MX2007012752A - Aparato y metodo de licuefaccion termica. - Google Patents
Aparato y metodo de licuefaccion termica.Info
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Abstract
Un aparato de licuefaccion termica que tiene una eficiencia del calentamiento mejorada el material introducido eficientemente causando la convencion natural en el recipiente. El interior del recipiente (2) esta de tal forma constituido en un circuito cerrado que el medio de calentamiento (7) circula verticalmente. Un pasaje de gas de calentamiento (5) comprende una seccion de calentamiento inferior (21) para calentar el medio de calentamiento (7) en la seccion del deposito inferior (11), y una seccion de calentamiento lateral (22) para calentar el medio de calentamiento (7) en una primera seccion lateral (12) calentada en la seccion del deposito inferior (11). El material (1) se calienta en la primera seccion lateral (12) y se introduce en el medio de calentamiento (7) fluyendo a traves de una segunda seccion lateral (13) hacia la seccion del deposito inferior (11) y acelera la circulacion del medio de calentamiento (7). En la tuberia de intermedio de calor (14a), el material (1) bule para generar una fuerza de conduccion de la circulacion del medio de calentamiento (7).
Description
APARATO Y MÉTODO DE LICUEFACCIÓN TÉRMICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un aparato para el calentamiento y producción de aceite, tal como horno de fundición para producir aceite de una materia prima, y un método para el calentamiento y producción de aceite. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un aparato para el calentamiento y producción de aceite tal como un horno de fundición para calentar un desperdicio plástico o materia prima similar para producir aceite, por ejemplo, como se describe en el documento de patente 1, se conoce convencionalmente. El aparato descrito en este documento de patente 1 es provisto con un contenedor 100 para almacenar un plástico fundido que funciona también como aceite de transferencia de calor como se muestra en la Figura 8, y una cámara de calentamiento 102 para calentar el contenedor 100 desde abajo utilizando un gas de combustión de un quemador 101 se dispone por debajo del contenedor 100. Las tuberías de transferencia de calor en forma de U 103 que se comunican con la cámara de calentamiento 102 están configuradas en el contenedor 100, y el gas de combustión de la cámara de calentamiento 102 fluye desde un lado inferior hacia un lado superior en las tuberías de transferencia de calor 103. De esta forma, el plástico fundido en el fondo del contenedor puede calentarse por medio gas de combustión a Ref. -.186841
temperatura más alta que fluye desde las partes inferiores de las tuberías de transferencia de calor 103, por lo tanto promoviendo una convección natural de aceite de transferencia de calor 105. Documento de Patente 1: Publicación de Patente no
Examinada Japonesa No. Hll-323350. Sin embargo, ya que la convección natural ocurre solamente alrededor de las tuberías de transferencia de calor 103 en el aparato para el calentamiento y producción de aceite convencional, el aceite de transferencia de calor 105 distante de las tuberías de transferencia de calor 103 es probable que permanezca inmóvil. De esta forma, aún permanece un área para mejorar la eficiencia del calentamiento en el contenedor 100 aunque la convección natural se crea en parte del contenedor 100. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En vista del problema anterior, un objeto de la presente invención es mejorar la eficiencia del calentamiento de una materia prima vertida eficientemente creando una convección natural en un contenedor. Con el fin de lograr el objeto anterior, la presente invención está dirigida a un aparato para el calentamiento y producción de aceite para calentar materia prima vertida en un contenedor que contiene un medio de calentamiento a través de una porción de vaciado de materia
prima por medio de flujo de gas en un pasaje de gas calentado para vaporizar al menos parte de la materia prima, caracterizado en que el interior del contenedor tiene una construcción de circuito cerrado capaz de hacer circular verticalmente el medio de calentamiento; el pasaje de gas calentado incluye una sección de calentamiento inferior para calentar el medio de calentamiento en una parte inferior de circuito cerrado y una sección de calentamiento lateral para calentar el medio de calentamiento en una parte lateral de circuito cerrado que ha ascendido al ser calentada en la parte inferior de circuito cerrado; y la materia prima se introduce en el medio de calentamiento que fluye hacia la parte inferior de circuito cerrado al calentarse en la parte lateral de circuito cerrado. La presente invención también está dirigida a un método de calentamiento y producción de aceite que comprende los pasos de verter materia prima en un contenedor que contiene un medio de calentamiento, y calentar la materia prima por medio de gas para vaporizar al menos un aparte de la materia prima, caracterizado en que se utilice un contenedor construido para tener tal forma de circuito cerrado de tal forma que el medio de calentamiento pueda hacerse circular verticalmente; el medio de calentamiento se calienta por medio del gas en la parte inferior de circuito cerrado y el medio de calentamiento habiendo ascendido por
ser calentado además se calienta por el gas en la parte lateral de circuito cerrado; y la materia prima se introduce mientras el medio de calentamiento calentado en la parte lateral del circuito cerrado fluye de forma descendente hacia la parte inferior de circuito cerrado. De acuerdo con la presente invención, el interior del contenedor se construye para tener una forma de circuito cerrado, y el medio de calentamiento se calienta en la parte inferior de circuito cerrado y la parte lateral de circuito cerrado, por lo cual el medio de calentamiento que ha ascendido por ser calentado en la parte inferior de circuito cerrado además se calienta en la parte lateral de circuito cerrado. De esta forma, se puede crear una convección natural para hacer circular el medio de calentamiento en el contenedor completo. Por lo tanto, no solamente el medio de calentamiento alrededor del pasaje de gas calentado, sino también todo el medio de calentamiento en el contenedor fluye, por lo tanto la eficiencia del calentamiento de medio de calentamiento en el contenedor se puede mejorar y el de la materia prima que fluye junto con el medio de calentamiento también se puede mejorar según comparado con una construcción en donde se crea una convección natural del medio de calentamiento en solamente una parte del contenedor. Además, ya que la materia prima se introduce en el medio de calentamiento que ha alcanzado una alta temperatura por ser
calentado en la porción lateral del circuito cerrado, la materia prima puede eficiente y rápidamente calentarse. Además, ya que todo el medio de calentamiento en el contenedor fluye, la materia prima es fácil de agitar, por lo tanto suprimiendo el calentamiento excesivo de porciones a ser directamente calentadas por el gas en el pasaje de gas calentado en la materia prima para adherirse a la superficie interna de contenedor y similar. Por consiguiente, existe una ventaja en la reducción de la frecuencia de mantenimiento para remover carbones. Como se describió anteriormente, de acuerdo con la presente invención, se puede crear eficientemente una convección natural en el contenedor y se puede mejorar la eficiencia del calentamiento de la materia prima vertida. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama esquemático que muestra la apariencia externa de un horno de calentamiento de acuerdo con una primera modalidad de la invención; La Figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente una construcción interna del horno de calentamiento; La Figura 3 es un diagrama que muestra una dirección de flujo de un medio de calentamiento en el horno de calentamiento; La Figura 4 es un diagrama, correspondiente a la
Figura 3, que muestra esquemáticamente una construcción interna de un horno de calentamiento de acuerdo con una segunda modalidad de la invención; La Figura 5 es un diagrama que muestra una dirección de flujo de un medio de calentamiento en el horno de calentamiento; La Figura 6 es un diagrama, correspondiente a la Figura 2, que muestra esquemáticamente una construcción interna de un horno de calentamiento de acuerdo con una tercera modalidad de la invención; La Figura 7 es un diagrama, correspondiente a la Figura 2, que muestra esquemáticamente una construcción interna de un horno de calentamiento de acuerdo con una cuarta modalidad de la invención; y La Figura 8 es un diagrama que muestra una construcción interna de un aparato de calentamiento convencional y productor de aceite. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se describen los mejores modos de llevar a cabo la presente invención en detalle con referencia a las figuras anexas. Primera Modalidad La Figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un horno de calentamiento 10 como una modalidad de un aparato de calentamiento y productor de
aceite de acuerdo con la presente invención. Este horno de calentamiento 10 está adaptado, por ejemplo, para extraer componentes de aceite ligeros calentando aceite pesado tal como petróleo crudo vertido como una materia prima 1, y que se puede utilizar como un horno de calentamiento de un aparato para la refinación de petróleo o como un horno de calentamiento de un aparato de fraccionamiento/refinación. Como se muestra en la Figura 1, el horno de calentamiento 10 incluye un contenedor 2 hecho de acero inoxidable. Un medio de calentamiento 7 tal como aceite ligero o queroseno se almacena en este contenedor 2. El contenedor 2 tiene una construcción interna de circuito cerrado. Esta construcción se describe con mayor detalle más adelante. El contendedor 2 es provisto en su fondo con un almacén inferior 11 que tiene un volumen interno relativamente grande. Este almacén inferior 11 construye una parte inferior del circuito cerrado y corresponde a una parte inferior de circuito cerrado de acuerdo con la presente invención . Como se muestra esquemáticamente en la Figura 2, el almacén inferior 11 es provisto con una primera sección lateral 12 que se extiende hacia arriba desde un extremo (lado izquierdo en la Figura 2) de la superficie superior de almacén inferior 11 y una segunda sección lateral 13 que se extiende hacia arriba desde el otro extremo (lado derecho de
la Figura 2) de la superficie superior del almacén inferior 11. La primera sección lateral 12 está comprendida de un ensamble de tubería de transferencia de calor 14 que incluye una multitud de tuberías de transferencia de calor 14a, que son tuberías delgadas, y una sección de acoplamiento 15 provista en el extremo superior del ensamble de tubería de transferencia de calor 14. El ensamble de tubería de transferencia de calor 14 tiene el extremo inferior del mismo conectado a la superficie superior de almacén inferior 11, y las tuberías de transferencia de calor respectivas 14a están configuradas para extenderse verticalmente. Las tuberías de transferencia de calor respectivas 14a se comunican con el almacén inferior 11 a través de orificios de comunicación formados en la superficie superior del almacén inferior 11. La sección de acoplamiento 15 se forma para montar todas las tuberías de transferencia de calor 14a, y el medio de calentamiento fluye hacia afuera desde los extremos superiores de las tuberías de transferencia de calor respectivas 14a que se unen en esta sección de acoplamiento 15. Se forma una parte lateral de circuito cerrado de acuerdo con la presente invención por medio del ensamble de tuberías de transferencia de calor 14 y la sección de acoplamiento 15. En otras palabras, el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 y la sección de acoplamiento 15 forman una parte lateral del circuito
cerrado. Por el otro lado, la segunda sección lateral 13 se forma para tener, por ejemplo, una forma cilindrica y está hueca. Un almacén superior 17 se alarga entre la segunda sección lateral 13 y la sección de acoplamiento 15 mientras se separa en forma ascendente del almacén inferior 11. Un espacio rodeado por el almacén inferior 11, la primera sección lateral 12, la segunda sección lateral 13 y el almacén superior 17 sirven como un espacio de penetración para penetrar el contenedor 2 en la dirección de la profundidad del plano de la Figura 2. El almacén superior 17 se forma para tener, por ejemplo, una forma cilindrica ligeramente inclinada hacia abajo desde la primera sección lateral 12 hacia la segunda sección lateral 13. Este almacén superior 17 sirve como una parte superior del circuito cerrado. La sección de acoplamiento 15 y la segunda sección lateral 13 se comunican entre si a través del almacén superior 17. La segunda sección lateral se comunica con el almacén inferior 11 a través de un orificio de comunicación formado en la superficie superior del almacén inferior 11. En esta forma, el interior del contenedor 2 se forma en un circuito cerrado en donde el almacén inferior 11, la primera sección lateral 12, la segunda sección lateral 13 y el almacén superior 17 se comunican, de tal forma que el medio
de calentamiento 7 puede conducir calor hacia arriba y hacia abajo en el contenedor 2. En otras palabras, el interior completo del contenedor 2 sirve como un circuito cerrado, el cual es una trayectoria de circulación de la convección de calor. En esta modalidad, una parte de circulación de acuerdo con la presente invención se construye por medio del almacén superior 17 y la segunda sección lateral 13. Específicamente, el medio de calentamiento 7 que fluye fuera de la primera sección lateral 12 fluye hacia el almacén inferior 11 a través del almacén superior 17 y la segunda sección lateral 13. En el contenedor 2, el almacén inferior 11, la primera sección lateral 12, la segunda sección lateral 13 y el almacén superior 17 están integralmente construidos en esta forma, y el medio de calentamiento 7 se puede almacenar en el almacén inferior 11, la primera sección lateral 12, la segunda sección lateral 13 y el almacén superior 17. Una porción de vertido de materia prima 3 para verter la materia prima 1 en el contenedor 2 se dispone en el extremo superior de la segunda sección lateral 13. Esta porción de vertido de materia prima 3 se conecta con la segunda sección lateral 13 por lo que la materia prima 1 puede fluir hacia abajo desde arriba. De esta forma, la materia prima vertida fluye hacia abajo para ser directamente suministrada al medio de calentamiento 7 en la segunda sección lateral 13.
Se proporciona una válvula de entrada 3a en la porción de vertido de materia prima 3. Esta válvula de entrada 3a está adaptada para ajustar la cantidad de materia prima 1 suministrada de un tanque de materia prima (no mostrado) por medio de una bomba no ilustrada o similar para ser vertida en el contenedor 2. Al ajustar un grado de abertura de la válvula de entrada 3a, la cantidad de materia prima 1 almacenada en el contendor completo 2 se puede ajustar. La porción de vertido de la materia prima 3 puede ser una tolva para asi suministrar la materia prima 1 en el contenedor 2 dejando la materia prima 1 fluyendo gravitacionalmente hacia abajo. El horno de calentamiento 10 de esta modalidad es provisto con un pasaje de gas calentado 5 para el paso del gas 4 para calentar el medio de calentamiento 7 en el contenedor 2. Este paso de gas calentado 5 está comprendido en una sección de calentamiento inferior 21, una sección de calentamiento lateral 22 y una sección de comunicación 23 que comunica las dos secciones de calentamiento 21, 22. La sección de calentamiento inferior 21 está adaptada para calentar el medio de calentamiento 7 en el almacén inferior 11 e incluye una sección de calentamiento 25 configurada en la parte externa del contenedor 2 y una sección de calentamiento interna 26 configurada en la parte interna del contenedor 2. La sección de calentamiento externa
25 está comprendida de una porción de introducción 25a que tiene un quemador 8 provisto en un extremo del mismo y que extiende substancialmente en forma horizontal, una porción de calentamiento en la superficie inferior 25b que se extiende sustancialmente en forma horizontal a lo largo de la superficie inferior 2a del contenedor 2, y una porción de comunicación 25c comunicada con el extreman en corriente descendente de la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b y que se extiende hacia arriba a lo largo de una pared lateral 2b del almacén inferior 11. La pared externa de la sección de calentamiento exterior 25 se hace de un material aislante al calor refractario, de tal forma que el calor del gas 4 que fluye en la sección de calentamiento externa 25 no se fuga hacia afuera. Como un combustible para el quemador 8, se puede utilizar combustible de aceite pesado tal como un aceite pesado no costoso. El gas 4 se produce a través de la combustión del quemador 8 y fluye a lo largo de la porción de introducción 25a, la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b y la porción de comunicación 25c en este orden. En este momento, el calor del gas 4 en la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b se transfiere al medio de calentamiento 7 en el almacén inferior 11 a través de la superficie inferior 2a del contenedor 2. En otras palabras, la superficie inferior 2a del contenedor 2 sirve como una
superficie de transferencia de calor para transferir calor del gas 4 al medio de calentamiento 7. La sección de calentamiento interna 26 se configura en el almacén inferior 11, e incluye una pluralidad de tuberías en forma de U 26a. Las tuberías en forma de U respectivas 26a están fijamente unidas a la pared lateral 2b en un lado (lado lateral en la Figura 2) del almacén inferior 11 de tal forma que ambos extremos del mismo están verticalmente configurados, y horizontalmente extendidos desde la pared lateral 2b hacia la pared lateral 2c en el lado opuesto. Las porciones curveadas de las tuberías en forma de U 26a se localizan contiguas a la pared lateral opuesta 2c. Al configurar las porciones curveadas fuera de la pared lateral del contenedor 2c en esta forma, la acción de las tensiones térmicas sobre las tuberías en forma de U 26a que resultan de la expansión térmica de las tuberías en forma de U 26a se pueden suprimir. Los extremos inferiores de las tuberías en forma de U 26a se comunican con la porción de comunicación 25c a través de los orificios de comunicación formados en la pared lateral del contenedor 2b. Por el otro lado, los extremos superiores de las tuberías en forma de U 26a se comunican con la sección de comunicación 23 a través de los orificios de comunicación formados en la pared lateral del contenedor 2b. Esta sección de comunicación 23 se comunica con las tuberías
en forma de U 26a en su extremo inferior, están configuradas en la parte exterior del contenedor 2. El extremo superior de la sección de comunicación 23 se comunica con el extremo inferior de la sección de calentamiento lateral 22. Aunque no se muestra, la sección de comunicación 23 está cubierta por un material de aislamiento de calor. La sección de calentamiento lateral 22 está adaptada para calentar el medio de calentamiento en la primera sección lateral 12, configurada para rodear el ensamble de tubería de transferencia de calor 14, y construida, por ejemplo, por medio de un miembro cilindrico hueco que se extiende hacia arriba desde el extremo inferior de la primera sección lateral 12 a lo largo de la primera sección lateral 12. El extremo inferior de la sección de calentamiento lateral 22 se comunica con la sección de comunicación 23. En otras palabras, en la sección de calentamiento lateral 22, el medio de calentamiento 7 en el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 se calienta por medio del gas 4 que fluye hacia arriba hacia afuera de las tuberías de transferencia de calor 14a. Un sensor de nivel del liquido 29 como un ejemplo de los medios de detección de nivel de liquido para detectar el nivel de liquido 7a del medio de calentamiento almacenado 7 es previsto en el contenedor 2. El sensor de nivel de liquido 29 está dispuesto, por ejemplo, en el extremo
superior de la segunda sección lateral 13 para controlar la cantidad de calor y la cantidad de materia prima vertida 1 de tal forma que una cantidad en medio de calentamiento en el contenedor 2 ya sea dentro de un intervalo especificado para crear una circulación normal. El contenedor 2 también es provisto con una tubería de descarga 6 para descargar los componentes residuales en el contenedor 2. Esta tubería de descarga 6 es provista en el extremo inferior del almacén inferior 11 y se utiliza para descargar los componentes de aceite pesado restantes en el fondo del contenedor 2 después de haber sido fraccionado a partir de la materia prima 1. Específicamente, ya que los componentes del aceite pesado en la materia prima 1 tienen altos puntos de ebullición y son difíciles de vaporizar, una relación de los componentes de aceite pesado se incrementa con el tiempo de operación de este aparato, con el resultado de que los componentes de aceite pesado llegan a permanecer en la parte inferior del almacén inferior 11. Esta relación se incrementa para originar la formación de carbonos si los componentes de aceite pesado se dejan. De esta forma, la relación de los componentes de aceite pesado en la materia prima 1 se mantiene a un nivel constante a través de la descarga de componentes de aceite pesado a través de la tubería de descarga 6. La materia prima descargada 1 se puede almacenar en un tanque de almacenamiento no ilustrado o se
puede utilizar como un combustible. Más específicamente, los componentes de aceite pesado se pueden utilizar como el combustible al proveer una válvula 6a con una trayectoria de suministro de combustible 31 para el quemador 8, y proveyendo una bomba 33 en esta trayectoria de conexión como se muestra la Figura 1. Un tanque catalizador 32 es provisto por arriba de la primera sección lateral 12. Este tanque catalizador 32 está adaptado para modificar y refinar las sustancias oleosas que se han vaporizado en el contenedor 2. En lugar del tanque catalizador 32, se puede instalar una columna del fraccionamiento por arriba de la primera sección lateral 12. Después, la operación de este horno de calentamiento 10 se describe con referencia a las Figuras 2 y 3. Las flechas mostradas en la Figura 2 indican el flujo del gas 4, mientras las flechas mostradas en la Figura 3 muestran los flujos del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1. Primero, en una etapa inicial de la operación, el medio de calentamiento 7 tal como aceite ligero o queroseno se suministra en el contenedor 2, y el interior del contenedor 2 se calienta por medio del gas 4 de, por ejemplo 700 a 800 °C producidos a través de combustión por medio del quemador 8. Específicamente, el gas de combustión 4 del quemador 8 calienta la superficie inferior del contenedor 2a en la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b
después de fluir a través de la porción de introducción 25a, y fluye dentro de la sección de calentamiento interna 26 a través de la porción de comunicación 25c. En la sección de calentamiento interna 26, el gas de combustión 4 calienta el medio de calentamiento 7 en el almacén inferior 11 y fluye dentro de la sección de calentamiento lateral 22 a través de la sección de comunicación 23. En la sección de calentamiento lateral 22, el gas de combustión 4 calienta el medio de calentamiento 7 en la primera sección lateral 12 y después el gas de combustión 4 se descarga. Por el otro lado, en el contenedor 2, el medio de calentamiento 7 calentado en el almacén inferior 11 por medio del gas de combustión 4 asciende y fluye en las tuberías de transferencia de calor respectivas 14a del ensamble de tubería de transferencia de calor 14. Este medio de calentamiento 7 se calienta a tal grado que una parte del mismo hierve en las tuberías de transferencia de calor 14a. De esta forma, el medio de calentamiento siete se convierte en un fluido en la forma de una mezcla de gas-liquido teniendo una densidad promedio baja como un todo para crear un flujo ascendente fuerte. Como resultado, el flujo circulante en el cual el medio de calentamiento 7 circula desde almacén inferior 11 a la primera sección lateral 12, hacia el almacén superior 17, y la segunda sección lateral 13 en este orden se crea en el contenedor 2. Este medio de
calentamiento 7 se calienta, por ejemplo, a aproximadamente 350°C. Subsecuentemente, si el nivel de liquido 7a detectado por el sensor de nivel de liquido 29 no ha alcanzado un nivel especificado aún, la válvula de entrada 3a se abre para verter la materia prima 1 desde la porción de vertido de materia prima 3. La materia prima 1 puede ser aceite pesado tal como petróleo crudo. Esta materia prima 1 fluye directamente hacia abajo desde la porción de vertido de materia prima 3 para mezclarse con el medio de calentamiento 7 en la segunda sección lateral 13. Ya que el medio de calentamiento 7 calentado en el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 fluye dentro de la segunda sección lateral 13 y el medio de calentamiento 7 habiendo alcanzado una temperatura particularmente alta en el contenedor 2 fluye en la segunda sección lateral 13, la materia prima vertida 1 es eficientemente calentada. Por consiguiente, la materia prima 1 que tiene una alta viscosidad se hace más fluida fácilmente recibiendo calor, por consiguiente se puede evitar una supresión de la convección natural vertiendo la materia prima 1. Además, ya que la materia prima 1 que tiene una temperatura más baja se mezcla con el medio de calentamiento 7 en este momento, la gravedad especifica del medio de calentamiento 7 se incrementa, por lo tanto acelerando el flujo descendente en
la segunda sección lateral 13. Específicamente, la convección natural de un fluido mixto del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 en el contenedor 2 es promovida por medio de un flujo descendente en la segunda sección lateral 13 además de a través del flujo ascendente en el ensamble de tubería de transferencia de calor 14. De esta forma, la materia prima 1 que fluye junto con el medio de calentamiento 7 puede eficientemente calentarse en el almacén inferior 11 y la primera sección lateral 12. Los vapores V producidos en el contenedor 2 se introducen al tanque catalizador 32 para ser modificados . Como se describió anteriormente, de acuerdo con el horno de calentamiento 10 de la primera modalidad, el contenedor 2 tiene una construcción interna de circuito cerrado, y el medio de calentamiento 7 se calienta en el almacén inferior 11 y la primera sección lateral 12. Por consiguiente, el medio de calentamiento 7 además se puede calentar en la primera sección lateral 12 después de ser calentado en el almacén inferior 11 y ascender. Esto habilita una convicción natural fuerte de la circulación del medio de calentamiento 7 en el contenedor completo 2 a ser creado. De esta forma, no solamente el medio de calentamiento 7 alrededor del pasaje de gas calentado 5, sino también el medio de calentamiento completo 7 en el contenedor 2 fluye, por lo tanto la eficiencia de calentamiento del medio de
calentamiento 7 en el contenedor 2 y la eficiencia de calentamiento de la materia prima 1 que fluyen junto con este medio de calentamiento 7 se pueden mejorar según comparado con una construcción en donde se crea una convicción natural del medio de calentamiento 7 es solamente la parte interior del contenedor 2. Ademas, ya que la materia prima 1 set en el medio de calentamiento 7 calentada a una alta temperatura en la primera sección lateral 12, la materia prima 1 puede eficiente y rápidamente calentarse. Ya que la eficiencia del calentamiento de la materia prima 1 de esta forma se mejora en este horno de calentamiento 10, el horno de calentamiento 10 es efectivamente aplicado, por ejemplo, a un aparato de refinación de petróleo o similar requerido para procesar una gran cantidad de petróleo crudo. Ademas, ya que el medio de calentamiento completo fluye en el contenedor 2, puede ser fácilmente posible crear un flujo de circulación de alta velocidad y agitar la materia prima 1, por lo que el sobrecalentamiento del interior parcial directamente calentado por el gas 4 en el pasaje del gas calentado 5 se puede suprimir y la carbonización de los componentes contenidos en la materia prima lpara adherirse a la superficie interna del contenedor 2 y similar se puede suprimir. Por consiguiente, existen ventajas al ser capaz de suprimir el deterioro de la propiedad de transferencia de calor debido a la decisión de carbonos en partículas tal como
C2 y C3 y reducir la frecuencia de mantenimiento para la remoción de carbonos adheridos. Ya que la porción de vertido de materia prima 3 se instala en el extremo superior de la segunda sección lateral 13 en la primera modalidad, la materia prima 1 se puede suministrar al medio de calentamiento 7 fluyendo la segunda sección lateral 13 desde el almacén superior 17 hacia el almacén inferior 11. De esta forma, la convicción natural del medio de calentamiento 7 en el circuito cerrado se puede promover por medio del suministro de materia prima 1. Específicamente, ya que la gravedad especifica del medio de calentamiento 7 se incrementa al mezclar la materia prima que tiene una temperatura inferior que el medio de calentamiento 7, el flujo descendente del medio de calentamiento 7 en la segunda sección lateral 13 se puede promover mediante el vertido de la materia prima. Como resultado, la circulación natural del medio de calentamiento 7 en el contenedor completo 2 se puede promover para además mejorar la eficiencia de calentamiento de la materia prima 1. Ya que la sección de calentamiento interna 26 está construida por medio de una pluralidad de tuberías en forma de U 26a que tienen los extremos opuestos de las mismas fijamente acopladas a la pared lateral 2b del contenedor 2 en la primera modalidad, la tensión térmica que actúa entre las tuberías en forma de U 26a se puede suprimir aún cuando las
tuberías en forma de U 26a el contenedor 2 están hechas de materiales que tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Por consiguiente, la restricción de los materiales para contenedor 2 y las tuberías en forma de U 26a se puede aligerar. Además, ya que el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 que incluye la multitud de tuberías de transferencia de calor 14a es provisto en la primera sección lateral 12 en la primera modalidad, los flujos ascendentes pueden crearse suavemente en las tuberías de transferencia de calor 14a haciendo hervir la materia prima 1 en las tuberías de transferencia de calor 14a para crear flujos de dos fases de gas-liquido. En esta forma, las fuerzas de conducción para la circulación pueden obtenerse eficientemente en el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 mientras se asegura un área de transferencia de calor en el almacén inferior 11 teniendo un volumen relativamente grande. Particularmente en esta modalidad, ya que el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 es un ensamble de tuberías estrechas, el área de transferencia de calor se puede incrementar y la eficiencia de la transferencia de calor se puede mejorar a este respecto también . Además, ya que el sensor de nivel de liquido 29 es provisto la primera modalidad, es posible ejecutar tal
control que el nivel de liquido 7a yace dentro de un intervalo especificado, por lo tanto siendo capaz de prevenir el derrame del medio de calentamiento 7. Esto también puede prevenir que el ensamble de la tubería de transferencia de calor 14 y similar se exponga y se calienten excesivamente debido a la demasiada pequeña cantidad de materia prima 1. Además, ya que los componentes restantes se pueden descargar hacia el exterior a través de la tubería de descarga 6 en la primera modalidad, los componentes de aceite pesado que no pudieran vaporizarse se pueden remover. Además, ya que la cantidad de la materia prima vertida 1 puede controlarse mediante la provisión de una válvula de entrada 3a en un lado en corriente ascendente de la porción de vertido de materia prima 3, la cantidad de aceite en el horno integro se puede controlar. El material del contenedor 2 no está limitado a acero inoxidable, y se pueden hacer varios cambios en la forma y material del mismo. Además, el gas de combustión 4 no está limitado al obtenido a través de la combustión del aceite pesado tal como aceite pesado, y puede ser el obtenido a través de la combustión de otro combustible tal como gas natural. Las características de la primera modalidad son como siguen. (1) El interior del contenedor se construye para
tener una forma de circuito cerrado mediante la parte inferior de circuito cerrado, la parte lateral de circuito cerrado, y la parte de circulación que comunica la parte lateral de circuito cerrado y la parte inferior de circuito cerrado sin tocar el pasaje de gas calentado. (2) La porción de vertido de materia prima está dispuesta por arriba de la parte de circulación. Por consiguiente, la materia prima se suministra al medio de calentamiento fluyendo hacia la parte inferior del circuito cerrado en la parte de circulación dejándola fluir hacia abajo. De esta forma, la convección natural del medio de calentamiento en el circuito cerrado se puede promover a través de la materia prima suministrada. Específicamente, ya que la gravedad especifica del medio de calentamiento se incrementa al mezclar la materia prima que tiene una temperatura inferior que el medio de calentamiento, el flujo descendente del medio de calentamiento en la parte de circulación puede promoverse a través del vertido de la materia prima. Como resultado, la circulación natural del medio de calentamiento en el contenedor completo se puede promover, además mejorando la eficiencia de calentamiento de la materia prima. (3) La sección de calentamiento inferior es provista con tuberías en forma de U configuradas en una parte inferior de circuito cerrado, en donde un extremo de cada
tubería en forma de U penetra la pared lateral del contenedor de tal forma que el gas superior fluye ahi y el otro extremo del mismo penetra la pared lateral superior para conectarse con la sección de calentamiento lateral. Por consiguiente, las tensiones térmicas actúan entre las tuberías en forma de U y el contenedor dando como resultado la expansión térmica de las tuberías en forma de U que pueden suprimirse aún si las tuberías en forma de U y el contenedor se hacen de materiales que tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Por consiguiente, la restricción sobre los materiales para el contenedor y las tuberías en forma de U se puede mitigar. (4) La parte lateral de circuito cerrado es provista con una pluralidad de tuberías de transferencia de calor y el medio de calentamiento calentado en la parte inferior del circuito cerrado fluye dentro de las tuberías de transferencia de calor respectivas. Por consiguiente, se causa que el medio de calentamiento calentado en la parte inferior de circuito cerrado fluya adentro de las tuberías de transferencia de calor respectivas en la parte lateral de circuito cerrado y además se calienta en las tuberías de transferencia de calor. Por consiguiente, los flujos ascendentes pueden crearse suavemente en las tuberías de transferencia de calor haciendo bullir la materia prima en las tuberías de transferencia de calor para crear flujos de
dos fases de gas-liquido. (5) La materia prima incluye petróleo crudo. Por consiguiente, la presente invención se aplica a un aparato para el calentamiento de petróleo crudo tal como un aparato de refinación de petróleo requerido, por ejemplo, para procesar una gran cantidad de petróleo crudo. (6) Al menos cualquiera del tanque catalizador para reaccionar la materia prima habiendo vaporizado en el contenedor y la columna de fraccionamiento para fraccionar la materia prima habiendo vaporizado en el contenedor se conecta con el extremo superior de la parte lateral de circuito cerrado. Por consiguiente, es posible, por ejemplo, modificar los componentes vaporizado. (7) Los medios de detección del nivel de liquido son provistos para detectar el nivel de liquido del medio de calentamiento. Por consiguiente, el nivel de liquido puede asi controlarse para yacer dentro de un intervalo especificado ya que el nivel liquido del medio de calentamiento se puede detectar. (8) La tubería de descarga es provista para descargar los componentes restantes en el contenedor. Por consiguiente, los componentes de aceite pesado y similar que no pudieran vaporizarse se pueden remover ya que los componentes restantes se pueden descargar hacia el exterior a través de la tubería de descarga.
Segunda Modalidad Las Figuras 4 y 5 esquemáticamente muestran un horno de calentamiento 10 de acuerdo con una segunda modalidad. Se debe observar que las flechas indican el flujo del gas de combustión 4 en la Figura 4 y las flechas indican las direcciones de flujo del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 en la Figura 5. Aunque la sección de calentamiento interna 26 incluye una pluralidad de tuberías en forma de U 26a en la primera modalidad, esta incluye una pluralidad de tuberías de transferencia de calor raquetas 26b en la segunda modalidad. En otras palabras, la sección de calentamiento interna 26 es un ensamble de tuberías delgadas. Ya que la otra construcción es similar a la de la primera modalidad, no será ninguna descripción de los mismos elementos identificándolos por el mismo numero de referencia. Las tuberías de transferencia de calor respectivas 26b se configuran para extenderse horizontalmente entre las paredes laterales opuestas 2b, 2c. Un extremo (extremo derecho en la Figura 4) de cada tubería de transferencia de calor 26b se comunica con la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b, mientras el otro extremo se comunica con una porción de comunicación 25c. Esta porción de comunicación 25c se extiende verticalmente a lo largo de la pared lateral 2b de una parte inferior de un contenedor 2, y
el extremo superior del mismo se comunica con una sección de calentamiento lateral 22. En este horno de calentamiento 10, el gas de combustión 4 de un quemador 8 fluye en la porción de calentamiento de la superficie inferior 25b para calentar la superficie inferior 2a de un almacén inferior 11, a continuación, fluye en la dirección horizontal a lo largo de las tuberías de transferencia de calor respectivas 26b. Este gas de combustión 4 caliente el medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 en una primera sección lateral 12 en la sección de calentamiento lateral 22 después de calentar el medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 en el almacén inferior 11. Esto crea una circulación natural del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 en el contenedor completo 2, mientras la materia prima 1 puede vaporizarse eficientemente . De acuerdo con la segunda modalidad, se pueden utilizar varios miembros de tubería comercialmente disponibles para la sección de calentamiento interna 26, y el área de transferencia de calor de la sección de calentamiento inferior 21 se puede incrementar en un espacio limitado. De esta forma, la eficiencia del calentamiento se puede mejorar mientras se suprime un incremento en el costo de las partes. Las características de la segunda modalidad son como sigue.
(1) La sección de calentamiento inferior es provista con una pluralidad de tuberías de transferencia de calor configuradas en la parte inferior del circuito cerrado, en donde un extremo de cada tubería de transferencia de calor penetra la pared lateral del contenedor por lo que el gas fluye ahi y el otro extremo del mismo penetra el lado opuesto a la pared lateral superior a ser conectada con la sección de calentamiento lateral. Por consiguiente, se pueden utilizar varios miembros de tubería comercialmente disponibles, y el área de transferencia de calor de la sección de calentamiento inferior se puede incrementar en un espacio limitado. De esta forma, la eficiencia del calentamiento se puede mejorar mientras se suprime un incremento en el costo de las partes. Las funciones y efectos de la otra construcción son similares a los de la primera modalidad. Tercera Modalidad La Figura 6 muestra esquemáticamente un horno de calentamiento 10 de acuerdo con una tercera modalidad. En esta modalidad, las construcciones de la sección de calentamiento inferior 21 y una sección de calentamiento lateral 22 se significan según comparado con la primera y segunda modalidades. Específicamente, la sección de calentamiento inferior 21 incluye solamente una sección de calentamiento externa 25 sin incluir ninguna sección de calentamiento
interna. La sección de calentamiento inferior 21 incluye una porción de introducción 25a, una porción de calentamiento de superficie inferior 25 25b, y una porción de calentamiento de superficie lateral inferior 25d. Por consiguiente, el almacenamiento inferior 11 se calienta solamente desde el exterior del contenedor 2 en la tercera modalidad. La sección de calentamiento lateral 22 se comunica con la porción de calentamiento de superficie lateral inferior 25d en su extremo inferior, y se extiende hacia arriba a lo largo de una primera sección lateral 12 a partir de este extremo inferior de comunicación. La primera sección lateral 12 está construida, por ejemplo, por medio de un miembro cilindrico hueco conectado con la superficie superior del almacén inferior 11 y que se extiende verticalmente. Ya que no se proporcionan tuberías de transferencia de calor en la primera sección lateral 12, un medio de calentamiento 7 y una materia prima 1 fluyen sin ser divididas en la primera sección lateral 12. Por consiguiente, las resistencias del flujo del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 pueden reducirse según comparado con las modalidades anteriores. Ya que la circulación natural del medio de calentamiento 7 y la materia prima 1 se pueden crear en el contenedor completo 2 en la tercera modalidad también, la materia prima 1 puede eficientemente vaporizarse.
Las funciones y efectos de la otra construcción son similares a aquellas de la primera modalidad. Cuarta Modalidad La Figura siete muestra esquemáticamente un horno de fundición 20 de acuerdo con una modalidad del aparato de calentamiento y productor de aceite de acuerdo con la presente invención. Este horno de fundición 20 se adapta para producir aceite fundiendo los componentes sólidos tales como desperdicio plástico vertido como una materia prima. La construcción de este horno de fundición 20 es básicamente la misma que el horno de calentamiento 10 de acuerdo con la primera modalidad. Específicamente, es provisto un contenedor 2 con un almacén inferior 11, una primera sección lateral 12, un almacén superior 17 y una segunda sección lateral 13 y tiene una construcción interna de circuito cerrado. Un pasaje de gas calentado 5 a lo largo del cual el gas 4 para calentar el medio de calentamiento 7 y una materia prima 1 en el contenedor 2 fluyen está comprendido de una sección de calentamiento inferior 21, una sección de calentamiento lateral 22, y una sección de comunicación 23 que comunica ambas secciones de calentamiento 21, 22. La cuarta modalidad difiere de la primera a la tercera modalidades en que los componentes sólidos están contenidos en la materia prima y fundidos en el contenedor 2.
Las clases de plásticos mostrados en la Tabla 1 se pueden utilizar como materia prima. Estos plásticos tienen puntos de fusión de 300°C o inferiores. TABLA 1
En la licuefacción a través de calentamiento como el primer paso de la reducción de los plásticos sólidos para producir aceite, es extremadamente difícil difundir estos plásticos de acuerdo con un método convencional. Es esencial como calentar eficientemente plásticos que tienen una característica pobre de transferencia de calor. Por consiguiente, en el horno de fundición 20 de la cuarta modalidad, el plástico 42 es eficientemente calentado suministrando una cantidad adecuada del plástico 42 al medio
de calentamiento 7 del cual fluye a una alta velocidad en el contenedor 2 al ser calentado a 300°C o mayor. Específicamente, en la etapa inicial de la operación, el medio de calentamiento 7 tal como aceite ligero o queroseno se suministra y se calienta a 300°C o más. En este momento con el medio de calentamiento 7 que se calienta en el almacén inferior 11 además se calienta en las tuberías de transferencia de calor 14a de la primera sección lateral 12, por lo tanto creando flujos ascendentes fuertes del medio de calentamiento 7 en las tuberías de transferencia de calor 14a. En el contenedor completo 2 se crea un flujo circulado del medio de calentamiento 7 desde el almacén inferior 11 hacia la primera sección lateral 12, al almacén superior 17, ya la segunda sección lateral 13 en este orden. En la Figura 7, esta dirección de circulación se muestra por las flechas de lineas sólidas y el flujo del gas 4 se muestra por las flechas de lineas discontinuas. En este estado, se suministra una cantidad adecuada de plástico de desperdicio finamente cortado 42, la materia prima se suministra desde una porción de vertido de materia prima 3. Específicamente, se detecta una cantidad de fluido atrapado en el contenedor 2 a través un sensor de nivel de liquido 29 y la abertura de la válvula de entrada 3a se ajusta de acuerdo con este resultado de detección, mientras se puede suministrar una cantidad adecuada del plástico de
desperdicio 42 para ser eficientemente fundido. Ya que el plástico de desperdicio 42 vertido desde la porción de vertido de materia prima 3 se mezcla con una gran cantidad en medio de calentamiento 7 calentado a aproximadamente 350°C en el ensamble de tubería de transferencia de calor 14 de la primera sección lateral 12 y fluye a una velocidad de flujo alta hacia el almacén inferior 11, se calienta y se licúa inmediatamente. El medio de calentamiento 7 fluye junto con este plástico licuado 42 y además se calienta en el almacén inferior 11 y la primera sección lateral 12. En esta forma, los componentes del aceite ligero se vaporizan en vapores V para producir aceite del plástico 42. De esta forma, de acuerdo con la cuarta modalidad, se puede crear una circulación natural del medio de calentamiento 7 en el contenedor completo 2, el plástico solido 42 puede fundirse eficientemente, y la licuefacción a través de calentamiento como en el primer paso de reducción del plástico 42 para producir aceite que puede ser fácil y seguramente producido. Las características de la cuarta modalidad son como siguen . (1) La materia prima contiene componentes sólidos, que se calientan para fundirse a través del gas anterior. (2) Los componentes sólidos incluyen plásticos. Por consiguiente, la presente invención es aplicable, por
ejemplo, para hornos de fundición para producir aceites de desperdicios plásticos o similares. (3) El método de calentamiento y productor de aceite es tal que la materia prima que contiene componentes sólidos y en medio de calentamiento se calientan a una temperatura igual a o por arriba de la temperatura de fusión de los componentes solidos en la parte lateral de circuito cerrado . Aunque el plástico 42 se vierte como la materia prima en la cuarta modalidad, la presente invención no está limitada a esto. Por ejemplo, una mezcla de aceite pesado tal como crudo y plástico se puede invertir como materia prima. Ademas, los plásticos diferentes de aquellas clases de plásticos mostrados en la Tabla 1 también son aplicables. Aunque la sección de calentamiento interna se construye a través de una pluralidad de tuberías en forma de U 26a en la cuarta modalidad, puede ser, mas bien, construida por medio de una pluralidad de tuberías de transferencia de calor rectas como en la segunda modalidad. Ademas, en lugar de proporcionar un ensamble de tubería de transferencia de calor 14 comprendido de una pluralidad de tuberías de transferencia de calor en la primera sección lateral 12, la primera sección lateral 12 puede construirse, por ejemplo, por medio de un miembro cilindrico hueco y el medio de calentamiento 7 puede fluir ahí sin dirigirse como en la
tercera modalidad.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL La presente invención es aplicable a hornos de fundición y similares para producir aceite de una materia prima . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (14)
1. Un aparato de calentamiento y productor de aceite para calentar materia prima vertida en un contenedor que contiene un medio de calentamiento a través una porción de vertido de materia prima mediante flujos de gas en un pasaje de gas calentado para vaporizar al menos parte de la materia prima, caracterizado porque: el interior del contenedor tiene una construcción de circuito cerrado capaz de hacer circular verticalmente el medio de calentamiento; el pasaje de gas calentado incluye una sección de calentamiento inferior para calentar el medio de calentamiento en una parte inferior de circuito cerrado y una sección de calentamiento lateral para calentar el medio de calentamiento en una parte lateral de circuito cerrado que ha ascendido al ser calentada en la parte inferior del circuito cerrado; y la materia prima se introduce en medio de calentamiento que fluye hacia la parte inferior de circuito cerrado al ser calentada en la parte lateral del circuito cerrado . Ref. 186841
2. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el interior del contenedor está construido para tener una forma de circuito cerrado a través de la parte inferior de circuito cerrado, la parte lateral de circuito cerrado y una parte de circulación que se comunica con la parte lateral de circuito cerrado y la parte inferior de circuito cerrado entre si.
3. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la porción de vertido de materia prima está dispuesta por arriba de la parte en circulación.
4. Un aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque: la sección de calentamiento inferior incluye a la pluralidad de tuberías de transferencia de calor configuradas en la parte inferior de circuito cerrado; y un extremo de cada tubería de transferencia de calor penetra una pared lateral del contenedor de tal forma que el gas fluye dentro de la tubería de transferencia de calor, mientras el otro extremo del mismo penetra la pared lateral opuesta a la pared lateral principal a ser conectada con la sección de calentamiento lateral.
5. Un aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque: La sección de calentamiento inferior incluye una tubería en forma de U configurada en una parte inferior de circuito cerrado; y un extremo de la tubería en forma de U penetra una pared lateral del contenedor por lo que el gas fluye dentro de la tubería en forma de U, mientas el otro extremo de la misma penetra la misma pared lateral a ser conectada a la sesión de calentamiento lateral.
6. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la parte lateral de circuito cerrado incluye una pluralidad de tuberías de transferencia de calor, y el medio de calentamiento calentado en la parte inferior de circuito cerrado fluye dentro de las tuberías de transferencia de calor respectivas.
7. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la materia prima contiene petróleo crudo.
8. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la materia prima contiene componentes sólidos, y los componentes sólidos se calientan por medio del gas para ser fundidos.
9. Un aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los componentes sólidos contienen plástico.
10. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque al menos uno de un tanque catalizador para provocar que la materia prima se vaporice en el contenedor para reaccionar y una columna de fraccionamiento para fraccionar la materia prima vaporizada en el contenedor se conecta con el extremo superior de la parte lateral de circuito cerrado.
11. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque además comprende medios para detectar el nivel de liquido para detectar el nivel de liquido del medio de calentamiento.
12. El aparato de calentamiento y productor de aceite de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque además comprende una tubería de descarga para descargar los componentes restantes en el contenedor .
13. Un método de calentamiento y productor de aceite que comprende los pasos de verter materia prima en un contenedor que contiene un medio de calentamiento, y calentar la materia prima a través de gas para vaporizar al menos parte de la materia prima, caracterizado porque: se utiliza un contenedor construido para tener una forma de circuito cerrado de tal forma que el medio de calentamiento puede circular verticalmente, el medio de calentamiento se calienta por gas en la parte inferior del circuito cerrado y el medio de calentamiento habiendo ascendido al ser calentado ademas se callenta por el gas en la parte lateral de circuito cerrado, y la materia prima se introduce mientras el medio de calentamiento calentado la parte lateral de circuito cerrado se hace fluir hacia abajo hacia la parte inferior del circuito cerrado.
14. Un método de calentamiento y productor de aceite de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la materia prima contiene componentes solidos y el medio de calentamiento se calienta a o por arriba de la temperatura de fusión de los componentes solidos en la parte lateral de circuito cerrado.
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