荷的脫水更加雜。輸人材料顆粒尺 寸的刀佈範敝4英寸加減g.gg英寸為極限，3英寸加減〇⑵ 寸為較好2英寸加減〇,25英寸為最佳。爲了這些尺寸範圍更 有效，輸人储材料應具有—定尺寸，使得尺寸分佈的最大和最 小尺寸限制應緊跟著Rosin_Rammler提升載荷種類典型特徵指標。 〃 一旦處於處理導管1G6巾，含碳麵會被加熱紅作溫度和 [力。處理導管1G6中載荷的平均停留時間取決於處理導管⑽ :體積、載荷材料的塊材密度和進料材料的重量。停留時間在約5 、’m〇〇〇分知之間被認爲是有用的，停留時間為約a 鐘較好，而約20-30分鐘最佳。 二====== 1376411 1〇1年2月17曰替換頁 在大約UoF高溫蒸汽導管中，蒸汽的分壓仍為45〇磅每平方英寸 絕對壓力(psia)，但蒸汽和非冷凝氣體的溫度都將增加到467必， 或是純飽和蒸汽在500磅每平方英寸絕對壓力下的溫度。 如上所述’以重量為基礎的溫度和壓力範圍，當壓縮時可從 飽和蒸汽釋放出的能量比當高溢蒸汽冷卻到飽和條件或當壓縮冷 卻和傳熱龍_餘水卿放量衫。因此，採用飽和蒸^ 和等溫壓縮釋放的熱是為處理導管提供熱的較佳方法。 /曰當載荷在處理導管中達到所需溢度時，載荷變的更具彈性使 得釋出的水中具有少量的載荷破碎顆粒。 根據本發明載荷材料t出現的錢透過許多機制去除。 第-種去贿氣的湖為以顯環境加熱載荷時，殘留水的 體積略脹水以比圍著水的載荷孔結構快的速度熱膨服，水除了 離開載荷無處可去。 〃 第二種機制為在孔洞在體積上變形把多餘的水從載荷孔中擠 的夕^體積上變形是_水被去除和處理環境對载荷表面施加 得其^==^簡戴留醜氣和蒸汽之間的壓力差，使 恳理導官虱相的低壓區域。 理溫最後—種顧移除離子和載荷鍵結水，其係當處 環境最變㈣ 匕這種機制從载荷中去除的水最少。如 上j/〇斗η |U1平2月17日替 =在平衡偏移巾只有水被去除，還可以接受。細，在提古的、四 二二含韻射含麵揮發财_也會郷放處二 =Γ發嶋放的量以增加的速度增長。載荷釋二 ^體:任二’合或殘留，形式與水結合或與蒸汽混合成爲非冷凝 再利用和/U理郝都是不想要的，錢物摻人或溶於水增加了 =:r⑽顺本，狗_氣體在處理 本發月也可以利用間接加熱。例如，熱交換管3 可以隨意放置在虚理婁其从,立 、吊J圖） 讀置，該位置應與補材料和熱 、吕G咖接加熱表面之間相接觸。只要 於載荷的溫度，就將右赦旦难嗾， 處理_她咖遞職荷。這可鱗第3圖所示的 ^ ^底领別有利’間接加熱表關於在輸出前蒸發載荷中 夕餘表面戦。間接加熱媒質源（圖未顯示）透過端口松和执 耦合於元件350。 高澄氣含量的含储料，如亞_碳，包含高達重量百分比 30%的固有和殘赌氣。作級挖掘的，固錢氣含量非常接近於 材料的平衡屋c含罝’除非材料在暴露在新環境時發生結構和/或 轉改變’料时絲露在―新環境下解衡和再暴露在原始 私兄的濕“義平難氣含量。例如，從鳩域的層中挖出的 煤’讓它在低狀’修鳩固有紐的環境下風乾，再讓它曝 露在南濕度的環境下-段時間，其仍將財大約為遞之平賴 1376411 101年2月Π曰替換頁 氣且敢.冬將返回或再平衡於大約的固有澄氣。 大夕數-般提升的歧秘，試崎鋪荷賴有濕度到低 於“處理過転中所能到達的平衡濕度的程度。在運輸或儲藏時， “材料將4圖從&境中魏澄氣以平細其平衡濕度。如果該吸 收過私發生的過快’在儲藏或運輸中之輸可能過熱甚至產生自 燃。 根據本發明’仔細控制與將被提升的载荷材料相關的處理條 牛可乂導致所產生的熱提升產品，在運輸時與生産時同樣穩定及 安全。然而’次生煤載荷材料含有2〇%至3〇%的固有座氣，而根 據本么明’產出的提升產品將具有重量為大約8%至大約Μ。/。的平 衡“度基於經驗’在平衡濕度报高例如15%時，固有濕度為大 、勺7%的煤疋不能安全運輸或儲藏的。根據不同的載荷，如果將其 增濕(她咖㈣回到觀至14%的固有座氣的話，便可以安全運 輪和儲藏。增齡ehydmted)可以透健制職實現，其中原先從 料去除_氣再加回_中，或者將更—氣、非提升或部分 k升的煤混合於低溼氣提升載荷中。 因為某些原因，向處理導管注入空氣或其他包含活性氧的氣 體出是需要的’利用符合f要的、氧氣與载荷或處理導管尹宜他 形式燃料之間的高放熱反應。隨著氧氣敝人，至少一部分從提 :载荷中排出的有機揮發物可被氧化。多餘的表面渔氣會=蒸 X。此外，不想要_產品’例如汞，在遭到氧化反應時能更容 1376411 101年2月17曰替換頁 易從載荷中分離出 儲藏時更穩定。 L _ 。乘後，k升載荷部份選擇性的氧化可使其在 ^個不想要的氧化反應為過量非冷凝氣體的形成，其只能從 如别^相，從處理導管排出以在飽和蒸汽溫度下控制非冷凝氣 體的影響。在任何氧化反射產生的鮮近平衡於g翻非冷凝 氣體和伴隨的蒸汽所放出的能量絲。反之，若處理導管中需要 更f的冷辦體’賴空氣可作躲化反應陳錄氣源，因爲 空_，含氮（非冷凝氣體）量，且任何氧化反應皆會用到空氣 中的氧氣以形成非冷凝燃燒產物。 田每方提升載4 (乾）加入00〇〇〇5〶活性氧至每碎提升載荷 ^乾^力入G.G5傍活性氧時，算是實現加入空氣或其他含有活性 氧的氣體的目的。每销升載荷（乾）有加人約_⑽至約0.025 碎的活性氧係較佳，每碎提升载荷（乾）有加入約_摘碎之 活性氧係最佳。 斤第4A圖顯不了處理導管i〇6中的載荷材料如何從水中排出的 細節。從載荷㈣去除賴氣以及從加麟質冷凝的蒸汽都將當 作熱處理水不斷地從導管⑽中移除。這將是—項困難的任務， 因爲載荷_和齡由於重力的職義向於經過處理導管⑽ 向下抓。此外’必須分離麟流和輯流，這樣足夠乾的提升載 荷材料才能從處理導管觸一股流中移出，熱水將在其他完全分 流或流體中移出。 1376411 101年2月17曰替換頁 至少有五種不同的裝置排列適用於從經處理導管106向下移 動的載荷材料中分離熱水。例如1、向上傾斜的分離圓錐4〇2 ; 2、 位於處理導管106體内的垂直穿孔排水管404a、404b、404c ; 3、 位於導管106 _垂直穿孔排水管406 ; 4、向内傾斜的分離圓錐 408 ; 5、至少一個可旋轉的水平分離工作台41(^ 這些不同的分離單元可以在導管1〇6内以不同的多種佈置組 合以產生不同想要的水/固體分離的程度。而且，雖然在第4B圖 中，分離表面區域的開口圖式係顯示圓孔45〇，在不同區域的這些 開口可作爲替代選擇的，包括狹槽、方形開口、筛孔(w_s)、格 栅(grates)、M(basket)、穿孔管或其他任何可以讓熱水通過分離裝 置的開口’而能阻翻體載荷流的裝置。開口尺寸的選: 在微細固體材料排出降到最小的同時能較好地排水好 :縮小每個開口，使得在水— 不寄留可能寄留在開口的固體顆粒將有更好的機會 向外傾斜的分離圓錐402會讓熱水充 面的分離開口，…咖錐402表 的壁面。通她 材料被快速向外導向處理導管106 功能的箱獅，.触_顺集盤412或提供相同 卿開心妈糾她卩㈣_排水溝 王如固體載荷材料向外放射狀地導向，村料流可以傳遞和進 20 1376411 101 月17曰替換頁 入排水管404a、b、e中’使得熱水透過每個f的穿孔觀體載荷 中分離出來。第4D圖中A-A視角是向下看處理導管1〇6内部體 積的平面圖式，顯示了内部排水管404可以以同心圓排列以為熱 水提供多賴會㈣織射分離。在每崎底㈣收集盤料 熱水且引導它們到内排水道420,使得熱水透過一個或多個I 口 422從處理導管1〇6中排出。 ’ ' 在第4D圖所示的A-A視角仍為一排列狀態，其中内穿孔管 4〇6以-半裂開且以同心圓的排列防水方式枯附在處理導管I% 的壁上，使得熱水可以從鄰近導f壁的材料巾立即去除。管 中收集的熱水可以收集到底部的箱體中然後當作熱水，從處理二 管1〇6排出到流出部418中。穿孔管排列的部分或全部可以用且 有分離開口，以防水方式保護處理導管⑽壁的頂端的同心伽 及在底部至少透過出口仙和奶收集和傳遞熱水到流出部位的 收集水箱代替。 向外傾斜分離圓錐402的部分功能是將固體流迅速導向向 内傾斜分離圓錐的部分功能是㈣體流迅速導向向内， =藉由熱水向下流通過分離圓錐姻的開口，提供熱水從固體 料中分離的機會。第4C圖的B_B視角為向内傾斜分離圓錐 】〇6、。下看之平面圖式’其顯示圓錐為同心的且點附於處理導管 外壁。圓錐透過處理導管106的整麵周以弧形延伸。通過 〇8開口 409的熱水係收集到環形收集盤424中，該環形收 1376411 101年2月17日替換頁 集盤424係透過至少一個或多個處理導管1〇6的出口傳遞熱水。 例如第4A圖所示的兩個出口 42知和42沾。 繼續參考第4A圖，分離裝置4〇2、4〇4a_c 、406和408可以 安裝在很多位置’所以固體載荷材料在處理導管1〇6中充分向下 机可以自迅速向外流替換為迅速向内流的方式以對載荷固體提供 通過或繞者分離裝置表面機會。 第4E圖的C-C視角為向下看之平面圖式，描述一大致水平 的、具有穿孔開口 411的分離工作台，讓熱水向下通過，收集 到收木i 428中’且透過内排水溝43()導向處理導管祕外與排 水出口 432流動聯繫。雖然分離工作台41〇顯示為一單一工作台， 而且如平面圖第4A圖和正視圖第4E圖所示，其為整個圓，但是 :可以採用多個同心增大直徑的工作台，每-個堆疊在-小工作 。下’使得固體可以向下流以及向外流，從—敏作台流向下一 根據刀離卫作^彻或作台的佈置和直徑，固體載荷材料 因^度設置將從每個工作台的外沿流出，而熱水將透過工作台 =孔充分離玉作台可以飾，那賴荷固體向外 =動可以財所增益。這可叫效降仙對於水平的材料的角 i構才料Γ外流動。還可以故置固定的挖溝或相似 固體載作台中’例如41G以增益固體的向外流動且將 體栽何材料導向外到工作台的邊緣。 U g弟4A圖中沒有特別表示，可以在處理導管廳的低排出 22 丄獨411 101年」月π曰替換頁 圓錐部分434放置其它向内傾斜分離圓錐或同心穿孔壁，以在載 荷材料從處理導管】06中到開斗倉⑽之前，從載荷材料中額外 分離熱水（第3 ® )。還可以安裝上述任何的分離裝置在流出閘斗 倉108中，以額外提供熱水自提升載荷材料中分離的機會。 如果第4Α圖中不同分離裝置的分離表面為固體而不是穿孔 的，那麼在處理導f 106中，這樣的表面上可形成内腔體或管體。 如果每個腔體具有-分離人σ和出π，那麼加熱媒f可以導入到 入口’熱能經過傳導傳遞到腔體或管射，熱能通過傳導、對流 和熱轄射傳遞原理以間接方式提供給處理導管脳的載荷材料。 雜加熱媒質然後將透過處理導管1〇6傳遞到腔或管外，以補充 透過加熱媒質入口 314和316 (第3圖）導入的直接能量。 與讓能量進入處理導管1()6相反，能量也可以如前述的，藉 由將加熱媒質替換為冷卻媒質的方式從處理導管1〇6中移除。3 /請參考第从圖，若空氣或其它適合的含氧氣體導入於處理 導官106巾係用於熱氧化從載荷排出的揮發性部分、降低所需的 輸入能量或使得提升載荷在儲存時更加穩定，在透過入口 314和 316引入到處理導管1〇6之前，將空氣或含氧氣體和加熱媒質預先 混合可能更理想。軸此為方法，但是空氣和含氧氣體也可 以在其它入口位置引入到處理導管祕巾。如果預先混合，空氣 或含氧氣體可以為大致上雜_式，在f道料餘加熱媒質 # 316日可不施與其它力σ熱媒質反應。同樣，空氣或含氧 23 1376411

氣體不能與管中和人σ的結構材料發生反應。—旦處於處 ⑽中’空氣或其它含氡氣體便可以自由擴張、;②合以及與處理二 官中出現的不同有機燃料反應而有其目的。# 過專門入口進入到處理導管’而沒有加熱媒質==== 部過熱、與不同職提升有機燃料發生高故缝化反應，使 入口管嘴位置附近或内部出現氧化反應，破壞結構整體性。 第5圖顯示一般設備排列鄕，具有輸人、内部、輸出流之 細部構成，提供-在載荷材料離開處理導管1%，儲存及運輸二 载荷材料的增濕可替代方案。兩個設備的組裝可用於増濕導 中的提升載荷。設備的用途是提供混合器5%或增座設備 犯’或者兩者。"圖中的排列為解混合器5〇6在再:合:備 M2前面，但是排列也可以相反。如果材料的固有濕度比材=平 衡濕度低很多’那麼從第3圖中流出閘斗倉⑽排出的導管撕 的載荷材料可能不穩定。如果是這種情況，增卿錢必須被加 回到材料中以增加固有濕度到在低於材料的平衡濕度時的安全差 值限制。 提升載荷的增濕方法之-為加入導管5〇2中局部濕的提升或 非提升載荷到導管5〇4的提升載荷中，這樣祕混合物具有所需 的:均固有溼氣含量。勝最後必須相當—致，所以需要例如授 拌盗或混合器5〇6的適當設備。如果攪摔完全而均勻，搜掉也可 以在傳送帶或其它傳送裝置上進行。 24 1376411 i〇l年2月^^換頁 一可以用作導管5〇2中濕的部分提升或非提升載荷材料的材料 之-為在各種熱水排出的處理導管1〇6中存在的細粉。用於擾拌 的材料源可以為包含自由表祕氣的輸人載储料，特別是 先則所述的’在為處理導管1〇6準備適當尺寸輸入載荷之前所筛 出的含碳材料細粉。 如果固體載荷材料的攪拌對所需增濕的影響程度仍不夠充 足水可以以氣悲或液態水形式透過增濕媒質輸入流別直接加 到高擋材料，例如透過設備5丨2的喷嘴。增濕設備512可以是加 濕腔、攪拌益、混合器或其它在sl〇中增濕媒質和輸入載荷材料 观中n又備之間提供均勻_致接觸的裝置’這樣導管 514中的增濕尚檔材料便含有所需量的固有渥氣。 例子 以下例子’在輸入煤的所有澄氣和處理過的煤中的固有座氣 都疋透過ASTM方法D3302測量的’而平衡座氣是透過ASTM方 法D1412-93測量。 例1 從 Wyoming Wright 附近的 Black Thunder Mine 開採的粗制 (Run-Of-Mine，ROM)的次生煤尺寸在16篩負Η/〗英寸。該尺 寸的煤具有25.2重量百分比(w%)的座氣含量、平衡渔氣含量為 24.5 /〇重里百刀比和母碎9010 Btu的南力口熱值(higher heating value, HHV)。煤在具有4公升内體積的爐式高壓^^熱提升。高塵鋼為 25 1376411 101年2月Π曰替換頁 一垂直導向的圓柱體，具有約1/16英寸之網篩的可移動筐(basket) 在頂部，可以輸入大約350克之煤載荷。高壓鍋被密封，且飽和 蒸汽用以提高壓力以及相應的飽和蒸汽溫度到達目標的測試條 件。隨著蒸汽被壓縮，熱量被釋放，產生的凝結物與排出的碳一 起釋出並收集到高壓鍋的底部，煤筐(basket)的下面。在目標處理 時間的最後，蒸汽從高壓鍋排出，壓力降到周圍壓力，此時含有 熱提升煤的筐(basket)被移開，將處理過的煤拿去分析。在許多的 測s式中，兩個用於展現溫度對於提升煤特性的影響。—個為在飽 和蒸汽溫度430〇F下，另一個在460〇F下，相應於各別約為3私 磅每平方英寸絕對壓力（Psia)和467磅每平方英寸絕對壓力之飽 和蒸汽壓在。測試地方的高處的標準壓力(Gauge pressure)比絕對 壓力低12.5磅每平方英寸。每個測試從蒸汽開始加入到開始排出 的處理時間約為52分鐘。當在430〇F處理時’提升煤具有7 81% 重I百分比的固有濕度，16.1%重量百分比的平衡濕度，以及 lU97Btu/Ib的高加熱值(HHV”當在較高溫度46〇〇F下處理時， 提升煤具有較低的6.0%重量百分比之固有濕度，較低的141〇/〇重 量百分比的平衡絲⑽U，674 B祕b的高加。這兩個測試 證明了增加處理溫度（和壓力）的優點’特別是能藉高溫降低提 升產品的平衡濕度。 生意：除固有溼氣之外能影響高加熱值(HHV)的因素，例如有 揮發物含量、含灰量和含硫量。由於在這些例子中採用不同的輸 26 1376411 101年2月17日替換頁 入樣品，固有濕度和高加熱值之__雜定的。 m 士採用與例子！中相同種類的輸入煤，在·〇f溫度下進行處 ^時間為17分鍾之測試，當分析處理過的煤，其固有濕度仍然非 吊低’為6.3重量百分比’而高加熱值仍然很高，為叩獅祕， 此表不與52分鐘之處理時間相比，處理時間少於％分鐘仍然可 產生非巾好的結果。處理時間的影響顧另—具有開侧有濕度 為24.1重置百分比’在4猶溫度下進行處理的煤樣品進一步證 月處騎間刀別為19、32和52分鐘產生的提升產品的對應固 有J'度刀別為重置百分比8 8、84和8 7 ’同時最終固有濕度整體 高是因爲採用了不_煤輸人樣品，在三個測財，至少在19至 52分鐘範圍内因處理時間導致的最終濕度基本沒有不同。採用不 同的可以處理大約10碎煤的爐式高壓銷，另-Black Thunder之 煤樣σπ與例子1所述的樣品相似，在奶Μ溫度下處理相當長的 時間540分鐘。處理後煤中的固有濕度為6 2重量百分比，説明過 長的處理時間對最終濕度沒有影響。以52分鐘為基準，樣品在較 包或較長處理_的情財沒有顺其平衡濕度，但是經驗告訴 我們平衡濕度與固有濕度成線性比例。 Ά1 在採用相同種類，如例丨所述的輪入煤的不同測試中，輸入 煤含有大約0施微克每克（/ig/g)濃度的水銀，係以乾的情況 27 101年2月π日替換頁 十异。進行測試時，—個測試加人空氣而另—測試不加。在 二孔的丨〜兄下，721重量百分比的水銀被從處理過的煤中去除 辑明tl二明情况下’只有51.6重量百分比的水銀被去除。這 入時力。人空氣可增進水銀的去除。空氣在測試開始時加 中：、：,:，入’且在測試過程中不能持續地流到爐式高壓鍋 一疋工氣可以以半連續或足夠長時間使得高壓銷排出以控制 向壓鋼中非冷凝氣體局部壓力的方式連續加人到爐式高壓銷中。 此方式將在以下作說明。 在兩個測財，溫度相同，但壓力不同^當加人空氣時，* 氣佔據了總壓力的-部分，而水蒸汽佔據了另—部分。例如，: =處理導管t_嶋· _謝，麵力空氣佔據 β -積百分比（V%)而蒸汽佔其餘的8〇體積百分比，蒸汽的分 壓科373石旁每平方英寸絕對壓力㈣，相當於約4370F之飽矛刀口 条❿皿度’而不是處理環境為⑽體積百分比蒸汽所期望的 460〇F。正如因處理過程中，氧化反應會消耗空氣中的氧氣，反應 物相當於所消耗氧氣的體積’所關其蒸汽分壓沒有改變，溫度 也不會改變。在這特殊職中加人空氣的量約為每單位輪入煤 _之重量比㈣ght ftactk)n)，需記住的是，空氣要測試開始時批 次加入。相同的原因用於說㈣氣體積相對於蒸汽體積對於蒸汽 溫度的影響’也可以擴展解釋非冷凝氣體體積或滚度的影響= 如空氣中的氧氣和氮氣都是非冷凝氣體，或是氧化產物例二二氧 28 1376411 1〇1年2月17日替換頁 化石反和^化石厌。雖然二氧化碳和一氧化碳都是非冷凝氣體，在 本發明之實現中只有—氧化碳中的氧在處理條件下為具有活性 的。其匕處理過裎中釋放的揮發物也可能為非冷凝氣體，例如甲 烷、丙烷、氫化硫、二氧化硫等。 例4 ” 所述’相同種_輸入煤的兩組不同測試 中，一測試連續加入空氣而另一 —另似不加。如例3所解釋的，處 理導&也係以連續的方式排t _試的處理條件基本相同，相 同的處理溫度和日㈣。t_中，對郷、蒸汽冷凝和可溶揮 發有機物釋放㈣澄氣收制的液體進行分析時，加入空氣的測 試比未加試具有更低濃度的液態總有機煤，0 278毫 克每升㈣1)，或大約62G毫躲升，説輕氣中的氧在與水 之前或之中，會與煤釋《的有機物反應。在加人空氣的測試中， ===在水中，使其具有些微染色也可證明。當有機物在 處理導官中選雜氧化時，的好處是降低了水處理和清 成^在該特殊測試中，加人空氣的量為每單位輸人煤之0002 重里比(weight fraction)，需注意的是，其係為在測試時間中連讳力 在煤载 兩個熱 請返回參照例i，在高壓銷的頂部和底部都有熱轉器 荷加熱到處顧度之後m錢和溫度下等溫冷凝 29 101年2月17曰替換頁 輕器應在熱提升過程持續時會指示相同的溫度，但是不可能。基 於在處理之4和之後對煤的揮發物的化驗，以嫩F基準（無渥氣 和灰）’ 1重量百分比至5重量百分比的輸人煤重量作爲揮發物消 耗掉。分析未加空氣的測試中提升處理產生的非冷凝氣體的量， 說明所消耗的大約95體積百分比的揮發物為二氧化碳氣體。在高 壓銷測試中，任何產生的非冷凝氣體通常不在處理中排出直到測 試結束。如果二氧化碳非冷凝氣體與蒸汽均勻混合，我們可以期 望在高壓_部和底糾熱姑讀出相_溫度，但是如果出現 非冷凝氣體就會比飽和蒸汽壓（請參看例3)預期的溫度低—點。 ^所有高壓細，賴麵試+沒有從高_底部絲，底 :熱輕器最初與頂部的触器指示相同的溫度，但是隨著測試的 仃’底部的_器溫度開始降低達到比頂部熱_器低至少 /。根據體積的量測’我們知道#底部_器溫度降低時它仍 德於蒸氣㈣而不是浸麵财，其只在液態層上面—點 :測試中，嘗試在測試雜底部排出㈣，此時底部軸 :即増加到符合於頂部編，然後再她姻更多的液^ 7出。此觀察與程賴«試驗過，而沒有失敗的次數，且利用 不问處理設備的排列。可理解的，高 r::(，的一與具有分子量二::氣::： :但在較低層成層。當二氧化碳層隨著測試進行集 器測量_和於溫魏進辦低，因錢汽濃度的分壓隨著 101年2月17曰替換頁 . ιυι干z月17日替 3 中在液態界面上的成層㈣碰以—降低（請參看例 丰、^齡響姊蒸汽溫度的討論）。當賴界面由於液體 ,除降鱗，二獻有被去除，但成層降絲且使得設定 2=熱姑測量㈣溫度時，纽為蒸氣為而不是混合了高又濃 二:乳化兔和蒸汽漠度。在處理設備中必縣用特殊程序以保 刀子量料凝《纽地贱料管幅出。餘 =分子量低於蒸汽分子量，如氯分子量為2,轉換也可以實2 4L6 煤在半連續輸入時也可熱提升，流出處理導管由内徑為大約6 英寸以及60財高之_職直導向壓力導管喊，裝有且有適 倉閥Η的進料閘斗倉和出料閘斗倉。單位輸入約為每㈣ 分鐘12 lbs之輸入煤’處理時間約為5〇至％分鐘。處理導管也 曰每12-14分鐘排出以保持水平控制。兩個測試指出 從處理導管《之前對提升載荷進行脫水的好處。尺寸為8筛孔 加減1英寸的Black Thunder的粗制碳作為輸入煤時，澄氣含量為 乃.8%，高加熱值為9〇76 Btu/Ib。在459〇F和啦$磅每英寸絕對 壓力(psiarF_和統_作加舰#。#表示溼氣的水從煤中 移除’加上冷凝蒸汽連輕歧導管腔底㈣出以及在傳遞提升 载荷到流出财倉之祕出到大請，提相_有濕度在排出 時為5.0 $量百分比、高加熱值為n，554 B鳩。當液體沒有適當 1376411 101年2月17曰替換頁 地從處理導管腔底部排㈣，提升煤可以容許有自由液體一起排 出，提升載荷_有濕歧料126重量百分比、高加 10,791 Btu/Ib 〇 "、、 雖然本發明贿述之較佳實施觸露如上，财並非用以限 二本例’任何鮮㈣郷者，在不脫離本發明之精神和範圍 2 ’备可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視 本况明書所附之申請專利範圍所界定者為準。 f圖式簡單說明】 的進初縣㈣顧，辭—在咖導管頂部位置 出料2的瓣向側視圖，組處理導管下面具有產品 品出根據本發明原理，顯示兩個進料閉斗倉和兩個產 出與處理導管结合提供連續载荷處理的側視圖； 圖係為根據本發明原理，為第1 面圖:顯示人口和出口噴嘴的排列：弟1财處理導官的部份截 顯示输據本發明原理，第1圖中處理導管的戴面圖， =?離設備外之入口和出口嘴嘴之細部構造； 第祀^糸為第4Α圖中設備分離表面穿孔區域的放大圖； C-c位置的平IS圖Γ第4八_管了神分別位於Α德Β、 第5 _騎縣_顧，_之钟縣設備及其相關 32 1376411 101年2月17日替換頁 入口、内部和出口流動蒸汽的導向和佈置示意圖。 【主要元件符號說明】 處理系統 100 進料閘斗倉 102，204，206 頂部 104 處理導管 106 出料閘斗倉 108 ， 208 ， 210 底部 110 ， 320 輸入閥 112 ， 116 ， 212 ， 216 ， 220 ， 226 輸出閥 114 ， 118 ， 214 ， 218 ， 222 ， 228 導管 150 ， 152 ， 250 ， 252 ， 502 ， 504 ， 508 ， 514 轉向器閥 202 ， 224 加壓入口 302 ， 324 降壓出口 304 ， 312 排出孔 306 ， 308 ， 310 入口 314 ， 316 轉向器保護罩 318a ， 318b ， 318c 頂端内部 322 熱交換管 350 端口 352 ， 354 向外傾斜分離圓錐 402

JJ 1376411 101年2月17曰替換頁 排水管 4〇4a ， 404b ， 404c ， 406 詹 向内傾斜分離圓錐 408 分離工作台 410 收集盤 412 ， 424 ， 428 内排水溝 414 ， 420 ， 430 排出 416 ， 418 出口 422 ， 426a ， 426b ， 432 開口 409 穿孔開口 411 低排出圓錐部分 434 孔 450 設備排列 500 攪拌混合器 506 增濕媒質輸入流 510 增濕設備 512 34

Claims (1)

1. /0411 101年2月17日替換頁 十、申請專利範圍： L —種熱提升含碳材料的裝置，包括有： 處理導官，具有用以接收該載荷之—腔體，—碳材料入 口’用於傳遞該載荷到該腔體以及一碳材料出口，用於將一提 升载荷輸出到該腔體外； 至少—加熱媒質入口，適轉合於一加熱媒質之—源頭，用 於在壓力下將該加熱媒質傳遞到該處理導管之腔體以直接於 該載荷接觸； 該處理導管之至少一流動出口；及 至少一液體分離器，位於該處理導管内並具有至少一個穿 孔表面’該至少一個穿孔表面具有多，液體注入穿孔，該等液 體左入穿孔〇§合於該載荷，藉以使域荷通·穿孔表面流入 耦合於至少一液體出口放入該腔體，進而從液體中分離該載 荷。 2. 如申响專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中該 加熱媒質包括飽和蒸汽。 3. 如申請專利範圍第i項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中該 加熱媒質包括高溫蒸汽。 4. 如申請專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 複數個加熱媒質入口，位於沿著該處理導管一長度之複數個位 置。 5. 如申請專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 35 1376411 101年2月17日替換頁 ---------- 複數個流動出口’沿著該處理導管一長度之複數個位置。 6. 如申請專利範圍第！項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 複數個液體分離器’位於該腔體内之複數個位置。 7. 如申請專利範圍第！項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中至 少一該液體分離器包括至少一可轉動穿孔工作台，該可轉動穿 孔工作台位於該處理導管内以透過該可轉動穿孔工作合的穿 孔將液體導向到耦合於該液體出口之一液體儲存區，以及將唁 載荷引導朝向該處理導管之壁面。 8. 如申請專利範圍第丨項所述之熱提升含碳材料的裝置’其中至 少一該液體分離器包括至少一穿孔管，自一入口與—出口之門 之該腔體的至少一部分延伸，至少一該穿孔管之一中空内部部 位耦合於一液體儲存區。 9. 如申請專利範圍第丨項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中至 少一液體分離器包括至少一穿孔圓錐，自該腔體之一縱軸延 伸，該穿孔圓錐具有一頂點指向該處理導管的一入口 W及一基 座與一腔體壁面隔開，至少一該穿孔圓錐之一中空内部部位耦 合於一液體儲存區，依次耦合於至少一液體出口。 10. 如申請專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 少一液體分離器，包括有至少一切去頂端的圓錐，該切去頂山 的圓錐具有-穿孔壁，自該處理導管之一壁面向該處理導2 口處延伸並結束於圍繞該腔體一縱軸之—開口；以 $ ，久〜環形液 36 1376411 10丨年2月17日替換頁 體儲存區，位於該穿孔壁與該處理導管之該壁面之間。 11.如申請專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括： 至少一進料閘斗倉，具有一輸入口適用於接收含碳材料， 以及具有一輸入口耦合於該處理導管之該導管入口；及 至少一出料閘斗倉，具有一輸入口耦合於該處理導管之該 導管出口以及一出口用於將提升含碳材料傳送至一儲存設備。 2.如申凊專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括： 至少一用於該處理導管之該腔體之氣體入口，該氣體入口 耦合於含有活性氧的氣體之一源頭。 13·如申請專利細第丨項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中至 少一加熱媒質入口適耦合於含有活性氧的氣體之一源頭。 •如申睛專利fen第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 至少一處理導管排出孔，致能選擇性地將氣體該處理導管之該 腔體中排出。 ’如申请專利範圍第1項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 一間接熱交換元件’位於該處理導管之該腔體内之一預定位置 以間接加熱該載荷的至少一部分。 16.如申請專利範圍第]項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包括 —增濕系統’耗合於該導管出口用以接收提升載荷以及操作以 加入預定量的溼氣到該提升載荷。 17· —種熱提升含碳材料的裝置，包括： 37 101年2月17日替換頁 大致垂直導向之一處理導 邕总* TSA, 具有一導官入口位於該處理 導&之一頂^，具有—3#^. φ V S出口，位於該處理導管之_ 及-腔體’自喊科管人 該載荷； 至趟理導f出口用於接收 、複數個加熱媒質切，触合於—加熱媒質之—源頭，用 =在麼力下將③加熱媒f傳遞到該處理導管之該腔體以盘該 杨直接接觸，該力姻狀口係位機處理導管之頂端和底 之間之複數個預定位置； _ 複數個液體出口，與該處理導管之該腔體流動接觸搞合且 位於該處理導管之_端和該底部之間的複數個預定位置； 魏個歧導管排出孔，肋致能騎性的使氣體從該處 理導官之該腔體排出，並位於該處理導管之該頂端與該底部之 複數個預定位置；及 —4夂數個液體分離器，位於該腔體内之複數個預定位置上， 母》亥液體分離H具有—液體收集絲合於至少—該複數個液 體出口以操作自液體中分離該載荷。 申明專利範圍第丨7項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 邊後數個處理導管排出孔驗置為駭的，使得在該處理導管 之Θ腔體中產生的tb水輕的非冷凝氣體從該處理導管之該腔 -的上層去除’使得在該處理導管之該腔體產生的比水重的非 冷凝氣體從魏科管的下層絲。 38 1376411 101年2月Π曰替換頁 • 19H專利乾圍第17項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 — 該複數個加熱媒質入口的位置為預定的，使得進入該導管入口 之載荷材料係迅速加_ —預定導管工作溫度而進入該導管 出口之載荷材料表面的自由座氣係轉化為氣態。 20. 如申。月專利細第17項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 細數倾轉管排出孔馳置魏於對應之加熱媒質入口 • 的反側且與之同㊅’使得通過該處理導管之該腔體的該加熱媒 質的流動效率提高。 21. 如申請專利_第17項所述之熱提升含碳材料喊置，更包 括有複數個該處理導管之該腔體之氣體入口，隸合於含活性氣 的氣體之-_且位於沿著該處科管長度的複數個位置。 22. 如申請專利細第21項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 »玄複數個氣體人口的複數個位置與複數個加熱媒質入口的完 全相同。 23. 如申請專利範圍第π項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 . 該複數個加_質人口更_合於含有活性氧的氣體之—源 頭。 "、 24. 如申請專利範圍第η項所述之熱提升含碳材料的裝置，其中 該複數個液體分離器包括： ' -第-穿孔1}錐表面，位於該腔體的—頂部且幅射向外向 下延伸，以及-收集腔體，位於該第一穿孔圓錐表面下面與— 39 1376411 101年2月17曰替換頁 第一液體出口流動接觸； —J 至少-中空管，具有一穿孔平面，在該腔體中向下延伸位· 於該第-圓錐表面下方並具有一底端與一第二液體出口、 接觸；及 刀離工作台，具有一穿孔表面於該腔體之-底部，位於 至夕射空官之下方且具有一收集腔在該穿孔表面下方與 一第三液體出口流動接觸。 /、 - 25. 如申料利範圍第17項所述之熱提升含碳材料的裝置，更包. 括-增>絲統’㈣合於料管& σ以接收提升·以及操作以 加入一預定量的溼氣到該提升載荷。 26. -種熱提升含碳材料的方法，該含碳材料具有第—平衡濕度， 該方法包括： 在壓力下直接以一加熱媒質與該載荷接觸以加熱該載 荷，驅動該載荷中之濕氣使其達到低於該第一平衡濕度之—第 一平衡濕度，以及降低該載荷之一平衡濕度值到該第一平衡濕 度與該第二平衡濕度之間；及 將該載荷中驅動之濕氣分開。 27. 如申睛專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 括： 增濕該載荷到比該第二平衡濕度高但比該載荷的該第 平衡濕度低的一第三濕度。 101年^^替換頁 28’如申晴專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 該加熱媒質包括飽和蒸汽。 29·如申睛專利範圍第28項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 s X載荷被加煞到載荷顆粒的結構變爲彈性的一最低溫度與出 現高溫分解之一最高溫度之間。 .如申明專利範圍第29項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 »亥最低溫度係4〇〇°F，該最高溫度係5〇〇〇ρ。 31. 如申請專利範圍第30項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 5亥载锜係在壓力247磅每平方英寸絕對壓力至68〇磅每平方英 寸絕對壓力之間加熱。 32. 如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 該加熱媒質包括高溫蒸汽。 33. 如申％專利範圍第28項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 。玄加熱媒質的一部分包括從該飽和蒸汽中冷凝的壓縮熱水。 34. 如申請專利範圍第32項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 該加熱媒質的一部分包括從該高溫蒸汽中冷凝的壓縮熱水。 35. 如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 該载荷在壓力下直接與該加熱媒質接觸的時間為5分鐘至 1000分鐘。 36. 如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 該載荷在壓力下直接與該加熱媒質接觸的時間為]5分鐘至6〇 41 1376411 101年2月17日替換頁 分鐘。 ^ ----- 37. 如”專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中， -亥載何在璧力下直接與該加熱媒質接觸的時間為2〇分鐘至 、 3〇分鐘。 ' 38. 如申請專利範圍第27項、所述之熱提升含碳材料的方法，其中 5亥增濕步驟發生在一加濕腔體内。 从如申凊專利範圍第27項所述之熱提升含碳材料的方法，其中· 該增濕的步驟係藉至少-噴嘴噴麗水到該提升載荷實施/、 - 4〇·如申晴專利細第η項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 亥增濕的步驟係藉由將該提升載荷與非提升含碳材料 掉實施。 礼如申請專利顧第26項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 * 加入疋S之含有活性氧的一氣體於該加熱媒質中，以熱 氧化至少—部分該载荷排出的有機揮發物。 42.如申晴專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 括： 力入疋里的含有活性氧的氣體於該加熱媒質中，以產生 可接又的氧化反應’降低加熱該載荷之能量輸入需求。 43·如申睛專利範圍帛2β項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 42 丄376411 月π曰替 加入-定量的含有活性氧的氣體於該加— 該載荷中反應活性部位的被動氧化，使得,簡二= 更穩定。 何在儲存時 申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法 如入含量介於G._骑柄提升載荷⑻至 :领升載荷(乾)之間的含有活性氧的，於該加熱： 45.Γ請專利範圍第％項所述之熱提升含碳材料的方法，更勺 ===”氧每·升載荷(乾)心 質/ 間的含有活性氧的一氣體於該加熱媒 4=申請專利範圍第％項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 4母執升載荷（乾）至_魏 =提升載荷（乾）之_含有活性氧的—氣體於該加熱媒質 47‘如申請專利範圍第％項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 .齡-VA 由 "" ' 貝中，以引起該 載何中的水銀水平減少。 48. 如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 括透過間接熱交換加熱至少—部分之該载荷。 49. 如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 43 1376411 101年2月17日替換頁 該含碳材料包括煤。 5〇.如申請專利範圍第26項所述之熱提升含碳材料的方法，更包 括在加熱該载荷的同時，排出非冷凝氣體以保持該載荷整體溫 度條件的'致。 51.如申請專利範圍第5〇項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 在加熱該載荷的同時，該排出步驟是連續進行的。 52·如申請專利範圍第50項所述之熱提升含碳材料的方法，其中 在加熱該栽荷的同時，該排出步驟是週期性進行的。 44