BR102014010862B1 - Equipamento reator cilíndrico com mola extratora para processamento térmico de materiais orgânicos e inorgânicos e processos térmicos de tratamento de materiais orgânicos e inorgânicos mediante emprego de equipamento reator cilíndrico com mola extratora - Google Patents

Abstract

equipamento reator cilíndrico com mola extratora para processamento térmico de materiais orgânicos e inorgânicos e processos térmicos de tratamento de materiais orgânicos e inorgânicos mediante emprego de equipamento reator cilíndrico com mola extratora, trata de um equipamento (1) reator térmico (2) de corpo cilíndrico (9) com mola extratora (11) e respectivos processos para processamento térmico de resíduos orgânicos e inorgânicos. o equipamento (1) relativo a presente invenção pode ser aplicado a diversos processos industriais de acordo com a temperatura de trabalho. pode ser aplicado a processos de secagem (120°c a 200°c), torrefação (200°c a 300°c), pirólise (380°c a 450°c), gaseificação (500°c a 800°c), reativação de carvão ativado saturado (500°c a 700°c), produção de carvão ativado (500° a 900°c) e calcinação (600°c a 900°c). dentre os resíduos orgânicos passíveis de serem transformados pelo processo de pirólise podem ser citados lodo de esgoto, dejetos suínos, dejetos bovinos, cama de frango, resíduos de frigoríficos, vinhaça/torta de filtro da indústria de cana, tortas/farelos residuais da indústria de biodiesel, lamas e borras de petróleo, pneus inservíveis, resíduos plásticos, especialmente o polietileno, resíduos de reflorestamentos, serragem, resíduos agrícolas, capim, bagaço de cana, entre outros, sendo que o reator térmico (2) em questão pode também ser utilizado para processamento de resíduos contaminados com contaminantes organo-clorados, inclusive recuperação de solos contaminados.

Description

CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um equipamento reator cilíndrico com mola extratora dotada de escovas flexíveis auto ajustáveis para processamento térmico, particularmente um reator e respectivos processos térmicos de tratamento de materiais orgânicos e inorgânicos.

[002] O equipamento relativo ao presente pedido de patente de invenção pode ser aplicado a diversos processos industriais de acordo com a temperatura de trabalho, tais como secagem (120°C a 200°C), torrefação (200°C a 300°C), pirólise (380°C a 450°C), gaseificação (500°C a 800°C), reativação de carvão ativado saturado (500°C a 700°C), produção de carvão ativado (500° a 900°C) e calcinação (600°C a 900°C). O equipamento é fabricado em aço inoxidável ou aço carbono dependendo do processo a que se destina.

[003] O primeiro processo no qual o presente pedido de patente de invenção pode ser utilizado é a secagem térmica de matérias-primas industriais, cereais, biomassas e resíduos com aplicação em inúmeras atividades agroindustriais. O objetivo final é a remoção da água livre e combinada contida na massa de alimentação e consequente redução do teor de umidade do produto final.

[004] A temperatura de trabalho em processos de secagem situa-se na faixa de 120°C a 200°C. Há diversos tipos de secadores disponíveis no mercado, cada qual com suas características e particularidades. A presente invenção traz significativas vantagens para este processo conforme será discutido adiante.

[005] Outra aplicação da presente invenção é a torrefação. Este processo, que essencialmente consiste na remoção da água livre e combinada e de pequena fração de óleos essenciais contida na biomassa, é especialmente adequado para biomassas lignocelulósicas, permitindo aumentar a densidade energéticas destas biomassas e aperfeiçoar o aproveitamento energético das mesmas.

[006] A temperatura de torrefação deve ser ajustada para não haver deterioração da lignina presente na biomassa e, em geral, situa-se na faixa de 200°C a 300°C. O produto torrefado pode, opcionalmente, ser submetido aos processos de briquetagem ou peletização para obtenção de produto com partículas de mesmo formato e dimensão e de maior densidade mássica e energética.

[007] A presente invenção também pode ser empregada para o processo de pirólise de biomassas orgânicas que podem ser transformadas em novos produtos. Na pirólise a biomassa orgânica é processada, sem contato com o oxigênio do ar atmosférico, a temperatura em torno de 380°C a 450°C, na qual ocorre a degradação térmica da biomassa e sua conversão em carvão, vapores e gases não condensáveis. Estes vapores são condensados e separados em duas fases: óleo e extrato aquoso.

[008] Os processos de pirólise são classificados, em função do tempo de residência, em várias categorias que recebem denominação distinta: carbonização (tempo de residência de horas ou dias); convencional (tempo de residência de 5 a 60 minutos); rápida (tempo de residência de 0,5 a 5 segundos) e flash pirólise (tempo de residência < 1 segundo).

[009] O termo Conversão de Baixa Temperatura é adotado na literatura técnica pertinente para designar processos de pirólise convencionais auto catalisados por elementos inorgânicos presentes na própria matéria-prima, que ocorre em temperatura relativamente baixas (em torno de 380°C) e em condições herméticas (livres do oxigênio atmosférico) e que são otimizados para a conversão da matéria-prima em óleo. O processo de pirólise recupera no óleo e no carvão, da ordem de 85% da energia contida na biomassa inicial.

[010] O óleo que contém boa parte desta energia é um combustível transportável e de fácil aplicação. Como exemplos destas biomassas podem ser citados lodo de esgoto, dejetos suínos, dejetos bovinos, cama de frango, resíduos de frigoríficos, vinhaça/torta de filtro da indústria de cana, tortas/farelos residuais da indústria de biodiesel, lamas/borras de petróleo, pneus inservíveis, resíduos plásticos, especialmente o polietileno, resíduos de reflorestamentos, serragem, resíduos agrícolas, capim, bagaço de cana, etc. O reator em questão também pode ser utilizado para processamento de resíduos com presença de contaminantes organoclorados, inclusive recuperação de solos contaminados. Esta variante do processo de pirólise é, geralmente, designada, dessorção térmica.

[011] Esta invenção também permite a aplicação no processo de gaseificação de biomassas que consiste na oxidação parcial da matéria-prima pela introdução de quantidades restringidas de oxigênio na forma de oxigênio puro ou na forma de ar atmosférico resultando numa mistura gasosa composta principalmente pelos gases CO e H2 que pode ter aplicações energéticas, por exemplo, na queima em motores de combustão interna ou em turbinas ou ter aplicações químicas, sendo neste caso matéria-prima para síntese de combustíveis líquidos e outros produtos químicos. Neste último caso a mistura gasosa resultante da gaseificação é designada de gás de síntese ou “syngas”.

[012] A presente invenção também tem aplicação no campo de reativação de carvões ativados saturados ou para produção de carvões ativados a partir de matérias- primas virgens. O processo de reativação de carvões ativados saturados requer temperaturas na faixa de 500°C a 800°C, tipicamente 650°C.

[013] Processos de produção de carvões ativados podem ser subdivididos em processos químicos (que empregam agentes químicos) ou físicos (que empregam gases oxidantes como vapor de água ou gás carbônico).

[014] Em geral, os processos de ativação química empregam temperatura na faixa de 500°C a 700°C e os processos de ativação física empregam temperaturas na faixa de 850°C a 950°C.

[015] A presente invenção também pode ser empregada para o processo de calcinação de matérias-primas inorgânicas objetivando a queima controlada do conteúdo orgânico eventualmente presente nas mesmas. Neste caso o material é submetido à temperatura na faixa de 500°C a 900°C, tipicamente 650°C, sob uma atmosfera com fluxo ajustado de oxigênio do ar atmosférico para queima controlada dos componentes orgânicos contidos nestas matérias-primas.

[016] O processo de calcinação permite a regeneração de matéria-prima saturada através da combustão controlada da parcela de material orgânico presente na matéria-prima preservando a parcela de material inorgânica, estável termicamente, gerando desta forma um produto que pode ser reutilizado no processo como substituto de adsorventes e coadjuvantes de filtração virgens ou ser destinado a outra aplicação similar. Dentre os resíduos inorgânicos podem ser citados diatomita, perlita, bentonita, argilas ativadas, zeolitas, etc.

ESTADO DA TÉCNICA

[017] Nos processos descritos anteriormente, o problema chave a ser resolvido é a transferência de calor para o material sólido sob processamento. Existe uma ampla variedade de equipamentos projetados para este propósito e um dos tipos clássicos é o reator tipo rosca sem fim.

[018] Este reator é constituído por um corpo cilíndrico montado horizontalmente e mantido aquecido por algum sistema de aquecimento externo como resistências elétricas, maçaricos, jaqueta externa com passagem de gás quente, vapor, óleo térmico, etc. Este tipo de reator é provido com uma rosca helicoidal transportadora, montada internamente ao corpo cilíndrico, com eixo apoiado em mancais instalados nas duas extremidades do cilindro.

[019] A rosca helicoidal desempenha dupla função: primeiro serve de mecanismo de movimentação do material a ser tratado ao longo do corpo cilíndrico; segundo, à medida que o material é transportado para frente, é constantemente revolvido.

[020] As patentes a seguir discutidas reportam o estado da arte no que diz respeito à utilização de reatores tipo rosca helicoidal sem fim para execução do processo de pirólise de resíduos orgânicos e processos similares como regeneração de carvão ativado.

[021] A patente 4,618,735 apresenta uma solução que consiste num aparato e processo para conversão de lodos através de um processo termoquímico no qual o lodo é convertido em óleo tendo propriedades semelhantes ao diesel, carvão e gases não condensáveis - GNC. O processo opera em temperatura moderadas (< 450oC), a pressão atmosférica.

[022] O reator descrito nesta patente é dividido em dois setores: o primeiro setor é um mecanismo do tipo rosca sem fim; o segundo setor, montado no mesmo eixo de tração, apresenta pás elevatórias para revolvimento do material em processamento.

[023] A primeira é a zona de volatização e a segunda a zona de reação onde a fração volátil da primeira zona é colocada em contato direto com o carvão para promover o refino do óleo. A limitação deste tipo de equipamento é a fabricação de máquinas para grandes capacidades, pois há limites construtivos para o comprimento do eixo.

[024] A patente US2007/0043246A1 descreve a otimização das condições de conversão dos vapores em óleo gerados no processo de pirólise do reator tipo eixo com rosca sem fim com pás elevadoras descrito na patente 4,618,735.

[025] O processo de conversão de lodos e materiais carbonosos é dividido em três passos: a) aquecimento do material a ser convertido em uma zona de aquecimento do reator na ausência de oxigênio para volatização dos vapores produtores de óleo, produzindo, portanto, vapores e resíduo sólido ou carvão; b) contato dos vapores com o carvão numa zona de reação para promover reações catalíticas; c) remoção dos vapores e carvão produzido do reator.

[026] A solução de reator provido de rosca sem fim para arraste do produto a ser carbonizado também foi adotada na patente EP1577367A1 que descreve um sistema e processo para tratamento de resíduos multifásicos com qualquer proporção de água óleo e sólidos, para obter hidrocarbonetos e outros produtos baseado na utilização de um reator tipo rosca sem fim dividido em três zonas com rampas de aquecimento diferentes.

[027] O reator consiste de um tubo cilíndrico horizontal tendo um helicoide de transporte (rosca sem fim) em seu interior. O resíduo a ser processado é introduzido em uma das extremidades e o produto sólido é coletado na extremidade oposta. Conforme já citado, a limitação deste tipo de equipamento é a fabricação de máquinas para grandes capacidades, pois há limites construtivos para o comprimento do eixo.

[028] A Patente PI8602299 relata um aparelho e respectivo processo de regeneração de carvão ativo que pode se apresentar na forma granulada ou pulverizada. O aparelho descrito na patente PI8602299 é constituído por um corpo cilíndrico, montado horizontalmente, que apresenta uma relação entre comprimento o diâmetro na faixa de 8 a 15, preferencialmente 12.

[029] O carvão é transportado da entrada do reator até a extremidade de descarregamento deste por uma árvore com pás ou, preferencialmente, por um parafuso de Arquimedes (ou rosca sem fim).

[030] Para gerar um espaço para passagem dos gases introduzidos e gerados no processo, a patente PI8602299 adota como solução o deslocamento vertical para baixo do eixo do parafuso de Arquimedes em relação ao eixo do cilindro do reator gerando um espaço acima do parafuso de Arquimedes por onde os gases podem fluir.

[031] Na patente PI8602299, o diâmetro do parafuso de Arquimedes é sensivelmente igual ao diâmetro interno do reator, afim de que não haja formação no fundo do reator de uma crosta de carvão ativo, cuja altura seria igual à diferença de comprimento entre o raio interno do reator e aquele do parafuso.

[032] Cada sistema de processamento desenvolvido pelas patentes anteriormente citadas apresenta suas variantes e características próprias.

[033] No presente pedido de patente de invenção foram considerados 10 pontos críticos que os projetos de reatores térmicos devem contemplar para que o processo apresente bom desempenho: • Ponto crítico 1: Os equipamentos devem ser de operação contínua que permite maior produtividade, maior eficiência energética, facilita o ajuste do processo e proporciona melhor padronização dos produtos, comparados com equipamentos de operação por bateladas. • Ponto crítico 2: O projeto mecânico deve permitir a fabricação de máquinas de grandes proporções para tornar o emprego destes equipamentos economicamente viáveis pela redução do custo de processamento com o aumento de escala. • Ponto crítico 3: O equipamento deve apresentar ajuste preciso do fluxo de sólidos, requisito para se obter padronização e qualidade dos produtos gerados nos processos. • Ponto crítico 4: O equipamento deve apresentar um eficiente sistema de troca térmica entre o meio de aquecimento e a matéria-prima em processo. • Ponto crítico 5: O equipamento deve dispor de um sistema de desaglomeração da matéria-prima, necessário quando a mesma tem tendência de se aglutinar e formar grumos que bloqueariam o fluxo de sólidos. • Ponto crítico 6: O equipamento deve dispor de um sistema de remoção de incrustações nas paredes do equipamento, especialmente nas superfícies de troca térmica, necessário quando a matéria-prima tem tendência de formar depósitos nestas superfícies. • Ponto crítico 7: O equipamento deve apresentar poucas partes móveis facilitando a hermeticidade do equipamento, requisito importante nos processos térmicos em questão. • Ponto crítico 8: O equipamento deve apresentar um sistema eficiente de remoção dos gases gerados no processo, requisito para se obter qualidade dos produtos sólidos, evitando-se processos de recombinação, e também permitir a obtenção de produtos a partir dos vapores condensados (caso do processo de pirólise) minimizando o craqueamento térmico dos constituintes destes vapores. • Ponto crítico 9: O equipamento deve apresentar um eficiente sistema de condensação dos vapores gerados no processo de pirólise resolvendo o principal problema destes sistemas que é a incrustação de depósitos nas superfícies de resfriamento. • Ponto crítico 10: O equipamento deve apresentar custos de capital e operacional moderados, requisito importante especialmente para viabilizar projetos de valorização e aproveitamento energético de biomassas.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[034] Pensando em todos os inconvenientes apresentados nos documentos do estado da técnica e interessado em proporcionar melhorias ao mercado consumidor, o ora requerente desenvolveu o objeto deste pedido de patente de invenção, o qual propõe o “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS E PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, sendo que o equipamento propriamente dito adota uma solução diferente das anteriormente descritas, que se configura essencialmente como um equipamento reator constituído por um corpo cilíndrico, montado horizontalmente, com dois bocais em cada uma de suas extremidades.

[035] Um bocal numa das extremidades, na parte superior, para admissão do sólido que será processado e um bocal na extremidade oposta, na parte inferior, para retirada do produto sólido processado.

[036] Para arraste do produto sólido sob processamento, o equipamento dispõe de uma mola extratora, montada solidária a um eixo central que se apoia em dois mancais instalados em cada uma das extremidades do aparelho. O diâmetro externo da mola extratora é definido de forma a reservar uma folga dimensional em relação ao corpo cilíndrico de modo que não haja interferência entre a mola extratora e o corpo cilíndrico mesmo quando ocorrem deformações dimensionais nas peças por efeito de dilatação e flambagem pela elevação da temperatura.

[037] A mola extratora dispõe de escovas flexíveis auto ajustáveis instaladas nas bordas, ao longo de seu comprimento, as quais eliminam o espaço existente entre a mola extratora e o corpo cilíndrico.

A DESCRIÇÃO DETALHADA.

[038] As escovas flexíveis auto ajustáveis varrem o material acumulado na parte inferior do corpo cilíndrico evitando incrustações nestas superfícies. O corpo cilíndrico dispõe ainda de um bocal em uma de suas extremidades para injeção de gases necessário para execução do processo e um bocal na extremidade oposta para retirada dos produtos gasosos gerados no processo. O corpo cilíndrico dispõe de uma jaqueta que envolve o corpo cilíndrico por onde circula o fluido de aquecimento do reator.

[039] A matéria abordada neste pedido de patente de invenção diz respeito também aos processos térmicos de tratamento de materiais orgânicos e inorgânicos mediante emprego do citado equipamento reator, processos esses que variam no tocante ao parâmetro de temperatura de trabalho e incluem: a) secagem (120°C a 200°C); b) torrefação (200°C a 300°C); c) pirólise (380°C a 450°C); d) gaseificação (500°C a 800°C); e) reativação de carvão ativado saturado (500°C a 700°C); f) produção de carvão ativado (500° a 900°C); e g) calcinação (600°C a 900°C).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[040] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente pedido de patente de invenção e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte: - A Figura 1 apresenta um corte completo do reator térmico e do transportador e resfriador integrante do equipamento objeto do presente pedido de patente de invenção, - a Figura 2 apresenta um corte detalhando o corpo cilíndrico do reator que constitui a principal parte do equipamento, - a Figura 3 apresenta um corte detalhando a fornalha que gera gás de combustão para aquecimento do reator e seu acoplamento com o reator térmico, - a Figura 4 apresenta um corte detalhando o recuperador de calor e seu acoplamento com o reator térmico, - a figura 5 apresenta um corte detalhando a unidade de condensação de vapores e seu acoplamento com o reator térmico, - a Figura 6 ilustra uma vista superior e esquemática do condensador integrante do presente equipamento, - a Figura 7 ilustra, sequencialmente, o fluxo dos gases no interior do condensador, - a Figura 8 ilustra uma vista esquemática da mola extratora prevista no presente equipamento, - a Figura 9 ilustra uma vista esquemática da mola extratora em relação ao seu sentido de giro dentro do reator térmico, - a Figura 9A ilustra um detalhe esquemático e ampliado tomado da figura 9 e que retrata a ação de um primeiro tipo de escova (cerdas), e - a Figura 9B ilustra um detalhe esquemático e ampliado tomado da figura 9 e que retrata a ação de um segundo tipo de escova (lâmina).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[041] Na descrição que segue foi considerada a utilização do equipamento 1 para o processo de pirólise de resíduos orgânicos.

[042] Em outros processos afins (secagem, torrefação, reativação de carvão ativado saturado, produção de carvão ativado virgem e calcinação), há pequenas alterações em relação ao processo de pirólise, mas o conceito de utilização do equipamento 1 é basicamente o mesmo. O equipamento 1 apresenta as seguintes partes principais: reator térmico 2; válvula de alimentação de matéria-prima 3; transportador e resfriador 4; válvula de descarga 5 do produto sólido; recuperador de calor 6 e unidade de condensação de vapores 7 e fornalha 8.

[043] No processo de pirólise, o produto sólido flui em contracorrente com o gás de aquecimento (aquecimento indireto), embora seja previsto também que o mesmo equipamento 1 possa operar no sentido cocorrente, sendo neste caso necessárias pequenas alterações na montagem. A montagem cocorrente é utilizada especialmente para os processos de secagem e torrefação. Nos demais processos a que se presta o equipamento 1 descrito no presente pedido de patente de invenção, a operação é contracorrente.

[044] A matéria-prima a ser processada é alimentada em pequenas porções sequenciais a intervalos de tempo da ordem de 3 a 5 minutos, caracterizando um processo contínuo, via válvula de alimentação de matéria-prima 3 instalada no bocal de alimentação 10 localizado em uma das extremidades do corpo cilíndrico 9.

[045] Esta válvula de alimentação de matéria- prima 3 pode ser, por exemplo, uma válvula rotativa, uma válvula tipo eclusa ou uma válvula tipo guilhotina que permite alimentação do sólido com mínimo vazamento de gases de processo ou entrada de ar atmosférico na câmara de reação. A matéria-prima cai sobre a mola extratora 11 que tem a função de mover o produto rumo ao bocal de descarga 12.

[046] O dimensionamento do reator térmico 2 deve levar em conta o tempo de residência do produto no processo e a capacidade de processamento desejada considerando que a mola extratora 11 deve operar em baixa velocidade de rotação (na faixa de 1 a 3 rotações por minuto).

[047] A matéria-prima flui de forma contínua por dentro do corpo cilíndrico 9. A velocidade com que a matéria-prima avança é ditada pela rotação da mola extratora 11.

[048] À medida que a matéria-prima avança pelo corpo cilíndrico 9 é gradativamente aquecida até alcançar a temperatura de processo que é monitorada e controlada pelos sensores de temperatura 13. O aquecimento é executado de forma indireta através da passagem de gás de combustão quente na região interna da jaqueta aquecedora 14 que envolve o corpo cilíndrico 9.

[049] Para inserção e tiragem do gás de aquecimento, a jaqueta aquecedora 14 é provida de dois bocais, o bocal de entrada de gás quente 15 proveniente da fornalha 8 e o bocal de saída de gás quente 16 ao qual é instalado o recuperador de calor 6.

[050] Para haver distribuição homogênea de calor no interior do referido equipamento 1, são colocadas chicanas 17 internas à jaqueta aquecedora 14 que fazem o gás quente percorrer um caminho maior, geram turbulência e quebram a tendência de haver um deslocamento do gás quente no sentido paralelo ao corpo cilíndrico 9.

[051] O contato radial do gás quente com as paredes do corpo cilíndrico 9 que conduz a matéria-prima melhora a troca térmica. Para diminuir as perdas térmicas, o reator térmico 2 apresenta um revestimento térmico à base de mantas isolantes 18.

[052] O calor contido no gás quente que deixa a jaqueta aquecedora 14, via bocal de saída 16 pode, eventualmente, ser aproveitado no recuperador de calor 6. Este calor pode ser utilizado para diferentes fins dependendo do processo que está sendo exercido. O recuperador de calor 6 compreende um trocador de calor 64, bem como uma chaminé 63.

[053] Por exemplo, quando o equipamento 1 está sendo utilizado para o processo de pirólise, este calor pode pré aquecer o ar que é injetado na fornalha 8 para combustão dos gases não condensáveis ou ser utilizado para secagem da matéria-prima a ser processada.

[054] A figura 8 mostra a principal característica do presente pedido de patente de invenção, que é a mola extratora 11. A mola extratora 11 pode ser fabricada com um perfil metálico de seção retangular (barra chata) como mostrado nesta figura ou com um perfil metálico de seção cilíndrica, ou qualquer outro perfil.

[055] A mola extratora 11 tem um eixo central 19 que se estende ao longo de todo seu comprimento. Nas extremidades do eixo central 19 há mancais 20 e 21 (detalhes esses visíveis na figura 2) que permitem o giro da mola extratora 11.

[056] Grande parte da carga exercida pela mola extratora 11 é suportada pelos mancais 20 e 21. Uma parte da carga, contudo é suportada pelo próprio material sob processamento. Nota-se nas figuras 8, 9, 9A e 9B que a mola extratora 11 é confeccionada de forma a deixar uma grande folga 22 em relação ao corpo cilíndrico 9 do reator térmico 2.

[057] As espiras da mola extratora 11 são interligados por pequenas barras 23 que são montadas em linha constituindo este conjunto em nervuras que enrijecem a mola extratora 11 e servem de ponto de fixação das escovas flexíveis auto ajustáveis 24.

[058] As escovas flexíveis auto ajustáveis 24 podem ser de dois tipos: tipo vassoura com cerdas flexíveis 24A fabricadas em aço inoxidável ou outras ligas metálicas, montadas com as pontas das cerdas voltadas para a superfície do corpo cilíndrico 9; tipo lâmina metálica delgada e flexível 24B, que se curva quando há algum contato com a superfície do corpo cilíndrico 9.

[059] As escovas flexíveis auto ajustáveis 24 são elementos independentes fixados nas barras 23 por elementos de fixação como parafusos ou rebites e são passíveis de serem substituídas periodicamente em manutenções programadas.

[060] Quando colocada em movimento de giro conforme representado pela seta “R” na figura 9, graças ao tracionamento provido pelo motorredutor 25 e cardam 26, a mola extratora 11 desempenha quatro funções: 1a) propicia o avanço da matéria-prima no sentido do bocal de descarga 12 de produto sólido S.

[061] Este avanço é devido a inclinação e rotação das espiras da mola extratora 11; 2a) propicia o revolvimento da matéria-prima (MP), renovando a camada limite de contato entre o sólido em processamento e a chapa quente do corpo cilíndrico 9.

[062] Este revolvimento é provido pela chapa de suporte da escova, constituído pelas barras 23 e pelas próprias escovas flexíveis auto ajustáveis 24, 24A ou 24B Nota-se o espaço vazio E deixado pela ação das escovas flexíveis auto ajustáveis 24, 24A ou 24B; 3a) promove a desaglomeração da matéria-prima (MP)no caso de produtos que tendem a se aglomerar durante o processamento térmico; 4a) As escovas flexíveis auto ajustáveis 24,24A ou 24B removem possíveis camadas incrustadas na superfície de troca térmica do corpo cilíndrico 9.

[063] O produto sólido S é dirigido rumo ao bocal de descarga 12 sendo, então, transferido para o transportador e resfriador 4. O tubo 27 da mola 28 do transportador e resfriador 4 possui uma jaqueta externa 29 envolvendo o mesmo pela qual circula água de resfriamento A, que adentra à jaqueta 29 através de bocal 30 e que sai do mesmo pelo bocal 31 (vide figura 1).

[064] O produto sólido S percorre o comprimento da mola 28 do transportador e resfriador 4 num intervalo de tempo que permite o resfriamento do produto sólido S até sua descarga via válvula de descarga 5.

[065] A mola 28 do transportador e resfriador 4 é fabricada segundo a mesma configuração da mola extratora 11 do reator térmico 2, ou seja, possui escovas de limpeza 32 ao longo de sua extensão.

[066] Estas escovas 32 permitem simultaneamente, promover o revolvimento e troca da camada limite de contato do produto sólido (S) sob resfriamento com a chapa fria do tubo 27 da mola do transportador e resfriador 4.

[067] No processo de pirólise, o produto sólido S que não é volatizado é o carvão que é retirado de forma continua através da válvula de descarga 5 que pode ser do tipo rotativa, eclusa ou guilhotina ou ser outro mecanismo similar. A função desta válvula de descarga 5 é permitir a retirada do carvão minimizando a entrada de ar para dentro do reator térmico 2.

[068] Os gases G e vapores V gerados no processo são dirigidos ao bocal de tiragem de gases e vapores 33 posicionado na parte superior do corpo cilíndrico 9.Os gases G e vapores V são, então, dirigidos para a unidade de condensação de vapores 7.

[069] Os gases G e vapores V gerados no reator térmico 2 deixam o mesmo através do bocal de tiragem de gases e vapores 33 e são direcionados à unidade de condensação de vapores 7 adentrando ao condensador 34, o qual consiste num trocador de calor composto por quatro tubos 35, 36, 37 e 38 os quatro tubos emersos em uma camisa de água 39 preenchida com um volume de água de resfriamento recirculante A.

[070] A água A adentra à camisa de água 39 através de um bocal de entrada 40, vindo a sair da mesma através de um bocal de saída 41. Envolvendo a camisa de água 39 há uma jaqueta de líquidos 42 através da qual circulam líquidos L.

[071] Na parte inferior do condensador 34 está incorporado um corpo cônico 43, onde é armazenado o líquido L condensado no interior do condensador 34.

[072] Inferiormente ao corpo cônico 43 está previsto um bocal de drenagem 44 através do qual é retirada a borra gerada no processo de condensação.

[073] O processo de condensação dos vapores V que ocorre dentro do condensador 34 pode ser melhor entendido através da observação da figura 7 que retrata esquematicamente o fluxo dos gases e vapores no interior do equipamento.

[074] Os vapores adentram ao condensador 34 através da parte superior do tubo 35, onde são resfriados e liquefeitos pelo choque térmico aplicado pelos bicos pulverizadores 45 que aspergem o líquido L gerado no próprio processo de condensação.

[075] O líquido L acumulado no interior do corpo cônico 43 é recirculado pela bomba 46 que o transfere constantemente do citado corpo cônico 43 para a jaqueta 42 e então é dirigido aos bicos pulverizadores 45.

[076] Em função da construção acima descrita há um volume constante de líquido L que é permanentemente resfriado pelo contato com a chapa da camisa de água 39 e mantido em processo de recirculação.

[077] O líquido L excedente proveniente do processo de condensação dos vapores V é drenado via sifão do condensador 47 e transferido para o tanque de armazenamento 48.

[078] Uma bomba 49 transfere o líquido L através de uma tubulação 50 para o destino de consumo do líquido. Os gases G seguem a sequência de tubos 35, 36, 37 e 38 com direção e sentido indicados pelas setas de fluxo representadas na figura 7.

[079] Tal como pode ser observado através das figuras 5 e 6, o condensador 34 conta com uma parede vertical 51 posicionada entre os pares de tubos 35/36 e 37/38.

[080] A parede vertical 51 é posicionada de modo a estar parcialmente imersa no líquido L presente no corpo cônico 43, tendo a função de direcionar o fluxo dos gases G no sentido indicado na figura 7.

[081] Os gases G não condensáveis carreiam gotículas de líquido L, sendo que para a retenção de tais gotículas são previstas chicanas defletoras 52 instaladas ao longo dos tubos 36, 37 e 38.

[082] As gotículas que são acumuladas nas chicanas defletoras 52 passam a sofrer processo de coalescência até que são precipitadas para baixo e depositadas no corpo cônico 43.

[083] Integrando o condensador 34 é previsto um filtro ciclônico 34A acoplado ao tubo 38, o qual tem a finalidade de fazer uma remoção apurada das gotículas que eventualmente não sejam retidas pelas chicanas 52.

[084] Um ventilador de tiragem 53, que é acoplado ao filtro ciclônico 34A promove a retirada dos gases não condensados G, os quais são então dirigidos para queima na fornalha 8 que provê calor para o processo.

[085] Para segurança operacional o reator térmico 2 é provido de uma válvula tipo disco de ruptura 54 e dispositivo de não retorno de chama 55, que está montado no tubo 56 que dá acesso à fornalha 8.

[086] Um ponto muito importante do presente pedido de patente de invenção é relativo à remoção dos vapores gerados nos processos. Em geral, a qualidade do produto sólido S e do líquido condensado L é função do tempo de remoção dos vapores V da zona reacional. Roscas helicoidais convencionais com abas fechadas causam impedância ao fluxo dos gases e dificultam a remoção dos vapores gerados no processo.

[087] Na patente PI 8602299 (Brasil) buscou- se solucionar esta questão deslocando o eixo da rosca para baixo procurando deixar um espaço vazio na parte superior do cilindro.

[088] No presente pedido de patente de invenção, a geração de espaço para o fluxo dos vapores gerados no processo foi resolvida através da utilização de uma mola extratora 11, como meio de arraste do produto sólido S.

[089] A região central da mola extratora 11 é oca e deixa um amplo espaço vazio E' para o fluxo de gases. O tempo de retenção do sólido no espaço reacional é da ordem de 30 a 60 minutos. Portanto não são necessárias grandes superfícies para arraste do produto sólido S.

[090] A utilização de mola extratora 11 fabricada com perfis estreitos é suficiente para o transporte dos sólidos. Outra vantagem de se utilizar perfis estreitos é que o esforço exercido pela mola extratora 11 é reduzido bem como seu peso próprio. Desta forma, o torque necessário para a rotação da mola extratora 11 é reduzido assim como também é reduzida a flambagem da mola extratora 11 com a elevação da temperatura.

[091] Um resultado prático do presente pedido de patente de invenção é que quando colocada em movimento de giro lento, apenas as cerdas das escovas 24A ou laminares 24B tem contato físico com a chapa do corpo cilíndrico 9 e, por serem flexíveis, estas cerdas ou lâminas se ajustam a eventuais deformações neste corpo cilíndrico 9, como por exemplo, nas junções de soldas. Desta forma o eventual atrito que seria causado pelo contato físico entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9 é reduzido de forma significativa e isto é uma característica marcante do presente pedido de patente de invenção.

[092] Diversas vantagens são decorrentes da forma construtiva descrita no presente pedido de patente de invenção: 1a) todo equipamento térmico é sujeito a dilatação e variação dimensional nas fases de aquecimento e resfriamento. Roscas transportadoras helicoidais convencionais com eixo central (e projetos semelhantes com eixo central) quando construídos com pouca folga entre a rosca e o cilindro podem apresentar problemas de interferência decorrentes das alterações dimensionais geradas pelas mudanças de temperatura. Isto, em geral, é impeditivo para construção de máquinas de grandes proporções.

[093] A mola extratora 11 com escovas flexíveis auto ajustáveis 24 elimina todas estas dificuldades, pois permite a construção deixando uma grande folga 22 entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9.

[094] As escovas flexíveis auto ajustáveis 24 eliminam esta folga 22 e removem a camada de sólido que ficaria estacionária na mesma se tais escovas não estivesse presentes; 2a) roscas transportadoras helicoidais com eixo central são limitantes para fabricação de equipamentos de grandes comprimentos ao passo que a mola extratora 11 objeto do presente pedido de patente de invenção permite construir equipamentos de dimensões e capacidades elevadas e 3a) a técnica da mola extratora 11 é bastante simples de fabricação, requer relativamente pouca matéria-prima o que propicia significativa redução de custo comparado com roscas transportaras helicoidais convencionais.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[095] É objetivo do presente pedido de patente de invenção um equipamento 1 para execução de diversos processamentos térmicos de materiais orgânicos e inorgânicos podendo ser citados: secagem (120°C a 200°C), torrefação (200°C a 300°C), pirólise (380°C a 450°C), gaseificação (500°C a 800°C), reativação de carvão ativado saturado (500°C a 700°C), produção de carvão ativado (500° a 900°C) e calcinação (600°C a 900°C).

[096] O presente pedido de patente de invenção atende de forma plena os pontos críticos anteriormente expostos relacionados aos processos térmicos e para este propósito o equipamento 1 apresenta características bastante inovadoras a seguir descritas: • Ponto crítico 1: Prover equipamentos de operação contínua. O equipamento 1 descrito no presente pedido de patente de invenção proporciona operação de forma contínua, pois a mola extratora 11 consiste em um sistema de arraste controlado da matéria-prima sob processamento o que permite maior produtividade, maior eficiência energética, facilita o ajuste do processo e proporciona melhor padronização dos produtos, comparados com equipamentos de operação por bateladas. O equipamento 1 apresenta facilidade de operacionalização, inclusive através de alto grau de automação, possibilitando assim, alcançar altas capacidades de processamento. Para permitir a operação contínua é necessário resfriar o produto sólido ao passo que o mesmo é gerado. No presente pedido de patente de invenção o equipamento 1 dispõe de um único bocal de descarga 12 do produto sólido S processado. O produto sólido S processado é então resfriado na mola 28 do transportador e resfriador 4, a qual é fabricada segundo a mesma configuração da mola extratora 11 do reator térmico 2, ou seja, possui escovas de limpeza ao longo de sua extensão. A mola 28 do transportador e resfriador 4 é encamisada sendo refrigerada pela circulação de água proveniente de torre de resfriamento pela jaqueta 29. • Ponto crítico 2: Prover máquinas de grandes proporções. Toda máquina térmica é sujeita a sofrer mudanças dimensionais devido a efeitos de dilatação e à flambagem das peças com a elevação da temperatura. Se for adotada uma fabricação sem folga entre a mola extratora e o corpo cilíndrico do reator térmico, pode ocorrer contato físico entre as partes e consequente desgaste mecânico das peças. Por outro lado, se for adotada uma fabricação deixando uma folga entre a mola extratora e o corpo cilíndrico do reator térmico é gerado um espaço de acúmulo do material sob processamento. Este material acumulado é isolante e dificulta a transferência de calor do corpo cilíndrico quente para o interior do reator térmico. Objetivando desenvolver uma tecnologia com aplicação industrial que exige máquinas de grandes dimensões (grandes capacidades produtivas), no presente pedido de patente de invenção optou-se pela forma construtiva com folga dimensional radial entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9 com instalação de escovas flexíveis auto ajustáveis 24 para eliminar esta folga 22. Basicamente são três conceitos envolvidos com a adoção desta técnica: Primeiro: A mola extratora 11 é provida de um eixo central 19 de sustentação. Portanto todo peso da mola extratora 11 é descarregado nos mancais 20 e 21 localizados nas extremidades do eixo central 19. O corpo cilíndrico 9 e a mola extratora 11 são fabricados em material metálico como aço inoxidável ou aço carbono. Segundo: No presente pedido de patente de invenção é adotada a fabricação da mola extratora 11 deixando uma folga 22 bastante grande entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9 do reator térmico 2 o diâmetro da mola extratora 11 é da ordem de 90% do diâmetro do corpo cilíndrico 9 do reator térmico). Esta folga 22 permite absorver as deformações inerentes a equipamentos térmicos, especialmente devido à flambagem do corpo cilíndrico 9 e da mola extratora 11 decorrente da elevação da temperatura. Esta técnica de construção com bastante folga 22 assegura não haver contato físico da mola extratora 11 com o corpo cilíndrico 9 do reator térmico 2. Terceiro: A folga 22 entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9 do reator térmico 2 permite o acúmulo de material sob processamento sobre o corpo cilíndrico 9 dificultando a transferência de calor para o interior do reator térmico 2. Para remover este material acumulado, a mola extratora 11 é provida de escovas flexíveis auto ajustáveis 24 (cerdas 24A ou lâminas 24B) ao longo de toda a sua extensão. As cerdas das escovas atuam como vassouras, removendo o material acumulado e renovando a camada limite (camada de contato entre o corpo cilíndrico 9 e o material sob processamento). A combinação das três características permite resolver a questão de dificuldade de construção de máquinas de grandes proporções. Adota-se uma técnica de construção deixando folgas 22 entre a mola extratora 11 e o corpo cilíndrico 9 e se eliminam estas folgas 22 com as escovas flexíveis auto ajustáveis 24. Uma característica interessante do presente pedido de patente de invenção é que a variação do diâmetro e comprimento do corpo cilíndrico 9 e, consequentemente, da mola extratora 11, permite a construção de máquinas que abrangem uma ampla faixa de trabalho que se estende desde 2t/dia até 100t/dia. • Ponto crítico 3: Prover um equipamento 1 com ajuste preciso do fluxo de sólidos: Em uma das extremidades da mola extratora 11 há um sistema de tração tipo cardam 26 acoplado a um moto redutor 25 externo que, quando acionado, confere movimento de giro lento à mola extratora 10 ajustável de 1 a 3 rotações por minuto. A medida que a mola gira, no sentido apropriado, o produto sólido S é arrastado em direção ao bocal de descarga 12. Este mecanismo permite ajustar o tempo de residência do produto na zona quente do equipamento 1 que pode ser ajustado na faixa de 20 a 60 minutos tipicamente. Todo produto sólido S passa pelas mesmas condições operacionais e isto proporciona padronização e qualidade dos produtos gerados nos processos. Quanto ao manuseio de sólidos, a alimentação de matéria-prima MP é executada a partir de um único bocal de alimentação 10 instalado no corpo cilíndrico 9 do equipamento 1, da mesma forma, a descarga de produto S também é efetuada através de um único bocal de descarga 12, instalado no corpo cilíndrico 9 do equipamento 1, no lado oposto. Esta característica simplifica o sistema de manuseio de sólidos, pois são utilizados sistemas convencionais como esteiras, ou transportadores helicoidais. O equipamento 1 é versátil e o fluxo de matéria-prima MP pode ser contracorrente ou cocorrente em relação ao fluxo de aquecimento da jaqueta aquecedora 14 externa. • Ponto crítico 4: Prover um eficiente sistema de troca térmica. A questão da transferência de calor é outro ponto de destaque na presente invenção. O equipamento 1 ora reivindicado apresenta dois processos de transferência de calor: por condução e por convecção. O reator térmico 2 descrito no presente pedido de patente de invenção dispõe de uma jaqueta aquecedora 14 externa ao corpo cilíndrico 9 pela qual flui o meio de aquecimento que pode ser gás de combustão, vapor ou óleo térmico. A jaqueta aquecedora 14 dispõe de dois bocais para entrada e saída do fluido de aquecimento. O bocal de entrada 15 serve para entrada de gás de aquecimento e o bocal de saída 16 serve para saída de gás quente. A passagem do fluido de aquecimento pela jaqueta aquecedora 14 aquece a chapa do corpo cilíndrico 9 e permite a transferência de calor por condução para a matéria-prima MP a ser processada. A presente invenção provê a jaqueta aquecedora 14 com chicanas defletoras 17 do gás quente de modo a prover um movimento tipo “serpente” para o gás aquecido. Estas chicanas defletoras 17 evitam o movimento do gás quente em fluxo laminar paralelo ao corpo cilíndrico 9, aumentam o tempo de residência do gás quente e melhoram a troca térmica. Outra contribuição das escovas flexíveis auto ajustáveis 24 é ao aumento significativo da área de troca térmica contribuindo para transferência de calor por condução para a massa sob processamento. O corpo cilíndrico 9 também dispõe de um bocal 57 para injeção de fluido para aquecimento direto da matéria- prima MP a ser processada (aquecimento por convecção). Este fluido pode ser vapor ou ar quente dependendo do processo a que se destina o equipamento 1 descrito neste pedido de patente de invenção. O presente pedido de patente de invenção permite a recuperação do calor que escapa da jaqueta aquecedora 14 através de um recuperador de calor 6. Este calor residual pode ser utilizado de várias maneiras dependendo do processo a que se destina o equipamento 1, por exemplo, para aquecer o ar de combustão da fornalha 8 que supre calor ao reator térmico 2. Outro aspecto importante deste pedido de patente de invenção é permitir que o fluxo do meio de aquecimento que circula pela jaqueta aquecedora 14 seja contracorrente ou cocorrente em relação ao sentido de fluxo de movimentação da matéria-prima, dependendo do processo a que se destina o aparelho. Por exemplo, nos processos de secagem e torrefação é interessante o fluxo cocorrente, pois a alimentação do material úmido do lado mais aquecido da jaqueta aquecedora 14 minimiza risco de queima do produto a ser seco. Nos demais processos a que se destina o aparelho, em geral, se adota o fluxo contracorrente para garantir melhor qualidade do produto sólido resultante do processo. Outro objetivo da presente invenção é prover o sistema de uma fornalha 8 que gera o gás de combustão que se destina ao aquecimento do equipamento 1. Este queimador opera com um combustível suplementar (Gás Liquefeito de Petróleo - GLP, lenha, resíduos de biomassas, etc.). Neste queimador também são queimados os gases não condensáveis GNC gerados no processo de pirólise, separados dos vapores condensáveis na unidade de condensação de vapores 7. • Ponto crítico 5: Prover um sistema de desaglomeração da matéria-prima. A mola extratora 11 com escovas flexíveis auto ajustáveis 24 tem uma função muito importante no presente pedido de patente de invenção. Além de proporcionar o movimento de avanço da matéria-prima sob processamento, provoca o revolvimento da mesma, renovando continuamente a camada limite em contato com a chapa do corpo cilíndrico 9 e também promove a desaglomeração da matéria-prima no caso de produtos que tendem a se aglomerar durante o processamento térmico. • Ponto crítico 6: Prover um sistema de remoção de incrustações nas paredes do equipamento 1, especialmente nas superfícies de troca térmica. A ação contínua de varrição das cerdas das escovas flexíveis auto ajustáveis 24A impede o processo de deposição de eventuais camadas incrustantes na superfície de troca térmica do fundo do corpo cilíndrico 9. O presente pedido de patente de invenção atende ao conceito de equipamento autolimpante. • Ponto crítico 7: Prover um sistema eficiente de remoção dos gases gerados no processo. Em geral, a qualidade dos produtos sólidos e líquido, no caso de pirólise, está diretamente ligada a taxa de remoção dos vapores e gases gerados no processo. Quanto maior a taxa de retirada, melhor a qualidade dos produtos. O presente pedido de patente de invenção proporciona um excelente meio para a rápida remoção dos componentes gasosos gerados. A mola extratora 11 dos produtos sólidos é um dispositivo cuja forma geométrica deixa um grande vazio ao longo de toda a extensão do corpo cilíndrico 9, gerando um canal por onde os vapores fluem até atingir o bocal de tiragem de vapores 33. O presente pedido de patente de invenção provê ainda um bocal 57 no corpo cilíndrico 9, na parte superior da extremidade de descarga do produto tratado que serve, no caso do processamento por pirólise de resíduos orgânicos, para à recirculação dos gases não condensáveis e vapores gerados no processo pelo meio reacional. Esta recirculação é executada em contracorrente ao fluxo da matéria-prima. A recirculação de gases não condensáveis permite maximizar a produção de líquido L. O bocal 57 no corpo cilíndrico 9, na parte superior da extremidade de descarga do produto tratado que serve, no caso do processamento por calcinação de resíduos inorgânicos para injeção de ar atmosférico de calcinação e no caso do processamento de reativação de carvão ativado saturado ou produção de carvão ativado para injeção de vapor de água o gás carbônico que são agentes oxidantes. • Ponto crítico 8: Prover um equipamento com poucas partes móveis facilitando a hermeticidade do equipamento. Deve ser notado que as partes móveis que exigem vedações dinâmicas são os dois mancais de apoio do eixo 19 da mola extratora 11. Para esta vedação são utilizados retentores ou gaxetas convencionais. Os bocais de alimentação e descarga de sólidos e entrada 15 e saída 16 de gases são estacionários e fixos ao corpo cilíndrico 9 ou à jaqueta aquecedora 14. Nestes bocais são utilizados flanges padronizados o que facilita o emprego de válvulas comerciais disponíveis no mercado tanto para alimentação de matéria-prima evitando a entrada de ar atmosférico ou escape de gases de processo quanto para descarga do produto sólido processado. Estas válvulas podem ser do tipo rotativa, pistão, eclusa ou guilhotina. Estas características permitem a construção de um equipamento hermético, condição fundamental para execução adequada dos processos a que se presta o equipamento 1 descrito no presente pedido de patente de invenção. • Ponto crítico 9: Prover um equipamento com eficiente sistema de condensação dos vapores gerados no processo de pirólise. Um grande problema relacionado à condensação dos vapores gerados no processo de pirólise quando se utiliza trocadores de calor casco tubo ou de placas é a formação de depósitos incrustantes nas superfícies de troca térmica que traz prejuízos ao desempenho destes componentes. Para resolver este problema, no presente pedido de patente de invenção adotou-se a mesma técnica de resfriamento utilizada em bombas de vácuo difusoras. A condensação ocorre no primeiro tubo condensador 35 utilizando o próprio líquido L gerado no processo que é bombeado pela bomba 46 e pulverizado sobre a corrente de vapores através dos bicos pulverizadores 45 arrastando esta corrente contra a superfície do primeiro tubo condensador 35 mantido resfriado pela circulação de água provinda de uma torre de resfriamento na camisa externa 39. Este fluxo constante do líquido L não permite a formação de incrustações nas superfícies de resfriamento. O jato pulverizado é injetado no sentido cocorrente ao fluxo de vapores e tende a arrastar e retirar os vapores de dentro do reator térmico 2. Os gases não condensáveis passam por um sistema de chicanas 52 e filtro ciclônico 34A para remoção de gotículas de líquido condensado. A composição deste líquido L depende do tipo de matéria-prima. A unidade de condensação de vapores 7 descrita é útil para os processos de pirólise, reativação de carvão ativado saturado e produção de carvão ativado. Para os processos de secagem, torrefação, gaseificação e calcinação a unidade de condensação de vapores 7 é composta de filtro ciclônico 34A para filtração de particulado e um lavador de gases (do tipo convencional) para lavagem dos gases emanados do processo (não mostrados). • Ponto crítico 10: Prover equipamentos com custos de capital e operacional moderados. O equipamento 1 relativo ao presente pedido de patente de invenção é bastante leve. A forma geométrica do corpo cilíndrico 9 e respectiva jaqueta aquecedora 14 conferem uma estrutura sólida ao equipamento 1 e, portanto, são construídos com chapas de pequena espessura. A mola extratora 11 também utiliza pouco material para sua fabricação. Estas características proporcionam um aparelho de baixo custo de fabricação. O processamento contínuo, utilização de equipamentos periféricos convencionais disponíveis no mercado e o alto grau de automação permitido ao aparelho minimizam os custos operacionais.

[097] O reator 2 é caracterizado também pelo fato de ser montado sobre uma base 60, sendo apoiado sobre a mesma a partir de um conjunto de pés de apoio, onde um deles é fixo 61 e os demais são deslizantes 62, visando assim a absorção das alterações dimensionais causadas pela dilatação térmica verificada quando do funcionamento do reator 2.

[098] Apesar de detalhado o presente pedido de patente de invenção, é importante entender que o mesmo não limita sua aplicação aos detalhes e etapas aqui descritos. O presente pedido de patente de invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticado ou executado em uma variedade de modos. Deve ficar entendido que a terminologia aqui empregada é para a finalidade de descrição e não de limitação.

Claims (23)

1. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, caracterizado por a mola extratora (11) apresentar em suas bordas, ao longo de toda sua extensão, escovas flexíveis auto ajustáveis (24) que eliminam a folga (22) existente entre a mola extratora (11) e o corpo cilíndrico (9) e o equipamento (1) contar com um reator térmico (2) composto por um corpo cilíndrico (9), montado horizontalmente.

2. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o corpo cilíndrico (9) apresentar uma jaqueta aquecedora (14) externa por onde flui gás quente, vapor ou óleo térmico, ou são instaladas resistências elétricas.

3. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o costado do equipamento (1) ser isolado termicamente com manta isolante (18).

4. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reator térmico (2) contar com um mecanismo de arraste da matéria prima processada que é uma mola extratora (11), montada internamente dentro do corpo cilíndrico (9), centralizada em relação ao eixo principal do corpo cilíndrico (9); a mola extratora (11) tem um eixo central (19) de apoio e sustentação com mancais (20 e 21) nas suas extremidades; em uma das extremidades da mola extratora (11) há um sistema de tração definido como um cardam (26) acoplado a um moto redutor (25) externo que, quando acionado, confere movimento de giro lento à mola extratora (11).

5. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a mola extratora (11) ser montada com folga (22) radial em relação ao corpo cilíndrico (9).

6. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a mola extratora (11)apresentar em suas bordas, ao longo de toda sua extensão, escovas flexíveis auto ajustáveis (24) que eliminam a folga (22) existente entre a mola extratora (11) e o corpo cilíndrico (9); as escovas flexíveis auto ajustáveis (24) varrem o material acumulado na parte inferior da superfície interna do corpo cilíndrico (9) e removem possíveis camadas incrustadas nas superfícies internas do corpo cilíndrico (9), constituindo desta forma um mecanismo autolimpante.

7. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as escovas flexíveis auto ajustáveis (24) serem do tipo vassouras com cerdas flexíveis (24A), montadas com as pontas das cerdas voltadas para a superfície do corpo cilíndrico (9).

8. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as escovas flexíveis auto ajustáveis (24) serem do tipo lâmina metálica delgada e flexível (24B), que se curva quando há algum contato com a superfície do corpo cilíndrico (9).

9. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por operar de forma contínua, o regime de operação contínua inclui todas as operações funcionais do equipamento tais como: alimentação de matéria-prima (MP) pela válvula de alimentação (6), o arraste do produto sólido pela mola extratora (11) rumo ao bocal de descarga (12), o resfriamento do produto sólido através da mola encamisada refrigerada com água, a descarga do produto sólido pela válvula de descarga (5) e o devido tratamento dos voláteis gerados no processo térmico pela unidade de condensação de vapores (7).

10. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reator (2) ser configurado de modo a que a alimentação de matéria-prima (MP) e retirada do produto processado ser efetuada de forma hermética através do emprego de válvula de alimentação (3) de matéria-prima (MP) e válvula de descarga (5) de produto (P) e ditas válvulas sendo dos tipos que incluem: eclusa, rotativa e guilhotina.

11. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser o equipamento (1) destinado ao processamento térmico de matérias-primas orgânicas e inorgânicas.

12. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sistema de tratamento dos gases nos processos de secagem, torrefação, gaseificação e calcinação ser composto por um filtro ciclônico (34A) e um lavador de gases.

13. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por apresentar uma unidade de condensação dos vapores (7) e lavagem dos gases não condensáveis gerados nos processos de pirólise, reativação de carvão ativado saturado e produção de carvão ativado com consequente produção de líquido (L) e gases não condensáveis.

14. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a condensação dos vapores ser provocada pelo contato direto dos vapores com o próprio líquido (L) gerado no processo injetado sobre a corrente de vapores pelos bicos pulverizadores (33) e pelo contato direto destes vapores com a superfície fria do primeiro tubo condensador (35) que dispõe de jaqueta de água de resfriamento circulante.

15. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado por os gases não condensáveis que deixam a unidade de condensação de vapores (7) serem removidos por um ventilador de tiragem (53) e dirigidos para queima na fornalha (8).

16. “EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA PARA PROCESSAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por permitir a recirculação dos gases não condensáveis gerados no processo de pirólise através do bocal de recirculação instalado corpo cilíndrico (9) do equipamento.

17. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, sendo o equipamento (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos e inorgânicos denominado secagem térmica que opera na faixa de 120°C a 200°C, preferencialmente de 150°C a 160°C, com redução do teor de umidade da matéria-prima.

18. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos denominado torrefação que opera na faixa de 200°C a 300°C, preferencialmente de 250°C a 270°C, com aumento da densidade energética do produto.

19. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos denominado pirólise que opera na faixa de 380°C a 450°C, preferencialmente de 390°C a 400°C, que promove a transformação da matéria-prima nos produtos carvão, óleo, extrato aquoso e gases não condensáveis.

20. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos denominado gaseificação que opera na faixa de 500°C a 800°C, preferencialmente de 550°C a 600°C, que promove a transformação da matéria-prima em gases não condensáveis compostos principalmente por CO e H2.

21. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos denominado reativação de carvão ativado saturado que opera na faixa de 500°C a 700°C, preferencialmente de 600°C a 650°C, que promove a regeneração e reativação gerando produtos com particularidades semelhantes aos carvões virgens originais.

22. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos orgânicos denominado produção de carvão ativado que opera na faixa de 500°C a 900°C, preferencialmente de 850°C a 900°C, que promove a transformação da matéria-prima no produto carvão ativado particularizado pela alta porosidade e superfície específica que lhes conferem propriedades adsorventes.

23. “PROCESSOS TÉRMICOS DE TRATAMENTO DE MATERIAIS ORGÂNICOS E INORGÂNICOS MEDIANTE EMPREGO DE EQUIPAMENTO REATOR CILÍNDRICO COM MOLA EXTRATORA”, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o equipamento (1) ser empregado para o processamento térmico de resíduos inorgânicos denominado calcinação que opera na faixa de 600°C a 900°C, preferencialmente de 650°C a 700°C, que promove a queima controlada do conteúdo orgânico eventualmente presente na matéria-prima.

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