FI20225211A1 - Jatkuvatoiminen pyrolyysilaitteisto ja menetelmä pyrolyysiprosessin suorittamiseksi - Google Patents

Abstract

Jatkuvatoiminen pyrolyysilaitteisto, joka käsittää ainakin syöttölaitteen (100) raaka-aineen (2) syöttämiseksi reaktoriin, reaktorin (200) pyrolyysituotteiden tuottamiseksi, lämmitysjärjestelmän (300) pyrolyysiprosessin tarvitseman lämpöenergian tuottamiseksi ja siirtämiseksi raaka-aineeseen (2), sekoitus- ja kuljetinlaitteen (400) reaktorissa etenevien raaka- ainepartikkelien sekoittamiseksi ja kuljettamiseksi siellä ja kanavat kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten pyrolyysituotteiden poistamiseksi reaktorista, ja jonka syöttölaite (100) sisältää nestelukon (10) olennaisesti hapettoman olosuhteen ylläpitämiseksi reaktorissa. Mainittu syöttölaite sisältää ainakin: painimen (7) nestelukon nestettä (4) kevyempien raaka-ainepartikkeleiden (2.2) painamiseksi syöttölaitteen syöttökanavasta (1) nestelukon (10) nestepinnan (5) alapuolelle, nesteestä (4) nestepinnan (5) yläpuolelle johtavan toisen kuljettimen (9) nestettä kevyempien raaka- ainepartikkelien (2.2) siirtämiseksi ja nostamiseksi nesteen pintaan siirtokanavassa (3) ja nesteestä (4) reaktorin syöttöaukolle (201) johtavan ensimmäisen kuljettimen (8) nestettä (4) raskaampien raaka-ainepartikkelien (2.1) nostamiseksi nesteestä syöttökanavaan (3) ja niiden sekä nesteen pinnalle saatettujen raaka-ainepartikkelien (2.2) kuljettamiseksi reaktorin syöttöaukolle (201).

Description

JATKUVATOIMINEN PYROLYYSILAITTEISTO JA MENETELMÄ PYRO-

LYYSIPROSESSIN SUORITTAMISEKSI

Tämän keksinnön kohteena on jatkuvatoiminen pvrolvysilaitteisto, joka käsittää aina- kin syöttölaitieen raaka-aineen svöttämiseksi reaktoriin, reaktorin pyrolyysituotteiden tuottamiseksi, löämmitysjärjestelmän pyrolyysiprosessin tarvitseman lämpöenerojan tuottamiseksi ja siirtämiseksi reaktorissa olevaan raaka-aineeseen, sekoitus- ja kulje- tuslaitteen reaktorissa pyrolyysiprosessissa etenevien raaka-ainepartikkelien sekoitta- miseksi ja kuljettamiseksi siellä sekä kanavat kiinteiden. nestemäisten ja kaasumaisten : pyrolvysituotteiden poistamiseksi reaktorista ja joka mainittu syöttölaite sisältää neste- lukon olennaisesti hapettoman olosuhteen yliäpitämiseksi reaktorissa. Keksinnön koh- teena on myös menetelmä pyrolyysiprosessin suorittamiseksi.

Keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa muovijätteen edullinen kemiallinen kierrä- tys siten, että myös sekalainen polvolefiinirikas muovijäte voidaan käsitellä ja kierrät- tää pyrolyysiprosessissa, joko yksin tai yhdessä esim. kumijätteen kanssa. Eräs tässä prosessissa valmistettava tuote on öljy, jota voidaan Käyttää jatkoprosessoinnin jäl- keen monomeerien raaka-aineena muoviteollisuudessa.

Keksinnön käyttökohteita ovat pyrolyysiprosessit, joissa tuotetaan edellä mainituista muovijätteistä kaasumaisia, nestemäisiä ja kiinteitä pyrolyysituotteita. Näissä proses- seissä, jotka toteutetaan tyypillisesti noin 400- 500 °C lämpötilassa, pilkotaan raaka- aineen polymeerit hapettomissa olosuhteissa kaasumaisiksi hiilivedyiksi. joista tuote-

N 25 taan lauhduttamalla pyrolyysiöljyä. Prosessissa muodostuu myös lauhtumatonta kaa-

N sua, e pyrolyysikaasua, joka koostuu |yhytketjuisista hiilivedyistä ja vetykaasusta ja = jota käytetään prosessien energiantuotannossa. Mainituissa pyrolyysiprosesseissa svi jä tyy myös kiinteitä pyrolyysituotteita, jotka sisältävät pääosin hiiltä ja epäorgaanisia

E yhdisteitä. Syntyvien kiinteiden tuotteiden laatu on riippuvaista raaka-aineesta ja ne = 30 voidaan hyödyntää esim. asfaltin tai pigmentin raaka-aineena tai jatkokäsiteltynä a (kierrätys)hiilimustana, jonka englanninkielisenä terminä tunnetaan “carbon black”.

O

N

Ensimmäisenä edullisena keksinnön käyttöesimerkkinä voidaan pitää jatkuvatoimista pyrolyysiprosessia. jossa käytettävässä raaka-aineen syöttölaitteessa on nestelukko, + joka kykenee tunnetusti säilyttämään reaktorissa olennaisesti hapettoman olosuhteen.

Toisena edullisena käyttöesimerkkinä voidaan pitää edellä mainitut ehdot täyttävää pyrolyysiprosessia, jossa kaikki reaktoriin syötettävä lämpöenergia tuotetaan yhdessä laitteessa kuten kattilassa, lämmönkehittimessä tai vastaavassa laitteessa.

Kolmantena edullisena käyttöesimerkkinä voidaan pitää jonkun edellä mainituista eh- doista täyttävää pyrolyysiprosessia, jossa raaka-ainepartikkelit käsitellään nykyistä te- hokkaammin siten, että niiden hiiltyneet, eristävät pinnat eivät estä tai hidasta niiden sisäosien pyrolyysireaktioita.

Edellä maimttujen käyttöesimerkkien tilanteista. ensimmäisessä toimitaan tunnetun tekniikan mukaisesti. mm. siten, että nestelukon nestettä kevyempien raaka- ainepartikkelien tiheys nostetaan mainitun nesteen tiheyttä suuremmaksi niiden tiety!- 15 esikäsittelyilä, jolloin nekin saadaan vajoamaan nestelukon pohjalle uloietulle kul- jettimelle, joka siirtää ne jo alun perin nestettä raskaampien raaka-ainepartikkelien mukana reaktorin syöttöaukolle. Nestelukon nestettä kevyemmällä aineella tarkoite- taan tässä asiakirjassa siis tiheydeltään [esim. kg/dm?] mainitun nesteen tiheyteen nähden pienemmän tiheyden omaavaa ainetta ja raskaammalla suureniman tiheyden omaavaa ainetta.

Suomalaisissa patenttijulkaisuissa FI126675 B ja FI128105 B on esitetty nestelukoilla

N 28 varustetut syöttölaitteet, jotka eivät sisällä laitteita nestelukon nestettä kevyempien

N raaka-ainepartikkelien saamiseksi kuljettimelle, joka johtaa nestelukosta reaktorin = syöttöaukolle. Näiden tunnettujen ratkaisujen epäkohtana on juuri se, että mainitut = nestettä kevyemmät partikkelit jäävät nesteen pinnalle, ellei niitä saateta esikäsittelyllä a nestettä painavammiksi. Esikäsittely on epäedullista ja lisää prosessin kustannuksia.

N 30

V Toisena mainitun käyttöesimerkin tilanteessa toimitaan tunnetun tekniikan mukaisesti

N mm. siten, että kattilassa tai muussa lämmäönkehittimessä tuotettu lämpöenergia johde- taan reaktorin seinämään jakamatta sitä eri tehoisina eri vyöhykkeille.

Kansainvälisessä patenttijulkaisussa WO202118622 AT on esitetty pvrolvysireaktorin lämmitysjärjestelmä, jossa reaktorin vmpärille sovitetussa kammiossa poltetaan pala- vaa ainetta ja syntynyt lämpöenergia lämmittää reaktorin vaipan yhtenäisenä alueena, jolloin lämpöenergia jakaantuu tasaisesti reaktoriin. Tämän ratkaisun epäkohtana on erilaisten lämpöenereiamäärien kohdistus reaktorin eri osille. Pyrolyysiprosessin eri vaiheet vaativat erilaisia energiamääriä, mutta tällä ratkaisulla sitä ei ole mahdollista toteuttaa.

Eräs tunnettu tapa lämmittää reaktori on muodostaa useita lämpöreaktioalueita aset-

FÖ tamalla jokaiselle alueelle oma lämmityselementti,

Yhdysvaltalaisessa patenttijulkaisussa US20190300794 AT on esitetty lohkoihin jaettu lämmitysjärjestelmä, jossa jokaisella lohkolla on oma lämmityselementti. Tämän rat- kaisun haittana on se, että tarvitaan useita lämmiiyslaitteita, jolloin lämpöenergian muodostamista ei voida keskittää yhteen laitteeseen. Tämä on taloudellisesti epäedul- lista.

Kolmantena mainitun käyttöesimerkin tilanteessa toimitaan tunnetun tekniikan mukai- sesti mm. siten, että reaktoriin sovitetaan ruuvikuljetin, jonka ruuvielementti työntää pyöriessään raaka-ainetta eteenpäin tai siten, että reaktoriin sovitetaan kolakuljetin jo- ka siirtää raaka-ainetta eteenpäin.

Suomalaisissa patenttijulkaisuissa FI126675 B ja FII28105 B on esitefty ratkaisut. joista ensin mainitussa on ruuvikuljetin ja toisena mainitussa kolakuljetin. Näiden rat-

N 28 kaisujen suurimpana haittana voidaan pitää sitä, että ne siirtävät raaka-ainetta ryppäi-

N nä, jolloin partikkeleihin ei kohdistu painetta, jolla niiden kuori saataisiin rikkoutu- = maan ja niiden sisäosat tehokkaammin lämpöenergian kohteiksi. Kuten aiemmin edel- = lä mainittiin, pyrolyysiprosessissa tapahtuva raaka-ainepartikkelien pinnan hiiltymi-

E nen muodostaa partikkelien pintaan tehokkaasti eristävän kerroksen, joka estää läm- = 30 pöenergian siirtymistä niiden sisäosiin.

LO

N

N Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen jatkivatoiminen pyro- lyysilaitteisto ja menetelmä pyrolyysiprosessin suorittamiseksi jolla vältetään tunne-

tussa tekniikassa esiintyviä haittoja. Keksinnönmukaiselle ratkaisulle on tunnusomais- ta se, mikä on esitetty patenttivaatimuksien 1 ja 9 tunnusmerkkiosissa.

Keksinnönmukaisen nestelukon sisältävän pyrolyysilaitteiston etuna iunnettuun tek- s niikkaan nähden on: i. raaka-ainetta ei ole tarvetta esikäsitellä syöttölaitteen nestelukon nestettä kevy- empien partikkelien saamiseksi nestepinnan alle ja edelleen kuljettimelle, joka siirtää ne reakioriin, ii. reaktorin tarvitsema lämpöenergia voidaan tuottaa keskitetysti yhdessä paikas- sa ja johtaa reaktoriin siten, että eri sektoreilla eri vaiheissa eteneviin raaka- ainepartikkeleihin voidaan kohdistaa erilaiset lämpöenergiamäärät, ill. — prosessissa etenevien raaka-ainepartikkelien eristävät, hiiltyneet pinnat voi- daan rikkoa, jolloin lämpöenergia voi siirtyä tehokkaasti niiden sisäosiin ja si- ten nopeuttaa niiden muodostumista pyrolyysituotteiksi.

Tässä asiakirjassa käsitetään termillä ”raaka-aine” kaikkia prosessissa olevia kiinteitä partikkeleita, myös niitä, jotka ovat jo muuttuneet osittain tai kokonaan pyrolyysituot- teiksi.

Keksintöä kuvataan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuviot 1 ja 2a- 2c, esittävät erästä keksinnönmukaista syöttölaitetta, kuviot 3 ja 4, esittää erästä keksinnönmukaista lämmitysiärjestelmää kolmiulotteisesti ja suoraan sivulta kuvattuina, kuviot 5 ja 6, esittävät kuvioon 4 merkittyjä leikkauksia B-B ja C-C, joista on nähtä-

N 25 vissä keksinnönmukaisen lämmitysjärjestelmän toimintaperiaate, e kuvio 7, esittää kuvioon 4 merkittyä leikkausta D-D, josta on nähtävissä reaktoriin

O < N x pia < 6 asemoitu sekoitus- ja kuljetinlaite, n kuvio Sa, esittää edellä mainittua laitetta kolmiulotteisesti.

E kuvio 8b, esittää edellä mainittua laitetta suoraan päältä kuvattuna.

N 30

N Seuraavassa selitetään keksinnön erään edullisen sovelluksen rakenne ja toiminta

N edellä mainittuihin kuvioihin viittaamalla.

Keksinnönmukainen jatkuvatoiminen pyrolvysilaitteisto käsittää vähintään syöttölait- teen 100, reaktorin 200, lämmitysjärjestelmän 300, sekoitus- ja kuljetinlaitteen 400 ja kanavat kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten pyrolyysituotteiden poistamiseksi reaktorista.

Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnönmukaisesti toteutettu syöttölaite 100 takaa päin kuvattuna ja kuviossa 2a kuvion 1 osoittamasta tasosta A-A leikattuna. Se käsittää olennaisesti pystysuoran syöttökanavan 1 raaka-aineen 2 vastaanottamiseksi syöttö- laitteeseen 100 ja vinoon asentoon sovitetun siirtokanavan 3 raaka-aineen siirtämisek- si reaktoriin. Syöttö- ja siirtokanavan alaosat on yhdistetty toisiinsa ja näin muodoste- tun rakenteen alaosaan on sovitettu sinänsä tunnettu nestelukko 10 hapettoman olo- suhteen ylläpitämiseksi kaasutiiviissä siirtokanavassa ja reaktorissa raaka-ainetta 2 prosessiin syötettäessä. Nestelukko 10 on sovitettu syöttölaitteen 100 alimmaksi osak- si ja se on täytetty nesteellä 4 siten, että nestepinta 5 ulottuu syötiökanavaan 1 ja siir- tokanavaan 3 syöttökanavan ja siirtokanavan toisistaan erottavan väliseinän 6 alareu- nan 6.1 yläpuolelle. Nestelukon seinämä 10.1 on luonnollisesti ns. vesitiivis. Tässä keksinnönmukaisessa ratkaisussa syöttökanavaan 1 on sovitettu painin 7 nestettä 4 ke- vyempien raaka-ainepartikkelien painamiseksi nestepinnan 5 alle, ja siirtokanavaan 3 on sovitettu ensimmäinen kuljetin 8 siten, että sen alapäässä 8.1 on olennaisesti neste- lukon pohjan 10.2 suuntainen ja sen läheisyydessä oleva osa ja josta mainittu kuljetin on asetetiu johtamaan siirtokanavan viiston alaseinämän 3.1 läheisyydessä mainitun kanavan yläosaan ja sen yläpää 8.2 edelleen reaktorin syöttöaukon 201 yläpuolelle.

Toinen kuljetin 9 on sovitettu syöttölaitteeseen siten, että sen alapää 9.1 on väliseinän 6 alapuolella ja yläpää 9.2 nestepinnan 5 yläpuolella. Mainittujen kuljettimien siirto-

N 25 kanavassa olevat osat ovat olennaisesti samansuuntaisia, niiden välinen etäisvvs a on

N tietyn suuruinen ja molempien toimintasuunta Z on vesilukosta viistosti ylöspäin. Täs- 2 sä esimerkissä ensimmäinen ja toinen kuljetin 8. 9 ovat olennaisesti syöttö- ja siirto- 7 kanavan levyisiä ns. hihnakuljettimia ja niitä käytetään kuljettimien yläpäähän sovite-

E tuilla ensimmäisiä teloja 8.3, 9.3 pyörittävillä moottoreilla (e1 ole esitetty kuvissa). = 30 Toiset telat 8.4, 9.4 on sovitettu kuljettimien alapäähän ja ensimmäisiä ja toisia teloja a on sovitettu kiertämään ensimmäinen ja toinen hihna 8.5, 9.5 raaka-aineen 2 siirtämi-

N seksi ylöspäin. Tässä keksinnön esimerkissä teloja pyörittävät moottorit ovat hydrauli- sia moottoreita ja neste 4 on ölivä.

&

Painin 7 käsittää rungon 7.1, siihen kiinnitetyt johtimet 7.2, johtimilla olennaisesti pystysuorassa liikkumaan sovitetun levymäisen paininelimen 7.3 ja runkoon ja pai- ninelimeen kiinnitetyn voimansiirtoelimen 7.4 siirtovoiman välittämiseksi moottorilta paininelimelle. Tässä keksinnön esimerkissä voimansiirtoelin on hydraulinen sylinteri.

Kuviot 2b ja 20 esittävät kuvion 2a lisäksi painimen toimintaperiaatetta ja keksinnön- mukainen syöttölaite 100 toimii siten, että syöttökanavaan 1 syötetyn raaka-aineen 2 nestettä raskaammat partikkelit 2.1 painuvat ensimmäiselle kuljettimelle 8, jonka hih- na 8.5 siirtää ne reaktorin syöttöaukolle 201. Raaka-aineen nestettä 4 kevyemmät par- tikkelit 2.2 jäävät nesteen 4 pinnalle. Paininelin 7.3 on sovitettu kääntymään nivelen 7.5 suhteen, olennaisesti pysiysuorasia asennosta vaakasuoraan asentoon, sitä voiman- siirtoelimellä 7.4 alaspäin painettaessa ja se on sovitettu painamaan olennaisesti nes- tepinnan stmntaisena raaka-ainepartikkeleita 2.2 nestepinnan 5 alle. Kuljettimien 8, 9 aikaansaama nesteen 4 pintaosan hidas virtaus siirtokanavan 3 suuntaan siirtää nestettä

IS kevyempiä partikkeleita 2.2 paininelimen 7.3 alta toisen kuljettimen 9 alle, jossa ne nousevat sen hihnaa 9.5 vasten ja hihnan ja siinä olevien ulokkeiden 9,6 avustamina edelleen nesteen siirtokanavan 3 puoleiselle pinnalle. Siirtokanavassa 3 nesteen pin- nalla olevat partikkelit 2.2 tarttuvat ensimmäisen kuljettimen 8 hihnaan 8.5 ja sillä oleviin raaka-ainepartikkeleihin 2.1 ja siirtyvät reaktorin syöttöaukolle 201, josta ne putoavat reaktoriin 200. Paininelin 7.3 on järjestetty tekemään edestakaista liikettä si- ten, että se kääntyy nivelen 7.5 ympäri takaisin pystyasentoon ylöspäin suuntautuvan paluuliikkeen alussa ja uudestaan vaaka-asentoon seuraavan alaspäin suuntautuvan liikkeen alussa, jolloin syöttökanavaan 1 syötettävällä raaka-aineella 2 on tilaa valua sen ohi syöttökanavassa. Keksinnönmukaisesta järjestelystä johtuen raaka-ainetta 2 ei

N 25 tarvitse esikäsitellä sen saamiseksi nesteen 4 pinnalta reaktoriin ja samalla säilyttäen

N reaktorissa hapettoman olosuhteen koko jatkuvatoiminen pyrolyysiprosessin ajan.

O

=

Koska reaktorin syöttöaukolla 201 on korkea lämpötila, vaaditaan ensimmäisen kuljet:

E timen 8 tietyiltä osilta lämmönkestävyyttä. Tässä keksinnön esimerkissä hihna 8.5 on = 30 koostettu metallilamelleista. Toisen kuljettimen © hihna 9.5 on toteutettu samalla ta- a valla siitä syystä. että tämä rakenne mahdollistaa mvös ylimääräisen nestelukosts hih-

N naan 8.5 ja raaka-aineeseen 2 tarttuneen nesteen valumisen lamellien välisistä raoista siirtokanavaan 3 ennen raaka-aineen 2 pudotusta reaktoriin 260.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnönmukaiseen pyrolyysilaitteistoon edellä kuvatun syöt- iälaiiteen lisäksi kuuluva keksinnöllinen lämmitysjärjestelmä 300 kolmiulotteisesti. kuviossa 4 suoraan sivulta. kuvioissa § kuvion 4 esittämästä tasosta B-B ja kuviossa 6 tasosta C-C leikattuna. Lieriömäisen olennaisesti vaakasuorassa olevan reaktorin 200 vaipan 202 ympärille on sovitettu toisella, olennaisesti reaktorin pituisella vaipalla 301 ja päätyseinämillä 302 rajattu lieriörenkaan muotoinen kaasutila 303 kuumia kaa-

Sirja varten ja tämän ratkaisun keksinnöllisyys kohdistuu siihen. että mainittu kaasutila on jaettu vaippojen 202, 301 pituussuunnassa väliseinillä 304 useaan lämmitysloh- koon. Tässä keksinnön esimerkissä lämmityslohkoja, joiden viitenumerot ovat 305a- 305g, on seitsemän. Edelleen keksinnöllistä on se, eitä esitetyn rakenteen viereen on sovitettu jakokanava 306, josta on johdettu kuhunkin lämmityslohkoon 305a- 305g yhdyskanava 307a- 307g, joiden poikkipinta-alat Aa- Ag ovat keskenään erisuuruisia siten, että reaktorin syöttöaukon 201 puoleisen pään, eli ensimmäisen pään 203 puo- leiseen lämmityslohkoon 305a johtavan yhdyskanavan 307a poikkipinta-ala Aa on suurin, sen viereisen lämmityslohkoon 305b johtavan yhdyskanavan 307b seuraavaksi suurin ja niin edelleen siten, että reaktorin toisen pään 204 puoleiseen lämmitysloh- koon 305g johtavan yhdyskanavan 307g poikkipinta-ala on pienin, sen viereinen toi- siksi pienin jne, Jakokanavaan 306 on yhdistetty kaitilalta 308 tuleva kuumakaasu- kanava 309, Tässä keksinnön toteutusesimerkissä kattilassa poltetaan pyrolyysiproses- sissä syntyvää pyrolyysikaasua ja/tai kevyttä polttoölivä ja lämmityslohkoihin johdet- tava kuuma Kaasu 310 on savukaasua tai sen avulla lämmönsiirtimessä lämmitettyä ilmaa. Lämmityslohkoihin johdettavien kuumien kaasujen edullinen lämpötila on max. 750 °C. Reaktorin vaipan 202 lämmittäneet kaasut johdetaan ulos lämmitysloh- koista 305a- 3058 kustakin lohkosta lähtevän, yhdyskanavaan nähden reaktorin vasta-

N 25 puolella olevan poistokanavan 311a- 311g kantta. Esteettömän kaasunkierron varmis-

N tamiseksi voidaan mainitut poistokanavat mitoittaa samalla periaatteella yhdyskanavi- = en 307a- 3078 kanssa. = > Keksinnönmukainen lämmitysjärjestelmä 300 toimii siten, että kattilassa 308, läm- = 30 mönvaihtimessa tai muussa lämmönkehittimessä tuotettu kuuma kaasu johdetaan a kunmakaasukanasvaa 309 pitkin jakokanavaan 306, josta se jakaantun yhdyskanavien

N 307a- 307g poikkipinta-alojen Aa- Ag suhteessa lämmityslohkoihin 305a- 305g, jol- loin reaktorin vaippaa 202 lämmittävän lämpöenergian määrä on suurin lämmitysloh- kon 305a kohdalla olevalla mainitun vaipan osalla ja pienin jlämmityslohkon 305g kohdalla olevalla mainitun vaipan osalla. Lämpöenergia siirtyy tunnetusti edellä kuva- tussa tilanteessa reaktorin vaipassa 202 johtumalla sen läpi ja sitten säteilemäilä raaka- ainepartikkeleihin. Pyrolyysiprosessin alussa olevat raaka-ainepartikkelit tarvitsevat prosessin optimaalisen tehon ylläpitämiseksi eniten lämpöenergiaa prosessin alussa ja vähiten lopussa. Keksinnön avulla voidaan saavuttaa optimaalinen pyrolyysilämpötila kussakin prosessin vaiheessa.

Kuviossa 5 on hahmoteltu kuhunkin vhdyskanavaan 3073-3072 sovitettu sulkuelin 312, jolla voidaan pienentää yhdyskanavien virtauspinta-aloja niiden varsinaisia pinta- aloja Aa- Ag pienemmäksi. Näin voidaan lämpöenergian jakoa Kämmityslohkojen 303a- 305g välillä optimoida myös prosessin aikana.

Keksinnönmukaiseen pyrolyysilaitteistoon voidaan lisätä syöttölaitteen 100 tai syöttö- laitteen ja lämmitysjärjestelmän 300 lisäksi lisäksi keksinnöllinen sekoitus- ja kulje- tinlaite 400. Kuviossa 7, joka on leikkauskuva kuvion 4 tasosta D-D, on esitetty mai- nitun laitteen asemointi reaktoriin 200 ja kuviossa Sa itse laite kolmiulotteisesti. Se- koitus- ja kuljetinlaite sisältää keskilinjansa CL suhteen pyörimään sovitetun keskiak- selin 401, joka on sovitettu samankeskiseksi reaktorin pyöreän vaipan 202 kanssa ja läpäisemään reaktorin ensimmäisen pään 203 sekä ulotettu toiseen päähän 204. jossa olevaan. syvennykseen se on tuettu. Mainittu läpivienti on toteutettu kaasutitviisti,

Keskiakseliin 401 on kiinnitetty säteittäisesti ja pituudensuuntaisesti varsimaisia lapo- ja 402 ja niistä jokaisen pää 403 on muotoiltu kounrumaiseksi. Kuviossa 8b on näytet- ty, etiä tässä keksinnön esimerkissä mainittuja lapoja on neljässä rivissä 90 * jaolla si- ten, että aina kahden rinnakkaisen rivin lapojen välillä on yhtä suuri, akselin 401 pi-

N 25 tuussuuntainen siittymä T. Keskiakseliin 401 on vhdistetty voimansiirtoyksikkö sen

N pyörimisliikkeen R aikaan saamiseksi. Lapojen pituudet L on sovitettu siten, että nii- = den päät 403 ovat hankausetäisyydellä tai pienen välyksen etäisyydellä reaktorin vai- ; pasta 202, a = 30 Keksinnönmukainen sekoitus- ja kuljetinlaite 400 toimii siten, että akselin 401 pyöri- a essä lapojen päät 403 etenevät reaktorin vaipan tuntumassa koverat puolet edellä ja

N nostavat raaka-aikapartikkeleita reaktorin pohjalta ylöspäin vaipan 202 tukemana.

Kun lapa 402 ohittaa vaakasuoran tason H, vaipan antama tuki alkaa vähentyä ja lavan noustua tiettyyn kulmaan o vaakatason yli, lapojen päät 403 menettävät otteensa raa-

ka-ainepartikkeleista. jolloin ne liukuvat niistä irti ja iskeytyvät vaippaa 202 vasten re- aktorin pohjalla. Mainitut partikkelit rikkoutuvat toistuvien iskujen seurauksena, jol- loin lämpöenereia pääsee esteettömästi partikkeleiden sisäosiin niiden pinnan hiilty- neen kerroksen rikkouduttua. Lapojen 402 keksinnöllinen toiminta siis nostaa raaka- 3 ainepartikkeleita ylös reaktorin pohjalta ja pudottaa ne takaisin sinne. Kun reaktori 200 on asemoitu vaakasuoraksi, niin raaka-aine 2 etenee reaktorissa 200 seuraavasti: putoava raaka-aine-erä jakaantuu sen nostamaan lapaan 402 nähden keskimäärin siten. että puolet siitä tulee sen etu- ja puolet takapuolelle (raaka-aineen etenemissuuntaan nähden), jolloin raaka-ainetta siirtyy prosessin etenemissuuntaan edullisella nopeudel-. la.

Keksinnön muita toteutusvaihtoehitoja;

Syöttölaitteen 100 nesie 4 voi olla keksinnönmukaisessa pyroivysilaitteistossa tuotet- tua pyrolyysiöljyä. muuta synteettistä Öljyä tai jotain muuta tilanteeseen sopivaa nes- tettä.

Painimen 7 voimansiirtoelimen 7.4 toimintaperiaate voi perustua myös johonkin muu- hun kuin hydrauliikkaan. Kaikki kemot paininelimen 7.3 siirtämiseksi keksinnönmu- kaisella tavalla toteuttavat keksinnön, Esimerkkeinä voidaan mainita ketjut ja hihnat ja niitä Hikuttavat moottorit.

Painimen nivelen 7.5 toimintaa ja paininelimen 7.3 kääntymistä säätelevä mekanismi voidaan toteuttaa millä tahansa edullisella tavalla. Keskeistä niiden toiminnassa on, et-

N 25 tä painielin 7.3 ei estä eikä haittaa raaka-aineen 2 svöitämistä nesteeseen 4 sen toimi- 3 essä.

O

= Hihnoja 8.5 ja 9.3 Hikuttavien ensimmäisten telojen 8.3 ja 9.3 pyöritysvoima voidaan 2 tuottaa myös jollakin muulla kuin aiemmin mainitulla hydraulisella moottorilla. Esi- = 36 merkkinä voidaan mainita sähkömoottori ja sen ja telan väliin kytketty. vaihde. On a keksinnönmukaista sovittaa vaihtoehtoisesti myös toiset telat 8.4 ja 9.4 vetäviksi te-

N loiksi.

Ensimmäisen hihnan 8.5 liikerataa alakulmassa, jossa sen suunta muuttuu, voidaan tu- kea millä tahansa tunnetulla tavalla. Esimerkkinä voidaan mainita hihnan reunoihin sovitetut liukuohjaimet. s Keksinnönmukaiseen laitteistoon voidaan sovittaa mikä tahansa edullinen määrä lämmityslohkoja 305a- 305x ja niiden leveydet Da- Dx voidaan sovittaa yhtä suuriksi tai erisuuriksi. Edellä olevassa keksinnön esimerkissä ne ovat yhtä suuria.

Keksimmönmukaisen lämmitysjärjestelmän 300 poistokanavien 311a- 311x poikkipin- 10 ta-alojen kokoa ei ole sinänsä sidottu yhdyskanavien 307a- 307x poikkipinta-alojen

Aa~ Ax kokothin, ne voivat olla myös viimeksi mainittuja suurempia.

Keksinnönmukainen lämmitysjärjestelmä 300 voidaan toteuttaa myös siten, ettei siinä ole erillistä jakokanavaa (306), vaan osa kuumakaasukanavasta (309) toimii mainittu- na jakokanavana.

Sulkuelimen 312 voidaan toteuttaa monella erilaisella tunnetulla tavalla. Keskeistä on että niillä voidaan pienentää vhdyskanavien Kautta tapahtuvien kaasujen virtauspinta- aloja joko säätämällä nittä ennen prosessin käynnistymistä tai sen aikana. Keksinnön- mukainen lämmitysjärjestelmä on mahdollista toteuttaa myös niin, että yhdyskanavat muodostetaan poikkipinta-aloiltaan samankokoisiksi ja erilaiset vittausmäärät niiden läpi toteutetaan sulkuelimiä säätämällä.

Sekoitus- ja kuljetinlaitieen 400 akselin 401 läpiviennin tiivistys voidaan toteuttaa

N 25 keksinnönmukaisessa laitteistossa monella eri tavalla. Eräs toimiva ratkaisu on tiivis-

N a € Ane Pre ein < sn s & tää läpivienti syöttämällä siihen paineistettua typpikaasua.

O

O

- Akselin 401 edullisin asennustapa on toteuttaa se yhdellä läpiviennillä, mutta myös jami = sen läpivienti reaktorin molemmista päissä toteuttaa keksinnön.

N 30

LO R + FE Ln By, <3 >

N Akselin 401 pyöritysvoima voidaan tuottaa ja välittää akselille millä tahansa tunnetul- [< : ei i . kast >.

N la tavalla. Esimerkkinä voidaan mainita sähkömoottori ja sen ja akselin väliin sovitettu vaihde.

Sitä, että lapojen 402 keskiakselin 401 smintainen jako T on tasajako; voidaan pitää keksinnön käytön kannalta edullisimpana sovelluksena, mutta myös tästä poikkeavat jaot kuuluvat keksinnön piiriin. Lapojen leveys voi vaihdella niissä rajoissa, jotka to- teuttavat tämän pyrolyysilaitteiston keksinnöllisen ajatuksen.

Kiinteän pyrolyysituotteen poistogukon tiivistys voidaan toteuttaa esim. tuotehiilipat- saan avulla. Tällöin aukon kautta reaktorista 200 poistuva kiinteä tuote muodostaa poistuessaan aukkoon kaasutiiviin tulpan.

On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdentyyppisessä keksin- nölle edullisessa toteuttamisesimerkissä, niin tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään ra- joittaa keksinnön käyttöä vain tämän tyyppistä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen aja- tuksen puitteissa. is

N 25 oS 23

N

O

?

O

I jami a

N 30

LO

N

N

O

N

Claims (1)

1. Patenitivaatimukset 1, Jatkuvatoiminen pyrolyysilaitteisto, joka käsittää ainakin:

   a. syöttölaitteen (100) raaka-aineen (2) syöttämiseksi reaktoriin,

   3 b. reaktorin (200) pyralyvsituotteiden tuottamiseksi,

   c. lämmitysjärjestelmän (300) pyrolvysiprosessin tarvitseman lämpöenergian tuottamiseksi ja siirtämiseksi raaka-aineeseen (2),

   d. sekoitus- ja kuljetinlaitteen (400) — reaktorissa etenevien raaka- ainepartikkelien sekoittamiseksi ja kuljettamiseksi siellä, ja e. Kanavat kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten pyrolyysituotteiden pois- tamiseksi reaktorista, ja jonka syöttölaite (100) sisältää nestelukon (10) olennaisesti hapettoman olo- suhteen ylläpitämiseksi reaktorissa, tunnettu siitä. että mainittu syöttölaite si- sältää ainakin: £ painimen (7) nestelukon nestettä (4) kevyempien raaka-ainepartikkelien

   (2.2) painamiseksi syöttölaitteen syöttökanavasta (1) nestelukon (10) nestepinnan (5) alapuolelle. g: nesteestä (4) nestepinnan (5) yläpuolelle johtavan toisen kuljettimen (9) nestettä kevyempien raaka-ainepartikkelien (2.2) siirtämiseksi ja nosta- miseksi nesteen pintaan siirtokanavassa (3).

   h. nesteestä (4) reaktorin syöttöaukolle (201) johtavan ensimmäisen kuljet- timen (8) nestettä (3) raskaampien raaka-ainepartikkelien (2.1) nostami- seksi nesteestä syöttökanavaan (3) ja niiden sekä nesteen pinnalle saatet- tujen raaka-ainepartikkelien (2.2) kuljettamiseksi reaktorin syöttöaukolle 3 18 201).

   & 2. Patenttivaatimuksen I mukainen pyrolyysilaitteisto tunnettu siitä, eitä reaktorin = vaipan (202), toisen vaipan (301) ja päätyseinämien (302) rajaama kaasutila (303) > kuumia kaasuja (310) varten on jaettu reaktorin pituussuunnassa väliseinillä (304) a lämmityslohkoihin (305a- 305x), joita on tietty edullinen määrä ja mihin jako- = 30 kanavasta (506) tai kuumakaasukanavasta (309) johtavat vhdyskanavat (307a- s 3075) on sovitettu poikkipinta-aloiltaan (Aa- Ax) erikokoisiksi siten, että niistä N suurin on reaktorin syöttöaukon (201) ensimmäisen pään (203) puoleisessa yh- dyskanavassa (3079) ja että niiden koko on aina edellistä pienempi siirryttäessä .

   reaktorin toista päätä (204) kohti, jolloin mainittuihin lämmityslohkoihin on joh- dettavissa samanaikaisesti eri suuret määrät kuumaa kaasua ja lämpöenereiaa.

   3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pyrolvysilaitteisto tunnettu siitä, että se- koitus- ja kuljetinlaite käsittää vähintään yhdellä läpiviennillä sylinterimäiseen reaktoriin, sen vaipan (202) kanssa samankeskiseksi, keskilinjaansa (CL) nähden pyörimään sovitetun keskiakselin (401) ja mainittuun akseliin sekä sen säteen- et- tä pitoudensuuntaisesti tietyillä jaoilla kiinnityt lavat (402), joika on sovitettu nostamaan raaka-ainetta (2) reaktorin alaosasta sen vaipan (202) tukemana ja pu- dottamaan sen takaisin reaktorin alaosaan.

   4. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 3 mukainen pyrolyysilaitteisto tunnettu siitä, et- 14 siinä käsiteltävä raaka-aine (2) on kumia ja/tai muovia sisältäen polvole- fiinirikkaan muovijäiteen.

   3. Jonkun patenitivaatimuksista 1-4 mukainen pyrolyysilaitteisto tunnetta siitä, et- tä painin (7) käsittää rungon (7,1), siihen kiinnitetyt johtimet (7.2), mainituilla johtimilla olennaisesti pystysuorassa liikkumaan sovitetun levymäisen painineli- men (7.3) ja rankoon ja paininelimeen kiinnitetyn voimansiirtoelimen (7.4) siir- tovoiman välittämiseksi tehoa tuottavalta laitteelta mainitulle paininelimelle.

   6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen pyrolyysilaiticisto tunnettu siitä, että paininelin (7,3) on sovitettu kääntymään nivelen (7.5) suhteen olennaisesti pystysuorasta asennosta olennaisesti. vaakasuoraan asentoon sitä voimansiirtoelimellä (7.4) alaspäin siirrettäessä ja takaisin mainittuun pystyasentoon sitä ylöspäin siirrettä- essä, jolloin mahdollistetaan tulokanavaan (1) syötettävän raaka-aineen (2) valu- minen nesteeseen (4).

   7. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 6 mukainen pyrelyysilaitieisto tunnettu siitä. et- N 25 tä ensimmäisen ja toisen kuljetin (8. 9) ovat metallilamellirakenteisia hihnakuljet- 3 timia.

   o &. Jonkin patentiivaatimuksista 1- 7 mukainen pyrolvvsilaitteisto tunnettu siitä, et- = tä kaikkien lämmityslohkojen (305a- 305x) leveys (Da- Dx) on yhtä suuri.

   E 9. Menetelmä jatkuvatoimisen pyrolyysiprosessin suorittamiseksi tunnettu siitä, et- = 30 tä siinä käytetään jossakin patenttivaatimuksista 1- 8 määriteltyä pyrolyysilaitteis- a toa seuraavasti:

   S a. raaka-aineen (2) nestettä (4) raskaammat ja kevyemmät partikkelit (2.1,

   2.2) siirretään syöttölaitteen nestelukon (10) läpi painimen (7) ja ensim-

   mäisen ja toisen kuljettimen (8, 9) avulla svöttökanavasta (1) siirtokana- vaan (3) ja edelleen reaktoriin (200) sen syöttöaukon (201) kautta,

   b. reaktorissa (200) pyrolyysiprosessissa eteneviä raaka-ainepartikkeleita lämmitetään lämmitysjärjestelmän lämmityslohkoihin (305a- 305x) joh- dettavilla Keskenään erisuuruisilla kuuman kaasun määrillä erisuuruisten lämpäenergiamäärien kohdistamiseksi kunkin mainitun lohkon kohdalla oleviin raaka-ainepartikkeleihin,

   c. raaka-ainetta (2) siirretään reaktorissa (200) prosessin etenemissuuntaan sekoitus- ja kuljetinlaitteen (400) keskiakseliin (401) kiinnitettyjen kehää kiertävien lapojen (402) avulla ja samalla raaka-ainetta nostetaan mainit- tujen lapojen päillä (403) reaktorin vaipan (202) antamaa tukea hyväksi käyttäen keskiakse lin keskilinjan (CL) kautta kulkevan vaakasuoran tason (1) yläpuolelle. josta ne putoavat painovoiman vaikutuksesta reaktorin pohjalle ja josta aiheutuvia iskuja käytetään raaka-ainepartikkelien hajot- tamiseen lämpöenergian kohdistamiseksi niiden sisäosiin.

   10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä tunnettu siitä. että lämmityslohkoi- hin (305a- 305x) johdettavia kuuman kaasun määriä muodostetaan keskenään erisuuriksi poikkipinta-aloiltaan (Aa- Ax) eri suurilla yhdyskanavilla (307a- 307) ja/tai mainittuihin kanaviin sovitetuilla sulkuelimillä (3123.

   11. Pätenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kiinteän pyrolyysituotteen poistoaukkoon muodostetaan tuotehiilipatsas tiivistämään mai- nittu aukko kKaasutiiviisti.

   12. Jonkun patenttivaatimuksista 9- 11 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että osa kuumakaasukanavasta (309) sovitetaan toimimaan jakokanavana (306). N 25 13. Jonkun patenttivaatimuksista 9- 12 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että N kuuma kaasu (310) on kattilassa (308) tuotettua savukaasua tai mainitun savukaa- 2 sun avulla lämmönsiirtimessä lämmitettyä ilmaa. = 14. Jonkun patenttivaatimuksista 9- 13 mukainen menetelmä tunnettu siitä. eitä E lämmityslohkoihin (305a- 305x) johdettavien kuumien kaasujen (310) lämpötila = 30 sovitetaan arvoon maksimi 750 °C, LO N &