PL171655B1 - Method of and apparatus for reducing organic materials in a non-pyrolitic manner - Google Patents

Abstract

1 . Sposób regulowanej niepirolitycznej redukcji m aterialu organicznego, w którym nieprzerwanie podaje sie m aterial organiczny do kom ory mikrofalowej w której wytwarza sie energie mikrofalowa z zastosowaniem ukla- du generatorów mikrofalowych i doprowadza sie te ener- gie mikrofalowa do m aterialu organicznego przekzujac energie z generatorów do przyporzadkowanych im refle- ktorów mikrofalowych, znam ienn y tym , ze energie mi- krofalowa ksztaltuje sie w wiazki mikrofal jednorodnego wzbudzenia mikrofalowego w komorze o przekrojach zachodzacych na siebie na powierzchni m aterialu organi- cznego, ponadto reguluje sie stopien naprom ieniowania m aterialu organicznego energia inikrolalowa, a produkty gazowe i pozostalosci s tale usuw a sie z komory nieprze- rwanie 6 . Urzadzenie do regulowanej niepirolitycznej re- dukcji m aterialu organicznego przez naprom ieniowanie energia mikrofalowa tego m aterialu które to urzadzenie zaopatrzone je st w komore mikrofalowa wyposazona w uklad generatorów mikrofalowych z przyporzadkowa- nymi im reflektorami oraz zespoly do nieprzerwanego podaw ania m aterialu organicznego do kom ory m i- krofalowe) i do usuw ania stalych i gazowych materialów z tej komory, znam ienne tym , ze kazdy generator mikro- falowy (16, 32) jest polaczony z reflektorem (36) poprzez antene (34) dla ksztaltow ania wiazki mikrofal w wiazke o okreslonym przekroju na powierzchni m aterialu organi- cznego (48) a uklad wiazek w komorze (14, 40) stanowi jednorodne wzbudzenie mikrofalowe. FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do regulowanej niepirolitycznej redukcji materiału organicznego, przy zastosowaniu promieniowania mikrofalowego.

Istnieje wiele przypadków w różnych dziedzinach, w których pożądana jest redukcja materiałów organicznych. Potrzeba taka może powstać przy przetwarzaniu surowców, na przykład przy ekstrakcji ropy naftowej z łupków naftowych lub w obróbce materiałów odpadowych.

Konieczność obróbki odpadów powstaje w niezliczonej liczbie sytuacji. Może to wynikać z wyczerpania żywotności wyrobu. Istnieją na przykład ogromne ilości zużytych opon. Odpady mogą również powstawać przy zwykłych procesach przemysłowych. Przykładem jest szlam rafineryjny i ścieki z celulozowni. Innymi źródłami dużych ilości odpadu organicznego są ścieki i odpadki miejskie.

Rozważania dotyczące problemu jak odpad zostanie przerobiony, zalezą od określonego zarządzania rodzajem odpadu. W przypadku ścieków miejskich, odpadki są szkodliwe dla zdrowia i otoczenia, a ich toksyczność musi być zneutralizowana. W przypadku opon zwraca się uwagę na powtórne wykorzystanie znaczących ilości ropy naftowej i sadzy, które są głównymi składnikami opon.

Obróbka różnych rodzajów odpadów, na przykład za pomocą spalania, prowadzi do problemów zanieczyszczenia środowiska. Istnieje więc ciągła potrzeba opracowania bardziej skutecznych sposobów obróbki i wtórnego wykorzystania materiałów organicznych.

Dotychczas niewiele wiadomo o wykorzystywaniu energii mikrofalowej do obróbki materiałów organicznych dla celów redukcji niepirolitycznej. W kanadyjskim opisie patentowym nr 1 158 432 wskazano na przykład na zastosowanie energii mikrofalowej do suszenia materiałów masowych, takich jak zboża.

W opisie patentowym nr U.S. 4 123 230 proponuje się zastosowanie źródeł wielofalowych, ale są one wykorzystane do dostarczania mikrofal o różnych długościach fal (częstotli wościach).

W opisie patentowym nr U.S. 4 736 034 przedstawiono zastosowanie pary generatorów mikrofalowych na przeciwnych końcach reaktora. Podstawą tego zastosowania mikrofal jest bardzo niewydajne wykorzystanie fal odbitych

Przedstawione znane rozwiązania nie są w zasadzie same ukierunkowane na bardziej skuteczne wykorzystanie mikrofal, ale w różnych procesach zostają po prostu wykorzystane dostępne w handlu układy wytwarzania mikrofal.

Z opisu patentowego nr WO 9103281 znane jest urządzenie do niepirolitycznej redukcji materiału organicznego przez napromieniowanie energią mikrofalową tego materiału. Urządzenie to zawiera komorę mikrofalową zaopatrzoną w szereg generatorów mikrofalowych. Każdy generator ma punkt ogniskowy w komorze mikrofalowej.

Sposób według wynalazku stosowany jest do regulowanej niepirolitycznej redukcji materiału organicznego, w którym nieprzerwanie podaje się materiał organiczny do komory mikrofalowej, w której wytwarza się energię mikrofalową z zastosowaniem układu generatorów mikrofalowych i doprowadza się tę energię mikrofalową do materiału organicznego przekazując energię z generatorów do przyporządkowanych im reflektorów' mikrofalowych. Sposób tego rodzaju charakteryzuje się tym, że energię mikrofalową kształtuje się w zachodzące na siebie wiązki mikrofal jednorodnego wzbudzenia mikrofalowego w komorze. Ponadto reguluje się stopień napromieniowania materiału organicznego energią mikrofalową. Produkty gazowe i pozostałości stałe usuwa się z komory nieprzerwanie.

Każdą wiązkę mikrofal kształtuje się przez doprowadzenie energii mikrofalowej do parabolicznej powierzchni odbijającej. Korzystnym jest, jeśli wiązkę mikrofal podającą na materiał organiczny kształtuje się w wiązkę o przekroju kołowym. Podczas procesu redukcji materiał organiczny podaje się poprzez szereg komór połączonych w konfigurację modularną. Energię mikrofalową doprowadza się korzystnie z zastosowaniem anteny, a kształt przekroju wiązki mikrofal zmienia się przez regulację położenia anteny względem przyporządkowanego jej reflektora.

Urządzenie według wynalazku stosowane jest do regulowanej niepirolitycznej redukcji materiału organicznego przez napromieniowanie energią mikrofalową tego materiału. Urządzenie to zaopatrzone jest w komorę mikrofalową wyposażoną w układ generatorów mikrofalowych

171 655 z przyporządkowanymi im reflektorami oraz zespoły do nieprzerwanego podawania materiału organicznego do komory mikrofalowej i do usuwania stałych i gazowych materiałów z tej komory. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, ze każdy generator mikrofalowy jest połączony z reflektorem poprzez antenę dla kształtowania wiązki mikrofal w wiązkę o określonym przekroju na powierzchni materiału organicznego, a układ wiązek w komorze stanowi jednorodne wzbudzenie mikrofalowe.

Korzystnym jest, jeśli w urządzeniu każdy reflektor jest reflektorem parabolicznym, a zwłaszcza jest kołowym reflektorem parabolicznym. Sąsiednie wiązki mikrofal zachodzą na siebie i pokrywają całkowicie obszar materiału organicznego. W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, reflektor ma taki kształt, że wiązka się rozszerza wraz ze zwiększaniem się odległości od reflektora. Komora mikrofalowa ma płaską ścianę górną, a każdy reflektor ma otwartą stronę czołową i zamontowany jest na ścianie górnej komory. Otwarta strona czołowa reflektora pokrywa się z powierzchnią ściany górnej. W poprzek otwartej strony czołowej każdego reflektora usytuowana jest płyta ceramiczna. Położenie każdej anteny jest nastawne względem przyporządkowanego reflektora dla regulacji przekroju wiązki mikrofal.

Wiele rodzajów materiałów organicznych może być obrabianych z wykorzystaniem energii mikrofalowej dla regulacji toksyczności, dla celów wtórnego wykorzystania i dla celów różnego przetwarzania.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia sposób niepirolitycznego rozkładu molekuł dłuższych łańcuchów w materiale organicznym. Sposób ten obejmuje poddanie tych molekuł promieniowaniu mikrofalowemu w atmosferze redukującej.

Sposób i urządzenie według wynalazku objaśnione zostaną bliżej w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat aparatury do przeprowadzania sposobu według wynalazku, fig. 2 - generator mikrofalowy i paraboliczną prowadnicę falową, zastosowane w rozwiązaniu według wynalazku, a fig. 3 przedstawia układ przekrojów wiązek mikrofalowych ukształtowanych zgodnie z wynalazkiem.

Sposób i urządzenie według wynalazku stosowane są korzystnie do obróbki wielu różnorodnych materiałów organicznych. Na podstawie wyników badań sądzi, ze energia mikrofalowa powoduje rozrywanie słabszych wiązań molekularnych w molekułach dłuższych łańcuchów, redukując te molekuły, do prostszych form. Jest to w efekcie proces depolimeryzacji. Proces ten jest sterowany, aby uniknąć pirolizy materiału organicznego.

Jak przedstawiono na schemacie z fig. 1, materiały są podawane do zbiornika 10 lub podobnego elementu, odpowiedniego dla określonego podawanego materiału. Materiał ten jest następnie podawany za pośrednictwem śluzy powietrznej 12 do komory mikrofalowej 14. Materiał zostaje następnie napromieniowany za pomocą energii mikrofalowej z generatorów mikrofalowych 16. Produkty gazowe są odprowadzane do skraplacza 18 i zostają skroplone na produkty ciekłe, ogólnie oleje i siarkę. Pozostałości stałe opuszczają komorę 14 poprzez drugą śluzę powietrzną 20. Produkty te zostają następnie rozdzielone, korzystnie za pomocą przesiewacza 22, na różne grupy Sadza zwykle stanowi zasadniczą część tych produktów. Inne pozostałości, na przykład w przypadku redukcji opon, obejmują również stal.

Optymalne warunki procesu i ukształtowanie urządzenia wybiera się dla danego materiału po wstępnej analizie tego materiału. Korzystne jest przeprowadzenie kilku rodzajów analiz, o różnych celach.

Tak więc korzystnie wykonuje się wstępną analizę kształtu i budowy urządzenia z uwzględnieniem dostosowania komory mikrofalowej i środków podawania dla określonego materiału. Na przykład toroidalny kształt opon wskazuje na inny projekt zasilacza i komory, niż wymagają tego na przykład ściśnięte w sześcian odpadki tworzywa sztucznego.

Następnie, korzystnie przeprowadza się dla materiału dalszą analizę, w celu określenia jego składu. Na pzykład przy obróbce materiału, który zasadniczo może być zaszeregowany jako polichlorek winylu, może być również interesująca zawartość wypełniacza i innych występujących w nim składników.

Wyniki tej analizy dostarczą informacji o produktach, jakie zostaną prawdopodobnie uzyskane z rozkładu tego materiału, o ilościach każdego z tych produktów jaki może być spodziewany oraz o kolejności w jakiej produkty te zostaną uzyskane.

171 655

Następnie przeprowadza się dalszą analizę w laboratorium badawczym, w celu określenia energii wymaganej do tego procesu Mając określoną energię wymaganą na jednostkę materiału wsadowego oraz znając wymaganą objętość materiału do przetworzenia, mozna obliczyć ogólną ilość wymaganej energii.

Wynik tych analiz zostaje następnie wykorzystany do optymalizacji urządzenia i warunków procesu dla różnych etapów w tym procesie.

Chociaż pioces ten może być przeprowadzany na zasadzie wsadowej, to jest bardziej korzystne, aby był procesem ciągłym Ponieważ komora mikrofalowa musi być uszczelniona, więc urządzenie zasilające musi spełniać te wymagania. Jedną z konstrukcji urządzenia zasilającego. która jest odpowiednia dla różnego rodzaju materiałów zasilających, jest układ tłoka i cylindra Dla doprowadzania ciał stałych, zbiornik zasilający znajduje się ponad jednym końcem cylindrycznego przewodu zasilania, w celu dostarczenia materiału zasilania do tego przewodu. Ponadto wykorzystuje się tłok do przesuwania tego materiału wzdłuż przewodu, w kierunku komory mikrofalowej. Ciągły korek utworzony w przewodzie zasilania przez doprowadzany materiał służy do uszczelnienia wlotu do komory mikrofalowej.

Inne korzystne urządzenie do podawania materiałów masowych i o stosunkowo niskiej temperaturze pracy, stanowi przenośnik taśmowy bez końca. Materiał taśmy musi być przepuszczalny dla mikrofal i nie może sam rozkładać się w zastosowanych warunkach.

Dla wyższych temperatur pracy, urządzenie zasilające zawiera korzystnie jeden lub więcej śrubowych przenośników ze stali nierdzewnej. Ponadto, dla pewnych zestawów materiałowych wprowadza się śluzę powietrzną na wejściu do komory mikrofalowej. Podobnie, pewnych przypadkach konieczna jest śluza powietrzna na wyjściu ciał stałych z komory mikrofalowej

Istotnym dla niezakłóconego przepływu materiału w procesie według wynalazku jest kształt samej komory mikrofalowej. Kilka czynników wpływa na fizyczne cechy komory mikrofalowej, do której został wprowadzony materiał zasilania. Kształt ogólny tej komory wybierasię napodstawie charakterystyk fizycznych materiału zasilania i rodzaju wykorzystywanego urządzenia zasilającego. Na przykład, gdy jest wykorzystywany układ zasilania tłoka i cylindra, to wybiera się komorę cylindryczną. Gdy wykorzystywany jest przenośnik taśmowy bez końca, to korzystna jest komora o prostokątnym przekroju poprzecznym Ogólny kształtjest również uzależniony od pożądanej do uzyskania maksymalnej penetracji mikrofalowej w przetwarzanym materiale.

Mając określone wymagania mocy ogólnej i podstawowy przekrój poprzeczny dla komory, inne czynniki odgrywają rolę dla celów optymalizacji procesu.

Szereg zmiennych procesu i urządzenia dla danego zastosowania określa się wcześniej lub reguluje się podczas przeprowadzania tego sposobu. Dla danego zastosowania celem jest uzyskanie najskuteczniejszego działania, biorąc pod uwagę energię najednostkę masy przetworzonego materiału.

Sposób doprowadzenia wymaganej całkowitej energii w danym przypadku, jest w zasadzie ustalony przez równowagę czynników. Aby dostarczyć energię wystarczającą do zapoczątkowania reakcji w racjonalnym czasie i następnie uzyskać żądane produkty z tego materiału w żądanej kolejności, należy odpowiednio regulować doprowadzaną energię. Tak więc wytwarzanie energii mikrofalowej może być uzyskane z wielu małych generatorów falowych, a nie z jednego magnetronu. Przebiegi wyjściowe generatorów falowych mogą być ciągłe, pulsujące lub zmienne w inny sposób. Moc wytworzonych mikrofal zmienia się za pomocą zmiany mocy wejściowej generatorów.

Typowa komora o prostokątnym przekroju poprzecznym zawiera korzystnie cztery poprzeczne rzędy z trzema generatorami mikrofalowymi w każdym rzędzie.

Oprócz układu i mocy generatorów falowych wpływ na energię doprowadzoną najednostkę masy obrabianego materiału, ma czas wystawienia tego materiału na działanie mikrofal, to znaczy czas przebywania tego materiału w komorze mikrofalowej. Czynniki eneigetyczne muszą być w tym stadium ponownie uwzględnione, w kontekście z geometrią komory Tak więc czas przebywania bezpośrednio zależny od prędkości podawania przetwarzanego materiału, ale również długość komory może być zmieniona i może być zmieniona masa poddana działaniu mikrofal, przez zmianę pojemności komory mikrofalowej.

171 655

Ponadto, kształtowanie wiązki mikrofal wpływa znacząco na skuteczność, a dla zapewnienia ogniskowania fali danego generatora, zastosowane są paraboliczne prowadnice falowe Szereg prowadnic falowych wykorzystuje się z szeregiem generatorów falowych, dla zapewnienia szeregu zachodzących na siebie kurtyn mikrofalowych, aby umożliwić bardzo dobre regulowanie ilości energii doprowadzonej do poddawanego obróbce materiału.

Temperatura powierzchniowa materiału silnie wpływa na pochłanianie mikrofalowe przez ten materiał, jest więc korzystnym, gdy temperatura powierzchniowa jest sterowana, przy czym moc doprowadzona do generatorów mikrofalowych jest regulowana, aby uzyskać optymalną temperaturę powierzchniową. W miaię przebiegu reakcji i w miarę przesuwu materiału przez komorę mikiofalową potrzebna jest mniejsza energia wejściowa dla utrzymania optymalnej temperatury powierzchniowej Tak więc generatory mikrofalowe rozmieszczone wzdłuż komory zgodnie z kierunkiem przepływu materiału, mogą działać przy niższej mocy wejściowej.

Korzystne jest również monitorowanie wewnętrznej temperatury materiału w komorze mikrofalowej, dla przewidywania jakie produkty wyjściowe tego materiału spodziewane są w każdym okresie czasu. W komorze mikrofalowej korzystnie utrzymuje się ciśnienie trochę powyżej ciśnienia atmosferycznego. Ciśnienie to ułatwia usuwanie produktów gazowych.

Stwierdzono, ze proces ten przebiega lepiej w bardziej gęstej atmosferze. Stwierdzono odpowiednio sprawniejszy przebieg tego procesu po uruchomieniu procesu i po jego przebiegu do punktu, w którym pierwszy materiał podany do komory zostanie faktycznie rozłożony. Z tego względu proces musi być przeprowadzony w atmosferze redukującej, a stężenie gazów redukujących jest zwiększane w miarę jak materiał jest rozkładany. Przypuszcza się, że obecność dodatkowych gazów redukujących może przyczyniać się do wspomagania dalszego rozkładu materiału, zwłaszcza na jego powierzchni.

W pewnych przypadkach korzystne jest wykorzystanie komory dwuczęściowej, dla izolowania generatorów falowych od atmosfery redukującej. Jednym z rozwiązań jest pozioma bariera nieprzepuszczalna dla gazu, a przepuszczalna dla mikrofal, oddzielająca dwie części rezonansowe tej komory, górną i dolną

Ponadto, może być koniecznym dodanie gazu redukującego wraz z materiałem zasilania. Zadaniem gazu redukującego jest zapobieganie utlenianiu, jakie mogłoby wystąpić z możliwymi katastroficznymi skutkami w trakcie uruchomienia. Korzystnie, jako gaz obojętny może być zastosowany azot, ale może to być również każdy gaz redukujący zdolny do jednorodnego mieszania się Należy podkreślić, że ogólnie nie jest konieczne dodawanie gazu redukującego, ale istnieje taka możliwość w pewnych przypadkach.

Stwierdzono, ze pewne katalizatory podnoszą sprawność procesu redukcji. Tak więc dodanie sadzy do materiału wejściowego w przypadku opon, powoduje szybsze wydzielanie ropy naftowej z tego materiału i przy niższych temperaturach.

Często występują dodatkowe czynniki zewnętrzne, które mają zasadnicze znaczenie dla równowagi czynników wewnętrznych Przestrzeń fizyczna dostępna w zakładzie do pomieszczenia urządzenia według wynalazku jest często ograniczona, a więc wszystkie z regulowanych czynników muszą być zrównoważone wobec tego ograniczenia. Ważność tych lozważań przestrzennych jest uwypuklona przez fakt, ze niektóre z instalacji mogą mieć znaczną długość całkowitą, na przykład długości rzędu od 9 do 18 m.

Z tego względu korzystnym podejściem jest stosowanie szeregu modułów złączonych końcami Ma to kilka korzyści. Wśród nich jest zdolność do usuwania i zastąpienia jednego modułu dla przeprowadzenia naprawy, przez co unika się czasu przestoju Dalszą korzyścią jest łatwość wytwarzania i manipulowania mniejszymi modułami. Korzystnie długość modułu wynosi około 2 m.

Dyspozycyjność energetyczna jest dalszą zmienną zewnętrzną, która może być poza kontrolą użytkownika, zwykle z powodu określonego położenia zakładu.

Produkty z procesu są uzyskiwane w postaci gazów i materiałów stałych Materiały gazowe są odzyskiwane przy wykorzystaniu jednego lub więcej aspiratorów w komorze mikrofalowej. Produkty stałe, w postaci pozostałości przenoszone są poprzez wylot komory mikrofalowej.

171 655

Produkty gazowe zostają skroplone w celu dostarczenia różnych cieczy węglowodorowych. Z tego względu może być koniecznym dostarczenie ciepła do instalacji wyciągowej, aby zapobiec przedwczesnemu skropleniu.

Produkty stałe zawierają sadzę o cząstkach mikronowego rozmiaru i różne materiały nieorganiczne, jakie mogą występować w nadawie. Na przykład, oprócz różnych olejów i sadzy uzyskanych z opon. pozostałości mogą zawierać stal. dwutlenek krzemu i temu podobne składniki.

Na przykład typowa próbka laboratoryjna polichlorku winylu daje 125 g pozostałości stałej, przy 160 g pierwotnego polichlorku winylu. Pozostałość ta była prawie całkowicie sadzą zawierającą ogólnie mniej niż 3 159 części na milion następujących pierwiastków i związków: As, Ba; B; Cd, Pb; Se, U; NO₂ + NO₃; NO2; Ag; Hg; CN(F); F.

Jako dalszy przykład, z tony opon uzyskano 3 do 4 baryłek ropy naftowej, 260 do 320 kg sadzy, 40 do 45 kg stali i 30 do 36 kg włókna.

Na fig. 2 i 3 zilustrowano korzystny przykład urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku.

Generatory mikrofalowe wykorzystywane w procesach przemysłowych są ogólnie bardzo niewydajne, ponieważ wykorzystują one generalnie technikę ogrzewania materiału przez poddawanie działaniu mikrofal w sposób, który prowadzi do bardzo nierównomiernego rozkładu energii mikrofalowej w tym materiale. Wynik w takich przypadkach jest taki, że pewne części tego materiału nie są obrobione całkowicie, a inne są obrobione nadmiernie.

W takich przypadkach, w celu zapewnienia, aby cały materiał przyjmował minimalną wejściową energię mikrofalową, występuje znaczny wskaźnik straty energii. Ponadto, zależnie od przetwarzanego materiału na materiał kieruje się różnie kształtowane wiązki mikrofal, które różnią się stopniem sprawności. Szereg problemów strat energetycznych istnieje również przy wykorzystaniu różnych rodzajów prowadnic falowych w celu rozdziału wytworzonych mikrofal. Na przykład pewne prowadnice falowe mają wydłużone i nieliniowe trajektoria i powodują, że miejsce materiału do obróbki osiągają słabe fale.

Dotychczas istnieje pogląd, że wiele generatorów falowych stanowi niepraktyczne rozwiązanie, ze względu na problemy rozdziału energii z powodu interferencji pomiędzy falami wytworzonymi przez różne generatory. Urządzenie z fig. 2 i 3 likwiduje problemy tego rodzaju.

Jak przedstawiono na fig. 2, generator mikrofalowy 30 zawiera magnetron 32, antenę 34 i prowadnicę falową, którą stanowi korzystnie reflektor 36. Generator mikrofalowy 30 zamontowany jest w ścianie 38 komory mikrofalowej 40. Zewnętrzny kraniec reflektora 36 jest zamontowany równo ze ścianą 38. Zewnętrzny skraj 42 reflektora 36 jest pokryty płytą ceramiczną 44.

Reflektor 36 jest tak zaprojektowany, ze kształtuje wiązki mikrofal o określonym przekroju poprzecznym. W korzystnym przypadku jest to reflektor paraboliczny, zapewniający kołowy przekrój wiązki mikrofal. Wierzchołek 37 reflektora 36 jest korzystnie spłaszczony. Umożliwia to łatwe zamontowanie zespołu, ale pozwala również na pozycjonowanie anteny 34 blisko ogniska paraboli.

Granice kształtowanego przekroju wiązki mogą być regulowane dzięki odpowiedniemu zaprojektowaniu reflektora, w połączeniu z określonym umieszczeniem anteny 34. Przekroje wiązek są korzystnie regulowane przez regulację położenia anteny 34. Antena 34 jest korzystnie ruchoma osiowo na długości około 2,54 cm względem reflektora 36 prowadnicy falowej.

Tak więc, na przykład w najbardziej korzystnej konfiguracji, połączenie anteny 34 przyporządkowanej do reflektora 36 jest regulowane, aby zapewnić nieznaczne rozogniskowanie wiązki mikrofal tak, że średnica przekroju wiązki mikrofal rozszerza się wraz ze zwiększaniem się odległości od reflektora 36 i jest większa od średnicy skraju 42 powierzchni odbijającej reflektora 36.

Rozkład mikrofal jest zupełnie równomierny na obszarze kołowym. Szereg generatorów mikrofalowych 30 może być ustawionych jak zilustrowano na fig. 3, w celu dostarczenia wzoru 46 zachodzących na siebie przekrojów wiązek mikrofal, którego pole jest określone liniami 45 w obrębie obrzeży zewnętrznych 47 generatorów mikrofalowych 30 tego układu. W konfiguracji

171 655 tej zostaje wytworzona w elekcie chmura mikrofalowa, która dostarcza równomierny rozkład energii mikrofalowej w poddawanym obróbce w komorze mikrofalowej 40 materiale 48.

W korzystnej konfiguracji, generator mikrofalowy 30 jest zaopatrzony w czujnik temperatury 50 zamontowany w obudowie magnetronu 32. Czujnik 50 jest z kolei połączony przewodami 51 ze sterownikiem 54, za pomocą którego wyłącza się magnetron 32 za pośrednictwem przewodów 53, gdy czujnik 50 zarejestruje temperaturę ograniczenia, a włącza ponownie ten magnetron 32 po ustalonym okresie czasu.

Jeśli na przykład przetwarzany jest mateuał niejednorodny jak opony pojazdów mechanicznych, występują okiesy czasu, gdy pod generatorem mikrofalowym 30 nie ma obrabianego materiału, na przykład wówczas, gdy pod tym generatorem 30 przechodzi pusta część środkowa opony W tym przypadku fale odbite od dna 56 komory mikrofalowej 40 spowodują nagrzanie generatora mikrofalowego 30 do temperatury, w której czujnik 50 wyśle sygnał do sterownika 54 powodujący wyłączenie magnetronu 32. Po określonym, .okresie czasu, który w przypadku opony zależy od czasu wymaganego na przejście otwartego pola opony pod generatorem 30, magnetron 32 zostanie włączony ponownie. Łącznie, powoduje to zabezpieczenie generatora mikrofalowego 30 przed przegrzaniem i oszczędność energii.

W typowym przypadku, na przykład przy redukcji opon pojazdów mechanicznych, wykorzystuje się korzystnie szereg dziesięciu tuneli modularnych, dla zapewnienia prostokątnego tunelu o długości około 18 m i o przekroju poprzecznym około 34,5 cm do 91,5 cm. W korzystnym przykładzie wykonania, w zakładzie redukcji opon wykorzystywano dwa takie tunele o długości 18 m. W każdym module wykorzystywano dwanaście magnetronów o zachodzących na siebie obszarach działania, jak pokazano na fig. 3. Każdy magnetron miał korzystnie moc 1,5 kilowata przy długości fal i odpowiadającej częstotliwości 2450 MHz.

Typowy proces przeprowadzano przy nieznacznym nadciśnieniu około 0,6 do 1,3 gms/cm² i przy maksymalnych temperaturach około 350°C. Czujnik temperatury 50 zwykle wyłącza magnetron przy temperaturze około 70°C.

Zwykle reflektory 36 mają skraj paraboli o średnicy około 19 cm do 19,7 cm. Wierzchołek 37 reflektora 36 ma zwykle szerokość około 8 cm, a głębokość reflektora 36 wynosi około 6,4 cm.

W korzystnym przykładzie z dwoma tunelami pracującymi w przedstawionych warunkach, prędkość ciągłego doprowadzania opon na przenośniku wynosi 1,5 cm/s, co daje czas przebywania w komorze mikrofalowej około 20 minut i zdolność przerobu 1440 opon na dobę dla każdego tunelu o długości 18 m.

Warto podkreślić, że zakład wykorzystujący rozwiązanie według wynalazku nie wytwarza żadnych zanieczyszczeń. Produkty gazowe składają się z wąskiego zakresu olejów o konsystencji paliwa dieslowskiego nr 2 wraz z wolną siarką, która zostaje skroplona oddzielnie.

171 655

FIG.3

171 655

FIG.I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regulowanej niepirolitycznej redukcji materiału organicznego, w którym nieprzerwanie podaje się materiał organiczny do komory mikrofalowej, w której wytwarza się energię mikrofalową z zastosowaniem układu generatorów' mikrofalowych i doprowadza się tę energię mikrofalową do materiału organicznego przekzując energię z generatorów do przyporządkowanych im reflektorów mikrofalowych, znamienny tym, że energię mikrofalową kształtuje się w wiązki mikrofal jednorodnego wzbudzenia mikrofalowego w komorze, o przekrojach zachodzących na siebie na powierzchni materiału organicznego, ponadto reguluje się. stopień napromieniowania materiału organicznego energią mikrofalową, a produkty gazowe i pozostałości stałe usuwa się z komory nieprzerwanie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę mikrofal kształtuje się przez doprowadzenie energii mikrofalowej do parabolicznej powierzchni odbijającej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę mikrofal padającą na materiał organiczny kształtuje się w wiązkę o przekroju kołowym.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał organiczny podaje się poprzez szereg komór połączonych w konfigurację modularną.
5. 5 Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że energię mikrofalową doprowadza się z zastosowaniem anteny, a kształt przekroju wiązki mikrofal zmienia się przez regulację położenia anteny względem przyporządkowanego jej reflektora.
6. 6. Urządzenie do regulowanej niepirolitycznej redukcji materiału organicznego przez napromieniowanie energią mikrofalową tego materiału, które to urządzenie zaopatrzone jest w komorę mikrofalową wyposażoną w układ generatorów mikrofalowych z przyporządkowanymi im reflektorami oraz zespoły do nieprzerwanego podawania materiału organicznego do komory mikrofalowej i do usuwania stałych i gazowych materiałów z tej komory, znamienne tym, że każdy generator mikrofalowy (16, 32) jest połączony z reflektorem (36) poprzez antenę (34) dla kształtowania wiązki mikrofal w wiązkę o określonym przekroju na powierzchni materiału organicznego (48), a układ wiązek w komorze (14, 40) stanowi jednorodne wzbudzenie mikrofalowe.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że każdy reflektor (36) jest reflektorem parabolicznym.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7. znamienne tym, ze każdy reflektor (36) jest kołowym reflektorem parabolicznym.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że sąsiednie wiązki mikrofal zachodzą na siebie i pokrywają całkowicie obszar materiału organicznego.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że reflektor (36) ma taki kształt ze wiązka się rozszerza wraz ze zwiększaniem się odległości od reflektora (36).
11. 11. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, ze komora (14, 40) ma płaską ścianę górną (38). a każdy leflektoi (36) ma otwaitą stronę czołową i zamontowany jest na ścianie górnej (38) komory, przy czym otwarta strona czołowa reflektora (36) pokrywa się z powierzchnią ściany górnej (38).
12. 12 Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że w poprzek otwartej strony czołowej każdego reflektora (36) usytuowana jest płyta ceramiczna (44).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że położenie każdej anteny (34) jest nastawne względem przyporządkowanego reflektora (36) dla regulacji przekroju wiązki mikrofal.

    ^C171 655