BR102012019673A2 - reator tubular - Google Patents

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Abstract

PNEU AUTOINFLÁVEL. A presente invenção refere-se a um reator tubular para o tratamento térmico de biomassa com um compartimento de reator (9) giratório. Caracteriza-se por que o compartimento do reator (9) está subdivido em zonas por chapas de formato anelar (10). Por meio destas zonas ou divisões, as partículas são retidas em uma determinada região, onde são misturadas, isto é, verifica-se uma uniformização das partículas tratadas também no tocante ao tempo de permanência.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REATOR TUBULAR".
A presente invenção refere-se a um reator tubular para o tratamento térmico de biomassa com um compartimento de reator giratório.
5 Reatores deste tipo são também conhecidos como reatores de
tambor aquecidos. No tratamento térmico de biomassa, por exemplo, torrefação, além do comando e controle da temperatura do processo para o tratamento uniforme, também se torna necessário um controle do tempo de permanência dentro do reator tubular. A distribuição do tempo de permanên10 cia deverá ser a menor estreita possível para alcançar o produto mais uniforme possível. Nos reatores de tambor conhecidos, todavia, o espectro de permanência, todavia, é muito largo de acordo com a extensão e as rotações.
Constitui, portanto, objeto da invenção disponibilizar um reator de tambor ou tubular que forneça um produto mais uniforme possível.
De acordo com a invenção está realizado pelo fato de que o compartimento do reator está subdivido em zonas através de chapas e formato anelar. Por estas zonas, as partículas são retidas em uma determinada área, onde são misturadas, isto é, verifica-se na uniformização das partícu20 Ias tratadas. Somente ao ser alcançado a circunferência interna da chapa anelar poderá ser carregada material (podem ser partículas) para a próxima câmara ou na seção terminal.
Uma modalidade vantajosa da invenção caracteriza-se pelo fato de que em ao menos uma chapa está presa uma ferramenta de transporte, 25 sendo que esta ferramenta de transporte pode ser mecanicamente regulável. Desta maneira, o material será uniformemente transportado para a próxima câmara, na dependência das rotações do rotor, e também assim o tempo de permanência de todas as partículas na câmara será uniformizado.
Caso, em ao menos uma chapa, forem previstas ferramentas de transporte para diferentes direções de giro, então estas ferramentas ou estarão transportando material ou não estarão transportando material, de acordo com a direção do giro. Desta maneira, torna-se possível uma descarga aceIerada do reator através de uma inversão da direção de giro. Assim sendo, serão evitas aglutinações e/ou super aquecimento das partículas por ocasião da paralisação do rotor.
Uma modalidade vantajosa da invenção caracteriza-se pelo fato 5 de que na camisa do tambor interno do reator está prevista um transportador em caracol. Com um caracol transportador deste tipo, preferencialmente de reduzida altura, é viabilizada uma descarga completa do reator. Na rotação na direção contrária a direção de rotação de serviço, este caracol contribui adicional dentro de uma zona.
Uma modalidade vantajosa da invenção é caracterizada pelo fa
to de que no compartimento do reator estão previstos tubos aquecedores que se projetam na direção longitudinal (axial) sendo que estes tubos aquecedores podem estar dispostos em várias carreiras anelares, preferencialmente em duas carreiras anelares, na camisa do tambor interno do reator. 15 Com estes tubos, pelos quais é conduzido um meio de aquecimento como seja, por exemplo, gás fumegante, será conhecido por um lado um aquecimento uniforme e, por outro lado, também uma boa mistura das partículas.
Se o compartimento giratório do reator for envolto por um tambor externo do reator e se estiver uma fenda anelar entre o compartimento do 20 reator e o tambor externo do reator em rotação, podendo o tambor externo de o reator girar com o compartimento do reator, será viabilizado um aquecimento ainda melhor das partículas no caso de uma face de transferência grande.
A invenção agora será descrita a título de exemplo com base dos desenhos, sendo que as figuras mostram:
Figura 1 - vista em 3D de um reator tubular de acordo com a invenção.
Figura 2 - vista esquemática de um reator tubular de acordo coma a invenção e,
Figura 3 um corte ao Iongo da Imha IJI—na figura 2.
A figura 1 apresenta um reator tubular de acordo com a invenção. Ele está conformado como um reator de tambor 1 aquecido indiretamente. A biomassa s ser tratada, por exemplo, lascas de madeira, será alimentada sobre um flange de entrada 2 de um caracol de entrada 3 e deste para o compartimento do reator giratório, (aqui invisível). O produto de aquecimento, aqui um gás fumegante, será introduzido com uma temperatura de 5 cerca de 360 - 450°C pelo acoplamento 4 dentro do compartimento do reator e dentro do compartimento intermediário entre o compartimento do reator e o tambor externo do reator 6. Para vedação contra a atmosfera, na frente e após o reator, ou seja, do caracol de resfriamento, serão empregadas eclusas rotativas.
O produto de aquecimento resfriado, no presente caso das fu
megantes, abandonará então com uma temperatura de cerca de 280 300°C , através de um acoplamento 7, o reator de tambor 1. O gás produzido pelo tratamento térmico é descarregado na luva 8. Quando o reator estiver sendo usado para torrefação, o gás de torre fação é aqui descarregado.
A figura 2 apresenta somente esquematicamente a estruturação
do tambor de reator de acordo com a invenção, baseado no qual deverá ser descrito o modo de funcionamento. O compartimento 9 do reator de tambor
1 está subdividido por chapas divisoras anelares 10 em várias zonas, para manter reduzida a mistura axial. No compartimento do reator 9 será condu20 zido calor para o material alimentado, através dos tambores internos do reator 11 aquecidos por gás fumegante e para os tubos aquecedores 12, aquecidos por gás fumegante. A temperatura do processo, no caso, é de cerca de 280 - 300°C. As diferentes chapas divisoras 10 são equipadas com ao menos uma ferramenta transportadora 13 para cada chapa divisora 10. Na de25 pendência das rotações do reator e da versão, as ferramentas transportadoras 13 deslocam quantidade maior ou menor de material sobre as zonas divisoras 10 na direção da descarga do reator 15. No caso, as rotações são cerca de 8 a 20 RTM.
As ferramentas transportadoras 13 são conformadas de uma
tem materiais ou não transportem material algum. Para tanto, serão preferencialmente, em caráter adicional, montadas várias ferramentas transportadoras 13’ que somente transportam no giro em sentido contrário a direção de giro operacional. Desta maneira, por meio de uma troca da direção de giro, torna-se possível um esvaziamento mais acelerado do reator e também não podem se formar aglutinações e super aquecimentos de material. Desta maneira, é evitado a formação de um incêndio.
Em aditamento as ferramentas transportadoras 13, 13’, na camisa do tambor interno do reator 11 estão previsto um caracol de transporte 14 de reduzida altura que possibilita o esvaziamento completo do reator no caso de uma direção de giro. Na rotação para a direção de giro contrária, este 10 caracol produz uma mistura adicional dentro de uma divisão. Dentro de uma divisão, de acordo com a carga da ferramenta transportadora 13, será apresentado um determinado nível de enchimento. O tempo de permanência do material dentro do reator tubular 1 é cerca de 20 a 40 minutos.
Na saída do reator 15 está montado um segmento tubular 16 cônico pelo qual, independentemente das rotações, material é transportado na direção do caracol de esfriamento 17.
No caracol de resfriamento 17, através de um sistema de bocais 18 que é constituído de vários bocais, é borrifada água finamente atomizada sobre o produto quente. A qualidade de água será controlada através de a20 plicação e desaplicação de diferentes bocais. Como grandeza condutora é empregada uma medição da temperatura na camisa do caracol. O vapor d’água formado será extraído sobre o acoplamento 8 juntamente com o gás da torrefação ou através de um acoplamento 19 adicional.
A figura 3 apresenta um corte pela figura 2 ao longo da linha IllIll na direção da visualização para a entrada do reator. Pode se reconhecer a chapa 10 com os tubos aquecedores 12, que aqui estão dispostos, por exemplo, em duas carreiras, mas que também podem ser uma ou várias carreiras.
Entre a camisa do tambor interno do reator 11 e o tambor externo do reator.6 encontra-se um compartirnento anelar 20 pelo qual é conduzido aqui, por exemplo, o gás fumegante. Desta maneira, a camisa do tambor interno do reator 11 será aquecida, aumentando assim a face transferidora de calor. Além disso, pode ser reconhecer a ferramenta transportadora 13 que transporta na direção do giro operacional 21 material na direção da descarga do reator 15. Não obstante, também podem ser previstas várias dessas ferramentas transportadoras deste tipo. Para a descarga rápida, a dire5 ção do giro será invertida e as ferramentas transportadora 13’ (aqui são mostradas 3) transportam o material de forma rápida e completa para fora da respectiva zona. Todavia, aqui também podem estar previstas mais ferramentas transportadoras, sendo que, todavia, terá de ser normal o número das ferramentas transportadoras 13’ para descarga sempre maior (essenci10 almente) do que as ferramentas transportadoras 13 para o controle do tempo de permanência na operação normal.

Claims (9)

1. Reator tubular para o tratamento térmico de biomassa com um compartimento de reator (9) giratório, caracterizado pelo fato de que, o compartimento do reator (9) é subdivido em zonas por chapas anelares (10).
2. Reator tubular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em ao menos uma chapa (10) está presa uma ferramenta transportadora (13, 13’).
3. Reator tubular, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, a ferramenta transportadora (13, 13’) é mecanicamente reajustável.
4. Reator tubular, de acordo com uma das reivindicações de 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que, ao menos em uma chapa (10) estão previstas ferramentas transportadoras (13,13’) para direções de giro diversificado.
5. Reator tubular, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, na camisa do tambor interno do reator (11) está previsto um espiral transportador (14).
6. Reator tubular, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, no compartimento do reator (9) estão previstos tubos aquecedores (12) que se estendem na direção longitudinal (axial).
7. Reator tubular, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, os tubos aquecedores (12) estão previstas em várias carreiras anelares, preferencialmente duas carreiras anelares, na camisa do tambor interno do reator (11).
8. Reator tubular, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, o compartimento giratório do reator (9) está circundado por um tambor externo do reator 6 e entre o compartimento do reator giratório (9) e o tambor externo do reator (6) está previsto um com
9. Reator tubular, de acordo com a reivindicação 8 , caracterizado pelo fato de que, o tambor externo do reator (6) acompanha o giro do compartimento reator (9).
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