DE69804516T2

DE69804516T2 - Batch process for recycling carbonaceous waste materials

Info

Publication number: DE69804516T2
Application number: DE1998604516
Authority: DE
Inventors: Richard Bouziane
Original assignee: FABSPEC Inc
Current assignee: 9083-5018 Quebec Inc Quebec Ca
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: ATE215597T1; DE69804516D1

Description

FIELD OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft das Recyceln von kohlenstoffartigem Abfallmaterial durch ein Pyrolyse- Verfahren, und insbesondere das Recyceln von Altreifen durch Vakuumpyrolyse.The present invention relates to the recycling of carbonaceous waste material by a pyrolysis process, and in particular to the recycling of scrap tires by vacuum pyrolysis.

BACKGROUND OF THE INVENTION

Das US-Patent 4,740,270 vom 26.04.1988 mit dem Titel "Vakuumpyrolyse von Altreifen", Erfinder Christian Roy, beschreibt ein Verfahren, bei dem Pyrolyse an Altreifen in einem Temperaturbereich von ungefähr 360º bis ungefähr 450ºC bei einem Unterdruck von weniger als ungefähr 35 mm Quecksilbersäule durchgeführt wird, um so Gase, flüssige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, von denen beide als Brennstoffe und festes Rußpulver verwendet werden. Da das in diesem Patent beschriebene Verfahren in Vakuum und höchstwahrscheinlich als ein kontinuierliches Verfahren, obwohl dies nicht in dem Patent beschrieben ist, durchgeführt wird, so muss gewiss eine Gasschleuse an dem Einlass und dem Auslass des Verfahrensreaktors vorgesehen sein. Aufgrund des Druckunterschiedes ist eine Gasschleuse mit hoher Dichte, wie z. B. Quecksilber, höchstwahrscheinlich erforderlich. Eine solche Quechsilbergasschleuse kann den Ruß kontaminieren, der dann unbrauchbar für das Recyceln wäre.U.S. Patent 4,740,270, dated April 26, 1988, entitled "Vacuum Pyrolysis of Scrap Tires," inventor Christian Roy, describes a process in which pyrolysis is performed on scrap tires in a temperature range of about 360º to about 450ºC at a vacuum of less than about 35 mm of mercury to produce gases, liquid hydrocarbons, both of which are used as fuels, and solid carbon black powder. Since the process described in this patent is carried out in vacuum and most likely as a continuous process, although this is not described in the patent, a gas lock must certainly be provided at the inlet and outlet of the process reactor. Due to the pressure difference, a high density gas lock, such as mercury, is most likely required. Such a mercury gas lock can contaminate the soot, which would then be unusable for recycling.

Das US-Patent 4,839,021 vom 13. Juni 1989 mit dem Titel "Behandlung von aus Petroleum abgeleiteten organischen Schlämmen und Ölüberresten", Erfinder Christian Roy, beschreibt ein ähnliches Vakuumpyrolyseverfahren, das allerdings zum Recyceln von von Petroleum abgeleiteten Schlämmen oder Ölüberresten angewendet wird. Die gleichen Bemerkungen wie oben gelten ebenso für dieses Verfahren.US Patent 4,839,021 dated June 13, 1989 entitled "Treatment of petroleum-derived organic sludges and oil residues", inventor Christian Roy, describes a similar vacuum pyrolysis process, but applied to recycle petroleum-derived sludge or oil residues. The same comments as above apply to this process as well.

OBJECTS OF THE PRESENT INVENTION

Es istdeshalb die allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Recyceln von kohlenwasserstoffhaltigen Abfallmaterialien vorzusehen, welches darin besteht, eine Pyrolyse an diesen Materialien in einem diskontinuierlichen Verfahren auszuführen, um nichtkontaminierte Produkte, die für das Recyceln geeignet sind, z. B. nicht nur Öl und Kohlenwasserstoffgase, die als Brennstoffe verwendbar sind, sondern ebenso verwendbaren Ruß, wenn das Material in Gummireifen verwendet wird, zu erhalten.It is therefore the general object of the present invention to provide a process for recycling hydrocarbon-containing waste materials, which consists in carrying out pyrolysis on these materials in a discontinuous process in order to obtain non-contaminated products suitable for recycling, for example not only oil and hydrocarbon gases usable as fuels, but also usable carbon black when the material is used in rubber tires.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein diskontinuierliches Pyrolyseverfahren vorzusehen, bei dem eine sekundäre Krackreaktion in der Gas- und Dampfphase wirkungsvoll verhindert wird, so dass das Verfahren mit maximaler Sicherheit und mit maximaler Ausbeute bezüglich des Verhältnisses von Öl zu Gas durchgeführt werden kann.A further object of the present invention is to provide a discontinuous pyrolysis process in which a secondary cracking reaction in the gas and vapor phase is effectively prevented so that the process can be carried out with maximum safety and with maximum yield in terms of the oil to gas ratio.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art vorzusehen, bei dem die gasförmigen Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise zum Beheizen des Reaktors verwendet werden, um so die Brennstofferfordernisse für das Verfahren zu minimieren, und bei dem überschüssige gasförmige Kohlenwasserstoffe zur Dampferzeugung oder dergleichen verwendet werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art vorzusehen, bei dem die Pyrolyse von Gummireifen derart gründlich ist, dass reiner Ruß wiederhergestellt wird.A further object of the present invention is to provide a process of the type described above in which the gaseous hydrocarbons are at least partially used to heat the reactor so as to minimize the fuel requirements for the process and in which excess gaseous hydrocarbons can be used to generate steam or the like. A further object of the present invention is to provide a process of the type described above in which the Pyrolysis of rubber tires is so thorough that pure soot is restored.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art vorzusehen, bei dem die Verfahrenskapazität maximal ist, verglichen mit der Größe der Ausstattung ("equipment"), die erforderlich ist, um das Verfahren durchführen zu können.A further object of the present invention is to provide a process of the type described above in which the process capacity is maximum compared to the size of the equipment required to be able to carry out the process.

SUMMARY OF THE INVENTION

Das diskontinuierliche Pyrolyseverfahren gemäß der Erfindung dient dem Recyceln von kohlenwasserstoffhaltigen Abfallmaterialien; das die aufeinanderfolgenden Schritte umfasst:The discontinuous pyrolysis process according to the invention is used to recycle hydrocarbon-containing waste materials; it comprises the successive steps :

a) Beladen eines drehbaren Reaktors mit dem Material, Schließen des Reaktors und Entfernung von Sauerstoff in dem Reaktor mittels einer Vakuumpumpe, bis ein Unterdruck von weniger als etwa 4,67 kPa in dem Reaktor erreicht wird;a) loading the material into a rotary reactor, closing the reactor and removing oxygen in the reactor using a vacuum pump until a negative pressure of less than about 4.67 kPa is achieved in the reactor;

b) Drehung des Reaktors um eine im Wesentlichen horizontale Achse, während derselbe von außen beheizt wird, bis das Abfallmaterial im Reaktor eine Temperatur von 435 bis 500ºC erreicht und eine exotherme Reaktion im Reaktor eingeleitet wird, wobei weiterhin die Vakuumpumpe ausgeschaltet wird und mit der Einleitung der exothermen Reaktion die äußere Reaktorbeheizung verringert wird;b) rotating the reactor about a substantially horizontal axis while externally heating it until the waste material in the reactor reaches a temperature of 435 to 500ºC and an exothermic reaction is initiated in the reactor, further turning off the vacuum pump and reducing the external reactor heating as the exothermic reaction is initiated;

c) Filtern der Dämpfe und Gase des Reaktors mit einer Vielzahl von im Reaktor über die Länge des Reaktors angebrachten Filtern;c) filtering the reactor vapours and gases with a multiple filters installed in the reactor along the length of the reactor;

d) Regelung des Reaktorinnendruckes im Bereich von atmosphärischem Druck und darüber, nach der Einleitung und während der exothermen Reaktion, um in der Gas- und Dampfphase sekundäre Krackreaktionen zu verhindern;(d) control of the reactor pressure in the range of atmospheric pressure and above, after initiation and during the exothermic reaction, in order to prevent secondary cracking reactions in the gas and vapour phases;

e) Aufrechterhaltung der Drehung und Beheizung des Reaktors während dadurch die kondensierbaren Kohlenwasserstoffdämpfe und gasförmigen Kohlenwasserstoffe, die durch die exotherme Reaktion entstanden sind, abgezogen werden;(e) maintaining the rotation and heating of the reactor while removing the condensable hydrocarbon vapours and gaseous hydrocarbons produced by the exothermic reaction;

f) Kondensation der Dämpfe zu Öl und getrenntes Auffangen der gasförmigen Kohlenwasserstoffe; undf) condensation of the vapours to oil and separate collection of the gaseous hydrocarbons; and

g) Entladung aller festen Rückstände einschließlich Rußpulvers und Stahldrähte aus dem Reaktor.g) Discharge of all solid residues including soot powder and steel wires from the reactor.

Vorzugsweise werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe, die in Schritt f) aufgefangen wurden, als Brennstoff für die Beheizung des Reaktors in den Schritten b) und e) verwendet.Preferably, the gaseous hydrocarbons collected in step f) are used as fuel for heating the reactor in steps b) and e).

Vorzugsweise ist der Reaktor zwischen den Schritten f) und g) luftgekühlt.Preferably, the reactor is air-cooled between steps f) and g).

Das erfindungsgemäße Verfahren wird darüber hinaus speziell angewandt auf das Recyceln von Altgummireifen, die als Reifenstückchen im Schritt a) beladen werden, und bei dem das Entfernen von Sauerstoff im Schritt a) bewirkt wird durch Entziehen von Luft mit Hilfe einer Vakuumpumpe, bis ein Unterdruck von weniger als 35 mm Quecksilbersäule (4,67 kPa) innerhalb des Reaktors entstanden ist, und das Beheizen des Reaktors im Schritt b) durchgeführt wird, bis die Reifenstückchen in dem Reaktor eine Temperatur von 435ºC bis 500ºC angenommen haben, und das Verfahren des Weiteren das Anhalten der Vakuumpumpe und Verringern der externen Reaktorbeheizung nach Einleitung der exothermischen Reaktion umfasst, und beidem feste Überreste, die im Schritt g) entladen werden, Ruß und Stahldrähte umfassen.The process according to the invention is furthermore specifically applied to the recycling of waste rubber tires which are loaded as tire chips in step a), and in which the removal of oxygen in step a) is effected by removing air by means of a vacuum pump until a negative pressure of less than 35 mm mercury (4.67 kPa) is created within the reactor, and the heating of the reactor in step b) is carried out until the tire chips in the reactor have assumed a temperature of 435ºC to 500ºC, and the process further comprises stopping the vacuum pump and reducing the external reactor heating after initiation of the exothermic reaction, and both solid residues discharged in step g) comprise soot and steel wires.

Vorzugsweise umfasst das diskontinuierliche Verfahren die Schritte des kontinuierlichen Analysierens des gesamten Kohlenwasserstoffgehalts der gasförmigen Kohlenwasserstoffe, die im Schritt e) aufgefangen werden, und des Verwendens als Brennstoff zum Beheizen des Reaktors lediglich derjenigen gasförmigen Kohlenwasserstoffe, die mehr als ungefähr 50% T. H. C. (gesamter volumenbezogener Kohlenwasserstoffgehalt) betragen, und das Verbrennen zu Abfall der verbleibenden gasförmigen Kohlenwasserstoffe.Preferably, the batch process comprises the steps of continuously analyzing the total hydrocarbon content of the gaseous hydrocarbons collected in step e) and using as fuel to heat the reactor only those gaseous hydrocarbons that are greater than about 50% T.H.C. (total hydrocarbon content by volume) and burning to waste the remaining gaseous hydrocarbons.

Vorzugsweise wird der Reaktor bei Auftreten einer zufälligen Luftleckage in den Reaktor, während er unter Vakuum steht, mit unter Druck gesetztem Inertgas geflutet.Preferably, if an accidental air leak occurs into the reactor while it is under vacuum, the reactor is flooded with pressurized inert gas.

Vorzugsweise wird die Reaktordrehung und das Beheizen im Schritt b) bei niedriger Geschwindigkeit bzw. hoher Rate durchgeführt, und anschließend wird die Reaktorheizung heruntergesetzt, während die Reaktordrehung mit gleicher Geschwindigkeit während der exothermischen Reaktion in den Schritten d) und e) fortgesetzt wird.Preferably, the reactor rotation and heating in step b) are carried out at low speed and high rate, respectively, and then the reactor heating is reduced while the reactor rotation is continued at the same speed during the exothermic reaction in steps d) and e).

Vorzugsweise wird der Reaktordruck während der Schritte d) und e) auf 780 bis 790 mm Quecksilbersäule (104 bis 105,3 kPa) reguliert, um eine maximale Ausbeute des Verhältnisses von Öl zu Gas zu erhalten.Preferably, the reactor pressure is regulated to 780 to 790 mm Hg (104 to 105.3 kPa) during steps d) and e) to obtain maximum recovery of the oil to gas ratio.

Vorzugsweise umfasst das diskontinuierliche Verfahren des Weiteren die Schritte des kontinuierlichen Analysierens des gesamten Kohlenwasserstoffgehalts der gasförmigen Kohlenwasserstoffe, die im Schritt f) gesammelt werden, und ferner das Zunehmen der Trommeldrehgeschwindigkeit und der Trommelbeheizung, falls der gesamte Kohlenwasserstoffgehalt der Gase, die im Schritt f) gesammelt werden, unter 50% fällt, um eine Zunahme des gesamten Kohlenwasserstoffgehalts der Gase, die gesammelt werden, zu bewirken, und Wiederholen dieses Zyklus mindestens zweimal, um praktisch vollständig den Kohlenwasserstoffgehalt der Reifenstückchen zu sammeln, so dass im Wesentlichen lediglich Ruß und Stahldrähte als feste Überreste im Schritt g) übrig bleiben.Preferably, the discontinuous process further comprises the steps of continuously analyzing the total hydrocarbon content of the gaseous hydrocarbons collected in step f), and further increasing the drum rotation speed and drum heating if the total hydrocarbon content of the gases collected in step f) falls below 50% to cause an increase in the total hydrocarbon content of the gases collected, and repeating this cycle at least twice to substantially completely collect the hydrocarbon content of the tire chips so that substantially only soot and steel wires remain as solid residues in step g).

Vorzugsweise ist der drehbare Reaktor im Allgemeinen zylindrisch mit Endwänden ausgebildet, bei dem eine Endwand eine Eintrittsöffnung aufweist, die bezüglich der Reaktordrehachse versetzt ist, und die Beladung des Reaktors in Schritt a) vollzogen wird, während die Eintrittsöffnung im Wesentlichen sich in der 12 : 00 Uhr Position befindet, und die Entladung des Reaktors durch Absaugen der festen Rückstände im Schritt f) vollzogen wird, während die Eintrittsöffnung sich im Wesentlichen in der 6 : 00 Uhr Position befindet.Preferably, the rotary reactor is generally cylindrical with end walls, one end wall having an inlet opening offset from the reactor rotation axis, and the loading of the reactor in step a) is carried out while the inlet opening is substantially in the 12:00 o'clock position, and the unloading of the reactor by suction of the solid residues in step f) is carried out while the inlet opening is substantially in the 6:00 o'clock position.

DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In den beigefügten Zeichnungen ist:In the attached drawings:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des ersten Teils eines Flussdiagramms des Zubehörs, das zum Ausführen des Pyrolyseverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;Figure 1 is a schematic view of the first part of a flow diagram of the equipment used to carry out the pyrolysis process according to the present invention;

Fig. 2 eine Fortführung des Flussdiagramms der Fig. 1;Fig. 2 is a continuation of the flow chart of Fig. 1;

Fig. 3 ein Flussdiagramm des Systems zum Betreiben des Gasbrenners, der zum Beheizen des Reaktors in dem Pyrolyseverfahren verwendet wird.Fig. 3 is a flow diagram of the system for operating the gas burner used to heat the reactor in the pyrolysis process.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION METHOD

Die Vorrichtung und das Zubehör, die zum Ausführen des Verfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist in einer parallelen anhängigen Patentanmeldung mit dem Titel "Pyrolysevorrichtung", Miterfinder Rodier Michaus und Richard Bouziane, die am 20. Dezember 1996 angemeldet wurde, beschrieben und beansprucht. Wie schematisch in der Fig. 1 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung einen zylindrischausgebildeten Reaktor 2, der drehbar um eine horizontale Achse ist. Die Endwände des Reaktors 2 werden von koaxialen isolierten Scheiben 4 und 5 gehalten. Scheibe 4 ist durch ein vorderes Lager 6 drehbar gelagert, und Scheibe 5 ist von einem hinteren Lager 8 gelagert, die über einen Regelmotor 10 mit variabler Geschwindigkeit und einen Geschwindigkeitsreduzierer und Zahnkranz 12 angetrieben wird, der an der hinteren isolierten Scheibe 5 angebracht ist. Der Reaktor 2, der aus Stahl hergestellt ist, wird von außen von einem Gasbrenner 14 beheizt. Der Reaktor ist in einem Abstand von einer Wärmeisolierhülle 16 umgeben, die mit einem Kamin 18 ausgestattet ist, in dem sich eine motorisierte Drosselklappe 20 befindet. Das Lager 6 ist an dem Ende eines Hebels 22 angebracht, so dass es in horizontaler Richtung bewegbar ist, um eine thermische Expansion und Kontraktion der Reaktortrommel 2 zu ermöglichen. Die Hülle 16 ist mit Ventilationsöffnungen versehen, die unterhalb der Reaktortrommel 2 angeordnet sind und normalerweise verschlossen werden durch Falltüren 24, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position über zweifachwirkende hydraulische Zylinder 26 betrieben werden. Die Falltüre 24 kann derart angeordnet sein, dass sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft öffnet und sich über einen einfach-wirkenden pneumatischen Zylinder schließt.The apparatus and accessories used to carry out the process according to the present invention are described and claimed in a copending patent application entitled "Pyrolysis Apparatus", co-inventors Rodier Michaus and Richard Bouziane, filed December 20, 1996. As shown schematically in Figure 1, the apparatus comprises a cylindrically shaped reactor 2 which is rotatable about a horizontal axis. The end walls of the reactor 2 are supported by coaxial insulated disks 4 and 5. Disk 4 is rotatably supported by a front bearing 6 and disk 5 is supported by a rear bearing 8 which is driven by a variable speed motor 10 and a speed reducer and gear 12 attached to the rear insulated disk 5. The reactor 2, which is made of steel, is heated externally by a gas burner 14. The reactor is surrounded at a distance by a thermally insulating shell 16 equipped with a chimney 18 in which a motorized throttle valve 20 is located. The bearing 6 is mounted on the end of a lever 22 so that it is movable in a horizontal direction to allow thermal expansion and contraction of the reactor drum 2. The shell 16 is provided with ventilation openings arranged below the reactor drum 2 and normally closed by trap doors 24 operated between an open and a closed position by double-acting hydraulic cylinders 26. The trap door 24 can be arranged to open under the influence of gravity and to close by a single-acting pneumatic cylinder.

Kühlluft für die Reaktortrommel kann zusätzlich durch einen Luftventilator 28 zirkuliert werden. Die vordere Endwand des Reaktors 2 hat eine Eintrittsöffnung, die in Bezug auf die Reaktordrehachse versetzt ist, wobei diese Öffnung durch die Tür 30 verschlossen wird: Die Tür 30 wird geöffnet, um die zu recycelnden Materialien zu laden und jegliche feste Rückstände zu entladen. Die pyrolytischen Dämpfe und Gase werden zur Außenseite über ein Auslassrohr 32, welches fest gegen Drehung an der Außenseite der Trommel gesichert ist, und das an der Innenseite der Trommel mit einer Reihe von Filtern 34 versehen ist, entlassen. Eine Drehverbindung 36 zwischen dem festen Rohr 32 und der sich drehenden Reaktortrommel 2 verhindert, dass Außenluft in die Trommel eintritt, wenn dieselbe unter Vakuum steht.Cooling air for the reactor drum can be additionally circulated by an air fan 28. The front end wall of the reactor 2 has an inlet opening offset with respect to the reactor rotation axis, this opening being closed by the door 30: the door 30 is opened to load the materials to be recycled and to discharge any solid residues. The pyrolytic vapors and gases are discharged to the outside via an outlet pipe 32 which is rigidly secured against rotation on the outside of the drum, and which is provided on the inside of the drum with a series of filters 34. A rotary connection 36 between the fixed pipe 32 and the rotating reactor drum 2 prevents outside air from entering the drum when the latter is under vacuum.

Die Trommel 2 wird anfänglich über eine zweistufige Vakuumpumpe 38 (siehe Fig. 2) evakuiert, die mit dem Auslassrohr 32 über die Leitung 40, 42, den Separator 44, die Leitung 46, den Verdichter 48 und die Leitung 50 verbunden ist. Die evakuierte Luft wird zur Atmosphäre über das Rückschlagventil 192, die Leitung 60, das Magnetventil 136, die Flammensperre 138 und das Flackerfeuer 58 entlassen. Die Reifenstücke bilden Dämpfe und Gase, die durch die Filter 34 gefiltert werden, wobei die Dämpfe in dem Kondensator 48 kondensiert werden, und das Öl und Gasgemisch durch die Leitung 46 in den Separator 44, von dem die Ölkomponente an ein Ölreservoir 52 über die Leitung 54 zugeführt wird, fließt. Das Öl von dem Reservoir 52 wird als Brennstofföl verkauft, das von Ölkraftfahrzeugen 56 transportiert wird.The drum 2 is initially evacuated via a two-stage vacuum pump 38 (see Fig. 2) connected to the outlet pipe 32 via line 40, 42, separator 44, line 46, compressor 48 and line 50. The evacuated air is released to the atmosphere via the check valve 192, line 60, solenoid valve 136, flame arrester 138 and flare 58. The tire pieces form vapors and gases which are filtered by the filters 34, the vapors are condensed in the condenser 48 and the oil and gas mixture flows through the line 46 into the separator 44 from which the oil component is fed to an oil reservoir 52 via line 54. The oil from the reservoir 52 is sold as fuel oil, which is transported by oil trucks 56.

Die Gaskomponente von dem Separator 44 wird der Leitung 60 über die Leitung 42, das Druckregulierventil 200 und die Leitung 198 zugeführt. Das ursprünglich produzierte Gas ist arm an Kohlenwasserstoffgehalt und wird dem Flackerfeuer 58 über die Leitung 60 zugeführt. Hat sein gesamter Kohlenwasserstoffgehalt einen Minimalpegel erreicht, wird das Gas aus der Leitung 60 an ein Prozessgasreservoir 62 zugeführt, aus dem das Prozessgas dem Gasverbrenner 14 über die Leitungen 64, 66 zugeführt wird, nachdem das Natur- bzw. Erdgasreservoir 15 abgeschaltet ist. Der Gasverbrenner 14 wird mit Verbrennungsluft über den Luftventilator 68 versorgt.The gas component from the separator 44 is fed to the line 60 via the line 42, the pressure regulating valve 200 and the line 198. The gas originally produced is low in hydrocarbon content and is fed to the flicker fire 58 via line 60. When its total hydrocarbon content has reached a minimum level, the gas from line 60 is fed to a process gas reservoir 62, from which the process gas is fed to the gas burner 14 via lines 64, 66 after the natural gas reservoir 15 is shut off. The gas burner 14 is supplied with combustion air via the air fan 68.

Sobald die exothermische Reaktion innerhalb der Reaktortrommel 2 stattfindet, wird die Vakuumpumpe 38 angehalten; der Reaktorinnendruck steigt oberhalb Normaldruck an, und das Gas wird über das Ventil 200 geleitet, welches normalerweise auf ungefähr 5 psi (0,35 kg/cm) eingestellt ist.Once the exothermic reaction takes place within the reactor drum 2, the vacuum pump 38 is stopped; the reactor internal pressure rises above normal pressure, and the gas is passed through the valve 200, which is normally set at about 5 psi (0.35 kg/cm).

Der Kondensator 48 weist eine Kühlspule 72 auf, die mit kaltem Wasser, das mit Glykol vermischt ist, über einen Kühlkreislauf einschließlich der Leitungen 74, 76, einer Seite 78 eines Wärmetauschers 80, Wasser und Glykolreservoir 82 und einer Zirkulierpumpe 84 versorgt wird. Der Wärmetauscher 80 weist eine Kühlspule 86 auf, die mit einem Kühlkreislauf einschließlich einem Wasser- bzw. Kühlturm 88, einem Wasserreservoir 90, einer Zirkulierpumpe 92 und der Leitung 96 verbunden ist. Ein Teil der Leitungen 74, 76 kann nach außen hin einer Temperatur unter 0ºC ausgesetzt sein, daher der Zusatz von Glykol zu dem Kühlwasser.The condenser 48 includes a cooling coil 72 which is supplied with cold water mixed with glycol via a cooling circuit including lines 74, 76, one side 78 of a heat exchanger 80, water and glycol reservoir 82 and a circulating pump 84. The heat exchanger 80 includes a cooling coil 86 which is connected to a cooling circuit including a water or cooling tower 88, a water reservoir 90, a circulating pump 92 and the line 96. A portion of the lines 74, 76 may be exposed to a temperature below 0ºC, hence the addition of glycol to the cooling water.

Eine erste Stickstoffquelle 98 ist über eine Leitung 100 mit der Drehverbindung 36 verbunden. Stickstoff aus einem unter Druck gesetzten Reservoir 98 wird über ein Druckregelventil 102 und ein Magnetventil 104 zugeführt. Eine zweite Stickstoffquelle 106 ist mit der Leitung 50 über die Seitenleitung 108 verbunden, die mit einem motorisierten Ventil 110, einem Rückschlagventil 112 und einem manuellen Bypassventil 114 versehen ist, welches das motorisierte Ventil 110 umgibt. Die zweite Stickstoffquelle 106 wird während dem Rückwaschen der Filter in dem System verwendet, um Restluft in den Rohren auszuwaschen. Der Einlass des Kondensators 48 ist mit einem primären Filter 116 und einem sekundären Filter 118 versehen. Der Auslass des Kondensators 48 weist einen sekundären Filter 120 auf. Die Filter 116, 118 und 120 filtrieren feste Partikel, die durch den Drehtrommelfilter 34 gelangt sein können. Nach einer bestimmten Betriebszeit müssen diese Filter 116, 118 und 120 wiederholt gewaschen werden. Zu diesem Zweck wird eine Quelle mit unter Druck gesetzter Luft 124 in die Leitung 46 nach Öffnen des Magnetventils 126 und Schließen des Magnetventils 128 eingelassen; die Luft zirkuliert in umgekehrter Richtung quer über die Filter 120, den Kondensator 48, den Filter 118, den Filter 116 und das manuelle Auslassventil 130.A first nitrogen source 98 is connected to the rotary joint 36 via a line 100. Nitrogen from a pressurized reservoir 98 is supplied via a pressure control valve 102 and a solenoid valve 104. A second nitrogen source 106 is connected to the line 50 via the side line 108, which is connected to a motorized valve 110, a check valve 112 and a manual bypass valve 114 which surrounds the motorized valve 110. The second nitrogen source 106 is used during backwashing of the filters in the system to wash out residual air in the pipes. The inlet of the condenser 48 is provided with a primary filter 116 and a secondary filter 118. The outlet of the condenser 48 has a secondary filter 120. The filters 116, 118 and 120 filter solid particles which may have passed through the rotary drum filter 34. After a certain period of operation, these filters 116, 118 and 120 must be repeatedly washed. For this purpose, a source of pressurized air 124 is admitted into the line 46 after opening the solenoid valve 126 and closing the solenoid valve 128; the air circulates in reverse direction across the filters 120, the condenser 48, the filter 118, the filter 116 and the manual exhaust valve 130.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ersichtlich, dass die hydraulischen Zylinder 26, welche die Falltüren 24 steuern, parallel durch ein Magnetventil 132 gesteuert werden, das mit einer motorbetriebenen Hydraulikpumpe 134 verbunden ist.Referring to Fig. 1, it can be seen that the hydraulic cylinders 26 which control the trap doors 24 are controlled in parallel by a solenoid valve 132 which is connected to a motor-driven hydraulic pump 134.

Die Prozessgase, die durch das diskontinuierliche Verfahren erzeugt werden, werden dem Flackerfeuer 58 über das offene Magnetventil 136 und die Flammensperre 138 zugeführt.The process gases generated by the discontinuous process are supplied to the flicker fire 58 via the open solenoid valve 136 and the flame arrester 138.

Die Prozessgase, die ein Minimum an Kohlenwasserstoffgehalt aufweisen, werden dem Reservoir 62 über das Magnetventil 140, die Flammensperre 142, das Rückschlagventil 144 und das manuelle Ventil 146 zugeführt.The process gases, which have a minimum hydrocarbon content, are supplied to the reservoir 62 via the solenoid valve 140, the flame arrester 142, the check valve 144 and the manual valve 146.

Das Naturgasreservoir 15 versorgt den Gasverbrenner 14, wenn sein Magnetventil 148 geöffnet ist. Prozessgas aus dem Reservoir 62 wird dem Verbrenner 14, wenn das Ventil geschlossen ist, und durch den folgenden Kreislauf zugeführt;The natural gas reservoir 15 supplies the gas burner 14 when its solenoid valve 148 is open. Process gas from the reservoir 62 is supplied to the burner 14 when the valve is closed and through the following circuit;

das manuelle Ventil 150, das Rückschlagventil 152, die Flammensperre 154, den Filter 156, die motorbetriebene Zirkulierpumpe 158, das Rückschlagventil 160, das geöffnete Magnetventil 162 und die Leitung 66.the manual valve 150, the check valve 152, the flame arrester 154, the filter 156, the motor-driven circulation pump 158, the check valve 160, the open solenoid valve 162 and the line 66.

Der Wasserturm 88, der in dem Kühlkreislauf des Kondensators 48 verwendet wird, ist mit einem Magnetventil 164 versehen, das temperaturreguliert ist, um Wasser in das Reservoir 90 bei einer Temperatur von ungefähr 1ºC zu entlassen. Der Wasserpegel in dem Reservoir 90 wird über ein Schwimmerventil 166 gesteuert, das mit einer Wasserquelle über das manuelle Ventil 168 verbunden ist. Das Wasserreservoir 90 kann über das manuelle Ablassventil 170 entleert werden. Kaltes Wasser aus dem Reservoir 90 wird über die Pumpe 62 durch das normalerweise geöffnete manuelle Ventil 172 zirkuliert.The water tower 88 used in the cooling circuit of the condenser 48 is provided with a solenoid valve 164 which is temperature regulated to release water into the reservoir 90 at a temperature of approximately 1ºC. The water level in the reservoir 90 is controlled by a float valve 166 which is connected to a water source via the manual valve 168. The water reservoir 90 can be drained via the manual drain valve 170. Cold water from the reservoir 90 is circulated via the pump 62 through the normally open manual valve 172.

Die Zirkulierpumpe 84 für den Kühlkreislauf 74, 76, 78, 82 ist mit manuellen Einlass- und Auslassventilen 174 versehen.The circulation pump 84 for the cooling circuit 74, 76, 78, 82 is provided with manual inlet and outlet valves 174.

Die Leitung 54, die Öl von dem Separator 44 an das Ölreservoir 52 zuführt, ist mit einem Magnetventil 175 und einem Rückschlagventil 176 versehen. Der Boden des Separators 44 ist ebenso mit dem Reservoir 52 über eine Bypassleitung 178 verbunden, die mit einem Magnetventil 180 versehen ist. Der Separator 44 weist ebenso ein Ablassventil 182 auf. Das recycelte Öl aus dem Reservoir 52 wird in ein Tankkraftfahrzeug 56 über die Pumpe 184 durch ein manuelles Ventil 186, ein Magnetventil 188 und ein Ölstandsmessgerät 190 gepumpt.The line 54 which supplies oil from the separator 44 to the oil reservoir 52 is provided with a solenoid valve 175 and a check valve 176. The bottom of the separator 44 is also connected to the reservoir 52 via a bypass line 178 which is provided with a solenoid valve 180. The separator 44 also has a drain valve 182. The recycled oil from the reservoir 52 is pumped into a tanker 56 via the pump 184 through a manual valve 186, a solenoid valve 188 and an oil level gauge 190.

Die Leitung 40 der Vakuumpumpe 38 ist mit einem Magnetventil 191 und einem Rückschlagventil 192 versehen. Die Pumpe 38 ist parallel mit einer Zirkulierpumpe 70 zwischen den Leitungen 42 und 60 verbunden. Die Leitung der Pumpe 70 umfasst ein Magnetventil 193, einen Filter 194 und ein Rückschlagventil 196. Die Bypassleitung 198 verbindet die Leitungen 42 und 60. Die Bypassleitung 198 ist mit einem Druckregelventil 200 ausgestattet. -The line 40 of the vacuum pump 38 is provided with a solenoid valve 191 and a check valve 192. The pump 38 is connected in parallel with a circulation pump 70 between the lines 42 and 60. The line of the pump 70 comprises a Solenoid valve 193, a filter 194 and a check valve 196. The bypass line 198 connects the lines 42 and 60. The bypass line 198 is equipped with a pressure control valve 200. -

Mit Bezug auf die Fig. 1 weist das Prozessgasreservoir 62 eine Bypassleitung 202 auf, die dieselbe direkt mit dem Flackerfeuer 58 an dem Einlass der Flammensperre 138 verbindet; die Bypassleitung 202 ist mit einem Druckregelventil 204 ausgestattet. Auf diese Weise, im Falle eines zufälligen Überdruckes, wird das Reservoir 62 an das Flackerfeuer 58 entlassen.Referring to Figure 1, the process gas reservoir 62 has a bypass line 202 connecting it directly to the flicker fire 58 at the inlet of the flame arrester 138; the bypass line 202 is equipped with a pressure regulating valve 204. In this way, in the event of an accidental overpressure, the reservoir 62 is released to the flicker fire 58.

Das Naturgasreservoir 15 versorgt die Dauerflamme 206 des Gasverbrenners 14 über den folgenden Kreislauf (siehe Fig. 1 und 3): die Leitung 208, die mit der Auslassleitung des Reservoirs 15 zwischen zwei manuellen Ventilen 210 verbunden ist, das manuelle Ventil 212, das Druckregelventil 214, das magnetbetriebene Abschaltventil 216, das manuelle Ventil 218 und die Dauerflamme 206. Manometer 220 mit einem manuellen Abschaltventil 222 sind mit der Leitung 208 verbunden, das letzte kurz nach der Dauerflamme 206. Gasleckprüfpunkte 224 sind ebenfalls an der Dauerflammenleitung 208 installiert. Die Verbrennersteuerung in Leitung 66 ist schematisch in der Box 226 in Fig. 1 angezeigt und detailliert in Fig. 3 wie folgt zu sehen: in der Leitung 66 ist seriell ein Druckregelventil 228, ein Manometer 230 mit seinem manuellen Ventil 232, ein Niederdruckschalter 234, eine Ablassleitung 236 mit seinem manuellen Ventil 238 verbunden, das als Bypass zur Leitung 66 zwischen zwei motorisierten Timerventilen 240, die auf etwa 13 Sekunden eingestellt sind, verbunden ist. Die Ventile 240 sind normalerweise geöffnet, werden aber geschlossen, falls der Verbrenner 14 nicht nach 13 Sekunden zündet.The natural gas reservoir 15 supplies the pilot flame 206 of the gas burner 14 via the following circuit (see Fig. 1 and 3): the line 208 connected to the outlet line of the reservoir 15 between two manual valves 210, the manual valve 212, the pressure control valve 214, the solenoid operated shut-off valve 216, the manual valve 218 and the pilot flame 206. Pressure gauges 220 with a manual shut-off valve 222 are connected to the line 208, the last one just after the pilot flame 206. Gas leak test points 224 are also installed on the pilot flame line 208. The combustor control in line 66 is shown schematically in box 226 in Fig. 1 and detailed in Fig. 3 as follows: in line 66 there is connected in series a pressure control valve 228, a pressure gauge 230 with its manual valve 232, a low pressure switch 234, a bleed line 236 with its manual valve 238 which is connected as a bypass to line 66 between two motorized timer valves 240 set to approximately 13 seconds. The valves 240 are normally open but are closed if the combustor 14 does not fire after 13 seconds.

Auf der stromabwärtigen Seite von dem letzten Timerventil 240 befindet sich ein motorisiertes Klappenventil 242, welches variablen Gaseinlass in den Verbrenner 14 ermöglicht; um so die Wärmekapazität des Verbrenners zu variieren. Ein Hochdruckschalter 244 zusammen mit einem Manometer 246 und seinem manuellen Ventil 248 sind mit der Leitung 66 an der stromabwärtigen Seite des Klappenventils 242 verbunden. Stromabwärts von dieser Verbindung befindet sich ein manuelles Ventil 250 und eine Flammensperre 252 kurz vor dem Verbrenner 14. Die Leitung 66 ist ebenso mit Leckprüfpunkten 224 versehen.Downstream of the last timer valve 240 is a motorized flap valve 242 which allows variable gas inlet into the combustor 14 so as to vary the heat capacity of the combustor. A high pressure switch 244 together with a pressure gauge 246 and its manual valve 248 are connected to line 66 downstream of the flap valve 242. Downstream of this connection is a manual valve 250 and a flame arrester 252 just before the combustor 14. Line 66 is also provided with leak test points 224.

Der Reaktor und der Zubehörkreislauf sind mit Sensoren zum Messen der folgenden Parameter versehen: Druck, Temperatur, Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, und der gesamte Kohlenwasserstoffgehalt. Die Messwerte zusammen mit den Befehlen zum Betätigen der motorisierten Ventile und der Magnetventile und des Gasverbrennersteuerklappenventils 242 werden von einem zentralen Steuercomputer durch Datentransmitter und Empfänger, die durch 254 angezeigt sind, übertragen und empfangen. Ein automatisierter Betrieb des Reaktors kann, außer dem Laden und Entladebetrieb des Reaktors, erreicht werden.The reactor and the accessory circuit are provided with sensors for measuring the following parameters: pressure, temperature, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, and total hydrocarbon content. The measured values together with the commands for operating the motorized valves and the solenoid valves and the gas burner control flap valve 242 are transmitted and received by a central control computer through data transmitters and receivers indicated by 254. Automated operation of the reactor can be achieved, except for the loading and unloading operation of the reactor.

Der Kamin 18 ist mit drei Sensoren 256 ausgestattet zum Analysieren des gesamten Kohlenstoffgehalts, des Kohlenstoffmonoxidgehalts und des Sauerstoffgehalts der Verbrennungsgase des Verbrenners 14. Luft wird auf die Kaminsensoren 256 durch einen motorisierten Luftventilator 258 eingeführt, um diese Sensoren zu kühlen. Die Analyse der Zusammensetzung der durch den Reaktor erzeugten Gase wird in der Leitung 60 an der stromabwärtigen Seite von den Pumpen 38 und 70 durch die Sensoren 260 zum Analysieren und Übertragen der Prozentdaten von Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und des gesamten Kohlenstoffwasserstoffgehalts (siehe Fig. 2) durchgeführt. Ein Infrarotsensor 262, der sich in dem Raum zwischen der Hülse 16 und der Reaktortrommel 2 befindet, liest die Temperatur innerhalb des Raums und überträgt diese. Die Sensoren 264 lesen die Temperatur und den Druck innerhalb der Trommel 2 oberhalb des festen Materials, das in dem Reaktor 2 enthalten ist. Ein Temperatursensor 266, der an dem Ende einer Stange 268, die an dem Auslassrohr 32 befestigt ist, angebracht ist, liest und überträgt die Temperatur der Gummireifenstücke innerhalb der Trommel. Flammenstangen 270 an beiden Enden des länglichen Verbrenners 14 übertragen ein Signal an den Computer, falls die Verbrennerdüsen nicht zünden, um so den Betrieb des Verbrenners anzuhalten. Der Betrieb der Luftventilatoren 28, 68 und des variablen Stellmotors 10 kann ebenso von dem zentralen Computer, wie dies durch die Datentransmitter und Empfänger 272 angezeigt ist, gesteuert werden. Die Stickstoffquelle 106 ist mit einem Drucksensor 274 ausgestattet, der ein Alarmsignal ausgibt, falls der Druck der Stickstoffquelle zu nieder ist. Ein weiterer Drucksensor 276 in der Leitung 108 überwacht den Druck der Stickstoffzuführung aus dem Reservoir 106 zur Leitung 50. Um das Ausmaß der Verstopfung der Filter zu messen, misst ein Differentialdrucksensor 278 und überträgt den Differentialdruck über den Filter 116, und ein ähnlicher Differentialdrucksensor 280 ist quer über dem Einlass des Filters 118 und dem Auslass des Filters 120 verbunden. Temperatursensoren 282, 284 lesen die Temperatur der Gase und Dämpfe, die durch die Leitung 50 stromaufwärts und stromabwärts von dem Kondensator 48 strömen. Ein Drucksensor 286 und ein Temperatorsensor 287 lesen den Druck und die Temperatur des Kühlfluids, das in die Kondensatorspule 72 durch die Leitung 74 eintritt. Ein Drucksensor 288 liest und überträgt den Druck in der Leitung 46 stromabwärts von dem Kondensator 48. Der Separator 44 ist mit einem Hochpegelsensor 290, einem Mediumpegelsensor 292 und einem Niederpegelsensor 294 ausgestattet. Die Sensoren 292, 294 modulieren den Betrieb des Auslassventils 174 zum Ölreservoir 252, während der Hochpegelsensor 290 das normalerweise geschlossene Ventil 180 öffnet, um einen zusätzlichen Bypassauslass des Separators in das Reservoir 52 vorzusehen. Die Reservoirs 82 und 90 sind mit einem Niederpegelalarmsensor 198 ausgestattet. Der Drucksensor 300 und der Temperatursensor 302 sind auf der Leitung 96 stromabwärts von der Pumpe 92 befestigt.The stack 18 is equipped with three sensors 256 for analyzing the total carbon content, the carbon monoxide content and the oxygen content of the combustion gases of the combustor 14. Air is introduced onto the stack sensors 256 by a motorized air fan 258 to cool these sensors. The analysis of the composition of the gases produced by the reactor is carried out in the line 60 on the downstream side from the pumps 38 and 70 by the sensors 260 for analyzing and transmitting the percentage data of oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and total carbon hydrogen content (see Fig. 2). An infrared sensor 262 located in the space between the sleeve 16 and the reactor drum 2 reads and transmits the temperature within the space. The sensors 264 read the temperature and pressure within the drum 2 above the solid material contained in the reactor 2. A temperature sensor 266 mounted on the end of a rod 268 attached to the outlet pipe 32 reads and transmits the temperature of the rubber tire pieces within the drum. Flame rods 270 at either end of the elongated combustor 14 transmit a signal to the computer if the combustor nozzles do not fire, thereby stopping the operation of the combustor. The operation of the air fans 28, 68 and the variable actuator 10 may also be controlled by the central computer as indicated by the data transmitters and receivers 272. The nitrogen source 106 is equipped with a pressure sensor 274 which issues an alarm signal if the pressure of the nitrogen source is too low. Another pressure sensor 276 in line 108 monitors the pressure of the nitrogen supply from the reservoir 106 to line 50. To measure the extent of clogging of the filters, a differential pressure sensor 278 measures and transmits the differential pressure across the filter 116, and a similar differential pressure sensor 280 is connected across the inlet of the filter 118 and the outlet of the filter 120. Temperature sensors 282, 284 read the temperature of the gases and vapors flowing through the line 50 upstream and downstream of the condenser 48. A pressure sensor 286 and a temperature sensor 287 read the pressure and temperature of the cooling fluid entering the condenser coil 72 through line 74. A pressure sensor 288 reads and transmits the pressure in the line 46 downstream of the condenser 48. The separator 44 is connected to a high level sensor 290, a medium level sensor 292 and a Low level sensor 294. Sensors 292, 294 modulate operation of outlet valve 174 to oil reservoir 252 while high level sensor 290 opens normally closed valve 180 to provide additional bypass outlet of the separator into reservoir 52. Reservoirs 82 and 90 are equipped with low level alarm sensor 198. Pressure sensor 300 and temperature sensor 302 are mounted on line 96 downstream of pump 92.

Das Folgende ist ein Beispiel des diskontinuierlichen Verfahrens der vorliegenden Erfindung.The following is an example of the batch process of the present invention.

Ein Reaktor 20 mit einem Durchmesser von 20' (6,1 m) Länge und 8' (2,44 m) Durchmesser wurde eingesetzt. Sechs Tonnen (12.000 Pfund) (5.454 kg) der verwendeten Gummireifen, was ungefähr 600 Reifen entspricht, wurden zuerst zerstückelt zu einer Größe von ungefähr 4" · 4" (10,2 · 10,2 cm) und als Reifenstücke in die stationäre Reaktortrommel 2 geladen, wobei die Reaktorzugangstüre 30 sich in der 12 : 00 Uhr Position befand. Die Tür wurde luftdicht verschlossen, und die Vakuumpumpe 38 wurde eingeschaltet, bis ein Vakuum von 29,9 mm Quecksilbersäule (4 kPa) innerhalb der Trommel erreicht wurde. Die Trommel wurde anschließend bei einer niedrigen Geschwindigkeit von 1,5 RPM betrieben, und der Verbrenner 14 wurde eingeschaltet, wobei das Naturgas aus dem Reservoir 15 beim Beginn des ersten diskontinuierlichen Betriebsvorgangs verwendet wurde. Beheizt wurde bei ungefähr 50% der Verbrennerkapazität für 10 Minuten, anschließend für die anschließenden 35 Minuten bei 90% der Verbrennerkapazität. Zu diesem Zeitpunkt begann die exothermische Reaktion bei ungefähr 435ºC, und zu diesem Zeitpunkt wurde das Beheizen auf 10% der Verbrennerkapazität verringert, und die Vakuumpumpe 38 wurde angehalten, und das Ventil 191 wurde geschlossen, um so positiv sekundäre Krackreaktionen zu verhindern und um zu ermöglichen, dass der Innendruck des Reaktors durch die Erzeugung der Prozessgase und Dämpfe erhöht wurde, die sodann begannen, durch den Kondensator 48 ausgelassen zu werden und durch den Separator. 44 separiert zu werden, wobei das Öl zu dem Reservoir 52 floss und die Prozessgase über die Bypassleitung 195 und das Druckregelventil 200 zur Leitung 60, wenn der Gasdruck höher als 5 psi (0,35 kg/cm²) war, und über die Zirkulierpumpe 70 und das geöffnete Ventil 191 für Gasdrücke niedriger als 5 psi (0,35 kg/cm²) zugeführt wurden. Die anfänglichen Prozessgase mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 50%, gemessen durch den relevanten Sensor 260, wurden zuerst zum Flackerfeuer 58 geleitet, indem das Magnetventil 136 geöffnet wurde, und danach, wenn sie einen Wert von 50% T. H. C. (50% gesamter Kohlenstoffgehalt) erreicht hatten, wurden sie zum Reservoir 262 durch Schließen des Ventils 136 und Öffnen des Ventils 140 geleitet. Sobald sich ausreichend Prozessgas innerhalb des Reservoirs 162 angesammelt hatte, wie dies durch den Drucksensor 163 angezeigt wurde, wurde die Pumpe 158 eingeschaltet. Die Prozessgase wurden dem Verbrenner 14 bei Maximaldruck zugeführt, der durch das Ventil 228 reguliert wird (siehe Fig. 3), und der Verbrenner wurde zwischen 10% und voller Kapazität durch das von dem Computer gesteuerte, motorisierte Drosselklappenventil 242 moduliert.A reactor 20 20' (6.1 m) long and 8' (2.44 m) diameter was employed. Six tons (12,000 pounds) (5,454 kg) of the rubber tires used, equivalent to about 600 tires, were first cut to a size of about 4" x 4" (10.2 x 10.2 cm) and loaded as tire pieces into the stationary reactor drum 2 with the reactor access door 30 in the 12 o'clock position. The door was hermetically sealed and the vacuum pump 38 was turned on until a vacuum of 29.9 mm mercury (4 kPa) was achieved within the drum. The drum was then operated at a low speed of 1.5 RPM and the combustor 14 was turned on using the natural gas from the reservoir 15 at the beginning of the first batch operation. Heating was carried out at approximately 50% of the combustor capacity for 10 minutes, then for the next 35 minutes at 90% of the combustor capacity. At this point the exothermic reaction began at approximately 435ºC, at which point heating was reduced to 10% of the combustor capacity and the vacuum pump 38 was stopped and the valve 191 was closed so as to positively discharge secondary to prevent cracking reactions and to allow the internal pressure of the reactor to be increased by the generation of the process gases and vapors which then began to be exhausted through the condenser 48 and separated by the separator 44, with the oil flowing to the reservoir 52 and the process gases being fed via the bypass line 195 and the pressure control valve 200 to the line 60 when the gas pressure was higher than 5 psi (0.35 kg/cm²), and via the circulating pump 70 and the opened valve 191 for gas pressures lower than 5 psi (0.35 kg/cm²). The initial process gases having a carbon content of less than 50% as measured by the relevant sensor 260 were first directed to the flicker fire 58 by opening the solenoid valve 136 and thereafter, when they had reached a value of 50% THC (50% total carbon content), they were directed to the reservoir 262 by closing the valve 136 and opening the valve 140. Once sufficient process gas had accumulated within the reservoir 162 as indicated by the pressure sensor 163, the pump 158 was turned on. The process gases were fed to the combustor 14 at maximum pressure regulated by the valve 228 (see Fig. 3) and the combustor was modulated between 10% and full capacity by the computer controlled motorized throttle valve 242.

Der Druck innerhalb des Reaktors 2 wurde zwischen 781 und 789 mm Quecksilbersäule (104 und 105,2 kPa) reguliert, um so eine maximale Ausgabe an Öl relativ zur Ausgabe an Prozessgas zu erhalten. Um dies durchzuführen wurde die Reaktordrehung und das Beheizen moduliert und lediglich am Ende des diskontinuierlichen Betriebs, wenn die Gasausgabe begann abzunehmen, war es notwendig, die Pumpe 70 anzuschalten. Die Temperatur an dem Einlass des Kondensators 48, wie dies durch den Temperatursensor 282 bestimmt wird, variierte während des gesamten diskontinuierlichen Betriebs zwischen 460 und 496ºC, während die Temperatur an dem Auslass des Kondensators 48, wie dies durch den Temperatursensor 284 bestimmt wurde, zwischen 4ºC und 52ºC variierte.The pressure within reactor 2 was regulated between 781 and 789 mm Hg (104 and 105.2 kPa) so as to obtain maximum output of oil relative to output of process gas. To do this, reactor rotation and heating were modulated and only at the end of the batch operation, when the gas output began to decrease, was it necessary to turn on pump 70. The temperature at the inlet of condenser 48, as determined by temperature sensor 282, varied throughout the batch operation between 460 and 496ºC. while the temperature at the outlet of the condenser 48, as determined by the temperature sensor 284, varied between 4ºC and 52ºC.

Diese Druck- und Temperaturbedingungen und ebenso die niedrige Drehgeschwindigkeit der Trommel wurden beibehalten, bis der gesamte Kohlenwasserstoffgehalt der separierten Prozessgase weniger als 50% betrug, und sodann wurde die Trommeldrehung erhöht auf 1,5 RPM bis ungefähr 10 RPM für ungefähr 4 Minuten, und die Geschwindigkeit wurde wiederum auf 1,5 RPM abgesenkt, und dieser Zyklus wurde dreimal wiederholt. Die festen Rückstände in der Trommel fingen wieder an, Prozessgase aufgrund des schnellen Rührens zu emittieren. Am Ende des dritten Rührzykluses erlosch die Fackel 58, wenn der gesamte Kohlenstoffgehalt des Verfahrens auf ungefähr 1 bis 2% abfällt.These pressure and temperature conditions, as well as the low speed of rotation of the drum, were maintained until the total hydrocarbon content of the separated process gases was less than 50%, and then the drum rotation was increased to 1.5 RPM to about 10 RPM for about 4 minutes, and the speed was again decreased to 1.5 RPM, and this cycle was repeated three times. The solid residues in the drum again began to emit process gases due to the rapid agitation. At the end of the third agitation cycle, the torch 58 was extinguished when the total carbon content of the process dropped to about 1 to 2%.

Während des gesamten diskontinuierlichen Verfahrens wurden die Verbrennungsgase von dem Verbrenner 14 bezüglich ihrer Zusammensetzung durch die Sensoren 260 und das Kamindrosselklappenventil 20 beobachtet, und der Verbrennungsluftventilator 68 wurde folglich moduliert, um so für die Umwelt verträgliche Verbrennungsgase in die Atmosphäre zu entlassen.Throughout the batch process, the combustion gases from the combustor 14 were monitored for their composition by the sensors 260 and the stack throttle valve 20, and the combustion air fan 68 was accordingly modulated so as to release environmentally acceptable combustion gases into the atmosphere.

Nach Beendigung des diskontinuierlichen Verfahrens wurden die Falltüren 24 geöffnet, und der Luftventilator 76 wurde eingeschaltet, um die Trommel 2 schnell zu kühlen. Fiel die Trommeltemperatur auf ungefähr 200ºC, wobei die Trommel angehalten wurde und sich ihre Türe in der 12 : 00 Uhr Position befand, wurde die Türe 30 geöffnet und durch eine Dummytüre ersetzt. Die Trommel 2 wurde anschließend in eine Position gedreht, in der die Dummytüre sich in der 6 : 00 Uhr Position befand, sodann wurde die Dummytüre entfernt, und das Saugrohr eines Vakuumreinigers wurde in einem Abstand von ungefähr 18 inches (45,7 cm) von der Türe gehalten, um so zu verhindern, dass Pulver in der Trommel in die Atmosphäre entweichen kann. Das Saugrohr, das eine Länge von 26 Fuß (7,93 m) aufweist, wurde in die Trommel eingeführt und in Tongitudinaler Richtung der Trommel bewegt, um so die festen Überreste S herauszusaugen, nämlich Ruß und Drahtgeflecht, die anschließend zu einem Separator weitergegeben wurden, so dass der Ruß und ebenso das Drahtgeflecht von den Gummireifen wiedergewonnen wurde.After completion of the batch process, the trap doors 24 were opened and the air fan 76 was turned on to rapidly cool the drum 2. When the drum temperature dropped to about 200°C with the drum stopped and its door in the 12:00 o'clock position, the door 30 was opened and replaced with a dummy door. The drum 2 was then rotated to a position where the dummy door was in the 6:00 o'clock position, the dummy door was removed and the suction pipe of a vacuum cleaner was placed at a distance of about 18 inches (45.7 cm) from the door to prevent powder in the drum from escaping into the atmosphere. The suction pipe, which is 26 feet (7.93 m) long, was inserted into the drum and moved in a tongitudinal direction of the drum to suck out the solid residues S, namely soot and wire mesh, which were then passed on to a separator so that the soot and also the wire mesh were recovered from the rubber tires.

Die gesamte Dauer des Verfahrens zum Bearbeiten von 12.000 Pfund (5 454 kg Reifen) betrug drei Stunden und zwanzig Minuten.The total time for the process of processing 12,000 pounds (5,454 kg) of tires was three hours and twenty minutes.

Die folgenden Komponenten wurden erhalten, ausgedrückt in Gewichtsprozent der Reifen, die bearbeitet wurden: 47% Leichtöl, was 1,3 U. S. Gallonen (4,92 Liter) pro Reifen entspricht, 11% Prozessgas, 32% Ruß und 10% Stahl. Der Ruß war von einer Qualität, der z. B. als Trockentinte in Kopiermaschinen verkauft werden kann.The following components were obtained, expressed as percent by weight of the tires processed: 47% light oil, equivalent to 1.3 U.S. gallons (4.92 liters) per tire, 11% process gas, 32% carbon black, and 10% steel. The carbon black was of a quality that can be sold, for example, as dry ink in copying machines.

Ölanalyse: Eine Ölprobe wurde an ein kommerzielles Labor geliefert, und die folgenden Daten wurden erhalten:Oil Analysis: An oil sample was delivered to a commercial laboratory and the following data was obtained:

Dichte bei 15ºC: 918,3 kg/cm³;Density at 15ºC: 918.3 kg/cm³;

Heizwert: 1767,2 BTU (41.105 kJ/kg)/1b; Ketonindex 34,5; Viskosität bei 40ºC: 3,94 cSt (4,29 Centipoise); Asche: 0,011% m. Das Öl wurde destilliert. Der ursprüngliche Siedepunkt betrug 64ºC. 10% des Öls wurden bei 137ºC wiedergewonnen, 20% bei 178ºC, 30% bei 220ºC, 40% bei 259ºC, 50% bei 299ºC, 60% bei 331ºC, 70% bei 358ºC, und 90% wurde bei 399ºC wiedergewonnen. Kracking fand bei 92% der Wiedergewinnung bei 402ºC statt. Der Flammpunkt betrug 22ºC. Eine Röntgenanalyse ergab einen Schwefelgehalt von 0,85% m und einen gesamten Halogengehalt von 713 ppm.Heating value: 1767.2 BTU (41,105 kJ/kg)/1b; ketone index 34.5; viscosity at 40ºC: 3.94 cSt (4.29 centipoise); ash: 0.011% m. The oil was distilled. The original boiling point was 64ºC. 10% of the oil was recovered at 137ºC, 20% at 178ºC, 30% at 220ºC, 40% at 259ºC, 50% at 299ºC, 60% at 331ºC, 70% at 358ºC, and 90% was recovered at 399ºC. Cracking occurred with 92% of the recovery at 402ºC. The flash point was 22ºC. An X-ray analysis showed a Sulfur content of 0.85% m and a total halogen content of 713 ppm.

Der so erhaltene Ruß wurde ebenso analysiert hinsichtlich Verunreinigungen mit dem folgenden Ergebnis: Arsen 1,71 mg/kg, Cadmium 4,60 mg/kg, Chloride 2210 mg/kg, Chrom 9,50 mg/kg, Kupfer 410 mg/kg, Petroleum-Kohlenwasserstoffe 720 mg/kg, Quecksilber weniger als 0,05 mg/kg, Nickel 11,5 mg/kg, Blei 144 mg/kg, Schwefel 4,05 mg/kg, und Zink 48.500 mg/kg. Bei einer Verbrennungstemperatur von 800ºC betrug der Rußverlust der Rußprobe 83,9%. Es wurde ermittelt, dass 10 bis 15% der erhaltenen Prozessgase als Brennstoffgas verbraucht werden könnten, das über das Prozessgas, das zum Beheizen des Reaktors während des diskontinuierlichen Verfahrens erforderlich ist, hinaus vorhanden ist. Der Altreifenrecyclingprozess kontaminierte in keinem Fall die Atmosphäre, die den Reaktor umgibt, da es sehr einfach war, den Austritt von Ruß während des Entladens des Reaktors zu verhindern.The soot thus obtained was also analyzed for impurities with the following result: arsenic 1.71 mg/kg, cadmium 4.60 mg/kg, chlorides 2210 mg/kg, chromium 9.50 mg/kg, copper 410 mg/kg, petroleum hydrocarbons 720 mg/kg, mercury less than 0.05 mg/kg, nickel 11.5 mg/kg, lead 144 mg/kg, sulfur 4.05 mg/kg, and zinc 48,500 mg/kg. At a combustion temperature of 800ºC, the soot loss of the soot sample was 83.9%. It was determined that 10 to 15% of the process gases obtained could be consumed as fuel gas in excess of the process gas required to heat the reactor during the batch process. The waste tire recycling process did not in any case contaminate the atmosphere surrounding the reactor, since it was very easy to prevent the release of soot during the unloading of the reactor.

Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass Naturgas als Quelle für die Verbrenner lediglich beim Beginn des ersten diskontinuierlichen Betriebsvorgangs verwendet wurde, da ausreichend Prozessgas sich in dem Reservoir 62 während des ersten diskontinuierlichen Betriebsvorgangs ansammelt hatte für den Beginn des zweiten und der nachfolgenden diskontinuierlichen Betriebsvorgänge.It is noted in this context that natural gas was used as a source for the combustors only at the start of the first batch operation, since sufficient process gas had accumulated in the reservoir 62 during the first batch operation for the start of the second and subsequent batch operations.

Es wurde ebenso herausgefunden, dass die beiden Reaktoren 2 einschließlich der Hülse 16, des Kamins 20, des Verbrenners 14 und das unmittelbare Zubehör parallel installiert werden könnten, um Gas an ein einziges Bearbeitungszubehör einschließlich des Kondensators 72, des Separators 44, des Reservoirs 52, der Pumpen 38 und 70 und anderes damit zusammenhängendes Zubehör zu entlassen, so dass praktisch die Kapazität der Installation verdoppelt wird.It was also found that the two reactors 2 including the sleeve 16, the chimney 20, the combustor 14 and the immediate accessories could be installed in parallel to supply gas to a single processing accessory including the condenser 72, the separator 44, the reservoir 52, the pumps 38 and 70 and other associated equipment. related accessories, thus practically doubling the capacity of the installation.

Das überschüssige Prozessgas zusätzlich zu dem, was für das Beheizen des Reaktors erforderlich ist, kann als Brennstoff verwendet werden, z. B. für die Dampferzeugung.The excess process gas in addition to that required for heating the reactor can be used as fuel, e.g. for steam generation.

Claims

1. A discontinuous pyrolysis process for the recycling of hydrocarbon-containing waste materials, comprising the successive steps of:

a) loading the material into a rotary reactor, closing the reactor and removing oxygen from the reactor using a vacuum pump until a vacuum of less than about 4.67 kPa is achieved in the reactor;

b) rotating the reactor about a substantially horizontal axis while externally heating it until the waste material in the reactor reaches a temperature of 435 to 500ºC and an exothermic reaction is initiated in the reactor, further turning off the vacuum pump and reducing the external reactor heating as the exothermic reaction is initiated;

Filtering the reactor vapors and gases with a multiple filters installed in the reactor along the length of the reactor;

(d) control of the reactor pressure in the range of atmospheric pressure and above, after initiation and during the exothermic reaction, in order to prevent secondary cracking reactions in the gas and vapour phases;

(e) maintaining the rotation and heating of the reactor while removing the condensable hydrocarbon vapours and gaseous hydrocarbons produced by the exothermic reaction;

f) condensation of the vapours to oil and separate collection of the gaseous hydrocarbons; and

g) Discharge of all solid residues including soot powder and steel wires from the reactor.

2. A batch process according to claim 1, further comprising using the gaseous hydrocarbons collected in step e) as fuel for heating the reactor in steps b) and d).

3. A batch process according to claim 1, further comprising air cooling the reactor between steps e) and f).

4. A batch process according to claim 2, further comprising air cooling the reactor between steps e) and f).

5. A batch process according to claim 1, further comprising using the gaseous hydrocarbons as a fuel for heating the reactor in steps b) and d).

6. A batch process according to claim 5, further comprising air cooling the reactor between steps e) and f).

7. A batch process according to claim 2, further comprising the steps of continuously analyzing the total hydrocarbon content of the gaseous hydrocarbons collected in step e) and using as fuel only the gaseous hydrocarbons having more than about 50% total hydrocarbon content to heat the reactor and combusting the remaining gaseous hydrocarbons to destroy them.

8. A batch process according to claim 5, further comprising the steps of continuously analyzing the total hydrocarbon content of the gaseous hydrocarbons collected in step e) and using as fuel only the gaseous hydrocarbons having greater than about 50% T.H.C. (total hydrocarbon content by volume) to heat the reactor and combusting the remaining gaseous hydrocarbons to destroy them.

9. A batch process according to claim 5, further comprising flooding the reactor under vacuum with pressurized inert gas against atmospheric air leakage in the reactor.

10. A batch process according to claim 1, wherein the reactor rotation and heating in step b) is carried out at a low speed or at a high value, respectively, and then during the exothermic reaction in steps c) and d) the reactor heating is reduced while the reactor rotation is maintained at the same speed.

11. A batch process according to claim 10, further comprising pressure sensors and pressure control valves connected to the reactor during steps c) and

d) be operated and maintain a pressure of between 780 and 790 mm mercury (104 to 105.2 kPa) in the reactor in order to achieve an optimal oil to gas recovery ratio.

12. A batch process according to claim 11, further comprising the steps of continuously analyzing the total hydrocarbon content of the gaseous hydrocarbons collected in step e) and further increasing the rotation speed and heating of the drum when the total hydrocarbon content of the gas collected in step e) falls below 50% to increase the total hydrocarbon content in the collected gases and repeating the cycle at least twice to collect substantially the entire hydrocarbon content of the tire chips to leave substantially only soot and steel wires as solid residues in step f).

13. A batch process according to claim 12, wherein the rotary reactor is generally cylindrical in shape with end walls, one end wall having an inlet opening offset with respect to the reactor rotation axis, loading of the reactor in step a) is effected while the inlet opening is substantially in the 12:00 o'clock position and unloading of the reactor by suction of the solid residues in step f) is effected while the inlet opening is substantially in the 6:00 o'clock position.

14. A batch process according to claim 1, further comprising the step of further filtering vapor and gas from the reactor with additional primary and secondary filters mounted externally of the reactor, this latter step occurring between steps d) and e).