CZ307774B6 - Mikrovlnný reaktor - Google Patents
Mikrovlnný reaktor Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307774B6 CZ307774B6 CZ2017-743A CZ2017743A CZ307774B6 CZ 307774 B6 CZ307774 B6 CZ 307774B6 CZ 2017743 A CZ2017743 A CZ 2017743A CZ 307774 B6 CZ307774 B6 CZ 307774B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- microwave
- reactor
- waveguide
- exhaust
- main
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 61
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 20
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 13
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000001722 flash pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007158 vacuum pyrolysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B25/00—Doors or closures for coke ovens
- C10B25/20—Lids or closures for charging holes
- C10B25/22—Lids or closures for charging holes for ovens with vertical chambers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B19/00—Heating of coke ovens by electrical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B41/00—Safety devices, e.g. signalling or controlling devices for use in the discharge of coke
- C10B41/08—Safety devices, e.g. signalling or controlling devices for use in the discharge of coke for the withdrawal of the distillation gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/14—Features of low-temperature carbonising processes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Předmětem vynálezu je mikrovlnný reaktor, který zahrnuje zdroj mikrovlnného záření, reakční prostor s otvorem víka reaktoru pro průchod mikrovlnného záření do reakčního prostoru, na reakční prostor navazující hlavní odtah pro odvod zplodin z reakčního prostoru, na otvor víka reaktoru svým ústím připojený vlnovod tvořený pláštěm, kde vlnovod je vyvedený od otvoru víka reaktoru ke zdroji mikrovlnného záření, a u zdroje mikrovlnného záření je opatřený hlavní přepážkou pro oddělení podtlakové části mikrovlnného reaktoru od zdroje mikrovlnného záření, umístěného v atmosférickém tlaku, kde hlavní přepážka je propustná pro mikrovlnné záření. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mikrovlnný reaktor dále obsahuje přídavný odtah pro zabránění vstupu zplodin do prostoru vlnovodu před hlavní přepážkou, kde tento přídavný odtah má počátek zaústěný do vlnovodu v jeho plášti nebo do otvoru víka reaktoru.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká mikrovlnného reaktoru pro pyrolýzu, který umožňuje průmyslové využití technologií na bázi mikrovlnných zářičů při nízkoteplotní pyrolýze provozované za podtlaku.
Dosavadní stav techniky
V současném stavu techniky je pyrolýza průmyslově využívána pouze ve své tzv. vysokoteplotní verzi, tj. s tvorbou zdraví nebezpečných odpadních látek. Příklad takové pyrolýzy, tzv. „microwave assisted flash pyrolysis“, která trvá bleskově jen několik sekund, je popsán v patentovém dokumentu EP 2739706, jehož řešení zahrnuje mikrovlnný generátor a komoru, která obsahuje vstup pro vsázku materiálu, odraznou desku, rotační okno propustné pro mikrovlny, vstup mikrovln, odvod plynu a výstup pro pevný produkt.
V současnosti jsou již známá i laboratorní řešení pyrolýzy, která umožňují zamezit vzniku těchto nebezpečných odpadních látek, a to díky realizaci pyrolýzy v tzv. nízkoteplotní verzi, tj. pod teplotní úrovní vzniku nebezpečných zplodin.
Při realizaci technologií nízkoteplotní pyrolýzy je využito mikrovlnných zářičů, z nichž je mikrovlnné záření vedeno vlnovodem do pracovního prostoru reaktoru pracujícího za podtlaku. Vlnovod začíná přepážkou oddělující podtlakovou část zařízení od atmosférického tlaku a končí pracovním prostorem reaktoru. Vstupní reakční materiál, např. ve formě pelet, je dopravníkem přes vstupní sekci dopraven do prostoru reaktoru, ve kterém je vnitřní prostor rozdělen příčkami umístěnými na rotoru do několika sekcí - pracovních prostorů. Rotor postupně natáčí jednotlivé sekce pod mikrovlnnými zářiči, které ohřívají procházející reakční materiál, umístěný v jednotlivých sekcích, nejdříve za uvolňování vodních a následně olejových par a dalších plynů. Tento termický rozklad, tzv. pyrolýza, probíhá za podtlaku a končí karbonizací reakčního materiálu. Uvolněné páry jsou odtahovány vývěvou přes soustavu chladičů, ve kterých vodní a/nebo olejové páry a další plyny zkondenzují a odvádí se do sběrných nádob. Po dokončení pyrolýzy působením postupně jednotlivých mikrovlnných zářičů na vložené procházející pelety se pevné zuhelnatělé zbytky pelet vysypávají do chladicího šnekového dopravníku, kde se ochladí a jsou dopraveny do výstupního sila. Zařízení bylo navrženo pro kontinuální zpracování vkládaného reakčního materiálu pro pyrolýzu, kdy se během jedné pomalé otočky rotoru se sekcemi na začátku otočky vsypává vstupní reakční materiál pro pyrolýzu, termicky se zpracovává průchodem pod jednotlivými mikrovlnnými zářiči a na konci této jedné otočky se vysypává uhlí, tvořené pevnými zkarbonizovánými zbytky. Vstupní reakční materiál je neustále dopravován do reaktoru v závislosti na rychlosti otáčení rotoru a době zpracování. Problémem kontinuálního zpracování u dosud známých zařízení pro nízkoteplotní pyrolýzu za podtlaku, které byly aplikovány pouze v laboratorních podmínkách, bylo ve výsledku omezení doby provozu při plném výkonu a zatížení reaktoru v řádu jen na několik hodin, protože docházelo ke vzniku mikroplazmatických výbojů v místě připojení mikrovlnných zářičů k reaktoru, kdy se vodní a/nebo olejové páry a další plyny dostávaly do prostoru vlnovodu před přepážku oddělující podtlakovou část zařízení od atmosférické. Mikroplazmatické výboje vznikající v přítomnosti reakčních zplodin, tzn. plynných spalin, vodních olejových par a plynů, v podtlakové části připojení reaktoru na mikrovlnné zářiče způsobují poškození přepážky oddělující podtlakovou pracovní část od atmosférického tlaku s následnou nutností přerušit probíhající reakci a nahradit poškozenou přepážku novou.
Problém zamezení tvorby mikroplazmatických výbojů na přepážce může být například řešen přerušováním činnosti mikrovlnných zářičů. To je nevýhodné pro průmyslové využití z důvodu vysokých nákladů a složitosti čidel detekujících rizikové podmínky pro vznik
- 1 CZ 307774 B6 mikroplazmatického výboje a z důvodu nutnosti častého přerušování činnosti mikrovlnných zářičů. Navíc v prostředí plynných zplodin pyrolýzy a nastávajících podmínek dochází k rychlému znehodnocení čidel.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje mikrovlnný reaktor, který zahrnuje zdroj mikrovlnného záření, reakční prostor vymezený stěnami, dnem reaktoru a víkem reaktoru s otvorem víka reaktoru pro průchod mikrovlnného záření do reakčního prostoru, na reakční prostor navazující hlavní odtah pro odvod zplodin z reakčního prostoru, na otvor víka reaktoru svým ústím připojený vlnovod tvořený pláštěm, kde vlnovod je vyvedený od otvoru víka reaktoru ke zdroji mikrovlnného záření a u zdroje mikrovlnného záření opatřený hlavní přepážkou pro oddělení podtlakové části mikrovlnného reaktoru od zdroje mikrovlnného záření umístěného v atmosférickém tlaku, kde hlavní přepážka je propustná pro mikrovlnné záření, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že mikrovlnný reaktor dále obsahuje přídavný odtah pro zabránění vstupu zplodin do prostoru vlnovodu před hlavní přepážkou, kde tento přídavný odtah má počátek zaústěný do vlnovodu v jeho plášti nebo do otvoru víka reaktoru.
Hlavním přínosem vynálezu je, že odtahováním zplodin pyrolýzy vnikajících do prostoru vlnovodu před hlavní přepážku je předcházeno nebo zamezeno hromadění zplodin před touto přepážkou, a tak zamezeno vzniku podmínek pro tvorbu mikroplazmatického výboje v podtlakové části před hlavní přepážkou vlnovodu při nízkoteplotní pyrolýze prováděné za podtlaku.
Plášť vlnovodu je proveden z materiálu nepropustného pro mikrovlnné záření. Ve výhodném provedení je součástí pláště vlnovodu u jeho ústí pomocné víko s průchozím otvorem, připevněné na víko reaktoru, s výhodou tak, aby průchozí otvor pomocného víka soustředně navazoval na otvor víka reaktoru. Pomocné víko slouží k přesnému napojení vlnovodu na objemné víko reaktoru.
V nej výhodnějším provedení je počátek přídavného odtahu zaústěný do pláště vlnovodu v blízkosti ústí vlnovodu, případně do otvoru víka reaktoru, tak, aby zplodiny postupující z reakčního prostoru směrem do vlnovodu byly usměrněny mimo tento vlnovod. V jiném méně výhodném provedení je tento počátek přídavného odtahu umístěn kdekoliv v plášti vlnovodu, přičemž čím blíže hlavní přepážce, tím je provedení méně výhodné.
Reakčním prostorem mikrovlnného reaktoru je myšlen prostor, do kterého je vkládán reakční materiál a podroben v tomto prostoru pyrolýze.
Zplodiny jsou plynné produkty pyrolýzy, které mohou zahrnovat vodní páru, olejové páry či další plyny uvolňované z reakčního materiálu při pyrolýze.
Vlnovod vytváří cestu pro mikrovlnné záření ze zdroje mikrovlnného záření do reakčního prostoru, přičemž obě vzájemně propojené části, vlnovod i reakční prostor, jsou udržovány v podtlaku. Hlavní přepážkou uzavřený a utěsněný vstup vlnovodu je určen k umístění ke zdroji mikrovlnného záření, kdy mikrovlnné záření je přivedeno skrz tuto hlavní přepážku vlnovodem do pracovního prostoru. Zdroj mikrovlnného záření je umístěn v atmosférickém tlaku za hlavní přepážkou, která je nepropustná pro plyny/páry.
Hlavní odtah je štěrbina, potrubí či prostor mezi stěnami konstrukce rotoru, kterým jsou odsávány plynné reakční zplodiny. Hlavní odtah, z nějž jsou zplodiny odvedeny k dalšímu zpracování, může být proveden jako samostatný jeden odtah ze samostatného reakčního prostoru nebo, je-li reakčních prostorů více, můžou být jednotlivé odtahy z těchto samostatných reakčních prostorů vyvedeny a spojeny v jeden společný centrální odtah.
-2CZ 307774 B6
Přídavným odtahem je míněno propojovací potrubí nebo jakýkoliv druh propojení pro odvod zplodin do jiného prostoru s nižším tlakem z prostoru vlnovodu před hlavní přepážkou nebo z prostoru před ústím vlnovodu. Například to mohou být různé druhy potrubí, hadiček, nebo může jít o přímé napojení na jiný prostor s větším podtlakem než v reakčním prostoru či odtahem či napojení do speciálního okruhu vytvářejícího nižší tlak, než je v reakčním prostoru, například pomocí vakuové pumpy.
Ve výhodném provedení je přídavným odtahem potrubí s koncem napojeným kdekoliv do hlavního odtahu, tzn. například i do centrálního odtahu, případně je napojen do reakčního prostoru před vstupem do hlavního odtahu. V jiném výhodném provedení je konec přídavného odtahu napojen do speciálního okruhu vytvářejícího nižší tlak, než je v reakčním prostoru, například pomocí vakuové pumpy.
Přídavný odtah je řešen tak, aby neměl vliv na mikrovlnné záření. To znamená, že přídavný odtah nevyčnívá do světlého vnitřního průměru vlnovodu a jeho počátek je zanořen ve stěnách pláště vlnovodu či jeho pomocného víka nebo víka reaktoru, aby také nezasahoval do otvoru víka reaktoru či průchozího otvoru pomocného víka, a je zaústěn tak, aby byl do přídavného odtahu zpřístupněn vstup spalin z těchto otvorů či vlnovodu.
Ve výhodném provedení obsahuje vlnovod za hlavní přepážkou alespoň jednu další přídavnou přepážku umístěnou blíže ke zdroji mikrovlnného záření, kde mezi přepážkami vzniká plynotěsně oddělený mezipřepážkový prostor, který je utěsněný pro průnik par/plynů. Přídavná přepážka má stejné vlastnosti jako hlavní přepážka, proto při poruše hlavní přepážky převezme přídavná přepážka funkci hlavní přepážky a zařízení dále pokračuje v činnosti.
Přídavná přepážka tedy slouží jako pojistka pro případ, že by k porušení hlavní přepážky přece jen náhodně došlo. V mezipřepážkovém prostoru je s výhodou umístěné čidlo pro indikaci poklesu tlaku. Mezipřepážkový prostor je utěsněn a vyplněn vzduchem nebo jiným inertním plynem s atmosférickým tlakem. Je-li přídavná přepážka neporušena, je v mezipřepážkovém prostoru atmosférický tlak. Při statisticky nevylučitelném porušení hlavní přepážky dojde v mezipřepážkovém prostoru k poklesu tlaku, který je indikován čidlem pro indikaci poklesu tlaku.
Účelem této jedné nebo více přidaných přepážek je umožnění detekce mikrovýboje, pokud by náhodně došlo ke vzniku nežádoucího mikrovýboje a k poruše hlavní přepážky. Výhodou tohoto přídavného řešení je možnost včasnější detekce předmětného rizikového stavu a tím i možnost se připravit na případnou potřebu výměny přepážek.
Výhodou popsaného vynálezu je spolehlivé zamezení vzniku mikrovlnného výboje pomocí jednoduchého a levného způsobu odvádění zplodin z prostoru potencionálního vzniku mikroplazmatického výboje. Tím je umožněn kontinuální provoz mikrovlnného reaktoru za plného výkonu a jeho zatížení bez nutnosti přerušování procesu pyrolýzy, čímž je umožněno i průmyslové využití nízkoteplotní pyrolýzy prováděné za podtlaku, která je oproti vysokoteplotní pyrolýze výhodnější vtom, že nevede k produkci nebezpečných vedlejších produktů, jako jsou například dioxiny a furany zatěžující životní prostředí.
U mikrovlnných reaktorů s více reakčními prostory mohou být dva a více vlnovodů popsaných dle vynálezu určeny k přivedení mikrovlnného záření do jednotlivých reakčních prostorů mikrovlnného reaktoru z příslušných zdrojů mikrovlnného záření. Ve výhodném provedení jsou reakční prostory uspořádány do kruhu a odděleny paprskovitě rozmístěnými deskami rotoru a uspořádány kolem vnitřní válcové desky. Stěny vymezující reakční prostor pak v tomto výhodném provedení zahrnují jednak pevnou vnější stěnu reaktoru a jednak rotující desky rotoru paprskovitě rozmístěné vzhledem k ose rotace rotoru a část vnitřní válcové desky rotoru.
-3 CZ 307774 B6
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:
Obr. 1 je schematicky znázorněn zdroj mikrovlnného záření a vlnovod mikrovlnného reaktoru ze stavu techniky bez přídavného odtahu a pomocného víka.
Obr. 2 je schematicky dle vynálezu znázorněn vlnovod v mikrovlnném reaktoru s počátkem přídavného odtahu v plášti vlnovodu bez pomocného víka u jeho ústí.
Obr. 3 je schematicky znázorněna část mikrovlnného počátkem přídavného odtahu v plášti u hlavní přepážky.
Obr. 4 je schematicky znázorněna část mikrovlnného počátkem přídavného odtahu v plášti v polovině délky vlnovodu.
| reaktoru | dle | vynálezu |
| reaktoru | dle | vynálezu |
| reaktoru | dle | vynálezu |
s s
Obr. 5 je schematicky znázorněna část mikrovlnného s počátkem přídavného odtahu v plášti vlnovodu u jeho ústí do reakčního prostoru a s koncem přídavného odtahu zaústěným do speciálního okruhu s vakuovou pumpou.
Obr. 6 je schematicky znázorněna část mikrovlnného reaktoru dle vynálezu s počátkem přídavného odtahu v plášti vlnovodu u jeho ústí do reakčního prostoru a s koncem přídavného odtahu zaústěným do počáteční části hlavního odtahu zplodin z reakčního prostoru.
Obr. 7 je schematicky znázorněna část mikrovlnného reaktoru dle vynálezu s počátkem přídavného odtahu v plášti vlnovodu u jeho ústí do reakčního prostoru a s koncem přídavného odtahu zaústěným do centrálního odtahu.
Obr. 8 je schematicky znázorněna část mikrovlnného reaktoru dle vynálezu s počátkem přídavného odtahu v pomocném víku vlnovodu před jeho ústím do reakčního prostoru a s koncem přídavného odtahu zaústěným do centrálního odtahu.
Obr. 9 je schematicky znázorněna část mikrovlnného reaktoru dle vynálezu s jednou přídavnou přepážkou a čidlem pro indikaci poklesu tlaku.
Obr. 10 je schematicky znázorněna část mikrovlnného reaktoru dle vynálezu s počátkem přídavného odtahu zaústěným v otvoru víka reaktoru a koncem zaústěným do centrálního odtahu.
Obr. 11 je schematicky naznačené uspořádání mikrovlnného reaktoru, který obsahuje více reakčních prostorů uspořádaných do kruhu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, které však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.
Na obr. 1 je pro srovnání znázorněn vlnovod mikrovlnného reaktoru ze stavu techniky bez přídavného odtahu. Na obr. 2 je znázorněn vlnovod 3 s počátkem 8 přídavného odtahu 10 v plášti 4 u ústí 13 vlnovodu 3 do reakčního prostoru 1. Různé varianty příkladných provedení části mikrovlnného reaktoru dle vynálezu znázorňují obr. 3 až obr. 11. Obr. 3 znázorňuje variantu s počátkem 8 přídavného odtahu 10 v plášti 4 u hlavní přepážky 6 a obr. 4 představuje variantu s
-4CZ 307774 B6 počátkem 8 přídavného odtahu 10 ve vlnovodu 3 v plášti 4 v polovině mezi hlavní přepážkou 6 a ústím 13 vlnovodu.
Další obrázky 5 až 9 znázorňují varianty s počátkem 8 přídavného odtahu 10 v plášti 4 u ústí 13 vlnovodu do reakčního prostoru las koncem 14 přídavného odtahu 10 zaústěným na obr. 5 do speciálního okruhu s vakuovou pumpou 15, na obr. 6 do počáteční části hlavního odtahu 11 zplodin z reakčního prostoru 1 a na obr. 7 do centrálního odtahu 12, který představuje koncovou část hlavního odtahu 11.
Na obr. 8 je znázorněn počátek 8 přídavného odtahu 10 umístěný v pomocném víku 17 pláště vlnovodu a vyvedený do průchozího otvoru tohoto pomocného víka 17 a konec 14 přídavného odtahu 10 zaústěný do centrálního odtahu 12, který je koncovou částí hlavního odtahu 11.
Na obr. 9 je znázorněn počátek 8 přídavného odtahu 10 v plášti 4 u ústí 13 vlnovodu a konec 14 přídavného odtahu 10 zaústěný do vakuové pumpy 15 a dále je na tomto obrázku znázorněna přídavná přepážka 16, umístěná za hlavní přepážkou 6, kde obě přepážky jsou propojeny pláštěm 19 mezi hlavní a přídavnou přepážkou. Mezipřepážkový prostor 18 je plynotěsně oddělen a vyplněn vzduchem s atmosférickým tlakem a vybaven čidlem 20 pro indikaci poklesu tlaku pro zjištění případného porušení hlavní přepážky 6 na základě poklesu tlaku v mezipřepážkovém prostoru.
Přídavný odtah 10 pro zamezení vzniku mikroplazmatického výboje dle vynálezu je aplikovatelný na různá zařízení stávajícího stavu techniky určená pro pyrolýzu, využívající zdroje 7 mikrovlnného záření. V příkladu nízkoteplotní pyrolýzy pracuje mikrovlnný reaktor za podtlaku, tj. sníženého tlaku vůči okolnímu atmosférickému tlaku, avšak zdroje 7 mikrovlnného záření jsou od zařízení fyzicky odděleny a jsou umístěny v prostředí normálního atmosférického tlaku.
Jedním příkladem uskutečnění mikrovlnného reaktoru pro nízkoteplotní pyrolýzu v podtlaku s využitím mikrovlnných zářičů je provedení, kde je využito otočného mikrovlnného reaktoru používaného ve stávajících zařízeních pro pyrolýzu, kdy tento mikrovlnný reaktor obsahuje několik reakčních prostorů 1, do kterých se vkládá reakční materiál 2, např. organický materiál ve formě pelet, materiál obsahující dlouhé uhlovodíky apod., který je podroben pyrolýze po dobu řádově desítek minut vlivem podtlaku například 0,05 MPa a teplot do cca 350 °C generovaných pomocí mikrovlnného záření 5, které působí na tento reakční materiál 2, přičemž z reakčního materiálu 2 se uvolňují a odchází hlavním odtahem 11 dále jeho v koncové části opatřeným centrálním odtahem 12 různé zplyněné frakce, vznikající rozkladem reakčního materiálu 2 v reakčním prostoru 1. Reakční prostor 1 je v tomto příkladném provedení vymezen pevnou částí dna reaktoru, pevnou stěnou reaktoru a dalšími stěnami, které jsou tvořeny deskami rotoru. Na víko 21 reaktoru s otvorem víka reaktoru, umožňujícím přístup mikrovln do reakčního prostoru 1, je přes pomocné víko 17 reaktoru svým ústím 13 napojen vlnovod 3, který je dále vyveden ke zdroji 7 mikrovlnného záření. Otvor víka 21 reaktoru je situován k průchozímu otvoru pomocného víka 17 pláště vlnovodu soustředně. Vlnovod 3 je tvořen pláštěm 4, neprostupným pro mikrovlnné záření 5, a na svém vstupu uzavřen hlavní přepážkou 6, prostupnou pro mikrovlnné záření 5, aby mohlo dojít k přenosu mikrovlnného záření 5 vlnovodem 3 od zdroje 7 mikrovlnného záření k reakčnímu materiálu 2 uloženému v reakčním prostoru 1. Za hlavní přepážkou 6 je v atmosférickém tlaku umístěný zdroj 7 mikrovlnného záření pro přivedení mikrovlnného záření 5 do vlnovodu 3 skrz hlavní přepážku 6. Vlivem pyrolýzy jsou uvolňovány zplodiny a odváděny přes hlavní odtah 11 do jeho koncové části, tzv. centrálního odtahu 12 zplodin, přičemž část těchto zplodin se u stávajících řešení ze stavu techniky dostává do prostoru 9 vlnovodu před hlavní přepážkou 6, kde se u stávajících řešení tyto zplodiny, převážně plyny a páry, hromadí, případně kondenzují na vnitřní stěně pláště 4 vlnovodu a na hlavní přepážce 6, čímž by mohly vznikat podmínky pro vznik mikroplazmatického výboje. Proto je v plášti 4 vlnovodu v blízkosti jeho ústí 13 umístěn přídavný odtah 10, kterým jsou odváděny zplodiny z ústí vlnovodu 3, přičemž přídavný odtah 10 je napojen na počáteční část
-5 CZ 307774 B6 hlavního odtahu 11 mikrovlnného reaktoru, jak znázorňuje obr. 6, případně na reakění prostor 1 těsně před vstupem do hlavního odtahu 11, a obdobně v jiných příkladných provedeních, jak znázorňují obr 7, 8 a 11 přímo na centrální odtah 12 nebo na vakuovou pumpu 15, jak je znázorněno na obr. 5 a 9.
V příkladném provedení dle obr. 10 je počátek přídavného odtahu 10 umístěn přímo do víka 21 reaktoru tak, aby byl zaústěn do otvoru víka 21 reaktoru a nevyčníval do světlého průřezu vlnovodu.
V příkladném provedení znázorněném na obr. 11 má otočný mikrovlnný reaktor pro nízkoteplotní pyrolýzu osm reakčních prostorů 1, oddělených paprskovitě rozmístěnými deskami rotoru vzhledem k ose rotace rotoru mikrovlnného reaktoru a uspořádaných kolem vnitřní válcové desky, a z každého pracovního prostoru 1. vyvedený samostatný vlnovod 3 k vlastnímu zdroji 7 mikrovlnného záření a každý tento vlnovod 3 obsahuje jeden přídavný odtah 10 ve formě propojovacího potrubí s koncem 14 přídavného odtahu napojenému do centrálního odtahu 12, kde centrální odtah spojuje počáteční části hlavního odtahu 11 vyvedené z jednotlivých pracovních prostorů 1 v jeden společný hlavní odtah. V jiném příkladném provedení jsou konce 14 jednotlivých přídavných odtahů 10 v otočného mikrovlnného reaktoru dle vynálezu napojeny do jednotlivých počátečních částí hlavního odtahu 11 nebo do speciálního okruhu prostřednictvím vakuové pumpy 15.
Vnitřní povrch pláště 4 vlnovodu byl v těchto provedeních vyroben z materiálu dobře neprostupného pro mikrovlnné záření s dobrou odrazivostí a malou pohltivostí mikrovlnného záření, například ze slitin hliníku, bronzu a nerezu.
Propojovací potrubí přídavného odtahu 10, všechny komponenty vlnovodu 3 a hlavní přepážky 6 jsou vyrobeny a spojeny tak, aby dobře těsnily a bránily průniku okolní atmosféry do podtlakové části zařízení.
V jiném příkladném provedení byl použit mikrovlnný reaktor s jedním reakčním prostorem 1, vymezeným pevnými stěnami reaktoru, dnem reaktoru a víkem 21 reaktoru s otvorem víka reaktoru pro průchod mikrovlnného záření, na reakční prostor navazujícím hlavním odtahem 11 zplodin z reakčního prostoru 1, na otvor víka reaktoru k reakčnímu prostoru 1 svým ústím připojený vlnovod 3 tvořený pláštěm 4 z materiálu nepropustného pro mikrovlnné záření a s vstupem uzavřeným pomocí hlavní přepážky 6, kde vlnovod byl napojený na přídavný odtah 10 s počátkem 8 v plášti 4 vlnovodu 3 v blízkosti jeho ústí a koncem 14 zaústěním do hlavního odtahu 11, a za hlavní přepážkou 6 umístěný zdroj 7 mikrovlnného záření.
Průmyslová využitelnost
Výše popsaný mikrovlnný reaktor s přídavným odtahem pro zamezení vzniku mikroplazmatického výboje je určen zejména pro mikrovlnnou nízkoteplotní pyrolýzu, ale je dále možné jej využít pro jakýkoliv systém, kde mohou vznikat mikrovlnné výboje vlivem hromadění plynů a par za určitých teplot a tlaků.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (5)
1. Mikrovlnný reaktor, který zahrnuje zdroj mikrovlnného záření, reakční prostor, vymezený stěnami, dnem reaktoru a víkem reaktoru s otvorem víka reaktoru pro průchod mikrovlnného záření do reakčního prostoru, na reakční prostor navazující hlavní odtah pro odvod zplodin z reakčního prostoru, na otvor víka reaktoru svým ústím připojený vlnovod tvořený pláštěm vlnovodu, kde vlnovod je vyvedený od otvoru víka ke zdroji mikrovlnného záření, a u zdroje
-6CZ 307774 B6 mikrovlnného záření opatřený hlavní přepážkou pro oddělení podtlakové části mikrovlnného reaktoru od zdroje mikrovlnného záření, umístěného v atmosférickém tlaku, kde hlavní přepážka je propustná pro mikrovlnné záření, vyznačující se tím, že mikrovlnný reaktor dále obsahuje přídavný odtah (10) pro zabránění vstupu zplodin do prostoru (9) vlnovodu před hlavní přepážkou, kde tento přídavný odtah (10) má počátek (8) zaústěný do vlnovodu (3) v jeho plášti (4) nebo do otvoru víka (21) reaktoru.
2. Mikrovlnný reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že součástí pláště (4) vlnovodu u jeho ústí (13) je pomocné víko (17) s průchozím otvorem, připevněné na víko (21) reaktoru, s výhodou průchozím otvorem umístěným soustředně s otvorem víka (21) reaktoru.
3. Mikrovlnný reaktor podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přídavným odtahem (10) je potrubí s koncem (14) napojeným kdekoliv do hlavního odtahu (11) nebo do reakčního prostoru (1) před vstupem do hlavního odtahu (11) nebo součástí tohoto mikrovlnného reaktoru je speciální okruh s vakuovou pumpou (15) pro vytvoření nižšího tlaku, než je v reakčním prostoru (1), a do tohoto speciálního okruhu je konec (14) přídavného odtahu napojen.
4. Mikrovlnný reaktor podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že za hlavní přepážkou (6) obsahuje vlnovod alespoň jednu další přídavnou přepážku (16), umístěnou ve vlnovodu (3) blíže ke zdroji (7) mikrovlnného záření a propustnou pro mikrovlnné záření, kde mezi přepážkami je plynotěsně oddělený mezipřepážkový prostor (18).
5. Mikrovlnný reaktor podle nároku 4, vyznačující se tím, že v mezipřepážkovém prostoru je s výhodou umístěné čidlo (20) pro indikaci poklesu tlaku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-743A CZ2017743A3 (cs) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Mikrovlnný reaktor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-743A CZ2017743A3 (cs) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Mikrovlnný reaktor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307774B6 true CZ307774B6 (cs) | 2019-04-24 |
| CZ2017743A3 CZ2017743A3 (cs) | 2019-04-24 |
Family
ID=66168894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-743A CZ2017743A3 (cs) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | Mikrovlnný reaktor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2017743A3 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE740293C (de) * | 1930-02-12 | 1943-10-16 | Still Fa Carl | Einrichtung und Verfahren zum Absaugen fluechtiger Destillationsgase aus unterbrochen betriebenen Kammeroefen |
| DE3930398A1 (de) * | 1988-09-17 | 1990-03-29 | Still Otto Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum absaugen der emissionen auf der ofendecke von koksofenanlagen |
| WO2012097448A1 (en) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | Services Kengtek Inc. | Catalyst for distributed batch microwave pyrolysis, system and process thereof |
| CN203754641U (zh) * | 2014-04-03 | 2014-08-06 | 德宏森朗热解技术装备有限公司 | 一种微波热解生物质设备的烟气抽排口 |
| CN206858484U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-09 | 长沙加中环保科技有限公司 | 一种缺氧热解气化生活垃圾处理系统 |
| CN107880970A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-06 | 华北电力大学（保定） | 一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞系统及使用方法 |
-
2017
- 2017-11-17 CZ CZ2017-743A patent/CZ2017743A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE740293C (de) * | 1930-02-12 | 1943-10-16 | Still Fa Carl | Einrichtung und Verfahren zum Absaugen fluechtiger Destillationsgase aus unterbrochen betriebenen Kammeroefen |
| DE3930398A1 (de) * | 1988-09-17 | 1990-03-29 | Still Otto Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum absaugen der emissionen auf der ofendecke von koksofenanlagen |
| WO2012097448A1 (en) * | 2011-01-19 | 2012-07-26 | Services Kengtek Inc. | Catalyst for distributed batch microwave pyrolysis, system and process thereof |
| CN203754641U (zh) * | 2014-04-03 | 2014-08-06 | 德宏森朗热解技术装备有限公司 | 一种微波热解生物质设备的烟气抽排口 |
| CN206858484U (zh) * | 2017-06-20 | 2018-01-09 | 长沙加中环保科技有限公司 | 一种缺氧热解气化生活垃圾处理系统 |
| CN107880970A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-06 | 华北电力大学（保定） | 一种微波辐射式煤炭低温热解脱汞系统及使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (Microwave assisted coal conversion; S. Singh, V. B. Neculaes, V. Lissianski, G. Rizeq, S. B. Bulumulla et Al.; Fuel Vol. 140, pp. 495-501, ISSN: 0016-2361) 17.07.2015 * |
| (Mikrovlnná pyrolýza substrátů odpadní povahy, Marek Šmarda, bakalářská práce; https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=128152) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2017743A3 (cs) | 2019-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110662820B (zh) | 微波热解反应器 | |
| CN110651025B (zh) | 微波热解反应器 | |
| NO327515B1 (no) | Anordning og fremgangsmate for prosessering av borekaks fra bronner i et offshoremiljo | |
| CN112639056B (zh) | 微波热解反应器 | |
| CN103269785A (zh) | 用于从蒸汽气体混合物分离固体颗粒的分离器 | |
| CZ307774B6 (cs) | Mikrovlnný reaktor | |
| KR101073661B1 (ko) | 방사성폐기물용 소각장치 | |
| KR20140015772A (ko) | 개선된 구조의 열분해 유화장치 | |
| EP3292918B1 (en) | Method of removing particulates suspended in steam discharged from an autoclave and solid waste treatment system comprising an autoclave and means for removing particulates suspended in steam discharged from the autoclave | |
| JP2009203474A (ja) | 熱処理装置および熱分解方法 | |
| CN112289478A (zh) | 使用流体靶生产核素的设备 | |
| EP3023693A1 (en) | Device and system for plasma treatment of solid waste | |
| KR101069388B1 (ko) | 건식 열분해 카본블랙 배출장치 | |
| RU2367848C1 (ru) | Поворотная камера пиролиза для твердых отходов | |
| RU154246U1 (ru) | Термическая камера для дожига газообразных продуктов сгорания | |
| JP2002030179A (ja) | プラスチック廃棄物の油化装置 | |
| CN111718759B (zh) | 一种固体废物的多级束等离子体连续处理装置及其处理方法 | |
| KR20110085227A (ko) | 가연성폐기물 기체화시스템 | |
| KR20210095124A (ko) | 유기 폐기물을 열분해하기 위한 시스템 및 방법 | |
| KR101300203B1 (ko) | 방사성 폐기물 탄화장치 | |
| EP4004166B1 (en) | Method and an apparatus for dry processing hot coal and coke | |
| JP2017048357A (ja) | 混在廃プラスチックなどの供給機 | |
| KR101150512B1 (ko) | 열분해 카본블랙 배출장치 | |
| JP4477329B2 (ja) | 有害物質真空加熱分解除去装置 | |
| KR20130095469A (ko) | 간접가열방식의 폐기물용 열분해장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20221117 |