JP2010511771A - 熱分解用反応器並びに該反応器の充填及び排出方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱分解用の反応器及び該反応器の充填及び排出の方法に関する。熱分解によって有機物の投入材料から炭素及び炭化水素を回収する本発明による反応器は、垂直方向の中央軸線（６）に沿って延在し、外表面（５）によって及び上下の端壁部分（７、８）によって外側を限定されるチャンバ（３）を有する容器（２）であって、閉位置にあるときにチャンバと周囲の大気との間に制限部を形成する蓋（１４）を備えた開口部（１２）を容器が有することで、このチャンバ内に砕かれた形態の投入材料（４）が配置されるように企図される容器（２）と、チャンバ内へ加熱されたガスを導入する入口（９）と、チャンバ内に配置された投入材料を通過したガスをチャンバから外へ通過させるための出口（１０）を備える。細かく分割された投入材料の熱分解処理を制御及び監視するために、入口（９）は、ガスをチャンバ内へと導くために、各入口ユニットに属する入口管（３０：１〜３０：ｎ）を介してガス放出源とガス連通する、チャンバ（３）内の領域に配置された複数の入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）を備え、出口（１０）は、チャンバからガスを導き出すために、各出口ユニットに属する別個の出口管（５１）とガス連通する、チャンバ（３）全体の領域に配置された複数の出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）を備える。

Description

本発明は、請求項１の前文による熱分解用の反応器、並びに該反応器の充填及び排出の方法に関する。

熱分解又は乾留の際には、有機物の投入材料が、酸素の存在なくして加熱され、それによって、材料は燃焼しない代わりに、流体及びガス状の生成物の形のより単純な成分に変換され、凝縮を含む一連の次の操作段階によって回収される。前述の熱分解の技術は、通常、たとえば廃棄されたタイヤの中に存在するゴム材料又は様々なタイプのプラスチック材料といった燃料の回収のために使用される。「炭化」として知られる完全な熱分解の際には、残留物又は残部は、すべて炭素からなる。

投入材料は、熱分解処理の際に適切なサイズの破片に砕かれ、洗浄され、約１００℃〜約１５０℃まで予熱され、その後、材料は、約４５０℃〜約７００℃の温度において通常行われるガスへの変換のために、炉の形態を有する「レトルト」として知られる反応器に挿入又は装填される。「熱分解ガス」として知られる揮発性ガスが熱分解処理から得られ、この揮発性ガスは、水蒸気の他に、一酸化炭素、二酸化炭素、パラフィン、オレフィン、及びいくつかのさらなる炭化水素類を含んでおり、ここからオイル及びガスが回収される。カーボン・ブラック又は活性炭が、熱分解処理後の反応器内にある炭素を含む固体残留物から生成可能である。熱分解処理の後に残る残留物又はコークスが固体燃料として使用される場合、コークスは、篩い分けによって、たとえば鋼又はガラス繊維の残留物などの余分な物質から分離される。コークスがさらにカーボン・ブラック又は活性炭へと精製される場合では、さらなる段階の熱分解処理が行われなければならず、この処理は、とりわけ、揮発性の炭化水素の痕跡をすべて除去するために８００℃〜９００℃の間まで温度を上げるステップと、次に温度を下げるステップと、可能であれば蒸気処理ステップとを含む。

得られる熱分解生成物は、工業用原料として非常に貴重であり、通常、従来の方法で製造される原料の品質に十分に相当する品質を有する。

熱分解によって製造される前記生成物の特性及び品質は、大部分は熱分解処理のかなり早期に決定され、また、熱分解処理の際に、たとえば反応器内温度、加熱速度、保持時間及び最終的な冷却時間に対する操作条件及び操作パラメータが、どれほどうまく制御及び監視可能であるかによって決定されることを、実験が示している。

熱分解処理をより正確に制御及び調整できるようにするために、反応器によって形成される熱分解ガスを戻す又は再循環させることのできる反応器が知られている。たとえば、そのような反応器はＳＥ５１３０６３から既知であり、閉鎖された状態では周囲の大気から封止された、開けることのできるチャンバからなる反応器として説明される。チャンバは、チャンバ内に配置された材料を介して、自由に選択された温度の不活性又は非活性ガスが循環可能であるように、一方の端部に入口を、第２の端部に出口を備えて提供される。ガスは、反応器のチャンバの中を軸線方向に通され、その軸線方向に沿って底部から上向きに移動させられる。反応器の充填及び排出は、交換可能であり、穴又は孔を備える容器を用いてバッチ式に行われ、この容器を反応器内で上下させ、それによってガスがこの容器の中を通される。出口は、流体相の生成物にまで形成された熱分解ガスの凝縮のために凝縮器と連結して配置され、この出口は熱分解ガスの一部を入口へと再循環させる回路を有する。出口には、前もって決められた温度が反応器内に維持されるように、送出される熱分解ガスの温度を測定するため、及びしたがって、入口を介して反応器内へと導かれるガスの温度を調整するための温度検出手段だけでなく、センサ手段を備える構成も配置され、それを用いて、熱分解ガスの様々な成分及びその相対量が測定及び分析可能であり、それによって、反応器内の材料が熱分解ガスを放出し続ける限り、この処理が維持され、進行可能となる。上記２つの測定手段は、反応器の操作条件及びその操作パラメータの調整のためにフィードバックに基づく方式で用いられる。

上述の既知の反応器は良好に機能することが証明されているが、反応器そのものの内部の操作条件が十分に制御できないという不利益を有する。より正確には、既知の反応器は、熱分解処理の際のガスの移動方向、その速度、流速、及び温度を、効率的な方式で、実際の反応器チャンバの内部で制御及び調整できる可能性を欠いている。その充填及び排出のために反応器内に配置された穴又は孔を備えた容器の使用はまた、反応器チャンバ内の工程パラメータを制御及び監視する可能性にマイナスの影響を与える。

したがって、熱分解の操作の際に反応器チャンバ内において操作条件及び操作パラメータを制御及び監視するという改善された可能性を有する反応器を達成する要求が長い間存在しており、したがって、本発明の第１の目的は、この要求を可能にする反応器を達成することである。本発明の第２の目的は、投入材料が比較的小さい破片サイズを有する場合においても、熱を持つガスの反応器を介する流れを改善できるようにする反応器を達成することである。

既知の反応器は、通常、熱分解が行われた後、反応器チャンバの底部に留まる炭素質の残留物を排出するように、反応器の容器の下端壁部分に配置された蓋によって底部を開くことができる。ある場合では明確な蓋はなく、代わりに、反応器は外側ジャケットと下端壁部分との間の連結部において分離することができ、それによって、分離された反応器から残留物を除去及び排出するように残留物にアクセスすることができる。代替として、排出は上記の方式にて、すなわち、反応容器の上端壁部分に配置される蓋を介して、バッチ式に反応器チャンバ内に配置され、反応器チャンバから除去される穿孔された容器又は穴を備えた容器を用いて行われ得る。

その下端壁部分を介する又はその底部における反応容器から排出を可能にするための必要条件が、操作条件の制御及び監視の可能性を最適化するように反応器の構成要素であるチャンバを自由に構成できるようにする可能性に反することを理解されたい。開くことのできない固定された底部を備えた反応器チャンバを構成する可能性が、たとえばチャンバの底部の蓋を介して従来の方式で反応器から排出できなければならないという必要性を考慮する必要なく、操作条件を最適化する能力の一助となる。したがって、本発明の第３の目的は、開くことのできない固定された底部を備えた本発明のタイプの反応器の充填及び排出を容易にする方法を提供することであり、この方法は、比較的小さい破片サイズを有する投入材料の熱分解処理に特別に適用される領域を有する。

本発明のさらなる特徴及び利点は、従属請求項によって明らかにされる。

本発明は、添付の図面を参照して以下にさらに詳細に説明される。

本発明による反応器を介する長さ方向の断面図である。 反応器の底部に位置するオイル収容区画の詳細な斜視図である。 反応器の下部、並びに、反応器の入口及び出口を監視及び制御するブロック図を概略的に示す図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿って取られた反応器を介する断面図である。 代替構成における反応器チャンバにガスを供給する入口管の詳細図である。 本発明による反応器の充填及び排出のための機械装置の一部である構成を示す概略図である。

図１に参照符号１によって全体的に示される反応器は、熱分解処理用の投入材料４が中に受けられるように企図されたチャンバ３を備えた、ステンレス鋼又は高温に対する耐性のある同様の材料から製造された容器２を備える。チャンバ３は、反応器を通って垂直方向に延在する中心軸線６に対して同心的に位置される、周囲の円形状に対称になった壁から形成される外表面５と、中心軸線に対してそれぞれ本質的に直角をなし互いに平行である上端壁部分７及び下端壁部分８とによって画定される。さらに、チャンバ３内に配置された投入材料４を介して不活性又は非活性ガスを導くことができるように、９で全体的に示される入口及び１０で全体的に示される出口が配置される。この投入材料４は、たとえば廃棄されたタイヤからなる砕かれたゴム材料又はプラスチック材料といった熱分解に適する材料であるならば、たとえば当業者に既知の任意の細かく分割された投入材料によって構成可能である。図１及び図３に最もはっきりと見られるように、反応器１は、高さが直径よりも大きい、垂直方向に配置された伸長した円筒形である。反応器１の容器２は、複数の脚状の支持部１１によって支持される。

上端壁部分７は、直径がわずかに小さい、円状に対称的な前室１２を備えて構成され、前室は、中心軸線６に対して、及び反応器１のチャンバ３に対して同心的に配置される。前記前室１２の役割は、任意の投入材料４を受けることではない。参照符号１３によって全体的に示される、封止可能な態様で上端壁部分７に配置された開口部を通るチャンバ３へのアクセスを、単に可能にする又は容易にするためだけのものである。開口部１３は蓋１４を備え、この蓋は自動的に開くことができ、回動できるようにヒンジ１５によって一端で端壁部分に接合され、周囲の大気からガスを封止する態様で蓋が上端壁部分７と共に閉位置にロック可能であるロック手段１６を第２端部に備える。図１及び図３によって明らかとなるように、入口９だけでなく出口１０もまた反応器１の一方の端壁に配置され、ここに説明される実施例では、上述の入口及び出口が反応器の下端壁部分８に連結して配置される。

図２を参照すると、反応器１は下端壁部分８に、熱分解処理の際に放出される流体相のオイル系生成物を受け、収集するために、チャンバ３内の投入材料４の下に位置する流体収集器１７を備える。この流体収集器１７は、下側のとい形の底部１９によって画定される、反応器１の底部に位置するオイル収容区画１８と、この上方に位置するろ過器２０とを備え、このろ過器が、同時に、反応容器２の底部を形成する。ろ過器２０は孔２１を備え、中心軸線６に対して直角に位置する円形の円板形の要素から形成され、この孔は、円板形の要素の中央部分の限られた領域内に配置される。ろ過器２０はその周囲が、底部１９を囲む縁部に対して解除可能なように連結され、このように形成されたユニット全体が、外側ジャケット５の下側の周囲の縁部部品の内表面に取り付けられる。ろ過器２０は下向きに傾斜する壁を有するボウルの形状にされており、それによって、熱分解処理の際に投入材料４から放出されるオイルが、ろ過器２０の孔２１に向かって下方に導かれ、そこを過ぎると、続いてオイル収容区画１８の中へと下方に導かれる。出口２２は、熱分解装置におけるさらなる処理及び保管のために反応器１からオイルを導き出すように、管を有してオイル収容区画１８の最下部に位置する。

図１及び図３を参照すると、反応器チャンバ３内へ不活性ガスを導入するための入口９は、一連の別々の入口管３０：１〜３０：ｎを備え、この入口管は、互いに同心（１つの管が次の管の内側）に配置され、反応器１の下端壁部分８を介して上向きに走り、好ましくは中心軸線６と同軸になるように、チャンバ３の中へ軸線方向に延在する共通の円形の中央ガス配給管３１の中へと通る。図１によって明らかとなるように、中央ガス配給管３１は、この目的のための各貫通開口部３２が中に配置される底部１９だけでなくろ過器２０も通過して、チャンバ３の中へ塔のように延在する。底部１９及びろ過器２０を通過する中央ガス配給管３１は、ガスを通さないように封止する態様で、これらを通過している。

中央ガス配給管３１の構成要素である様々な入口管３０：１〜３０：ｎは、反応器チャンバ３内の対応する位置に位置する入口ユニット３５：１〜３５：ｎの中心軸線６に沿った垂直方向の異なる高さのところに終端する。図１によって明らかとなるように、入口ユニット３５：１〜３５：ｎは互いに積み重ねられ、それぞれが円形に対称的なフードの形態を有している。このようなそれぞれのフード付き入口ユニット３５：１〜３５：ｎは、通常、入口ユニットに連結された対応する入口管３０：１〜３０：ｎの断面積と本質的に一致する合計又は総計面積を有する、チャンバ３の中へと径方向外向きに面し、各入口ユニット３５：１〜３５：ｎの周囲に沿って連続的に配置された一組の穴又は孔３６を備え、それによって、ガスが、図１の矢印３７で示されるように、各入口ユニットを介して反応器チャンバ３の中へと、大きい抵抗のない状態で半径方向に導き出される。ガスが入口ユニット３５：１〜３５：ｎからチャンバ３の中へと径方向に導き出され、続いて軸線方向下向きに、中央ガス配給管３１の外表面と外側ジャケット５の内表面との間に画定される、投入材料４が配置されている区画であるリング形の区画を通って導かれるという事実の結果として、投入材料を通るガスの経路が比較的短くなる。特に、細かく分割された投入材料を使用するときに、チャンバを通って軸線方向に導かれるガスの圧力の大幅な低下に関して従来経験された問題は、このようにして回避可能である。

図１をより精査することで明らかになるのは、中央ガス配給管３１の中央又は最も内側の入口管３０：１が、中央ガス配給管３１の最も上の入口ユニット３５：１の中へと開口する一方で、互いの中に挿入された各入口管３０：ｎが、最も内側のガス配給管３０：１から及び径方向外向きに見たとき、このユニットのスタックの中に下向きに続く他の入口ユニットのうちの対応する入口ユニット３５：ｎの中に開口するリング形の間隙３８：１〜３８：ｎを、各入口管自体の間に限ることである。互いの上に積み重ねられた上述の入口ユニット３５：１〜３５：ｎのそれぞれは、たとえばねじ山付き連結部（図示せず）によって、対応する第１入口管３０：１〜３０：ｎに対して、取り外しのできるように結合されている。チャンバ３の中へと垂直方向の様々な高さにおいて出るガスの流れが、このようにして、対応する第１入口管３０：１〜３０：ｎの上に取り付けられる入口ユニット３５：１〜３５：ｎの孔３６の合計出口面積を選択することで変化可能である。

図５を参照すると、入口ユニット３５：１〜３５：ｎが、反応器チャンバ３の中へ出るガスの流れをさらに改善できる代替の構成で示される。いくぶん変更されたタイプの入口ユニット３５：１〜３５：ｎは、その外表面に、材料を支持し、取り外しできるように取り付けられた複数の径方向に延在する翼状のユニット３９を備えており、その長さ方向に沿って見たとき、鞍形の屋根の形態に最も類似した形態を有している。この翼状のユニット３９は、チャンバ３の中へ径方向外向きに延在し、鞍付きの屋根の形態のその形状が、投入材料４を支持し、投入材料４がチャンバ３の底部に堅く詰められてしまうのを防ぎ、投入材料を介するガスの通過を促進することによって機能する。

図３を参照すると、入口９は、各入口管３０：１〜３０：ｎに配置された制御及び調整回路４０：１〜４０：ｎを備え、この回路は、チャンバ３の中へ導かれる不活性ガスの工程パラメータを監視及び制御する可能性をさらに改善する。各入口管３０：１〜３０：ｎ及び各入口ユニット３５：１〜３５：ｎを介して異なる高さでチャンバ３に導かれるガスのタイプ、ガスの流速、及びガスの温度が、調整回路４０：１〜４０：ｎを用いて互いに独立して制御及び調整可能である。各調整回路４０：１〜４０：ｎは、この目的のために、ガス流の調整用の弁４１と、ガスを加熱する熱交換器の形態の熱供給部４２とを備える。切り替えユニット４４が入口９の一部となっており、これによって、他のタイプのガス又は媒質がチャンバ３内へ入るように切り替えることが可能となる。この部分では、たとえば、反応器から出る未凝縮の熱分解ガスが、再循環のために反応器１に戻されるように切り替えが可能であり、また、必要に応じて、入口管３０：１〜３０：ｎのそれぞれに特定された温度を有するガスを得るために、低温の熱分解ガスを加熱された不活性ガスと混合することも可能である。代替として、他のタイプの不活性ガス、たとえば窒素Ｎ_２を、切り替え装置４４によってチャンバ３内へと導くことができ、また、熱分解処理が行われた後、チャンバ内に留まっている好ましくは炭素である残留物を急速に冷却するための、たとえば蒸気などの他のいくつかの媒質を、チャンバ３の中へ導くことができる。

チャンバ３の中へ導かれたガス又は媒質の工程パラメータの制御及び監視は、それぞれの入口管３０：１〜３０：ｎを介してチャンバ３内へ導かれるガスの測定及び監視によって得られた結果が、各入口管に属する調整回路４０：１〜４０：ｎの制御及び調整のために使用されるように、フィードバックを用いて行われる。上述のフィードバックを達成するために、制御及び調整回路４０：１〜４０：ｎは、各入口管３０：１〜３０：ｎに配置される１つの測定及び監視回路を備え、これを用いて、各入口管３０：１〜３０：ｎを介してチャンバ３内へ導かれるガスの選択された工程パラメータを監視することができる。この各測定及び監視回路は、温度センサ４５、圧力センサ４６、並びに流量センサ４７を備える。対応するユニットを介してチャンバ３の中へと導き出されるガスの工程パラメータを制御するこの改善された可能性によって、たとえば、より高い温度のガスは上側の入口３５：１を介して出て行くことができ、より低い温度のガスは下側の入口３５：ｎを介して出て行くことができるようにすることが可能であり、それによって、投入材料の上側の層から放出されたオイルが、反応器チャンバ３の中を下向きに進む際に、投入材料の下側の層に対してその熱量の一部を与えるという利点が達成される。このようにして、すでに放出されたオイルのガスへの変換が回避される一方で、同時にエネルギーの消費が削減されるという事実を含む理由のために、熱分解処理からのオイルの収量が増加する。さらに、このようにして、下側の層にあるすでに炭化されたオイルを汚染する危険性が低減するので、反応器内に残留物として留まるより高品質の炭素が得られる。

図４を特に参照すると、出口１０は、ガスを反応器チャンバ３から各出口ユニットに属する１つの出口管５１を介して外側ジャケット５の外表面の下端まで外向きに通すように連結された、一連の出口ユニット５０：１〜５０：ｎを備える。図４によって明らかとなるように、出口管５１は、前記外側ジャケットの周囲又は周辺部の回りに互いに等距離を置いて均等に分散されており、この出口管５１は、投入材料４を介して軸線方向下向きに通ったガスを、外側ジャケット５の外表面又は周辺部から領域又は扇状部分に従って導き出すことができるようにする。

図３及び図４によって最も明らかになるように、出口管５１は、反応器１の外側ジャケット５の外表面と、外側ジャケットのそれぞれの側に１つずつ走る、出口管５１からガスを収集し、中央出口管５２を介してこのガスを運び去る一対の収集管５２との間のスポークとして径方向に延在する水平面に配置される。上述の各出口管５１を介してチャンバ３から導き出されるガス又は媒質の工程パラメータが、６０：１〜６０：ｎによって全体的に示され、各出口ユニットに１つずつ配置される制御及び調整回路を介して連続的に測定される。図４の部分拡大図を参照すると、各制御及び調整回路６０：１〜６０：ｎは、単一の出口管５１を介する流れの狭窄又は閉鎖のための弁装置６１と、温度センサ６２と、圧力センサ６３と、流量センサ６４と、ガスの化学組成の判定のためのガスクロマトグラフの形態などの手段６５とを備える。

導入部で述べたように、比較的小さい破片サイズを有する投入材料又は投入物の熱分解処理は、反応器１を介するガス流に特に厳しい要求を与える。

図１を参照すると、出口１０は、７０によって全体的に示される、チャンバ３内に配置された投入材料４と出口１０との間でガスが中を移動可能である防壁として機能する、上記の目的のための手段を備える。すなわち、この手段は、チャンバ３内の投入材料４を保持及び支持する一方で、ガスが投入材料４を介して通過した後、チャンバ３から出口１０へと自由に流れることができるようにする防壁７０である。図１の部分拡大図において最も明らかとなるように、防壁７０は、チャンバの中心軸線６の方に面する内表面７２であって、投入材料４が載るチャンバ３の表面の一部を形成する内表面と、中心軸線６から離れる方向に面する外表面７３とを有する円錐形の分割壁７１を備え、この壁が、外側ジャケット５の内表面及びろ過器２０の一部を形成する円板形の要素の一部と共に、中心軸線に対して同心であり、容器２の下端壁部分８の外周部分に位置するリング形の包囲区画７４を限定する。

一方、図４に示されるように、この周囲のリング形の区画７４は、横断方向の壁７５によって、互いに離れた複数の個別の扇状の区画８０：１〜８０：ｎに分割される。横断方向の壁７５は、中心軸線６に向かって径方向に向けられ、リング形の区画７４の周囲に沿って互いに等距離のところに配置される。円錐形の分割壁７１は、その上側のより広い端部において外側ジャケット５の内表面と接触点のところで気密溶接によって一体化され、その下側のより狭い端部において、底部のろ過器２０の一部を形成する円板形の要素の上表面と一体化される。

図１において破線で囲まれている部分拡大図によって最も明らかとなるように、円錐形の分割壁７１は孔８１を備えており、この孔を介して、ガスが、反応器チャンバ３から各扇形の区画８０：１〜８０：ｎへと運ばれ、上述の各扇形の区画を通り、さらに上述の各扇状の区画に連結された出口管５１を通って反応器から出ることができる。投入材料４が上述の孔８１の前で堅く詰められてしまい、ガスを通過させないように孔８１を遮断するのを防ぐために、円錐形の分割壁７１の内表面７２が、粒子遮断部８２を備える。この粒子遮断部８２は、分割壁７１の内表面７２にわたって各領域に配置される突起８３を備え、この突起は、孔８１の上方に下向きに傾斜して突出し、互いに重なることなく魚の鱗の形態に延在する。ここで説明される実施例では、円錐形の分割壁７１の内表面７２は、孔のある部分８５と孔のない部分８５’とが交互になって交互配置された、所与の高さの複数の包囲部分をなし、それによって、孔のない部分８５’から始まる突起８３が、下方に位置する孔のある部分８５を越えて下向きに屋根瓦状に延在する。

図６を参照すると、上述されたタイプの反応器を充填するように企図される参照符号９０で全体的に示される構成、及び反応器からの排出に使用するように企図される参照符号１１０で全体的に示される構成が、図示され、説明される。

充填装置９０は、燃料が管の中を下に進むことのできるような小さい破片サイズになるように砕かれた、たとえば廃棄されたタイヤの成分であるゴム材料又は他のタイプのプラスチック材料などの熱分解用の投入材料の保管用に構成された、反応器１の上方に配置される貯蔵ユニット又はホッパ９１を備える。貯蔵ユニット９０は、水平面で駆動可能であり、ホイール９４によって順にレール上で制御及び支持されてレール９５の上を走るトロッコ９３を備える可動ユニット９２上に支持されており、詳細には示されない電気駆動構成が、レール上でトロッコを駆動するために使用される。貯蔵ユニット９０は水平面において移動可能であるので、この構成は、１つずつ並んで直線状に配置された本発明のタイプの複数の同一の反応器１：１〜１：ｎに沿って移動でき、これらの反応器のそれぞれを充填するように使用可能であることが理解されたい。充填装置９０は、出口を備えた、「物資おけ」９６として知られる流路を備えており、この流路はその上側部分において漏斗の形態でホッパ９１と一体化し、これを用いて、投入材料が制御された態様で送られ、物資おけの出口端部を介して反応器１のチャンバ３の中へと落ちる。砕かれた投入材料によるホッパ９１の充填は、任意の適切な方法によって、たとえば、投入材料を適切な運搬構成によって非常に単純にホッパの中へと空けることによって行うことができる。ここに示される実施例では、運搬構成は傾斜積込領域を備える台車によって構成され、ホッパの上縁部の高さのところに位置するランプ９７から装填物がホッパの中に空けられる。ホッパの出口の閉鎖は、閉鎖蓋９８によって行われる。反応器１のチャンバを投入材料４で効率的に充填するために、物資おけ９６の出口端部は、ピストン・シリンダ・ユニット１０１によって位置が決定される閉鎖蓋１００を備える。チャンバ３の充填の程度は、たとえば、目視検査によって、センサによって、又は蓋１００を開く時間を変えることによって決定可能であり、こうして、蓋１４が開いているときには、切欠図に示す反応器チャンバに示されているように、物資が、円形の中央ガス配給管３１と外側ジャケット５の内表面との間のリング形区画の中へと下りてこの区画を充填する。物資おけ９６は、垂直方向の高さ又は位置がピストン・シリンダ・ユニット１０３によって決定される軸線１０２を中心に回動可能である。図６に示される物資おけ９６の排出位置から、物資おけ９６は水平に近い位置まで時計回りに回転可能であり（図示せず）、この位置において、物資おけは、１つ又は複数の反応器の上方において可動ユニット９２によるレールに沿った移動の障害物とならず、反応器１の蓋１４を開放又は閉鎖するときにも障害物とならない。

図６によって明らかとなるように、排出構成１１０は、可動ユニット１１２の下に支持され懸架された、関節が動くロボット・アーム１１１を備え、このロボット・アーム１１１は、水平面においても移動可能である。上述の可動ユニット１１２は、車輪１１４によってレール上で制御及び支持され、レール９５上を走るトロッコ１１３を備え、詳細には示されない電気駆動構成が、レール上のトロッコを駆動するために使用される。レール９５は、充填構成９０及び排出構成１１０の両者に共通である。可動ユニット１１２は水平面において移動可能であるので、排出構成１１０は、１つずつ直線状に並んで配置された本発明のタイプの複数の同一の反応器１：１〜１：ｎに沿って移動可能であり、これらの反応器をそれぞれ独立して排出するように使用できることを理解されたい。

ロボット・アーム１１１は、制御システム（図示せず）を有する操作装置を備える産業用ロボットの一部を形成する。操作装置は、足部１１７、下側アーム１１８、上側アーム１１９、及び手首関節１２０を備える。制御システムは、操作装置の駆動ユニットに送出される、動きのための信号を生成し、他の装置と連絡する。普通の方式では、操作装置は、少なくとも６つの自由度を有する、産業用ロボットの操作可能なアームを形成するように構成される。ロボット・アーム１１１の最も外側の自由なアーム部分は、特に炭素である残物又は残留物、及びたとえば熱分解が行われた後にチャンバ３内に留まる金属材料の真空抽出のための吸引装置１２２を支持し、この吸引装置１２２は、その上側部分が負圧供給源（図示せず）に連結して配置される可撓性の又は調節可能な管１２４になる、好ましくはステンレス鋼からなる剛性の管１２３と、炭素質の残留物のための収集構成とを備える。熱分解が行われた後、関節が動くロボット・アーム１１１によって剛性の管１２３の端部がチャンバの中へ下ろされること、及び所定の制御プログラムに従うことで、チャンバ３内の残留物が吸引によって抽出される。

本発明のさらなる開発によると、排出構成１１０は、操作者が、カメラに接続されたモニタで、排出の過程を追跡できるように反応器チャンバ３内に配置されたビデオカメラを備えることが可能である。ビデオカメラは、チャンバ３内に懸架されるのが適切であるか、又は、関節が動くロボット・アーム１１１の任意の１つのアーム部分に固定及び支持が可能であろう。

本発明は、上に説明され図面に示されたものに限定されず、添付の特許請求の範囲によって明記される革新的な概念の範囲内において、複数の異なる態様で変更及び修正が可能である。

Claims (29)

1. 熱分解によって有機物の投入材料から炭素及び炭化水素を回収する反応器であって、
   垂直方向の中心軸線（６）に沿って延在し、外表面（５）によって及び上下の端壁部分（７、８）によって外側を画定されるチャンバ（３）を有する容器（２）にして、閉位置にあるときに前記チャンバと周囲の大気との間に制限部を形成する蓋（１４）を備えた開口部（１２）を前記容器が有することで、前記チャンバ内に砕かれた形態の投入材料（４）が配置されるように企図される容器（２）と、
   前記チャンバ内へ加熱されたガスを導入する入口（９）と、
   前記チャンバ内に配置された前記投入材料を通過したガスを前記チャンバから外へ通過させるための出口（１０）とを備え反応器において、
   前記入口（９）が、前記チャンバ（３）内の領域に配置された複数の入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）を備え、ガスを前記チャンバ内へと導くように、前記入口ユニットが、個々の各入口ユニットに属する入口管（３０：１〜３０：ｎ）を介してガス放出源とガス伝達式に連結して配置され、
   前記出口（１０）が、前記チャンバからガスを導き出すように、各出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）に属する別個の出口管（５１）とガス伝達式に連絡して配置される、前記チャンバ内の領域に配置された複数の出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）を備えることを特徴とする反応器。
2. 前記入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）が、前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）の上方に配置される、請求項１に記載の反応器。
3. ガスが前記チャンバ内へと径方向に導かれるように、前記入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）が、垂直なスタックの形に互いの上（一方が他方の上）に配置され、前記スタックが、好ましくは、前記チャンバの中心軸線（６）と同軸となるように、前記チャンバ（３）内に軸線方向に延在し、ガスが前記チャンバから径方向に導き出されるように、前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）の前記出口管（５１）が、外側ジャケット（５）の前記外表面に連結される、請求項１又は２に記載の反応器。
4. ガスが水平面において全方向にフードから径方向に導かれるように、各入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）が、周囲を囲んで配置された穴又は孔（３６）を備える円形に対称的なフードの形態をなし、
   前記投入材料（４）を通過したガスが様々な方向に前記チャンバから扇形に出るように、前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）の前記出口管（５１）が、前記外側ジャケット（５）の前記周囲又は周辺部に互いに等距離を置いて均等に分散される、請求項２又は３に記載の反応器。
5. フード形の前記入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）が、前記チャンバ（３）の中へ軸線方向に延在し前記下端壁部分（８）を通り抜ける、円形のガス配給管（３１）の形状を共に形成するように互いに積み重ねられる、請求項４に記載の反応器。
6. ガスを運搬するリング形の間隙（３８：１〜３８：ｎ）が、一方が他方の内側に位置する各入口管の間に限られるように、前記チャンバ内へと延在し、互いの中（一方が他方の内側）に同心に位置する一連の入口管（３０：１〜３０：ｎ）を前記円形のガス配給管（３１）が備える、請求項５に記載の反応器。
7. 前記中央収集管（３１）の中央又は最も内側の管（３０：１）が、前記スタックの最も上の入口ユニット（３５：１）の中へ開口し、一方で、互いの内側に位置する他の入口管（３０：２〜３０：ｎ）が、前記入口ユニットの前記スタックの中に互いに下向きに続く他の入口ユニットうちの対応する入口ユニット（３５：２〜３５：ｎ）の中へ開口する、請求項６に記載の反応器。
8. 径方向に延在する翼状のユニット（３９）を外表面又は周囲に備えた入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）を備える、請求項４に記載の反応器。
9. 前記チャンバ（３）に配置された前記投入材料（４）と前記出口（１０）との間をガスが通過できる防壁の働きをする部材（７０）を備え、前記部材が、前記投入材料に含まれる粒子は前記ガスからろ過して取り出される一方で、前記ガスは前記防壁を自由に通過できるように構成される粒子遮断部（８２）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の反応器。
10. ガス透過性の前記防壁（７０）が孔（８１）を備えた分割壁（７１）を備え、該分割壁が、前記投入材料（４）が載る前記チャンバ（３）の底部に位置する表面の一部を形成する、前記チャンバの中心軸線（６）の方向に面する内表面（７２）と、前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）の出口管（５１）が開口する、前記中心軸線から離れる方向に面する外表面（７３）とを有する、請求項９に記載の反応器。
11. 前記粒子遮断部（８２）が、前記分割壁（７１）の前記内表面（７２）全体にわたって魚の鱗の形態で配置された、前記分割壁の前記孔（８１）の上方に下向きに傾斜して延在する突起（８３）を備える、請求項９又は１０に記載の反応器。
12. 前記分割壁（７１）が、孔のある部分（８５）と孔のない部分（８５’）とが交互になる、交互配置された所与の高さの複数の周囲部分を有し、前記孔のない部分から始まる突起（８３）が、下方に配置された前記孔のある部分を越えて下斜め方向に屋根瓦状に延在する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の反応器。
13. 熱分解処理の際に前記投入材料（４）から放出される流体相のオイル系生成物を受け、収集するために、前記チャンバ（３）内に配置された前記投入材料（４）の下方に位置する流体収集器（１７）を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の反応器。
14. 前記流体収集器（１７）が、とい形の底部（１９）によって限定される、前記反応容器（２）の最下部に位置するオイル収容区画（１８）と、前記中心軸線（６）に対して直交する円形の円板形状の要素によって形成される、前記底部の上方に位置するろ過器（２０）とを備え、前記ろ過器が、同時に、前記反応器チャンバ（３）の底部を形成し、前記投入材料から放出されるオイルを前記オイル収容区画の中へと落とすことのできる孔（２１）を備えた、請求項１３に記載の反応器。
15. 前記熱分解処理の際に前記投入材料（４）から放出される前記オイルが前記ろ過器（２０）の前記孔（２１）に向かって下向きに導かれるように、前記ろ過器が、下向きに傾斜した壁を備えたボウルの形態を与えられる、請求項１４に記載の反応器。
16. 前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）に属する前記出口管（５１）が、前記外側ジャケットの両側に１つずつ走り、前記出口管からガスを収集し、中央出口管（６２）を介して該収集したガスを運び去る、前記外側ジャケット（５）の前記外表面と一対の収集管（５２）との間のスポークとして径方向に延在する、請求項１から１５のいずれか一項に記載の反応器。
17. 前記入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）を介して前記チャンバ内へ導かれる前記ガスの工程パラメータが制御及び監視可能である第１の制御及び監視回路（４０：１〜４０：ｎ）を備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の反応器。
18. 第１の制御及び監視回路（４０：１〜４０：ｎ）が、前記入口ユニット（３５：１〜３５：ｎ）のそれぞれに対して配置される、請求項１６に記載の反応器。
19. 第１の制御及び監視回路（４０：１〜４０：ｎ）のそれぞれが、ガス流の調整のための弁装置（４１）と、ガスを加熱するための熱生成手段（４２、４４）とを備える、請求項１８に記載の反応器。
20. 第１の制御及び監視回路（４０：１〜４０：ｎ）のそれぞれが、たとえば再循環された未凝縮の熱分解ガス、たとえば窒素Ｎ_２である別のタイプの不活性ガス、又は前記反応器チャンバの急速冷却のための蒸気などの媒質といった様々なタイプの媒質を前記チャンバ（３）へ入れるように切り替える切り替え装置（４４）を備える、請求項１８又は１９に記載の反応器。
21. 前記第１の制御及び監視回路（４０：１〜４０：ｎ）が、温度センサ（４５）、圧力センサ（４６）、及び流量センサ（４７）を含む測定回路を備える、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の反応器。
22. 前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）のそれぞれを介して前記チャンバ（３）から導き出されるガスの工程パラメータが制御及び監視可能である第２の制御及び監視回路（６０：１〜６０：ｎ）を備える、請求項１７から２１のいずれか一項に記載の反応器。
23. 前記第２の制御及び監視回路（６０：１〜６０：ｎ）が、前記出口ユニット（５０：１〜５０：ｎ）のそれぞれに対して配置される、請求項２２に記載の反応器。
24. 前記チャンバ（３）から出るガス流の調整のための弁装置（６１）を備える、請求項２２又は２３に記載の反応器。
25. 温度センサ（６２）、圧力センサ（６３）、流量センサ（６４）、及び前記ガスの化学組成を分析する手段（６５）を含む測定回路を備える、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の反応器。
26. 請求項１に明記されたタイプの反応器に投入材料を充填し、該反応器から排出する方法であって、
    反応器チャンバ（３）へと前記投入材料を排出することによって、前記反応器チャンバが、容器の蓋（１４）を開位置にセットした状態で投入材料を上方から充填され、
    熱分解が行われた後、熱分解によって完全に処理された前記材料が排出構成（１１０）の構成要素である管（１２３）によって前記チャンバから抜き出されることによって、蓋を開位置に再度セットした状態で前記反応器チャンバが上方から排出される方法。
27. 貯蔵ユニット又はホッパ（９１）が、投入材料（４）の保管のために前記反応器（１）の上方に位置して配置され、物資おけ（９６）として知られる、出口を備えた流路が、上部で漏斗の形にホッパ（９１）と一体化し、該一体化によって、前記投入材料が、前記物資おけの前記出口の端部を介して制御された方式で前記反応器（１）の前記チャンバ（３）内へと送られ、完全に処理された材料を前記反応器チャンバから吸引によって上へ引き出すとき、可動アーム（１１１）を備えたロボットが前記管（１２３）を操作するのに使用される、請求項２６に記載の方法。
28. 前記貯蔵ユニット（９１）が、前記反応器の上方の水平面において移動可能である可動ユニット（９２）上に配置及び支持され、前記ロボットが、前記反応器の上方の水平面において移動可能である可動ユニット（１１２）によって同様の方式で支持される、請求項２６又は２７に記載の方法。
29. 複数の反応器（１：１〜１：ｎ）が１つずつ直線状に並んで配置され、移動可能であり、該反応器の上方に配置された前記貯蔵ユニット（９１）が前記反応器に投入材料（４）を充填するのに使用される、請求項２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
    

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