CN106414667A - 用于通过热解从有机材料回收碳和烃的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过热解处理从有机投入材料中回收碳和烃化合物的设备，包括：反应器(1)，该反应器包括由套(111)和上端壁部和下端壁部(112、113)限定的室(110)，碎片形式的投入材料(M)旨在被引入该室中；气体入口装置(120)，用于向投入材料提供加热惰性气体(101)，由此气体入口装置(120)通过与入口管道相关联的入口管道(104、129、187.1、187.2)以转移气体的方式连接至气体排放源(102)；以及气体出口(160)，用于从室中引导出气体，其中，气体出口装置(120)包括气体流经的、旨在向室(110)中提供气体(101)的开口(125、146、155、185)，由此，气体流经的开口(125、146、155、185)被布置为使得在提供气体期间生成的压降dP超过在气体通过已引入至室中的投入材料M的过程中的压降dM。本发明还涉及用于通过热解从有机投入材料中回收碳和烃化合物的方法。

Description

用于通过热解从有机材料回收碳和烃的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于通过热解从有机材料回收碳和烃化合物的设备和方法。

背景技术

在热解过程中，在无氧情况下对有机投入材料进行加热，由此未燃烧的材料转化为以流体和气态形式的产物形式的更简单成分，该更简单成分通过包括缩合等的一系列后续处理步骤回收。在已知为“碳化”的完全热解之后，仅剩下碳。

在热解过程之前，投入材料被粉碎为适当尺寸的颗粒，被洗涤并被预热到大约100-150℃，其后，材料被引入至相似于熔炉的反应器以用于转化为气体，该转化通常以大约450-700℃的温度发生。除了水蒸汽以外，从该热解过程获得的已知为“热解气体”的挥发性气体包含可从其中回收油类和气体的一氧化碳、二氧化碳、链烷烃、烯烃以及大量烃化合物。在热解过程之后，可从反应器中的固体含碳残余物中生产碳黑或活性炭。所获得的热解产物作为工业原材料是非常宝贵的，并且通常该产物所具有的品质与以传统方式生产的对应原材料的品质完全比得上。

不同类型的热解设备是可用的，其中的一些是连续过程，在该连续过程中，有机材料提供至具有可移动床的反应器，该可移动床通过热量直接或间接提供至材料的滚筒运输。另一类型的热解设备是如下设备：其中，向成批运行的反应器成批提供有机投入材料，由此反应器被密封并且通过供应受热惰性气体来执行材料的热解。在SE 531785中披露了这种设备的一个实例。

经验显示该过程具有许多优点，其中的一个是它更易于监控并控制在处理过程中的操作参数。在SE 531785中描述了如何通过材料床将气体从中心布置的气体分布管道引导至布置在反应器底部处的气体出口，由此通过布置在气体分布管道中的一系列入口单元来调节所提供的气体量，并且其中，通过调节热解气体被导出的气体出口来控制气流的方向。

在SE 531785中所描述的热解处理的过程中，反应器最初充满有形成在处理过程中下沉的材料床的投入材料，并且以此方式部分处理的投入材料变得更紧凑。出现了投入材料的床中的一些区域或材料的某些颗粒被不均匀处理。由于气体沿着最小阻力的路径流动，所以这种不均匀处理影响气体在材料中的流动方向，由于该过程的持续时间延长(且由此处理成本增加)，所以产生对热解具有负面影响的风险。

在热解过程中，聚合热解油类收集在布置于反应器底部处的槽中。已证实重要的是，最小化热解油类的非汽化油类的残余物以及缩合含碳材料残余物的含量，由于这对产品品质具有有害影响。

相比其他先前已知的设备，在SE 531785中所描述的气体分布管道带来通过投入材料的气流的改进控制并且更好地监控向反应器的气体提供，但是需要进一步改进操作条件和反应器本身内部的参数的控制和调节可能性，以克服与现有技术相关而出现的困难和问题。

发明内容

本发明的一个目的是实现用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的设备，与现有技术设备相比，该设备能够对所提供的投入材料进行更高效且更完全的热解。

本发明的其他目的是实现用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的设备，该设备能够进行气体在反应器的投入材料中的均匀分布，改进气体通过投入材料的流动的控制，并且在热解发生的完整处理周期过程中向投入材料的完整床有效提供热量。

利用用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的具有在权利要求1中指定的特征的设备以及在根据权利要求32的方法中指定的方法步骤来实现上述目的。

根据本发明的设备的优势是：跨越气体入口单元中的气体流经的开口生成的压降超过投入材料床中的气体的压降，由此实现提供至投入材料的气体的均匀分布。这也导致投入材料中的温度变得更均匀并且能够更准确地监测该温度，这防止或至少降低材料床的某些区域或材料的某些颗粒被不均匀处理的风险。以此方式，实现投入材料的更均匀处理，并且进行更完全的热解。

根据本发明的设备的进一步优点是：通过从居中布置的气体分布管道以及从布置在反应器室的底部处的气体入口单元提供气体，所获得的气体分布与现有技术反应器相比显著更均匀且更高效。从气体入口单元向布置在反应器的套或上端处的气体出口单元放射状地、倾斜地和对角线地引导气体，并且气体以此方式在短期内穿过大体积投入材料，并且处理将是有效的。在室的底部处布置气体入口的进一步优点是气体通过床的下部中的材料的流动可被单独监控，并且如果需要的话，可增加。

进一步优点是：提供的气体在反应器室中仅具有非常短的保持时间，在该保持时间期间，热量散发至投入材料，并且这导致汽化热解油类也快速离开反应器，并且防止油类的再缩合。

进一步优点是：气体通过布置在套上的出口单元从室引导出，由此实现对气体穿过投入材料的流动的有效控制。出口单元配备有控制工具，使得可监控气流的方向。出口单元的设计也防止汽化热解油类在投入材料中再缩合。

根据本发明的设备的进一步优点是：投入材料的更高效热解使得最终产物基本上没有挥发性气体的残余物(气味)，即，产物基本上不由焦炭组成而是由纯碳(碳黑)组成，并且其中，从投入材料产生的基本上所有油类已被汽化并且与发出的处理气体一起从反应器移除。

本发明的更多与众不同的特征和优点通过非独立权利要求而更加清晰。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明，附图示出：

图1以剖视图示意性示出根据本发明的设备的实施方式。

图2示意性示出根据本发明的布置在反应器中的气体分布管道。

图2a示出气体分布管道的细节的截面的视图。

图3以剖视图示意性示出反应器的另一实施方式。

图3a示出室的底部的细节。

图4示出气体管线设备的细节的立体图。

图5以剖视图示意性示出反应器的另一实施方式。

图6详细示出气体出口单元。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的设备。该设备(以剖视图示出)包括以分批方式起作用的设计为具有室110的容器的反应器1，该室旨在接收碎片形式的投入材料。反应器容器1由可抗高温的不锈钢或相似材料制造，并且示出竖直直立延伸的圆柱体的形式，该圆柱体的高度超过其直径。反应器的容器由大量腿状支撑件108支撑。

室110向外受到由周围圆柱形壁形成的套111的限定，该套布置为与贯穿反应器的竖直中心轴线105同心。室110进一步由上端壁部112和下端壁部113限定，该上端壁部和下端壁部中的每一个大体垂直于中心轴线105且彼此平行。

投入材料M可由包含适于热解的有机物质的任意精细划分的材料组成。这种材料可由各种来源的有机材料构成，不仅是新的、未处理的材料，而且也是包含旨在回收的有机材料的先前使用的材料。这种材料由例如，丢弃轮胎或其他塑料材料的成碎片橡胶材料构成。在电子部件、家用机器以及类似物的回收过程中，该设备也适于物质和成碎片材料的热解。来自以橡胶产品运行的工业的废物也适于在用于回收成分物质以及碳黑和热解油类的产生的设备中进行处理。

上端壁部设计有可被封闭的开口，该开口总体由114表示。开口包括可自动打开的舱口115，该舱口配备有锁定装置117，利用该锁定装置能够在相对周围大气气密的封闭条件下抵靠上端壁部112锁定舱口115。投入材料M通过开口引入至反应器室110，并且在过程开始之前，室最初填充至至少75％，在图1中由M_开始表示。在处理结束时，投入材料下沉至由M_结束表示的下部水平。

反应器进一步具有气体入口单元120，以用于在压力下通过入口管道104.1和104.2从气体排放源102向室110提供惰性或无活性加热气体101，以用于投入材料的热解。气体入口单元120可以以以下示出并描述的各种方式设计。反应器也具有用于使气体从室中出来的通道的气体出口单元160。

图1示出气体入口单元120包括气体分布管道121。图1进一步示出气体入口单元的入口管道104.1和104.2定位为彼此同心(一个在另一个内部)，并且它们通过反应器1的下端壁部113向上延伸。入口管道104.1和104.2经历向共用中央气体分布管道121的过渡，该共用中央气体分布管道向室110内轴向延伸为塔，优选地，使得它与中心轴线轴向重合。

气体分布管道121布置有以气密方式与底表面135结合的下端121.1，以及布置在反应器高度的至少一半的高度处的上端121.2。优选地，气体分布管道的上端121.2所布置的水平高于反应器高度的一半，优选地，达到室的高度的2/3，使得气体以均匀且有效的方式提供至投入材料M。

气体分布管道121包括布置在室中的至少一个入口单元，但是可想到根据反应器的尺寸和投入材料的性质，气体分布管道被划分为若干入口单元。图1所示的气体分布管道沿着中心轴线105被划分为布置在反应器室中的竖直方向上的不同水平处的第一下部入口单元122:1和第二上部入口单元122:2，由此入口管道104.1和104.2分别终止在入口单元122.1和122.2处。根据入口单元的数量适配入口管道的数量。内部入口管道104.2通入上部入口单元122:2，并且外部入口管道104.1通入下部入口单元122.1。相比现有技术，通过仅具有两个入口单元而使得设计和构造大大简化。

在图1所示的反应器中，气体分布管道的上端121.2所布置的水平高于反应器高度的一半。这是有利的，因为气体分布管道的入口单元122.1和122.2可随后在完整过程中操作。投入材料M_开始最初覆盖气体分布管道的上端121.2：到过程的最终阶段，材料落至气体分布管道121的上端处的水平M_结束。

图2详细示出气体分布管道121。气体分布管道具有周面124。每个入口单元122.1和122.2示出截头圆锥体的形式，该截头圆锥体具有从下端向上端减小的直径并且分别具有套或周面124.1和124.2。入口单元122.1和122.2被设计为将一个钉在另一个的顶部上：在图2中示出第二入口单元122.2被钉在第一入口单元122.1的顶部上，使得它们布置在室110中的相互不同的高度水平上。入口单元一起形成气体分布管道121，其以此方式给出圆锥形式。在处理过程中，投入材料M一起塌陷，由此投入材料的体积降低，但是由于气体分布管道具有圆锥成形的周面，所以在完整处理周期过程中投入材料将接触气体分布管道的周面124，由此提供至材料的气体可有效处理投入材料。圆锥形式的气体分布管道的进一步优点是它使得在热解完成之后，在清空操作过程中，通过抽吸提取而易于到达室的底部处的碳基产物。

气体分布管道的入口单元122.1和122.2示出了面向室110放射状向外并且气体流经的一组开口或穿孔125，该开口分别围绕相关入口单元122.1和122.2的周围周面124.1和124.2连续布置，并且旨在将已从气体排放源102添加的惰性气体引导至已引入至室中的投入材料M。图1和图2所示的气体分布管道示出了气体流经的开口125基本上均匀分布在气体分布管道的周面124之上。

开口的总面积或集体打开面积不超过连接至相关入口单元122.1和122.2的入口管道的截面面积，以便获得对流动的预定阻力。以此方式生成在向室提供气体的过程中跨越入口单元的气体流经的开口125的压降dP。对开口的流动的阻力被适配为使得生成的压降dP超过在气体通过投入材料的床的通道的过程中所出现的气体的压降dM。对开口的流动的阻力导致提供的气体跨越气体流经的、分别布置在相关入口单元的周面124.1和124.2上的所有开口均匀扩散和分布。来自相关入口单元122.1和122.2的气流以此方式均匀分布在材料床中，而不是从气体分布管道流出的气体主要在对流动的阻力低的方向上。已通过气体分布管道121提供的气体基本上放射状通过投入材料传送至布置在套的内表面111.1上的气体出口单元160。

气体分布管道也可设计为如图3所示的，其中，气体流经的开口125以增加数量的开口在向下方向上分布在气体分布管道的下端上，即，气体分布管道的下部的开口比上部的开口更多。所提供的气体101的较大部分可以以此方式以受控方式被引入至室的下部中的投入材料M。

投入材料M最初基本上均匀分布在室110中。在压力下提供的惰性气体101从气体入口单元120向气体出口单元160穿过已引入至室中的投入材料M。穿过材料的气流沿着流动的最小阻力的路径。反应器室中的投入材料导致气体中的对应于对流动的阻力的压降，气体必须克服该阻力以穿过材料。气体在通过投入材料M的通道的过程中的压降dM取决于投入材料的成分以及投入材料的组成碎片或颗粒的粒度分布。确定或计算通过投入材料的压降以用于材料的不同成分和不同粒度分布。经验显示具有大约2-10cm的碎片大小的投入材料造成大约10mbar的压降。随着材料经历热解并在室中一起塌陷，在热解处理的过程中，对投入材料在不同区域中的流动的阻力改变。对穿过投入材料的流动的阻力在室的下部增加。因此，有利的是，在处理周期过程中增加位于接近室的底部的投入材料的气流。

气体分布管道121上的气体流经的开口125的总出口面积可通过各种尺寸和数量的开口而分布在周面124上。优选地，如图1所示，开口125是相同形状并且均匀分布在入口单元122.1和122.2的周围周面上。图3所示的另一个实施方式是开口125分布在气体分布管道的周缘124上使得开口的数量在朝向气体分布管道的下端的方向上增加，即，下部入口单元122.1示出比上部入口单元122.2更多的气体流经的开口125，且目的在于增加提供至位于接近室的底部的投入材料M的气流。与室的上部相比，在处理过程中，在该区域中材料被更快速地压缩，并且由此提供更大的气流是有利的。

反应器室中的压力通常大约1Bar。在热解处理过程中，可通过分别控制通过相关入口管道104.1和104.2提供的气流来调节相关入口单元122.1和122.2中的跨越气体流经的开口125的压降dP。随着气流增加，压降dP以此方式增加。为了在热解过程中实现气体向已引入室中的投入材料的均匀提供，有利的是，跨越气体入口单元的气体流经的开口125的压降dP大约是跨越投入材料床的气体的压降dM的3-20倍。优选地，跨越该单元的气体流经的开口的压降dP是跨越投入材料的压降的5-15倍。甚至更优选地，压降dP是跨越投入材料的压降的10倍。这意味着在跨越投入材料的压降是大约10mbar的操作情况下，生成的跨越气体入口单元的气体流经的开口125的压降对应于大约100mbar，这导致气体跨越入口单元的周面均匀分布。

在图2a中详细示出气体流经的开口125。开口125示出了向室110中突出的上边缘部125.1以及在气体分布管道121的内表面中撤退的下边缘部125.2，使得开口125朝向反应器的底部向下定向。在将投入材料M初始引入至室的过程中以及在材料处理的过程中，投入材料的颗粒穿过并接触周面124。具体地，在投入材料M包含金属部分或类似物的情况下，有利的是以这样的方式设计气体流经的开口125，即，在投入材料的这些部分通过并接触入口单元的过程中，它们不进入或不陷入在开口中。另外，位于图3所示的入口壁表面150以及图5所示的入口表面180上的气体流经的、被基本竖直定向的其他开口155和185可以以此方式设计。

在图1中进一步示出底板130紧挨着下端壁部113布置在室110中，其中，底板具有旨在在热解过程中支撑已引入至室中的投入材料M的向上定向的底表面135。

底板130在入口管道104.1的端部与套111.1的内表面之间延伸。底板具有圆形外周缘131，该圆形外周缘优选地，在紧挨着反应器的下端壁部113与反应器套的圆柱形部分116之间的过渡区111.2的区域中，以气密方式连接至套的内表面。底板130具有中心圆形开口，该中心圆形开口具有围绕并以气密方式连接至入口管道104.1的端部的内周缘132。底部优选地是平面并且与中心轴线105成一角度布置，以便形成朝向中心轴线向内倾斜并支撑材料的倾斜向下定向的底表面135，由此已引入至室中的投入材料M在朝向气体分布管道121的方向上自动移位。底板的外周缘131以此方式布置在比底板的内周缘132竖直更高的水平上。底板130可由具有沿着放射状定向的接头以气密方式接合的圆弧形状的2-8段组成。隔室136以此方式形成在室的底板130与下端壁部113之间。

在图1中示出，底板130包括气体入口装置120，该气体入口装置被设计为布置在底板的外周缘131附近的、转移气体的狭缝137。狭缝137被放射状定向，具有相同形式，紧挨着彼此且以与中心轴线的相等距离布置。当然，可想到在完成的底板上均匀分布狭缝。作为转移气体狭缝的狭缝旨在向已引入至室中的投入材料提供气体。

紧挨着室的底部布置气体入口的优势是：气体从下方提供至投入材料，这带来气体的改进分布并确保气体通过投入材料非放射状流动，优选地，通过材料倾斜地或以一角度流动。这有利于提高热解的效率。通过布置在底板130处的气体入口装置提供的气体倾斜地或对角线地通过投入材料M传送至布置在套的内表面111.1上的气体出口装置160，这降低处理的持续时间并且具体地有利于对处理过程中已塌陷的投入材料的热解。

在图2中进一步示出入口管道104.2，该入口管道与中心轴线同轴地贯穿下部入口装置104.1并通入上部入口装置122.2，以用于向入口装置提供气体。下部入口单元122.1提供有来自入口管道104.1的通入入口单元的下端的气体，并且连接至底板的具有配备有孔106.1的凸缘106的内周缘132(在附图中未示出)。孔106.1通入底板130下的隔室136并且形成转移气体的、将下部入口单元122.1与底板130下的隔室136连接的通道。底板130的狭缝137与气体分布管道的下部入口单元122.1以此方式具有共用入口管道104.1。通过入口管道104.1提供的气体以此方式不仅跨越入口单元的气体流经的开口125分布而且也跨越底板的狭缝137分布。这导致控制气体向反应器的下部流动的良好监控和良好机会。

图3示出根据本发明的设备的第二实施方式，其中，反应器的气体入口装置120包括一组气体管线设备140，该气体管线设备示出了布置为使得气体可以以无阻碍方式提供至已引入至室中的投入材料M的、气体流经的开口146(另外参见图4)。气体管线设备140具有相似于短管道141的、旨在垂直连接至底板130的下部，以及相似于盖143的、连接至管道141的圆柱形上部。圆柱形部分、盖143的直径比管道141的直径更大，并且示出了用于支撑材料的平面上表面144，该上表面向上面向室且面向室中且旨在接触已引入至室中的投入材料。圆柱形部分还示出下表面145，该下表面面向底板130并且布置为平行于支撑材料的上表面144。下表面145设置有朝向底板130向下定向的、气体流经的开口146，以便防止投入材料的颗粒穿透气体流经的开口。盖的支撑材的上表面144与下表面145通过圆柱形边缘部分147结合，由此内部中料空隔室148形成在支撑材料的侧面、下表面与边缘部分之间。气体管线设备的下部(管道141)将气体通过底板流经的孔(附图中未示出)与气体通过所述内部中空隔室148流经的开口146连接，以用于将加热惰性气体提供至已引入室110中的投入材料。位于底板和隔室136处的气体管线设备140通过孔106.1连接至入口管道104.1并且以与先前描述的方式相同的方式提供有气体。

为了实现气体向布置在底板处的所有气体管线设备的均匀提供，气体管线设备144中的气体流经的开口146被设计为使得在气体通过开口的过程中，实现对流动的预定阻力，由此跨越气体管线设备144生成的压降dP超过跨越室110中的投入材料的气体的压降dM。

优选地，气体管线设备140中的气体流经的开口146被布置为使得跨越底板上的气体管线设备140中的气体流经的开口146生成的压降dP与跨越入口单元122.1中的气体流经的开口125的压降相对应，使得跨越底板和气体分布管道121的下部发生气体的均匀分布。

可仅通过向气体分布管道的入口单元以及底板的气体入口装置不同地分布气流，来控制从室中的不同位置提供至投入材料的气流。有利地，例如，向气体分布管道的上部入口单元122.2提供总气流的40％，并且向下部入口单元122.1以及底板的气体管线设备140提供剩余气流。

在进一步实施方式(附图中未示出)中，底板的气体入口装置120以转移气体的方式通过独立相关入口管道(附图中未示出)连接至气体排放源102。随后，提供至底板处的气体入口装置的气体可被单独监控。

图1所示的反应器还包括布置在套处的气体入口管道129。优选地，气体入口管道129布置在反应器的上端壁部112处。气体入口管道129将来自气体排放源102的加热惰性气体引导至已引入至室中的投入材料中。有利地，从不同方向提供气体：投入材料更快速进行热解并且气体在更多方向上穿过材料，这有利于更快速处理并更均匀分布材料M中的热量。

图3示出反应器的气体入口装置120的进一步实施方式，该气体入口装置包括布置在反应器套的内表面111.1上的入口壁表面150。入口壁表面以与套的距离A连续布置在套的完整内表面周围，使得提供气体的隔室151形成在入口壁表面150与套111之间。入口壁150具有紧挨着上端壁部112布置在套处的上端150.1以及与出口装置的上端相连布置的下端150.2。还可想到，入口壁表面的下端150.2与底板130相连布置。

入口壁表面150设置有气体流经的开口155以便向室110中引导加热惰性气体101。图3示出气体流经的开口155跨越完整入口壁表面基本上均匀分布。

还可想到，在向下方向上以增加数量的开口跨越入口壁表面150分布气体流经的开口155，即，入口壁表面的下部所设置的开口比上部的开口更多，以便向下部区域中的投入材料提供更多气流。为了实现气体向投入材料床的均匀提供，气体流经的开口155被布置为使得在气体通过开口155的过程中实现对流动的预定阻力，由此跨越气体流经的开口155生成压降dP，使得跨越气体流经的开口155生成的压降超过在气体通过投入材料床的过程中的压降。

在热解过程中，投入材料M的床接触入口壁表面150。入口壁表面150由提供至提供气体的隔室151的气体加热。通过入口壁表面150提供至室的气体在向下方向上穿过投入材料M传送至进一步向下布置在套的内表面111.1上的气体出口装置160。特别有利地，在处理的初始阶段过程中，当投入材料的上部水平M_开始相当竖直地定位在气体分布管道的上端121.2以上并且由此不能被从气体分布管道提供的气体有效处理时，带来较短处理周期。随着处理周期继续，材料在其本身上塌陷并且释放入口壁表面150的上部。通过入口壁表面150提供至已被引入的投入材料的气流可随后被调节至较低或更高流动，或者它可被中断。

沿着套111布置入口壁表面150的一个优势是，由于在朝向布置在套处的气体出口装置的方向上引导气流，所以通过入口壁表面150提供的加热惰性处理气体可有效处理投入材料。

优选地，跨越入口壁表面150的气体流经的开口155生成的压降与跨越气体分布管道的气体流经的开口125生成的压降相对应。因此，入口壁表面150处的气体流经的开口155的打开面积与气体分布管道的气体流经的开口125的打开面积相对应。跨越入口壁表面的气体流经的开口155的数量和分布被选择和适配为使得实现跨越床的气体的适当分布。

图5示出根据本发明的设备的进一步实施方式，其中，反应器的气体入口装置120包括连续入口表面180，该连续入口表面围绕反应器套的内表面111.1的完整内表面(除了上端壁部以外)布置并且布置在下端壁部113的内表面上。反应器的气体出口装置160包括布置在反应器的上端壁部112处的气体出口管道195。连续入口壁表面180包括壁表面181、底表面182和气体分布管道183。

气体分布管道183与反应器的中心轴线105同轴布置且向室中轴向延伸为塔并且具有周面184，该周面具有连接至底表面182的下端183.2以及在竖直方向上布置在反应器的高度的至少一半处的上端183.1。入口表面的底表面182被布置为将壁表面180与气体分布管道的下端183.2连接。入口表面180布置在与反应器的套111.1以及下端壁部113的一距离A处，使得提供气体的隔室186分别形成在入口表面180与套111.1和下端壁部113的表面之间，由此气体分布管道183的内表面也构成提供气体的隔室186的一部分。

连续入口表面180设置有气体流经的开口185以便向室110中引导加热惰性气体。气体流经的开口185跨越完整入口表面180分布并且设计为实现对流动的阻力，使得以与先前描述的方式相同的方式生成跨越气体流经的开口185的压降。在图5中由指向室110中的箭头表示气流。

沿着套111布置入口管道187.1和187.2，以便在压力下向已引入室110中的投入材料M引导惰性气体，以虚线M_开始和M_结束表示。在图5中示出提供气体的隔室186由分隔壁186.1划分为布置在室中的相互不同的高度水平处的节段188、189：上部节段188和下部节段189。节段188和189配备有布置在套处的独立相关入口管道187.1和187.2，以便向提供气体的隔室186的布置在室(110)中的相互不同的高度水平处的相关节段188、189引导气体101。划分提供气体的隔室的优势是：控制气体向反应器中的不同区域的流动的可能性增加并且处理可以以此方式更高效地执行。当然，能够使得提供气体的隔室186设计为没有分隔壁或划分部。随后，被引导至室中的气体围绕完整入口表面跨越气体流经的所有开口185均匀分布，另外气体流经的开口185布置在气体分布管道183中。

在图5中示出气体流经的开口185跨越入口壁180分布，使得开口185的数量在向下方向上跨越入口壁180增加，即，入口壁的下部的气体流经的开口185比上部更多，以便与室的上部相比，将提供至反应器的气体(101)的更大部分引导至室的下部。当然，这可在处理的不同周期过程中发生。

图5中的反应器示出上端壁部112处的气体出口管道195。提供至已引入至室中的投入材料的气体通过气体出口管道195从室110中引导出。气流以此方式在向上方向上通过投入材料床而穿过投入材料，由此投入材料有效进行热解。沿着完整入口表面180从底表面182向上端壁部提供气流的一个优势是，提供至紧挨着室的底表面182的投入材料M且在通过投入材料床的过程中被冷却的气体101.1(由箭头表示)提供有来自沿着连续入口表面180更高提供的气流101.2(由箭头表示)的热量。以此方式防止已在反应器的下部中汽化且携带有向气体出口管道195的上升气体的热解油类在其通过过程中在投入材料M中再缩合，这提高碳基剩余产物的品质。

在图1和图3中示出了用于移除穿过已引入至室110中的投入材料M的气体的出口装置160。从气体入口装置120提供的气流穿过投入材料M并且散发它所携带的热量，由此气体根据最小阻力定律在朝向出口装置160的方向上流动。出口装置160的目的是以有效方式收回汽化热解油类107。

图6示出出口装置160的一个截面的详细视图，其包括布置在室110中的气体转移通道170.1-170.n(为了简单，在附图中示出为单个通道170)，出口表面162.1-162.n、气体引导间隙163.1-163.n以及气体引导隔室164。出口装置160还包括布置在连接至气体转移通道170的反应器套的外表面上的出口管道166。

出口装置160具有优选地竖直位于气体分布管道的上端121.2以下的上端160.1以及紧挨着底板130布置的下端160.2。出口装置160至少沿着反应器1的下三分之一围绕套的完整内表面111.1布置。

出口装置160设计为出口壁表面165，该出口壁表面设置有褶皱并且旨在接触投入材料M的床并且由布置在下方的一系列(至少三个或更多个)出口表面162.1-162.n形成并且与转移气体的通道170直接相连。每个出口表面162.1-162.n转向室110并且分别示出上边缘169.1和下边缘169.2。出口表面162.1-162.n围绕套的完整内表面延伸并且布置在与套的一距离处，由此转移气体的隔室164形成在出口表面162.1-162.n与套之间。优选地，出口表面162.1-162.n设计为连接至套的内表面的金属板的延长板状元件。出口表面162.1-162.n布置在室中的相互不同的竖直高度处以及与套的相互不同的距离处。出口表面162.1-162.n由通过转移气体的间隙163.1-163.n形成的褶皱分离，其中，间隙形成在布置为彼此相邻的两个出口表面之间：例如，在图6中示出间隙163.2形成在出口表面162.1与162.2之间。转移气体的间隙163.1-163.n旨在从室110中接收并引导出包含从投入材料M释放的汽化热解油类的热解气体107。间隙163.1-163.n水平布置并且围绕完整套111.1延伸，并且它具有间隙宽度b，该间隙宽度与室中的紧挨着彼此布置的两个出口表面之间的放射状定向距离相对应。

如图6所示，优选地，出口表面162.1-162.n在竖直方向上彼此相互重叠，以便保护转移气体的间隙163.1-163.n不透过投入材料的颗粒。出口表面162.1的下边缘169.2所布置的与套的内表面111.1的距离比出口表面169.2的在向下方向上布置为下一邻近的上边缘169.1与套的内表面的距离更远，并且上部出口表面162.1的下边缘169.2向下延伸并且所布置的高度比下部出口表面162.2的上边缘169.1的高度更低，使得上部出口表面162.1的下边缘169.2在竖直方向上与下部出口表面的上边缘重叠。当投入材料塌陷在自身上时，在填充室的过程中以及处理周期的过程中，上部出口表面162.1的下边缘表面169.2以此方式通过防止投入材料的颗粒穿透间隙来保护转移气体的间隙163.2。

间隙163.1-163.n还可配备有颗粒阻挡装置167，该颗粒阻挡装置设计为使得存在于投入材料中的颗粒与气体分离，同时允许气体自由穿过间隙163.1-163.n。图6所示的颗粒阻挡装置167设计有布置为跨越间隙163.1-163.n的宽度延伸的W形或齿状轮廓。根据投入材料的碎片大小来选择和适配颗粒阻挡装置167。颗粒阻挡装置167与出口表面162.1-162.n一体布置，由此出口表面的上边缘169.1和/或下边缘169.2设置有适当轮廓，并且以此方式折叠使得颗粒阻挡装置跨越间隙的完整宽度延伸并且与邻近出口表面接触。在图6中，间隙163.1-163.n设置有两个颗粒阻挡装置167。

出口装置160的出口壁表面165具有若干有利功能。形成在出口表面162.1-162.n与套111.1之间的气体转移隔室164沿着套在朝向转移气体的通道170和出口管道165的方向上从转移气体的间隙163.1-163.n向上引导热解气体107。通常，通过转移气体的离底板130最近的下部间隙引导出的且在朝向出口管道166的方向上穿过转移气体的隔室164的包括汽化热解油类的热解气体107的温度高于穿过位于反应器中的更高水平的投入材料的热解气流的温度，在该更高水平处，热解气流必须传递更大部分的投入材料并且以此方式更冷却。这导致出口壁表面165由穿过转移气体的隔室164的外界较热热解气体107加热。在出口装置160的方向上穿过位于反应器中的更高水平处的投入材料的热解气流与加热表面165相遇，由此热解气流的温度和流速增加并且避免投入材料中的汽化热解油类的缩合。这带来碳基最终产物的性能改进。

在图3中示出，出口装置的转移气体的隔室164被划分为出口区段164.1和164.2，其中，每个出口区段分别以通过转移气体的独立相关通道170.1和170.2转移气体的方式分别连接至独立相关出口管道166.1和166.2，以用于从投入材料中收回热解气体107。优选地，转移气体的隔室164被划分为转移气体且围绕套均匀分布的四个出口区段。(在图3中仅示出两个出口区段。)转移气体的隔室164可例如，设置有分隔物或中间壁，以用于分离出口区段。在图3中由虚线表示分隔物。每个出口区段164.1和164.2分别通过转移气体且布置在相关出口区段内的间隙163.1-163.n接收热解气体107。出口区段164.1和164.2从投入材料M的位于室的区域中的、邻近相关出口区段的该部分(也已知为“室区段”)引导热解气体107，并且以此方式实现包括汽化热解油类的热解气体107可以以成区段方式从室中移除。

在图3中示出，通道170.1和170.2基本水平并且紧挨着出口装置的上端160.1布置，并且它们分别将转移气体的隔室164连接至出口管道166.1和166.2，以用于从室110中收回热解气体107。出口管道166.1和166.2布置在出口装置的上端处的套中，并且优选地，出口管道被分组为布置在套的圆周处的两组。替换地，出口管道围绕圆周均匀分布，以便引导走热的处理气体。出口管道166.1和166.2中的每一个分别配备有用于控制通过投入材料床的气流的控制装置或阀门。分别具有相关出口管道166.1和166.2的通道170.1和170.2分别布置为以成区段方式从室110中引导出热解气体107。通过投入材料M的已提供的气体101的流动方向可以以此方式通过调节包括在出口装置160内的控制装置(诸如阀门或其他调节流动的设备)来进行控制。

根据本发明的具有反应器1的设备还包括控制和监控电路，利用该控制和监控电路，可控制并监控用于通过气体入口装置120提供至室110的加热惰性气体101的处理参数，并且该控制和监控电路用于通过相关气体出口装置从室110中引导出的包括汽化热解油类的热解气体107。该设备进一步设置有传感器和传感器装置，借助于该传感器和传感器装置，可测量并分析热解气体107的各种成分及其相关量，由此只要反应器中的投入材料发出包括预定水平的各种成分的热解气体107或者只要热解气体107的温度实现预定水平，就保持并执行热解过程。

气体入口装置120及相关入口管道示出控制工具，使得在处理周期过程中，可监控、控制、增加、降低、中断或重定向气体向气体分布管道、底板和入口壁或入口壁表面上的气体入口装置的提供和流动。例如，通过上部气体入口129提供至反应器的气流以及提供至气体分布管道121的气流可在初始阶段中50/50分布，使得相等气流提供至上部气体入口129和气体分布管道121。随后，通过上部气体入口提供的气流处理投入材料的上部。在处理周期过程中，比值改变，使得气体的上部提供被中断并且通过气体分布管道121和底板130来提供完整气流。还可想到，通过向气体分布管道121、183、底板130以及入口壁表面150或入口表面180处的气体入口装置120不同地分布到达反应器1的总气流来调节处理，使得在布置在室的布置有气体入口装置的不同区域中的气体流经的开口125、146、155、185上实现不同压降dP。所提供的气体可以以此方式分布和控制，使得以有效方式进行热解处理，并且已被部分处理并塌陷在其本身上的这种投入材料可提供有比其他区域中的投入材料更多的气体。

通过将反应器室110设计为具有不能被打开的固定底部，实现了在不必考虑反应器必须允许以传统方式清空(例如，通过容器底部中的盖)的情况下，可优化操作条件。在热解过程结束之后，通过固体含碳最终产物进行反应器室110的清空，该固体含碳最终产物通过抽吸操作的移除设备经由抽吸移除，该移除设备通过可被打开的布置在反应器的上端壁部112中的上盖115下降。

因此，根据本发明的该方法实现反应器中的碳基残余物没有热解油类。在该设备中，碎片轮胎的热解处理过程中，所有纤维被汽化。

位于离气体入口装置120最近的材料在热解处理过程中被首先汽化。在处理过程中，底板130变热，并且热解处理在紧挨着室的底部处发生得最快速。投入材料进行热解并且转化为多孔碳基最终产物。在投入材料的处理区域中，压降将最初较低，其后该区域被一起压缩，由此对流动的阻力增加并且提供的气体101朝向具有较低压降的投入材料床(即，未处理材料)中的区域流动。

本发明不限于上面说明的以及附图中示出的内容：在由所附专利权利要求的范围内，能以许多不同方式改变和修改本发明。

Claims (39)

1.一种用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的设备，包括：

-反应器(1)，包括室(110)，所述室由套(111)和上端壁部和下端壁部(112、113)限定并且碎片形式的投入材料(M)旨在引入所述室中，

-气体入口装置(120)，用于向所述投入材料提供加热惰性气体(101)，由此所述气体入口装置(120)通过与所述气体入口装置相关联的入口管道(104、129、187.1、187.2)以转移气体的方式连接至气体排放源(102)，

-气体出口(160)，用于从所述室中引导出所述气体，

-其特征在于：

所述气体入口装置(120)包括气体流经的、旨在向所述室(110)中提供所述气体(101)的开口(125、146、155、185)，

由此，气体流经的所述开口(125、146、155、185)被布置为使得在提供所述气体期间生成的压降dP超过在所述气体穿过已引入至所述室中的所述投入材料M的过程中的压降dM。

2.根据权利要求1所述的设备，包括：所述气体入口装置(120)包括轴向延伸至所述室(110)中的居中布置的气体分布管道(121)，由此所述气体分布管道包括示出气体流经的所述开口(125)的入口单元(122.1、122.2)，其中，所述入口单元(122.1、122.2)被设计为使得所述气体分布管道示出截锥体形式。

3.根据权利要求2所述的设备，包括：气体流经的所述开口(125)跨越所述气体分布管道的周面(124)均匀分布。

4.根据权利要求2所述的设备，包括：气体流经的所述开口(125)以增加数量的开口在向下方向上跨越所述气体分布管道的下端分布。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述气体分布管道的上端(121.2)所布置的水平高于所述反应器的高度的一半的水平。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：气体流经的所述开口(125、155、185)布置为防止所述投入材料M穿透至所述入口装置中，由此气体流经的每个开口(125、155、185)示出上部突出边缘部分(125.1)和下部收回边缘部分(125.2)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述室(110)示出旨在支撑所述投入材料M的底板(130)，其中，所述底板(130)具有围绕所述气体分布管道的下端(121.1)的内周缘(132)以及连接至所述套的内表面(111.1)的外周缘(131)，并且隔室形成在所述下端壁部(113)与所述底板(130)之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述底板(130)包括气体入口装置(120)。

9.根据权利要求7或8所述的设备，包括：所述气体入口装置(120)包括沿着所述底板的周缘(131)布置的、转移气体的狭缝(137)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述气体入口装置(120)包括气体管线设备(140)，所述气体管线设备布置在底部上并且示出所述气体流经的至少一个开口(146)，该至少一个开口布置为使得所述气体(101)能够以无阻碍方式提供至已引入至所述室(110)中的所述投入材料M。

11.根据权利要求10所述的设备，包括：每个所述气体管线设备(140)示出面向所述室(110)内的上表面(144)以及包括气体流经的所述至少一个开口(146)的朝向所述底板(130)定向的下表面(145)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：布置在所述底部(130)处的所述气体入口装置(120)和最下方的所述入口单元(122.1)具有共用入口管道(104.1)，以用于从所述气体排放源(102)提供所述气体(101)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述气体入口装置(120)包括布置在所述套的内表面(111.1)处的入口壁表面(150)以及形成在所述入口壁表面与所述套之间的提供气体的隔室(151)，其中，气体流经的所述开口(155)布置在所述入口壁表面(150)处，以用于向已引入至所述室中的所述投入材料M提供所述气体。

14.根据权利要求13所述的设备，包括：所述入口壁表面(150)具有紧挨着所述上端壁部(112)布置在所述套(111)处的上端(150.1)以及与所述出口装置(160)相连布置的下端(150.2)。

15.根据权利要求13所述的设备，包括：所述入口壁表面(150)具有紧挨着所述上端壁部(112)布置在所述套(111.1)处的上端(150.1)以及与所述底板(130)相连布置的下端。

16.根据权利要求13-15所述的设备，包括：布置在所述入口壁表面(150)处的气体流经的所述开口(155)的总面积与布置在所述气体分布管道(124)的周面(124)处的气体流经的所述开口(125)的总面积相对应。

17.根据权利要求13-16所述的设备，包括：气体流经的所述开口(155)跨越所述入口壁表面(150)均匀分布。

18.根据权利要求13-17所述的设备，包括：气体流经的所述开口(155)以增加数量的开口在向下方向上跨越所述入口壁表面(150)分布。

19.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述气体入口装置(120)包括围绕所述套的完整内表面(111)和所述下端壁部(113)布置的连续入口表面(180)，并且包括：示出周面(184)的气体分布管道(183)，由此在所述入口表面(180)与所述套(111)和所述下端壁部(113)之间分别形成提供气体的隔室(186)，由此气体流经的所述开口(185)布置在所述入口表面(180)处，以用于向已引入至所述室(110)中的所述投入材料M提供所述气体(101)。

20.根据权利要求19所述的设备，包括：气体流经的所述开口(185)以增加数量的开口(185)在向下方向上跨越所述入口表面(180)分布。

21.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：提供气体的所述隔室(186)包括布置在所述室(110)中的相互不同的高度水平处的节段(188、189)，其中，相关的所述节段配备有独立的相关联的入口管道(187.1、187.2)，以便向位于提供气体的所述隔室(186)中的相关所述节段(188、189)引导气体(101)。

22.根据权利要求21所述的设备，包括：气体流经的所述开口(185)以增加数量的开口(185)在向下方向上跨越更接近每个节段(188、189)的下端的所述入口表面(180)分布。

23.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述出口装置(160)设计为包括布置在所述套的内表面(111.1)处的一系列出口表面(162.1-162.n)的出口壁表面(165)，其中，所述出口表面(162.1-162.n)布置在所述室(110)中的相互不同的竖直高度处并且布置在与所述套(111)的相互不同的距离处。

24.根据权利要求23所述的设备，由此，所述出口装置包括转移气体以用于从所述室(110)中引导出热解气体(107)的一系列间隙(163.1-163.n)，其中，间隙(163.1-163.n)形成在布置为紧挨着彼此的两个出口表面(162.1-162.n)之间。

25.根据权利要求23或24所述的设备，包括：每个所述出口表面(162.1-162.n)围绕所述套的完整内表面(111.1)延伸并且布置在与所述套(111)的一距离处，由此转移气体的隔室(164)形成在所述出口表面(162.1-162.n)与所述套(111)之间。

26.根据权利要求24或25所述的设备，包括：转移气体的每个间隙(163.1-163.n)配备有布置为跨越所述间隙的宽度延伸的颗粒阻挡装置(167)，使得由气体携带的所述投入材料M与所述热解气体(107)分离，同时允许所述热解气体自由穿过所述间隙(163.1-163.n)。

27.根据权利要求23-26中任一项所述的设备，包括：布置为紧挨着彼此的所述出口表面(162.1-162.n)在竖直方向上相互彼此重叠，以便保护转移气体的所述间隙(163.1-163.n)不透过所述投入材料M的颗粒。

28.根据权利要求25-27中任一项所述的设备，包括：转移出气体的所述隔室(164)被划分为转移出气体的出口区段(164.1、164.2)，其中，每个出口区段(164.1、164.2)从位于室区段中的邻近相关出口区段(164.1、164.2)的所述投入材料M中引导出热解气体(107)。

29.根据权利要求28所述的设备，包括：所述气体出口装置(160)包括沿着所述套的内表面(111.1)水平布置的转移气体的通道(170.1、170.2)，并且其中，每个出口区段(164.1、164.2)以通过转移气体的独立相关联的通道(170.1、170.2)转移气体的方式连接至独立的相关联的出口管道(166.1、166.2)，以用于从所述室(110)中引导出热解气体(107)。

30.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述出口壁表面(165)的上端在竖直方向上布置在所述气体分布管道的上端(121.2)下方，并且所述出口壁表面(165)的下端紧挨着所述反应器的所述下端壁部(113)连接至所述底板(130)。

31.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：所述气体出口装置(160)包括布置在所述反应器套的所述上端壁部(112)处的气体出口管道(195)。

32.一种用于通过热解从有机投入材料回收碳和烃化合物的方法，包括：

-向反应器(1)中引入碎片形式的投入材料，所述反应器(1)包括室(110)，所述室由套(111)以及上端壁部和下端壁部(112、113)限定，

-通过气体入口装置向所述室提供加热惰性气体(101)，以用于所述投入材料的热解处理，

-通过气体出口装置(160)从所述室(110)中引导出热解气体(107)，

-其特征在于

所述气体入口装置(120)包括旨在向所述室(110)中提供所述气体(101)的、气体流经的开口(125、146、155、185)，

由此，在提供所述气体(101)期间跨越气体流经的所述开口(125、146、155、185)生成的压降dP超过跨越已引入至所述室(110)中的所述投入材料M的压降dM。

33.根据权利要求32所述的方法，包括：所述气体(101)通过气体分布管道(121、183)提供至已引入至所述室(110)中的所述投入材料M，所述气体分布管道沿着中心轴线(105)布置且包括气体流经的所述开口(125、185)，由此所述气体(101)被引导呈放射状地穿过所述投入材料M至布置在所述套的内表面(111)处的气体出口装置(160)。

34.根据权利要求32-33中任一项所述的方法，包括：所述气体(101)通过包括气体流经的开口(146)且布置为紧挨着所述室的所述底板(130)的气体入口装置(120)提供至已引入至所述室中的所述投入材料M，由此所述气体被引导呈倾斜地或对角线地穿过所述投入材料M至布置在所述套的内表面(111)处的气体出口装置(160)。

35.根据权利要求32-34中任一项所述的方法，包括：所述气体(101)通过包括入口壁表面(150)的气体入口装置(120)而提供至已引入至所述室中的所述投入材料M，所述入口壁表面示出气体流经的开口(155)且布置在所述套的位于所述气体出口装置(160)上方的内表面处，这样使得所述气体在向下方向上从所述入口壁表面(150)被引导穿过所述投入材料M至进一步向下布置在所述套的内表面(111.1)上的所述气体出口装置(160)。

36.根据权利要求32-35中任一项所述的方法，包括：所述气体通过示出气体流经的开口(185)且布置为围绕所述套的完整内表面和所述下端壁部的连续入口表面(180)提供至已引入至所述室(110)中的所述投入材料M，其中，所述气体分布管道的周围周面是所述入口表面的一部分，由此所述气体在向上方向上从所述连续入口表面被引导穿过所述投入材料至布置在所述上端壁部处的气体出口管道。

37.根据权利要求32-36中任一项所述的方法，包括：所述出口壁表面(165)由通过转移出气体的所述隔室(164)引导的热解气体(107)加热，由此防止所述投入材料中的紧挨着所述气体出口装置(160)的汽化热解油类的缩合。

38.根据权利要求32-37中任一项所述的方法，包括：通过调节包括在所述出口装置(160)中的控制装置，进而通过控制所供应的气体(101)穿过所述投入材料M的流动方向，在所述室(110)中以成区段方式通过热解来处理所述投入材料M。

39.根据权利要求32-38中任一项所述的方法，包括：在处理已引入至所述室中的所述投入材料M的周期过程中，监控、控制和重定向提供至所述气体分布管道(121、183)、在所述底板(130)和所述入口壁(150)和/或所述入口壁表面(180)处的所述气体入口装置(120)的气体的流动。