KR20230047150A - 플라스틱 전환 용기를 위한 나선형 교반 시스템 - Google Patents

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KR20230047150A
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제이 샤벨
조지 더블유 스트리컬
리차드 에이 슈왈츠
메멧 에이 겐서
리차드 케이 피터슨
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레스 폴리플로우 엘엘씨
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Abstract

플라스틱 열분해 전환 용기는 용기를 통해 액체, 또는 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 이동시키기 위한 이송 메카니즘을 포함한다. 폐기 재료의 열분해 동안, 이는 가열되고 기화되고, 분해, 재조합, 개질, 재분해 등을 포함하는 현장에서 화학 반응을 겪으며, 이어서 용기로부터 제거된다. 복수의 스크레이퍼 블레이드들은 액체, 또는 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 혼합하고 폐기 재료를 용기 배출구를 향해 전방으로 이송하는 역할을 한다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 스위핑 디바이스들은 인접한 회전 컨베이어 디바이스들 사이에 위치되는 폐기 재료를 전방으로 이동시키는 역할을 한다.

Description

플라스틱 전환 용기를 위한 나선형 교반 시스템
열분해 반응기는 일반적으로 점토, 활석 등과 같은 소량의 고체 불활성 잔류물을 함유하며, 이들은 휘발되지 않고 반응기로부터 제거되어야 한다. 본 발명은 하나 이상의 이송 디바이스들을 위에 갖는 하나 이상의 샤프트들을 포함하는 플라스틱 전환 용기에 관한 것으로, 상기 이송 디바이스들 중 하나 이상은 상기 전환 용기의 바닥과 접촉하는 스크레이퍼 블레이드를 위에 갖는다. 상기 샤프트의 회전시, 상기 이송 디바이스들은, 상기 고체 불활성 잔류물 이외의 상기 재료가 언급된 용융 재료를 교반하는 상기 스크레이퍼 블레이드들로 완전히 기화될 때까지, 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 폐기 재료를 상기 용기를 통해 이동시킨다.
열분해 반응기는 일반적으로 다양한 플라스틱 및 탄화수소질 폐기 재료를 열만으로, 즉 어떠한 산화 없이 하나 이상의 물질로 변형시킨다. 이러한 프로세스는 분해, 재조합, 개질, 재분해 등을 포함하는 현장에서의 화학 반응을 포함한다. 이 프로세스 동안, 플라스틱 및 탄화수소질 폐기 재료는 일반적으로 증발되어 상업적 용도를 갖는 다양한 상이한 제품을 생산한다. 그러나, 중합체와 같은 플라스틱은 일반적으로 점토, 실리카, 활석, 알루미나, 탄산칼슘, 운모, 광물 섬유, 유리, 섬유유리, 금속 입자 및 섬유, 카본 블랙 등과 같은 불활성 첨가제를 함유하기 때문에, 이들은 기화되지 않지만 일반적으로 고체 불활성 잔류물로서 반응기 내에 남아 있다. 이 잔류물은 열분해 작업의 계속적인 효율적인 작업을 허용하기 위해 제거되어야 한다.
보다 구체적으로, 폐기 재료가 용기의 다양한 가열 구역들을 따라 이동함에 따라 중합체 전환 유닛에서 기화됨에 따라, 고체 불활성 잔류물 (SIR) 은 열분해 기화 공정 동안 용기의 바닥으로 떨어진다. SIR 을 제거하기 위해, 그것은 반응기 용기를 통해 전방으로 이동되어 그로부터 배출되어야 한다. 이 프로세스는 다소 어렵고, 종종 SIR 이 반응기로부터 제거될 수 있도록 셧다운을 야기할 수 있는 SIR 의 완전한 제거를 초래하지 않는다.
본 발명은 중합체와 같은 플라스틱 재료, 또는 탄화수소질 재료, 또는 고체 불활성 잔류물 (SIR) 을 포함하는 폐기물을 반응기를 통해 이동시키기 위한 이송 메카니즘을 갖는 열분해 반응기를 포함하는 플라스틱 전환 용기에 관한 것이다. 플라스틱 및 탄화수소질 재료의 열분해 동안, 이는 가열, 혼합되고, 분해, 재결합, 개질, 재분해 등을 포함하는 현장에서 화학 반응을 통해, 폐기물은 휘발되고, 이어서 반응기로부터 제거된다. 일반적으로, 중합체에 초기에 함유된 SIR 첨가제는 열분해 동안 반응기에 남아 있다. 본 발명의 이송 메카니즘은 고체 불활성 첨가제를 반응기를 통하여 그리고 반응기 외부로 이동시킨다.
플라스틱 전환 용기는, 입구와 배출구, 하나 이상의 샤프트들을 포함하고, 상기 하나 이상의 샤프트들은, 독립적으로, 회전가능한 이송 디바이스를 갖고, 상기 회전가능한 디바이스는 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 폐기물을 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 하나 이상의 레이크들을 포함하고, 상기 반-용융 및/또는 상기 용융 재료는 하나 이상의 중합체 또는 탄화수소질 화합물, 또는 둘 다를 포함하고; 상기 이송 디바이스는, 독립적으로, 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드를 갖고; 상기 스크레이퍼 블레이드는 작동가능하게 그리고 독립적으로 상기 레이크에 부착되며; 상기 부착된 스크레이퍼 블레이드는, 독립적으로, 상기 이송 디바이스의 회전시 상기 용기의 바닥을 스크레이핑할 수 있도록 하는 높이를 갖는다.
플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법으로서, 액체 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 폐기 재료를 열분해 전환 용기를 통해 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 용기는 독립적으로 회전가능한 이송 디바이스를 갖는 하나 이상의 샤프트들을 포함하고, 상기 회전가능한 디바이스는 상기 폐기 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 하나 이상의 레이크들을 포함하고, 상기 반-용융 재료, 및/또는 상기 용융 재료는 하나 이상의 중합체 또는 탄화수소질 화합물, 또는 둘 다를 포함하고; 상기 이송 디바이스는 독립적으로, 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드들을 갖고; 상기 스크레이퍼 블레이드들은 작동식으로 그리고 독립적으로 상기 레이크에 부착되고; 상기 부착된 스크레이퍼 블레이드들은 독립적으로, 상기 이송 디바이스의 회전시 상기 용기의 바닥을 스크레이핑할 수 있도록 하는 높이를 갖는다.
플라스틱 전환 용기는, 입구, 배출구 및 내부 벽을 갖는 상기 용기; 폐기 재료 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 둘 모두를 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 회전가능한 컨베이어 디바이스를 독립적으로 갖는 적어도 2 개의 샤프트들; 상기 용기 내의 적어도 하나의 지지 하우징으로서, 상기 지지 하우징은 상기 회전가능한 컨베이어 디바이스들 사이에 위치되고, 상기 지지 하우징은 상기 용기 내부 벽에 고정된 아암들을 갖는, 상기 적어도 하나의 지지 하우징; 및 후퇴가능한 보조 스크레이퍼 블레이드들을 가져서, 이들이 상기 지지 디바이스 아래에서 스위핑하고 상기 폐기 재료를 통과시켜 이동시킬 수 있는, 상기 운반 디바이스를 포함한다.
본 발명의 전술한 특징 및 다른 특징은 첨부한 도면을 참조하여 다음의 설명을 읽을 때 본 발명이 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1 은 다양한 반응이 발생할 수 있는 본 발명의 플라스틱 전환 용기의 개략도이다.
도 2 는 전환 유닛을 통해 고체 불활성 잔류물을 이송하기 위한 교반 디바이스를 포함하는 플라스틱 전환 용기의 개략도이다.
도 3 은 지지 디바이스 아래에서 스위핑할 수 있고 이 지지 디바이스를 통해 상기 폐기 재료를 이동시킬 수 있도록 후퇴가능한 보조 스크레이퍼 블레이드들을 도시하는 회전 컨베이어 디바이스의 일부의 입면도이다.
중합체 전환 유닛 (PCU)
본 발명의 용기 (300) 는, 일반적으로 물리적 및/또는 화학적 반응이 발생할 수 있고 바람직하게는 공기 및 산소가 없는, 당업계에 또는 문헌에 공지된 임의의 용기일 수 있다.
즉, 용기의 총 내부 부피를 기준으로 산소의 총량은 약 3 부피% 미만, 바람직하게는 약 2 부피% 미만, 바람직하게는 약 1 부피% 미만이고, 더 바람직하게는 존재하지 않으며, 즉, 이는 임의의 공기 또는 산소가 완전히 없다. 따라서, 열분해성 용기를 이용할 수 있다. 용기 (300) 는 회전하지 않으며 임의의 첨가된 촉매를 포함하지 않는다. 즉, 하나 이상의 중합체 등에 본질적으로 함유될 수 있는 일반적으로 소량의 촉매를 제외하고는 첨가되는 임의의 촉매가 없다. 용기는 일반적으로 다수의 가열 유닛들 (370), 다수의 반응 스테이지들, 다수의 생성물 가스 배기 벤트들 (380) 등, 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 선택적이지만 바람직하게는, 용기 (300) 는 복수의 내부벽들 (365) 을 갖는 외부 슈라우드 (360) 를 포함하고, 이 복수의 내부벽들은 슈라우드로부터 용기 내부벽 (390) 으로 연장되고 용기를 가열하기 위한 고온 가스를 위한 가열된 채널을 형성한다. 따라서, 가열기 (370) 로부터의 열은 일반적으로 원통형 용기 (300) 의 원주 둘레로 이동하고, 용기의 상부에서 열 배출 채널들 (375) 을 통해 그로부터 배출된다. 용기 (300) 의 상이한 섹션들에서의 열은 일반적으로 반-용융 또는 용융 (액체) 폐기 재료 (460) 를 휘발시키고, 이로부터 생성된 가스는 생성물 배기 채널들 (380) 을 통해 용기로부터 배출되고, 여기서 이들은 도시되지 않은 응축 유닛으로 공급되고, 폐기물은 상이한 유형의 사용가능한 생성물들의 형태이다. 열분해는, 반-용융 재료, 또는 용융 폐기 재료 (460), 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합의 전달 동안, 분해, 재조합, 개질, 재분해 등을 통해 레이크 (650) 에 의해 입력부 또는 입구 (310) 로부터 용기 상단부 (320) 까지 도 2 에서와 같이 용기를 따라 일반적으로 발생한다. 일반적으로, 축 (305) 을 따라, 즉 도 1 또는 도 2 의 좌측으로부터 우측으로, 용기 (300) 내의 적합한 열분해 온도들은 약 900°F 내지 약 1,200°F 의 범위이고, 용기의 바닥으로부터 용기의 상부까지의, Y 축에서의 적합한 온도들은 약 700°F 내지 약 1,000°F 의 범위이고, 일반적으로 약 800°F 내지 약 950°F 의 범위이다. 용기의 전방측으로부터 용기의 후방측까지의, Z 축의 온도는 일반적으로 그를 통해 상당히 일정하다. 도 1 에 개략적으로 도시된 바람직한 용기가 2020년 7월 14일에 발행된 미국 특허 10,711,202 에 기재되어 있고, 그 모든 양태에 관하여 본원에 참고로 완전히 포함된다. 본 발명의 폐기 재료의 분해, 개질, 재결합, 재분해 등과 같은 다양한 공지된 반응들은 일반적으로 알칸 가스와 같은 다양한 가스, 또는 나프타와 같은 다양한 탄화수소 가스, 또는 중유와 같은 다양한 가스 오일 뿐만 아니라 디젤 연료, 제트 연료, 해상 연료, 다양한 왁스, 첨가제, 다양한 증류물, 경량의 유기 화합물 등을 생성한다.
본 발명에 의해 생성된 가스 생성물의 수율은 매우 높으며, 용기에 투입된 공급원료의 적어도 약 70 중량%, 바람직하게는 적어도 약 80 중량%, 바람직하게는 적어도 약 85 중량% 또는 약 90 중량% 이다. 나머지 재료는 일반적으로 건조한 고체 불활성 잔류물로 분류되고, 종종 충전제 및 다른 불활성 재료를 함유하는데, 이는 방출 채널 (330) 을 통해 용기 (300) 의 상부 또는 배출 단부 (320) 로부터 배출된다.
용기 (300) 의 바람직한 양태는 일반적으로 석유 가스 생성물을 생성하는 것이다. 바람직한 폐기 재료는 시트, 래퍼, 포장, 가구, 플라스틱 하우징, 용기 등의 형태의 중합체와 같은 플라스틱을 포함하고, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등과 같은 수소 및 탄소 원자만을 본질적으로 함유하는 것으로 이용된다. 다른 적합한 상업적 중합체는 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 나일론, 폴리부틸렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리(옥사이드), 폴리(설파이드), 폴리아릴레이트, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리설폰, 폴리비닐 알코올; 및 디엔, 비닐 에스테르, 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 이산, 디올, 또는 락톤, 또는 이들의 임의의 조합의 중합에 의해 형성된 중합체를 포함한다. 또 다른 중합체는 이전의 블록 공중합체 및 그의 합금을 포함한다. 중합체 재료는 또한 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 비닐 에스테르 수지, 가교결합된 폴리에스테르 수지, 가교결합된 폴리우레탄과 같은 열경화성 중합체; 및 또한 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리스티렌-부타디엔, 폴리스티렌-이소프렌, 폴리에틸렌-프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 등 및 이들의 블렌드를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는, 가교결합된 엘라스토머를 포함할 수 있다.
탄화수소질 재료는 일반적으로 주로 탄소 및 수소 원자만을 갖는 화합물, 예컨대 광산으로부터의 역청 광미 (bitumen tailing) 를 포함하는 다양한 역청, 다양한 중유, 그리스, 반-아스팔트 화합물 등을 포함하는 분별 컬럼의 다양한 중질 분획물을 포함하며, 이는 본 발명에 의해 보다 경질 성분으로 환원되며, 대부분 다양한 유형의 탄화수소 함유 가스이다.
다양한 전술한 폐기 재료는 종종 다양한 충전제, 안료, 난연제, 강화 재료, 실리카, 알루미늄, 탈크, 유리, 점토 등과 같은 고체 불활성 재료 (SIR) 를 포함한다. 일반적으로, 그의 양은, 모두 하나 이상의 중합체 및/또는 탄화수소질 재료의 총 중량을 기준으로, 약 2 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 바람직하게는 약 3 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 가장 바람직하게는 약 7 중량% 미만이다. 이러한 화합물은 일반적으로 화학적 또는 물리적으로 반응하지 않지만 용기 배출 채널 (330) 을 통해 용기 (300) 로부터 배출된다.
바람직한 실시형태에서, 상기 상이한 유형의 폐기 재료는 종종 약 40 중량% 내지 약 90 중량%, 바람직하게는 약 50 중량% 내지 약 85 중량%, 바람직하게는 약 70 중량% 내지 약 80 중량% 의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌의 중합체를 포함한다. 임의의 나머지 중합체는 폴리우레탄, 나일론, PET, 및 폴리비닐클로라이드 뿐만 아니라 임의의 나머지 상기 언급된 중합체일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
중합체 및 탄화수소질 재료와 같은 다양한 플라스틱과 관련하여 종종 발견되는 다른 폐기 재료는 중합체의 제조에 사용되는 다양한 액체이다. 이러한 액체는 종종 다양한 윤활제, 다양한 실리콘 오일, 및 다양한 가소제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명에 따른 플라스틱 전환 용기가 일반적으로 도 2 에 도시되어 있으며, 여기서 도 1 에 도시된 용기일 수 있는 열분해 용기 (300) 는 다양한 가열 구역들, 반응 구역들, 기화 출력 채널들 등을 포함한다. 전술한 바와 같이, 플라스틱 전환 용기는 일반적으로 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 (액체) 폐기 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합, 예컨대, 불활성 고체 잔류물 이외의, 일반적으로 휘발되고, 사용가능한 제품으로서 수집되는 중합체 및/또는 탄화수소질 재료를 포함한다. 본 발명의 용기 (300) 는 또한 하나 이상의 교반 조립체들 (600) 뿐만 아니라 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 폐기 재료를 교반할 뿐만 아니라 그로부터 휘발되지 않는 임의의 고체 불활성 잔류물을 제거하기 위한 다양한 스크레이퍼 블레이드들 (660) 을 포함한다. 즉, 교반 조립체는 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 폐기 재료, 또는 고체 불활성 잔류물 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 교반하기 위한 내부 통합 시스템에 관한 것이다.
언급된 바와 같이, 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 폐기 재료, 또는 이들의 임의의 조합은 용기의 길이를 따라 독립적인 가열 구역들에 의해 용기 (300) 에서 기화되고, 언급된 고체 불활성 잔류물들은 열분해 기화 프로세스 동안 용기의 바닥으로 떨어진다. 이러한 고체 불활성 잔류물은 교반 조립체 (600) 의 나선형 레이크들 (650) 에 의해 반응기를 통해 이동된다. 전방 이송 동안, 폐기 재료는 "비치 헤드" (350) 로 불리는 일반적인 위치에서 완전히 기화될 때까지 기화되며, 불활성 잔류물만이 그로부터 전방으로 이동하여 용기 배출 채널 (330) 을 통해 반응으로부터 배출된다. 용기의 바닥과 상부 사이에 상당한 온도 차이가 존재하기 때문에, 상이한 팽창 계수로 인해 바닥 용기의 형상이 변형된다. 즉, 용기의 바닥이 상부보다 더 가열되기 때문에, 이는 "만곡" 된다. 즉, 용기의 상부보다 바닥이 더 큰 거리를 팽창하기 때문에 약간 구부러진 "U" 형상을 가진다. 그러나, 본 발명의 개별 독립적인 스크레이퍼들 (660) 의 길이, 형상 및 위치로 인해, 고체 불활성 잔류물의 스크레이핑 및 이송이 여전히 달성된다.
본 발명의 내부 교반 및 고체 불활성 잔류물 조립체 (600) 는 일반적으로 여러 항목들을 포함한다. 전형적으로, 하나 이상의 샤프트들 (620) 은 용기 (300) 의 길이를 따라 예컨대 2 내지 약 7 개의 샤프트들 및 그 사이의 임의의 수로 존재한다. 도 2 에 제시된 실시형태는 4 개의 샤프트들 (620) 을 포함하고, 여기서 각각의 샤프트는 독립적으로 동일한 길이일 수 있거나 서로 상이할 수 있다. 본 발명의 중요한 양태는 각각의 샤프트 (620) 가 적어도 하나의 회전 컨베이어 디바이스 (630) 를 포함한다는 것이다. 컨베이어 디바이스는 하나 이상의 레이크들 (650), 일반적으로 레이크 (650) 를 샤프트 (620) 에 연결하는 복수의 지지 아암들 또는 스포크들 (640), 용기 (300) 의 종방향으로 레이크들 (650) 의 주변에 부착되는 하나 이상의 종방향 브래킷들 (655), 및 하나 이상의 브래킷들 (655) 내에 존재하는 하나 이상의 활주가능한 교반 또는 스크레이퍼 블레이드들 (660) 과 같은 여러 구성요소들을 포함한다. 따라서, 용기 (300) 내의 하나 이상의 샤프트들에 존재하는 전술한 4 개의 구조적 이송 구성요소들의 조합의 수는 방대하다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시형태에서 나선형 스크류인 하나 이상의 나선형 레이크들 (650) 이 각각의 샤프트 상에 존재한다. 즉, 레이크 (650) 는 샤프트 (620) 를 중심으로 일반적으로 종방향으로 나선형으로 존재한다. 레이크 (650) 는 블레이드의 내경으로부터 그의 외경으로 연장되는 반경방향 폭 (즉, 블레이드) 을 갖는다. 이러한 폭은 용기 (300) 의 크기뿐만 아니라 교반 및 고체 불활성 잔류물 조립체 (600) 의 크기에 따라 크게 변할 수 있다. 일반적으로, 반경방향 폭은 약 6 내지 약 18 인치, 바람직하게는 약 7 내지 약 14 인치, 바람직하게는 약 8 내지 약 12 인치이다. 레이크 (650) 의 반경방향 폭의 외경은 용기 (300) 의 바닥에 위치될 때 용기 (300) 의 바닥에 매우 근접하여 거의 접촉하도록 되어 있다. 이러한 근접한 맞물림은 나선형 스크류와 같은 레이크가 액체, 반-용융 및/또는 용융 폐기 재료 뿐만 아니라 고체 불활성 잔류물과 접촉하게 한다. 모터 (625) 에 의한 샤프트 (620) 의 회전은 이송 디바이스 (630) 가 회전하게 하여, 레이크 (650) 가 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로와 같이 반응기 (300) 의 길이를 따라 종방향으로 폐기 재료 및/또는 잔류물의 전방 이동을 제공한다. 전술한 바와 같이, 폐기 재료는 "비치 헤드" (350) 근처로 이동될 것이며, 여기서 기화로 인해 일반적으로 잔류 액체, 반-용융 또는 용융 재료가 존재하지 않으며, 그 후 고체 불활성 잔류물 재료만이 반응기 배출부 (330) 로 이송 또는 전방으로 이동된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 나선형 레이크들 (650) 은 그 수가 변할 수 있는 복수의 지지 아암들 또는 스포크들 (640) 에 의해 샤프트 (620) 에 부착된다. 즉, 아암 또는 스포크 (640) 의 일 단부는 용접, 너트 및 볼트, 스크류, 접착제 등에 의해 나선형 레이크 (650) 에 부착되는 것과 같은 임의의 종래의 방식으로 부착되고, 다른 단부는 내부 샤프트 (620) 에 유사한 방식으로 부착된다. 지지 아암들 또는 스포크들 (640) 의 수는, 나선형 레이크의 단일 회전에 관하여, 이러한 스포크들의 수가 2, 5, 10 또는 심지어 그 이상일 수 있기 때문에 클 수 있다. 더욱이, 임의의 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 종방향 길이를 따라 위치된 개별 레이크들의 수는 1, 2 등과 같은 임의의 수로부터 약 10 개의 개별 레이크들까지 변할 수 있다. 지지 아암들 (및 교반기, 즉 전체적으로 스크러버 블레이드들) 은 용기를 따라 증기 이동 및 혼합을 허용하기 위해 용기 내에서 비교적 작은 체적을 차지한다. 부가적으로, 작은 비교 체적은 교반기 조립체 (600) 의 중량을 감소시키고, 그에 따라 침식 및 마모가 감소된다.
회전가능한 이송 디바이스 (630) 의 다른 중요한 양태는 용기 (300) 의 축을 따라 종방향으로 연장되는 하나 이상, 바람직하게는 복수의 브래킷들 (655) 의 사용이다. 브래킷 (655) 은 초기 나선형 레이크 또는 스크류 (650) 로부터 원하는 대로 (용기 배출구 (330) 를 향해) 제 2, 제 3, 제 4 등의 종방향 하류 나선형 스크류까지 연장될 수 있다. 이러한 브래킷들의 길이는 도 2 에 도시된 바와 같이 각각의 샤프트 섹션 (620) 내에만 있을 수 있거나, 하나의 샤프트로부터 다른 샤프트 등으로 연장될 수 있다. 전형적인 길이는 약 30 내지 약 40 피트일 수 있다. 물론, 이러한 연장은 동일한 원주방향 나선형 위치 (직선) 를 따르며, 예를 들어 0° 의 위치이고, 각각의 나머지 하나 이상의 브래킷들은 원하는 대로 동일한 원주방향 위치, 예를 들어 각각의 90° 위치, 또는 각각의 180° 위치 등에서, 또는 각각의 30° 위치, 또는 각각의 60° 위치 등에서 연장된다. 브래킷 (655) 은 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드들 (660) 을 수용하도록, 예를 들어 짝을 이루어 결합하는데 사용되는 규칙적으로 외부로 연장되는 슬롯 또는 홈을 내부에 가질 수 있다. 스크레이퍼 블레이드들 (660) 은 액체 또는 반-용융, 또는 용융, 또는 SIR 재료 (고체 불활성 잔류물), 또는 이들의 임의의 조합을 혼합, 교반, 혼합 등을 한다. 브래킷 (655) 은 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드들 (660) 이 그 내부로 및 외부로 특정 반경방향 거리를 자유롭게 활주하도록 설계되지만, 이는 스크레이퍼의 확대된 베이스 부분 등을 유지하는 브래킷의 베이스에서 플랜지, 제한부, 또는 좁은 개구와 같은 기술 및 문헌에 공지된 임의의 종래의 기계적 등의 맞물림에 의해 그 내부에 항상 유지된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 반응기가 구부러진 약간 "U" 형상을 갖는 가열 시에도, 스크레이퍼 블레이드들 (660) 의 활주가능한 결합은 여전히 용기의 바닥까지 연장된 거리의 바닥과 용이하게 결합할 수 있고, 따라서 용기를 통해 폐기 재료를 이송하는 역할을 할 수 있다. 각각의 개별 스크레이퍼 블레이드 (660) 의 길이는, 예컨대 브래킷 (655) 의 전체 길이를 따라, 바람직하게는 단지 그의 일부분을 따라 변할 수 있거나, 심지어 하나의 브래킷으로부터 인접한 브래킷까지 연장될 수 있지만, 바람직하지 않다. 또한, 샤프트 (620) 주위로 원주방향으로 연장되는 그러한 브래킷의 개수는, 도 2 에 도시된 바와 같이 바람직하게는 2 개 이상, 여러 개의, 예를 들어 3 개까지, 4 개까지, 6 개까지 등으로 변할 수 있다.
다양한 스크레이퍼 블레이드들은 일반적으로 브래킷 (655) 의 반경방향 외부 에지로부터 용기 (300) 까지의 거리보다 큰 높이를 가져서, 스크레이퍼 블레이드 (660) 의 반경방향 외부 단부가 용기 (300) 의 바닥 부분을 따라서 드래그됨으로써, 이는 내부의 임의의 고체 불활성 잔류물과 접촉할 수 있고 그리고 중요하게는 또한 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 교반 또는 혼합하여, 일반적으로 이들의 전체 증발을 보장한다. 더욱이, 용기 (300) 의 종방향 길이를 따라, 브래킷 (655) 으로부터 외부로 연장되는 스크레이퍼 블레이드 (660) 의 반경방향 높이는 용기 (300) 의 다른 종방향 섹션에서보다 더 클 수 있다. 따라서, 스크레이퍼 반경방향 높이는 용기 (300) 의 중심 종방향 부분에서 더 크며, 이는 전형적으로 그의 팽창으로 인해 외부로 휘어져, 스크레이퍼 블레이드가 용기 (300) 바닥과 반경방향으로 접촉할 수 있다. 그러나, 용기 (300) 내의 액체, 또는 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합과 관련하여, 이는 상기 용기의 길이를 따라 동일한 전방으로 또는 종방향으로 이동시키는 역할을 하지 않는다. 오히려, 폐기 재료의 종방향 이동 등은 나선형 레이크들 (650) 에 의해 달성된다.
상기 시스템은 인접한 회전 컨베이어 디바이스들 (630) 사이에서 배출 챔버 (330) 를 향해 반응기 용기를 따라 종방향으로 폐기 재료를 이동시키기 위한 어떠한 구조물도 없다. 이 문제는, 도 2 에 도시된 바와 같이 인접한 하류측 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 시작부와 하나의 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부 사이의 종방향 간격들 또는 개구들 사이에 존재하는 도 3 에 설정된 구조물에 의해 쉽게 해결된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 용기 (300) 의 전체 길이를 연장하는 교반 조립체 샤프트 (620) 를 지지하는 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 전술한 인접한 단부들 사이에 베어링이 존재한다. 베어링 (710) 은 용접, 볼트 및 너트 등과 같은 임의의 종래의 방식으로 용기 내부벽 (390) 에 부착 또는 고정되는 지지 아암들 (720) 에 의해 지지된다. 폐기 재료, 즉 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 SIR 재료는 회전 컨베이어 디바이스들 (630) 의 회전시 정지 지지 아암들 (720) 과의 접촉을 피하기 위해 일반적으로 후퇴가능한 아암들 (751, 756) 을 갖는 하나 이상의 스위핑 디바이스들 (750) 에 의해 샤프트 지지 베어링 (710) 영역 바로 아래에 또는 아래에 측방향으로 또는 종방향으로 이동된다. 상기 스위핑 디바이스들 (750) 의 몇몇 상이한 다양성이 이하에서 설명하는 2 개의 실시형태들과 같이 이용될 수 있다. 추가적인 스위핑 디바이스들 (750) 은 이들이 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 회전시 샤프트 지지 아암들 (720) 의 손상을 방지하는 후퇴가능한 아암들을 일반적으로 갖는 한 이용될 수 있다.
2 개의 바람직한 실시형태들은 플리퍼 아암 스위핑 디바이스 (751) 및 스프링어 아암 (springer arm) 스위핑 디바이스 (756) 를 포함한다. 플리퍼 아암 디바이스는 도 3 에 명확하게 도시되어 있고, 종방향 연장 플리퍼 슈 (752) 는 피봇가능하게 부착되는 회전 컨베이어 디바이스 (630) 로부터 종방향 외부로 연장된다. 플리퍼 슈 (752) 는 일반적으로 샤프트 지지 베어링 (710) 아래에서 연장하는 용기 바닥의 형상과 일치하는 바닥 종방향 에지를 갖고, 이에 의해 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 회전시, 플리퍼 슈 (752) 의 바닥은 액체, 반-용융, 용융, 또는 SIR 재료가 존재하는 용기 (300) 의 바닥 영역을 따라 용기 내부벽 (390) 과 근접하여 접촉하게 되거나, 실제로 그 위에 놓여 그를 스크레이프한다. 플리퍼 아암 (751) 은 단독으로 또는 스프링어 아암 (756) 과 조합하여 존재할 수 있다. 용기 (300) 의 하부를 따라 종방향으로 용기의 배출구를 향해 폐기 재료의 전방 이동을 제공하기 위해, 플리퍼 아암 (751) 은 폐기 재료가 전방으로, 즉 도 1 및 도 2 의 좌측에서부터 우측으로 종방향으로 용기 배출구 (330) 를 향해 이동되도록 소정 각도로 경사질 수 있다. 플리퍼 아암 (751) 은 그러한 방식으로 피봇 지점 (753) 에서 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부에 피봇식으로 부착되어, 컨베이어 디바이스 (630) 의 회전시 플리퍼 슈가 중력에 의해 하방 위치로 낙하하여 용기 내부벽들 (390) 에 고정적으로 또는 영구적으로 부착되는 베어링 지지 아암들 (720) 과 접촉하지 않는다.
스프링어 아암 (756) 형태의 제 2 스위핑 디바이스는 예를 들어 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부의 다른 부분에 부착되어, 일반적으로 플리퍼 아암 (751) 에 대향한다. 스프링어 아암 (756) 은 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부에 임의의 가요성 또는 스프링어 요소 (758), 예를 들어 힌지 및 스프링에 의해 부착되는 블레이드 (757) 를 포함한다. 스프링어 아암 블레이드 (757) 는 또한 용기 재료 벽 (390) 의 바닥에 일치되는 스크레이퍼 에지 (759) 를 가져서, 스프링어 아암 (756) 의 회전시, 전술한 폐기 재료는 샤프트 지지 베어링 (710) 아래에 위치된 영역을 통해 용기 (300) 의 배출 단부를 향해 또는 전방으로 종방향으로 이동된다. 스프링어 아암 블레이드 (757) 의 전방 범위는, 블레이드 (757) 가 지지 아암들 (720) 과 접촉하면, 상기 스프링어 블레이드가 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부를 향해 내부로 이동할 것이기 때문에, 베어링 지지 아암 (720) 의 위치를 넘어 측방향으로 연장될 수 있다. 즉, 컨베이어 디바이스 (630) 의 회전 시에, 스프링어 아암 블레이드 (575) 는 샤프트 베어링 아암 (720) 과 접촉할 것이고 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 단부에 탄성적으로 부착되며, 내부로 가압될 것이고, 따라서 회전 컨베이어 디바이스 (630) 의 회전을 잼밍하거나 방해하지 않을 것이다. 추가로, 스프링어 아암은 용기의 기하학적 구조에 대해 유연성을 제공하기 위해 슬롯에서 수직으로 그리고 측방향으로 이동할 수 있다. 특히, 슬롯들은 스프링어가 용기의 바닥과 접촉하여 스크레이핑하도록 하는 한편, 또한 마모가 감소되고 스프링어 아암이 용기 벽들에 대하여 잼밍되지 않도록 벽과 용기 상부로부터 낙하되게 한다.
따라서, 스위핑 디바이스들 (750) 을 포함하면, 반응기 용기 (300) 의 길이를 따라, 즉 나선형 레이크들 (650) 및 스위핑 디바이스들 (750) 에 의해 도 1, 도 2 및 도 3 의 좌측에서부터 우측으로 연속적으로 전술한 폐기 재료의 이동을 허용한다.
특허 법령에 따라 최상 모드 및 바람직한 실시형태가 제시되었지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않고 첨부된 청구항의 범위에 의해 제한된다.

Claims (20)

  1. 플라스틱 전환 용기로서,
    입구 및 배출구,
    하나 이상의 샤프트들을 포함하고, 상기 하나 이상의 샤프트들은, 독립적으로, 회전가능한 이송 디바이스를 갖고, 상기 회전가능한 이송 디바이스는 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 폐기물을 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 하나 이상의 레이크들을 포함하고, 상기 반-용융 재료 또는 상기 용융 재료는 하나 이상의 중합체 또는 탄화수소질 화합물, 또는 둘 다를 포함하고,
    상기 이송 디바이스는, 독립적으로, 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드들을 갖고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 작동가능하게 그리고 독립적으로 상기 레이크에 부착되며,
    부착된 상기 스크레이퍼 블레이드들은, 독립적으로, 상기 이송 디바이스의 회전시 상기 용기의 바닥을 스크레이핑할 수 있도록 하는 높이를 갖는, 플라스틱 전환 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 전환 용기는 상기 레이크에 작동가능하게 부착된 하나 이상의 브래킷들을 포함하고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 브래킷 내에 독립적으로 포함되는, 플라스틱 전환 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 브래킷에 활주가능하게 포함되는, 플라스틱 전환 용기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이크를 상기 샤프트에 연결하는 복수의 지지 아암들을 포함하는, 플라스틱 전환 용기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 용기 내에 종방향으로 위치되고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 액체, 또는 상기 반-용융 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 교반 및/또는 혼합할 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 플라스틱 전환 용기를 통해 상기 폐기 재료를 종방향으로 이동시키지 않는, 플라스틱 전환 용기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이크는 라디칼 폭을 갖는 나선형 스크류이고, 상기 나선형 스크류는 그 회전시 폐기 재료를 결합 및 이동시키고 반응기를 통해 상기 고체 불활성 잔류물을 이송할 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이크는 라디칼 폭을 갖는 나선형 스크류이고, 상기 나선형 스크류는 그 회전시 상기 액체, 또는 상기 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 반응기를 통하여 결합 및 이동시킬 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이크는 라디칼 폭을 갖는 나선형 스크류이고, 상기 나선형 스크류는 그 회전시 상기 액체, 또는 상기 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 반응기를 통하여 결합 및 이동시킬 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이크는 라디칼 폭을 갖는 나선형 스크류이고, 상기 나선형 스크류는 그 회전시 상기 액체, 또는 상기 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 반응기를 통하여 결합 및 이동시킬 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  11. 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법으로서,
    상기 플라스틱 전환 용기는 입구 및 배출구를 포함하는 용기를 포함하고,
    상기 방법은, 액체, 또는 반-용융 재료, 또는 용융 재료, 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 폐기 재료를 열분해 전환 용기를 통해 이동시키는 단계들을 포함하고, 상기 용기는 독립적으로 회전가능한 이송 디바이스를 갖는 하나 이상의 샤프트들을 포함하고, 상기 회전가능한 이송 디바이스는 상기 폐기 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 하나 이상의 레이크들을 포함하고, 상기 반-용융 재료, 및/또는 상기 용융 재료는 하나 이상의 중합체 또는 탄화수소질 화합물, 또는 둘 다를 포함하고,
    상기 이송 디바이스는, 독립적으로, 하나 이상의 스크레이퍼 블레이드들을 갖고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 작동가능하게 그리고 독립적으로 상기 레이크에 부착되며,
    부착된 상기 스크레이퍼 블레이드들은, 독립적으로, 상기 이송 디바이스의 회전시 상기 용기의 바닥을 스크레이핑할 수 있도록 하는 높이를 갖는, 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 레이크에 작동가능하게 부착된 하나 이상의 브래킷들을 포함하고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 브래킷 내에 독립적으로 수용되며, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 브래킷 내에 활주가능하게 포함되고, 상기 이송 디바이스는 상기 용기의 형상이 변할 시에도 상기 폐기 재료를 이송할 수 있는, 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 레이크는 나선형 스크류이고, 상기 레이크를 상기 샤프트에 연결하는 복수의 지지 아암들을 포함하는, 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 용기 내에 종방향으로 위치되고, 상기 스크레이퍼 블레이드들은 상기 액체, 또는 상기 반-용융 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 불활성 잔류물 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 교반할 수 있는, 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용기를 가열하면, 상기 용기는 약간 구부러진 "U" 형상을 가지며, 상기 스크레이퍼 블레이드들 및 상기 나선형 스크류는 상기 액체, 또는 상기 반-용융, 또는 용융 폐기 재료, 또는 상기 불활성 잔류물 재료, 또는 이들의 임의의 조합과 결합하여 이동하고, 반응기를 통해 상기 고체 불활성 잔류물을 이송하는, 플라스틱 전환 용기 내의 재료를 교반하는 방법.
  16. 플라스틱 전환 용기로서,
    상기 용기는 입구, 배출구, 및 내부벽을 가지고,
    상기 용기는,
    폐기 재료 또는 고체 불활성 잔류물, 또는 둘 다를 상기 용기를 통해 상기 배출구를 향해 이동시키기 위한 회전가능한 컨베이어 디바이스를 독립적으로 갖는 적어도 2 개의 샤프트들,
    상기 용기 내의 적어도 하나의 지지 하우징으로서, 상기 지지 하우징은 회전가능한 이송 디바이스들 사이에 위치되고, 상기 지지 하우징은 상기 용기의 내부벽에 고정되는 아암들을 갖는, 상기 적어도 하나의 지지 하우징, 및
    지지 디바이스의 아래에서 스위핑될 수 있고 상기 폐기 재료를 관통하여 이동시킬 수 있도록 후퇴가능한 보조 스크레이퍼 블레이드들을 구비하는 이송 디바이스
    를 포함하는, 플라스틱 전환 용기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 스크레이퍼 블레이드들은, 독립적으로, 플리퍼 아암 (flipper arm), 또는 스프링 아암, 또는 둘 다를 포함하는, 플라스틱 전환 용기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스프링 아암들은 스프링을 포함하는, 플라스틱 전환 용기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 플리퍼 아암은 피봇 지점을 포함하고, 상기 플리퍼 아암은 상기 피봇 지점을 중심으로 피봇할 수 있는, 플라스틱 전환 용기.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 블레이드들은 플리퍼 아암을 포함하는, 플라스틱 전환 용기.
KR1020237007256A 2020-08-28 2021-08-26 플라스틱 전환 용기를 위한 나선형 교반 시스템 KR20230047150A (ko)

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