BE906042A - Werkwijze voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal en daarbij gebruikte inrichting. - Google Patents

Abstract

Men perst het materiaal tot een dichtheid van meer dan 280 kg/m3 en een vochtgehalte van minder dan 7 tot 10w% in de persinrichting 2 en onderwerpt het dan in de bestralingsinrichting 9 aan 1 tot 20 electromagnetische golfimpulsen met een duur van nagenoeg 5 s en een frequentie tussen 800 en 2000 MHz. Via de sluis 14 brengt men, zonder toevoer van lucht, het bestraalde materiaal naar de pyrolyse-oven 15 waar het materiaal aan een pyrolyse wordt onderworpen.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal in vaste vorm, volgens dewelke men het organische materiaal in een eerste fase samenperst. 



   Organisch materiaal wordt hier in ruime zin bedoeld zodat hieronder niet alleen stof van plantaardige afkomst zoals turf, zeewier en houtafval, maar ook vaste koolstofverbindingen, zoals rubber of kunststof maar vooral ook dierlijke meststoffen moeten worden verstaan. 



   Het te verwerken materiaal kan ook een gedeelte anorganisch materiaal, zoals metaal en keramische materialen, bevatten. 



   De werkwijze is bijzonder geschikt voor het valoriseren van huishoudelijke afval of dierlijke afval. 



      In zoverre   de werkwijze wordt toegepast op afval dan wordt niet alleen deze afval gevaloriseerd maar uiteraard wordt tevens het probleem van het vernietigen van deze afval opgelost. 



   Voorwaarden van een dergelijke werkwijze is dat    ze goedkoop   en efficient is. 



   Een werkwijze voor het valoriseren van huishoudelijke afval is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 68 02 199. 



   Volgens deze bekende werkwijze wordt de huishoudelijke afval hydraulisch samengeperst tot blokken waarna de gevormde blokken bekleed worden   me't   een laagje van een lucht-en-vochtdicht materiaal. 



   Tijdens het samenpersen wordt een gedeelte van het vocht dat zieh in de afval bevindt, uitgeperst en wordt het overblijvende vaste materiaal vervormd en gehomogeniseerd. 



  Het in het materiaal overgebleven vocht wordt gelijkmatig over de samengeperste massa verdeeld. 



   De verkregen blokken worden als bouwstenen gebruikt. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Deze werkwijze valoriseert het huishoudelijke afval slechts in beperkte mate. 



   De uitvinding heeft tot doel een werkwijze voor het verwerken van organisch materiaal te verschaffen die een betere valorisatie dan die verkregen door het gewone samenpersen, toelaat. 



   Tot dit doel bestraalt men het in een eerste fase samengeperste materiaal in een tweede fase met ten minste   één   elektromagnetische golfimpuls met een frequentie tussen 300 MHz en 300   GHz,   waarna men in een derde fase het samengeperste en bestraalde materiaal aan een pyrolyse onderwerpt, waarbij men elke luchttoevoer tussen de tweede en de derde fase vermijdt. 



   In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding bestraalt men het samengeperste materiaal in de tweede fase met een aantal impulsen met een duur van nagenoeg 5 sec dat tussen 1 en 20 is gelegen. 



   In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding perst men in de eerste fase het materiaal samen met een druk van ten minste 15 MPa. 



   In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding perst men in de eerste fase het materiaal 
 EMI2.1 
 3 samen tot een dichtheid van ten minste 280 
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding laat men de temperatuur van het in de tweede fase bestraalde materiaal voor de pyrolyse oplopen tot   85-90 C.   



   De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting die bijzonder geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de vorige uitvoeringsvormen. 



   De uitvinding heeft bijgevolg betrekking op een inrichting voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal, die een persinrichting bevat en waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze daarenboven een elektromagnetische 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 bestralingsinrichting bevat die elektromagnetische impulsen met een frequentie tussen 300 MHz en 300 GHz kan geven, middelen om het in de persinrichting samengeperste materiaal van deze persinrichting naar de bestralingsinrichting te brengen, een pyrolyse-oven en middelen om, zonder toevoeging van lucht van buitenaf, het in de bestralingsinrichting bestraalde materiaal van de bestralingsinrichting naar de pyrolyse-oven te brengen. 



   Bij voorkeur bevat de bestralingsinrichting een voorbereidingsgedeelte, een erop aansluitend bestralingsgedeelte en een op dit gedeelte aansluitend gistingsgedeelte. 



   Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een werkwijze voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal en van een daarbij gebruikte inrichting, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekening. 



   De figuur is een blokschema van een inrichting voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal, volgens de uitvinding. 



   De inrichting volgens de figuur bevat een voorraadbak   l   waarin het te verwerken materiaal wordt opgeslagen. 



   Dit materiaal is in hoofdzaak organisch maar kan tot 20 w % anorganisch materiaal zoals metaal, glas, of keramisch materiaal bevatten. 



   Als organisch materiaal kan het te verwerken materiaal papier-, textiel- of houtafval, plantenresten enz. bevatten. 



   Het te verwerken materiaal is niet alleen heterogeen wat betreft de samenstelling maar ook wat betreft 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 het vochtgehalte. Gedeelten van plantaardige oorsprong in het materiaal kunnen tot 95 w % vocht bevatten terwijl andere gedeelten zoals bij voorbeeld papier nagenoeg geen vocht bevatten. 



   De gemiddelde vochtigheidsgraad van het te verwerken materiaal is meestal rond de 30 w %. 



   Met behulp van een kraan brengt men materiaal uit de voorraadbak 1 in een persinrichting 2. 



   Deze persinrichting 2 bevat een invoertrechter die op een induwpers 20 uitgeeft, een hoofdperskamer 4 waarin de induwpers 20 uitmondt en waarin een heen en weer beweegbare zuiger 5 is opgesteld en een wentelend afvoermechanisme 6 dat tegenover het einde van de perskamer 4 is opgesteld. 



   Tijdens een slag van de zuiger 5 wordt in de gesloten perskamer 4 het te bewerken materiaal samengeperst met een druk van ten minste 15 MPa, tot een densiteit van ten minste 280 kg/m3. Daarbij wordt het materiaal gehomogeniseerd en wordt een gedeelte vocht uitgeperst. Het uitgeperste vocht wordt opgevangen en via de afvoer 7 naar een afvalwaterbehandelingsinrichting gestuurd. 



   Onder de hogergenoemde voorwaarden wordt in de perskamer 4 een homogeen blok gevormd waarvan het vochtgehalte gedaald is tot 9 w % en waarvan de temperatuur gestegen is tot   30-35 C.   



   Op het einde van de slag van de zuiger 5 duwt deze laatste het gevormde blok, na het openen van het einde van de perskamer 4, uit deze kamer. 



   Dit blok wordt opgevangen op het afvoermechanisme 6 dat na het wentelen dit blok afgeeft aan een transportinrichting   8.   



   Zowel de stransportinrichting 8 als de persinrichting 2 zijn van een op zichzelf bekende constructie en in de handel. Deze onderdelen worden hier dan ook niet verder in detail beschreven. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Een persinrichting die bijzonder geschikt is voor het toepassen van de werkwijze is in de handel onder de benaming"Tezuka". 



   Een geschikte transportinrichting 8 is bij voorbeeld ean stalen band zonder einde. De transportinrichting 8 brengt de achtereenvolgens in de persinrichting 2 gevormde blokken naar een bestralingsinrichting 9. 



   Door het samenpersen in de persinrichting 2 is de zuurstofinhoud in de gevormde blokken vrij laag geworden, terwijl de temperatuur ervan gestegen is tot   30-35OC.   



   De bestralingsinrichting 9 heeft de vorm van een tunnel die in drie gedeelten kan worden ingedeeld, namelijk een voorbereidingsgedeelte 10, een eigenlijk bestralingsgedeelte 11 en een gistingsgedeelte 12. 



   De blokken samengeperst materiaal worden doorheen deze gedeelten gevoerd door middel van een stalen transportband zonder einde 13. 



   In het voorbereidingsgedeelte 10 worden de blokken samengeperst materiaal verder op de gewenste vochtigheidsgraad gebracht en verder opgewarmd door warme gassen die uit de gedeelten 11 en 12 van de bestralingsinrichting 9 in tegenstroom met de blokken stromen en de tunnel via het voorste einde verlaten waar ze worden opgevangen en afgevoerd. 



   Men zorgt ervoor dat de temperatuur van de blokken samengeperst materiaal bij het binnentreden van het bestralingsgedeelte 11 tussen 44 en   460C   is gelegen. 



   In het bestralingsgedeelte bestraalt men het samengeperste materiaal met 1 tot 20 elektromagnetische golfimpulsen met een duur van 5 s en met een frequentie tussen 300 MHz en 300 GHz, in het bijzonder tussen 800 en 2000 MHz. 



   Hiertoe maakt men gebruik van een of meer 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 zogenoemde    magnetron-en/of'ionotronovens.   Dergelijke ovens zijn als   dusdanig-bekend   en worden   onder   meer gebruikt voor het ontdooien van diepgevroren vlees. 



   De elektromagnetische golfimpulsen doen de moleculen van het samengeperste materiaal trillen. Bij de verkregen densiteit van het materiaal en de gekozen golflengte van de elektromagnetische golfimpulsen, verkrijgt men een trilling van de moleculen in de orde van 35000 trillingen per seconde. 



   Door deze impulsen wordt de bacteriele werking in het samengeperste materiaal geactiveerd en start een biologisch gistingsproces. 



   Vooral de Stearo Thermophyllis bacteria en andere bacteria die in de natuur het   fermentatie-en rotting   proces van organisch materiaal veroorzaken worden geactiveerd. 



   Alhoewel deze bacterien zich vrij snel vermenigvuldigen, zouden ze, zonder de elektromagnetische impulsen, het organisch materiaal niet snel genoeg afbreken om een bruikbare   industriële   werkwijze te verschaffen voor het economisch en efficient verwerken van organische afval. 



   Door de elektromagnetische impulsen neemt het afbraakproces van het organische materiaal slechts ongeveer een twintigtal minuten in beslag. 



   Dit afbraakproces dat start in het bestralingsgedeelte 11 wordt voortgezet in het gistingsgedeelte 12. 



   Door dit biologische afbraakproces stijgt de temperatuur in het gistingsgedeelte 12 tot   85-90 C.   



   De hogergenoemde biologische afbraak in het gistingsgedeelte 12 vindt bijna    volledig anaeroob p1aats.   



  De toevoer van lucht van buitenuit aan dit gedeelte 12 wordt vermeden door een afvoersluis 14 die op het achterste einde van de tunnel van de bestralingsinrichting 9 aansluit. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



   De sluis 14 is gemonteerd tussen de   bestraling-   inrichting 9 en de pyrolyse-oven 15 waarin men de gegiste blokken aan een pyrolyse bij 240 tot   6000c onderwerpt.   



   De pyrolyse vindt plaats in afwezigheid van lucht en de hogergenoemde sluis 14 zorgt ervoor dat er bij het inbrengen van het materiaal in de pyrolyse-oven 15 geen zuurstof in de oven 15 kan binnendringen en er zich ook in het materiaal zelf geen zuurstof bevindt. 



   Deze sluis 14 bevat een kamer die op beide einden van een sluisdeur is voorzien. Nadat het materiaal door de ene sluisdeur in de kamer is gebracht en deze deur gesloten werd, vult men de kamer met stikstof. Daarna kan het materiaal via de andere sluisdeur de kamer verlaten. 



   Het transport doorheen de sluis 14 en dus de voeding van de pyrolyse-oven 15 geschiedt door een in de sluis 14 ingebouwde transportband. 



   De pyrolyse-oven is van een gebruikelijke constructie waarbij het materiaal doorheen een aantal buizen wordt gevoerd die van buitenaf door hete gassen of stralingswarmte worden verwarmd. De constructie van deze pyrolyse-oven wordt hier dan ook niet in-detail beschreven. 



   Men voert de pyrolyse bij atmosferische druk uit en bij een temperatuur die uiteraard boven het ontvlammingspunt van het materiaal is gelegen. 



   In de pyrolyse-oven wordt het organische materiaal   door een soort droge distillatie omgezet in gassen. 



  Eventuele anorganische stoffen of andere vaste of   vioeibare residus van het in de oven 15 gebrachte materiaal voert men met behulp van een wormschroef 16 uit de pyrolyseoven 15 af naar een gesloten container 17. 



   De gassen condenseert men in een condenser 18 waardoor men een olieachtige fase verkrijgt waarin zwaardere koolstofcomponenten zijn gedispergeerd. 



   Door decantantie gedurende ten minste 12 uur 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 en verder afkoelen tot kamertemperatuur in een decanteerinrichting 19 scheidt men deze dispersie in een vloeibare en een vaste fase. 



   Een gedeelte van de afgescheiden vloeistof kan men gebruiken als brandstof om de pyrolyse-oven 15 op de warmen. 



   Zoals reeds vermeld kunnen zich in het organische materiaal anorganische stoffen zoals metaal of glas bevinden. 



   Het kan voordelig zijn deze materialen niet v66r het toepassen van de werkwijze uit het organische materiaal te verwijderen. Deze anorganische stoffen en in het bijzonder de metalen, vormen in de pyrolyse-oven warmtegeleiders die een uniforme verdeling van de warmte in het materiaal in de pyrolyse-oven verzekeren. 



   Het glas dat zich in het materiaal bevindt, smelt in de pyrolyse-oven en valt uiteen in een korrelige massa bij het afkoelen van het vaste residu. De metalen en de glaskorrels kunnen gemakkelijker uit dit afgekoelde residu worden verwijderd dan uit het oorspronkelijke organische materiaal. 



   De hiervoor beschreven inrichting is vrij eenvoudig. De werkwijze is relatief goedkoop en zeer efficient. organische afvalstoffen worden op continue manier omgezet tot waardevolle eindprodukten, namelijk gassen en een vloeistof die als brandstof kunnen worden gebruikt. De verkregen brandstof is meer dan voldoende om de pyrolyse-oven te verwarmen zodat niet alleen de afvalprodukten worden vernietigd maar nog een overschot aan brandstof wordt verkregen. 



   De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm, en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



   In het bijzonder moet de persinrichting niet noodzakelijk uit een invoertrechter, een induwpers en een hoofdperskamer met een heen en weer beweegbare zuiger bestaan. 



  In de hoofdperskamer kunnen meerdere zuigers aanwezig zijn die in verschillende richtingen verplaatsbaar zijn en de persinrichting kan meerdere hoofdperskamers, met een of meer zuigers, bezitten. 



   Het samenpersen tot de gewenste densiteit kan dus in verschillende stappen in eenzelfde kamer of in meerdere kamers plaatsvinden. Belangrijk is enkel dat het te behandelen materiaal tot de gewenste densiteit wordt samengeperst en een gedeelte van het vocht uit dit materiaal wordt verwijderd. 



   De verschillende transportinrichtingen moeten ook niet noodzakelijk van de hiervoor beschreven constructie zijn. 



   Tussen de persinrichting en de bestralingsinrichting kunnen de blokken nog versneden worden indien bij voorbeeld de afmetingen niet in overeenstemming zijn met de afmetingen van de tunnel van de bestralingsinrichting.

Claims (21)

1. CONCLUSIES 1. Werkwijze voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal in vaste vorm, volgens dewelke men het organische materiaal in een eerste fase samenperst, met het kenmerk dat men het in een eerste fase samengeperste materiaal in een tweede fase met ten minste één elektromagnetische golfimpuls met een frequentie tussen 300 MHz en 300 GHz bestraalt, waarna men in een derde fase het samengeperste en bestraalde materiaal aan een pyrolyse onderwerpt, waarbij men elke luchttoevoer tussen de tweede en de derde fase vermijdt.
2. 2. Werkwijze volgens de conclusie 1, met het kenmerk dat men het samengeperste materiaal in de tweede fase bestraalt met ten minste een elektromagnetische golfimpuls met een frequentie tussen 800 en 2000 MHz.
3. 3. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 en 2, met het kenmerk dat men het samengeperste materiaal in de tweede fase bestraalt met een aantal impulsen met een duur van nagenoeg 5 s dat tussen 1 en 20 is gelegen.
4. 4. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk dat men in de eerste fase het materiaal samenperst met een druk van ten minste 15 MPa.
5. 5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 4, met het kenmerk dat men in de eerste fase het materiaal EMI10.1 3 samenperst tot een dichtheid van ten minste 280
6. 6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 5, met het kenmerk dat men in de eerste fase het materiaal samenperst tot een vochtgehalte van minder dan 7 tot 10 w %.
7. 7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 6, met het kenmerk dat men de temperatuur van het in de eerste fase samengeperste materiaal, ,voor het bestralen met ten minste één elektromagnetische golfimpuls in de tweede fase, laat oplopen tot 44 tot 46OC.
8. 8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk dat men de temperatuur van het in de tweede fase bestraalde materiaal v66r de pyrolyse laat oplopen tot <Desc/Clms Page number 11> 85-90 C.
9. 9. Werkwijze volgens de conclusies 7 en 8, met het kenmerk dat men de temperatuur van het materiaal v66r de pyrolyse laat oplopen tot 85-90 C tijdens een gisting na het bestralen, en men vooraleer het materiaal aan de bestraling te onderwerpen, dit materiaal voorverwarmt tot een temperatuur van 44 tot. 46OC door middel van warme gassen die van de gisting afkomstig zijn.
10. 10. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 9, met het kenmerk dat men de pyrolyse in de derde fase uitvoert bij een temperatuur die tussen 240 en 6000c maar boven het ontvlammingspunt van het materiaal is gelegen.
11. 11. Werkwijze volgens de conclusie 10, met het kenmerk dat men de gassen, die men in de derde fase verkrijgt door de pyrolyse, condenseert waarna men het condensaat in een decanteerinrichting scheidt in een vaste fase en een vloeibare fase.
12. 12. Werkwijze voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal zoals hiervoor beschreven.
13. 13. Inrichting voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal, die een persinrichting (2) bevat, met het kenmerk dat ze daarenboven een elektromagnetische bestralingsinrichting (9) bevat die elektromagnetische impulsen met een frequentie tussen 300 MHz en 300 GHz kan geven, middelen (6 en 8) om het in de persinrichting (2) samengeperste materiaal van deze persinrichting (2) naar de bestralingsinrichting (9) te brengen, een pyrolyse-oven (15) en middelen (14) om, zonder toevoeging van lucht van buitenaf, het in de bestralingsinrichting (9) bestraalde materiaal van de bestralingsinrichting (9) naar de pyrolyseoven (15) te brengen.
14. 14. Inrichting volgens de conclusie 13, met het kenmerk dat de bestralingsinrichting (9) een voorbereidingsgedeelte (10), een erop aansluitend bestralingsgedeelte (11) en een op dit gedeelte aansluitend gistingsgedeelte (12) bevat. <Desc/Clms Page number 12>
15. 15. Inrichting volgens een van de conclusies 13 en 14, met het kenmerk dat de middelen om het in de persinrichting (2) samengeperste materiaal van deze persinrichting (2) naar de bestralingsinrichting (9) te brengen een wentelbaar afvoermechanisme (6) en een erop aangesloten transportinrichting (8) bevatten, welk wentelbaar transportmechanisme (6) uit de persinrichting (2) uitgestoten blokken samengeperste materiaal opvangt en door wentelen afgeeft aan de transportinrichting (8).
16. 16. Inrichting volgens een van de conclusies 13 tot 15, met het kenmerk dat de bestralingsinrichting (9) een tunnel bevat en middelen (13) om samengeperst materiaal doorheen deze tunnel te voeren.
17. 17. Inrichting volgens de conclusie 14, met het kenmerk dat het bestralingsgedeelte van de bestralingsinrichting (9) een magnetron-oven is.
18. 18. Inrichting volgens een van de conclusies 13 tot 17, met het kenmerk dat de middelen (14) om, zonder toevoeging van lucht van buitenaf het materiaal van de bestralingsinrichting (9) naar de pyrolyse-oven (15) te brengen, een sluis (14) bevatten die het overbrengen van het materiaal toelaat zonder toevoeging van lucht.
19. 19. Inrichting volgens een van de conclusies 13 tot 18, met het kenmerk dat ze een condensor (18) bevat die op de pyrolyse-oven (15) is aangesloten voor het condenseren van de gassen die in deze oven worden gevormd, en een decanteerinrichting (19) die met de condenser (18) in verbinding staat om het condensaat in een vaste en een vloeibare fase te scheiden.
20. 20. Inrichting volgens een van de conclusies 13 tot 19, met het kenmerk dat ze een afvoerinrichting (16) bevat, die op de onderkant van de pyrolyse-oven (15) aansluit en uitgeeft op een gesloten container (17), voor het afvoeren uit de pyrolyse-oven (15) van vaste en vloeibare residus van de pyrolyse. <Desc/Clms Page number 13>
21. 21. Inrichting voor het verwerken van in hoofdzaak organisch materiaal zoals hiervoor beschreven of in de hieraan toegevoegde tekening voorgesteld.