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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Änderung des flüssigen oder festen Aggregatszustandes eines Ausgangsmaterials in einen gasförmigen Aggregatszustand.
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Unter anderem aus Umweltgründen ist es wünschenswert, Feststoffe, wie beispielsweise Kunststoffe, nicht als Abfall zu entsorgen, sondern als Ausgangs- bzw. Rohmaterial zu verwenden, das für eine Weiterverarbeitung insbesondere zur Herstellung von Kraftstoffen oder Ölen herangezogen werden kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Änderung des flüssigen oder festen Aggregatszustandes eines Ausgangsmaterials in den gasförmigen Aggregatszustand zu schaffen, mit denen auf technisch einfache Art und Weise eine Weiterverarbeitung von ansonsten als Abfall zu entsorgenden Ausgangsstoffen möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6.
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Gemäß Anspruch 1 umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte:
- - Zuführen eines Wärmeträgers in mindestens einen Erhitzungsbereich zum Zwecke der Kontaktierung mit dem zu vergasenden Ausgangsmaterial, wobei die Temperatur des Wärmeträgers zumindest der Vergasungstemperatur des Ausgangsmaterials entspricht;
- - Zuführung des zu vergasenden Ausgangsmaterials in den mindestens einen Erhitzungsbereich;
- - gleichmäßiges Verteilen des zu vergasenden Ausgangsmaterials im Erhitzungsbereich;
- - Hindurchleiten des sich vergasenden Ausgangsmaterials durch den Wärmeträger; und
- - Ableiten des vergasten und von nicht vergasbaren Bestandteilen befreiten Ausgangsmaterials aus dem Erhitzungsbereich.
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Die Unteransprüche 2 bis 5 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inhalt.
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In Anspruch 6 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung definiert, die folgende Bestandteile umfasst:
- - eine Zuführvorrichtung für zu vergasendes Ausgangsmaterial in eine Verteilungseinrichtung für das zugeführte Ausgangsmaterial;
- - eine Zuführvorrichtung für einen Wärmeträger in einen Erhitzungsbereich in der Vorrichtung;
- - eine Heizeinrichtung, die sich von der Verteilungseinrichtung bis in den Erhitzungsbereich erstreckt; und
- - eine Ableitvorrichtung für vergastes Ausgangsmaterial, die sich in Strömungsrichtung des vergasten Ausgangsmaterials durch den Erhitzungsbereich gesehen, an den Erhitzungsbereich anschließt.
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Die Ansprüche 7 bis 10 haben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Inhalt.
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Somit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Aggregatumsetzung des Ausgangsmaterials unerwünschte Stoffe des Ausgangsmaterials von seinen erwünschten und brauchbaren Stoffen getrennt werden, sodass das vergaste Ausgangsmaterial beispielsweise zur Synthese oder Kondensierung für Kraftstoffe oder Öle herangezogen werden kann. Als Ausgangsmaterial können vorwiegend Kunststoffe, jedoch auch organische Stoffe, wie zum Beispiel Holz oder Grünschitte, verwendet werden.
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Bei einer möglichen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einem ersten Schritt das Ausgangsmaterial entweder durch einen vorgeheizten Extruder oder eine Pumpe in einen unteren Vorrichtungsbereich, der auch als unterer Reaktorbereich bezeichnet werden kann, eingeführt werden. Werden organische Stoffe verwendet, kann vor allem die Pumpe zum Einspritzen dieses Ausgangsmaterials in den unteren Reaktorbereich herangezogen werden.
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Hierbei ist es bevorzugterweise möglich, ein Trägermaterial, wie Speiseöl, Altöle o.ä. heranzuziehen, um die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erhöhen. Damit ist es bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform möglich, dem einzuführenden Ausgangsmaterial einen oder mehrere Katalysatoren (z. B: Zeolith oder Aluminiumsilicat) beizufügen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die auch als Reaktor bezeichnet werden kann, ist bis zu einer vorbestimmbaren maximalen Höhe mit einem Wärmeträger, insbesondere flüssigem Metall, gefüllt, welcher eine bestimmte Höchstschmelztemperatur hat, die unterhalb der Reaktionstemperatur des zu vergasenden Ausgangsmaterials liegt.
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Das eingeführte Ausgangsmaterial gelangt in den ersten und unteren Reaktorbereich, der aufgrund seiner Bauart für eine gleichmäßige Verteilung des Ausgangsmaterials sorgt und somit ein einseitiges Aufsteigen des vergasten Ausgangsmaterials verhindert.
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An den unteren Reaktorbereich schließt sich, in Strömungsrichtung des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, ein mittlerer Reaktorbereich an, der zumindest eine, vorzugsweise drei Aufstiegsbarrieren, vorzugsweise mit katalytischer Wirkung, umfasst, die dazu dient/dienen zu verhindern, dass das Ausgangsmaterial zu rasch nach oben steigt und dabei nicht vollständig vergast.
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An den mittleren Reaktorbereich schließt sich, in Aufstiegsrichtung des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, ein oberer Reaktorbereich an, in den das vergaste Ausgangsmaterial aufsteigt und aus dem das vergaste Ausgangsmaterial, beispielsweise durch ein Abführrohr zur weiteren Verarbeitung, abgeleitet werden kann.
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Hierbei sammeln sich vorzugsweise zentrisch auf der Oberfläche des Wärmeträgers, insbesondere dem Metallbad, alle Stoffe an, die nicht vergasbar sind. Bei diesen Stoffen kann es sich um Metalle, organische Stoffe, anorganische Stoffe oder Katalysatoren handeln.
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Diese Reststoffe werden beispielsweise mithilfe einer Schnecke aus dem Reaktor ausgeführt. Ist als Heizeinrichtung beispielsweise eine elektrische Stabheizung vorgesehen, die zentrisch im Reaktor angeordnet ist, kann die Ausfuhr dieser Reststoffe auch horizontal durchgeführt werden. Alternativ können auch mehrere Heizstäbe vorgesehen sein, die in einer kreisförmigen Anordnung angebracht werden können, sodass sich ein zentrischer Freiraum ergibt, durch den die elektrische Stabheizung hindurchgeführt werden kann.
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Ist als Heizeinrichtung eine gasbetriebene Heizung vorgesehen, kann ein vorzugsweise spiralförmig ausgebildeter Wärmetauscher dieser Heizung vorgesehen sein, sodass die Ausfuhr der Reststoffe mithilfe einer Schnecke senkrecht innerhalb des Wärmetauschers nach unten erfolgen kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die nachfolgend als Reaktor bezeichnet wird, umfasst bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform drei Hauptkomponenten:
- Die erste Hauptkomponente ist der zuvor bereits erläuterte untere Reaktorbereich, der zur gleichmäßigeren Verteilung des Ausgangsmateriales ausgelegt ist.
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Dieser untere Reaktorbereich kann eine Flanschplatte aufweisen, auf der ein vorzugsweise zylindrisches Reaktorrohr angeordnet ist, auf dem wiederum eine vorzugsweise mit Löchern versehene Platte angeordnet ist. Die Löcher in dieser Platte können alle denselben Durchmesser haben oder mit unterschiedlichen Durchmessern versehen sein und können jeweils in Radialrichtung der oberen Platte angeordnet sein.
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Die obere Platte kann bei einer alternativen Ausführungsform auch durch ein oder mehrere Siebe ausgebildet werden.
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Diese Anordnung dient dazu, eine gleichmäßigere Verteilung des zugeführten Ausgangsmaterials bereits im unteren Reaktorbereich zu erreichen und damit ein einseitiges Aufsteigen des zu vergasenden Ausgangsmaterials zu verhindern.
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Wird die obere Platte mit Löchern mit unterschiedlichen Durchmessern versehen, ist es möglich, im sich an den unteren Reaktorbereich anschließenden unteren Teil des mittleren Reaktorbereichs eine erzwungene Bewegung im Wärmeträger, insbesondere im heißen Metallbad, zu erzeugen, welche wiederum zu einer größeren Oberfläche des Ausgangsmaterials führt und damit wiederum zu einer rascheren und effizienteren Vergasung beiträgt.
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Ferner ist es möglich, in der oberen Platte zentrisch eine Ausnehmung mit einem für die Durchführung einer Heizvorrichtung erforderlichen Durchmesser anzuordnen.
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Auch in der unteren Flanschplatte kann eine vorzugsweise zentrisch angeordnete Ausnehmung vorgesehen sein, deren Durchmesser so dimensioniert werden kann, dass die Heizvorrichtung durch diese untere Flanschplatte hindurchgeleitet werden kann.
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Zur Fixierung der Heizvorrichtung an der unteren Flanschplatte ist es möglich, an deren Unterseite zentrisch eine Schraubvorrichtung vorzusehen, die überdies mit einer Dichtung für die Heizvorrichtung versehen sein kann.
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Ferner ist es möglich, in der unteren Flanschplatte eine Durchgangsausnehmung mit einem integriertem Ablassrohr zur Ableitung des Wärmeträgers vorzusehen.
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Der abgeleitete Wärmeträger, insbesondere in Form des abgeleiteten Metallbads, kann in einen Behälter eingeleitet werden, der an seiner Oberseite mit einem Ventil versehen sein kann, um ein Entweichen von im Behälter enthaltener Luft zu ermöglichen.
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Durch das Ableiten des Wärmeträgers wird es ferner möglich gemacht, eventuell vorhandene Verunreinigungen im Wärmeträger, insbesondere im Metallbad, oder Verunreinigungen, die im mittleren und oberen Reaktorbereich eingebracht sein können, zu entfernen, um den Wärmeträger zu reinigen oder, falls dies nicht möglich ist, ganz oder teilweise auszuwechseln.
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Die Zufuhr des zu vergasenden Ausgangsmaterials kann wahlweise entweder durch die Flanschplatte oder seitlich durch einen unteren Teilbereich der Reaktorwand und einer an diesem unteren Teilbereich der Reaktorwand anliegenden Außenwand der Verteilereinrichtung erfolgen.
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In Aufstiegsrichtung des zu vergasenden Materials gesehen, schließt sich an den unteren Reaktorbereich ein zweiter, mittlerer Reaktorbereich an, durch den hindurch die Heizvorrichtung verläuft. Die Heizvorrichtung ist hierbei vorzugsweise zentrisch angeordnet und kann als elektrische Heizung oder, bei allen alternativen Ausführungsformen, als gasbetriebener Wärmetauscher ausgebildet sein.
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Im mittleren Reaktorbereich können bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung drei, in Aufstiegsrichtung des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, aufeinander folgend angeordnete Aufstiegsbarrieren vorgesehen sein.
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Diese Aufstiegsbarrieren können jeweils als Einzelbauteile ausgebildet sein, damit sie auf einfacher Art und Weise auch getrennt voneinander gehandhabt werden können.
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Der Korpus der Aufstiegsbarrieren ist vorzugsweise als ein zylindrisches Bauteil ausgebildet. Dieses Bauteil kann einen vorzugsweise zylindrischen Außenmantel und einen vorzugsweise zylindrischen Innenmantel umfassen, der jeweils mit integrierten Löchern versehen sein kann. Diese Löcher dienen dazu, einerseits den Wärmeträger, insbesondere das Metallbad, vollständig im gesamten Reaktorbereich und zumindest nahezu vollständig aus dem Reaktor abführen zu können, und andererseits ermöglichen es diese Löcher bzw. Ausnehmungen dem vergasten Ausgangsmaterial, an den Reaktorwänden empor zu steigen.
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Der mittlere Reaktorbereich weist eine Bodenplatte mit integrierten Durchgangslöchern auf, die von der oberen Platte des unteren Reaktorbereichs gebildet werden kann. Ferner ist eine obere Deckplatte vorgesehen, die ebenfalls mit integrierten Durchgangslöchern versehen sein kann. Diese beiden Platten sind jeweils abnehmbar, wodurch das Einbringen bzw. Entfernen oder ein Tausch von unterschiedlichen Füllelementen der Aufstiegsbarrieren ermöglicht wird.
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Bei diesen Füllelementen kann es sich um Elemente unterschiedlicher Größe, unterschiedlicher Form und unterschiedlichen Materials handeln. Der Schmelzpunkt der Füllelemente liegt über der Betriebstemperatur der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Beispielsweise können als Füllelemente Kugeln, Muttern, Schrauben oder andere ähnliche Teile verwendet werden. Diese Füllelemente sollen ein Durchdringen der nicht vergasten Bestandteile oder bereits entstandenen Gase ermöglichen.
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Der Zweck der Füllelemente der Aufstiegsbarrieren ist es, noch nicht vergastes Ausgangsmaterial daran zu hindern, zu rasch nach oben im Reaktor aufzusteigen. Mit den Füllelementen kann erzwungen werden, dass das noch nicht vergaste Ausgangsmaterial auch eine horizontale Bewegung im Reaktor ausführt, wodurch sich der Aufstiegsweg des Ausgangsmaterials verlängert.
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Durch die Füllelemente kann ferner erreicht werden, dass sich das noch nicht vergaste Ausgangsmaterial an den Füllelementen spaltet oder teilt, wodurch sich eine Oberflächenvergrößerung ergibt, die eine raschere und effektivere Vergasung erreichbar macht.
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Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform mit drei aufeinanderfolgenden Aufstiegsbarrieren, sind in der untersten Aufstiegsbarriere grobe Füllelemente, in der mittleren Aufstiegsbarriere mittelgrobe Füllelemente, insbesondere in Form von Lochblechen, und in der obersten Aufstiegsbarriere feine Füllelemente, beispielsweise in Form von Aluminium- oder Magnesiumspänen vorgesehen.
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Die Behälter bzw. ein Korpus der Aufstiegsbarrieren sind jeweils gleich ausgebildet, wobei die einzelnen Füllelemente in der mittleren Aufstiegsbarriere insbesondere in Form von Lochblechen vorzugsweise jeweils in horizontaler Lage angeordnet werden können und hierbei vorzugsweise einen Abstand von 1 mm bis 10 mm zueinander einnehmen.
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Damit kann erreicht werden, dass das noch nicht vergaste Ausgangsmaterial einerseits eine teilweise horizontale Bewegung durchführt und andererseits das Ausgangsmaterial für einen teilweise verzögerten Auftrieb sorgt.
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Dies wiederum begünstigt die Temperaturaufnahme des noch nicht vergasten Ausgangsmaterials und führt zu einem schnelleren Übergang in den gasförmigen Aggregatszustand.
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In der mittleren Aufstiegsbarriere hat das noch nicht vergaste Ausgangsmaterial im Vergleich zur untersten Aufstiegsbarriere bereits eine niedrigere Viskosität, sodass bevorzugterweise die Leerräume, wie beispielsweise Durchgangslöcher, kleiner sein sollten als in der ersten unteren Aufstiegsbarriere.
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An die mittlere Aufstiegsbarriere schließt sich eine obere Aufstiegsbarriere an, die wiederum hinsichtlich ihres Behälters oder Korpus so aufgebaut ist, wie die untere und mittlere Aufstiegsbarriere.
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Diese Aufstiegsbarriere soll vorzugsweise eventuell noch nicht vergastes Ausgangsmaterial zumindest nahezu restlos zur Vergasung bringen. Die Füllelemente in dieser oberen Aufstiegsbarriere des mittleren Reaktorbereichs soll vorzugsweise eine größere Oberfläche aufweisen, als die Füllelemente der untersten und mittleren Aufstiegsbarriere.
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Hierfür können beispielsweise dünne Bruchspäne, die aufgrund ihrer Form, Anordnung und Anzahl eine sehr große Oberfläche als Kontaktfläche mit dem noch nicht vergasten Material ermöglichen, vorgesehen sein.
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Die Form der Bruchspäne zwingt das noch nicht vergaste Ausgangsmaterial beim Aufsteigen im Wärmeträger (Metallbad) in unterschiedliche Bewegungsrichtungen, sodass sich das Ausgangsmaterial dabei an den Füllelementen weiter teilt, wodurch die Vergasung weiter begünstigt und beschleunigt ist.
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An den mittleren Reaktorbereich schließt sich, in Aufstiegsrichtung des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, ein oberer Reaktorbereich an, der an seiner Unterseite mit einem Verbindungsflansch versehen sein kann, der beispielsweise über eine Verschraubung mit dem darunter angeordneten mittleren Reaktorbereich verbunden werden kann.
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Bevorzugterweise ist an diesem Flansch ein Reaktorrohr vorgesehen, das vorzugsweise einen kleineren Durchmesser aufweist als das Reaktorrohr im darunter befindlichen mittleren Reaktorbereich, was jedoch nicht zwingend notwendig ist.
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Durch die Verkleinerung des Durchmessers dieses oberen Reaktorrohrs kann bewirkt werden, dass das an der Reaktorwand aufsteigende Gas in seiner Bewegung nach innen gezwungen wird und die an der Oberfläche befindlichen Reststoffe, die nicht vergast werden können (beispielsweise Metalle oder Carbonpulver o.ä.) in die Mitte des Reaktors bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung gedrängt werden. Dies begünstigt die Abfuhr der Reststoffe beispielsweise durch eine Ausfuhrschnecke.
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Bei einer Beheizung des Reaktors durch einen elektrischen Heizstab, der zentrisch im Reaktor angeordnet ist, kann die Ausfuhr der nicht vergasten Reststoffe horizontal, vorzugsweise mittels eines Schneckenförderers erfolgen.
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Um die Aufnahme der Reststoffe in die Schneckenröhre des Schneckenförderers zu ermöglichen, können im oberen Reaktorbereich an der Schneckenröhre Ausschnitte bzw. Ausnehmungen eingebracht sein, wobei mindestens jedoch ein Ausschnitt, vorzugsweise ein Längsausschnitt, vorgesehen ist, durch den die Reststoffe in die Schneckenröhre des Schneckenförderers eingebracht werden können.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise oberhalb des Schneckenförderers eine Barriere vorgesehen. Diese Barriere kann das Ansteigen des Spiegels der Reststoffe bremsen oder verhindern, das durch das Eindringen des zu vergasenden Ausgangsmaterials entsteht. Hierdurch kann verhindert werden, dass abzuführende Reststoffe oberhalb des Schneckenförderers gelangen.
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Vorzugsweise ist diese oberhalb des Schneckenförderers angebrachte Barriere mit Ausnehmungen oder Löchern versehen, um das Aufsteigen des vergasten Ausgangsmaterials zu ermöglichen. Diese Löcher sollten vorzugsweise nahe an der inneren Reaktorwand angebracht sein. Bei der ebenfalls möglichen Ausführungsform eines gasbeheizten Reaktors kann der Wärmetauscher der Gasheizung eine Spiralform haben, sodass im zentrischen Bereich des Reaktors senkrecht ein Abfuhrrohr mit integrierter Abfuhrschnecke angeordnet werden kann. Damit können die Reststoffe im unteren Reaktorteil abgeführt werden.
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Im unteren Bereich des oberen Reaktorteils kann ein Einlassrohr für die externe Zuführung des Wärmeträgers, insbesondere des Flüssigmetalls, vorgesehen sein. Die Auslassöffnung dieses Einlassrohrs kann sowohl mittig oder außermittig angeordnet sein.
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Den oberen Abschnitt des oberen Reaktorteils kann ein Flansch bilden. Dieser Flansch kann zur Anbringung eines Abführrohres für das entstandene Gas dienen, in dem ein Ventil angeordnet sein kann.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
- 1 eine schematisch vereinfachte Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine der 1 entsprechende vereinfachte Darstellung eines unteren Reaktorbereichs,
- 3 eine der 1 und 2 entsprechende Darstellung eines mittleren Reaktorbereichs,
- 4 eine der 1 bis 3 entsprechende Darstellung eines oberen Reaktorbereichs,
- und
- 5 eine der 1 entsprechende Gesamtdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Aus einer Zusammenschau der 1 bis 4 ergibt sich der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die eine Zuführvorrichtung 2A und/oder 2B aufweist, die zur Zuführung von zu vergasendem Ausgangsmaterial AM in eine Verteilungseinrichtung 3 dient. Bei den Zuführvorrichtungen 2A und 2B kann es sich jeweils um Extruder oder Pumpen handeln, durch die das Zuführen von Ausgangsmaterial in Form organischem oder anorganischem Materials in die Verteilungseinrichtung 3 möglich ist. Wie 1 zeigt, kann die Zuführung des Ausgangsmaterials im dargestellten Beispielsfall durch die Zuführeinrichtung 2A von unten verfolgen, während die Zuführeinrichtung 2B das Material seitlich in die Verteilungseinrichtung 3 einleitet.
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Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Zuführvorrichtung 5 für einen Wärmeträger in einen Erhitzungsbereich 6 auf, der bei der in 1 dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsform drei übereinander angeordnete Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 und die Verteilungseinrichtung 3 aufweist, wobei die Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 mit Füllkörpern F1, F2, F3 unterschiedlicher Materialien und unterschiedlicher Größen und Formen gefüllt sein können.
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Die Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 sind hierbei in Strömungsrichtung R des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, übereinander angeordnet.
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Um das vergaste Ausgangsmaterial aus der Vorrichtung 1 ableiten zu können, ist eine Ableiteinrichtung 7 vorgesehen, die sich, ebenfalls in Strömungsrichtung R des vergasten Ausgangsmaterials gesehen, oben an den Erhitzungsbereich 6 anschließt.
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2 zeigt die Verteilungseinrichtung 3 in vergrößerter Darstellung. Diese Einrichtung 3 weist eine Flanschplatte 11 auf, auf der ein Rohr 12 angeordnet ist, das bis zu einer weiteren oberen Platte 13 reicht. Die Flanschplatte 11 kann mit dem Reaktorgehäuse 14 beispielsweise verschraubt sein. Die Heizeinrichtung 4 kann durch die Flanschplatte 11, das Rohr 12 und die obere Platte 13 hindurchgeführt werden und kann sich so von der Verteilungseinrichtung 3 aus durch den gesamten Erhitzungsbereich 6 erstrecken, der, wie oben gesagt, die Verteilungseinrichtung 3 und die im Beispielsfalle vorgesehenen drei Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 umfasst.
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Die obere Platte 13 ist vorzugsweise gelocht ausgeführt und in der Flanschplatte 11 kann eine Ableiteinrichtung 15 in Form eines Rohres fixiert sein, über die der Wärmeträger aus dem Reaktor bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 abgeleitet werden kann. Hierfür kann die Ableiteinrichtung 15 mit einem Ventil 16 versehen sein. Der Wärmeträger ist bevorzugterweise ein Metallbad, beispielsweise aus Zinn, dessen Dichte höher ist als die Dichte der zu vergasenden Ausgangsstoffe.
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Die Zuführeinrichtung 2A, wie 2 verdeutlicht, kann ebenfalls über ein Ventil 17 Ausgangmaterial in einen von einer umlaufenden Außenwand 28 begrenzten Innenraum 27 der Verteilungseinrichtung 3 von unten durch die Flanschplatte 11 hindurch zuführen. Die alternativ oder zusätzlich vorgesehene Zuführeinrichtung 2B kann das Ausgangsmaterial seitlich über ein Ventil 18 in die Verteilungseinrichtung 3 einleiten. Hierbei durchgreift ein Zuführrohr 21 die Außenwand 28. Ist, wie 1 zeigt, ein verjüngter unterer Wandabschnitt 29 einer Gehäusewand 30 des Gehäuses 14 um die Außenwand 28 herum angeordnet, durchgreift das Zuführrohr 21 auch diesen Wandabschnitt 29.
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Wie sich aus einer Zusammenschau der 1 und 2 ergibt, stellt die Verteilungseinrichtung 3 mit den zuvor erläuterten Komponenten einen unteren Reaktorbereich dar.
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Wie sich aus einer Zusammenschau der 1 und 3 ergibt, schließt sich an diesen unteren Reaktorbereich in Form der Verteilungseinrichtung 3 ein mittlerer Reaktorbereich an, der, wie zuvor bereits erläutert, im Beispielsfalle drei Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 umfasst.
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Die Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 können jeweils als separate Komponenten aufgebaut sein, die kreisringförmige Behälter bilden, in denen unterschiedlich ausgebildete Füllelemente F1, F2 bzw. F3 angeordnet sind, wobei üblicherweise die Füllelemente F1, F2, F3, in Aufstiegsrichtung R gesehen, als grobe Elemente in der Aufstiegsbarriere 8, als mittelgrobe Füllelemente F2, vorzugsweise in Form von zueinander beabstandeten Lochblechen, in der Aufstiegsbarriere 9 und als feine Füllelemente F3, vorzugsweise Aluminium-MagnesiumSpäne, in der Aufstiegsbarriere 10 ausgebildet sein können. 3 verdeutlicht ferner den Verlauf der Heizeinrichtung 4, wobei im dargestellten Beispielsfall die Heizeinrichtung 4 zentrisch durch die Verteilungseinrichtung 3 und die Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 verläuft. Die oberste Aufstiegsbarriere 10 endet an einem Flansch 19, der zur Verbindung mit der Ableitvorrichtung 7 dient, die im Detail in 4 dargestellt ist und der an der Reaktorwand 30, vorzugsweise lösbar, befestigbar ist.
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Die kreisringförmigen Behälter bzw. Aufstiegsbarrieren 8, 9 und 10 weisen jeweils eine kreisförmig umlaufende Außenwand 31, 32 bzw. 33 und eine kreisförmig umlaufende Innenwand 34, 35 bzw. 36 auf. Die Außen- und Innenwände sind vorzugsweise jeweils als Lochbleche ausgebildet.
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Auf dem Behälter der Aufstiegsbarriere 9 ist vorzugsweise eine Ringplatte 37 und auf dem Behälter der Aufstiegsbarriere 10 ist vorzugsweise eine Ringplatte 38 angeordnet, die bevorzugterweise abnehmbar ausgebildet sind. Es ist auch möglich, eine derartige Ringplatte 40 auf dem Behälter der Aufstiegsbarriere 8 anzuordnen.
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Die Außenwände 31, 32 und 33 können beabstandet zu einer Innenwandfläche 39 der Reaktorwand 30 angeordnet sein.
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Die Darstellung der 4 zeigt den oberen Reaktorbereich mit der Zuführeinrichtung 5 für den Wärmeträger, insbesondere in Form eines erhitzten Metallbades (z. B. aus Zinn), die ein Ventil 22 aufweist und die durch einen weiteren Flansch 42 und den auf diesem aufliegenden Flansch 19 hindurch geführt ist, wofür die Zuführeinrichtung 5 ein entsprechend ausgebildetes Rohr 23 aufweist, das im weiteren Flansch 42 und/oder im Flansch 19 fixiert werden kann, was sich aus der Darstellung der 1 ergibt.
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Ferner verdeutlicht 4 die Anordnung einer Abfuhreinrichtung 20 für Reststoffe, die nicht vergasbar sind. Im dargestellten Beispielsfalle ist die Abfuhreinrichtung als horizontal angeordneter Schneckenförderer ausgebildet, dessen Schneckenrohr 45 mit einer Zuführausnehmung 44 für abzuführende Reststoffe versehen ist. Im Beispielsfalle ist diese Ausnehmung 44 als Längsausschnitt im Schneckenrohr 45 ausgebildet.
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Ferner ist, in Aufstiegsrichtung R gesehen, ein oberer Abschlussflansch 24 vorgesehen, an dem die Ableiteinrichtung 7 zum Abführen von vergastem Ausgangsmaterial fixiert sein kann, das sich in der Ableitvorrichtung 7, insbesondere in einem Sammelraum 41, gesammelt hat, wozu diese mit einem Ableitrohr 25 versehen sein kann, das sich durch den Flansch 24 in den Sammelraum 41 für das vergaste Ausgangsmaterial VAM hineinsteckt, was aus 1 ersichtlich ist. Dieses Rohr 25 kann ebenfalls mit einem Ventil 26 versehen sein. 1 zeigt hierbei, dass der Abschlussflansch 24 mit einem weiteren Flansch 43 verbunden ist, auf dem das Ableitrohr 25 bei dieser Ausführungsform fixiert ist. Der Abschlussflansch 24 ist an der Reaktorwand 3 fixiert. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform mit zwei Flanschen 24, 43, die einerseits der Reaktorwand 30 und andererseits der Ableiteinrichtung 7 zugeordnet sind, ergibt den Vorteil einer leichteren Montierbarkeit der gesamten Anordnung.
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In 5 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt, die hinsichtlich der Basiskomponenten des unteren, mittleren und oberen Reaktorbereiches der Ausführungsform gemäß 1 entspricht. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit der 5, sind in dieser nur diese Basiskomponenten mit Bezugszeichen identifiziert, wobei die Details dieser Basiskomponenten der 1 entsprechenden, sodass diesbezüglich auf die voranstehende Beschreibung der 1 bis 4 Bezug genommen werden kann.
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Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ist die Zuführvorrichtung 5 nicht seitlich durch die Flansche 42 und 19 in den Erhitzungsbereich 6 eingeführt, sondern von oben durch die Flansche 43 und 24 und durch den Sammelraum 41 hindurch und anschließend durch die Flansche 42 und 19 in den Erhitzungsbereich 6 eingeleitet.
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Ferner ist im Gegensatz zur stabförmigen Heizeinrichtung 4 bei der Ausführungsform gemäß 5 eine spiralförmig verlaufende Heizeinrichtung 4 vorgesehen, die eine zentrische Hindurchführung der Abfuhreinrichtung 20 für Reststoffe von oben nach unten möglich macht.
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Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zur Ergänzung der Offenbarung explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 5 Bezug genommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung / Reaktor
- 2A, 2B
- Zuführvorrichtung
- 3
- Verteilungseinrichtung
- 4
- Heizeinrichtung
- 5
- Zuführvorrichtung für einen Wärmeträger
- 6
- Erhitzungsbereich
- 7
- Ableiteinrichtung
- 8, 9, 10
- Aufstiegsbarrieren / Behälter
- 11
- Flanschplatte
- 12
- Rohr
- 13
- obere, gelochte Platte
- 14
- Reaktorgehäuse
- 15
- Ableiteinrichtung
- 16, 17, 18
- Ventil
- 19
- Flanschplatte
- 20
- Abfuhreinrichtung für Reststoffe
- 21
- Zuführrohr
- 22
- Ventil
- 23
- Rohr
- 24
- Flansch
- 25
- Rohr
- 26
- Ventil
- 27
- Innenraum
- 28
- Außenwand
- 29
- unterer Wandabschnitt
- 30
- Reaktorwand
- 31, 32, 33
- Außenwand
- 34, 35, 36
- Innenwand
- 37, 38, 40
- Ringplatte
- 41
- Sammelraum
- 42, 43
- Flansch
- 44
- Ausnehmung / Linksausschnitt
- 45
- Schneckenröhre
- 46
- Ventil
- AM
- Ausgangsmaterial
- VAM
- vergastes Ausgangsmaterial
- R
- Aufstiegsrichtung
