JP2015518510A - Apparatus and method for recovering higher amounts of pure terpenes and terpenoids from scrap polymers and elastomers - Google Patents

Apparatus and method for recovering higher amounts of pure terpenes and terpenoids from scrap polymers and elastomers Download PDF

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Abstract

それからリモネンおよびプレゴンなどの価値あるテルペンを抽出および精製することができる熱分解油を生成するための、タイヤなどの細かく刻まれたスクラップ材料の真空熱分解のための装置および方法であって、前記装置は、上記熱分解油からテルペンおよびテルペノイドを回収するための、熱分解チャンバー、冷却装置、第一蒸留カラム(43)、第二蒸留カラム(59)を含む。上記二つのカラムは、大気圧および減圧(激しい真空)の二つの圧力において用いられる。上記第一蒸留カラムからの上記蒸気は、小さい穴(53)を通って流れることにより凝縮される(ジュール−トムソン処理)。テルペンおよびテルペノイドを含有する得られた生成物混合物は、イソプレゴールなどのいくつかのテルペンの濃度が増加する一方、トルエンなどの他の材料が減少できるように、広域スペクトル紫外線ランプによって照射されてもよい。An apparatus and method for vacuum pyrolysis of finely chopped scrap material, such as tires, to produce pyrolysis oil from which valuable terpenes such as limonene and plegon can be extracted and refined The apparatus includes a pyrolysis chamber, a cooling device, a first distillation column (43), and a second distillation column (59) for recovering terpenes and terpenoids from the pyrolysis oil. The two columns are used at two pressures: atmospheric pressure and reduced pressure (strong vacuum). The vapor from the first distillation column is condensed by flowing through a small hole (53) (Joule-Thomson treatment). The resulting product mixture containing terpenes and terpenoids may be irradiated by a broad spectrum ultraviolet lamp so that the concentration of some terpenes such as isopulegol increases while other materials such as toluene can decrease. .

Description

本発明は、ポリマーおよびエラストマーの熱分解からのテルペンおよびテルペノイドの回収に関する。   The present invention relates to the recovery of terpenes and terpenoids from the pyrolysis of polymers and elastomers.

使用済みタイヤの継続する蓄積は、工業国が直面する最も深刻な固体廃棄物問題の一つである。北アメリカは、1年ごとに、1人につき約1個の使用済みタイヤを廃棄していると推定されている。タイヤの焼却は、費用がかかり、かつ複雑である一方、使用済みタイヤの蓄積は、高まりつつある懸念のテーマである。また、これらの現場におけるタイヤ火災の可能性は、環境にとっての増え続ける脅威をもたらす。他方、タイヤは、エネルギーおよび化学物質の源を意味する。熱分解により、環境に優しい方法で、有用な製品を回収することが可能である。   The continued accumulation of used tires is one of the most serious solid waste problems facing industrialized countries. North America is estimated to dispose of about one used tire per person per year. While incineration of tires is expensive and complex, the accumulation of used tires is a growing concern. Also, the potential for tire fires at these sites poses an ever-increasing threat to the environment. On the other hand, tire means a source of energy and chemicals. By pyrolysis, it is possible to recover useful products in an environmentally friendly manner.

「Py−オイル」またはゴム熱分解オイルにおけるテルペンの存在は、数十年前から知られている。しかしながら、濃度が低い。蒸留のために必要とされる熱が、リモネンなどの最も価値のあるテルペンの分解をもたらすため、蒸留を介してテルペンを分離する試みは、逆効果である。蒸留の圧力を単に低減することは、大きなカラムおよび長い処理滞留時間から、極めて高いコストをもたらす。また、臭気性のあるメルカプタンを分離することには大きな困難性があり、硫黄分、水分および固体による複雑さがある。   The presence of terpenes in “Py-oil” or rubber pyrolysis oil has been known for decades. However, the concentration is low. Attempting to separate the terpenes via distillation is counterproductive because the heat required for distillation results in the decomposition of the most valuable terpenes such as limonene. Simply reducing the pressure of distillation results in very high costs from large columns and long process residence times. In addition, there is a great difficulty in separating odorous mercaptans, and there is complexity due to sulfur, moisture and solids.

このセクションは本開示の概要を提供するものであり、その全範囲または全てのその特徴の包括的な開示ではない。   This section provides an overview of the disclosure and is not an exhaustive disclosure of its full scope or all its features.

本発明の種々の実施態様によれば、本発明は、市場において高価である、dl−リモネンおよびプロゲンなどの化合物を含む熱分解油を製造するための、スクラップタイヤの真空熱分解のための部品装着システムに関する。   According to various embodiments of the present invention, the present invention is a component for vacuum pyrolysis of scrap tires for producing pyrolysis oils containing compounds such as dl-limonene and progen, which are expensive in the market. Regarding the mounting system.

ここに記載されている技術は、まったく新しいコンセプトと、価値あるカーボンブラック固体を保存しながら、スクラップの熱分解から由来する油から価値を抽出するコンセプトとの組み合わせを提供する。この組み合わせは、それらの独特な溶媒特性、それらの薬剤の前駆体としての有用性、臭気を隠す能力、および、最終処分における「グリーン」キャラクターで知られている、高価なフラグランスやエッセンシャルオイルの高い濃度をもたらす。これらの工程の用途の最も明らかな例は、スクラップタイヤの熱分解からのテルペンおよびテルペノイドの回収である。それは、上記油、上記固体(カーボンブラックおよび金属)および、上記気体(軽質炭化水素)から、最も価値ある回収を達成する。   The technology described here provides a combination of an entirely new concept and a concept that extracts value from oil derived from the pyrolysis of scrap while preserving valuable carbon black solids. This combination is high in expensive fragrances and essential oils, known for their unique solvent properties, their usefulness as drug precursors, their ability to mask odors, and “green” characters in final disposal Bring concentration. The most obvious example of the use of these processes is the recovery of terpenes and terpenoids from the pyrolysis of scrap tires. It achieves the most valuable recovery from the oil, the solid (carbon black and metal) and the gas (light hydrocarbons).

ここに記載されている技術は、まったく新しいコンセプトと、価値あるカーボンブラック固体を保存しながら、スクラップの熱分解から由来する油から価値を抽出するコンセプトとの組み合わせを提供する。この組み合わせは、それらの独特な溶媒特性、それらの薬剤の前駆体としての有用性、臭気を隠す能力、および、最終処分における「グリーン」キャラクターで知られている、高価なフラグランスやエッセンシャルオイルの高い濃度をもたらす。これらの工程の用途の最も明らかな例は、スクラップタイヤの熱分解からのテルペンおよびテルペノイドの回収である。それは、上記油、上記固体(カーボンブラックおよび金属)および、上記気体(軽質炭化水素)から、最も価値ある回収を達成する。   The technology described here provides a combination of an entirely new concept and a concept that extracts value from oil derived from the pyrolysis of scrap while preserving valuable carbon black solids. This combination is high in expensive fragrances and essential oils, known for their unique solvent properties, their usefulness as drug precursors, their ability to mask odors, and “green” characters in final disposal Bring concentration. The most obvious example of the use of these processes is the recovery of terpenes and terpenoids from the pyrolysis of scrap tires. It achieves the most valuable recovery from the oil, the solid (carbon black and metal) and the gas (light hydrocarbons).

スクラップゴムまたは類似の材料は、真空下、かつ、加熱に際して活性種に分解され、上記スクラップにおける上記ポリマーおよびエラストマーの脱硫および分解を促進させる化合物の存在下において加熱される。上記原料−触媒混合物の温度がさらに上昇するにつれて、価値ある化合物は気化される。蒸気を運び去るための排気孔が直近の領域にあるが、反応における上記ポイントにおいては、上記触媒は分解され、触媒種は上記融解材料と直に接触しているように、上記反応装置は設計されている。そのため、上記触媒前駆体は、漏れ出る蒸気によって運び去られることはできない。   Scrap rubber or similar materials are heated under vacuum and in the presence of compounds that decompose into active species upon heating and promote desulfurization and decomposition of the polymer and elastomer in the scrap. As the temperature of the feed-catalyst mixture is further increased, valuable compounds are vaporized. The reactor is designed so that the exhaust holes for carrying away steam are in the immediate area, but at the point in the reaction, the catalyst is decomposed and the catalyst species is in direct contact with the molten material. Has been. Therefore, the catalyst precursor cannot be carried away by leaking steam.

上記明細書の一部を形成する添付の図面においては:
図1は、連続反応装置処理に関する、本発明の一実施態様の図を示す: 図2は、回分反応装置処理に関する、本発明の一実施態様のシステム図を示す: 図3は、接触器/分離器システムに関する、本発明の一実施態様のシステム図を示す:および 図4は、紫外線を使用する処理に関する、本発明の一実施態様のシステム図を示す。 同様の参照文字および番号は、図面のそれぞれの図表にわたって、同様の工程または部分を示す。 本発明の一実施態様が、上記参照図面および以下の記載において説明されているが、当然のことながら、示された上記実施態様は単に、説明のみの目的のために提供される一つの好ましい実施態様の一例であり、本発明の主旨および意図を何ら逸脱することなく、発生し得る状況に応じて本発明を最も都合よく活用できるために、製造過程において構造の種々の変更を用いることができ、ここに含まれる特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
In the accompanying drawings forming part of the above specification,
FIG. 1 shows a diagram of one embodiment of the present invention for a continuous reactor process: FIG. 2 shows a system diagram of one embodiment of the present invention for batch reactor processing: FIG. 3 shows a system diagram of one embodiment of the present invention for a contactor / separator system: FIG. 4 shows a system diagram of one embodiment of the present invention for processing using ultraviolet light. Like reference characters and numbers indicate like steps or parts throughout the respective diagrams of the drawings. While one embodiment of the present invention has been described in the above referenced drawings and the following description, it should be understood that the above described embodiment is merely one preferred implementation provided for illustrative purposes only. It is an example of an embodiment, and various modifications of the structure can be used in the manufacturing process in order to make the most advantageous use of the invention according to the circumstances that can occur without departing from the spirit and intent of the invention. And should only be limited by the claims contained herein.

以下の記載においては、本開示の実施態様の深い理解を提供するために、いくつかの好ましい実施態様、具体的な部品、装置、方法の例などの数多くの具体的な詳細が説明されている。それらの具体的な詳細は採用される必要はなく、本開示の範囲を限定するように解釈されるべきでないことは、当業者には明らかである。任意の実際の実施の開発においては、システム関連およびビジネス関連の制約に適合するなどの、開発者の特有の目的を達成するために、数多くの実施に特有の判断がされなければならない。そのような開発努力は複雑かつ時間を要するかもしれないが、それでもなお、当業者にとって、設計、作製、および製造のありふれた仕事である。   In the following description, numerous specific details are set forth, such as a number of preferred embodiments, specific components, apparatus, example methods, etc., in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. . Those skilled in the art will appreciate that these specific details need not be employed and should not be construed to limit the scope of the present disclosure. In developing any actual implementation, a number of implementation specific decisions must be made to achieve the developer's specific objectives, such as meeting system-related and business-related constraints. Such development efforts may be complex and time consuming, but nonetheless are common tasks for those skilled in the design, fabrication, and manufacturing.

本発明の少なくとも一つの好ましい実施態様が、この明細書に含まれる図面および図表において説明されている。より具体的には、本発明のいくつかの好ましい実施態様は、概して、価値ある化合物を抽出することができる種々の熱分解油を得るための、タイヤの熱分解のための図1、2、および3において開示され、説明されている。   At least one preferred embodiment of the present invention is illustrated in the drawings and diagrams included in this specification. More specifically, some preferred embodiments of the present invention generally provide for various pyrolysis oils from which valuable compounds can be extracted, such as FIGS. And 3 and disclosed.

その実施態様においては、二つの蒸留カラムが用いられている;一つ目は大気圧またはわずかに高く、二つ目は激しい真空である。さらに、この処理は、新しい要素(element)を含まない酸化剤の少量の添加、および、最終精製工程にのみそれを添加することを実証する。ゴムの熱分解の下流の有機液体に含まれる炭素鎖長のメルカプタンは、酸化剤の添加により除去できるが、必要とされる酸化剤の量がかなり多く、必要である特定の酸化剤は高価である。また、廃棄コストまたは残った材料の価値の低下などの他の否定的な結果を伴うことなく著しい量の新しい材料を導入することはできない。上記問題は、テルペンおよびテルペノイドを含む少ない体積の流れに、少量の特定の酸化剤を添加することにより、ここでは容易に取り扱われている。   In that embodiment, two distillation columns are used; the first is atmospheric or slightly higher and the second is a violent vacuum. In addition, this treatment demonstrates the addition of a small amount of oxidant that does not contain new elements and that it is added only to the final purification step. Carbon chain length mercaptans in organic liquids downstream of the pyrolysis of rubber can be removed by the addition of oxidants, but the amount of oxidizer required is quite large and the specific oxidizer required is expensive. is there. Also, a significant amount of new material cannot be introduced without other negative consequences such as disposal costs or a reduction in the value of the remaining material. The above problem is easily addressed here by adding a small amount of a specific oxidant to a small volume stream containing terpenes and terpenoids.

一般的な処理理論
A.触媒/添加剤:
ゴムの熱分解への触媒の添加は、任意である。いくらかの研究者は、ゴムの熱分解には触媒は必要ない、もしくは、望ましくないとすら主張する;他の研究者は、材料群全体が触媒効果をもたらし得ると主張する。しかしながら、技術が商用規模にスケールアップされ、実施が「回分」から「連続」へ転換されると、研究室のベンチスケールの回分試験において観察された触媒効果が消滅することが多い。ここでのアプローチは、触媒種をその場で生産する、すなわち、相対的に不活性な材料を、上記触媒を利用するのに最適な温度および反応物の状態と同じ程度の活性種に変えるという要求に起因する。これを達成するために最適な触媒は、ナトリウムまたはカリウムなどの第1族元素である。第1族元素を高温域へ運ぶために最も能力を有する化合物は、炭酸塩または重炭酸塩である。そのため、原料を含むスクラップゴムのためには、炭酸カリウムが上記混合物内に直接K+イオンをもたらし、ゴムにおけるポリマーおよびエラストマー材料との密着をもたらすための最適な材料である。
General processing theory Catalyst / additive:
The addition of a catalyst to the thermal decomposition of rubber is optional. Some researchers argue that a catalyst is not necessary or even undesirable for the pyrolysis of rubber; other researchers argue that the entire group of materials can provide a catalytic effect. However, as the technology is scaled up to commercial scale and implementation is switched from “batch” to “continuous”, the catalytic effects observed in laboratory bench scale batch tests often disappear. The approach here is to produce the catalyst species in situ, i.e. change the relatively inert material to the optimum temperature and reactant conditions for the optimum temperature to utilize the catalyst. Due to the request. The optimal catalyst to achieve this is a Group 1 element such as sodium or potassium. The compounds that have the most ability to carry Group 1 elements to high temperatures are carbonates or bicarbonates. Therefore, for scrap rubber containing raw materials, potassium carbonate is the optimal material for bringing K + ions directly into the mixture and bringing the rubber and polymer and elastomer materials into close contact.

B.反応装置の設計
フルサイズの商用処理装置は、「回分」または「連続」とすることができる。何れの場合も、ゴムが融解する点に温度が到達する際に、触媒前駆体である添加剤が存在し、上記添加剤が分解されて触媒種を放出し、かつ、有機蒸気が上記前駆体添加剤または価値あるカーボンブラックを運び去らないように、上記反応装置は設計されなければならない。これは、連続および回分システムにおいて、違ったふうに達成される。
B. Reactor Design Full size commercial processing equipment can be “batch” or “continuous”. In any case, when the temperature reaches the point where the rubber melts, there is an additive that is a catalyst precursor, the additive is decomposed to release the catalyst species, and the organic vapor is the precursor. The reactor must be designed so as not to carry away additives or valuable carbon black. This is accomplished differently in continuous and batch systems.

連続システムにおいては、例えばスクラップゴム、および触媒/添加剤などの供給材料は混ぜ合わされ、スクリューシステムを介して供給される。上記塊が加熱された反応装置を通過するにつれ、温度が上昇する。蒸気用の排気孔は、上記ゴムが融解し、上記添加剤が分解されて触媒をもたらす地点を超えたすぐのところに位置している。   In a continuous system, feed materials such as scrap rubber and catalyst / additives are mixed and fed via a screw system. As the mass passes through the heated reactor, the temperature increases. The steam exhaust hole is located just beyond the point where the rubber melts and the additive is decomposed to yield the catalyst.

回分システムにおいて上記触媒/添加剤は、上記反応装置内部に配置されたゴムの上に、容器内に配置される。温度が上昇したら、上記容器の中身は放出され、その中身は上記ゴムの上に分散され、それは融解温度に達する。   In the batch system, the catalyst / additive is placed in a container on the rubber placed inside the reactor. As the temperature rises, the contents of the container are released and the contents are dispersed on the rubber, which reaches the melting temperature.

回分または連続の何れのシステムにおいても、ちょうど上記添加剤が分解されて触媒の第1族イオンを放出する時に、上記添加剤は上記融解ゴムと接触している。しかしながら、この添加剤分解密着は、漏れ出る有機蒸気が上記添加剤材料を運び去る前に生じる。   In either a batch or continuous system, the additive is in contact with the molten rubber just as the additive is decomposed to release the Group 1 ions of the catalyst. However, this additive degradation adhesion occurs before the leaking organic vapor carries away the additive material.

C.回収/精製
極めて近い温度において蒸留される化合物も、異なる圧力において作業することにより分離することができる。この作業においては二つのカラムが、例えば大気圧およびいわゆる「激しい」真空の、二つの圧力において用いられる。あるカラムにおける圧力は、上記カラムの上へ進むと、高圧から低圧へ変化し、上記圧力差は、蒸留トレイおよび/またはパッキングの追加的な圧力降下によって達成される。二つのカラム間のジュール−トムソン膨張の概念を利用することにより、著しい平易化および大きな改善が達成される。これは、温度降下に起因する、存在する化合物の小集団の、圧力における急激な変化、および、即時の凝縮をもたらす。このように、小集団は、すぐに、より小さな作業で、大幅に低減された圧力において、簡単に分離できる。ゴムの熱分解の下流の有機液体に含まれる炭素鎖長のメルカプタンは、酸化剤の添加により除去できるが、必要とされる酸化剤の量がかなり多く、必要である特定の酸化剤は高価である。廃棄コストまたは残った材料の価値の低下などの他の否定的な結果を伴うことなく、著しい量の新しい材料を導入することはできない。上記問題は、テルペンおよびテルペノイドを含む少ない体積の流れに、少量の特定の酸化剤、過炭酸ナトリウムまたはカリウムを添加することにより、ここでは容易に取り扱われている。過炭酸ナトリウムは、既存の、大量に販売されている消費者製品の主成分である。
C. Recovery / Purification Compounds that are distilled at very close temperatures can also be separated by working at different pressures. In this operation, two columns are used at two pressures, for example atmospheric pressure and a so-called “violent” vacuum. As the pressure in a column progresses above the column, it changes from high pressure to low pressure, and the pressure difference is achieved by an additional pressure drop in the distillation tray and / or packing. By using the concept of Joule-Thomson expansion between two columns, significant simplification and great improvement is achieved. This results in an abrupt change in pressure and immediate condensation of a small population of compounds present due to a temperature drop. In this way, small populations can be easily separated at a much reduced pressure, with much less work at once. Carbon chain length mercaptans in organic liquids downstream of the pyrolysis of rubber can be removed by the addition of oxidants, but the amount of oxidizer required is quite large and the specific oxidizer required is expensive. is there. A significant amount of new material cannot be introduced without other negative consequences such as disposal costs or a reduction in the value of the remaining material. The above problems are easily addressed here by adding a small amount of a specific oxidant, sodium or potassium percarbonate to a small volume stream containing terpenes and terpenoids. Sodium percarbonate is a major component of existing consumer products sold in large quantities.

本発明のいくつかの好ましい実施態様
再度図1を参照すると、連続反応装置処理Bを提供する、本発明の一実施態様が開示されている。
Some Preferred Embodiments of the Invention Referring again to FIG. 1, one embodiment of the present invention is disclosed that provides continuous reactor process B.

洗浄および乾燥された後の自動車タイヤなどの、細かく刻まれたスクラップ材料1は、窒素で覆われた貯蔵容器3に供給される。上記細かく刻まれたスクラップ材料1は、窒素で覆われた貯蔵容器3から、真空封止弁5(「ダブルダンプ」弁とも呼ばれる)を通って流れ、充填ポイント23において添加剤/触媒前駆体が添加される。上記細かく刻まれたスクラップ材料1および添加剤/触媒は、約0.2から約2.0rpmの間でゆっくり回転する、らせん状スクリュー9を有する管状反応装置7に入り、上記細かく刻まれた材料および添加剤/触媒前駆体の混合物は、電気的に加熱されている、加熱バンド11である上記管状反応装置を通って運ばれる。   Finely chopped scrap material 1, such as automobile tires after being washed and dried, is supplied to a storage container 3 covered with nitrogen. The finely chopped scrap material 1 flows from a nitrogen-covered storage container 3 through a vacuum sealing valve 5 (also called a “double dump” valve), at which point additive / catalyst precursor is added. Added. The finely chopped scrap material 1 and additive / catalyst enter a tubular reactor 7 with a helical screw 9 that rotates slowly between about 0.2 and about 2.0 rpm, and the finely chopped material And the additive / catalyst precursor mixture is conveyed through the tubular reactor, which is a heated band 11, which is electrically heated.

上記管状反応装置7の長さの約15%の地点において、上記細かく刻まれた材料1は、その融点に達する。融解された上記細かく刻まれた材料1から放出された有機蒸気21は、上記管状反応装置7上の第1出口25から引き出される。温度は、上記出口付近の殻の温度が約セ氏450度になるまで上昇し続ける。上記細かく刻まれた材料1は、分解/脱硫され続け、上記細かく刻まれた材料が上記管状反応装置7の出口端13へ向かって進むにつれて、有機材料および残留した湿気は上記細かく刻まれた材料1の固体から引き出される。ここで、上記細かく刻まれた材料1から引き出された上記有機材料の残りは、蒸気口15を通って引き離され、固体19は固体出口17において除去される。概して約80+重量%カーボンブラックである上記固体19は、販売のための更なる最終加工および処理のために他の場所へ進む。上記有機蒸気21は、いくつかの実施態様においては、予め冷却された液体材料のオイルスプレーを用いて、上記有機蒸気の初期凝縮が生じる接触器/分離器Dへ入る。上記処理におけるこの地点から、上記回収処理は、連続システムまたは回分回収システムの何れにおいても同じである。   At about 15% of the length of the tubular reactor 7, the finely chopped material 1 reaches its melting point. The organic vapor 21 released from the molten finely chopped material 1 is drawn out from a first outlet 25 on the tubular reactor 7. The temperature continues to rise until the temperature of the shell near the outlet is about 450 degrees Celsius. The finely chopped material 1 continues to be decomposed / desulfurized, and as the finely chopped material travels toward the outlet end 13 of the tubular reactor 7, the organic material and the remaining moisture are the finely chopped material. Drawn from one solid. Here, the remainder of the organic material drawn from the finely chopped material 1 is pulled away through the vapor port 15 and the solid 19 is removed at the solid outlet 17. The solid 19, which is generally about 80 + wt% carbon black, goes elsewhere for further final processing and processing for sale. The organic vapor 21 enters the contactor / separator D where the initial condensation of the organic vapor occurs, in some embodiments, using a precooled liquid material oil spray. From this point in the process, the recovery process is the same in either a continuous system or a batch recovery system.

図2を参照すると、回分反応装置処理Cを提供する、本発明の別の実施態様が開示されている。   Referring to FIG. 2, another embodiment of the present invention that provides a batch reactor process C is disclosed.

丸ごとのタイヤ、特に、丸ごとの大きな、オフロードおよび重機タイヤ27は、大きな真空密封炉29へ投入される。上記真空密封炉29は、真空ポンプ31を使って真空にされる。上記密封炉29の加熱は、加熱装置33を作業することによって開始される。当然のことながら、上記加熱装置33は、電気ヒーターまたは適切なガスバーナーのいずれでもよい。約0.1気圧の適切な低圧が達成されたら、真空ポンプ31へ作業可能に接続された圧力弁35は閉じられ、処理のために必要とされる適切な低圧を維持するように、圧力ゲージ37は監視される。   Whole tires, in particular whole big, off-road and heavy equipment tires 27 are put into a large vacuum-sealed furnace 29. The vacuum sealing furnace 29 is evacuated using a vacuum pump 31. The heating of the sealing furnace 29 is started by operating the heating device 33. Of course, the heating device 33 may be either an electric heater or a suitable gas burner. Once a suitable low pressure of about 0.1 atmosphere is achieved, the pressure valve 35 operably connected to the vacuum pump 31 is closed and the pressure gauge is maintained to maintain the proper low pressure required for processing. 37 is monitored.

上記炉の温度がセ氏200度に達したら、貯蔵容器39内に位置する添加剤/触媒が放出され、上記炉29内の丸ごとのタイヤ27上に分配される。下流システム、特にスプレータワー41(図1)における上記圧力に達したら、上記解放弁41(図2)はゆっくりと開かれる。これは、上記有機蒸気21が上記接触器/分離器Dへ流れることを許容する。上記作業は、さらなる有機蒸気21が上記接触器/分離器Dへ向かって流れなくなるまで続けられ、圧力ゲージ37において示される減少によって示唆される。上記回分作業の完了において、上記加熱装置33は止められ、上記弁35および41は閉じられ、上記炉29は冷める。冷めたら、残りのカーボンブラック、灰および金属ワイヤーは集められ、上記炉29から除去される。   When the furnace temperature reaches 200 degrees Celsius, the additive / catalyst located in the storage container 39 is released and distributed on the whole tire 27 in the furnace 29. When the pressure in the downstream system, particularly the spray tower 41 (FIG. 1) is reached, the release valve 41 (FIG. 2) is slowly opened. This allows the organic vapor 21 to flow to the contactor / separator D. The above operation is continued until no further organic vapor 21 flows towards the contactor / separator D, which is indicated by the decrease shown in the pressure gauge 37. Upon completion of the batch operation, the heating device 33 is turned off, the valves 35 and 41 are closed, and the furnace 29 is cooled. Once cooled, the remaining carbon black, ash and metal wires are collected and removed from the furnace 29.

回収および精製
上記価値あるテルペン材料の全般的な回収は、その結果が上述した回分または連続作業処理を形成する上記液体オイルを装入することにより達成される。本実施態様において接触器/分離器システムD(図3)は、上記テルペン材料の回収および精製のために使用される。その回収および精製処理において上記液体オイルは、上記液体オイルが重力によって下へ向かって進む、第一蒸留カラム43へ入る。上記第一蒸留カラム43のための好ましい内部コンポーネントは、フィルタートレイ45である。約20センチメートルから約30センチメートルよりも小さな内径を有する、より小さなシステムにおいては、上記フィルタートレイ45は、スナイダータイプのフローティング・ボール・デザインだろう。約2センチメートルから約3センチメートルの内径を有する、より大きなカラムにおいては、上記フィルタートレイ45は、シーブトレイよりはむしろバブルキャップまたは「トップハット」デザインであるが、それでもシーブトレイは、上記より大きなカラムの上方部分において用いられてもよい。何れのトレイが採用されても、当然ながら、上記第一蒸留カラム43内の蒸気は上昇し、液体は重力の作用によって落ちる。より大きなシステムにおいては通常蒸気加熱であり、より小さいシステムにおいては電気によって加熱される、再沸騰器47によって、熱が上記第一蒸留カラム43に供給される。総合プラントにおいては、必要な熱を提供するために、関係のない源からの廃熱も用いてもよい。しかしながら、熱源にかかわらず、上記第一蒸留チューブカラム43の底49は、約セ氏200度になる。
Recovery and Purification The overall recovery of the valuable terpene material is achieved by charging the liquid oil, the result of which forms the batch or continuous work process described above. In this embodiment, contactor / separator system D (FIG. 3) is used for recovery and purification of the terpene material. In the recovery and purification process, the liquid oil enters the first distillation column 43 where the liquid oil travels downward due to gravity. A preferred internal component for the first distillation column 43 is a filter tray 45. In smaller systems having an inner diameter that is less than about 20 centimeters to less than about 30 centimeters, the filter tray 45 will be a Snyder type floating ball design. In larger columns having an inner diameter of about 2 centimeters to about 3 centimeters, the filter tray 45 is a bubble cap or “top hat” design rather than a sieve tray, but the sieve tray is still a larger column. May be used in the upper part of the. Regardless of which tray is employed, the vapor in the first distillation column 43 rises naturally, and the liquid falls due to the action of gravity. Heat is supplied to the first distillation column 43 by a reboiler 47, which is usually steam heating in larger systems and heated by electricity in smaller systems. In an integrated plant, waste heat from unrelated sources may also be used to provide the necessary heat. However, regardless of the heat source, the bottom 49 of the first distillation tube column 43 is approximately 200 degrees Celsius.

上記再沸騰器47の底49からの液体材料は、販売のために取られ、上記第一蒸留カラム43へ供給される上記液体オイルの概ね55体積%を構成する原油の特性と近い。上記第一蒸留カラム43内を上昇する上記残留蒸気は、より軽い材料(より短い分子鎖またはより小さい分子式量)である。上記第一蒸留カラム43の頂部近くの温度は、760mmHgまたは760torrにおいて、約セ氏185度である。それらの残留蒸気は、上記蒸気の圧力が小さい穴53を通り、分離器57内へ軽減され、上記気体が急激に膨張する、上記第一蒸留カラム43の頂部を出ることにより、それらはジュール−トムソン効果、すなわち、隔離された状態で(そのため、周囲との熱交換がされない)、穴または多孔質プラグを強制的に通された時の気体または液体の変化によって冷却される。ひいては、名前は「絞り処理(throttling process)」またはジュール−トムソン処理。当業者にとって当然のことながら、凝縮可能な物質の冷却は、十分に急速であり、上記冷却が上記残留蒸気51の上記有機材料の一部が液体オイル55になることの原因となる。上記蒸気の温度を下げるための冷却装置アセンブリが、各蒸留カラム43および59のために提供されている。その液体は、蒸気と比べ、テルペンが豊富になる。上記蒸気温度は、ほとんど瞬時に、または約1秒以内に下がるであろう。   The liquid material from the bottom 49 of the reboiler 47 is taken for sale and is close to the properties of crude oil which constitutes approximately 55% by volume of the liquid oil fed to the first distillation column 43. The residual vapor rising in the first distillation column 43 is a lighter material (shorter molecular chain or smaller molecular weight). The temperature near the top of the first distillation column 43 is about 185 degrees Celsius at 760 mmHg or 760 torr. Those residual vapors pass through the hole 53 where the vapor pressure is small, are reduced into the separator 57 and exit the top of the first distillation column 43 where the gas expands rapidly, so that they It is cooled by the Thomson effect, i.e., in an isolated state (so that there is no heat exchange with the surroundings), the change in gas or liquid when forced through a hole or porous plug. Eventually, the name is “throttling process” or Joule-Thomson process. As will be appreciated by those skilled in the art, the cooling of the condensable substance is rapid enough that the cooling causes part of the organic material of the residual vapor 51 to become liquid oil 55. A chiller assembly for lowering the temperature of the steam is provided for each distillation column 43 and 59. The liquid is richer in terpenes than vapor. The steam temperature will drop almost instantaneously or within about 1 second.

上記分離器57からの上記軽い液体オイル55は、第二蒸留カラム59に入り、上記軽い液体オイル55は部分的に素早く通り過ぎ、残りの液体オイル55は、重力によって一連の接続配管61を通って、下方へ進む。上記第二蒸留カラム59のための好ましい内部コンポーネント63は、シーブトレイまたはストラクチャードパッキングを含む。約1センチメートルから約2センチメートルの間のより小さいシステムにおいては、上記内部コンポーネント63はトレイでもよく、スナイダータイプのフローティング・ボール・デザインでもよい。熱は、第二再沸騰器65によって、上記カラムに供給することができる。総合プラントにおいては、上記第二蒸留カラムの底67が約セ氏100度になり、テルペンまたはテルペノイドの最低限の分解を確かにするのであれば、上記第二蒸留カラム59に熱を提供するために廃熱が用いられてもよい。上記第二蒸留カラム59の底からの液体材料は、軽い原油の特性と近い。その軽い原油は、その後第一蒸留カラム45の底49と混ぜ合わせられ、販売のために取り去られる。補助真空ポンプ71および補助液体ポンプ73は、全体的に作業する、または、上記システムを真空にするために用いられる。   The light liquid oil 55 from the separator 57 enters the second distillation column 59, the light liquid oil 55 passes partly quickly, and the remaining liquid oil 55 passes through a series of connecting pipes 61 by gravity. Go down. Preferred internal components 63 for the second distillation column 59 include sieve trays or structured packing. In smaller systems between about 1 centimeter and about 2 centimeters, the internal component 63 may be a tray or a Snyder type floating ball design. Heat can be supplied to the column by a second reboiler 65. In an integrated plant, if the bottom 67 of the second distillation column is about 100 degrees Celsius and ensures minimal decomposition of the terpene or terpenoid, to provide heat to the second distillation column 59 Waste heat may be used. The liquid material from the bottom of the second distillation column 59 is close to that of light crude oil. The light crude is then mixed with the bottom 49 of the first distillation column 45 and removed for sale. Auxiliary vacuum pump 71 and auxiliary liquid pump 73 are used to work overall or to evacuate the system.

当然のことながら、いくつかの流れまたは栓69が、上記第二蒸留カラム59から取り出される。上記第二蒸留カラム59内を上昇する上記蒸気は軽い材料(より短い分子鎖またはより小さい分子式量)であるため、低沸点のテルペンまたはテルペノイドが、上記第二蒸留カラムの上方内部コンポーネント63において優勢である。上記第二蒸留カラム59の頂部は、60mmHgまたは60torrにおいて、概して約セ氏85度であることが知られている。   Of course, several streams or plugs 69 are removed from the second distillation column 59. Since the vapor rising in the second distillation column 59 is a light material (shorter molecular chain or smaller molecular weight), low boiling terpenes or terpenoids predominate in the upper internal component 63 of the second distillation column. It is. It is known that the top of the second distillation column 59 is generally about 85 degrees Celsius at 60 mmHg or 60 torr.

上記蒸留処理(図4)73からの製品混合物は、電圧上昇のパルスによって発射される広域スペクトル紫外線ランプ75によって照射されてもよい。UV光への2時間、4時間および7時間の露光後、テルペンおよびその他の価値ある材料の相対濃度の著しい変化が発生し、生成物80の外観は目に見えて暗くなった。上記照射チャンバーから余分な熱を除去するために十分な冷却が必要とされ、追加のポンプ79が必要となり得る。そのような、上記処理における他の場所で用いられる加熱流体77として運び去られる余分な熱は、冷却システムからの冷却剤76が除去する。ガスクロマトグラフィーによる分析は、トルエンなどの他の材料が25%以上減少し得るのに対し、イソプレゴールなどのいくつかのテルペンの濃度は2倍以上になったことを示唆する。上記処理のこの全体の部分は、上記蒸留処理内に位置することができる。   The product mixture from the distillation process (FIG. 4) 73 may be irradiated by a broad spectrum ultraviolet lamp 75 that is fired by a voltage rising pulse. After 2 hours, 4 hours and 7 hours of exposure to UV light, a significant change in the relative concentration of terpenes and other valuable materials occurred and the appearance of product 80 was visibly dark. Sufficient cooling is required to remove excess heat from the irradiation chamber and an additional pump 79 may be required. Such excess heat carried away as the heated fluid 77 used elsewhere in the process is removed by the coolant 76 from the cooling system. Analysis by gas chromatography suggests that the concentration of some terpenes such as isopulegol has more than doubled, while other materials such as toluene can be reduced by more than 25%. This entire part of the process can be located within the distillation process.

先行する記載においては、本開示の実施態様の深い理解を提供するために、具体的な部品、装置、方法の例などの数多くの具体的な詳細が説明されている。それらの具体的な詳細は採用される必要はなく、本開示の範囲を限定するように解釈されるべきでないことは、当業者には明らかである。任意の実際の実施の開発においては、システム関連およびビジネス関連の制約に適合するなどの、開発者の特有の目的を達成するために、数多くの実施に特有の判断がされなければならない。そのような開発努力は複雑かつ時間を要するかもしれないが、それでもなお、当業者にとって、設計、作製、および製造のありふれた仕事である。本発明の範囲は、示された例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法律上な同等なものにより判断されるべきである。   In the preceding description, numerous specific details are set forth, such as specific parts, devices, example methods, etc., in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. Those skilled in the art will appreciate that these specific details need not be employed and should not be construed to limit the scope of the present disclosure. In developing any actual implementation, a number of implementation specific decisions must be made to achieve the developer's specific objectives, such as meeting system-related and business-related constraints. Such development efforts may be complex and time consuming, but nonetheless are common tasks for those skilled in the design, fabrication, and manufacturing. The scope of the invention should be determined not by the examples shown, but by the appended claims and their legal equivalents.

また、上記記載においては、いくつもの本発明の目的が達成されており、他の有利であり、有用な結果が実現されていることが分かる。本発明の範囲から逸脱することなく上記構成における種々の変更をすることができるため、上記記載に含まれる、または添付の図面に示される全ての事柄は、限定する意味ではなく、説明として理解されるべきであることを意図する。   It can also be seen from the above description that a number of objectives of the present invention have been achieved and other advantageous and useful results have been achieved. Since various modifications in the above arrangement can be made without departing from the scope of the invention, all matter contained in the above description or shown in the accompanying drawings is to be understood as illustrative rather than limiting. Intended to be.

例えば「近接した(proximate)」、「遠位(distal)」、「上方(upper)」、「下方(lower)」、「内側(inner)」、「外側(outer)」、「内部で(inwardly)」、「外部で(outwardly)」「外部(exterior)」、「内部(interior)」等の用語がここで用いられた場合、添付の図面においてそれらが示されているそれぞれの要素の一を言及しているのであり、上記開示は必ずしもそのような位置に限定するものではない。「第一(first)」、「第二(second)」やその他の数字で表した用語などの用語がここで用いられた場合、文脈によって明示しない限りは、連続または順序を暗示するものではない。   For example, "proximate", "distal", "upper", "lower", "inner", "outer", "inwardly ) '', `` Outwardly '', `` exterior '', `` interior '' and the like are used herein to refer to each of the elements in which they are shown in the accompanying drawings. The above disclosure is not necessarily limited to such positions. Terms such as “first”, “second” and other numerical terms are used herein and do not imply continuity or order unless otherwise indicated by context. .

要素または特徴および例となる実施態様を紹介する場合、「ある(a)」、「ある(an)」、「上記(the)」、および「上述の(said)」の冠詞は、1以上のそのような要素または特徴があることを意味することを意図している。「含有する(comprising)」、「含む(including)」および「有する(having)」の用語は、包括的であることを意図し、それらの特に言及された物以外の、追加的な要素または特徴があってもよいことを意味する。ここで記載されている方法工程、処理および作業は、実行の順序が特に示されていない限りは、論じるまたは説明されている特定の順序においてそれらが実行されることが必要とされると解釈されるべきではない。当然のことながら、追加的なまたは代替の工程が採用されてもよい。   When introducing elements or features and exemplary embodiments, the articles “a”, “an”, “the”, and “said” may include one or more It is intended to mean that there is such an element or feature. The terms “comprising”, “including”, and “having” are intended to be inclusive and include additional elements or features other than those specifically mentioned. Means that there may be. The method steps, processes, and operations described herein are to be construed as requiring them to be performed in the specific order discussed or described, unless the order of execution is specifically indicated. Should not. Of course, additional or alternative steps may be employed.

また、当然のことながら、要素が他の要素へ、および/または、他の要素と「作業可能に接続される(operatively connected)」、「接続される(connected)」、「結合される(coupled)」、「連動される(engaged)」または「連動できる(engageable)」と言及された場合、それは他の要素へ、および/または、他の要素と直に接続され、結合され、連動され、連動できてもよく、また、介在する要素が存在してもよい。一方、要素が他の要素と「直に接続され(directly connected)」、「直に結合され(directly coupled)」、「直に連動され(directly engaged)」、「直に連動できる(directly engageable)」と言及された場合、介在する要素は存在しない。要素間の関係の記載に用いられるその他の用語も、同様に解釈されるべきである(例えば、「間に」に対して「直に間に」、「隣接」に対して「直に隣接」など)。   It should also be understood that an element may be “operatively connected”, “connected”, “coupled” to and / or from other elements. ) "," Engaged "or" engageable ", it is directly connected to and / or connected to other elements and / or It may be interlocked and there may be intervening elements. On the other hand, an element is `` directly connected '', `` directly coupled '', `` directly engaged '', `` directly engageable '' with other elements ", There are no intervening elements. Other terms used to describe the relationship between elements should be construed in the same way (eg, “between” for “between” and “just next” for “adjacent” Such).

Claims (2)

細かく刻まれた、洗浄および乾燥された自動車タイヤを受け入れるための、窒素で覆われた貯蔵容器と;
少なくとも一つの真空封止弁と;
前記窒素で覆われた貯蔵容器から流れることができる、細かく刻まれた自動車タイヤおよび添加剤/触媒の混合物を発生させるためにゆっくり回転するらせん状スクリューと;
前記混合物を周囲温度から約セ氏450度へ加熱するための、少なくとも一つのヒーターと;
少なくとも一つの材料または蒸気のいずれかを有する混合物から、少なくとも一つの一種のテルペンまたは一種のテルペノイドのいずれかを回収するための、前記窒素で覆われた真空密封炉から接触器/分離器内への、少なくとも一つの材料および蒸気のいずれかの解放を制御するための解放弁であって、前記接触器/分離器が、一連の固体が前記混合物から除去された後の前記少なくとも一つの材料または蒸気のいずれかから、熱分解蒸気を発生させることができ、前記接触器/分離器が、前記熱分解油の温度を低減するための冷却装置アセンブリと、前記混合物を再加熱および冷却するための第一加熱可能蒸留カラムと、前記混合物から抽出されたテルペンの種類およびテルペノイドの種類を分離する第二加熱可能蒸留カラムとを有し、前記第一加熱可能蒸留カラムおよび前記第二加熱可能蒸留カラムの間に、小さい穴が作業可能に配置されている、解放弁と;
リモネンおよびプレゴンを含む熱分解油を形成するための、タイヤの熱分解のための装置によって生成、移動、回収、または、精製のいずれか一つがなされた前記液体および蒸気生成物を輸送するための配管システムと、
を含有する、リモネンおよびプレゴンを含む熱分解油を形成するための、タイヤの熱分解のための装置。
A nitrogen-covered storage container for receiving finely chopped, washed and dried automobile tires;
At least one vacuum sealing valve;
A spiral screw that rotates slowly to generate a finely chopped automobile tire and additive / catalyst mixture that can flow from the nitrogen-clad storage container;
At least one heater for heating the mixture from ambient temperature to about 450 degrees Celsius;
Into the contactor / separator from the nitrogen-sealed vacuum sealed furnace for recovering either at least one terpene or one terpenoid from a mixture having either at least one material or steam A release valve for controlling the release of any of the at least one material and steam, wherein the contactor / separator is configured to remove the at least one material after the series of solids has been removed from the mixture or Pyrolysis steam can be generated from any of the steams, the contactor / separator for cooling the assembly to reduce the temperature of the pyrolysis oil, and for reheating and cooling the mixture A first heatable distillation column and a second heatable distillation column for separating the terpene type and the terpenoid type extracted from the mixture, During the serial first heatable distillation column and said second heatable distillation column, a small hole is arranged to be working, a release valve;
For transporting the liquid and vapor products produced, transferred, recovered or purified by a device for pyrolysis of tires to form a pyrolysis oil comprising limonene and plegon A piping system;
An apparatus for pyrolysis of tires to form a pyrolysis oil containing limonene and plegon containing
自動車タイヤを受け入れるための、窒素で覆われた真空密封炉と;
前記窒素で覆われた炉を少なくとも約セ氏200度に加熱するためのヒーターと;
前記窒素で覆われた真空密封炉における真空を発生させるための真空ポンプと;
前記自動車タイヤ上に分散されるために、前記窒素で覆われた真空密封炉内に配置される添加剤/触媒と;
少なくとも一つの材料または蒸気のいずれかを有する混合物から、少なくとも一つの一種のテルペンまたは一種のテルペノイドのいずれかを回収するための、前記窒素で覆われた真空密封炉から接触器/分離器内への、少なくとも一つの材料および蒸気のいずれかの解放を制御するための解放弁であって、前記接触器/分離器が、一連の固体が前記混合物から除去された後の前記少なくとも一つの材料または蒸気のいずれかから、熱分解蒸気を発生させることができ、前記接触器/分離器が、前記熱分解油の温度を低減するための冷却装置アセンブリと、前記混合物を再加熱および冷却するための第一加熱可能蒸留カラムと、前記混合物から抽出されたテルペンの種類およびテルペノイドの種類を分離する第二加熱可能蒸留カラムとを有し、前記第一加熱可能蒸留カラムおよび前記第二加熱可能蒸留カラムの間に、小さい穴が作業可能に配置されている、解放弁と;
リモネンおよびプレゴンを含む熱分解油を形成するための、タイヤの熱分解のための装置によって生成、移動、回収、または、精製のいずれか一つがなされた前記液体および蒸気生成物を輸送するための配管システムと、
を含有する、リモネンおよびプレゴンを含む熱分解油を形成するための、タイヤの熱分解のための装置。
A nitrogen-sealed vacuum-sealed furnace for receiving automobile tires;
A heater for heating the nitrogen-covered furnace to at least about 200 degrees Celsius;
A vacuum pump for generating a vacuum in the vacuum-sealed furnace covered with nitrogen;
An additive / catalyst placed in the nitrogen-sealed vacuum-sealed furnace to be dispersed on the automobile tire;
Into the contactor / separator from the nitrogen-sealed vacuum sealed furnace for recovering either at least one terpene or one terpenoid from a mixture having either at least one material or steam A release valve for controlling the release of any of the at least one material and steam, wherein the contactor / separator is configured to remove the at least one material after the series of solids has been removed from the mixture or Pyrolysis steam can be generated from any of the steams, the contactor / separator for cooling the assembly to reduce the temperature of the pyrolysis oil, and for reheating and cooling the mixture A first heatable distillation column and a second heatable distillation column for separating the terpene type and the terpenoid type extracted from the mixture, During the serial first heatable distillation column and said second heatable distillation column, a small hole is arranged to be working, a release valve;
For transporting the liquid and vapor products produced, transferred, recovered or purified by a device for pyrolysis of tires to form a pyrolysis oil comprising limonene and plegon A piping system;
An apparatus for pyrolysis of tires to form a pyrolysis oil containing limonene and plegon containing
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