JP2008531799A - Method for depolymerization of hydrocarbon-containing residues and apparatus for carrying out this method - Google Patents
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Abstract
本発明は、連続工程における残留物のような炭化水素を含有する原料を解重合するための方法に関する。比較的単純な技術を用いて均等な動作を達成するために、液体またはパルプ状粘稠度に予熱された原料は、解重合温度に加熱された反応装置(4)内に加圧下で連続的に注入され、ガス状留分はさらなる処理のために反応装置から連続的に取り出される一方、底部留分は連続的にまたは周期的に取り出される。原料は予熱され、液化され、注入ポンプまたは押出し器スクリュによって注入されることが好ましい。高度の可用性は、反応装置の内壁の堆積物をジ周期的に取り除く混合器またはドクタヘッドに関連して保証される。
【選択図】 図3The present invention relates to a process for depolymerizing feedstock containing hydrocarbons such as residues in a continuous process. In order to achieve uniform operation using relatively simple techniques, the raw material preheated to liquid or pulpy consistency is continuously applied under pressure in a reactor (4) heated to the depolymerization temperature. The gaseous fraction is continuously withdrawn from the reactor for further processing, while the bottom fraction is withdrawn continuously or periodically. The raw material is preferably preheated, liquefied and injected by an injection pump or an extruder screw. A high degree of availability is assured in connection with a mixer or doctor head that periodically removes deposits on the inner wall of the reactor.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、請求項1の前提部分に記載の炭化水素含有残留物の解重合のための方法、特にディーゼル油および灯油の生産のための方法に関する。本発明はまた、請求項15の前提部分に記載のこの方法を実行するための装置にも関する。
The present invention relates to a process for the depolymerization of hydrocarbon-containing residues according to the preamble of
炭化水素含有残留物の解重合のために、特にディーゼル油を生成するために、プラスチック、油、グリース、乾燥生ごみ、電気ケーブル、木材、紙、消化スラッジ、農作物残渣、天然繊維、および多くの他の古材または廃棄物または残留物質が、最小可能な固体および気体転化生成物を得ることを目標に、触媒作用により解重合される。これらのプロセスは、処理される物質の300℃から450℃の間のピーク温度で、多くの場合、400℃の領域、すなわち340〜440℃で実行される。イオン交換触媒が存在する場合、解重合プロセス、すなわち長鎖炭化水素化合物の分子短縮化は、接触分解のため、比較的迅速に行なわれる。ここで、炭化水素分子は、残留物の種類によって異なる反応温度に達するまで触媒上に沈着し、分解性生物は蒸発する。一般的に流体/触媒混合は、蒸発温度と原料供給温度との間で周期的に行なわれる。原料を供給することにより、混合温度は低下する。周期に従って管形熱交換器のような加熱器で再び所望の低沸点留分の蒸発温度に達する。液体として残る成分は、原料供給部に還流される。この循環工程で触媒材料および原料の高沸点留分から形成される凝塊は、さらなる処理のために外部に移送される。循環から離れた蒸気留分は蒸留システムで精製され、例えばディーゼル油または灯油を生産する。ガス状成分は高温燃焼ガスの生産下で燃焼され、それは蒸発に必要な量の熱、および液体サイクルの処理温度(熱分解温度)を提供する。塩素、イオウ、リン、および/または生成物(ディーゼル油または灯油)に望ましくない他の成分が原料に含まれる場合、これらは循環工程で除去される。これは例えば、ケイ酸カルシウムアルミニウムまたはケイ酸ナトリウムアルミニウムをイオン交換触媒として使用することを通して、かつ原料から取り除くべき塩素、イオウ、またはリン成分の結合のために例えば石灰を添加することを通して行なわれる。 For depolymerization of hydrocarbon-containing residues, especially to produce diesel oil, plastic, oil, grease, dry garbage, electrical cables, wood, paper, digested sludge, crop residues, natural fibers, and many Other waste materials or waste or residual materials are depolymerized catalyzed with the goal of obtaining the smallest possible solid and gas conversion products. These processes are performed at peak temperatures between 300 ° C. and 450 ° C. of the material being processed, often in the 400 ° C. region, ie 340-440 ° C. In the presence of an ion exchange catalyst, the depolymerization process, i.e. the molecular shortening of long chain hydrocarbon compounds, takes place relatively quickly due to catalytic cracking. Here, hydrocarbon molecules are deposited on the catalyst until different reaction temperatures are reached depending on the type of residue, and degradable organisms evaporate. In general, fluid / catalyst mixing is performed periodically between the evaporation temperature and the feed temperature. By supplying the raw material, the mixing temperature is lowered. According to the cycle, the desired low-boiling fraction evaporation temperature is reached again with a heater such as a tubular heat exchanger. The component remaining as a liquid is refluxed to the raw material supply unit. The agglomerates formed from the catalyst material and the high-boiling fraction of the raw material in this circulation step are transferred to the outside for further processing. The vapor fraction away from the circulation is refined in a distillation system, producing for example diesel oil or kerosene. The gaseous component is combusted under the production of hot combustion gases, which provides the amount of heat required for evaporation and the liquid cycle processing temperature (pyrolysis temperature). If chlorine, sulfur, phosphorus, and / or other components not desired in the product (diesel oil or kerosene) are included in the feed, these are removed in the circulation process. This is done, for example, through the use of calcium aluminum silicate or sodium aluminum silicate as an ion exchange catalyst and through the addition of, for example, lime for the binding of chlorine, sulfur or phosphorus components to be removed from the feedstock.
この公知の触媒解重合法を実行するために、様々な循環方法が例えばドイツ特許公開第DE100 49 377A1号およびドイツ特許公開第DE103 16 969A1号に記載されている。前者の場合、細断された微粒子状原料が計量スクリュを介して上から第1反応装置内に移送され、そこで再循環油、触媒、およびすでに循環に供給された原料が混合される。流体‐蒸気混合物は加熱器からこの反応装置に供給される。ガス状留分および固体形成留分がそこから排出される。液体とよく混合された原料がここで加温され、管路を介して流体混合物として加熱器に導かれる(ドイツ特許公開第DE100 49 377A1号)。
ドイツ特許公開第DE103 16 969A1号に係る触媒解重合もまた、循環する再循環油中の触媒の懸濁を導く。これは、解重合反応装置、ハイドロサイクロン、および沈殿物容器によって形成される。加熱は、独特のやり方で構成された反応装置で、電気的壁加熱を通して実現される。この反応装置は原料、新鮮な触媒、石灰、および再循環油用の中央供給管を有し、それらは供給スクリュにより下方に導かれ、そこで沈殿物容器から還流する循環流体と混合される。反応装置内で中央管は幾つかの立上り管によって包囲され、それらは反応装置のサンプに現われる混合物が、供給スクリュを介して上昇することを可能にする。立上り管の電気的壁加熱は、熱分解温度が達成されて、液体‐蒸気混合物が反応装置頂端から引き出されることを確実にする。
Catalytic depolymerization according to
原料および原料を含む流体を熱分解温度まで加熱することは、非常に注意して加熱しなければ、液体混合物の局所的過熱、および反応装置壁上または反応装置バフル上、特に熱交換器表面上の炭素の粘結のため、混合物の成分の熱分解を防止することができないので、極めて危機的であることが明らかになった。特に管型反応装置の場合、管は閉塞し、プロセスが停止する結果を導いた。一般的にこの沈殿物は岩のように固いので、反応装置は二度と使用することができない。 Heating the raw material and the fluid containing the raw material to the pyrolysis temperature, unless very carefully heated, will cause local superheating of the liquid mixture and on the reactor wall or reactor baffle, especially on the heat exchanger surface It became clear that the caking of the carbon in the mixture was extremely dangerous because the thermal decomposition of the components of the mixture could not be prevented. Especially in the case of tubular reactors, the tube was blocked, leading to the result of the process stopping. Generally, this precipitate is hard like a rock, so the reactor cannot be used again.
このような状況から出発して、原料の供給および熱の供給を改善するための分類に係る解重合方法に対し、請求項1の特徴を持つ方法および請求項15の特徴を持つ装置を提案する。本発明は、予熱して液体またはスラリ状粘稠度を持つ原料を加圧下で、熱分解温度に加熱された反応装置内に注入するという基本的概念に関係する。
Starting from this situation, a method having the features of
本発明によって、一方では、様々な有機物質から特にディーゼル油/灯油を単純な方法でかつ高い収率で生産することが可能であり、他方では、廃物および残留物回収のこの方法により、ダイオキシン、メタン、およびその他のような副生物の生成を回避することが可能である。ガスの生産は極めて低く、原料の例えば約4.5%まで低減することができる。火格子下燃焼(under-grate firing)では、このガスはそれ以外の形でプロセスに再使用することができる。触媒の使用が可能である。しかし該方法は、触媒ならびにそれに伴う処理の問題点およびコストを回避することができ、有利である。 According to the present invention, on the one hand, it is possible to produce diesel oil / kerosene from various organic substances in a simple manner and with high yields, on the other hand, by this method of waste and residue recovery, dioxins, By-products such as methane and others can be avoided. Gas production is very low and can be reduced to, for example, about 4.5% of the feedstock. In under-grate firing, this gas can be otherwise reused in the process. The use of a catalyst is possible. However, the method is advantageous because it can avoid the problems and costs of the catalyst and the associated processing.
このようにして原料の取扱いは著しく簡素化され、移送中および供給システムにおける粘着の危険性のみならず、熱分解反応装置における粘結の危険性も著しく低減されることが指摘されてきた。別の利点は、プラスチックの射出成形技術から公知であるような、加圧注入用の標準的構成部品を使用できることにある。 In this way, it has been pointed out that the handling of raw materials is greatly simplified and not only the risk of sticking during transfer and in the supply system, but also the risk of caking in the pyrolysis reactor is significantly reduced. Another advantage is that standard components for pressure injection can be used, as is known from plastic injection molding technology.
本発明では、広範囲の様々な炭化水素含有原料(ここでは統合的に残留物とも呼ぶ)を処理して、特にディーゼル油のような液体生成物にすることができる。原料(残留物)は主として、プラスチック、油(廃油および排油も)、グリース、乾燥廃物、電気ケーブル、木材、紙、消化スラッジ、農作物残渣、天然繊維、および多くの他の古材または廃棄物または残留物質のような古材、再生材、および廃物、ならびに再生可能な材料およびゴムの類とすることができる。プラスチックおよび廃油の処理は特に有利である。このように熱分解または解重合のプロセスを使用して、高品質の市販用製品すなわち灯油またはディーゼル油を生産することができる。 In the present invention, a wide variety of hydrocarbon-containing feedstocks (also referred to herein collectively as residues) can be processed into liquid products, particularly diesel oil. Raw materials (residues) are mainly plastics, oils (and waste oils and waste oils), greases, dry wastes, electrical cables, wood, paper, digested sludge, crop residues, natural fibers, and many other old materials or waste Or it can be old materials such as residual materials, recycled materials and wastes, as well as renewable materials and rubbers. The treatment of plastics and waste oils is particularly advantageous. Thus, pyrolysis or depolymerization processes can be used to produce high quality commercial products, ie kerosene or diesel oil.
プラスチックおよび廃油から生成された混合物を予熱することは特に好ましく、この予熱は200℃より高い温度まで、特に約250℃から300℃の間の温度まで行なうことが特に好ましい。ここで本質的な利点は、装入混合物の水分が蒸発し、反応装置内に導入されないことである。加えて、他の低沸点物質も全部排出され、したがってシステムによって外部に移送する必要が無い。熱分解反応装置の廃熱は、この目的に使用することができる。 It is particularly preferred to preheat the mixture produced from plastic and waste oil, and it is particularly preferred that this preheating is carried out to a temperature above 200 ° C., in particular to a temperature between about 250 ° C. and 300 ° C. The essential advantage here is that the water in the charge mixture evaporates and is not introduced into the reactor. In addition, all other low-boiling substances are also discharged, and thus do not need to be transported outside by the system. The waste heat of the pyrolysis reactor can be used for this purpose.
導入されるプラスチックは、例えば伝熱加熱、蓄熱加熱、または摩擦加熱を通して予熱され、例えば押出し器の注入ノズルに供給され、そこから固定または設定圧力下で反応装置内に注入される。発生する圧力、および/または管路の開口によっても形成することのできる注入ノズルの適切な選択を通して、このプロセスは連続的に実行することができる。すなわち、原料は反応装置内に連続的に、かつ略一定に供給される。反応装置内の一定した充填状態を維持するには、当然、ガスならびに固体および液体成分を取り除くこと、および原料の供給が相互に合致するように適応させることが必要である。これは、一定した処理状態を導き、一定した製品品質を保証する。廃油は、同様の仕方で反応装置内に導入することができる。反応装置で原料はさらに加熱され、そこで長鎖炭化水素が短鎖分子に分解される。この温度で、これらの分子はガスとして浴から離れ、蒸留塔内を上昇する。それらの長さに応じて、分子は塔の異なるステージで捕獲される。塔の処理パラメータを公知の方法で適切に設定すると、製品すなわちディーゼル油または灯油が、例えば水冷により、アキュムレータ内に得られる。今まで、装入物質は特殊な措置無しで、微細分割状態で反応装置に供給された。 The plastic to be introduced is preheated, for example through heat transfer heating, regenerative heating, or frictional heating, and supplied, for example, to the injection nozzle of the extruder, from where it is injected into the reactor under a fixed or set pressure. This process can be carried out continuously through a suitable selection of injection nozzles that can also be formed by the pressure generated and / or the opening of the line. That is, the raw material is continuously and substantially uniformly supplied into the reaction apparatus. In order to maintain a constant charge in the reactor, it is of course necessary to remove gases and solid and liquid components and to adapt the feeds to match each other. This leads to a constant processing state and guarantees a constant product quality. Waste oil can be introduced into the reactor in a similar manner. The raw material is further heated in the reactor, where the long chain hydrocarbons are broken down into short chain molecules. At this temperature, these molecules leave the bath as a gas and rise in the distillation column. Depending on their length, molecules are captured at different stages of the tower. If the processing parameters of the tower are set appropriately in a known manner, a product, ie diesel oil or kerosene, is obtained in the accumulator, for example by water cooling. Until now, the charge was supplied to the reactor in finely divided state without any special measures.
注入は、注意深い追加的加熱のために、反応装置の中心領域で実行される。 The injection is performed in the central region of the reactor for careful additional heating.
原料の加熱のさらなる最適化のために、反応装置を特に、例えば放物線状または双曲線状の内部輪郭を持ちその中でマルチブレード混合器が回転する回転対称ポットとして形成することを提案する。混合アームの端が耐熱セラミックまたは黒鉛材から作製され、かつ/または堆積を防止または排除するために、反応装置の内部輪郭が特に非常に小さい遊びつきで本質的に二重化されると、有利である。このようにして、分解した炭素は、廃棄物として形成された瀝青スラリ上に堆積し、反応装置の加熱壁上に粘結する代わりに、このスラリと共に処分される。 For further optimization of the heating of the feed, it is proposed to form the reactor in particular as a rotationally symmetric pot with a parabolic or hyperbolic internal profile in which the multiblade mixer rotates. It is advantageous if the end of the mixing arm is made from a refractory ceramic or graphite material and / or the internal contour of the reactor is essentially doubled with very little play, in order to prevent or eliminate deposition . In this way, the decomposed carbon accumulates on the bitumen slurry formed as waste and is disposed of with this slurry instead of caking on the reactor heating wall.
攪拌アーム付きポット形反応装置を使用する場合、熱伝達がより強くなり、液体に乱流が生じ、それは頂面の温度を降下させ、遊離炭素の形成の低減を導く。表面付近を攪拌し、あるいは掻き取ることでも、堆積および過熱が防止され、反応装置壁を介しての熱伝達が同時に改善される。 When using a pot reactor with a stirrer arm, heat transfer is stronger and turbulence occurs in the liquid, which lowers the top surface temperature and leads to reduced free carbon formation. Stirring or scraping near the surface also prevents deposition and overheating and simultaneously improves heat transfer through the reactor wall.
反応装置内壁の表面清掃も、単独で発明的な意義を持ちかつ反応装置内壁の輪郭に沿って周期的に誘導される周期的掻取り装置によって、好ましくは横方向の遊びを最小限または全く零にして、任意選択的に目標混合効果無しで、実行することができる。回転対称反応装置の内壁の輪郭は、この目的のために好ましい。この場合、掻取り装置の掻取りヘッドは、回転するように駆動される少なくとも2つの輪郭合致掻取り要素を担持する。これらは交換可能な閉鎖裏当てを具備することができ、そこで例えば電気的測定を通して、許容磨耗遊びの超過を検出することができる。掻取りヘッドが自重により、またはその回転軸を介して加えられる力の効果により、反応装置内壁と接触し、あるいはそれに押し付けられると、小さい凝塊でも反応装置内壁から除去して、例えば外部に移送するために反応装置サンプへ送り込むことができる。 Surface cleaning of the reactor inner wall is also of independent significance and preferably with minimal or no lateral play by a periodic scraping device that is periodically guided along the contour of the reactor inner wall. And can optionally be performed without the target mixing effect. The contour of the inner wall of the rotationally symmetric reactor is preferred for this purpose. In this case, the scraping head of the scraping device carries at least two contour-matching scraping elements that are driven to rotate. They can be provided with replaceable closure backings, where excess wear play can be detected, for example through electrical measurements. When the scraping head comes into contact with or is pressed against the inner wall of the reactor by its own weight or due to the effect of the force applied through its rotating shaft, even a small coagulum is removed from the inner wall of the reactor and transferred to the outside, for example Can be sent to the reactor sump to do so.
そのような掻取り装置は状況によっては粘結の危険性に曝され、装置の効果が制限されるおそれがある。この目的のために、特に掻取りヘッドによる掻取り要素の掻取り清掃のために、随時作動させることのできる自己清掃要素によって、掻取り装置を保護することができる。2つのブレードを持つ回転掻取り装置の典型的な清掃周期は、毎時約1〜1000回の清掃サイクルであり、好ましくは掻取りヘッドの回転速度は毎分1〜20回転、好ましくは5〜10回転である。反応装置の大きさおよび解重合される原料の粘結感受性に応じて、特定の接触圧力を生じる掻取り装置の重量は、数グラムないし数千キログラムまでとすることができる。容量が約1立方メートルの反応装置の場合、掻取りヘッドの典型的な重量は10〜1000kg程度、好ましくは50kgから200kgの間である。 Such scraping devices are subject to the risk of caking in some situations and can limit the effectiveness of the device. For this purpose, the scraping device can be protected by a self-cleaning element which can be activated at any time, in particular for the cleaning of the scraping element by the scraping head. A typical cleaning cycle for a rotary scraper with two blades is about 1 to 1000 cleaning cycles per hour, preferably the rotational speed of the scraping head is 1 to 20 rotations per minute, preferably 5 to 10 It is a rotation. Depending on the size of the reactor and the caking sensitivity of the raw material to be depolymerized, the weight of the scraping device producing a specific contact pressure can be from several grams to several thousand kilograms. For reactors with a capacity of about 1 cubic meter, the typical weight of the scraping head is on the order of 10 to 1000 kg, preferably between 50 kg and 200 kg.
混合効果をも持つことが好ましいそのような掻取り装置の影響下で、反応装置内で解重合される液体の平均希望温度と反応装置外壁との間の温度差は有利に低く維持することができ、例えば20℃から80℃程度に保持することができる。 Under the influence of such a scraping device, which preferably also has a mixing effect, the temperature difference between the average desired temperature of the liquid to be depolymerized in the reactor and the outer wall of the reactor can be advantageously kept low. For example, it can be maintained at about 20 to 80 ° C.
本発明の別の態様は、解重合反応装置および類似物のための掻取り装置の改善である。この態様では、連続解重合運転中に掻取り要素を時折清掃するための掻取りヘッドの自己清掃要素を提案する。実際的実現の1つとして、自己清掃要素は、掻取り要素に相互接触した状態で掻取り装置に対して移動することができる。そのような移動は、掻取り刃と垂直にかつこの刃に沿って実行することができる。作動は好ましくは回転軸によって、特に伸縮運動を通して実行される。自己清掃用掻取り要素は、単独で発明的な意義を持つ。 Another aspect of the present invention is the improvement of a scraping device for depolymerization reactors and the like. In this aspect, a self-cleaning element of the scraping head for occasional cleaning of the scraping element during a continuous depolymerization operation is proposed. As one practical realization, the self-cleaning element can move relative to the scraping device in mutual contact with the scraping element. Such movement can be performed perpendicularly to and along the scraping blade. Actuation is preferably performed by means of a rotating shaft, in particular through telescopic movement. The self-cleaning scraping element alone has an inventive significance.
本発明の別の態様は、解重合システムの連続的可用性をサポートする反応装置の構造である。これに関して、反応装置はその加熱器と共に下降させることにより、蒸留塔付きの反応装置カバーから分離することができ、新しいまたは解体検査された反応装置に交換することができる。反応装置が皿状に形成され、加熱ジャケット内に装入することができる場合、反応装置は例えば解体検査のために、素早く交換することができる。その外部表面上の導流要素は、加熱のため、温度を維持するため、かつ冷却のためにも、効果的な熱の案内を可能にする。本発明のこの態様もまた、単独で発明的な意義を持つ。 Another aspect of the invention is the structure of the reactor that supports the continuous availability of the depolymerization system. In this regard, the reactor can be separated from the reactor cover with the distillation column by lowering it with its heater and replaced with a new or dismantled reactor. If the reactor is dish-shaped and can be loaded into a heating jacket, the reactor can be quickly replaced, for example for demolition inspection. The diverting element on its outer surface allows for effective heat guidance for heating, maintaining temperature and also for cooling. This aspect of the invention also has inventive significance alone.
上で指定され、請求の範囲および実施形態に記載される、本発明に従って使用される構成部品は、それらの大きさ、形状、材料の選択、または技術的概念に関して、いかなる特殊な例外的条件にも縛られないので、適用の分野で公知の選択基準を無制限に使用することができる。 The components used in accordance with the present invention as specified above and in the claims and embodiments are subject to any special exceptional conditions with respect to their size, shape, material selection, or technical concept. Can be used without limitation, selection criteria known in the field of application.
本発明の対象の追加的な詳細、特徴、および利点は、従属請求項から、かつ1例として触媒解重合の実施形態を示す添付の図面および表についての以下の説明からも、明瞭になるであろう。 Additional details, features and advantages of the subject matter of the present invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of the accompanying drawings and tables which show embodiments of catalytic depolymerization as an example. I will.
図1のブロック回路図は、プラスチックおよび廃油から成る原料1が、予熱ステージ2で250℃に加熱され、次いで、プラスチックの射出成形で公知の圧力および供給ポンプのような加圧注入のための装置に供給される(注入3)ことを示す。このポンプにより原料を熱分解反応装置(反応装置4)内に直接注入することが可能になり、その液体成分は加熱器5(例えば、約800℃の油またはガス、および廃ガス)によって約300℃から460℃の間、好ましくは340℃から440℃の間、特に390℃から420℃の間の熱分解温度に維持され、その廃熱は予熱ステージ2、例えば伝熱加熱器で部分的に回収される。反応装置4からガス状留分が取り出され、精留のような対応する処理後、それが生成物8として得られる。公知の方法と同様に、反応装置で生成された固形物は反応装置4から取り出され、油から解放され、残留物7として得られ、任意選択的にさらに処理される。
The block circuit diagram of FIG. 1 shows that a
反応装置4は様々な形で構築することができると理解される。同様に、加熱器5に対する幅の狭い制約は存在しない。
It will be appreciated that the
図2は、本発明に係る解重合システムの考えられる構造の基本的表現を提示する。原料1の予熱は、供給および圧縮スクリュで外部加熱および/または摩擦を通して実行される。ここで、プラスチック、油、特に廃油/排油、および任意選択的に添加物のような様々な原料が、様々な箇所で供給される。少なくとも部分的予熱後に、圧力は低下する。膨張ステージ2Aで、例えば排気管路を介して、水蒸気および他のガスをフィルタに送ることができる。中間でほとんどまたはほぼ完全に液体またはスラリ状である原料は、任意選択的に追加的に加熱する状態および内部圧力も増大する状態で、供給スクリュの外端によって移送され、外部で加熱されるポット形解重合反応装置4の内部に注入される。反応装置カバー4Dは、外側をヘッド凝縮器および例えば灯油/ディーゼル用の生成物タンクに接続される蒸留塔9を担持する。サンプ生成物は4Bで、さらなる処理/再使用のために外部に移送される。ガス状熱分解性生物は、解重合反応装置からの出口の後、好ましくは、大型安全容器付き高速サイクロンを通して案内される。これは、いわゆるデミスタを用いてエアロゾルにより運ばれてきた粒子の蒸気を除去する。そこから所望の熱分解性生物が蒸留塔内に導かれる。反応装置4の充填状態を測定し、所望の値に調整することが好ましい。これは、ガス空間4Aを開け放した状態で、公知の測定プローブにより実行される(図3参照)。
FIG. 2 presents a basic representation of the possible structure of the depolymerization system according to the invention. The preheating of the
図3に示す混合/掻取りヘッドを通して、反応装置内壁4Cは連続的に清掃され、そこで固体成分は下方に、好ましくは渦巻き状に移動しながら反応装置サンプに送られる。反応装置サンプの固体成分の充填状態は、好ましくは非接触方法を用いて監視される。サンプ生成物を保持するリザーバ4Bは、定常流帯域における固体成分の捕集を可能にする。
Through the mixing / scraping head shown in FIG. 3, the reactor
図3は、少なくとも部分的にセラミックまたは黒鉛材から作製することのできる幾つかの攪拌アーム8Aおよびブレード状混合要素8Bを持つ、例えばポット形の回転対称な反応装置4の原理図(中心縦断面図)を示す。混合要素8Bは、ドーム形内部輪郭、すなわち反応装置4の内壁4Cに適合され、そこに比較的小さい間隙Sを維持することができる。したがって、好ましくは外部から加熱される反応装置4の内部輪郭から粘結堆積物が絶えず除去される。加えて、反応装置の壁に近接した内容物の過熱は、反応内容物の完全な混合によって防止される。該実施形態では、反応装置外壁4Eは、加熱器5の風箱の一部を形成する。この目的のために、反応装置ポット4Gには、箱状過熱ジャケット5Aのフランジ5A’上に周囲開口フランジ4G’が設置される。加熱ジャケット5A内には、穿孔を有する中間台5Bがあり、そこに例えば560℃の高温ガスが、混合器5Dから可撓管路5Cを介して供給される。これは、例えば室温(RT)の空気がファン5Eによって加えられるガス加熱火炎の排気を混合することによって発生する。高温排気は、出口5Fを介して加熱ジャケットから退出する。反応装置4は、開口フランジ4G’と接触する反応装置カバー4Dによって密閉される。このカバーは蒸留塔9を担持し、原料供給路4Hを保持する。それは適切なフレーム上に定置状態に保持される。清掃等の目的のために、反応装置ポット4Gは加熱ジャケット5Aと共に、反応装置カバー4Dから切り離して、双頭矢印によって示すように下降させることができ、次いで例えば旋回することを通して(双頭矢印R)、反応容器カバー4Dの下の位置から取り出すことができる。このようにして、まだ説明していない攪拌器または掻取りヘッドを同時に取り外すことができる(図4)。残留物用の出口はそれに対応して可撓であり、あるいは残留物管路に着脱自在に接続される。該実施形態では、出口は、加熱ジャケットまたは風箱を介して外方に案内される断熱壁4B’が設けられた反応装置サンプ4Bから構成され、それは放出エアロック4Jにより断続的に閉鎖することができる。
FIG. 3 shows a principle view (center longitudinal section) of a rotationally
図4から分かるように、図7および8に示した掻取りまたは混合ヘッドの回転軸4Eは、駆動モータMが反応装置カバー4D上でその駆動軸に固定されたままで、ヘッドが垂直方向の遊びを持つことができるように、プラグ差込み可能な回転駆動接続によって切り離すことができる。
As can be seen from FIG. 4, the
図7A/7Bは、図1に係る実施形態における攪拌器として使用することのできる、掻取りヘッド10Dの第1実施形態を示す。これらの図で、2つの側面図はそれぞれa)およびc)と指定され、上面図はb)と指定されている。合わせて略半月形を形成し、半径方向外側が掻取り要素10Cとして働きあるいは形成された、2つの略4分円ブレード10Bを図7Ba)から見ることができる。掻取り要素10Cは、掻取りヘッド10Dの重さにより、反応装置4の内壁4Cと接触することができる。解重合プロセス中に、同じく混合器として働く掻取りヘッド10Dはゆっくりと、例えば毎分5〜10回転の速度で回転する。このようにして、反応装置壁から堆積物が除去され続ける。経験または測定を通して決定することのできる特定の運転期間後に、掻取りヘッド10Dは、連続回転状態で、または回転運動の中断中に、自己清掃要素10Gによって清掃される。これは、鎌形のブレード10Bの実施形態でも繰り返され、図7Bに示すように反応装置壁から間隔を置いた位置で、通常の掻取り動作中に配置される。自己清掃要素10Gは、回転軸10E内または上で伸縮自在に案内される駆動要素10Hに接続される。駆動要素10Hの伸縮運動を通して、自己清掃要素10Dは垂直方向に変位する。ここで、その掻取り刃10G’はブレード10Bと接触し、粘結堆積物を前面側のブレード表面から、掻取り要素10Cの掻取り刃に近接または当接するまで回転方向に掻き取るように除去する。この掻取り自己清掃ステップは、複数回の前後往復運動を通して実行することもできる。代替的に、自己清掃要素がその原位置を維持し、掻取り要素が適切な量だけ上昇し、次いで再び下降するように、自己清掃要素と掻取り要素との間の相対運動により、自己清掃を実行することも可能である。
7A / 7B show a first embodiment of a
図8Aないし8Cに示す実施形態の場合、掻取り要素10Cは、C字状断面を有しかつ回転軸10Eの底端に接続されかつ各々が案内路内に駆動要素10Hを保持する形材を備える。自己清掃ヘッド10G”は掻取り要素10Cに沿って案内することもでき、この要素上に相互接触して配置される。この自己清掃ヘッドは関連駆動要素10Aの1端に接続され、したがって駆動要素10Hが回転軸10Eに対して伸縮するように運動するときに、掻取り刃に沿って移動する。図は、自己清掃ヘッドの様々な中間位置を示す。図示した実施形態では、これは略U字形状を有し、U字の脚は掻取り要素10Cの掻取り刃を超えて外側に突出しない。考えられる使用法は、図7A〜7Cに係る実施形態と一致する。
In the embodiment shown in FIGS. 8A to 8C, the scraping element 10C has a C-shaped cross section and is connected to the bottom end of the
ちなみに、掻取り要素は様々に形成することができる。図5の実施形態では、掻取り要素10Cは、中間位置の分離層12Aを持つ保持器10Fによって保持される材料形材から構成される。材料は所望の耐磨耗性または反応装置壁の保護に従って選択される。該実施形態では、磨耗はすでに、保持器10Fが反応装置壁にほとんど接触しそうなほど、大きく進んでいる。そのような接触が発生するまで磨耗が進むと、保持器10Fおよび掻取り要素10Cは反応装置壁4Cによって導電的に橋絡する。そうすると評価回路が許容限界磨耗を決定し、掻取り要素10Cを交換すべきであることを報告する。
Incidentally, the scraping element can be formed in various ways. In the embodiment of FIG. 5, the scraping
図6から、反応装置ポット4Gがその外壁4Eに、効率的な加熱または冷却を促進する導流要素4Fを備えることを示す。特に、温風の循環流動を達成することができる。加熱器5の加熱ジャケット5Aは、この目的のさらなる促進のためにそれに応じて形作ることができる。同様に、導流要素は加熱ジャケット5Aの内部輪郭に適合させることができる。導流要素を反応装置外壁に固定接続することにより、反応装置ポットを加熱ジャケットから容易に切り離すことができるので、反応装置ポットの特に迅速な交換が可能になる。
FIG. 6 shows that the
1 原料
2 予熱ステージ
2A 膨張ステージ
3 注入
4 反応装置
4A ガス空間
4B サンプ
4B’ 壁
4C 内壁
4D 反応装置カバー
4E 外壁
4F 導流要素
4G 反応装置ポット
4G’ 開口フランジ
5 加熱器
5A 加熱ジャケット
6 生成物
7 残留物
8 攪拌器
8A アーム
8B 混合要素
9 蒸留塔
10 掻取り装置
10A アーム
10B ブレード
10C 掻取り要素
10D 掻取りヘッド
10E 回転軸
10F 受容器
10G 自己清掃要素
10G’ 掻取り刃
10G” 自己清掃ヘッド
10H 駆動要素
12 磨耗検出装置
12A 分離層
1
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