EP2050808A2 - Pyrolysevorrichtung - Google Patents

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EP2050808A2
EP2050808A2 EP08018175A EP08018175A EP2050808A2 EP 2050808 A2 EP2050808 A2 EP 2050808A2 EP 08018175 A EP08018175 A EP 08018175A EP 08018175 A EP08018175 A EP 08018175A EP 2050808 A2 EP2050808 A2 EP 2050808A2
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EP
European Patent Office
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reactor
furnace
pyrolysis device
lid
line
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Withdrawn
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EP08018175A
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English (en)
French (fr)
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EP2050808A3 (de
Inventor
Peter Winter
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Karl Ley Industrieofenbau GmbH
Original Assignee
Karl Ley Industrieofenbau GmbH
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Publication date
Application filed by Karl Ley Industrieofenbau GmbH filed Critical Karl Ley Industrieofenbau GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge
    • C10B47/06—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge in retorts

Definitions

  • the invention relates to a pyrolysis device, comprising a furnace, which receives a closable with a lid reactor.
  • Such known pyrolysis devices comprise a heating chamber (furnace) and a reactor in which the pyrolysis material, such as waste rubber parts, are pyrolyzed.
  • the reactor is set in the heating furnace, where it remains for several hours to pyrolyze the material.
  • a disadvantage of the previously known devices is that the pyrolysis process takes a very long time, the outgassing of the material is imperfect and the output material can emerge in inferior quality.
  • the lower quality is in particular caused by the fact that the pipes projecting into the reactor, for example, for the removal of the process gas is passed through the furnace wall to the reactor, which due to the high ambient temperature, a seal of this line is insufficiently possible.
  • the heating furnaces require a high heat input and the filling or emptying of the reactor cause a large heat loss of the furnace, since the doors of the furnace must be opened wide to remove the reactor or this with a filled reactor to feed.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention is based on the object to overcome the present drawbacks and to provide a pyrolysis, which allows an atmospheric sealing of the reactor while increasing the efficiency of the furnace and also causes a shortening of the process times. According to the invention, this object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • a pyrolysis is provided which allows an atmospheric sealing of the reactor while increasing the efficiency of the furnace and also causes a shortening of the process times.
  • the integration of the reactor in the furnace effectively counteracts heat loss upon opening of the reactor whose lid is located outside the furnace.
  • the reactor is placed in a furnace as a whole and removed from the furnace after the pyrolysis process, now only the opening of the reactor by removal of the externally accessible reactor lid is required. An opening of the furnace does not take place.
  • At least one line for the discharge of process gas is introduced into the reactor, which is guided through the reactor lid.
  • a line is introduced into the reactor, which is connected to a vacuum pump. This allows the generation of a vacuum within the reactor, which can be minimized process-harmful oxygen components.
  • a conduit for supplying inert gas is introduced into the reactor. This allows the restoration of a normal pressure within the reactor with simultaneous displacement of oxygen components harmful to the process.
  • the lid is sealed with respect to the reactor with a seal, wherein means for cooling the seal are arranged.
  • a seal wherein means for cooling the seal are arranged.
  • an efficient seal between the lid and the reactor is achieved, which is cooled compared to the high reactor internal temperatures.
  • the cooling of the seal via a cooling water line.
  • a cooling of the remaining connection seals can be provided via this line.
  • At least one line for supplying combustion and cooling air is arranged, which opens into the furnace. On the one hand, this makes it possible to supply the burners with oxygen; On the other hand, a supply of cooling air to the reactor for controlling the reactor temperature is possible.
  • a baffle plate is arranged on the reactor cover spaced from this.
  • a receptacle for fixing at least one charging basket is arranged in the reactor.
  • the pyrolysis device chosen as an exemplary embodiment consists essentially of a furnace 1, in which a reactor 2 is integrated.
  • the furnace 1 essentially consists of a housing 11, to which a connection cover 12 is fastened via a flange 121 formed thereon.
  • a flange 122 is formed opposite to the flange 121, which defines a circular opening 123 which is introduced into the lid 12 for receiving the reactor 2.
  • the furnace 1 is provided with an insulation 13 through which five gas burners 14 protrude to fire the furnace 1.
  • a combustion channel 15 is introduced into the insulation, which is supplied via a line 151 with combustion air.
  • a line 16 is arranged, which protrudes through the insulation 13 into the furnace 1.
  • the line 16 is used for the controlled admission of the furnace interior with cooling air for controlling the reactor temperature on the furnace internal temperature.
  • the lines 151, 16 are connected via an actuator 31 with a combustion and cooling air fan 3. About the actuator 31, the control of the supply air of the two lines takes place. When the cooling air is supplied, the gas burners 14 are inactive. On the bottom side, a line 17 for the discharge of exhaust gases is arranged on the furnace 1.
  • the reactor 2 consists essentially of a reactor housing 21, which is closed by a reactor cover 22.
  • the reactor housing 21 is designed substantially hollow cylindrical. At its open top, a flange 211 for receiving the reactor cover 22 is integrally formed on the reactor housing 21 circumferentially. Furthermore, 21 receptacles 212 are arranged for receiving loading baskets 24 within the reactor housing.
  • the outer diameter of the reactor housing 21 substantially corresponds to the opening 123 of the lid 12 of the furnace 1, so that the flange 211 of the reactor housing 21 rests on the flange 122 of the lid 12 of the furnace 1.
  • the reactor cover 22 is designed substantially circular. On its upper side, a flange 220 is integrally formed, which rests on the flange 211 of the reactor housing 21. Approximately in the middle of the reactor cover 22, a connection 221 for a process gas line 251 is introduced. The connection 221 has a circular cross-section, which is designed to be flared towards the inside of the cover 22. Furthermore, a connection 222 for a vacuum line 25 connected to a vacuum line 25 and a connection 224 for connecting a cooling water line 254 for cooling a arranged between the reactor cover 22 and reactor housing 21 seal 23 are provided in the reactor cover 22.
  • a connection 223 is provided, which in the exemplary embodiment is guided centrally through the process gas connection 221 and through a baffle plate 228 arranged at a distance from the underside of the cover 22.
  • the baffle 228 serves as a "chicane" to delay the pyrolysis gas stream and to keep away from the expander 4 largely contained in the gas stream solid particles.
  • a pressure relief valve 225 and a thermocouple 226 are arranged in the lid 22.
  • two crane tabs 227 are integrally formed on the upper side.
  • the emerging from the reactor cover 22 process gas line 251 is guided via a cooling coil 41 in a expander 4, in which collects the pyrolyzed pyrolysis to pyrolysis and can be removed via the terminal 42.
  • the control and regulation of the pyrolysis device via a control and regulating unit. 6

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pyrolysevorrichtung, umfassend einen Ofen, der einen mit einem Deckel verschließbaren Reaktor aufnimmt. Der Reaktor (2) ist derart in dem Ofen (1) befestigt, dass der Deckel (22) des Reaktors (2) außerhalb des Ofens (1) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pyrolysevorrichtung, umfassend einen Ofen, der einen mit einem Deckel verschließbaren Reaktor aufnimmt.
  • Derartige bekannte Pyrolysevorrichtungen weisen eine Wärmekammer (Ofen) und einen Reaktor auf, in dem das Pyrolysematerial, wie beispielsweise Altgummiteile pyrolysiert werden. Der Reaktor wird dabei in den Wärmeofen eingestellt, wo er für mehrere Stunden verbleibt, um das Material zu pyrolysieren.
  • Nachteilig an den vorbekannten Vorrichtungen ist, dass der Pyrolyseprozess sehr lange dauert, die Ausgasung des Materials unvollkommen ist und das Outputmaterial in minderer Qualität austreten lässt. Die mindere Qualität ist insbesondere dadurch bewirkt, dass die in den Reaktor ragenden Leitungen, beispielsweise zur Abführung des Prozessgases, durch die Ofenwand zum Reaktor geführt wird, wobei auf Grund der hohen Umgebungstemperatur eine Abdichtung dieser Leitung nur unzureichend möglich ist. Darüber hinaus erfordern die Wärmeöfen im Stand der Technik eine hohe Wärmezufuhr und die Befüllung bzw. Entleerung des Reaktors bewirken einen großen Wärmeverlust des Ofens, da die Türen des Ofens weit geöffnet werden müssen, um den Reaktor zu entnehmen bzw. um diesen mit einem befüllten Reaktor zu beschicken.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorliegenden Nachteile zu beseitigen und eine Pyrolysevorrichtung zu schaffen, welche eine atmosphärische Abdichtung des Reaktors bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung des Ofens ermöglicht und darüber hinaus eine Verkürzung des Prozesszeiten bewirkt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Schutzanspruchs 1 gelöst.
  • Mit der Erfindung ist eine Pyrolysevorrichtung geschaffen, welche eine atmosphärische Abdichtung des Reaktors bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung des Ofens ermöglicht und darüber hinaus eine Verkürzung der Prozesszeiten bewirkt. Durch die Integration des Reaktors in dem Ofen ist einem Wärmeverlust bei Öffnung des Reaktors, dessen Deckel außerhalb des Ofens angeordnet ist, wirksam entgegengewirkt. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo der Reaktor als Ganzes in einen Ofen eingestellt und nach dem Pyrolyseprozess aus dem Ofen entfernt wird, ist nunmehr lediglich die Öffnung des Reaktors durch Entfernung des von außen zugänglichen Reaktordeckels erforderlich. Eine Öffnung des Ofens erfolgt nicht.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist in den Reaktor wenigstens eine Leitung zur Ableitung von Prozessgas eingebracht, welche durch den Reaktordeckel geführt ist. Hierdurch ist eine wirksame Abdichtung der Leitung gegenüber dem Reaktor ermöglicht, da die Leitung vollständig außerhalb des Ofens angeordnet ist.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Reaktor eine Leitung eingebracht, welche mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Hierdurch ist die Erzeugung eines Vakuums innerhalb des Reaktors ermöglicht, wodurch prozessschädliche Sauerstoffanteile minimiert werden können.
  • Bevorzugt ist in den Reaktor eine Leitung zur Zuführung von Inertgas eingebracht. Hierdurch ist die Wiederherstellung eines Normaldrucks innerhalb des Reaktors bei gleichzeitiger Verdrängung von prozessschädlichen Sauerstoffanteilen ermöglicht.
  • Vorteilhaft sind sämtliche in den Reaktor mündenden Leitungen durch den Deckel geführt. Hierdurch ist eine effiziente Abdichtung der Leitungen gegenüber dem Reaktor ermöglicht, da die Dichtungen sämtlich außerhalb des Ofens angeordnet werden können.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Deckel gegenüber dem Reaktor mit einer Dichtung abgedichtet, wobei Mittel zur Kühlung der Dichtung angeordnet sind. Hierdurch ist eine effiziente Dichtung zwischen Deckel und Reaktor erzielt, welche gegenüber den hohen Reaktorinnentemperaturen gekühlt ist. Bevorzugt erfolgt die Kühlung der Dichtung über eine Kühlwasserleitung. Über diese Leitung kann gleichzeitig eine Kühlung der übrigen Anschlussdichtungen vorgesehen sein.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Leitung zur Zuführung von Verbrennungs- und Kühlluft angeordnet, die in den Ofen mündet. Hierdurch ist einerseits die Versorgung der Brenner mit Sauerstoff ermöglicht; andererseits ist eine Zuführung von Kühlluft an den Reaktor zur Regelung der Reaktortemperatur ermöglicht.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Reaktordeckel beabstandet zu diesem ein Prallblech angeordnet. Hierdurch ist der Reaktordeckel gegenüber der Prozesstemperatur abgeschirmt, wodurch eine Verminderung der Umgebungstemperatur der Deckeldichtungen erzielt ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Reaktor eine Aufnahme zur Fixierung mindestens eines Beschickungskorbes angeordnet. Hierdurch ist eine einfache Beschickung von Pyrolysematerial bzw. Entnahme von Pyrolysekohle ermöglicht.
  • Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
    Es zeigen:
    • Fig. 1
    die schematische Darstellung einer Pyrolysevorrichtung;
    Fig. 2
    die schematische Darstellung des Ofens der Pyrolysevorrichtung aus Fig. 1 mit angedeutetem Reaktor;
    Fig. 3
    die schematische Darstellung des Reaktors der Pyrolysevorrichtung aus Fig. 1 und
    Fig. 4
    den Reaktor aus Fig. 3 mit eingesetzten Beschickungskörben im Schnitt.
  • Die als Ausführungsbeispiel gewählte Pyrolysevorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Ofen 1, in den ein Reaktor 2 integriert ist.
  • Der Ofen 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 11, an dem ein Anschlussdeckel 12 über einen an diesem angeformten Flansch 121 befestigt ist. An den Deckel 12 ist dem Flansch 121 gegenüberliegend ein Flansch 122 angeformt, der eine kreisrunde Öffnung 123 begrenzt, die in den Deckel 12 zur Aufnahme des Reaktors 2 eingebracht ist. Innerhalb des Gehäuses 11 ist der Ofen 1 mit einer Isolierung 13 versehen, durch die fünf Gasbrenner 14 zur Befeuerung des Ofens 1 ragen. Zur Versorgung der Gasbrenner 14 mit Verbrennungsluft ist in die Isolierung ein Verbrennungskanal 15 eingebracht, der über eine Leitung 151 mit Verbrennungsluft versorgt wird. Weiterhin ist eine Leitung 16 angeordnet, welche durch die Isolierung 13 in den Ofen 1 hineinragt. Die Leitung 16 dient der gesteuerten Beaufschlagung des Ofeninnenraums mit Kühlluft zur Steuerung der Reaktortemperatur über die Ofeninnentemperatur. Die Leitungen 151, 16 sind über ein Stellglied 31 mit einem Verbrennungs- und Kühlluftventilator 3 verbunden. Über das Stellglied 31 erfolgt die Steuerung der Zuluft der beiden Leitungen. Bei Kühlluftzufuhr sind die Gasbrenner 14 inaktiv. Bodenseitig ist an dem Ofen 1 eine Leitung 17 zur Abführung von Abgasen angeordnet.
  • Der Reaktor 2 besteht im Wesentlichen aus einem Reaktorgehäuse 21, dass über einen Reaktordeckel 22 verschließbar ist. Das Reaktorgehäuse 21 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt. An seiner offenen Oberseite ist an dem Reaktorgehäuse 21 umlaufend ein Flansch 211 zur Aufnahme des Reaktordeckels 22 angeformt. Weiterhin sind innerhalb des Reaktorgehäuses 21 Aufnahmen 212 zur Aufnahme von Beschickungskörben 24 angeordnet. Der Außendurchmesser des Reaktorgehäuses 21 entspricht im Wesentlichen der Öffnung 123 des Deckels 12 des Ofens 1, so dass der Flansch 211 des Reaktorgehäuses 21 auf dem Flansch 122 des Deckels 12 des Ofens 1 aufliegt.
  • Der Reaktordeckel 22 ist im Wesentlichen kreisrund ausgeführt. An seiner Oberseite ist umlaufend ein Flansch 220 angeformt, der auf dem Flansch 211 des Reaktorgehäuses 21 aufliegt. Etwa mittig ist in den Reaktordeckel 22 ein Anschluss 221 für eine Prozessgasleitung 251 eingebracht. Der Anschluss 221 weist einen kreisrunden Querschnitt auf, der zur Innenseite des Deckels 22 hin konisch erweitert ausgeführt ist. Weiterhin sind in den Reaktordeckel 22 ein Anschluss 222 für eine mit einer Vakuumpumpe 5 verbundenen Vakuumleitung 252 sowie ein Anschluss 224 zum Anschluss einer Kühlwasserleitung 254 zur Kühlung einer zwischen Reaktordeckel 22 und Reaktorgehäuse 21 angeordneten Dichtung 23 vorgesehen. Zum Anschluss einer Inertgasleitung 253 ist in dem Reaktordeckel 22 ein Anschluss 223 vorgesehen, welcher im Ausführungsbeispiel zentrisch durch den Prozessgasanschluss 221 sowie durch ein auf der Unterseite des Deckels 22 beabstandet zu diesem angeordnetes Prallblech 228 geführt ist. Das Prallblech 228 dient als "Schikane" um den Pyrolysegasstrom zu verzögern und um weitgehend in den Gasstrom enthaltende Feststoffpartikel von dem Entspanner 4 fernzuhalten. Weiterhin sind in dem Deckel 22 ein Überdruckventil 225 sowie ein Thermoelement 226 angeordnet. Zur leichteren Handhabung des Reaktordeckels 22 sind an dessen Oberseite zwei Kranlaschen 227 angeformt.
  • Die aus dem Reaktordeckel 22 austretende Prozessgasleitung 251 ist über eine Kühlschlange 41 in einen Entspanner 4 geführt, in dem sich das zu Pyrolyseöl destillierte Pyrolysegas sammelt und über den Anschluss 42 entnommen werden kann. Die Steuerung und Regelung der Pyrolysevorrichtung erfolgt über eine Steuer- und Regeleinheit 6.

Claims (10)

  1. Pyrolysevorrichtung, umfassend einen Ofen, der einen mit einem Deckel verschließbaren Reaktor aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (2) derart in dem Ofen (1) befestigt ist, dass der Deckel (22) des Reaktors (2) außerhalb des Ofens (1) angeordnet ist.
  2. Pyrolysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (2) wenigstens eine Leitung (251) zur Ableitung von Prozessgas eingebracht ist, welche durch den Reaktordeckel (22) geführt ist.
  3. Pyrolysevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (2) eine Leitung (252) eingebracht ist, welche mit einer Vakuumpumpe (5) verbunden ist.
  4. Pyrolysevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (2) eine Leitung (253) zur Zuführung von Inertgas eingebracht ist.
  5. Pyrolysevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche in den Reaktor (2) mündenden Leitungen (251, 252, 253) durch den Reaktordeckel (22)geführt sind.
  6. Pyrolysevorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22) gegenüber dem Reaktor (2) mit einer Dichtung (23) abgedichtet ist, wobei Mittel zur Kühlung der Dichtung angeordnet sind.
  7. Pyrolysevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Dichtung (23) über eine Kühlwasserleitung (254) erfolgt.
  8. Pyrolysevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Leitung (151, 16) zur Zuführung von Verbrennungs- und Kühlluft angeordnet ist, die in dem Ofen (1) mündet.
  9. Pyrolysevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Reaktordeckel (2) beabstandet zu diesem eine Prallblech (228) angeordnet ist.
  10. Pyrolysevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktor (2) eine Aufnahme (212) zur Fixierung mindestens eines Beschickungskorbes (24) angeordnet ist.
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