CN109661452A - 炭分离器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理可重复使用的燃料的设备和方法，其中该设备包括支撑本体和设置在支撑本体内的多个螺旋钻。螺旋钻可以配置成逆着蒸气流旋转，以从包含可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气中清除煤焦。驱动系统可以连接以驱动和控制多个螺旋钻。排放系统连接到支撑本体。齿轮箱壳体连接到排放系统，其中驱动系统容纳在齿轮箱壳体中。通风系统设置在齿轮箱壳体内。另外，热膨胀系统可以连接到支撑本体。

Description

炭分离器和方法

技术领域

本发明总体涉及一种用于热交换技术的装置和方法。更具体地，本发明涉及一种设备和方法，该设备和方法是可重复使用的燃料处理单元的一部分，允许吸收蒸气中所含的炭或焦炭，以便它在反应器中存在时进行处理和精炼。

背景技术

在可重复使用的能量设备中使用进料器气闸系统是已知的。已知装置的实例包括Amrein等人的美国专利号5,762,666、Tailor的美国专利号3,151,784和Kullgren等人的美国专利号3,129,459。这些专利教导了具有侧门的气闸(Amrein等人)、使用叶片的气闸的旋转进料器(Tailor)以及使用电热(感应)的挤出机(Kullgren)。Tailor装置教导了一种旋转式设备，其中钢制叶片安装在轴上并在机加工的圆形壳体内旋转。开口在壳体的顶部和底部中，以允许材料流入和流出该壳体。叶片限制了入口和出口之间的压差。但是，在该设计内存在多种限制。第一个限制是现有技术的可重复使用的能量设备将不能承受热，因为现有技术的所公开的结构设计将使得内部压力(内压)膨胀并允许向外泄漏。另一个限制是叶片用作囊并且还从入口到出口运载大气。第三个限制涉及旋转速度。旋转速度必须很慢，以便让材料有时间从排出口中掉出来，或者材料将被带回并防止从入口重新填充。第四个限制是现有技术的装置将不允许熔融材料(例如诸如热塑料)穿过其中。

Amrein装置公开了一种使用两个阀的进料器气闸系统，在它们之间具有料斗或管道以允许材料填充。虽然这种设计可以承受热量，但它允许大气从入口进入进料器并穿过至排出口。这是一个限制，因为在一些过程中可能不允许有大气气体，因为它们会在下游引起问题。该装置的第二个限制是它将不允许熔融材料(如热塑料)穿过其中。

Kullgren装置教导了一种感应加热挤出机。该挤出机采用使用了电线圈进行的感应加热。这种设备的限制在于它不会形成气闸，因此它不允许塑料材料的连续进料，并且它需要厚且长的桶，其需要非常高的马力来实现熔化塑料所需的内部压力和热，转化为高功率要求。

当需要从燃料中除去特定的煤焦以产生更高质量的燃料时，现有技术的可重复使用的能量设备存在问题。现有技术通常使用以下方法从液体燃料中除去炭：过滤以从燃料中除去较大的颗粒物质，但过滤器将变得堵塞并需要定期清洁；蒸馏可以除去99.9％的碳物质，但蒸馏是反应器外的子过程，其提高了生产可重复使用的燃料的成本；通常使用旋风分离器系统并尝试除去大部分颗粒，但只能除去大颗粒，并且旋风分离器需要热源以防止蒸气冷凝并形成重新收集炭的液体；并且，袋式过滤器受限于过滤袋可承受的热，并且如果它们吸收液体燃料则将失效。

因此，需要生产更有效的可重复使用的能量设备，其提供优化可用和可重复使用的燃料蒸气的能力。还需要提供减少和/或消除污染物的改进系统，而不需要使用附加设备的额外费用或用于实现该系统的附加过滤过程。

发明内容

根据第一广泛的方面，本发明提供了一种用于处理可重复使用的燃料的设备，包括支撑本体；多个螺旋钻，设置在支撑本体内；驱动系统，连接以驱动和控制多个螺旋钻；排放系统，连接到支撑本体；齿轮箱壳体，连接到排放系统，其中驱动系统容纳在齿轮箱壳体中；以及通风系统，设置在齿轮箱壳体内。

根据第二广泛的方面，本发明提供了一种用于处理可重复使用的燃料的设备，包括支撑本体；多个螺杆式螺旋钻，设置在支撑本体内；驱动系统，连接以驱动和控制多个螺旋钻；齿轮箱壳体，其中驱动系统容纳在齿轮箱壳体中；通风系统，设置在齿轮箱壳体内；以及排放系统，其中排放系统在一端处附接到支撑本体并且排放系统在另一端处附接到齿轮箱壳体；其中该多个螺旋钻配置成逆着蒸气流旋转，以从包含可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气中清除煤焦。

根据第三广泛的方面，本发明提供了一种从反应器中的蒸气中清除煤焦的方法，包括在支撑本体内接收可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气流；控制支撑本体内的温度；逆着蒸气流旋转设置在支撑本体内的多个螺旋钻，其中该多个螺旋钻中的每个的相应叶片彼此相交；以及从支撑本体排出低碳蒸气，作为可重复使用的燃料。

附图说明

并入本文并构成该说明书一部分的随附附示出了本发明的示例性实施方式，并且与上文给出的总体描述和下文给出的详细描述一起用于解释本发明的特征。

图1是根据本发明的一个实施方式的可重复使用的能量设备的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的图1的可重复使用的能量设备的加热气闸进料器的组装图和分解图。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的图1的可重复使用的能量设备的炭分离器的组装图和分解图。

具体实施方式

定义

在术语的定义偏离术语的常用含义的情况下，除非明确指出，否则申请人旨在使用下文提供的定义。

应理解，前面的总体描述和以下的详细描述仅是示例性和说明性的，并不是对要求保护的任何主题的限制。在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包括复数。必须注意的是，如说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物或引用。在本申请中，除非另有说明，否则“或”的使用意味着“和/或”。此外，术语“包括(including)”以及其他形式(诸如“包括(include)”、“包括(includes)”和“包括(included)”)的使用不是限制性的。

出于本发明的目的，术语“包含”、术语“具有”、术语“包括”和这些词的变体旨在是开放式的并且意味着可能存在除所列元件之外的其他元件。

出于本发明的目的，诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上方”，“下方”、“左侧”、“右侧”、“水平”、“竖直”“上”、“下”等的方向性术语，仅用于方便描述本发明的各种实施方式。本发明的实施方式可以以各种方式定向。例如，图中所示的简图、设备等可以翻转，在任何方向上旋转90°、颠倒等。

出于本发明的目的，如果值是通过使用该值、特性或其他因素执行数学计算或逻辑决策而得到的，则该值或特性“基于”特定值、特性、条件的满足或其他因素。

出于本发明的目的，应该注意，为了提供更简明的描述，本文给出的一些定量表达不被术语“约”限制。应理解，无论是否明确使用术语“约”，本文给出的每个量意味着指实际给定值，并且其还意味着指基于本领域普通技术人员可合理推断的这种给定值的近似，包括由于这种给定值的实验和/或测量条件引起的近似。

出于本发明的目的，术语“环境空气温度”通常是指周围环境的温度，并且更具体地是指所公开的旋风冷凝和冷却系统的周围环境的温度。

出于本发明的目的，术语“分馏”是指将氢碳链的混合物分离成一组碳链或分馏。

出于本发明的目的，术语“基本上”是指很大或重大程度的；在大多数情况下；实质上。

出于本发明的目的，术语“热裂解”是指精炼厂通常用于分解石油化合物的碳链以使得可以获得所需的碳化合物的过程。该过程通常涉及高热量、蒸馏、再沸腾和高能耗的冷却过程。

说明

尽管本发明易于进行各种修改和替换形式，但是其具体实施方式已经通过附图中的实例示出并且将在下文详细描述。然而，应该理解的是，并不是旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代。

本申请涉及一种为可重复使用的燃料处理单元的部分的设备。塑料废料可以被切碎并进料到例如热解反应器中。施加高于350摄氏度的热将导致切碎的塑料材料熔化并蒸发。在一个公开的实施方式中，加热的气闸进料器或系统是在其中将切碎的塑料材料进料到热解反应器中的设备。已经发现，现有技术先前不允许在维持气闸的同时将加热的塑料连续进料到进料器中。在示例性设计中，所公开的实施方式可包括如下所述的以下装备：

现有的齿轮箱，设计得尽可能短以减少制造上的劳动和材料，在该实用新型专利申请中具有有限的功能，因为短齿轮箱受限于承受悬臂载荷，因为试图保持长隆起轴的力会对导向轴承施加极大的压力，从而导致轴承寿命缩短或需要重型轴承来承受力。如果使用重型轴承，则这导致更大的轴承在齿轮箱壳体中形成大囊。较大的囊降低了壳体支撑轴承的能力，因此进而壳体将被制作的更厚。这增加了标准齿轮箱的成本。这种设计扩展了轴承之间的空间，并且降低了轴承上的载荷。通过将轴承进一步分开，减小了悬臂载荷，轴承尺寸可以更小并且壳体可以更薄，从而降低了总成本并改善了性能。距轴承上的连接点越远，轴上的对准越直，减少磨损并延长齿轮箱的使用寿命；

附接在推车和框架之间的扁条(扁钢)，因为该设备在反应器中结合了较薄的材料而允许更好的热传递，所以允许设备由于热传递而膨胀和收缩。

多个热区例如用作两个加热器区，允许塑料材料从固体和切碎状态转变为液体状态；进料器开始处的固体和切碎(状态)的塑料材料以及进料器末端处的液体状态。在切碎的固体状态和液体状态之间存在熔融状态的塑料材料。熔融的塑料材料厚且粘稠，并且允许形成产生气闸所需的压力，气闸需要防止空气进入反应器所需；和，

使用蒸气气体(天然气或合成气)和蛤壳式燃烧器允许在塑料材料的加工中允许外部热量，而现有技术使用电加热器带和内部压力，导致高功率消耗，以产生处理塑料材料所需的热。使用蒸气气体和蛤壳式燃烧器允许更低的功率消耗、更快的处理时间以及更准确和一致的热量产生。

蛤壳式燃烧器的使用允许在穿透管道的整个外表面上产生热并允许热进入反应器管。蛤壳式燃烧器的使用允许内部反应器的小或低的轮廓(外形)或剖面，减少热源和穿透管道表面之间的空间量，增加热传递而不增加燃烧器系统所需的BTU值。蛤壳式设计结合了对流热和辐射热两者，其在穿透管道周围产生均匀的热源。两种类型的热的结合通过使用穿孔筛来实现，该穿孔筛贯穿该穿透管的整个长度和在蛤壳式燃烧器内部的底部上方的路径的三分之一。此设计还可以防止通常出现在燃烧器箱中的热点。与现有系统相比，该系统的另一个不同之处在于点火源在穿孔筛附近的蛤壳式燃烧器箱内。该系统包含火焰传感器和风扇压力开关，以确保空气流。通过调节气体量或空气量来使用双气流，而现有系统使用复杂的空气控制阻尼器来调节空气和气体比，这可能导致燃料的不均匀燃烧，从而产生不规则的火焰尺寸。作为加热气闸进料器的一部分的蛤壳式设计并未在所有表面上衬有耐火材料，而是仅在蛤壳的上半部。蛤壳的下半部未衬有耐火材料的事实可以允许通过整个箱表面的任何热积聚到耗散。这种设计还降低了混合气体的自动点火的可能性。

所公开的实施方式允许在冷材料和加热的熔化材料(熔融塑料)之间对进料材料施加背压。加热气闸进料器系统的主要部件是驱动器、联轴器、齿轮箱、螺旋钻、外壳、蛤壳式燃烧器箱、膨胀推车和支撑框架。图1描绘了可重复使用的能量反应器系统100的整个组件。图2描绘了加热的气闸进料器200，其是可重复使用的能量反应器系统的整个组件的一部分。驱动系统可包括具有高扭矩比的图2中59处的螺旋或斜齿轮驱动器。选择具有竖直占地面积的齿轮驱动器59以减小系统的总长度。该驱动器可以完全地连接到联轴器。联轴器设计用于在过载条件下分离以保护齿轮箱。

在一个示例性实施方式中，联轴器由两个图2中51处的螺旋钻组成，其可以是定制构造的。在选择的实施方式中，螺旋钻51是机加工的三部分式系统。螺旋钻的第一部分是驱动器轴，其中一个驱动器轴可以比第二驱动器轴长。这些驱动器轴可轴向旋转地伸长。螺旋钻的中间部分是细长的、可轴向旋转的螺杆，每个具有细长的轴，轴具有沿着每个轴的长度的一半向外延伸的螺旋叶片，从齿轮箱处开始并连接到轴向旋转的光滑表面螺旋钻，其中在设备输出侧处的每个螺旋钻的光滑部分被机加工成使得每个螺旋钻和细长管状筒壳体之间的空间小于1英寸。

螺旋钻52位于图2的53内，其位于图2的61内。一个螺旋钻具有左旋叶片；另一个螺旋钻具有与左旋叶片重叠的右旋叶片。图2的螺旋钻51中的一个比另一个长，以突出穿过齿轮箱并连接到位于图2的齿轮箱57中的驱动器联轴器。螺旋钻由固体材料构造，带有用于机加工目的的连接片。螺旋钻以分段的方式构造，以减少制造组件的材料和劳动成本。这些分段也是可互换的，以便简化制造。齿轮箱57中的齿轮驱动器被键连接到轴中并在两侧密封。齿轮箱由双唇密封件、轴承和正齿轮组成。齿轮箱的长度延伸以承载图2中51和52处的螺杆叶片的悬臂载荷。

在焊接之后，所有表面都在图2的物品51和52两者的接触侧上机加工。图2的壳体53在机加工内部之前被预焊接以要求直的设计。在两端和入口处的连接法兰与齿轮箱和反应器螺栓图案匹配。图2中54处的机器是锥形的，以减小出口面积从而增加加热的气闸进料器内的背压(图2)。该进料器组件被焊接到与图2的法兰55匹配的反应器，然后被焊接到主体53。图2的物品52被焊接到图2的物品51，并且然后整个组件滑动穿过图2的主体53，并在出口端口处与图2的端54齐平地突出。齿轮箱和组件壳体在图2的67处倚靠在支撑框架上。该组件被螺栓连接在后面，是整个反应器的主要锚固点。当加热的气闸进料器由于热而膨胀时，它会纵向膨胀。为了解决膨胀问题，该设备由图2的推车60支撑，以允许机器膨胀，而不会在支撑件上产生应力。目前的现有技术应用使用较短的区段，这些区段被螺栓连接在一起并由非常厚的材料构造以吸收热。在所公开的实施方式中，示例性设计利用较薄的材料来实现更好的热传递，但需要可移动的支撑系统。

将固体切碎的塑料材料(环境温度)进料到图2的56处的加热的气闸进料器中。在图2的61处施加热，并且在图2的51连接到52的地方，由固体切碎的塑料材料(环境温度)产生处于熔融状态的加热的塑料材料。51至52的连接提供了位于定位在61内部的53内的连续的螺旋钻。气闸在图2的端52处由来自在其上推动的固体、切碎的塑料材料(环境温度)的背压产生。

该设备用于将加热的塑料材料引入到主反应器中并同时用作气闸。通过在所进料的塑料材料上施加背压，在固体、切碎的塑料材料和熔化材料(熔融塑料材料)之间，产生图2中52处所示的死点或止点。在52处，轴上没有叶片。通过该过程产生的该死点，如图2中52处所示，允许熔融塑料材料通过在图2中56处被进料到设备中的进入的固体、切碎的塑料材料(环境温度)而积累压力。该区域52还具有较大的轴区域，其填充52和53之间的空隙。这个较大的轴增加了内部的压力，产生气闸效应。气闸进料器的排出也在图2中54处被两个开口限制，与在图2中56处进料的固体、切碎的塑料材料(环境温度)的开口相比，这两个开口的尺寸大大减小。当进料器关闭时，塑料材料保留在图2中52处区域中的进料器内部，因为即使图2中51处的进料器螺旋钻继续旋转，塑料材料也将不在图2上53处被推出壳体。其原因在于，当引入新的固体、切碎的塑料材料(环境温度)时，加热的熔融塑料材料仅被推出。进入的塑料材料产生压力并迫使区域52中的熔融塑料材料被替换。这意味着当气闸进料器冷却后，剩余的塑料材料将变成固体并密封，直到下一次运行。当下一次运行发生时，该塑料材料在再加热时将熔化并允许图2上51处的螺旋钻旋转。

所公开的设备还利用图2上61处的蛤壳式燃烧器将塑料材料加热至蒸气和液体状态。用于该气闸进料器的加热源可包括图2中61至65表示的多个蛤壳式加热器。在图2所示的示例性实施方式中，这两个蛤壳式加热器箱产生用于使得气闸密封并开始进行进料器内的塑料的蒸发所需的热。塑料材料从排出端加被热到气闸进料器的中路。通过具有两个加热器区，材料从在一端上的液体状态转变为在另一端上的切碎状态。在这种转换之间，存在熔融的塑料材料。这种熔融的塑料厚而粘稠，并且形成产生气闸效应所需的压力。该蛤壳箱与具有图2的密封件63的气闸进料器接触。这允许图4的壳体53从蛤壳式火箱更大地膨胀，因为箱在内部上是隔热的，不允许金属如在外部上那样膨胀。加热的气闸进料器有两个蛤壳式箱燃烧器。一个箱覆盖内部螺旋钻的图2中的52，并且另一个在螺旋钻51处加热螺旋钻。在反应器的启动和关闭时证明了两个蛤壳式加热器箱燃烧器的优点。允许图2的螺旋钻51冷却到实现塑料密封的程度，以产生启动关闭所需的气闸。熔融的塑料在螺旋钻和壳体周围冷却成固体，密封住进料器。快速冷却的能力也是使用蛤壳式加热器的一大优势。燃烧器的火焰可以熄灭，并且风扇可以继续运转以冷却图4的壳体53。

蛤壳式燃烧器箱用作加热的气闸进料器，需要连续均匀的热供给来产生熔融塑料。正确的受控热量对于一致的材料流的过程至关重要。这种过程需要来自所有方向的热。在圆形箱中对高速空气流的需要将满足该过程。具有穿透通过该箱的工艺结构的加热器箱也将需要密封系统以防止泄漏。在该设计中考虑了穿透结构在长度和直径两个方面的膨胀。在该过程中需要加热和冷却的两者的能力。穿透结构需要支撑能力以防止损坏加热器箱密封件。穿透结构(管道或管)将需要被支撑在加热器箱外部。由于穿透结构上的热膨胀，需要移动支撑件。还需要控制膨胀方向的要求以防止穿透结构的翘曲和将损坏加热器箱密封件的偏转，这需要受控的支撑系统来限制可能损坏装备的方向上的偏转。火炉加热器箱用于许多过程中以产生用于焚烧、煮、熔化和用于其他需要热的过程所需的热。当圆筒(圆柱体状物)或管穿透加热器箱时，可能发生加热不均匀、密封泄漏和膨胀的问题。还要求进入穿透管和管道的需要。由于这些原因，实施了蛤壳式设计。蛤壳式设计允许圆形形状以匹配穿透管道或管的轮廓。这种封闭的轮廓连同高速空气流一起确保了穿透管道周围的均匀加热。蛤壳式设计具有非常低的内部轮廓，以减少热源和穿透管道表面之间的空间量，增加热传递而不增加燃烧器系统所需的BTU值。与标准燃烧器箱相比，燃烧器附接在箱的一侧上，以不允许明火与穿距离透管道接触的距离，这种设计使用非常小的火焰点将热分配在穿透管道周围路径的三分之一。这降低了总BTU值。这种设计结合了对流和辐射两种类型的热，在穿透管道周围产生均匀的热源。

使用图2的穿孔筛61a，其分配气体燃料并控制火焰高度，同时允许空气流通过加热器箱。架式燃烧器包(组件)可用于供应气体和空气两者混合物以进行点火。该系统的不同之处在于点火源在穿孔筛附近的蛤壳式燃烧器箱内部。火焰传感器用于确保点火，并且风扇压力开关用于确保空气流。通过调节气体量或空气量，可以使用双重气体。现有系统使用复杂的空气控制阻尼器来调节空气与气体的比，导致燃料的不均匀燃烧，从而产生不规则的火焰尺寸。空气速度和压力必须以固定的速率，以确保混合气体根据需要离开穿孔，从而不允许混合气体在穿孔筛下点燃。该设计通过停止气体流并在温度超过给定设定点时允许空气继续来克服该问题。当系统冷却时，允许低设定点气体返回到混合物中并重新点燃。诸如，使用带有热电偶的标准PIO控制器来指示内部温度来实现这种控制。蛤壳式设计允许进入仅安装在蛤壳上半部上的耐火材料衬里。所有已知的加热器箱通常在所有表面上衬有耐火材料。该蛤壳的下半部没有耐火材料衬里，允许任何热积聚通过箱表面耗散，并确保表面温度保持低于自动点火点。穿孔筛用作混合气体和上方火焰之间的压力调节器。在环境温度下，该室被供给环境空气和混合气体两者。这使蛤壳的下半部保持更冷。在蛤壳的下部上没有耐火材料的情况下，不需要耐火材料更换。来自火焰的辐射热不与图2的穿透管53的底部部分接触。

由于自然干扰，来自燃烧器的空气流迫使穿透物周围的空气完全围绕穿透物携带或传递热量。这种空气的运动通过使过多的热进入空气流中来调节穿透管的辐射热表面，空气流迫使穿透管周围的空气通过排放端口。穿孔筛在整个长度上以及在穿透管周围三分之一上有小火焰。这防止了通常出现在燃烧器箱中的热点。通过在所有方向上加热穿透管，在所有方向上发生膨胀。为了防止穿透管在被加热时偏转或不对准，用支撑系统控制膨胀方向。支撑件附接到膨胀管并防止从不想要的方向的移动。推车由夹在两个结构扁条之间的凸轮从动件组成，每个结构扁条在推车的一侧上。推车宽度设计成使得它在两个结构扁条的宽度之间的八分之一英寸内，使得它在结构扁条之间落下并确保侧向移动。凸轮从动件(滚轴)支撑穿透管的重量，同时防止其向上或向下膨胀。这允许控制膨胀指向动作仅在侧向移动中。

继续参照图2，典型的管道支撑滚轴允许在多个方向上膨胀。这种设计仅限制了侧向移动的膨胀，防止穿透管不对准。该组件安装在钢制滑轨安装框架67上。蛤壳式加热器箱由上部区段61和下部区段64组成。这些区段用匹配的螺栓法兰和包围穿透管的密封室63连接。气体空气入口箱安装在底部区段64上，以允许空气气体混合到下部区段中。下部区段具有在下部区段64上方约3英寸处焊接的穿孔金属筛64a。这充当空气室，以通过穿孔筛分配混合的空气和气体。穿孔筛中孔的数量和直径对于控制火焰高度同时允许气体和空气混合物通过的量是至关重要的。下部蛤壳64还具有空气混合箱65和与其连接的燃烧器连接端口65a。混合器箱65具有喇叭形配置，以将空气气体混合物均匀地分配在穿孔筛64a之下。混合器箱65对空气气体混合物产生一些背压，其确保了穿孔筛64a中每个开口的一致的气体空气比。

燃烧器可以连接到端口65a。燃烧器点火器连同火焰指示器位于穿孔筛64a的顶部。进入管道64b用于穿透下部蛤壳64和穿孔筛64a两者，用于点火器和用于火焰传感器64c安装。通过该管道安装连续的指示灯64c并停在穿孔筛64a之上。需要证明火焰的指示灯以指示火焰存在，直到允许气体进入空气气体混合物中。当达到热设定点时，来自空气气体混合物的气体单独停止，同时风扇继续运转并将新鲜空气推送通过燃烧器箱。指示灯在加热过程的这个阶段继续运行。使用PID控制器控制热。该控制器由位于顶部蛤壳61上的热电偶馈送。通过这种类型的过程(工艺)，可以实现和控制大范围的温度。也可以使用这种设计实现在燃料气体之间切换的能力。两组电磁阀位于燃烧器65b上并具有可调节的孔口，以允许固定量的气体进入一致量的空气中。与空气混合的天然气需要不同的空气混合比，然后合成气将需要具有相同的空气体积。固定孔口的调节允许在气体之间切换。穿透管53的膨胀由推车支撑件60控制。该推车由重金属板构造组成，搁置在焊接到框架67的两个扁条保持器60b之间。这允许凸轮从动件在光滑表面上滚动，从而防止上下移动。推车宽度仅比扁条60c之间的空间小118"，防止侧到侧移动和上下移动，同时仅允许左到右移动。

通过在正压力和高热下预热和蒸发塑料生物质材料，图1中所示的主反应器缩短了约40英尺，以获得与标准反应器区段相同的性能。这减小了反应器(图1)的膨胀长度，连同图2的螺旋钻。当螺旋钻较短时，尺寸的减小增加了该区域中的扭矩。图1中描绘的上部反应器上的螺旋钻是由于反应器内包含的大量液体塑料而需要最大扭矩的地方。塑料越沿图1所示的反应器往下行进，越多塑料材料转换成蒸气，并且螺旋钻必须工作得越少。

图2中在61处所示的燃烧器箱在两个区段中。这允许受控的加热区。需要该控制以在启动和关闭反应器期间维持气闸效应。随着反应器升温，它将开始在内部产生压力。这种压力将寻找出反应器的路径。首先是加热的反应器进料器，其是图2中描述的该专利申请的主题的设备，并且压力可以离开系统的第二和第三区域在灰/炭排出口件400(图1)处和图3中所示的炭分离器300处。灰/炭排出件400是具有防止蒸气损失的滑动门的密封件。图3中描绘的炭分离器300允许除去蒸气，如下所述。

所公开实施方式的优点允许吸收离开反应器的蒸气中所含的炭。当进入反应器的切碎的塑料与反应器的热表面区域接触时，产生所公开的设备允许其吸收的炭或碳灰。当切碎的塑料与反应器的热表面接触时，它在反应器的表面上薄薄地分布，并且来自反应器的热通过设计使切碎的塑料蒸发。

切碎的塑料薄层以及切碎的塑料内含有的污染物留在反应器的钢管上，然后当被煮成固体炭时，其然后变成空气传播的。炭的小颗粒，例如大约3微米或更小，变成空气传播的并随燃料蒸气一起行进。用蒸气收集该炭并浓缩成高浓度的液体，并将生成的燃料制成基本上(并且在某些情况下)极浓的液体，因为炭是包含在液体内的固体颗粒。需要从燃料中除去这种特定的煤焦以产生更高质量的燃料。

在一个示例性实施方式中，所公开的申请的炭分离器不仅解决了而且基本上消除了如上所述的现有技术的问题。转到图3，炭分离器300由多个螺杆式输送机螺旋钻76组成，其在竖直的对开管或开槽管或劈裂管75中运行，这些管放置成使得它们各自的叶片彼此相交。竖直劈裂管75可以被视为支撑管结构，用于容纳并提供对附加结构的一定程度的保护，如下所述。在一个公开的实施方式中，三个螺杆输送机螺旋钻76用在竖直劈裂管75内。螺旋钻76可包括任何等级的不锈钢。螺旋钻76提供向下旋转，当它们的叶片相交时彼此清洁积聚物。当热蒸气离开反应器并进入竖直劈裂管75时，它们在其中向上行进。蒸气在竖直劈裂管75中上升时会失去热。控制塔中的温度，使得有利的烃链蒸气通过竖直劈裂管75，并在排出件73处离开竖直劈裂管75，在那里蒸气被收集。随着蒸气上升并且蒸气的温度降低到高碳链燃料将冷凝的值，它将聚集在螺旋钻76上，其中螺旋钻76将冷凝的燃料推送回反应器。蒸气的温度取决于反应器的设定点，其可以根据达到规定的(一个或多个)燃料沸点而变化。例如，在示例性实施方式中，蒸气设定点温度可以建立在大约700F-800F处。蒸气通过炭分离器300的流动模式通常遵循三个螺旋钻76的螺旋钻轮廓，因为在它耗尽之前，它通过单元上升。

冷凝的烃燃料是粘性物质，并且通常可归类为具有碳颗粒的重质焦油。在竖直劈裂管75中流动的蒸气将行进穿过在螺旋钻76上冷凝的粘性烃燃料，其中粘性物质将捕获与蒸气一起行进的碳灰，因为碳灰不断地寻找与其接触的物质。然后将螺旋钻76上收集的物料向下压入下部反应器(例如，单独的系统，未示出)中，在那里它返回到反应器的热通过排出法兰77返回到加热区。然后将收集的物料在可重复使用的燃料设备的下部反应器(例如，单独的系统，未示出)中再加热，其中它蒸发，将高碳链断裂成较低碳链。然后，较低碳链材料将通过竖直劈裂管75行进返回，并且与其一起行进的任何碳灰将再次粘附到螺旋钻76并返回，并且任何较低碳蒸气将通过竖直劈裂管75并作为清洁蒸气从排放端口73排出，例如，最终到燃料冷却系统。因此，清洁蒸气可以通过蒸馏塔和/或冷凝单元，以便将蒸气流的可冷凝部分冷凝或冷却回液体。冷凝的液体形成柴油燃料碳链烃，其是整个过程的最终产物。

竖直直劈裂管75中的热量上升量可以通过螺旋钻的RPM和塔的外部绝热件两者来控制。例如，塔可以通过外部上的保温层来绝热，以阻止热耗散到周围。提供驱动系统以使螺旋钻76能够在竖直劈裂管75内。驱动系统可包括螺旋钻齿轮箱驱动器68，其利用齿轮传动来驱动和控制螺旋钻76。在一个实施方式中，螺旋钻齿轮箱驱动器68利用正齿轮来控制螺旋钻76的旋转和调速(定时)。通过控制竖直劈裂管75中的热，将允许由所选择的热值选择的碳链烃燃料通过。通过炭分离器300从可冷凝和不可冷凝的烃组成的蒸气清除煤焦，因为螺旋钻76可以配置成逆着蒸气流旋转。通过调节足够的速度，可以朝向期望的点或结果实现各种参数。

竖直劈裂管75的构造可以由多个劈裂管组成。在一个公开的实施方式中，三个劈裂管75可以用于包围螺旋钻，例如，作为规定的几何形状，诸如图3中所示的最终组件中的三叶草设计。选择的实施方式使用三叶草设计形状，因为螺旋钻76需要彼此啮合以便可以实现自清洁。虽然图3中示出了三叶草设计，但是容易理解的是，根据需要，可以在所公开的实施方式中利用适于提供封闭的支撑结构的任何设计形状。因此，本领域技术人员可以使用具有随附的不同形状的多于三个螺旋钻76以形成围绕该螺旋钻的整体外管。该形状被焊接在一起并由多个外支撑带或环78支撑，以保持和维持三个劈裂管75的整体形状，从而在整个暴露于和/或由于热翘曲时保持组装的劈裂管结构完整。

齿轮箱驱动器68可以容纳在齿轮箱壳体69内/整个齿轮箱壳体中，以通过螺旋钻76的连接的驱动轴来驱动螺旋钻76。在一个公开的实施方式中，齿轮箱壳体69设计有设置在齿轮箱壳体69内的填料密封空间或空气隙70，如下面进一步描述的。齿轮箱壳体69还可包括支撑法兰和密封件71，用于连接到排放壳体72，如下所述。

连接法兰74可以设置在竖直劈裂管75的一端处。设置为排放壳体72的排放系统可以设置成附接到连接法兰74以提供最终连接，排放壳体在一端处具有相应的附接法兰74a。在所示的示例性实施方式中，排放端口73设置在排放壳体72的侧部中。另一个相应的附接法兰71a可以设置在排放壳体72的另一端处，用于提供与齿轮箱壳体69的支撑法兰和密封件71的最终相应连接。竖直劈裂管75可以在另一端处提供排出法兰77，配置用于与例如另一个反应器(例如，单独的系统，未示出)连接。多个支撑环78可以设置在沿着竖直劈裂管75的长度的中间点处，以向其提供支撑并且便于维持竖直劈裂管75的外周形状。每个支撑环78的内周可以对应于竖直劈裂管75的外周形状。

提供热膨胀系统作为膨胀推车或滚动推车79。膨胀推车79可设置有凸轮从动件80。在公开的实施方式中，膨胀推车79围绕竖直劈裂管75的区段设置。在一些选择的实施方式中，竖直劈裂管75可以固定到膨胀推车79(诸如通过焊接连接)。如下面进一步描述的，采用膨胀推车79并设计成支撑与可重复使用的能量反应器系统100的支撑结构相连接的炭分离器300。另外，在支撑炭分离器300的同时，膨胀推车79允许炭分离器300根据由于温度波动而引起的可重复使用的能量反应器系统100的支撑结构的任何热膨胀或收缩而移动。

排出气体预计超过500华氏度并且可能使齿轮箱69过热。为了防止齿轮箱油过热，通风系统设置为空气隙70，并且因此在该单元中用作设计特征以允许通风。竖直劈裂管75附接到下部反应器，并配置成根据或为适应反应器的任何热膨胀而行进或移动。为此，通常在竖直劈裂管75的顶部处设置膨胀推车或滚动推车79。膨胀推车或滚动推车79还被配置成沿着外部结构的支撑关系，诸如可重复使用的能量反应器系统100(图1)的框架。在一个示例性公开的实施方式中，滚动推车79配置有由相应轨道接纳的轮，该相应轨道例如沿着可重复使用的能量反应器系统100的容纳结构设置。轨道可包括足以容纳炭分离器300的重量的刚性设计。由于当反应器膨胀时，炭处理器直接用螺栓连接到底部反应器(其由于温度波动而膨胀、收缩或伸长)，因此滚动推车79可以根据任何热膨胀在其相关的轮上滚动以满足规定方向的膨胀的需要。

在塔附接到可重复使用的能量反应器系统100的情况下，反应器的该区段的直径较小并且使用带状类型叶片以允许更快地移除固体，同时允许蒸气通过带状叶片返回。该区段具有相对于位于反应器内的主螺旋钻的反向旋转，其中主螺旋钻将任何干燥炭或重质燃料沉积物推向炭排出件。主反应器的该区段具有两个受控的加热区，其将重新加热并帮助热裂解由炭分离器300推回到主反应器中的高碳链。

所公开设计的优点提供了用于快速车间组装和快速安装的模块化构造。所公开的实施方式允许容易在实地维护。所公开的模块化设计可以在车间中完全组装和测试。

已经详细描述了本发明的许多实施方式，将显而易见的是，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变化。此外，应当理解，本公开中的所有实例虽然示出了本发明的许多实施方式，但是作为非限制性实例提供，因此，不应被视为限制如此示出的各个方面。

本申请中引用的所有文献、专利、期刊文章和其他材料通过引用并入本文。

虽然已经参考某些实施方式公开了本发明，但是在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的领域和范围的情况下，可以对所描述的实施方式进行多种修改、替换和改变。因此，意图是本发明不限于所描述的实施方式，而是它具有由所附权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims (21)

1.一种处理可重复使用的燃料的设备，包括：

支撑本体；

多个螺旋钻，设置在所述支撑本体内；

驱动系统，连接以驱动和控制所述多个螺旋钻；

排放系统，连接到所述支撑本体；

齿轮箱壳体，连接到所述排放系统，其中所述驱动系统容纳在所述齿轮箱壳体中；

通风系统，设置在所述齿轮箱壳体内；和

热膨胀系统，连接到所述支撑本体。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑本体包括多个劈裂管。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个劈裂管在最终组件中形成三叶草几何形状。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个螺旋钻包括螺杆式输送机螺旋钻。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个螺旋钻设置在所述支撑本体内，使得它们各自的叶片彼此相交。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驱动系统控制所述多个螺旋钻的旋转和调速。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述驱动系统包括螺旋钻齿轮驱动器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述螺旋钻齿轮驱动器利用正齿轮来控制所述多个螺旋钻的旋转和调速。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个螺旋钻配置成逆着蒸气流旋转，以从包含可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气中清除煤焦。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述排放系统包括排放壳体，所述排放壳体具有设置在所述排放壳体的侧部内的排放端口。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述排放壳体在一端处附接到所述支撑本体。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述排放壳体在另一端处附接到所述齿轮箱壳体。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述通风系统包括空气隙。

14.根据权利要求1所述的设备，还包括：

热膨胀系统，连接到所述支撑本体，

其中所述热膨胀系统包括膨胀推车，所述膨胀推车连接到所述支撑本体并且还沿外部结构支撑。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述膨胀推车允许所述支撑本体的热膨胀，同时维持所述支撑本体沿着所述外部结构的支撑。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述膨胀推车包括轮，所述轮配置成在热膨胀期间沿着所述外部结构滚动。

17.根据权利要求1所述的设备，还包括：

多个支撑环，设置在沿着所述支撑本体的长度的中间点处，以便于维持所述支撑本体的外周形状。

18.根据权利要求17所述的设备，其中，多个支撑环中的每个的内周对应于所述支撑本体的外周形状。

19.一种用于从蒸气中清除煤焦的设备，包括：

支撑本体；

多个螺杆式螺旋钻，设置在所述支撑本体内；

驱动系统，连接以驱动和控制所述多个螺旋钻；

齿轮箱壳体，其中所述驱动系统容纳在所述齿轮箱壳体中；

通风系统，设置在所述齿轮箱壳体内；和

排放系统，其中所述排放系统在一端处附接到所述支撑本体，并且所述排放系统在另一端处附接到所述齿轮箱壳体；

其中所述多个螺旋钻配置成逆着蒸气流旋转，以从包含可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气中清除煤焦。

20.一种从反应器中的蒸气中清除煤焦的方法，包括：

在支撑本体内接收可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气流；

控制所述支撑本体内的温度；

逆着所述蒸气流旋转设置在所述支撑本体内的多个螺旋钻，其中所述多个螺旋钻中的每个的相应叶片彼此相交；和

从所述支撑本体排出低碳蒸气，作为清洁的可重复使用的燃料。

21.一种处理可重复使用的燃料的设备，包括：

支撑本体；

多个螺旋钻，设置在所述支撑本体内；

驱动系统，连接以驱动和控制所述多个螺旋钻；

排放系统，连接到所述支撑本体；

齿轮箱壳体，连接到所述排放系统，其中所述驱动系统容纳在所述齿轮箱壳体中；

通风系统，设置在所述齿轮箱壳体内；和

连接到所述支撑本体的热膨胀系统，其中所述多个螺旋钻配置成逆着蒸气流旋转，以从包含可冷凝和不可冷凝的烃的蒸气中清除煤焦。