BR112016027131B1 - Arranjo e método para a reciclagem de carbono e hidrocarboneto de material orgânico através da pirólise - Google Patents

Abstract

arranjo e método para a reciclagem de carbono e hidrocarboneto de material orgânico através da pirólise. arranjo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto do material de entrada orgânico através do tratamento de pirólise, o qual compreende: um reator (1) compreendendo uma câmara (110) que é limitada por uma camisa (111) e seções de parede de extremidade superior e inferior (112, 113), em cujo material de entrada câmara (m), na forma fragmentada, deve ser introduzido, um meio de entrada de gás (120) para a alimentação de gás inerte aquecido (101) ao material de entrada, por meio do que o meio de entrada de gás (120) é conectado de uma maneira que transfere o gás a uma fonte de emissão de gás (102) através de tubulações de entrada (104, 129, 187.1, 187.2) que são associadas com tubulações de entrada, e saídas de gás (160) para conduzir o gás para fora da câmara, em que o meio de saída de gás (120) compreende aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais flui o gás, destinadas a alimentar (101) a câmara (110), por meio do que as aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais o gás flui, são arranjadas de maneira tal que uma queda na pressão dp é gerada durante a alimentação do gás que excede a queda na pressão dm do gás durante a passagem através do material de entrada m que foi intro-duzido na câmara. a invenção também se refere a um método para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise.

Description

ARRANJO E MÉTODO PARA A RECICLAGEM DE CARBONO E HIDROCARBONETO DE MATERIAL ORGÂNICO ATRAVÉS DA PIRÓLISE ÁREA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um arranjo e a um processo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material orgânico através da pirólise.

ANTECEDENTES

[0002] Durante a pirólise, o material de entrada orgânico é aquecido na ausência do oxigênio, por meio do que o material, em vez de entrar em combustão, é convertido em componentes mais simples na forma de produtos nas formas fluida e gasosa, os quais são recuperados através de uma sequência de etapas de processo subsequentes que incluem, entre outras coisas, a condensação. Depois da pirólise completa, conhecida como "carbonização", permanece exclusivamente o carbono.

[0003] Antes do processo da pirólise, o material de entrada é fragmentado em partículas de um tamanho apropriado, lavado e pré-aquecido até cerca de 100 a 150°C, depois do que o material é introduzido em um reator similar a uma fornalha para a conversão em gás, o que ocorre normalmente a temperaturas de cerca de 450 a 700°C. Um gás volátil, conhecido como "gás de pirólise", é obtido do processo de pirólise, e esse gás contém, além do vapor de água, monóxido de carbono, dióxido de carbono, parafina, olefinas, e um número de compostos de hidrocarboneto a partir dos quais óleo e gás podem ser recuperados. O negro de fumo ou o carbono ativo podem ser produzidos a partir do resíduo contendo carbono sólido no reator após o processo de pirólise. Os produtos da pirólise que são obtidos são muito valiosos como matérias primas industriais, e têm normalmente qualidades que são inteiramente comparáveis àquelas das matérias primas correspondentes produzidas de uma maneira convencional.

[0004] Tipos diferentes de arranjos de pirólise são disponíveis, alguns dos quais são processos contínuos nos quais o material orgânico é alimentado a um reator com um leito deslocável que é transportado através de um tambor em que calor é aplicado ao material direta ou indiretamente. Um outro tipo de arranjo de pirólise é um arranjo tal em que um reator que opera em bateladas é provido com o material de entrada orgânico em bateladas, por meio do que o reator é lacrado e a pirólise do material é realizada pelo suprimento de gás inerte aquecido. Um exemplo de tal arranjo é revelado no documento de patente SE 531785.

[0005] A experiência mostrou que esse processo tem muitas vantagens, um das quais é que é mais simples monitorar e controlar os parâmetros de operação durante o processo. É descrito no documento de patente SE 531785 como o gás é conduzido através do leito de material de uma tubulação de distribuição de gás centralmente arranjada para as saídas d gás arranjadas no fundo do reator, por meio do que a quantidade de gás suprida é regulada através de uma série de unidades da entrada arranjadas na tubulação de distribuição de gás e onde a direção do fluxo de gás é controlada através da regulagem das saídas de gás onde o gás da pirólise é conduzido para fora.

[0006] Durante o processo de pirólise descrito no documento de patente SE531785, o reator é preenchido inicialmente com o material de entrada que forma um leito de material que afunda durante o processamento, e o material de entrada parcialmente processado dessa maneira se torna mais compacto. Ocorre que algumas regiões no leito do material de entrada ou determinadas partículas do material são processadas de maneira desuniforme. Tal processamento desuniforme influencia a direção do fluxo de gás no material, uma vez que os fluxos de gás seguem a passagem de menor resistência, e esses riscos têm uma influência negativa na pirólise, uma veze que a duração do processo é ampliada com os custos do processo aumentados como uma consequência.

[0007] O óleo condensado da pirólise é coletado em uma calha arranjada no fundo do reator durante a pirólise. Foi mostrado que é importante minimizar o conteúdo dos resíduos do óleo não vaporizado e dos resíduos de material contendo carbono condensado do óleo da pirólise, uma vez que isso tem uma influência prejudicial na qualidade do produto.

[0008] A tubulação de distribuição de gás que é descrita no documento de patente SE 531785 conduz a um controle melhorado do fluxo de gás através do material da entrada e um melhor monitoramento da alimentação de gás no reator do que outros arranjos previamente conhecidos, mas há uma necessidade de melhorar ainda as possibilidades de controle e de regulação das condições e dos parâmetros de operação dentro do próprio reator a fim de superar as dificuldades e os problemas que surgem com relação à tecnologia da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] Uma finalidade da invenção consiste na provisão de um arranjo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise que torna possível uma pirólise mais eficiente e mais completa do material de entrada alimentado do que os arranjos da técnica anterior.

[00010] Outras finalidades da invenção consistem na provisão de um arranjo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise que torna possível uma distribuição uniforme de gás no material de entrada no reator, um controle melhorado do fluxo de gás através do material de entrada, e uma alimentação eficiente de calor no leito completo do material de entrada durante o período de processamento completo durante o qual ocorre a pirólise.

[00011] As finalidades descritas acima são atingidas com um arranjo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise com as características que são especificadas na reivindicação 1 e com as etapas do método que são especificadas no método de acordo com a reivindicação 32.

[00012] A vantagem do arranjo de acordo com a invenção é que uma queda na pressão é gerada através das aberturas através das quais o gás flui na unidade de entrada de gás que excede a queda na pressão do gás no leito do material de entrada, por meio do que uma distribuição uniforme do gás alimentado no material da entrada é obtida. Isso também faz com que a temperatura no material da entrada se torne mais uniforme e que possa ser monitorada com mais precisão, o que impede ou pelo menos reduz o risco que algumas regiões no leito de material ou determinadas partículas de material sejam processadas de maneira desuniforme. Desta maneira, um processamento mais uniforme do material da entrada é obtido, e uma pirólise mais completa é realizada.

[00013] Uma vantagem adicional do arranjo de acordo com a invenção é que, ao alimentar o gás proveniente de uma tubulação de distribuição de gás centralmente arranjada e das unidades de entrada de gás arranjadas no fundo da câmara do reator, uma distribuição significativamente mais uniforme e mais eficiente do gás é obtida em relação aos reatores da técnica anterior. O gás é conduzido das unidades de entrada de gás radial, oblíqua e diagonalmente às unidades de saída de gás arranjadas na camisa ou na extremidade superior do reator, e o gás dessa maneira passa através de um volume grande de material da entrada em um período curto, e o processamento será eficiente. Uma vantagem adicional com o arranjo de entradas de gás no fundo da câmara é que o fluxo de gás através do material na parte mais inferior do leito pode ser monitorado separadamente e aumentado caso requerido.

[00014] Uma vantagem adicional é que o gás que é alimentado tem somente um tempo de retenção muito curto na câmara do reator durante o qual o calor é aplicado ao material de entrada, e isso conduz ao óleo de pirólise vaporizado que também sai do reator rapidamente, e a recondensação do óleo é impedida.

[00015] Uma vantagem adicional é que o gás é conduzido para fora da câmara através de unidades de saída arranjadas na camisa, por meio do que o controle eficiente do fluxo de gás através do material de entrada é obtido. As unidades de saída são equipadas com meios de controle de maneira tal que a direção do fluxo de gás pode ser monitorada. O desenho das unidades de saída também impede que o óleo da pirólise vaporizado recondense no material de entrada.

[00016] Uma vantagem adicional do arranjo de acordo com a invenção é que a pirólise mais eficiente do material da entrada resulta em um produto final que não tem essencialmente resíduos de gases voláteis (odor), isto é, um produto que não é constituído essencialmente por coque, mas consiste em carbono puro (negro de fumo), e no qual essencialmente todo o óleo que é produzido a partir do material de entrada é vaporizado e removido do reator junto com o gás do processo emitido.

[00017] Outras características e vantagens distintivas da invenção se tornam evidentes pelas reivindicações não independentes.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00018] A invenção será descrita em mais detalhes a seguir com referência aos desenhos anexos, os quais mostram:

[00019] A Figura 1 mostra esquematicamente uma modalidade do arranjo de acordo com a invenção em uma vista destacada.

[00020] A Figura 2 mostra esquematicamente uma tubulação de distribuição de gás arranjada no reator de acordo com a invenção.

[00021] A Figura 2a mostra uma vista em seção de um detalhe da tubulação de distribuição de gás.

[00022] A Figura 3 mostra esquematicamente uma outra modalidade do reator em uma vista destacada;.

[00023] A Figura 3a mostra um detalhe do fundo da câmara.

[00024] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva de um detalhe do arranjo da linha de gás.

[00025] A Figura 5 mostra esquematicamente uma outra modalidade do reator em uma vista destacada.

[00026] A Figura 6 mostra a unidade de saída de gás em detalhes.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[00027] A Figura 1 mostra um arranjo de acordo com a invenção para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico pela pirólise. O arranjo (mostrado em vista destacada) compreende um reator 1 que funciona de uma maneira de descontínua projetado como um vaso com uma câmara 110 que se presta a receber o material de entrada na forma fragmentada. O vaso 1 do reator é manufaturado de aço inoxidável ou de um material similar que podem resistir a altas temperaturas, e exibe a forma de um cilindro circular verticalmente ereto estendido cuja altura excede o seu diâmetro. O vaso do reator é suportado por um número de suportes do tipo perna 108.

[00028] A câmara 110 limitada externamente por uma camisa 111 formada a partir de uma parede circularmente cilíndrica circundante que é arranjada concêntrica a um eixo central vertical 105 que se estende através do reator. A câmara 110 também é limitada por uma seção de parede de extremidade superior 112 e uma seção de parede de extremidade inferior 113, cada uma das quais é principalmente perpendicular ao eixo central 105 e paralela uma à outra.

[00029] O material de entrada M pode consistir em qualquer material finamente dividido que contém as substâncias orgânicas que são apropriadas para a pirólise. Tal material pode ser constituído por um material orgânico de várias origens, não somente material não processado novo, mas também um material previamente usado que contém o material orgânico destinado a ser recuperado. Tal material é constituído, por exemplo, por material de borracha fragmentado de pneus descartados ou um outro material de plástico. O arranjo também é apropriado para a pirólise de substâncias e de material fragmentado durante a reciclagem de componentes eletrônicos, máquinas domésticas e similares. Além disso, o resíduo das indústrias que trabalham com produtos de borracha é apropriado para processamento no arranjo para a reciclagem de substâncias de componentes e a produção de negro de fumo e de óleo de pirólise.

[00030] A seção de parede de extremidade superior é projetada com uma abertura que pode ser fechada, de modo geral denotada por 114. A abertura compreende um comporta 115 que pode ser aberta automaticamente e é equipada com um meio de travamento 117 com o que é possível travar a comporta 115 contra a seção de parede de extremidade superior 112 em uma condição fechada que é impermeável a gases contra a atmosfera circunvizinha. O material de entrada M é introduzido na câmara do reator 110 através da abertura, e a câmara é preenchida inicialmente antes que o processo comece até pelo menos 75%, indicado na Figura 1 por Mstart. O material de entrada afundou até um nível mais baixo, indicado por Mend no final do processamento.

[00031] O reator tem outras unidades de entrada de gás 120 para alimentar um gás aquecido inerte ou inativo 101 sob pressão prove- niente de uma fonte de emissão de gás 102 através das tubulações de entrada 104.1 e 104.2 para a câmara 110 para a pirólise do material de entrada. As unidades de entrada de gás 120 podem ser projetadas nas várias maneiras que são indicadas e descritas a seguir. O reator também tem as unidades de saída de gás 160 para a passagem do gás para fora da câmara.

[00032] A Figura 1 mostra que as unidades de entrada de gás 120 compreendem uma tubulação de distribuição de gás 121. A Figura 1 também mostra que as tubulações de entrada 104.1 e 104.2 da unidade de entrada de gás são posicionadas concêntricas uma com a outra (uma dentro da outra), e que elas seguem para cima através da seção de parede de extremidade inferior 113 do reator 1. As tubulações de entrada 104.1 e 104.2 passam por uma transição em uma tubulação de distribuição de gás central comum 121 que se estende axialmente como uma torre na câmara 110, de preferência de maneira tal que coincide axialmente com o eixo central.

[00033] A tubulação de distribuição de gás 121 é arranjada com uma extremidade inferior 121.1 unida de uma maneira impermeável a gases com uma superfície inferior 135 e uma extremidade superior 121.2 arranjadas a uma altura que é pelo menos a metade da altura do reator. É preferível que a extremidade superior 121.2 da tubulação de distribuição de gás seja arranjada em um nível que seja mais elevado do que a metade da altura do reator, de preferência até 2/3 da altura da câmara, de maneira tal que o gás deve ser alimentado no material de entrada M de uma maneira uniforme e eficiente.

[00034] A tubulação de distribuição de gás 121 compreende pelo menos uma unidade de entrada arranjada na câmara, mas é concebível que a tubulação de distribuição de gás seja dividida em várias unidades de entrada, dependendo do tamanho do reator e da natureza do material de entrada. A tubulação de distribuição de gás mostrada na Figura 1 é dividida em uma primeira unidade de entrada inferior 122:1 e uma segunda unidade de entrada superior 122:2 arranjadas a níveis diferentes na direção vertical na câmara do reator ao longo do eixo central 105 por meio do que as tubulações de entrada 104.1 e 104.2 são terminadas nas unidades de entrada 122.1 e 122.2, respectivamente. O número de tubulações de entrada é adaptado de acordo com o número de unidades de entrada. A tubulação de entrada interna 104.2 se abre para fora rumo à unidade de entrada superior 122:2, e a tubulação de entrada externa 104.1 se abre para fora rumo à unidade de entrada inferior 122.1. O desenho e a construção são simplificados consideravelmente por terem somente duas unidades de entrada, em comparação com a tecnologia da técnica anterior.

[00035] No reator mostrado na Figura 1, a extremidade superior 121.2 da tubulação de distribuição de gás é arranjada a um nível que é mais elevado do que a metade da altura do reator. Isso é vantajoso, uma vez que as unidades de entrada 122.1 e 122.2 da tubulação de distribuição de gás podem então operar durante o processo completo. O material de entrada Mstart cobre inicialmente a extremidade superior 121.2 da tubulação de distribuição de gás: pela fase final do processo o material caiu até um nível Mend com a extremidade superior da tubulação de distribuição de gás 121.

[00036] A Figura 2 mostra a tubulação de distribuição de gás 121 em detalhes. A tubulação de distribuição de gás tem uma superfície periférica 124. Cada unidade de entrada 122.1 e 122.2 exibe a forma de um cone circular truncado com um diâmetro que diminui da extremidade inferior à extremidade superior e com uma camisa ou uma superfície periférica 124.1 e 124.2, respectivamente. As unidades de entrada 122.1 e 122.2 são projetadas para serem presas uma sobre a outra: a segunda unidade de entrada 122.2 é mostrada na Figura 2 presa em cima da primeira unidade de entrada 122.1, de maneira tal que elas são arranjadas a níveis de altura mutuamente diferentes na câmara 110. As unidades de entrada formam em conjunto a tubulação de distribuição de gás 121, que desta maneira recebe um formato cônico. O material de entrada M entra em colapso em conjunto durante o processamento, por meio do que o volume do material de entrada é reduzido, mas, uma vez que a tubulação de distribuição de gás tem uma superfície periférica de formato cônico, o material da entrada vai ficar em contato com a superfície periférica 124 da tubulação de distribuição de gás durante o período de processamento completo, por meio do que o gás que é alimentado no material pode processar o material de entrada eficientemente. Uma vantagem adicional do formato cônico da tubulação de distribuição de gás é que ele conduz a um acesso mais fácil ao produto à base de carbono no fundo da câmara durante a operação de esvaziamento, através de extração por sucção depois que a pirólise é completa.

[00037] As unidades de entrada 122.1 e 122.2 da tubulação de distribuição de gás exibem um conjunto de aberturas ou perfurações 125 que ficam voltadas radialmente para fora para a câmara 110 e através das quais o gás flui, em que as aberturas são arranjadas continuamente em torno das superfícies periféricas circunvizinhas 124.1 e 124.2, respectivamente, das unidades de entrada 122.1 e 122.2 correspondentes, e se destinam a conduzir ao gás inerte que foi adicionado da fonte de emissão de gás 102 ao material de entrada M que foi introduzido na câmara. A tubulação de distribuição do gás mostrada nas Figuras 1 e 2 mostra que as aberturas 125 através das quais o gás flui são distribuídas de maneira essencialmente uniforme sobre a superfície periférica 124 da tubulação de distribuição de gás.

[00038] As aberturas têm uma área total ou aberta coletiva que não exceda a área em seção transversal da tubulação de entrada que é conectada às unidades de entrada 122.1 e 122.2 correspondentes, de maneira tal que uma resistência predeterminada ao fluxo é obtida. Uma queda na pressão dP através das aberturas 125 da unidade de entrada através das quais o gás flui durante a alimentação do gás na câmara é desta maneira gerada. A resistência ao fluxo das aberturas é adaptada de maneira tal que a queda na pressão dP que é gerada excede a queda na pressão dM do gás que surge durante a passagem do gás através do leito do material de entrada. A resistência ao fluxo das aberturas faz com que o gás que é ser alimentado seja espalhado e distribuído uniformemente através de todas as aberturas através das quais o gás flui arranjadas na superfície periférica 124.1 e 124.2, respectivamente, da unidade de entrada correspondente. O fluxo de gás das unidades de entrada 122.1 e 122.2 correspondentes é desta maneira distribuído uniformemente no leito do material, em vez de o gás fluir para fora da tubulação de distribuição de gás principalmente em uma direção tal que a resistência ao fluxo é baixa. O gás que foi alimentado através das passagens da tubulação de distribuição de gás 121 passa essencialmente radialmente através do material de entrada para as unidades de saída de gás 160 arranjadas na superfície interna 111.1 da camisa. A tubulação de distribuição de gás também pode ser projetada tal como mostrado na Figura 3, em que as aberturas 125 através das quais o gás flui são distribuídas com um número crescente de aberturas na direção descendente sobre a extremidade inferior da tubulação de distribuição de gás, isto é, a parte inferior da tubulação de distribuição de gás tem mais aberturas do que a parte superior. Uma fração maior do gás 101 que é alimentada pode desta maneira ser introduzida de uma maneira controlada no material de entrada M na parte inferior da câmara.

[00039] O material de entrada M é distribuído inicialmente de maneira essencialmente uniforme na câmara 110. O gás inerte 101 sob pressão que é alimentado passa através do material de entrada M que foi introduzido na câmara das unidades de entrada de gás 120 para as unidades de saída de gás 160. O fluxo de gás que passa através do material segue a passagem de menor resistência ao fluxo. O material de entrada na câmara do reator causa uma queda na pressão no gás que corresponde à resistência ao fluxo que o gás deve superar a fim de passar através do material. A queda na pressão dM do gás durante a passagem através do material de entrada M depende da composição do material de entrada e da distribuição de tamanho dos fragmentos dos componente ou das partículas do material de entrada. A queda na pressão através do material de entrada é determinada ou calculada para composições diferentes do material e distribuições de tamanhos diferentes. A experiência mostrou que esse material de entrada com um tamanho de fragmento de cerca de 2 a 10 cm resulta em uma queda na pressão de cerca de 10 mBar. A resistência ao fluxo em regiões diferentes do material de entrada muda durante o tratamento da pirólise à medida que material é submetido à pirólise e entra em colapso em conjunto na câmara. A resistência ao fluxo através do material de entrada aumenta na parte inferior da câmara. Portanto, durante o período de processamento, é vantajoso aumentar o fluxo de gás ao material da entrada que fica perto do fundo da câmara.

[00040] A área de saída total das aberturas 125 na tubulação de distribuição de gás 121 através das quais o gás flui pode ser distribuída pela variação do tamanho e do número de aberturas sobre a superfície periférica 124. É preferível que as aberturas 125 sejam do mesmo formato e que sejam distribuídas uniformemente sobre a superfície periférica circunvizinha das unidades de entrada 122.1 e 122.2, tal como mostrado na Figura 1. Uma outra modalidade é mostrada na Figura 3 em que as aberturas 125 são distribuídas sobre a periferia circunvizinha 124 da tubulação de distribuição de gás de maneira tal que o número das aberturas aumenta na direção para a extremidade inferior da tubulação de distribuição de gás, isto é, a unidade de entrada inferior 122.1 exibe um número maior de aberturas 125 através das quais o gás flui do que a unidade de entrada superior 122.2, com a finalidade de aumentar o fluxo de gás que é alimentado no material de entrada M que fica localizado perto do fundo da câmara. O material é comprimido durante o processo mais rapidamente nessa região do que na parte superior da câmara, e é por essa razão vantajosa a provisão de um fluxo maior de gás.

[00041] A pressão na câmara do reator é normalmente de cerca de 1 bar. A queda na pressão dP através das aberturas 125 através das quais o gás flui nas unidades de entrada 122.1 e 122.2 correspondentes pode ser regulada durante o processo de pirólise pelo controle do fluxo de gás alimentado através das tubulações de entrada 104.1 e 104.2 correspondentes, respectivamente. A queda na pressão dP aumenta desta maneira à medida que aumenta o fluxo de gás. A fim de obter durante a pirólise uma alimentação de gás uniforme no material de entrada que foi introduzido na câmara, é vantajoso que a queda na pressão dP através das aberturas 125 da unidade de entrada de gás através das quais o gás flui seja de cerca de 3 a 20 vezes maior do que a queda na pressão dM do gás através do leito do material de entrada. A queda na pressão dP através das aberturas da unidade através das quais o gás flui é de preferência de 5 a 15 vezes maior do que a queda na pressão através do material de entrada. É ainda mais preferível que a queda na pressão dP seja 10 vezes maior do que a queda na pressão através do material de entrada. Isso significa em uma situação operacional que, quando a queda na pressão através do material de entrada for de cerca de 10 mBar, uma queda na pressão através das aberturas 125 da unidade de entrada de gás através das quais o gás flui que corresponde a cerca de 100 mBar é gerada, o que faz com que o gás seja distribuído uniformemente através da superfície periférica da unidade de entrada.

[00042] Uma abertura 125 através da qual o gás flui é mostrada em detalhes na Figura 2a. A abertura 125 exibe uma parte de borda superior 125.1 que se projeta na câmara 110 e uma parte de borda inferior 125.2 retraída na superfície interna da tubulação de distribuição de gás 121 de maneira tal que a abertura 125 é dirigida para baixo para o fundo do reator. Durante a introdução inicial do material de entrada M na câmara, e durante o processamento do material, as partículas do material de entrada passam e entram em contato com a superfície periférica 124. Em particular nos casos em que o material de entrada M contém partes de metal ou similares, é vantajoso desenhar as aberturas 125 através das quais o gás flui de uma maneira tal que tais partes do material de entrada não entrem nem fiquem presas nas aberturas durante a sua passagem e a sua entrada em contato com as unidades de entrada. Além disso, outras aberturas 155 e 185 através das quais o gás flui localizadas na superfície da parede de entrada 150 mostrada na Figura 3 e a superfície de entrada 180 mostrada na Figura 5 que são orientadas essencialmente verticalmente podem ser desenhadas desta maneira.

[00043] Também é mostrado na Figura 1 que uma placa inferior 130 está arranjada na câmara 110 ao lado da seção de parede de extremidade inferior 113 onde a placa inferior tem uma superfície inferior dirigida para cima 135 destinada a suportar durante a pirólise o material de entrada M que foi introduzido na câmara.

[00044] A placa inferior 130 estende-se entre a extremidade da tubulação de entrada 104.1 e a superfície interna da camisa 111.1. A placa inferior tem uma borda periférica externa circular 131 que é conectada de uma maneira impermeável a gases à superfície interna da camisa, de preferência na região ao lado da transição 111.2 entre a seção de parede de extremidade inferior 113 do reator e a parte cilín- drica 116 da camisa do reator. A placa inferior 130 tem uma abertura circular central com uma borda periférica interna 132 que circunda e é conectada de uma maneira impermeável a gases à extremidade da tubulação de entrada 104.1. O fundo é de preferência plano e arranjado a um ângulo em relação ao eixo central 105 a fim de formar uma superfície inferior dirigida obliquamente para baixo 135 que inclina para dentro rumo ao eixo central e que suporta o material, por meio do que o material de entrada M que foi introduzido na câmara é deslocado automaticamente em uma direção rumo à tubulação de distribuição de gás 121. A borda periférica externa 131 da placa inferior é dessa maneira arranjada a um nível verticalmente mais elevado do que a borda periférica interna 132 da placa inferior. A placa inferior 130 pode consistir em 2 a 8 segmentos com o formato de um arco de um círculo que são unidos de uma maneira impermeável a gases ao longo de junções radialmente dirigidas. Um compartimento 136 é dessa maneira formado entre a placa inferior 130 e a seção de parede de extremidade inferior 113 da câmara.

[00045] É mostrado na Figura 1 que a placa inferior 130 compreende o meio de entrada de gás 120 projetado como fendas 137 que transferem o gás arranjadas na vizinhança da borda periférica externar 131 da placa inferior. As fendas 137 são dirigidas radialmente, têm o mesmo formato, são arranjadas bastante próximas uma da outras e a distâncias iguais do eixo central. Naturalmente, é concebível a distribuição uniforme das fendas sobre a placa inferior completa. As fendas que transferem o gás são destinadas a alimentar o gás no material de entrada que foi introduzido na câmara.

[00046] A vantagem do arranjo das entradas de gás ao lado do fundo da câmara é que o gás é alimentado no material de entrada de baixo para cima, o que conduz a uma melhor distribuição do gás e assegura que o gás flua não radialmente através do material de entrada, de preferência obliquamente ou a um ângulo através do material. Isso contribui para aumentar a eficiência da pirólise. O gás que é alimentado através do meio de entrada de gás arranjado da placa inferior 130 passa oblíqua ou diagonalmente através do material de entrada M para o meio de saída de gás 160 arranjado na superfície interna 111.1 da camisa, o que reduz a duração de processamento e contribui em particular para a pirólise do material de entrada que já sofreu um colapso durante o processo.

[00047] As tubulações de entrada 104.2 também são mostradas na Figura 2, as quais se estendem coaxialmente com o eixo central através do meio de entrada inferior 104.1 e se abrem para fora rumo ao meio de entrada superior 122.2 para a alimentação do gás no meio de entrada. A unidade de entrada inferior 122.1 é alimentada com o gás proveniente da tubulação de entrada 104.1 que se abre para fora rumo à extremidade inferior da unidade de entrada e conectada à borda periférica interna 132 (não mostrada nos desenhos) da placa inferior com um flange 106 equipado com os furos 106.1. Os furos 106.1 se abrem para fora rumo ao compartimento 136 sob a placa inferior 130 e formam passagens que transferem o gás que conectam a unidade de entrada inferior 122.1 com o compartimento 136 sob a placa inferior 130. As fendas 137 da placa inferior 130 e da unidade de entrada inferior 122.1 da tubulação de distribuição de gás têm dessa maneira uma tubulação de entrada comum 104.1. O gás que é alimentado através da tubulação de entrada 104.1 é distribuído desta maneira não somente através das aberturas 125 da unidade de entrada através das quais o gás flui, mas também através das fendas 137 da placa inferior. Isso conduz a um bom monitoramento e a boas oportunidades de controlar o fluxo de gás para a parte inferior do reator.

[00048] A Figura 3 mostra uma segunda modalidade do arranjo de acordo com a invenção em que o meio de entrada de gás 120 do rea- tor compreende um conjunto de arranjos de linhas de gás 140 que exibem as aberturas 146 através das quais o gás flui (vide também a Figura 4) que são arranjadas de maneira tal que o gás pode ser alimentado de uma maneira desimpedida no material de entrada M que foi introduzido na câmara. O arranjo de linhas de gás 140 tem uma parte inferior que é similar a uma tubulação curta 141 destinada a ser conectada perpendicular à placa inferior 130, e uma parte superior circularmente cilíndrica que é similar a uma tampa 143 conectada à tubulação 141. A parte circularmente cilíndrica, a tampa 143, tem um diâmetro maior do que a tubulação 141 e exibe uma superfície superior plana 144 para suportar o material, em que essa superfície fica voltada para cima e para a câmara e se destina a entrar em contato com o material de entrada que foi introduzido na câmara. A parte circularmente cilíndrica também exibe uma superfície inferior 145 que fica voltada para a placa inferior 130 e é arranjada paralela à superfície superior 144 que suporta o material. A superfície inferior 145 é provida com as aberturas 146 através das quais o gás flui dirigido para baixo para a placa inferior 130, de maneira tal que a penetração das partículas do material de entrada nas aberturas através das quais o gás flui é impedida. A superfície superior 144 da tampa que suporta o material e a superfície inferior 145 são unidas por uma parte de borda cilíndrica 147, por meio da qual um compartimento oco interno 148 é formado entre o lado que suporta o material, a superfície inferior e a parte da borda. A parte inferior do arranjo de linhas de gás, a tubulação 141, conecta um furo através do qual o gás flui através da placa inferior (não mostrado nos desenhos) com as aberturas 146 através das quais o gás flui através do dito compartimento oco interno 148 para a alimentação do gás inerte aquecido no material da entrada que foi introduzido na câmara 110. O arranjo de linhas de gás 140 na placa inferior e no compartimento 136 é conectado à tubulação de entrada 104.1 através dos furos 106.1 e alimentado com o gás da mesma maneira que foi descrita previamente.

[00049] A fim de obter uma alimentação uniforme de gás a todos os arranjos de linhas de gás que são arranjados na placa inferior, as aberturas 146 através das quais o gás flui no arranjo de linhas de gás 144 são projetadas de maneira tal que uma resistência predeterminada ao fluxo é provida para o gás durante a sua passagem através das aberturas por meio do que uma queda na pressão dP é gerada através do arranjo de linhas de gás 144 que excede a queda na pressão dM do gás através do material de entrada na câmara 110.

[00050] É preferível que as aberturas 146 através das quais o gás flui nos arranjos de linhas de gás 140 sejam arranjadas de maneira tal que a queda na pressão dP que é gerada através das aberturas 146 através das quais o gás flui nos arranjos de linhas de gás 140 na placa inferior corresponda à queda na pressão através das aberturas 125 através das quais o gás flui na unidade de entrada 122.1, de maneira tal que uma distribuição uniforme do gás ocorre através da placa inferior e da parte inferior da tubulação de distribuição de gás 121.

[00051] O fluxo do gás que é alimentado no material da entrada a partir de posições diferentes na câmara pode ser controlado simplesmente ao distribuir o fluxo do gás de maneira distinta à unidade de entrada da tubulação de distribuição de gás e ao meio de entrada de gás da placa inferior. É vantajoso alimentar, por exemplo, 40% do fluxo total do gás à unidade de entrada superior 122.2 da tubulação de distribuição de gás, e o fluxo restante do gás à unidade de entrada inferior 122.1 e ao arranjo de linhas de gás 140 da placa inferior.

[00052] Em uma modalidade adicional (não mostrada nos desenhos) o meio de entrada de gás 120 da placa inferior é conectado de uma maneira que transfere o gás a uma fonte de emissão de gás 102 através de uma tubulação de entrada associada separada (não mos- trada nos desenhos). O gás que é alimentado no meio de entrada de gás na placa inferior pode então ser monitorado separadamente.

[00053] O reator mostrado na Figura 1 também compreende uma tubulação de entrada de gás 129 arranjada na camisa. A tubulação de entrada de gás 129 é arranjada de preferência na seção de parede de extremidade superior 112 do reator. A tubulação de entrada de gás 129 conduz o gás inerte aquecido de uma fonte de emissão de gás 102 ao material de entrada que foi introduzido na câmara. É vantajoso alimentar o gás proveniente de direções diferentes: o material de entrada passa por uma pirólise mais rapidamente e o gás passa através do material em mais direções, o que contribui para um processamento mais rápido e uma distribuição mais uniforme de calor no material M.

[00054] A Figura 3 mostra uma modalidade adicional do meio de entrada de gás 120 do reator que compreende uma superfície da parede de entrada 150 arranjada na superfície interna 111.1 da camisa do reator. A superfície de parede de entrada é arranjada continuamente em torno da superfície interna completa da camisa a uma distância A da camisa, de maneira tal que um compartimento 151 que alimenta o gás é formado entre a superfície da parede de entrada 150 e a camisa 111. A parede de entrada 150 tem uma extremidade superior 150.1 arranjada na camisa ao lado da seção de parede de extremidade superior 112, e uma extremidade inferior 150.2 arranjada em conexão com a extremidade superior do meio de saída. Também é concebível que a extremidade inferior 150.2 da superfície da parede de entrada seja arranjada em relação à placa inferior 130.

[00055] A superfície da parede de entrada 150 é provida com a abertura 155 através da qual o gás flui para conduzir o gás inerte aquecido 101 para a câmara 110. A Figura 3 mostra que as aberturas 155 através das quais o gás flui são distribuídas de maneira essencialmente uniforme através da superfície completa da parede de entrada.

[00056] Também é concebível a distribuição das aberturas 155 através das quais o gás flui com um número crescente de aberturas para baixo na direção transversal à superfície da parede de entrada 150, isto é, a parte inferior da superfície da parede de entrada é provida com mais aberturas do que a parte superior, a fim de prover um fluxo maior de gás ao material de entrada na região inferior. A fim de obter uma alimentação uniforme de gás no leito do material de entrada, as aberturas 155 através das quais o gás flui são arranjadas de maneira tal que uma resistência predeterminada ao fluxo é obtida durante a passagem do gás através das aberturas 155, por meio do que uma queda na pressão Dp é gerada através das aberturas 155 através das quais o gás flui de maneira tal que a queda na pressão que é gerada através das aberturas 155 através das quais o gás flui excede a queda na pressão do gás durante a sua passagem através do leito do material de entrada.

[00057] O leito do material de entrada M entra em contato com a superfície da parede de entrada 150 durante a pirólise. A superfície da parede de entrada 150 é aquecida pelo gás que é alimentado no compartimento 151 que alimenta o gás. O gás que é alimentado na câmara através da superfície da parede de entrada 150 passa através do material de entrada M para baixo em uma direção descendente rumo ao meio de saída de gás 160 arranjado mais em baixo na superfície interna 111.1 da camisa. Isso é vantajoso, em particular durante uma fase inicial de processamento quando o nível superior Mstart do material da entrada estiver localizado consideravelmente verticalmente acima da extremidade superior 121.2 da tubulação de distribuição de gás e por essa razão não pode ser eficientemente processado pelo gás que é alimentado proveniente da tubulação de distribuição de gás, conduzindo a um período de processamento mais curto. À medida que o período de processamento continua, o material entra em colapso e libera uma parte superior da superfície da parede de entrada 150. O fluxo de gás que é alimentado através da superfície da parede de entrada 150 no material de entrada que foi introduzido pode então ser regulado a um fluxo mais baixo ou mais elevado, ou ele pode ser interrompido.

[00058] Uma vantagem de arranjar a superfície da parede de entrada 150 ao longo da camisa 111 é que o gás do processo inerte aquecido que é alimentado através da superfície da parede de entrada 150 pode processar o material de entrada eficientemente, uma vez que o fluxo de gás é conduzido na direção rumo ao meio de saída de gás arranjado na camisa.

[00059] É preferível que a queda na pressão gerada através das aberturas 155 através das quais o gás flui da superfície da parede de entrada 150 corresponda à queda na pressão gerada através das aberturas 125 através das quais o gás flui da tubulação de distribuição de gás. A área aberta das aberturas 155 através das quais o gás flui na superfície da parede de entrada 150 corresponde, portanto, à área aberta das aberturas 125 através das quais o gás flui da tubulação de distribuição de gás. O número e a distribuição através da superfície da parede de entrada 150 das aberturas 155 através das quais o gás flui são selecionados e adaptados de maneira tal que uma distribuição apropriada do gás através do leito é obtida.

[00060] A Figura 5 mostra uma modalidade adicional do arranjo de acordo com a invenção em que o meio de entrada de gás 120 do reator compreende uma superfície de entrada contínua 180 arranjada em torno da superfície interna completa da superfície interna 111.1 da camisa do reator (com exceção da seção de parede de extremidade superior) e na superfície interna da seção de parede de extremidade inferior 113. O meio de saída de gás 160 do reator compreende uma tubulação de saída de gás 195 arranjada na seção de parede de extremidade superior 112 do reator. A superfície da parede de entrada contínua 180 compreende uma superfície de parede 181, uma superfície inferior 182 e uma tubulação de distribuição de gás 183.

[00061] A tubulação de distribuição de gás 183 é arranjada coaxialmente com o eixo central 105 do reator e se estende como uma torre axialmente rumo à câmara, e tem uma superfície periférica 184 com uma extremidade inferior 183.2 conectada à superfície inferior 182 e uma superfície superior 183.1 conectada pelo menos metade da altura do reator na direção vertical. A superfície inferior 182 da superfície de entrada é arranjada para conectar a superfície de parede 181 com a extremidade inferior 183.2 da tubulação de distribuição de gás. A superfície de entrada 180 é arranjada a uma distância A da camisa 111.1 do reator e a seção de parede de extremidade inferior 113 de maneira tal que um compartimento 186 que alimenta o gás é formado entre a superfície da entrada 180 e a camisa 111.1 e a superfície da seção de parede de extremidade inferior 113, respectivamente, por meio do que também a superfície interna da tubulação de distribuição de gás 183 constitui uma parte do compartimento 186 que alimenta o gás.

[00062] A superfície de entrada contínua 180 é provida com as aberturas 185 através das quais o gás flui para conduzir o gás inerte aquecido para a câmara 110. As aberturas 185 através das quais o gás flui são distribuídas através da superfície de entrada completa 180 e são destinadas a atingir uma resistência ao fluxo tal que uma queda na pressão é gerada através das aberturas 185 através das quais o gás flui da mesma maneira que aquela descrita previamente. O fluxo do gás é indicado na Figura 5 pelas setas dirigidas para a câmara 110.

[00063] As tubulações de entrada 187.1 e 187.2 são arranjadas ao longo da camisa 111 para conduzir o gás inerte sob pressão ao material de entrada M que foi introduzido na câmara 110, indicado com as linhas tracejadas Mstart e Mend. É mostrado na Figura 5 que o compartimento 186 que alimenta o gás é dividido por uma parede divisora 186.1 nos segmentos 188, 189 arranjados a níveis mutuamente diferentes de altura na câmara; um segmento superior 188 e um segmento inferior 189. Os segmentos 188 e 189 são equipados com as tubulações de entrada 187.1 e 187.2 associadas separadas arranjadas na camisa, a fim de conduzir o gás 101 ao segmento correspondente 188, 189 do compartimento 186 que alimenta o gás arranjado a níveis mutuamente diferentes de altura na câmara (110). A vantagem de dividir o compartimento que alimenta o gás é a que aumenta a possibilidade de controlar o fluxo de gás para regiões diferentes do reator e o processamento pode dessa maneira ser realizado mais eficientemente. Naturalmente, é possível que o compartimento 186 que alimenta o gás seja desenhado sem uma parede divisora ou divisão. O gás que é conduzido para a câmara é distribuído então uniformemente através de todas as aberturas 185 através das quais o gás flui em torno da superfície de entrada completa, e também as aberturas 185 através das quais o gás flui arranjado na tubulação de distribuição de gás 183.

[00064] É mostrado na Figura 5 que as aberturas 185 através das quais o gás flui são distribuídas através da parede de entrada 180 de maneira tal que o número de aberturas 185 aumenta na direção descendente através da parede de entrada 180, isto é, a parte inferior da parede de entrada tem mais aberturas 185 através das quais o gás flui do que a parte superior, a fim de guiar uma fração maior do gás (101) que é alimentado no reator para a parte inferior da câmara do que para a parte superior da câmara. Isso pode, naturalmente, ocorrer durante períodos diferentes do processamento.

[00065] O reator na Figura 5 demonstra uma tubulação de saída de gás 195 na seção de parede de extremidade superior 112. O gás que é alimentado no material de entrada que foi introduzido na câmara é conduzido para fora da câmara 110 através da tubulação de saída de gás 195. O fluxo de gás passa dessa maneira através do material de entrada em uma direção ascendente através do leito de material de entrada, por meio do que o material de entrada passa pela pirólise eficientemente. Uma vantagem do fluxo de gás que é alimentado ao longo da superfície de entrada completa 180 da superfície inferior 182 à seção de parede de extremidade superior é que o gás 101.1 (indicado por setas) que é alimentado no material de entrada M ao lado da superfície inferior 182 da câmara e que é resfriado durante a sua passagem através do leito de material da entrada é alimentado com o calor do fluxo de gás 101.2 (indicado por setas) que é alimentado mais alto ao longo da superfície de entrada contínua 180. Dessa maneira é impedido que o óleo da pirólise que foi vaporizado na parte inferior do reator e que é carregado com o gás ascendente para a tubulação de saída de gás 195 recondense no material de entrada M durante a sua passagem, o que melhora a qualidade do produto residual à base de carbono.

[00066] Os meios de saída 160 para a remoção do gás que passou através do material de entrada M que foi introduzido na câmara 110 são mostrados nas Figuras 1 e 3. O fluxo do gás que é alimentado pelo meio de entrada de gás 120 passa através do material de entrada M e emite o calor que ele carrega, por meio do que o gás flui na direção rumo ao meio de saída 160 de acordo com a lei da menor resistência. A finalidade dos meios de saída 160 é de retirar o óleo de pirólise vaporizado 107 de uma maneira eficiente.

[00067] A Figura 6 mostra uma vista detalhada de uma seção do meio de saída 160, que compreendem as passagens de transferência de gás 170.1 a 170.n arranjadas na câmara 110 (mostrada no desenho como uma única canaleta 170 por razões de simplificação), nas superfícies de saída 162.1 a 162.n, nas aberturas de orientação de gás 163.1 a 163.n, e em um compartimento de orientação de gás 164. O meio de saída 160 também compreende as tubulações de saída 166 arranjadas na superfície externa da camisa do reator que são conectadas à passagem de transferência de gás 170.

[00068] O meio de saída 160 tem uma extremidade superior 160.1 que fica de preferência localizada verticalmente abaixo da extremidade superior 121.2 da tubulação de distribuição de gás, e uma extremidade inferior 160.2 que é arranjada ao lado da placa inferior 130. O meio de saída 160 é arranjado em torno da superfície interna completa 111.1 da camisa ao longo de pelo menos um terço mais baixo do reator 1.

[00069] O meio de saída 160 é projetado como uma superfície de parede de saída 165 provida com dobras e destinada a entrar em contato com o leito do material de entrada M e formada por uma série, pelo menos três ou mais, de superfícies de saída 162.1 a 162.n arranjadas em baixo e em conexão direta com uma canaleta 170 que transfere o gás. Cada superfície de saída 162.1 a 162.n é girada para a câmara 110 e exibe uma borda superior e uma borda inferior 169.1, 169.2, respectivamente. As superfícies de saída 162.1 a 162.n estendem-se em torno da superfície interna completa da camisa e são arranjadas a uma distância da camisa, com o que um compartimento 164 que transfere o gás é formado entre as superfícies de saída 162.1 a 162.n e a camisa. As superfícies de saída 162.1 a 162.n são de preferência projetadas como um elemento do tipo placa estendida de metal em folha que é conectado à superfície interna da camisa. As superfícies de saída 162.1 a 162.n são arranjadas a alturas verticais mutuamente diferentes na câmara e a distâncias mutuamente diferentes da camisa. As superfícies de saída 162.1 a 162.n são separadas pelas dobras formadas pelas aberturas 163.1-163.n que transferem o gás, em que uma abertura é formada entre duas superfícies de saída arranjadas como vizinhas uma da outra: é mostrado, por exemplo, na Figura 6 que a abertura 163.2 é formada entre as superfícies de saída 162.1 e 162.2. As aberturas 163.1-163.n que transferem o gás são destina-das a receber e conduzir para fora o gás de pirólise 107 da câmara 110 que contém o óleo de pirólise vaporizado liberado do material de entrada M. As aberturas 163.1 a 163.n são arranjadas horizontalmente e se estendem em torno da camisa completo 111.1, e têm uma largura de abertura b que corresponde à distância radialmente dirigida na câmara entre duas superfícies de saída arranjadas uma ao lado da outra.

[00070] É preferível que as superfícies de saída 162.1 a 162.n se sobreponham mutuamente na direção vertical, tal como é mostrado na Figura 6, a fim de proteger as aberturas 163.1 a 163.n que transferem o gás das partículas que penetrantes do material de entrada. A borda inferior 169.2 da superfície de saída 162.1 é arranjada a uma distância maior da superfície interna 111.1 da camisa do que a borda superior 169.1 da superfície de saída 169.2 que é arranjada como a vizinha seguinte na direção descendente, e a borda inferior 169.2 da superfície de saída superior 162.1 estende-se para baixo e é arranjada a uma altura menor do que a borda superior 169.1 da superfície de saída inferior 162.2, de maneira tal que a borda inferior 169.2 da superfície de saída superior 162.1 se sobrepõe na direção vertical à borda superior da superfície de saída inferior. A superfície inferior 169.2 da borda da superfície de saída superior 162.1 protege dessa maneira a abertura 163.2 que transfere o gás impedindo que as partículas de material de entrada penetrem na abertura durante o preenchimento da câmara e durante o período do processo em que o material de entrada entra em colapso.

[00071] As aberturas 163.1 a 163.n também podem ser equipadas com um meio bloqueador de partículas 167 projetado de maneira tal que as partículas que estão presentes no material de entrada sejam separadas do gás enquanto o gás pode passar livremente através das aberturas 163.1 a 163.n. Um meio bloqueador de partículas 167 é mostrado na Figura 6 projetado com um perfil em formato de W ou dentado que é arranjado para se estender através da largura das aberturas 163.1 a 163.n. O meio bloqueador de partículas 167 é selecionado e adaptado de acordo com o tamanho dos fragmentos do material de entrada. O meios bloqueador de partículas 167 é arranjado em uma peça com as superfícies de saída 162.1 a 162.n, com o que as bordas superior e/ou inferior 169.1, 169.2 da superfície de saída são providas com um perfil apropriado e dobradas de uma maneira tal que o meio bloqueador de partículas se estende através da largura completa da abertura e entra em contato com a superfície de saída vizinha. As aberturas 163.1 a 163.n são providas na Figura 6 com um meio de bloqueio de partículas duplo 167.

[00072] A superfície da parede de saída 165 do meio de saída 160 tem várias funções vantajosas. O compartimento de transferência de gás 164 que é formado entre as superfícies de saída 162.1 a 162.n e a camisa 111.1 conduz o gás de pirólise 107 das aberturas 163.1 a 163.n que transferem o gás ao longo da camisa para cima na direção rumo à canaleta 170 que transfere o gás e a tubulação de saída 165. O gás de pirólise 107, que compreende o óleo de pirólise vaporizado, que é conduzido para fora através das aberturas inferiores que transferem o gás mais próximo à placa inferior 130 e passa através do compartimento 164 que transfere o gás na direção rumo à tubulação de saída 166 tem normalmente uma temperatura mais alta do que o fluxo do gás de pirólise que passou através do material de entrada localizado a um nível mais elevado no reator onde o fluxo do gás de pirólise deve passar por uma fração maior do material de entrada e dessa maneira é resfriado ainda mais. Isso conduz ao aquecimento da superfície da parede de saída 165 pelo gás de pirólise 107 mais quente dirigido para fora que passa através do compartimento 164 que transfere o gás. O fluxo do gás de pirólise que passou através do material de entrada localizado a um nível mais elevado no reator na direção do meio de saída 160 de encontra na superfície aquecida 165, por meio do que a temperatura e a vazão do fluxo do gás de pirólise aumentam e a condensação do óleo de pirólise vaporizado no material de entrada é evitada. Isso conduz a propriedades melhoradas do produto final à base de carbono.

[00073] É mostrado na Figura 3 que o compartimento 164 do meio de saída que transfere o gás é dividido nos setores de saída 164.1 e 164.2, em que cada setor de saída é conectado de uma maneira que transfere o gás através de canaletas 170.1 e 170.2 associadas separadas, respectivamente, as quais transferem o gás a tubulações de saída 166.1 e 166.2 associadas separadas, respectivamente, para a retirada do gás de pirólise 107 do material de entrada. É preferível que o compartimento 164 que transfere o gás seja dividido em quatro setores de saída que transferem o gás e que são distribuídos uniformemente em torno da camisa. (Somente dois setores de saída são mostrados na Figura 3). O compartimento 164 que transfere o gás pode ser, por exemplo, provido com divisores ou paredes intermediárias para a separação dos setores de saída. Um divisor é indicado na Figura 3 por uma linha tracejada. Cada um dos setores de saída 164.1 e 164.2, respectivamente, recebe o gás de pirólise 107 através das aberturas 163.1a 163.n que transferem o gás e que são arranjadas dentro do setor de saída correspondente. Os setores de saída 164.1 e 164.2 conduzem o gás de pirólise 107 dessa parte do material de entrada M que fica localizado em uma região na câmara, também conhecida como "setor da câmara", que é vizinho ao setor de saída correspondente, e dessa maneira torna-se possível que o óleo de pirólise 107 que compreende óleo de pirólise vaporizado possa ser removido de uma maneira por setores da câmara.

[00074] É mostrado na Figura 3 que as canaletas 170.1 e 170.2 são essencialmente horizontais e arranjadas ao lado da extremidade supe- rior 160.1 do meios de saída e que conectam o compartimento 164 que transfere o gás às tubulações de saída 166.1 e 166.2, respectivamente, para a retirada do gás de pirólise 107 da câmara 110. As tubulações de saída 166.1 e 166.2 são arranjadas na camisa na extremidade superior do meio de saída, e é preferível que as tubulações de saída sejam agrupadas em dois grupos arranjados na circunferência da camisa. Alternativamente, as tubulações de saída são distribuídas uniformemente em torno da circunferência a fim de afastar o gás do processo quente. Cada uma das tubulações de saída 166.1 e 166.2, respectivamente, é equipada com meios de controle ou válvulas para o controle do fluxo de gás através do leito de material de entrada. As canaletas 170.1 e 170.2, respectivamente, com as tubulações de saída associadas 166.1 e 166.2, respectivamente, são arranjadas para conduzir o gás de pirólise 107 de uma maneira por setores fora da câmara 110. A direção do fluxo de gás 101 que foi alimentado através do material de entrada M pode dessa maneira ser controlado através da regulagem de meios de controle, tais como válvulas ou outros arranjos que regulam o fluxo, compreendidos dentro do meio de saída 160.

[00075] O arranjo de acordo com a invenção com o reator 1 também compreende um circuito de controle e monitoramento com o qual os parâmetros do processo para o gás inerte aquecido 101 que é alimentado na câmara 110 através do meio de entrada de gás 120 podem ser controlados e monitorados, e para o gás de pirólise 107 que compreende óleo de pirólise vaporizado que é conduzido para fora da câmara 110 através do meio de saída de gás correspondente. O arranjo também é provido com sensores e meios de detecção com o auxílio dos quais vários componentes do gás de pirólise 107 e suas quantidades relativas podem ser medidos e analisados, por meio do que o processo de pirólise é mantido e realizado contanto que o material de entrada no reator emita o gás de pirólise 107 que compreende níveis predeterminados de vários componentes, ou contanto que a temperatura do gás de pirólise 107 atinja um nível predeterminado.

[00076] O meio de entrada de gás 120 e a tubulação de entrada associada exibem meios de controle tais que a alimentação de gás e o fluxo de gás para a tubulação de distribuição de gás, meios de entrada de gás na placa inferior e na parede de entrada ou na superfície da parede de entrada podem ser monitorados, controlados, aumentados, reduzidos, interrompidos ou redirecionados durante o período do processo. Por exemplo, o fluxo de gás que é alimentado no reator através da entrada de gás superior 129 e na tubulação de distribuição de gás 121 pode, em uma fase inicial, ser distribuído 50/50 de maneira tal os fluxos iguais de gás sejam alimentados na entrada superior de gás 129 e na tubulação de distribuição de gás 121. O fluxo de gás que é alimentado através da entrada superior de gás então processa a parte superior do material de entrada. A razão é alterada durante o período do processo de maneira tal que a alimentação superior de gás é interrompida e o fluxo completo de gás é alimentado através da tubulação de distribuição de gás 121 e da placa inferior 130. Também é concebível regular o processo mediante a distribuição do fluxo total de gás ao reator 1 distintamente às tubulações de distribuição de gás 121, 183, ao meio de entrada de gás 120 na placa inferior 130, e à superfície da parede de entrada 150 ou à superfície de entrada 180 de maneira tal que quedas diferentes na pressão dP são obtidas sobre as aberturas 125, 146, 155, 185 através das quais o gás flui arranjadas em regiões diferentes da câmara onde os meios de entrada de gás são arranjados. O gás que é alimentado pode ser dessa maneira distribuído e controlado de maneira tal que o tratamento de pirólise é realizado de uma maneira eficiente, e tal material de entrada que foi parcialmente processado e entrou em colapso pode ser alimentado com mais gás do que o material de entrada em outra região.

[00077] Mediante o desenho da câmara do reator 110 com um fundo fixo que não pode ser aberto, torna-se possível que as condições operacionais sejam otimizadas sem que seja necessário levar em consideração o fato que o reator deve permitir o esvaziamento na maneira convencional, por exemplo, através de uma tampa no fundo do recipiente. Após o final do processo de pirólise, o esvaziamento da câmara do reator 110 é realizado através da remoção do produto final contendo carbono sólido por meio de sucção através de um arranjo de remoção operado por sucção que é abaixado através da tampa superior 115 que pode ser aberta que é arranjada na parte da seção de parede de extremidade 112 do reator.

[00078] O método de acordo com a invenção torna possível desse modo que o resíduo à base de carbono no reator fique livre do óleo de pirólise. Todas as fibras são vaporizadas durante o tratamento de pirólise de pneus fragmentados no arranjo.

[00079] O material que fica mais próximo do meio de entrada de gás 120 é vaporizado primeiramente durante o tratamento de pirólise. A placa inferior 130 fica quente durante o processo e o tratamento de pirólise ocorre mais rapidamente ao lado do fundo da câmara. O material de entrada passa pela pirólise e é convertido em um produto final à base de carbono poroso. A queda na pressão será inicialmente inferior na região processada do material de entrada, depois do que essa região é pressionada em conjunto, por meio do que a resistência ao fluxo aumenta e o gás 101 que é alimentado flui para as áreas no leito do material de entrada que têm uma menor queda na pressão, isto é, o material não processado.

[00080] A presente invenção não fica limitada ao que foi descrito acima e mostrado nos desenhos: elas pode ser mudada e modificada de várias maneiras diferentes dentro do âmbito das reivindicações da patente em anexo.

Claims (36)

1. Arranjo para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise, o qual compreende:

   • - um reator (1) que compreende uma câmara (110) que é limitada por uma camisa (111) e seções de parede de extremidade superior e inferior (112, 113) em que o material de entrada da câmara (M) na forma fragmentada deve ser introduzido,
   • - um meio de entrada de gás (120) para a alimentação de gás inerte aquecido (101) no material de entrada, por meio do que o meio de entrada de gás (120) é conectado de uma maneira que transfere o gás a partir de uma fonte de emissão de gás (102) através de tubulações de entrada (104, 129, 187.1, 187.2) que são associados com o meio de entrada de gás,
   • - saídas de gás (160) para conduzir o gás para fora da câmara,
   • - sendo que o meio de entrada de gás (120) compreende uma tubulação de distribuição de gás centralmente arranjada (121) que se estende axialmente para dentro da câmara (110),
   • - caracterizado pelo fato de que

   o meio de entrada de gás (120) compreende aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais o gás flui destinado a alimentar o gás (101) na câmara (110),
   a tubulação de distribuição de gás compreende pelo menos uma unidade de entrada (122.1, 122.2) que demonstra aberturas (125) através das quais o gás flui, em que a unidade de entrada (122.1, 122.2) é projetada de modo que a tubulação de distribuição de gás demonstra a forma de um cone truncado,
   as aberturas (125) através das quais o gás flui são distribuídas com um número crescente de aberturas na direção descendente através da extremidade inferior da tubulação de distribuição de gás (121),
   por meio do que as aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais o gás flui são arranjadas de maneira tal que uma queda na pressão dP é gerada durante a alimentação do gás que excede a queda na pressão dM do gás durante a passagem através do material de entrada M que foi introduzido na câmara.
2. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as aberturas (125) através das quais o gás flui são distribuídas uniformemente através da superfície periférica (124) da tubulação de distribuição de gás.
3. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a extremidade superior (121.2) da tubulação de distribuição de gás é arranjada a um nível mais elevado do que a metade da altura do reator.
4. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as aberturas (125, 155, 185) através das quais o gás flui são arranjadas para impedir a penetração do material de entrada M nos meios da entrada, por meio do que cada abertura (125, 155, 185) através das quais o gás flui exibe uma parte de borda projetada superior (125.1) e uma parte de borda retraída inferior (125.2).
5. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a câmara (110) exibe uma placa inferior (130) destinada a suportar o material M, em que a placa inferior (130) tem uma borda periférica interna (132) que circunda a extremidade inferior (121.1) da tubulação de distribuição de gás e uma borda periférica externa (131) conectada à superfície interna (111.1) da camisa, e um compartimento formado entre a seção de parede de extremidade inferior (113) e a placa inferior (130).
6. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a placa inferior (130) compreende o meio de entrada de gás (120).
7. Arranjo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o meio de entrada de gás (120) compreende fendas (137) que transferem o gás arranjadas ao longo da borda periférica (131) da placa inferior.
8. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de entrada de gás (120) compreende arranjos de linhas de gás (140) arranjados no fundo e exibindo pelo menos uma abertura (146) através da qual o gás flui arranjada de maneira tal que o gás (101) pode ser alimentado de uma maneira desimpedida no material de entrada M que foi introduzido na câmara (110).
9. Arranjo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada arranjo de linhas de gás (140) exibe uma superfície superior (144) voltada para a câmara (110) e uma superfície inferior (145) que compreende pelo menos uma abertura (146) através da qual o gás flui dirigido para a placa inferior (130).
10. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade de entrada mais inferior (122.1) e o meio de entrada de gás (120) arranjados no fundo (130) têm uma tubulação de entrada comum (104.1) para a alimentação de gás (101) proveniente de uma fonte de emissão de gás (102).
11. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de entrada de gás (120) compreende uma superfície da parede de entrada (150) arranjada na superfície interna (111.1) da camisa e que um compartimento (151) que alimenta o gás é formado entre a superfície da pare-de de entrada e a camisa, em que as aberturas (155) através das quais o gás flui são arranjadas na superfície da parede de entrada (150) para a alimentação do gás no material de entrada M que foi introduzido na câmara.
12. Arranjo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a superfície da parede de entrada (150) tem uma extremidade superior (150.1) arranjada na camisa (111) ao lado da seção de parede de extremidade superior (112), e uma extremidade inferior (150.2) arranjada em relação ao meio de saída (160).
13. Arranjo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a superfície da parede de entrada (150) tem uma extremidade superior (150.1) arranjada na camisa (111.1) ao lado da seção de parede de extremidade superior (112), e uma extremidade inferior arranjada em relação à placa inferior (130).
14. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a área total das aberturas (155) através das quais o gás flui arranjadas na superfície da parede da entrada (150) correspondem à área total das aberturas (125) através das quais o gás flui arranjadas na superfície periférica (124) da tubulação de distribuição de gás (124).
15. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que as aberturas (155) através das quais o gás flui são distribuídas uniformemente através da superfície da parede de entrada (150).
16. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que as aberturas (155) através das quais o gás flui são distribuídas com um número crescente de aberturas descendentes na direção transversal da superfície da parede de entrada (150).
17. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindica-ções precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de entrada de gás (120) compreende uma superfície de entrada contínua (180) arranjada em torno da superfície interna completa (111) da camisa e da seção de parede de extremidade inferior (113), e compreende uma tubulação de distribuição de gás (183) que exibe uma superfície periférica (184) por meio do que um compartimento (186) que alimenta o gás é formado entre a superfície de entrada (180) e a camisa (111) e da seção de parede de extremidade inferior (113), respectivamente, por meio do que as aberturas (185) através das quais o gás flui são arranjadas na superfície de entrada (180) para a alimentação do gás (101) no material de entrada M que foi introduzido na câmara (110).
18. Arranjo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as aberturas (185) através das quais o gás flui, são distribuídas com um número crescente de aberturas (185) através das quais o gás flui para baixo na direção transversal à superfície de entrada (180).
19. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o compartimento (186) que alimenta o gás compreende segmentos (188, 189) arranjados a níveis mutuamente diferentes de altura na câmara (110), em que os segmentos correspondentes são equipados com as tubulações de entrada associadas separadas (187.1, 187.2) para conduzir o gás (101) ao segmento correspondente (188, 189) no compartimento (186) que alimenta o gás.
20. Arranjo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as aberturas (185) através das quais o gás flui são distribuídas com um número crescente de aberturas (185) descendentes na direção transversal à superfície da entrada (180) mais perto da extremidade inferior de cada segmento (188, 189).
21. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindica-ções precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de saída (160) são projetados como uma superfície da parede de saída (165) que compreende uma série de superfícies de saída (162.1 a 162.n) arranjadas na superfície interna (111.1) da camisa, em que as superfícies de saída (162.1 a 162.n) são arranjadas a alturas verticais mutuamente diferentes na câmara (110) e a distâncias mutuamente diferentes da camisa (111).
22. Arranjo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os meios de saída compreendem uma série de aberturas que transferem o gás (163.1 a 163.n) para a condução para fora do gás de pirólise (107) da câmara (110), em que uma abertura (163.1 a 163.n) é formada entre duas superfícies de saída (162.1 a 162.n) arranjadas uma ao lado da outra.
23. Arranjo de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que cada superfície de saída (162.1 a 162.n) estende-se em torno da superfície interna completa (111.1) da camisa e é arranjada a uma distância de camisa (111), por meio do que um compartimento (164) que transfere o gás é formado entre a superfície de saída (162.1 a 162.n) e a camisa (111).
24. Arranjo de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que cada abertura (163.1 a 163.n) que transfere o gás é equipada com um meio bloqueador de partículas (167) arranjado para ser estendido transversalmente da largura da abertura de maneira tal que o material de entrada M que é carregado pelo gás é separado do gás de pirólise (107), enquanto o gás de pirólise pode passar livremente através da abertura (163.1 a 163.n).
25. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo fato de que as superfícies de saída (162.1 a 162.n) arranjadas umas ao lado das outras se sobrepõem mutuamente na direção vertical a fim de proteger as aberturas (163.1 a 163.n) que transferem o gás das partículas penetrantes do material de entrada M.
26. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado pelo fato de que o compartimento (164) que transfere o gás para fora é dividido em setores de saída (164.1, 164.2) que transferem o gás para fora, em que cada setor de saída (164.1, 164.2) conduz o gás de pirólise (107) para fora do material de entrada M que fica localizado em um setor da câmara que é vizinho ao setor de saída correspondente (164.1, 164.2).
27. Arranjo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o meio de saída de gás (160) compreende passagens (170.1, 170.2) que transferem o gás arranjadas horizontalmente ao longo da superfície interna (111.1) da camisa, e em que cada setor de saída (164.1, 164.2) é conectado de uma maneira que transfere o gás através de uma canaleta associada separada (170.1, 170.2) que transfere o gás a uma tubulação de saída associada separada (166.1, 166.2) para conduzir o gás de pirólise (107) para fora da câmara (110).
28. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a extremidade superior da superfície de parede de saída (165) é arranjada na direção vertical abaixo da extremidade superior (121.2) da tubulação de distribuição de gás, e a extremidade inferior da superfície de parede de saída (165) é conectada à placa inferior (130) ao lado da seção de parede de extremidade inferior (113) do reator.
29. Arranjo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de saída de gás (160) compreende uma tubulação de saída de gás (195) arranjada na seção de parede de extremidade superior (112) da camisa do reator.
30. Método para a reciclagem de compostos de carbono e de hidrocarboneto a partir de material de entrada orgânico através da pirólise, o qual compreende:

    • - introdução do material de entrada M na forma fragmentada em um reator (1) que compreende uma câmara (110) que é limitada por uma camisa (111) e seções de parede de extremidade superior e inferior (112, 113),
    • - alimentação, através de um meio de entrada de gás do gás inerte aquecido (101) na câmara para o tratamento de pirólise do material de entrada,
    • - em que o gás (101) é alimentado através de uma tubulação de distribuição de gás (121, 183) que é arranjada ao longo do eixo central (105) e que compreende as aberturas (125, 185) através das quais o gás flui, por meio do que o gás (101) é conduzido radialmente através do material de entrada M para o meio de saída de gás (160) arranjado na superfície interna (111) da camisa,
    • - a condução do gás de pirólise (107) para fora da câmara (110) através do meio de saída de gás (160),
    • - caracterizado pelo fato de que

    o meio de entrada de gás (120) compreende aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais o gás flui destinado a alimentar o gás (101) na câmara (110),
    por meio do que uma queda na pressão dP é gerada através das aberturas (125, 146, 155, 185) através das quais o gás flui durante a alimentação do gás (101) que excede a queda na pressão dM do gás através do material de entrada M que foi introduzido na câmara (110).
31. Método de acordo com qualquer uma a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que o gás (101) é alimentado no material de entrada M que foi introduzido na câmara através do meio de en- trada de gás (120) que compreende aberturas (146) através das quais o gás flui arranjadas ao lado da placa inferior (130) da câmara, por meio do que o gás é conduzido oblíqua ou diagonalmente através do material de entrada M para o meio de saída de gás (160) arranjado na superfície interna (111) da camisa.
32. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 31, caracterizado pelo fato de que o gás (101) é alimentado no material de entrada M que foi introduzido na câmara através do meio de entrada de gás (120) que compreende uma superfície de parede de entrada (150) que exibe aberturas (155) através das quais o gás flui, e que são arranjadas na superfície interna da camisa acima do meio de saída de gás (160), de maneira tal que o gás é conduzido da superfície de parede de entrada (150) através do material de entrada M em uma direção descendente para o meio de saída de gás (160) arranjado mais em baixo na superfície interna (111.1) da camisa.
33. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 32, caracterizado pelo fato de que o gás é alimentado no material de entrada M que foi introduzido na câmara (110) através de uma superfície de entrada contínua (180) que exibe aberturas (185) através das quais o gás flui e que são arranjadas em torno da superfície interna completa e uma seção de parede de extremidade inferior da camisa, em que a superfície periférica circunvizinha da tubulação de distribuição de gás é uma parte da superfície de entrada, por meio do que o gás é conduzido da superfície entrada contínua através do material de entrada em uma direção ascendente a uma tubulação de saída de gás arranjada na seção de parede de extremidade superior.
34. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 33, caracterizado pelo fato de que a superfície da parede de saída (165) é aquecida pelo gás de pirólise (107) que é conduzido através do compartimento (164) que transfere o gás para fora, por meio do que a condensação do óleo de pirólise vaporizado no material de entrada ao lado do meio de saída de gás (160) é impedida.
35. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 34, caracterizado pelo fato de que o material de entrada M é tratado pela pirólise em uma maneira por setor na câmara (110) através do controle da direção do fluxo de gás alimentado (101) através do material de entrada M através da regulagem do meio de controle compreendido no meio de saída (160).
36. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 35, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás que é alimentado na tubulação de distribuição de gás (121, 183), o meio de entrada de gás (120) na placa inferior (130) e a parede de entrada (150) e/ou a superfície de parede de entrada (180), são monitorados, controlados e redirecionados durante o período de processamento do material de entrada M que foi introduzido na câmara.

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