BR112020025681B1 - Método e sistema para processar um material - Google Patents

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Abstract

método e sistema para processar um material. a presente invenção consiste em um sistema e um método para processar um material, o sistema compreendendo: um módulo de pré-processamento configurado para receber o material, tensionar mecanicamente o material recebido e dar saída ao material tensionado mecanicamente; e um módulo de pirólise acoplado em comunicação ao módulo de pré-processamento e a jusante do módulo de préprocessamento, o módulo de pirólise configurado para receber o material mecanicamente tensionado do módulo de pré-processamento e para realizar um processo de pirólise no material mecanicamente tensionado recebido, desse modo para produzir um ou mais produtos de pirólise.

Description

Campo da Invenção
[001]. A presente invenção se refere ao processamento de material e inclui, mas não está limitada, a reciclagem de materiais residuais, por exemplo, a reciclagem e recuperação de materiais úteis de pneus de veículos.
Descrição do Estado da Técnica
[002]. Muitos processos produzem resíduos, por exemplo, matéria orgânica sólida. Exemplos de tais resíduos orgânicos sólidos incluem materiais plásticos, materiais poliméricos, borracha, madeira (por exemplo, farpas de madeira ou serragem), papel e papelão.
[003]. Muitos materiais residuais são difíceis de dispor. A título de exemplo, o descarte de pneus de automóveis, tratores, caminhões etc. constituem um problema sério na economia automotiva moderna. O descarte de pneus tende a ser problemático devido, por exemplo, ao grande volume produzido, à durabilidade dos pneus e aos componentes dos pneus.
[004]. É geralmente desejável, ao reciclar materiais residuais, extrair o máximo de material útil possível. Por exemplo, borracha finamente triturada de pneus inservíveis (que costuma ser chamada de "borracha fragmentada") pode ser queimada e usada como combustível. Além disso, a borracha reciclada de pneus pode ser usada como componente de vários produtos, incluindo, por exemplo, materiais de construção. Também é conhecida a implementação de processos de pirólise em pneus inteiros ou triturados para quebrar os polímeros de borracha em moléculas menores.
Breve descrição da invenção
[005]. Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um sistema para processar um material. O sistema compreende: um módulo de pré-processamento configurado para receber o material, pressionar mecanicamente o material recebido, aquecer o material recebido a até 375 ° C e dar saída ao material previamente tensionado e aquecido mecanicamente; e um módulo de pirólise acoplado em comunicação com o módulo de pré-processamento e a jusante deste, o módulo de pirólise configurado para receber o material mecanicamente tensionado e aquecido do módulo de pré- processamento e para realizar um processo de pirólise no material mecanicamente tensionado recebido, produzindo, desse modo, um ou mais produtos de pirólise, em que o processo de pirólise compreende o aquecimento do material recebido do módulo de pré-processamento a um valor maior ou igual a 450 ° C.
[006]. O módulo de pré-processamento e o módulo de pirólise podem ser diferentes, sendo módulos separados compreendendo diferentes câmaras para processamento de material. O módulo de pré-processamento e o módulo de pirólise podem ser módulos independentes que são configurados para serem controlados independentemente um do outro. O módulo de pré-processamento e o módulo de pirólise podem ser configurados para serem operados simultaneamente de modo que o módulo de pré- processamento possa processar um material de alimentação recebido ao mesmo tempo que o módulo de pirólise executa o processo de pirólise no material que foi produzido pelo módulo de pré-processamento.
[007]. O módulo de pré-processamento pode ser configurado para aquecer o material recebido entre 200 ° C e 350 ° C. O módulo de pré-processamento pode ainda ser configurado para aquecer o material recebido entre 320 ° C e 335 ° C ou entre 320 ° C e 330 ° C. O módulo de pirólise pode ser configurado para aquecer o material mecanicamentetensionado entre450°Ce 750°C. O módulo de pirólise pode ainda ser configurado para aquecer o material mecanicamente tensionado entre 450 ° C e 550 ° C, ou entre 500 ° C e 550 ° C, ou entre 500 ° C e 525 ° C.
[008] O módulo de pré-processamento pode compreender uma câmara de pré- processamento que compreende uma primeira entrada e uma primeira saída e uma pluralidade de rotores localizados dentro da câmara de pré-processamento. A primeira entrada pode ser para a introdução do material na câmara de pré-processamento. A pluralidade de rotores pode ser configurada para ser girada simultaneamente, desse modo, para sujeitar o material dentro da câmara a tensões mecânicas. A primeira saída pode ser para a expulsão ou extrusão do material mecanicamente tensionado da câmara de pré-processamento. A pluralidade de rotores pode compreender pelo menos um par de rotores dispostos pelo menos parcialmente lado a lado.
[009]. O módulo de pré-processamento pode ser configurado para pressionar mecanicamente o material recebido, desse modo, para aumentar a temperatura do material devido, pelo menos em parte, ao atrito. O módulo de pré-processamento pode compreender ainda um ou mais aquecedores configurados para aumentar a temperatura do material durante a pressão mecânica do material.
[0010]. A temperatura do material dentro do módulo de pré-processamento pode ser inferior àquela em que o material sofre pirólise.
[0011]. O módulo de pirólise pode compreender uma câmara de pirólise que compreende uma segunda entrada e uma segunda saída, e um ou mais aquecedores operativamente acoplados à câmara de pirólise. A segunda entrada pode ser acoplada em conexão com o módulo de pré-processamento e é destinada à introdução do material mecanicamente tensionado e aquecido na câmara de pirólise. Os (um ou mais) aquecedores podem ser configurados para aquecer a câmara de pirólise de modo a fazer com que o material mecanicamente tensionado e aquecido sofra pirólise dentro da câmara de pirólise, desse modo, gerando produtos de pirólise. A segunda saída pode ser para a expulsão dos produtos de pirólise da câmara de pirólise. A câmara de pirólise pode compreender múltiplas zonas de aquecimento controláveis de forma independente. Pode haver uma pluralidade de aquecedores. Cada uma das zonas de aquecimento pode ser aquecida por um dos aquecedores da pluralidade de aquecedores. A câmara de pirólise pode compreender um conduíte alongado, como um tubo e uma rosca localizada em tal conduíte alongado. A rosca pode ser para transferir material através do conduíte alongado. Uma borda radial externa da rosca pode ser engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do conduíte alongado. Um ou mais aquecedores podem compreender pelo menos um aquecedor anular disposto em torno da câmara de pirólise.
[0012]. O módulo de pré-processamento pode estar localizado acima do módulo de pirólise, de modo que o material mecanicamente tensionado se mova do módulo de pré-processamento para o módulo de pirólise por gravidade.
[0013]. Um tempo de residência do material recebido dentro do módulo de pré- processamento pode ser menor ou igual a 10 segundos. Um tempo de residência do material mecanicamente tensionado dentro do módulo de pirólise pode ser entre 5 minutos e 25 minutos.
[0014]. O sistema pode compreender ainda um módulo de resfriamento configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do módulo de pirólise. O módulo de resfriamento pode compreender um primeiro resfriador, um tanque de armazenamento e um segundo resfriador. O primeiro resfriador pode ser configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do módulo de pirólise, resfriar um ou mais produtos de pirólise recebidos e fornecer um ou mais produtos de pirólise resfriados para o tanque de armazenamento. O tanque de armazenamento pode ser configurado para armazenar um ou mais produtos de pirólise resfriados recebidos do primeiro resfriador. O segundo resfriador pode ser configurado para receber o um ou mais produtos de pirólise resfriados do tanque de armazenamento, resfriar ainda mais o um ou mais produtos de pirólise recebidos e dar saída a um ou mais produtos de pirólise resfriados. O primeiro resfriador pode compreender um primeiro conduíte tendo uma primeira rosca alimentadora nele. O segundo resfriador pode compreender um segundo conduíte tendo uma segunda rosca alimentadora nele. A primeira e a segunda roscas de alimentação podem ser controláveis de forma independente.
[0015]. O material pode ser um material orgânico sólido. O sistema pode ser um sistema de reciclagem e o material, um resíduo de um ou mais processos. O material pode compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular longa, material de pneu, pneus triturados, borracha fragmentada, materiais plásticos, materiais poliméricos, madeira, farpas de madeira, serragem, papel, papelão, materiais a partir dos quais derivados de combustíveis podem ser obtidos, um material a partir do qual o combustível sólido recuperado pode ser obtido e material biológico. Os um ou mais produtos de pirólise podem compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular curta, algum vapor e negro de fumo.
[0016]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para processar um material. O método compreende: receber, por um módulo de pré- processamento, o material; pressionar (tensionar) mecanicamente e aquecer, pelo módulo de pré-processamento, o material recebido, em que o material recebido é aquecido a temperatura menor ou igual a 375 ° C pelo módulo de pré-processamento; emitir, pelo módulo de pré-processamento, o material mecanicamente tensionado e aquecido; receber, por um módulo de pirólise, do módulo de pré-processamento, o material mecanicamente tensionado e aquecido; e realizar, pelo módulo de pirólise, um processo de pirólise no material recebido mecanicamente tensionado e aquecido, desse modo, para produzir um ou mais produtos de pirólise, em que o processo de pirólise compreende o aquecimento do material recebido do módulo de pré-processamento a temperatura maior ou igual a 450 ° C.
[0017]. Em um outro aspecto, a presente invenção fornece um sistema para processar um material. O sistema compreende: um módulo de pré-processamento configurado para receber o material, tensionar mecanicamente o material recebido e dar saída ao material tensionado mecanicamente; e um módulo de pirólise acoplado e ligado ao módulo de pré-processamento e a jusante do módulo de pré-processamento, o módulo de pirólise configurado para receber o material mecanicamente tensionado do módulo de pré-processamento e destinado a realizar um processo de pirólise no material mecanicamente tensionado recebido, desse modo, produzindo um ou mais produtos de pirólise.
[0018]. Em qualquer um dos aspectos acima, o módulo de pré-processamento pode compreender uma câmara de pré-processamento que compreende uma primeira entrada e uma primeira saída e uma pluralidade de rotores localizados dentro da câmara de pré-processamento. A primeira entrada pode ser para a introdução do material na câmara de pré-processamento. A pluralidade de rotores pode ser configurada para ser girada simultaneamente, desse modo, para sujeitar o material dentro da câmara a tensões mecânicas. A primeira saída pode ser para a expulsão ou extrusão do material mecanicamente tensionado da câmara de pré-processamento. A pluralidade de rotores pode compreender pelo menos um par de rotores (por exemplo, exatamente dois rotores) dispostos pelo menos parcialmente lado a lado. O módulo de pré- processamento pode ser configurado para tensionar mecanicamente o material recebido, desse modo, para aumentar a temperatura do material devido, pelo menos em parte, ao atrito. O módulo de pré-processamento pode compreender ainda um ou mais aquecedores configurados para aumentar a temperatura do material durante o estresse mecânico do material. A temperatura do material dentro do módulo de pré- processamento pode ser inferior àquela em que o material sofre pirólise.
[0019]. O módulo de pirólise pode compreender uma câmara de pirólise que compreende uma segunda entrada e uma segunda saída, e um ou mais aquecedores operativamente acoplados à câmara de pirólise. A segunda entrada pode ser acoplada e estar em comunicação com módulo de pré-processamento e é para a introdução do material tensionado mecanicamente na câmara de pirólise. Os um ou mais aquecedores podem ser configurados para aquecer a câmara de pirólise de modo a fazer com que o material estressado mecanicamente dentro da câmara de pirólise sofra pirólise, desse modo para produzir produtos de pirólise. A segunda saída pode ser para a expulsão dos produtos de pirólise da câmara de pirólise. A câmara de pirólise pode compreender múltiplas zonas de aquecimento controláveis de forma independente. Pode haver uma pluralidade de aquecedores, e cada uma das zonas de aquecimento pode ser aquecida por um respectivo da pluralidade de aquecedores. A câmara de pirólise pode compreender uma rosca (que pode se estender ao longo de todo o comprimento da câmara de pirólise) para transferir o material através da câmara de pirólise. O um ou mais aquecedores podem compreender pelo menos um aquecedor anular disposto em torno da câmara de pirólise.
[0020]. O módulo de pré-processamento pode estar localizado acima do módulo de pirólise, de modo que o material mecanicamente tensionado se mova do módulo de pré-processamento para o módulo de pirólise por gravidade.
[0021]. O módulo de pré-processamento pode ser configurado para aquecer o material recebido entre 200 ° C e 350 ° C, por exemplo, entre 330 ° C e 335 ° C. Um tempo de residência do material recebido dentro do módulo de pré-processamento pode ser menor ou igual a 10 segundos. O módulo de pirólise pode ser configurado para aquecer o material mecanicamente estressado entre 450 ° C e 750 ° C, e. entre 450 ° C e 550 ° C. Um tempo de residência do material sob tensão mecânica dentro do módulo de pirólise pode ser entre 5 minutos e 25 minutos.
[0022]. O sistema pode compreender ainda um módulo de resfriamento configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do módulo de pirólise, em que o módulo de resfriamento compreende: um primeiro resfriador; um tanque de armazenamento; e um segundo resfriador. O primeiro resfriador pode ser configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do módulo de pirólise, resfriar um ou mais produtos de pirólise recebidos e fornecer um ou mais produtos de pirólise resfriados para o tanque de armazenamento. O tanque de armazenamento pode ser configurado para armazenar o um ou mais produtos de pirólise resfriados recebidos do primeiro resfriador. O segundo resfriador pode ser configurado para receber o um ou mais produtos de pirólise resfriados do tanque de armazenamento, resfriar ainda mais o um ou mais produtos de pirólise recebidos e dar saída a um ou mais produtos de pirólise resfriados. O primeiro resfriador pode compreender um primeiro conduíte tendo uma primeira rosca alimentadora nele. O segundo resfriador pode compreender um segundo conduíte tendo uma segunda rosca alimentadora nele. O primeiro e o segunda roscas de alimentação podem ser controláveis de forma independente.
[0023]. O material pode ser um material orgânico sólido. O sistema pode ser um sistema de reciclagem. O material pode ser um resíduo de um ou mais processos. O material pode compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular longa, material de pneu, pneus triturados, borracha fragmentada, materiais plásticos, materiais poliméricos, madeira, farpas de madeira, serragem, papel, papelão, um material a partir do qual combustíveis derivados de resíduos podem ser obtidos, um material a partir do qual o combustível sólido recuperado pode ser obtido e material biológico. Os um ou mais produtos de pirólise podem compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular curta, um vapor e negro de fumo.
[0024]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para processar um material. O método compreende: receber o material, por um módulo de pré-processamento; tensionar mecanicamente o material recebido, pelo módulo de pré-processamento; emitir, pelo módulo de pré-processamento, o material tensionado mecanicamente; recebimento do material tensionado mecanicamente do módulo de pré-processamento, por um módulo de pirólise; e realizar, pelo módulo de pirólise, um processo de pirólise no material mecanicamente tensionado recebido, para produzir um ou mais produtos de pirólise.
[0025]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um sistema de pirólise para realizar um processo de pirólise em um material recebido. O sistema de pirólise compreende uma câmara de pirólise configurada para receber o material e uma pluralidade de aquecedores operativamente acoplados à câmara de pirólise. A pluralidade de aquecedores é configurada para aquecer a câmara de pirólise de modo a pirolisar o material nela, desse modo para produzir um ou mais produtos de pirólise. Cada um da pluralidade de aquecedores é configurado para aquecer uma respectiva porção diferente da câmara de pirólise. Cada um da pluralidade de aquecedores é configurado para ser controlado de forma independente de cada um dos outros aquecedores.
[0026]. Em qualquer um dos aspectos acima, a câmara de pirólise pode compreender um conduíte alongado. A pluralidade de aquecedores pode compreender um ou mais aquecedores anulares, os um ou mais aquecedores anulares sendo dispostos em torno de uma circunferência do conduíte alongado.
[0027]. A câmara de pirólise pode compreender uma rosca para transferir o material através da câmara de pirólise. A câmara de pirólise pode compreender um conduíte alongado. A rosca pode estar localizada no conduíte alongado. A rosca pode se estender ao longo de todo o comprimento da câmara de pirólise (isto é, o conduíte alongado). Uma borda radial externa da rosca pode ser engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do conduíte alongado. A pluralidade de aquecedores pode ser espaçada ao longo de um comprimento do conduíte alongado. A pluralidade de aquecedores pode ser contígua ao longo do comprimento do conduíte alongado.
[0028]. A pluralidade de aquecedores pode ser controlada com base nos produtos de pirólise desejados. A pluralidade de aquecedores pode ser controlada para fornecer um perfil de calor monotonicamente crescente ao longo da câmara de pirólise.
[0029]. A câmara de pirólise pode compreender pelo menos duas porções alongadas dispostas substancialmente paralelas entre si. As pelo menos duas porções alongadas podem estar localizadas uma em cima da outra. As pelo menos duas porções alongadas podem ser configuradas de modo que o material se mova de uma porção alongada para outra porção alongada por gravidade.
[0030]. Os aquecedores podem ser configurados para aquecer a câmara de pirólise a uma temperatura máxima entre 450 ° C e 750 ° C. Os aquecedores podem ser configurados para aquecer a câmara de pirólise a uma temperatura máxima entre 450 ° C e 550 ° C. Um tempo de residência do material dentro da câmara de pirólise pode ser entre 5 minutos e 25 minutos, por exemplo entre 6 minutos e 7 minutos.
[0031]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um sistema de pirólise para realizar um processo de pirólise em um material recebido. O sistema de pirólise compreende: uma câmara de pirólise configurada para receber o material e realizar uma pirólise no material recebido, para assim produzir um ou mais produtos de pirólise. A câmara de pirólise compreende várias zonas diferentes, a temperatura dentro de cada zona sendo controlável independentemente de cada uma das outras zonas.
[0032]. Em um outro aspecto, a presente invenção fornece um sistema para processar um material. O sistema compreende: um módulo de pré-processamento configurado para receber o material, tensionar mecanicamente o material recebido e dar saída ao material tensionado mecanicamente; e um sistema de pirólise de acordo com qualquer aspecto anterior. O sistema de pirólise está preparado para receber o material submetido a esforços mecânicos do módulo de pré-processamento e para realizar um processo de pirólise no material submetido a esforços mecânicos recebido, produzindo assim um ou mais produtos de pirólise.
[0033]. O módulo de pré-processamento pode compreender uma câmara de pré- processamento que compreende uma primeira entrada e uma primeira saída e uma pluralidade de rotores localizados dentro da câmara de pré-processamento. A primeira entrada pode ser para a introdução do material na câmara de pré-processamento. A pluralidade de rotores pode ser configurada para ser girada simultaneamente, desse modo, para sujeitar o material dentro da câmara a tensões mecânicas. A primeira saída pode ser para a expulsão ou extrusão do material mecanicamente tensionado da câmara de pré-processamento.
[0034]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um sistema que compreende um sistema de pirólise de acordo com qualquer um dos aspectos anteriores e um módulo de resfriamento configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do sistema de pirólise. O módulo de resfriamento pode compreender um primeiro resfriador, um tanque de armazenamento e um segundo resfriador. O primeiro resfriador pode ser configurado para receber um ou mais produtos de pirólise do módulo de pirólise, resfriar um ou mais produtos de pirólise recebidos e fornecer o um ou mais produtos de pirólise resfriados para o tanque de armazenamento. O tanque de armazenamento pode ser configurado para armazenar um ou mais produtos de pirólise resfriados recebidos do primeiro resfriador. O segundo resfriador pode ser configurado para receber o um ou mais produtos de pirólise resfriados do tanque de armazenamento, resfriar ainda mais o um ou mais produtos de pirólise recebidos e dar saída a um ou mais produtos de pirólise resfriados. O primeiro resfriador pode compreender um primeiro conduíte tendo uma primeira rosca alimentadora nele. O segundo resfriador pode compreender um segundo conduíte tendo uma segunda rosca alimentadora nele. O primeiro e o segunda roscas de alimentação podem ser controláveis de forma independente.
[0035]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para decompor termicamente um material. O processo compreende: receber, por uma câmara de pirólise, o material; aquecer, por uma pluralidade de aquecedores, a câmara de pirólise, em que cada um da pluralidade de aquecedores aquece uma respectiva porção diferente da câmara de pirólise; e transferir o material através da câmara de pirólise aquecida para assim pirolisar o material de modo a produzir um ou mais produtos de pirólise; em que cada um da pluralidade de aquecedores é configurado para ser controlado independentemente.
[0036]. O material pode ser um material orgânico sólido. O método pode ser um método de reciclagem. O material pode ser um resíduo de um ou mais processos. O material pode compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular longa, material de pneu, pneus triturados, borracha fragmentada, materiais plásticos, materiais poliméricos, madeira, farpas de madeira, serragem, papel, papelão, um material a partir do qual combustíveis derivados de resíduos podem ser obtidos, um material a partir do qual o combustível sólido recuperado pode ser obtido e material biológico. Os um ou mais produtos de pirólise podem compreender um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular curta, um vapor e negro de fumo.
[0037]. Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece negro de fumo produzido pelo processamento de um material orgânico de acordo com o método de quaisquer aspectos anteriores. Breve descrição dos desenhos A Figura 1 é uma ilustração esquemática (não em escala) de um sistema; A Figura 2 é um fluxograma de processo que mostra certas etapas de um processo executado pelo sistema; A Figura 3 é uma ilustração esquemática (não em escala) de um módulo de entrada do sistema; A Figura 4 é uma ilustração esquemática (não em escala) de um módulo de pré- processamento do sistema; A Figura 5 é uma ilustração esquemática (não à escala) de um módulo de pirólise do sistema; A Figura 6 é uma ilustração esquemática (não à escala) de um corte transversal através do módulo de pirólise; e A Figura 7 é uma ilustração esquemática (não em escala) de um módulo de resfriamento e um módulo de armazenamento do sistema.
Descrição detalhada da invenção
[0038]. A Figura 1 é uma ilustração esquemática (não em escala) de uma modalidade de um sistema 100. Nesta modalidade, o sistema 100 é um sistema de reciclagem para reciclar materiais residuais, tais como resíduos de matéria orgânica.
[0039]. O sistema de reciclagem 100 compreende um módulo de entrada 102, um módulo de pré-processamento 104, um módulo de pirólise 106, um módulo de resfriamento 108 e um módulo de armazenamento 110.
[0040]. O módulo de entrada 102 é descrito com mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 3. A operação do módulo de entrada 102 em uso é descrita em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 2. Nesta modalidade, o módulo de entrada 102 está configurado para receber material residual de uma fonte de material residual (não mostrado). O módulo de entrada 102 é conectado ao módulo de pré-processamento 104 de modo que o material residual recebido pelo módulo de entrada 102 possa ser transferido para o módulo de pré-processamento 104.
[0041]. O módulo de pré-processamento 104 é descrito em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 4. Nesta modalidade, o módulo de pré- processamento 104 é configurado para executar uma operação de pré-processamento no material residual recebido do módulo de entrada 102. Os termos "Pré- processamento", "operação de pré-processamento" e semelhantes podem se referir a processos preliminares realizados no material residual antes do início de um processo de pirólise realizado posteriormente. A operação do módulo de pré-processamento 104 em uso (incluindo a operação de pré-processamento) é descrita em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 2. O módulo de pré-processamento 104 é conectado ao módulo de pirólise 106 de modo que os resíduos pré-processados A saída de material pelo módulo de pré-processamento 104 pode ser transferida para o módulo de pirólise 106.
[0042]. O módulo de pirólise 106 é descrito em mais detalhes posteriormente abaixo com referência às Figuras 5 e 6. Nesta modalidade, o módulo de pirólise 106 é configurado para realizar um processo de pirólise do material residual pré-processado recebido do módulo de pré-processamento 104. A operação do módulo de pirólise 106 em uso (incluindo o processo de pirólise) é descrito em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 2. O módulo de pirólise 106 é conectado ao módulo de resfriamento 108 de modo que a saída do módulo de pirólise 106 (ou seja, resíduos que sofreram pirólise) podem ser transferidos para o módulo de resfriamento 108.
[0043]. O módulo de resfriamento 108 é descrito em mais detalhes posteriormente com referência à Figura 7. Nesta modalidade, o módulo de resfriamento 108 é configurado para realizar um processo de resfriamento na saída recebida do módulo de pirólise, ou seja, o módulo de resfriamento 108 é configurado para resfriar o material residual pirolisado. A operação do módulo de resfriamento 108 em uso (incluindo o processo de resfriamento) é descrito em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 2.0 módulo de resfriamento 108 é conectado ao módulo de armazenamento 110 de modo que o material residual pirolisado resfriado possa ser transferido para o módulo de armazenamento 110.
[0044]. O módulo de armazenamento 110 é descrito em mais detalhes posteriormente abaixo com referência à Figura 7. Nesta modalidade, o módulo de armazenamento 110 é configurado para armazenar o material recebido do módulo de resfriamento 108.
[0045]. A Figura 2 é um fluxograma de processo que mostra certas etapas de um processo 200 realizado pelo sistema 100.
[0046]. Deve-se notar que algumas das etapas do processo representadas no fluxograma da Figura 2 e descritas abaixo podem ser omitidas ou tais etapas do processo podem ser realizadas em ordem diferente daquela apresentada acima e mostrada na Figura 2. Além disso, embora todas as etapas do processo foram, por conveniência e facilidade de compreensão, representadas como etapas temporais sequenciais discretas, algumas das etapas do processo podem de fato ser realizadas simultaneamente ou pelo menos se sobrepondo temporalmente, em certa medida.
[0047]. Na etapa s202, o material residual, que nesta modalidade está na forma de uma matéria-prima, é introduzido no sistema 100. Em particular, o módulo de entrada 102 recebe a matéria-prima de uma fonte de matéria-prima.
[0048]. Na etapa s204, o módulo de entrada 102 transfere o material residual recebido para o módulo de pré-processamento 104.
[0049]. Mais detalhes das etapas s202 e s204 serão agora descritos com referência à Figura 3. As etapas restantes do processo da Figura 2 (ou seja, as etapas s206 a s216) serão descritas posteriormente abaixo, após a descrição da Figura 3.
[0050]. A Figura 3 é uma ilustração esquemática (não em escala) do módulo de entrada 102.
[0051]. Nesta modalidade, o módulo de entrada 102 compreende um primeiro tanque alimentador 300, um primeiro conduíte alimentador 302, um segundo tanque alimentador 304 e um segundo conduíte alimentador 306.
[0052]. O primeiro tanque de alimentação 300 compreende uma primeira abertura 308 e uma segunda abertura 310. A primeira abertura 308 está localizada no topo do primeiro tanque de alimentação 300. A segunda abertura 310 está localizada na base do primeiro tanque de alimentação 300. O primeiro tanque alimentador 300 se comunica, na segunda abertura 310, com uma primeira extremidade do primeiro conduíte alimentador 302.
[0053]. O primeiro conduíte alimentador 302 compreende um primeiro tubo 312, uma primeira rosca alimentadora 314 e um primeiro motor 316. A primeira rosca alimentadora 314 está localizado substancialmente de forma coaxial dentro do primeiro tubo 312. A primeira rosca alimentadora 314 é acionado pelo primeiro motor 316, isto é, o primeiro motor 316 está configurado para girar a primeira rosca alimentadora 314 em torno de seu eixo.
[0054]. O primeiro conduíte de alimentação 302 é acoplado em sua primeira extremidade ao primeiro tanque de alimentação 300. O primeiro conduíte de alimentação 302 é acoplado em sua segunda extremidade, que é oposta à sua primeira extremidade, ao segundo tanque de alimentação 304.
[0055]. O segundo tanque alimentador 304 compreende uma primeira abertura 318 e uma segunda abertura 320. A primeira abertura 318 está localizada no topo do segundo tanque alimentador 304. A segunda abertura 320 está localizada na base do segundo tanque alimentador 304. O segundo tanque alimentador 304 se comunica, na primeira abertura 318, com a segunda extremidade do primeiro conduíte de alimentação 302. O segundo tanque de alimentação 308 se comunica, na segunda abertura 320, com uma primeira extremidade do segundo conduíte de alimentação 306.
[0056]. O segundo conduíte alimentador 306 compreende um segundo tubo 322, uma segunda rosca alimentadora 324 e um segundo motor 326. A segunda rosca alimentadora 324 está localizado substancialmente de forma coaxial dentro do segundo tubo 322. A segunda rosca alimentadora 324 é acionado pelo segundo motor 326, isto é, o segundo motor 326 está configurado para girar a segunda rosca alimentador 324 em torno de seu eixo.
[0057]. O segundo conduíte alimentador 306 é acoplado em sua primeira extremidade ao segundo tanque alimentador 304. O segundo conduíte alimentador 306 é acoplado de forma a se comunicar, em sua segunda extremidade, que é oposta à sua primeira extremidade, ao módulo de pré-processamento 104.
[0058]. Em operação, a matéria-prima 328 é introduzida no primeiro tanque de alimentação 300 por meio de sua primeira abertura 308. Isso é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o número de referência 330. Nesta modalidade, a matéria-prima 328 compreende material de pneu, por exemplo triturado pneus de borracha ou borracha fragmentada obtida de pneus. No entanto, em outras modalidades, matéria- prima diferente, ou seja, um material diferente ou material em uma forma diferente, pode ser introduzida no primeiro tanque de alimentação 300, tal como um material orgânico sólido diferente. A matéria-prima 328 cai no primeiro tanque de alimentação 300 por gravidade e, desta forma, a matéria-prima 328 é introduzida, através da segunda abertura 310 do primeiro tanque de alimentação 300, na primeira extremidade do primeiro conduíte de alimentação 302. Isto é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 332. A primeira rosca alimentadora 314 então empurra a matéria-prima 328 ao longo do primeiro tubo 312 e para fora da segunda extremidade do primeiro conduíte alimentador 302. Isso é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 334. A matéria-prima 328 então cai por gravidade no segundo tanque de alimentação 304 através da primeira abertura 318. Isto é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 336. A matéria- prima 328 é então introduzida, por gravidade, através da segunda abertura 320 do segundo tanque alimentador 304, na primeira extremidade do segundo conduíte alimentador 306. Isso é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o número de referência 338. A segunda rosca alimentadora 324 então empurra a matéria prima 328 ao longo do segundo tubo 322 e para fora da segunda extremidade do segundo conduíte de alimentação 306 e para o módulo de pré-processamento 104. Isso é indicado na Figura 3 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 340.
[0059]. De preferência, a borda radial externa da primeira rosca alimentadora 314 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do primeiro tubo 312. Da mesma forma, de preferência a borda radial externa da segunda rosca alimentadora 324 encosta ou é engatada de modo como para formar uma vedação com uma superfície interna do segundo tubo 322. Isto é vantajoso pois tende a reduzir ou eliminar o fluxo de substâncias (por exemplo, material sólido ou gás) de volta ao longo dos conduítes de alimentação 302, 306, ou seja, na direção oposta às setas 334 e 340.
[0060]. Nesta modalidade, o segundo conduíte de alimentação 306 é purgado para remover oxigênio / ar (que pode estar carregado de contaminação), desse modo para reduzir ou eliminar a transferência de ar ao longo do segundo conduíte de alimentação 306 e para o módulo de pré-processamento 104. O segundo conduíte de alimentação 306 pode ser, por exemplo, purgado com nitrogênio. Em algumas modalidades, o segundo tanque alimentador 304 e / ou o primeiro conduíte alimentador 302 podem ser purgados para remover oxigênio / ar.
[0061]. As respectivas velocidades da primeira rosca alimentadora 314 e da segunda rosca alimentadora 324 podem ser controladas de forma independente, ou seja, as respectivas velocidades nas quais a matéria-prima 328 é transferida ao longo do primeiro e segundo conduítes de alimentação 302,306 podem ser controladas de forma independente. Além disso, as respectivas taxas nas quais a matéria-prima 328 é introduzida no primeiro conduíte de alimentação 302 e no segundo conduíte de alimentação 306 (do primeiro tanque de alimentação 300 e do segundo tanque de alimentação 304, respectivamente) podem ser controladas de forma independente. Isso tende a fornecer um maior número de variáveis controláveis de forma independente, ou seja, graus de liberdade, em comparação com sistemas de alimentação convencionais. Como uma vantagem, as taxas de alimentação e / ou transferência tendem a ser controláveis para fornecer alimentação contínua e ininterrupta da matéria-prima 328 para o módulo de pré-processamento 104, mesmo quando o fornecimento da matéria-prima 328 para o primeiro tanque de alimentação 300 é descontínuo. Isso tende a proporcionar maior eficiência.
[0062]. Voltando agora à descrição da Figura 2, após a transferência da matéria-prima para o módulo de pré-processamento 104 na etapa s204, na etapa s206 o módulo de pré-processamento 104 pré-processa a matéria-prima recebida 328.
[0063]. A etapa s206 será agora descrita em mais detalhes com referência à Figura 4. As etapas restantes do processo da Figura 2 (ou seja, as etapas s208 a s216) serão descritas posteriormente abaixo, após a descrição da Figura 4.
[0064]. A Figura 4 é uma ilustração esquemática (não em escala) do módulo de pré- processamento 104.
[0065]. Nesta modalidade, o módulo de pré-processamento 104 compreende uma máquina de composição, por exemplo, uma máquina de extrusão e composição. O módulo de pré-processamento 104 pode ser, por exemplo, uma máquina de composição disponível comercialmente.
[0066]. O módulo de pré-processamento 104 compreende uma câmara de mistura 400 e uma pluralidade de rotores 402 alojados dentro da câmara de mistura 400. Embora dois rotores 402 sejam representados na Figura 4, será apreciado por aqueles versados na técnica que o módulo de pré-processamento 104 pode incluir qualquer número de rotores, por exemplo, mais de dois. Os rotores 402 são membros alongados. Os rotores 402 são posicionados lado a lado, embora em outras modalidades, os rotores 402 possam ser dispostos de uma maneira diferente. Embora, para facilidade de representação, os rotores 402 sejam representados na Figura 4 como substancialmente de forma cilíndrica, será apreciado por aqueles versados na técnica que este pode não ser necessariamente o caso, e os rotores 402 podem ter qualquer forma apropriada, por exemplo uma rosca ou forma semelhante a uma rosca. Os rotores 402 podem ser amassadores ou misturadores amassadores. Os rotores 402 são configurados para serem girados (por exemplo, co-girados ou contra-girados) em torno de seus respectivos eixos 404 dentro da câmara de mistura 400 por um motor (não mostrado). A rotação de exemplo dos rotores é indicada na Figura 4 por setas pontilhadas de duas pontas e os números de referência 406.
[0067]. A câmara de mistura 400 compreende uma entrada 408 e uma saída 410. A entrada 408 é acoplada à segunda extremidade do segundo conduíte de alimentação 306. A saída 410 é acoplada a uma primeira extremidade de um terceiro conduíte de alimentação 412.
[0068]. Em operação, a matéria-prima 328 é introduzida na câmara de mistura 400 através da entrada 408, do segundo conduíte de alimentação 306. Isso é indicado na Figura 4 por uma seta pontilhada e o número de referência 414. Dentro da câmara de mistura 400, a matéria-prima é submetida a tensões mecânicas (por exemplo, é composta ou misturada) pela ação dos rotores rotativos 402 dentro da câmara de mistura 400. Isso é indicado na Figura 4 por uma seta pontilhada e o número de referência 416. Esta composição ou mistura pode compreender a moagem promovida pelos rotores 402, esmagar, moer, amassar, pulverizar ou de alguma outra forma trabalhar a matéria-prima 328. Em algumas modalidades, a câmara de mistura 400 e / ou os rotores 402 são aquecidos, por exemplo por um óleo ou aquecedor elétrico, assim, para aquecer a matéria-prima 328 durante a composição ou mistura. Por exemplo, a câmara de mistura 400 e / ou os rotores 402 podem ser aquecidos a uma temperatura de 200 ° C-300 ° C, por exemplo, aproximadamente 250 ° C. Nesta modalidade, a composição ou mistura tende a aquecer a matéria-prima 328, por exemplo, por atrito entre a matéria-prima 328 e os rotores 402 e / ou entre pelotas/partículas de matéria- prima. Por exemplo, durante o processo de composição ou mistura, a temperatura da matéria-prima pode ser aumentada (por exemplo, por meio de aquecimento externo e / ou fricção) para uma temperatura menor ou igual a 400 ° C, por exemplo, 200 ° C-400 ° C, ou mais preferencialmente menor ou igual a 375 ° C, ou mais preferencialmente 200 ° C-350 ° C, ou mais preferencialmente 300 ° C-350 ° C, ou mais preferencialmente 320 ° C-340 ° C, ou mais preferencialmente entre 320 ° C e 335 ° C, ou mais preferencialmente entre 320° Ce 330 ° C. Esta composição ou mistura da matéria-prima 328 tende a fazer com que a matéria-prima comece a se decompor. Por exemplo, um vapor pode ser liberado do material de alimentação. A matéria-prima que foi composta / misturada pelos rotores 402 é referida como "matéria-prima pré-processada" e é indicada na Figura 4 pelo numeral de referência 418. A composição ou mistura (e, opcionalmente, aquecimento) da matéria-prima 328 é o pré-processamento da matéria- prima 328 que é realizado antes do início do último processo de pirólise, que é descrito em mais detalhes abaixo. A matéria-prima pré-processada 418 pode ser matéria-prima parcialmente quebrada e pode compreender material sólido, líquido e / ou gasoso (por exemplo, vapor). A matéria-prima pré-processada 418 é transferida (por exemplo, forçada) para fora da câmara de mistura 400, através da saída 410, e para uma primeira extremidade do terceiro conduíte de alimentação 412. Isso é indicado na Figura 4 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 420.
[0069]. Nesta modalidade, o processo de pré-processamento é realizado a uma temperatura que é inferior àquela em que ocorre a pirólise da matéria-prima. O processo de pré-processamento é realizado a uma temperatura que é inferior às temperaturas que ocorrem no módulo de pirólise 106. A temperatura máxima dentro do módulo de pré-processamento 104 (que pode ser, por exemplo, entre 330 ° C e 335 ° C) é inferior à temperatura máxima dentro do módulo de pirólise 106.
[0070]. Nesta modalidade, o tempo de residência do material dentro do módulo de pré- processamento 104 é menor do que o tempo de residência do material dentro do módulo de pirólise 106. Assim, a operação de pré-processamento é uma operação de duração mais curta em comparação com o processo de pirólise. Normalmente, o tempo de residência do material dentro do módulo de pré-processamento 104 (ou seja, a duração da operação de pré-processamento) é menor ou igual a 60 segundos, ou mais preferencialmente menor ou igual a 50 segundos, ou mais preferencialmente menor ou igual a 40 segundos, ou mais preferencialmente ainda, menor ou igual a 30 segundos, ou mais preferencialmente, menor ou igual a 20 segundos, ou ainda mais preferencialmente menor ou igual a 10 segundos, ou mais preferencialmente menor ou igual a 5 segundos, ou mais preferencialmente menor ou igual a 4 segundos, ou mais preferencialmente menor ou igual a 3 segundos, por exemplo entre cerca de 2 segundos e 3 segundos.
[0071]. O pré-processamento da matéria-prima 328 pode resultar na matéria-prima pré- processada 418 sendo substancialmente homogênea, por exemplo, nos casos em que a matéria-prima inicial 328 inclui várias matérias-primas diferentes.
[0072]. Em algumas modalidades, o módulo de pré-processamento 104 compreende uma extrusora de modo que a matéria-prima pré-processada 418 seja extrudada para fora da câmara de mistura como um extrudado.
[0073]. Nesta modalidade, a câmara de mistura 400 é purgada para remover oxigênio / ar (que pode estar carregado de contaminação). A câmara de mistura 400 pode ser, por exemplo, purgada com nitrogênio.
[0074]. Voltando agora à descrição da Figura 2, após o pré-processamento da matéria- prima pelo módulo de pré-processamento 104 na etapa s206, na etapa s208 a matéria- prima pré-processada 418 é transferida para o módulo de pirólise 106.
[0075]. Nesta modalidade, o terceiro conduíte de alimentação 412 transfere a matéria- prima pré-processada 418 para o módulo de pirólise 106. No entanto, em outras modalidades, a matéria-prima pré-processada 418 pode ser transferida entre o módulo de pré-processamento 104 e o módulo de pirólise 106 em uma maneira diferente. Por exemplo, em algumas modalidades, o módulo de pré-processamento 104 está localizado diretamente acima (isto é, no topo) do módulo de pirólise 106 e a saída do módulo de pré-processamento 104 está diretamente conectada a uma entrada do módulo de pirólise 106, de que a matéria-prima pré-processada 418 pode cair, por gravidade, do módulo de pré-processamento 104 para o módulo de pirólise 106.
[0076]. Com referência à Figura 4, nesta modalidade, o terceiro conduíte de alimentação 412 compreende um terceiro tubo 422, uma terceira rosca de alimentação 424 e um terceiro motor (não mostrado). A terceira rosca alimentadora 424 está localizada substancialmente de forma coaxial dentro do terceiro tubo 422. A terceira rosca alimentadora 424 é acionada pelo terceiro motor, isto é, o terceiro motor é configurado para girar a terceira rosca alimentadora 424 em torno de seu eixo. Em operação, na etapa s208, a terceira rosca alimentadora 424 empurra a matéria-prima pré-processada 418 ao longo do terceiro tubo 422 e para fora de uma segunda extremidade do terceiro conduíte alimentador 412 que é acoplado em comunicação com o módulo de pirólise 106 (a segunda extremidade do o terceiro conduíte de alimentação 412 sendo oposto à sua primeira extremidade). Esta transferência da matéria-prima pré-processada 418 é indicada na Figura 4 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 426.
[0077]. De preferência, a borda radial externa da terceira rosca alimentadora 424 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do terceiro tubo 422. Isto tende a reduzir ou eliminar o fluxo de substâncias (por exemplo, material sólido ou gás) de volta ao longo do terceiro conduíte de alimentação 412.
[0078]. Voltando agora à descrição da Figura 2, após a transferência da matéria-prima para o módulo de pirólise 106 na etapa s208, na etapa s210, o módulo de pirólise 106 realiza um processo de pirólise (isto é, pirolisa) a matéria-prima pré-processada recebida 418.
[0079]. A etapa s210 será agora descrita em mais detalhes com referência às Figuras 5 e 6. As etapas restantes do processo da Figura 2 (ou seja, as etapas s214 a s216) serão descritas posteriormente abaixo, após a descrição das Figuras 5 e 6.
[0080]. A Figura 5 é uma ilustração esquemática (não em escala) de uma vista lateral do módulo de pirólise 106.
[0081]. A Figura 6 é uma ilustração esquemática (não à escala) de um corte transversal do módulo de pirólise 106 feito através do plano A-A, que é indicado na Figura 4 por uma linha pontilhada.
[0082]. Nesta modalidade, o módulo de pirólise 106 compreende uma câmara de pirólise 500 compreendendo uma primeira porção tubular 502 e uma segunda porção tubular 504, uma primeira rosca de transferência 506, um segunda rosca de transferência 508, uma primeira pluralidade de aquecedores 510a-d, uma segunda pluralidade de aquecedores 512a-d e um controlador 514.
[0083]. A primeira porção tubular 502 da câmara de pirólise 500 é um tubo alongado ou cano no qual, em uso, ocorre a pirólise. Uma primeira extremidade da primeira porção tubular 502 é acoplada à segunda extremidade do terceiro conduíte de alimentação 412. Uma segunda extremidade da primeira porção tubular 502, que é oposta à primeira extremidade, é acoplada e se comunica a uma primeira extremidade do segundo porção tubular 504.
[0084]. A primeira rosca de transferência 506 está localizado substancialmente de forma coaxial dentro da primeira parte tubular 502. A primeira rosca de transferência 506 é configurado para transferir material através da primeira parte tubular 502. A primeira rosca de transferência 506 é acionado por um motor (não mostrado), que pode ser controlada pelo controlador 514. De preferência, a borda radial externa da primeira rosca de transferência 506 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna da primeira porção tubular 502. Isto tende a reduzir ou eliminar o fluxo de substâncias (por exemplo, material sólido ou gás) de volta ao longo da primeira porção tubular 502. Além disso, isto tende a reduzir ou eliminar os produtos de pirólise acumulados (como o negro de fumo) dentro da primeira porção tubular 502.
[0085]. A segunda porção tubular 504 da câmara de pirólise 500 é um tubo alongado ou cano no qual, em uso, ocorre a pirólise. Uma primeira extremidade da segunda parte tubular 504 é acoplada à segunda extremidade da primeira parte tubular 502. Uma segunda extremidade da segunda parte tubular 504, que é oposta à primeira extremidade, é acoplada e se comunica a uma primeira extremidade de um quarto conduíte de alimentação 516.
[0086]. Nesta modalidade, a primeira porção tubular 502 e a segunda porção tubular 504 são substancialmente paralelas. Além disso, a primeira porção tubular 502 está localizada acima (isto é, no topo) da segunda porção tubular 504 de modo que o material possa ser transferido entre a primeira e a segunda porções tubulares (isto é, da segunda extremidade da primeira porção tubular 502 para a primeira extremidade da segunda porção tubular 504) por gravidade.
[0087]. A segunda rosca de transferência 508 está localizada substancialmente de forma coaxial dentro da segunda porção tubular 504. A segunda rosca de transferência 508 é configurada para transferir material através da segunda porção tubular 504. A segunda rosca de transferência 508 é acionada por um motor (não mostrado), que pode ser controlado pelo controlador 514. De preferência, a borda radial externa da segunda rosca de transferência 508 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna da segunda porção tubular 504. Isto tende a reduzir ou eliminar o fluxo de substâncias (por exemplo, material sólido ou gás) de volta ao longo da segunda porção tubular 504. Além disso, isso também tende a reduzir ou eliminar os produtos de pirólise acumulados (como o negro de fumo) dentro da segunda porção tubular 504.
[0088]. A primeira pluralidade de aquecedores 510a-d pode ser, por exemplo, aquecedores de cerâmica. Cada um da primeira pluralidade de aquecedores 510a-d é um aquecedor anular localizado em torno de uma respectiva porção da primeira porção tubular 502. Cada um da primeira pluralidade de aquecedores 510a-d ocupa uma posição respectiva diferente ao longo do comprimento da primeira porção tubular 502. Nesta modalidade, a primeira pluralidade de aquecedores 510a-d é posicionada contiguamente ao longo do comprimento da primeira porção tubular 502. No entanto, em outras modalidades, a primeira pluralidade de aquecedores 510a-d pode ser espaçada ao longo do comprimento da primeira porção tubular 502 de modo que eles não se encostem. Embora na Figura 5 existam quatro aquecedores representados na primeira pluralidade de aquecedores 510a-d, será apreciado por aqueles versados na técnica que a primeira pluralidade de aquecedores 510a-d pode incluir qualquer número de aquecedores, por exemplo, mais de quatro ou menos de quatro.
[0089]. A segunda pluralidade de aquecedores 512a-d pode ser, por exemplo, aquecedores de cerâmica. Cada um da segunda pluralidade de aquecedores 512a-d é um aquecedor anular localizado em torno de uma respectiva porção da segunda porção tubular 504. Cada um da segunda pluralidade de aquecedores 512a-d ocupa uma posição respectiva diferente ao longo do comprimento da segunda porção tubular 504. Nesta modalidade, a segunda pluralidade de aquecedores 512a-d é posicionada contiguamente ao longo do comprimento da segunda porção tubular 504. No entanto, em outras modalidades, a segunda pluralidade de aquecedores 512a-d pode ser espaçada ao longo do comprimento da segunda porção tubular 504 de modo que eles não se encostem. Embora na Figura 5 existam quatro aquecedores representados na segunda pluralidade de aquecedores 512a-d, será apreciado por aqueles versados na técnica que a segunda pluralidade de aquecedores 512a-d pode incluir qualquer número de aquecedores, por exemplo, mais de quatro ou menos de quatro.
[0090]. Em operação, a matéria-prima pré-processada 418 é introduzida na câmara de pirólise 500 através de uma entrada 518 na primeira extremidade da primeira parte tubular 502, do terceiro conduíte de alimentação 412. Isso é indicado na Figura 5 por uma seta pontilhada e a referência numeral 520. A matéria-prima pré-processada 418 é então transferida através da câmara de pirólise 500 da seguinte forma: (i) a primeira rosca de transferência 506 empurra o material ao longo da primeira parte tubular 502 da primeira extremidade da primeira parte tubular 502 para a segunda extremidade da primeira porção tubular 502 (isto é indicado na Figura 5 por uma seta pontilhada e o número de referência 522); (ii) o material então viaja, por exemplo por gravidade, da segunda extremidade da primeira parte tubular 502 até a primeira extremidade da segunda parte tubular 504 (isto é indicado na Figura 5 por uma seta pontilhada e o número de referência 524); (iii) o segunda rosca de transferência 508, então, empurra o material ao longo da segunda porção tubular 504 da primeira extremidade da segunda porção tubular 504 para a segunda extremidade da segunda porção tubular 504 (isto é indicado na Figura 5 por uma seta pontilhada e a referência numeral 526); o material, então, sai da câmara de pirólise 500 através de uma saída 528 na segunda extremidade da segunda porção tubular 504, pelo que o material entra no quarto conduíte de alimentação 516.
[0091]. Dentro da câmara de pirólise 500, a matéria-prima pré-processada 418 sofre pirólise. Em particular, a matéria-prima pré-processada 418 é decomposta termicamente a temperatura elevada em uma atmosfera inerte. Mais especificamente, nesta modalidade, os aquecedores 510a-d, 512a-d são controlados para aquecer as porções tubulares 502,504 e o material que viaja através delas (ou seja, a matéria-prima pré-processada 418) de modo que esse material sofre pirólise e é decomposto em um ou mais "produtos de pirólise" 532. Nesta modalidade, os produtos de pirólise 532 compreendem produtos voláteis, como um vapor, e um resíduo sólido enriquecido em carbono, ou seja, "negro de fumo" ou "carvão". Nesta modalidade, os produtos de pirólise 532 compreendem um óleo e / ou um gás. Os produtos de pirólise 532 tendem a ser um resultado do tempo de residência dentro da câmara de pirólise 500 e da temperatura.
[0092]. Nesta modalidade, uma temperatura máxima dentro da câmara de pirólise 500 é maior do que dentro do módulo de pré-processamento 104. Assim, a pirólise não ocorre dentro do módulo de pré-processamento 104. Em outras palavras, os aquecedores 510a-d, 512a-d são controlados pelo controlador 514 para aquecer o material a uma temperatura mais alta do que aquela que é alcançada dentro do módulo de pré-processamento 104.
[0093]. Nesta modalidade, os aquecedores 510a-d, 512a-d são controlados pelo controlador 514 para aquecer gradualmente o material conforme ele é transferido através da câmara de pirólise 500. Por exemplo, a matéria-prima pré-processada 418 pode ser aquecida a uma primeira temperatura (por exemplo, cerca de 320 ° C-330 ° C) na primeira extremidade da primeira porção tubular 502, e gradualmente aumentada em temperatura por aquecedores sucessivos 510a-d, 512a-d conforme esse material é deslocado através da primeira porção tubular 502 e então a segunda porção tubular 504, até atingir uma segunda temperatura (por exemplo, cerca de 600 ° C) na segunda extremidade da segunda porção tubular 504, a segunda temperatura sendo mais alta do que a primeira temperatura. Por exemplo, os aquecedores 510a-d, 512a-d podem ser controlados de modo que a temperatura dentro da câmara de pirólise 500 aumente monotonicamente da primeira extremidade da primeira parte tubular 502 para a segunda extremidade da segunda parte tubular 502. Em algumas modalidades, uma temperatura mínima à qual o material na câmara de pirólise é aquecido é uma temperatura selecionada do grupo de temperaturas que consiste em temperaturas entre 400 ° C e 500 ° C, por exemplo 400 ° C, 410 ° C, 420 ° C, 430 ° C, 440 ° C, 450 ° C, 460 ° C, 470 ° C, 480 ° C, 490 ° C ou 500 ° C. Em algumas modalidades, uma temperatura máxima à qual o material na câmara de pirólise é submetido é uma temperatura selecionada a partir do grupo de temperaturas consistindo em temperaturas entre 500 ° C -750 ° C, por exemplo, 500 ° C, 510 ° C, 520 ° C, 530 ° C, 540 ° C, 550 ° C, 560 ° C, 570 ° C, 580 ° C, 590 ° C, 600 ° C, 650 ° C, 700 ° C, ou 750 ° C. De preferência, o material na câmara de pirólise é aquecido a uma temperatura entre 450 ° C e 650 ° C, ou mais preferencialmente entre 450 ° C e 600 ° C, ou mais preferencialmente entre 450 ° C e 550 ° C, por exemplo cerca de 525 ° C.
[0094]. Nesta modalidade, o tempo de residência do material dentro da câmara de pirólise é maior do que o tempo de residência do material dentro do módulo de pré- processamento 104. Assim, o processo de pirólise é uma operação de maior duração em comparação com o pré-processamento. Normalmente, o tempo de residência do material dentro da câmara de pirólise é maior ou igual a 5 minutos. Normalmente, o tempo de residência do material dentro da câmara de pirólise é menor ou igual a 25 minutos. Por exemplo, o tempo de residência do material dentro da câmara de pirólise pode ser entre 5 minutos e 25 minutos, ou mais preferencialmente entre 5 minutos e 20 minutos, por exemplo 5 minutos, 6 minutos, 7 minutos, 8 minutos, 9 minutos, 10 minutos, 11 minutos, 12 minutos, 13 minutos, 14 minutos, 15 minutos, 16 minutos, 17 minutos, 18 minutos, 19 minutos ou 20 minutos. Tempos de residência na câmara de pirólise de cerca de 15 minutos, 12 minutos, 8 minutos ou 6 minutos, tendem a ser particularmente úteis para certos materiais. Além disso, um tempo de residência na câmara de pirólise entre 6 minutos e 7 minutos, por exemplo a uma temperatura entre 450 ° C e 550 ° C tendem a ser particularmente úteis para certos materiais.
[0095]. Os aquecedores anulares 510a-d, 512a-d tendem a fornecer um aquecimento melhorado e mais uniforme do material dentro da câmara de pirólise 500. Além disso, o uso das roscas 506,508 para transferir material através da câmara de pirólise 500 agita o material dentro da câmara de pirólise 500. Isso também tende a fornecer aquecimento melhorado e mais uniforme do material dentro da câmara de pirólise 500. Este aquecimento melhorado, mais uniforme / homogeneizado do material dentro da câmara de pirólise 500 tende a fornecer previsibilidade e controle melhorados em respeito aos produtos do processo de pirólise. Surpreendentemente, a combinação de aquecedores anulares 510a-d, 512a-d e roscas de transferência 506, 508 é sinérgica e fornece previsibilidade e controle melhorados, especialmente no processamento de material sólido.
[0096]. Nesta modalidade, cada um dos aquecedores 510a-d, 512a-d são individualmente e independentemente controláveis pelo controlador 514. Isso tende a fornecer um número maior de variáveis controláveis independentemente, ou seja, graus de liberdade, em comparação com sistemas de alimentação convencionais. Além disso, os aquecedores 510a-d, 512a-d podem ser controlados para variar o perfil de temperatura dentro da câmara de pirólise 500, isto é, uma faixa de gradientes de aquecimento / funções de aquecimento tendem a ser alcançáveis. Isto tende a permitir, de forma vantajosa, que o processo de pirólise seja ajustado de modo a ajustar os produtos produzidos a partir dele. Por exemplo, controlando os aquecedores 510a-d, 512a-d, tende a ser possível variar o processo de pirólise da produção de óleo mais pesado para a produção de óleos mais leves ou vice-versa.
[0097]. As respectivas velocidades da primeira rosca de transferência 506 e da segunda rosca de transferência 508 podem ser controladas de forma independente, isto é, as respectivas velocidades nas quais o material é transferido ao longo da primeira e segunda porções tubulares 502, 504 podem ser controladas de forma independente. Além disso, controlando a velocidade da terceira rosca de alimentação 424, a taxa na qual a matéria-prima pré-processada 418 é introduzida na câmara de pirólise 500 pode ser controlada de forma independente. Isso tende a fornecer um número maior de variáveis controláveis de forma independente, ou seja, graus de liberdade, em comparação com os sistemas de alimentação convencionais, que podem ser controlados de modo a sintonizar ou ajustar o processo de pirólise.
[0098]. Voltando agora à descrição da Figura 2, após o processo de pirólise pelo módulo de pirólise 106 na etapa s210, na etapa s212 os produtos de pirólise 532 são transferidos do módulo de pirólise 106.
[0099]. Nesta modalidade, o gás é extraído dos produtos de pirólise 532 na ou próximo à saída 528. Nesta modalidade, um conduíte de gás 538 é acoplado à câmara de pirólise 500 na ou próximo à saída 528 na segunda extremidade do segundo porção tubular 504. O conduíte de gás 538 é um tubo através do qual gás e / ou vapor (por exemplo, gás e / ou vapor dentro dos produtos de pirólise 532) podem ser extraídos dos produtos de pirólise 532. No conduíte de gás 538, alguns ou todos os vapores e / ou produtos gasosos 540 dentro dos produtos de pirólise 532 são extraídos (isto é, substancialmente removidos ou drenados) dos produtos de pirólise 532. Tal extração pode ser realizada ou facilitada por um extrator (não mostrado) que pode compreender uma bomba. A extração do vapor e / ou produtos de gás 540 dos produtos de pirólise 532 no conduíte de gás 538 é indicada na Figura 5 por uma seta pontilhada e o número de referência 542. O vapor extraído e / ou produtos de gás 540 podem ser usados para qualquer objetivo apropriado. Por exemplo, os produtos de vapor e / ou gás 540 podem ser queimados para aquecer o módulo de pré-processamento 104 e / ou a câmara de pirólise 500. Em algumas modalidades, os produtos de vapor e / ou gás 540 podem ser depurados, condensados e / ou comprimido. Após a extração dos produtos de vapor e / ou gás 540, os produtos de pirólise restantes 532 (que nesta modalidade compreende negro de fumo 544, ou "carvão") são transferidos do módulo de pirólise 106 pelo quarto conduíte de alimentação 516.
[00100]. Com referência à Figura 5, nesta modalidade, o quarto conduíte de alimentação 516 compreende um quarto tubo 534, uma quarta rosca de alimentação 536 e um quarto motor (não mostrado). A quarta rosca alimentadora 536 está localizada substancialmente de forma coaxial dentro do quarto tubo 534. A quarta rosca alimentadora 536 é acionada pelo quarto motor, isto é, o quarto motor é configurado para girar a quarta rosca alimentadora 536 em torno do seu eixo. Em operação, a quarta rosca alimentadora 536 empurra os produtos de pirólise 532 ao longo do quarto tubo 534 da primeira extremidade do quarto conduíte alimentador 516 para a segunda extremidade do quarto conduíte alimentador 516. Isso é indicado na Figura 5 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 546. A segunda extremidade do quarto conduíte de alimentação 516 é acoplada em comunicação com o módulo de resfriamento 108. Assim, o negro de fumo 544 é entregue ao módulo de resfriamento 108.
[00101]. De preferência, a borda radial externa da quarta rosca alimentadora 536 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do quarto tubo 534. Isto tende a reduzir ou eliminar o fluxo de substâncias (por exemplo, material sólido ou gás) de volta ao longo do quarto conduíte de alimentação 516. Além disso, isso tende a reduzir ou eliminar os produtos de pirólise acumulados (como o negro de fumo) dentro do quarto tubo 534.
[00102]. Voltando agora à descrição da Figura 2, após a transferência da matéria-prima para o módulo de resfriamento 108 na etapa s212, na etapa s214, o módulo de resfriamento 108 resfria o negro de fumo recebido 544 e transfere o negro de fumo resfriado para o módulo de armazenamento 110.
[00103]. Na etapa s216, o módulo de armazenamento armazena o negro de fumo resfriado 544 recebido do módulo de resfriamento 108.
[00104]. Mais detalhes das etapas s214 e s216 serão agora descritos com referência à Figura 7. Após o armazenamento do negro de fumo resfriado 544 na etapa s216, o processo da Figura 2 termina.
[00105]. A Figura 7 é uma ilustração esquemática (não em escala) do módulo de resfriamento 108 e do módulo de armazenamento 110.
[00106]. Nesta modalidade, o módulo de resfriamento 108 compreende um quinto conduíte alimentador 700, um terceiro tanque alimentador 702 e um sexto conduíte alimentador 704.
[00107]. O quinto conduíte alimentador 700 compreende um quinto tubo 706, uma quinta rosca alimentadora 708 e um quinto motor 710. A quinta rosca alimentadora 708 está localizada substancialmente de forma coaxial dentro do quinto tubo 706. A quinta rosca alimentadora 708 é acionada pelo quinto motor 710, isto é, o quinto motor 710 está configurado para girar a quinta rosca alimentadora 708 em torno de seu eixo.
[00108]. O quinto conduíte alimentador 700 é acoplado em sua primeira extremidade à segunda extremidade do quarto conduíte alimentador 516. O quinto conduíte alimentador 700 é acoplado em sua segunda extremidade, que é oposta à sua primeira extremidade, ao terceiro tanque alimentador 702.
[00109]. O terceiro tanque alimentador 702 compreende uma primeira abertura 712 e uma segunda abertura 714. A primeira abertura 712 está localizada no topo do terceiro tanque alimentador 702. A segunda abertura 714 está localizada na base do terceiro tanque alimentador 702. O terceiro tanque alimentador 702 se comunica, na primeira abertura 712, com a segunda extremidade do quinto conduíte alimentador 700. O terceiro tanque alimentador 702 se comunica, na segunda abertura 714, com uma primeira extremidade do sexto conduíte alimentador 704.
[00110]. O terceiro tanque alimentador 702 compreende um ou mais sensores de nível 703 configurados para medir um nível de material contido no terceiro tanque alimentador 702.
[00111]. O sexto conduíte alimentador 704 compreende um sexto tubo 716, uma sexta rosca alimentadora 718 e um sexto motor 720. A sexta rosca alimentadora 718 está localizada substancialmente de forma coaxial dentro do sexto tubo 716. A sexta rosca alimentadora 718 é acionado pelo sexto motor 720, isto é, o sexto motor 720 está configurado para girar a sexta rosca alimentadora 718 em torno de seu eixo.
[00112]. O sexto conduíte alimentador 704 é acoplado em comunicação em sua primeira extremidade ao terceiro tanque alimentador 702. O sexto conduíte alimentador 704 é acoplado em sua segunda extremidade, que é oposta à sua primeira extremidade, ao módulo de armazenamento 110.
[00113]. Nesta modalidade, o módulo de armazenamento 110 é um tanque ou bolsa para armazenar negro de fumo. O módulo de armazenamento 110 é acoplado, embora possa ser removido, ao módulo de resfriamento 108 e, em particular, à segunda extremidade do sexto conduíte de alimentação 704.
[00114]. Em operação, o negro de fumo 544 é introduzido na primeira extremidade do quinto conduíte de alimentação 700. Isso é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 722. Nesta modalidade, o negro de fumo 544 é recebido pelo quinto conduíte de alimentação 700 é relativamente quente. Por exemplo, o negro de fumo recebido pode ter uma temperatura de cerca de 450 ° C-550 ° C, por exemplo, cerca de 500 ° C. A quinta rosca alimentadora 708 então empurra o negro de fumo 544 ao longo do quinto tubo 706 e para fora da segunda extremidade do quinto conduíte alimentador 700. Isto é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o número de referência 724. Nesta modalidade, como o negro de fumo 544 é movido ao longo do quinto conduíte de alimentação 700, é resfriado, por exemplo a uma temperatura de 150 ° C-250 ° C, por exemplo a cerca de 200 ° C. Em particular, nesta modalidade, o quinto conduíte de alimentação 700 conduz o calor para longe do negro de fumo 544 e, em seguida, irradia calor para a atmosfera. No entanto, em algumas modalidades, meios de resfriamento (por exemplo, compreendendo um trocador de calor ou um resfriador de sopro de ar) podem ser incorporados no quinto conduíte de alimentação 700 para resfriar o negro de fumo que se move através dele. Depois de viajar através do quinto conduíte de alimentação 700, o negro de fumo 544 então cai por gravidade no terceiro tanque de alimentação 702 através da primeira abertura 712. Isso é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o número de referência 726. O negro de fumo 544 é então introduzido, por gravidade, através da segunda abertura 714 do terceiro tanque alimentador 702, na primeira extremidade do sexto conduíte alimentador 704. Isto é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o número de referência 728. A sexta rosca alimentadora 718 em seguida, empurra o negro de fumo 544 ao longo do sexto tubo 716 e para fora da segunda extremidade do sexto conduíte de alimentação 704. Isso é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o número de referência 730. Nesta modalidade, como o negro de fumo 544 é movido ao longo do sexto conduíte de alimentação 704, ele é resfriado, por exemplo a uma temperatura de cerca de 50 ° C ou menos. Em particular, nesta modalidade, o sexto conduíte de alimentação 704 conduz o calor para longe do negro de fumo 544 e, em seguida, irradia calor para a atmosfera. No entanto, em algumas modalidades, meios de resfriamento (por exemplo, compreendendo um trocador de calor ou um resfriador de sopro de ar) podem ser incorporados no sexto conduíte de alimentação 704 para resfriar o negro de fumo que se move através dele. Depois de viajar através do sexto conduíte de alimentação 704, o negro de fumo 544 então cai por gravidade no módulo de armazenamento 110. Isto é indicado na Figura 7 por uma seta pontilhada e o numeral de referência 732.
[00115]. Nesta modalidade, um ou mais sensores de nível 703 localizados no terceiro tanque alimentador 702 medem um nível de material contido no terceiro tanque alimentador 702.
[00116]. Nesta modalidade, a operação de um ou ambos da quinta rosca alimentadora 708 e da sexta rosca alimentadora 718 é controlada de acordo com as medições de nível tomadas por um ou mais sensores de nível 703. Por exemplo, uma rosca alimentadora 708, 718 pode ser ligada / desligada dependendo das medições de nível e / ou uma velocidade de rotação de uma rosca alimentadora 708, 718 pode ser controlada dependendo das medições de nível. Isto é vantajoso pois tende a facilitar a transferência automática e contínua do negro de fumo para longe do módulo de pirólise 106 enquanto, ao mesmo tempo, permite a saída descontínua do negro de fumo do sexto conduíte de alimentação 704 para um módulo de armazenamento 110, por exemplo de modo que os módulos de armazenamento podem ser facilmente substituídos quando cheios, sem interromper a transferência de negro de fumo para longe do módulo de pirólise 106.
[00117]. Por exemplo, a operação (ou seja, rotação) da quinta rosca alimentadora 708 pode ser controlada com base nas medições de nível tomadas por um ou mais sensores de nível 703. Por exemplo, a quinta rosca alimentadora 708 pode ser controlada (por exemplo, "ligado") com base nas medições de nível para girar de modo a transportar o negro de fumo 544 ao longo do quinto tubo 706 e para o terceiro tanque alimentador 702 quando o nível de material (por exemplo, negro de fumo 544) está abaixo de um primeiro nível de limite. Em alguns exemplos, a quinta rosca alimentadora 708 pode ser controlada (por exemplo, "desligada") de modo que a transferência do negro de fumo 544 ao longo do quinto tubo 706 e para o terceiro tanque alimentador 702 seja interrompida quando o nível de material estiver igual ou acima o primeiro nível de limite.
[00118]. Também, por exemplo, a operação (ou seja, rotação) da sexta rosca alimentadora 718 é controlada com base nas medições de nível tomadas por um ou mais sensores de nível 703. Por exemplo, a sexta rosca alimentadora 718 pode ser controlada (por exemplo, "ligada") com base nas medições de nível para girar de modo a transmitir o negro de fumo 544 ao longo do sexto tubo 716 e para o módulo de armazenamento 110 quando o nível de material (por exemplo, negro de fumo 544) está em ou acima de um segundo nível de limite. O segundo nível de limite pode ser maior do que o primeiro nível de limite. Em alguns exemplos, a sexta rosca alimentadora 718 pode ser controlada (por exemplo, "desligada") de modo que a transferência do negro de fumo 544 ao longo do sexto tubo 716 e para o módulo de armazenamento 110 seja interrompida quando o nível de material estiver abaixo do segundo nível de limite.
[00119]. De preferência, a borda radial externa da quinta rosca alimentador 708 é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do quinto tubo 706. Da mesma forma, de preferência, a borda radial externa da sexta rosca alimentadora 718 é engatada de modo como para formar uma vedação com uma superfície interna do sexto tubo 716. Isto tende a reduzir ou eliminar os produtos de pirólise acumulados (como o negro de carbono) dentro dos tubos 706, 716.
[00120]. As respectivas velocidades da quinta rosca alimentadora 708 e da sexta rosca alimentadora 718 podem ser controladas de forma independente, isto é, as respectivas velocidades nas quais o negro de fumo 544 é transferido ao longo do quinto e sexto conduítes de alimentação 700, 704 podem ser controladas de forma independente. Além disso, a taxa na qual o negro de fumo 544 é introduzido no quinto conduíte de alimentação 700 pode ser controlada de forma independente. Isso tende a fornecer um maior número de variáveis controláveis de forma independente, ou seja, graus de liberdade, em comparação com sistemas de alimentação convencionais. Essas taxas de alimentação e/ou transferência tendem a ser controláveis para permitir o uso contínuo e ininterrupto do módulo de pirólise 106 (e também do módulo de pré-processamento 104). Por exemplo, quando o módulo de armazenamento 110 está cheio de negro de fumo 544, a sexta rosca alimentadora 718 pode ser interrompida (impedindo assim mais negro de fumo 544 de entrar no módulo de armazenamento 110). O módulo de armazenamento 110 pode então ser destacado do sexto conduíte de alimentação 704 e substituído por um novo módulo de armazenamento vazio 110. A sexta rosca de alimentação 718 pode então ser reiniciada para começar a preencher o módulo de armazenamento vazio. Enquanto a sexta rosca alimentadora 718 está parado, a quinta rosca alimentadora 700 pode permanecer operando (ou seja, girando), transportando assim o negro de carbono 544 para longe do módulo de pirólise 106 e para o terceiro tanque alimentador 702. Assim, mesmo quando o módulo de armazenamento 110 está sendo alterado / esvaziado, o módulo de pirólise 106 pode permanecer operacional e produzindo produtos de pirólise 532. Isso tende a fornecer uma eficiência melhorada. Além disso, o uso de válvulas, etc., que podem ficar bloqueadas, tende a ser evitado.
[00121]. O negro de fumo 544 produzido pode ser usado para qualquer finalidade apropriada, por exemplo, como corante, na produção de aço, como combustível ou na fabricação de pneus novos.
[00122]. Assim, é fornecido um sistema de reciclagem para reciclar materiais residuais.
[00123]. Os produtos (por exemplo, gás, vapor, material sólido ou material líquido) produzidos pelo sistema e método descritos acima tendem a ser de alta qualidade. Por exemplo, os sistemas e métodos descritos acima tendem a produzir um negro de fumo de qualidade melhorada em comparação com o negro de fumo produzido convencionalmente. Mais especificamente, o negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima tende a ter um tamanho de partícula reduzido em comparação ao negro de fumo produzido convencionalmente, reduzindo assim a necessidade de processamento adicional (por exemplo, moagem) do negro de fumo. O negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima tende a ter menor volatilidade e / ou uma proporção menor de compostos voláteis em comparação com o negro de fumo produzido convencionalmente. Assim, o negro de fumo produzido tende a ser menos odorífero do que o negro de fumo produzido convencionalmente com quantidades semelhantes de conteúdo orgânico. O negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima tende a ser mais macio do que o negro de fumo produzido convencionalmente. Isso pode facilitar a dispersão do negro de fumo em um meio. O negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima tende a ter um tamanho de partícula mais uniforme em comparação com o negro de fumo produzido convencionalmente. O negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima tende a ser mais seco do que o produzido convencionalmente, reduzindo assim a necessidade de processamento adicional (por exemplo, secagem) do negro de fumo. O negro de fumo produzido pelos sistemas e métodos descritos acima pode ser usado para fornecer aditivos de coloração aprimorados (por exemplo, para pintura artística) e produtos de borracha e plástico aprimorados. Além disso, certos produtos do processo de pirólise tendem a ter um comprimento de cadeia mais curto e / ou maior valor calorífico do que aqueles produzidos convencionalmente. Isso tende a ser o resultado do processo de decomposição em dois estágios, compreendendo o pré- processamento e o subsequente processo de pirólise.
[00124]. Outra vantagem é que o sistema acima descrito tende a permitir uma regulação e controle mais fáceis de temperaturas em vários estágios no processamento do material residual. Isso tende a facilitar o ajuste ou "sintonia" do processo de modo a atingir os produtos de saída desejados, ou seja, produtos de saída com as propriedades desejadas.
[00125]. O sistema e método descritos acima tendem a permitir uma taxa de processamento de material melhorada.
[00126]. O sistema e método descritos acima tendem a fornecer manutenção reduzida.
[00127]. Nas modalidades acima, os produtos de gás e vapor produzidos durante o pré- processamento e a pirólise não são extraídos até que o material saia da câmara de pirólise. A presença do vapor pode tender a facilitar a degradação das substâncias restantes, por exemplo durante o processo de pirólise. Além disso, isso tende a fornecer uma melhor qualidade dos hidrocarbonetos no vapor extraído a jusante da câmara de pirólise.
[00128]. Nesta modalidade, a matéria-prima compreende material de pneu. No entanto, em outras modalidades, a matéria-prima compreende um ou mais tipos diferentes de material em vez de ou em adição ao material do pneu. De preferência, a matéria-prima compreende matéria orgânica e, mais preferencialmente, matéria orgânica sólida. Os exemplos incluem, mas não estão limitados a, matéria orgânica de cadeia molecular longa, materiais plásticos, materiais poliméricos, madeira (por exemplo, farpas de madeira ou serragem), papel, papelão, materiais (por exemplo, plásticos) a partir dos quais o combustível derivado de resíduos (RDF) pode ser obtido, materiais (por exemplo, plásticos) a partir dos quais o combustível sólido recuperado (SRF) pode ser obtido, e material biológico (por exemplo, resíduos biológicos, médicos).
[00129]. Nas modalidades acima, a transferência de material através do sistema é implementada por roscas de alimentação. No entanto, em outras modalidades, uma ou mais das roscas de alimentação podem ser substituídas por um tipo diferente de mecanismo de transporte de material, como uma alimentação por gravidade.
[00130]. Nas modalidades acima, a câmara de pirólise compreende duas porções tubulares paralelas. Ter duas porções localizadas uma sobre a outra tende a reduzir a pegada do módulo de pirólise. No entanto, em outras modalidades, a câmara de pirólise pode ter uma forma e/ou configuração diferente. Por exemplo, em algumas modalidades, a câmara de pirólise compreende apenas uma única câmara alongada. Por exemplo, em algumas modalidades, a câmara de pirólise compreende mais de duas porções tubulares substancialmente paralelas que são acopladas. Em algumas modalidades, as porções tubulares da câmara de pirólise podem ser posicionadas em um arranjo diferente, por exemplo, lado a lado, em oposição a serem posicionadas uma em cima da outra.

Claims (21)

1. Sistema para processar um material, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de pré-processamento (104) configurado para receber o material, tensionar mecanicamente o material recebido, aquecer o material recebido a uma temperatura entre 200 ° C e 375 ° C e dar saída ao material mecanicamente tensionado e aquecido; e um módulo de pirólise (106) acoplado e em comunicação com o módulo de pré- processamento (104) e a jusante do módulo de pré-processamento (104), o módulo de pirólise (106) configurado para receber o material mecanicamente tensionado e aquecido do módulo de pré-processamento (104) e para realizar um processo de pirólise no material mecanicamente tensionado recebido, desse modo para produzir um ou mais produtos de pirólise, em que o processo de pirólise compreende o aquecimento do material recebido do módulo de pré-processamento (104) a uma temperatura entre 450 ° C e 750 ° C. o módulo de pré-processamento (104) compreende: uma câmara de pré-processamento que compreende uma primeira entrada e uma primeira saída; uma pluralidade de rotores (402) localizados dentro da câmara de pré- processamento, a pluralidade de rotores (402) sendo membros alongados configurados para serem girados em tornos de seus respectivos eixos dentro da câmara de pré- processamento por um motor; a câmara de pré-processamento é configurada para ser purgada para remover oxigênio e/ou ar; a pluralidade de rotores (402) compreende pelo menos um par de rotores (402) dispostos pelo menos parcialmente lado a lado, os rotores tendo eixos de rotação substancialmente paralelos; o módulo de pré-processamento (104) é configurado para mecanicamente tensionar e aquecer o material recebido, girando simultaneamente a pluralidade de rotores (402); a primeira entrada está disposta acima dos eixos de rotação substancialmente paralelos e o módulo de pré-processamento é configurado para receber o material pela introdução do material na câmara de pré-processamento por gravidade em uma direção substancialmente perpendicular aos eixos de rotação substancialmente paralelos; e a primeira saída está disposta abaixo dos eixos de rotação substancialmente paralelos e o módulo de pré-processamento é configurado para produzir o material mecanicamente tensionado e aquecido, expelindo o material mecanicamente tensionado da primeira saída para o módulo de pirólise através do segundo conduto de alimentação por gravidade substancialmente perpendicular aos eixos de rotação substancialmente paralelos.
2. Sistema para processar um material, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré-processamento (104) e o módulo de pirólise (106) são módulos separados que compreendem diferentes câmaras respectivas para processamento de material.
3. Sistema para processar um material, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré-processamento (104) e o módulo de pirólise (106) são módulos independentes que são configurados para serem controlados independentemente um do outro.
4. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré- processamento (104) é configurado para aquecer o material recebido entre 320 ° C e 335 ° C ou entre 320 ° C e 330 ° C.
5. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de pirólise (106) é configurado para aquecer o material mecanicamente tensionado entre 450 ° C e 550 ° C, ou entre 500 ° C e 550 ° C, ou entre 500 ° C e 525 ° C.
6. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré- processamento (104) é configurado para tensionar mecanicamente o material recebido, desse modo, para aumentar a temperatura do material devido, pelo menos em parte, ao atrito.
7. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré- processamento (104) compreende ainda um ou mais aquecedores configurados para aumentar a temperatura do material durante o tensionamento mecânico do material.
8. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a temperatura do material dentro do módulo de pré-processamento (104) é menor do que aquela em que o material sofre pirólise.
9. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo de pirólise (106) compreende: uma câmara de pirólise (500) compreendendo uma segunda entrada e uma segunda saída; e um ou mais aquecedores (510, 512) operativamente acoplados à câmara de pirólise (500); em que a segunda entrada é acoplada e se comunica ao módulo de pré- processamento (104) e é para a introdução do material mecanicamente tensionado e aquecido na câmara de pirólise (500); os um ou mais aquecedores (510, 512) são configurados para aquecer a câmara de pirólise (500) de modo a fazer com que o material mecanicamente tensionado e aquecido dentro da câmara de pirólise (500) sofra pirólise, desse modo para produzir produtos de pirólise (532); e a segunda saída é para a expulsão dos produtos da pirólise (532) da câmara de pirólise (500).
10. Sistema para processar um material, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a câmara de pirólise (500) compreende múltiplas zonas de aquecimento controláveis de forma independente.
11. Sistema para processar um material, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que há uma pluralidade de aquecedores (510, 512) e cada uma das zonas de aquecimento é aquecida por um dos aquecedores (510, 512) entre a pluralidade de aquecedores.
12. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de que: a câmara de pirólise (500) compreende um conduíte alongado e uma rosca (506, 508) localizada no conduíte alongado, a rosca (506, 508) sendo para transferir material através do conduíte alongado; e uma borda radial externa da rosca é engatada de modo a formar uma vedação com uma superfície interna do conduíte alongado.
13. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o um ou mais aquecedores (510, 512) compreendem pelo menos um aquecedor anular disposto em torno da câmara de pirólise (500).
14. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência do material recebido dentro do módulo de pré-processamento (104) é menor ou igual a 10 segundos.
15. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência do material mecanicamente tensionado dentro do módulo de pirólise (106) está entre 5 minutos e 25 minutos.
16. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda um módulo de resfriamento (108) configurado para receber um ou mais produtos de pirólise (532) do módulo de pirólise (106), em que o módulo de resfriamento (108) compreende: um primeiro resfriador; um tanque de armazenamento; e um segundo resfriador; em que o primeiro resfriador é configurado para receber um ou mais produtos de pirólise (532) do módulo de pirólise (106), resfriar um ou mais produtos de pirólise (532) recebidos e fornecer um ou mais produtos de pirólise (532) resfriados para o tanque de armazenamento; o tanque de armazenamento é configurado para armazenar o um ou mais produtos de pirólise (532) resfriados recebidos do primeiro resfriador; o segundo resfriador é configurado para receber o um ou mais produtos de pirólise (532) resfriados do tanque de armazenamento, resfriar ainda mais o um ou mais produtos de pirólise (532) recebidos e dar saída a um ou mais produtos de pirólise (532) resfriados.
17. Sistema para processar um material, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que: o primeiro resfriador compreende um primeiro conduíte (700) tendo uma primeira rosca alimentadora (708) nele; o segundo refrigerador compreende um segundo conduíte (704) tendo uma segunda rosca alimentadora (718) nele; e a primeira e segunda roscas de alimentação (708, 718) são controláveis de forma independente.
18. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material é um material orgânico sólido.
19. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema é um sistema de reciclagem e o material é um resíduo de um ou mais processos.
20. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material compreende um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular longa, material de pneu, pneus triturados, borracha fragmentada, materiais plásticos, materiais poliméricos, madeira, farpas de madeira, serragem, papel, papelão, um material a partir do qual pode ser obtido combustível derivado de resíduos, um material a partir do qual pode ser obtido um combustível sólido recuperado e material biológico.
21. Sistema para processar um material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um ou mais produtos de pirólise (532) compreendem um material selecionado do grupo de materiais que consiste em matéria orgânica de cadeia molecular curta, um vapor e negro de fumo.
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