PL210734B1 - Dynamiczna destylarka - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dynamiczna destylarka do destylacji substancji organicznych i nieorganicznych bez lub z udziałem katalizatora, przeznaczona zwłaszcza do termokatalitycznego procesu destylacji odpadowych węglowodorów ciekłych, takich jak na przykład oleje odpadowe i odpadowych węglowodorów stałych, takich jak na przykład odpadowe tworzywa sztuczne poliolefinowe.

Destylarki przeznaczone do termokatalitycznego procesu przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych, znane z patentu nr 187 669 oraz zgłoszeń patentowych P-365400, P-368334, P-371152 nie zawierają mieszadła mieszającego substancję roboczą z katalizatorem. Wewnątrz reaktora destylarki powstają zatem stożki reakcyjne ograniczające wydajność reakcji.

Destylarki przeznaczone do termokatalitycznego procesu przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych, znane z patentu nr 182 689 oraz zgłoszeń patentowych P-354687, P-354688, P-368009 i P-346104 zawierają mieszadło mieszające substancję roboczą z katalizatorem, jest to jednak mieszanie statyczne odbywające się tylko w jednej płaszczyźnie. Mieszanie takie ma niezbyt duży wpływ na wydajność procesów destylacji. Wad tych nie posiada dynamiczna destylarka według wynalazku.

Dynamiczna destylarka zawierająca wytłaczarkę tworzyw sztucznych, zwłaszcza odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych, topielnik tworzyw, reaktor destylarki i chłodnicę destylarka według wynalazku wyróżnia się tym, że reaktor dynamicznej destylarki jest osadzony obrotowo w przestrzeni, w osi utworzonych przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury topielnika i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej.

Korzystne jest, jeśli reaktor dynamicznej destylarki ma kształt walca, albo kształt graniastosłupa, albo kształt ostrosłupa, albo kształt będący złożeniem kształtów walca, graniastosłupa i ostrosłupów.

Dogodnie jest również, jeśli destylarka na wewnętrznej stronie powierzchni reaktora dynamicznej destylarki umieszczone łopatki reaktora do mieszania katalizatora i ciekłego plastiku, jak również, jeśli na osiach utworzonych przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury topielnika i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej ma umieszczoną co najmniej jedną parę łożysk, albo na co najmniej jednej osi, utworzonej przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury topielnika i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej, ma zamocowane co najmniej jedno koło napędowe napędzane silnikiem, zaś boczna powierzchnia reaktora dynamicznej destylarki jest w czasie jego ruchu grzana grzałkami.

Ponadto korzystne jest, jeśli reaktor dynamicznej destylarki od strony wejścia połączony jest co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym z wyjściem topielnika w postaci cienkiej wewnętrznej rury stanowiącej jednocześnie rurę wprowadzającą będącą jedną z osi reaktora dynamicznej destylarki, albo reaktor dynamicznej destylarki od strony wyjścia połączony jest co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym z wejściem rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej stanowiącej jednocześnie rurę wyprowadzającą będącą jedną z osi reaktora dynamicznej destylarki, jak również, jeśli rurowa jednopłaszczowa chłodnica powietrzna ma kształt bryły obrotowej -walca lub stożka o szerszej podstawie na wyjściu i zawiera rurowy topielnik tworzyw sztucznych, który ma cienką wewnętrzną rurę, ułożoną liniowo lub spiralnie, wiodącą ciekły plastik, ułożoną poosiowo wewnątrz grubej zewnętrznej rury topielnika, przy czym przestrzeń pomiędzy cienką wewnętrzną rurą a grubą zewnętrzną rurą topielnika wypełniona jest materiałem magazynującym ciepło w postaci ciekłego metalu lub stopu ciekłometalicznego lub piasku, zaś zewnętrzna gruba rura topielnika jest grzana grzałkami a wewnętrzna cienka rura topielnika połączona jest z wyjściem wytłaczarki co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym.

Zgodnie z wynalazkiem reaktor dynamicznej destylarki nie posiada mieszadła, natomiast sam jest reaktorem dynamicznej destylarki umieszczonym na poziomej osi, dzięki czemu może się swobodnie obracać w płaszczyźnie pionowej wokół tej osi, dokonując skutecznego mieszania katalizatora i czynnika roboczego wprowadzanego do przestrzeni reakcyjnej reaktora dynamicznej destylarki, przy czym katalizator i czynnik roboczy przesypują się i przelewają zarówno w płaszczyźnie poziomej, jak i w płaszczyźnie pionowej jednocześnie. Dynamiczna destylarka od strony wejścia ma wytłaczarkę odpadowych tworzyw sztucznych połączoną z topielnikiem tych tworzyw. Topielnik tworzyw stanowi cieńsza rura umieszczona poosiowo wewnątrz w odcinku grubej rury, przy czym cieńszą wewnętrzną rurą przepływają stopione tworzywa sztuczne, a przestrzeń pomiędzy tą wewnętrzną cieńszą rurą

PL 210 734 B1 a ścianą wewnętrzną odcinka grubej rury wypełniona jest substancją grzejną najczęściej ciekłym metalem lub piaskiem, ogrzewaną z zewnątrz, przy czym topielnik ten może być sztywno połączony z wytłaczarką i nie obracać się, a moż e być sztywno obrotowo połączony z wytłaczarką i obracać się razem z reaktorem dynamicznej destylarki. Topielnik poprzez otwór wlotowy w reaktorze wprowadza do tego reaktora ciekłe odpadowe tworzywa sztuczne. Pary parafin, wytworzone w reaktorze, poprzez umieszczony w nim otwór wylotowy wyprowadzane są na zewnątrz reaktora i wprowadzane do połączonej z nim chłodnicy par produktu, gdzie ulegają skropleniu. Chłodnica jest jednopłaszczowym elementem rurowym z radiatorami typu „favier i wyposażona w zespół wentylatorów podmuchowych. Chłodnica może być rozszerzona na końcu tworząc chłodnicę w kształcie stożka obrotowego. Drugi koniec chłodnicy połączony jest ze zbiornikiem gromadzącym skropliny par produktu - parafinę syntetyczną. Chłodnica może być sztywno obrotowo połączona z reaktorem i być nieruchoma w przestrzeni, a może też być sztywno połączona z reaktorem i obracać się wokół swej osi z tym reaktorem. Dynamiczna destylarka ma system aktywnego bezpieczeństwa gazowego oraz elektroniczne układy automatycznej regulacji i sterowania. Rura wprowadzająca i wyprowadzająca reaktora, stanowiące osie reaktora, umieszczone są w łożyskach, dzięki czemu reaktor dynamicznej destylarki może się obracać. Napęd obrotów reaktora zapewnia koło napędowe sztywno związane z osią reaktora.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia dynamiczną destylarkę w ujęciu schematycznym w widoku z boku.

Jak pokazano na rysunku, dynamiczna destylarka działa w zależności od potrzeby, jako destylarka z ruchomym reaktorem 11 i nieruchomym popielnikiem 3 i chłodnicą 17, destylarka z ruchomym reaktorem 11 i topielnikiem 3 a nieruchomą chłodnicą 17, destylarka z ruchomym reaktorem 11 i chł odnicą 17 a nieruchomym topielnikiem 3 oraz destylarka z ruchomym reaktorem 11, popielnikiem 3 i chł odnicą 17 w zależ noś ci od tego, czy połączenia 2,10 i 16 wytł aczarki 1 i topielnika 3, topielnika 3 i reaktora 11 oraz reaktora 11 i chłodnicy 17 są sztywne, czy sztywne obrotowe.

Destylarka zawiera wytłaczarkę 1 odpadowych tworzyw sztucznych, która za pomocą sztywnego lub sztywnego obrotowego połączenia 2 połączona jest z topielnikiem 3. Wytłaczarka 1 wprowadza do topielnika 3 homogenizowane i uplastycznione odpady tworzyw sztucznych 4. Topielnik 3 składa się z zewnętrznej grubej rury 5 i poosiowo przez nią przechodzącą cienką wewnętrzną rurą 6. Przestrzeń pomiędzy zewnętrzną grubą rurą 5 i poosiowo przez nią przechodząca cienką wewnętrzną rurą 6 wypełniona jest ciekłym metalem lub stopem ciekłometalicznym lub też np. piaskiem 7. Zewnętrzna gruba rura 5 topielnika 3 ogrzewana jest grzałkami 8, korzystnie w postaci ceramicznych płaskich bezpłomieniowych palników gazowych, dzięki czemu uplastycznione tworzywa sztuczne 4 w topielniku 3 przyjmują postać ciekłego plastiku 9.

Drugi koniec topielnika 3, jako rura wprowadzająca, za pośrednictwem połączenia sztywnego, lub sztywnego obrotowego 10, połączona jest z reaktorem dynamicznej destylarki 11 wykonanej w postaci płaskiego bębna walcowego mogącego się obracać wokół własnej osi. Walcowa powierzchnia boczna reaktora 11 ogrzewana jest grzałkami 12, korzystnie w postaci ceramicznych płaskich bezpłomieniowych palników gazowych. Kołowe powierzchnie boczne walcowego reaktora 11 pokryte są warstwami materiału termoizolacyjnego 13. Do wewnętrznej strony powierzchni walcowej reaktora dynamicznej destylarki 11 przymocowane są promieniowo ustawione łopatki 14, zaś do wnętrza przestrzeni reakcyjnej reaktora dynamicznej destylarki nasypany jest katalizator 15.

Poprzez otwór wyjściowy, za pośrednictwem połączenia sztywnego lub połączenia sztywnego obrotowego 16, reaktor 11 połączony jest z rurą wyprowadzającą będącą pierwszym odcinkiem rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej 17. Jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 wyposażona jest w radiatory typu „favier 18. Jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 wiedzie pary parafiny syntetycznej 19 do momentu, aż zostaną one skroplone i utworzą ciecz - parafinę syntetyczną 20 gromadzoną w zbiorniku produktu 21. Celem lepszego odpływu produktu z jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej 17 chłodnica ta rozszerza się na końcu tworząc kształt stożka obrotowego.

Jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 na całej długości przedmuchiwana jest powietrzem uzyskanym z pracy wentylatorów przedmuchowych 22. Odcinki rur wprowadzających i wyprowadzających, jako osie reaktora 11, umieszczone są w łożyskach 23, dzięki czemu reaktor 11, umieszczone są w łożyskach 23, dzięki czemu reaktor 11 może się obracać.

Jako napęd reaktora dynamicznej destylarki 11 służy koło napędowe 24 napędzane silnikiem elektrycznym lub hydraulicznym 25.

Destylarka dynamiczna działa w sposób niżej opisany. Odpadowe tworzywa sztuczne wprowadzane są do wytłaczarki 1, gdzie poddane działaniu sił mechanicznych i ciepła tworzą homogenizowa4

PL 210 734 B1 ne uplastycznione odpady tworzyw sztucznych 4 o temperaturze ok. 200°C. Do wyjścia wytłaczarki 1, za pośrednictwem połączenia sztywnego lub sztywnego obrotowego 2, przyłączony jest topielnik 3, do którego wytłaczarka 1 wtłacza homogenizowane i uplastycznione odpady tworzyw sztucznych 4. W topielniku 3 homogenizowane uplastycznione odpady tworzyw sztucznych 4 przechodzą do postaci ciekłego plastiku 9.

Wewnętrzna cienka rura 6 topielnika 3, wiodąca ciekły plastik 9, umieszczona jest wewnątrz zewnętrznej rury 5 ogrzewanej od zewnątrz grzałkami 8, korzystnie płaskimi ceramicznymi bezpłomieniowymi palnikami czerpiącymi gaz energetyczny z odgazów dynamicznej destylarki.

Przestrzeń pomiędzy cienką wewnętrzną rurą 6, a grubą zewnętrzną rurą 5 topielnika 3, wypełniona jest ciekłym metalem lub stopem ciekłometalicznym lub piaskiem 7, dzięki czemu uzyskiwany jest równomiernie ogrzany ciekły plastik 9 do temperatury ok. 400° C. Drugi koniec topielnika 3 stanowi rurę wprowadzającą, za pośrednictwem której ciekły plastik 9 wlewa się do przestrzeni reakcyjnej reaktora 11. Ten drugi koniec topielnika 3, jako rura wprowadzająca, połączony jest z reaktorem 11 połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym 10.

Reaktor 11 obracany jest w płaszczyźnie pionowej wokół swej poziomej osi z prędkością korzystnie 10-18 obr./min, a jego walcowa powierzchnia boczna jest ogrzewana od zewnątrz grzałkami 12, korzystnie płaskimi ceramicznymi bezpłomieniowymi palnikami czerpiącymi gaz energetyczny z odgazów dynamicznej destylarki.

Grzałki 12 utrzymują stałą temperaturę w przestrzeni reakcyjnej reaktora 11 równą 400°C. W przestrzeni reakcyjnej reaktora 11 umieszczony jest katalizator 15, zaś na wewnę trznej stronie walcowej części powierzchni reaktora 11 umieszczone są promieniście usytuowane łopatki 14. W czasie obrotów reaktora dynamicznej destylarki 11 ł opatki 14 doskonale mieszają wlewają cy się do reaktora 11 ciekły plastik 9 z katalizatorem 15, co korzystnie wpływa na zwiększenie wydajności dynamicznej destylarki. Materiał termoizolacyjny 13, pokrywający pionowe kołowe powierzchnie boczne reaktora 11, zmniejsza straty ciepła związane z grzaniem reaktora 11.

Do wyjścia reaktora 11, za pośrednictwem połączenia sztywnego lub sztywnego obrotowego 16, przyłączona jest jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 wyposażona dodatkowo w radiatory typu „favier 18.

Radiatory typu „favier 18 przedmuchiwane są powietrzem czerpanym z wentylatorów 22. Poprzez regulację intensywności chłodzenia powietrznego przy użyciu wentylatorów 22 reguluje się intensywność procesu skraplania par produktu 19.

W wyniku mieszania katalizatora 15 i ciekł ego plastiku 9 w przestrzeni reakcyjnej reaktora 11 przy użyciu łopatek 14 powstają pary produktu 19, które po skropleniu tworzą ciecz -parafinę syntetyczną 20 gromadzoną w zbiorniku produktu 21.

Jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 może być rozszerzona na końcu przyjmując tym samym kształt stożka, co ułatwia wypływ grawitacyjny cieczy - parafiny syntetycznej 20.

Pierwszy odcinek jednopłaszczwej chłodnicy powietrznej 17 stanowi odcinek rury wyprowadzającej będącej osią reaktora 11. Na osiach dynamicznej destylarki są łożyska 23, dzięki czemu reaktor 11 może się obracać zapewniając tym samym dużą skuteczność mieszania i wydajność dynamicznej destylarki.

Na jednej z osi reaktora 11 umocowane jest koło napędowe 24 napędzane silnikiem elektrycznym lub hydraulicznym 25.

Sterowanie prędkością obrotową ω reaktora 11 jest prostym sposobem na regulację i optymalizację jej wydajności.

W dynamicznej destylarce wystę pują trzy połączenia, które mogą być połączeniami sztywnymi lub sztywnymi obrotowymi, są to:

- połączenie 2 wytł aczarki 1 i topielnika 3,

- połączenie 10 topielnika 3 i reaktora dynamicznej destylarki 11

- połączenie 16 reaktora dynamicznej destylarki 11 i jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej 17.

W zależ noś ci od tego, które z tych połączeń jest połączeniem sztywnym, a które połączeniem sztywnym obrotowym, dynamiczna destylarka ma różne właściwości. Rozróżnia się przy tym cztery rodzaje pracy:

- połączenie 2 jest sztywne, a połączenie 10 i 16 są sztywne obrotowe. W tym przypadku topielnik 3 i jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 są nieruchome, a z prędkością ω obraca się tylko reaktor 11. Jest to podstawowy układ pracy dynamicznej destylarki.

PL 210 734 B1

- połączenie 10 jest sztywne, a połączenia 10 i 16 są sztywne obrotowe. W tym przypadku jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17 jest nieruchoma, a topielnik 3 wraz z reaktorem 11 obraca się z prędkością ω. W podstawowym układzie pracy dynamicznej destylarki ciekły plastik 9 płynie tylko dolną częścią cienkiej wewnętrznej rury 6 topielnika 3. W tym przypadku natomiast ciekły plastik 9 jest lepiej i efektywniej grzany, gdyż płynie po całej wewnętrznej powierzchni cienkiej wewnętrznej rury 6 topielnika 3.

- połączenie 16 jest sztywne, a połączenia 2 i 10 są sztywne obrotowe. W tym przypadku razem z reaktorem 11 obraca się tylko jednopł aszczowa chł odnica powietrzna 17. Dzię ki temu rozwią zaniu ciecz - parafina syntetyczna 19, która normalnie płynie tylko dolną częścią chłodnicy 17, teraz płynie po całej jej powierzchni, co znakomicie przyspiesza proces chłodzenia cieczy - parafiny ciekłej 20 i powoduje, że do jej schładzania moż na uż yć chłodnicy krótszej lub zużyć mniej energii w wentylatorach przedmuchowych 22.

- połączenia 10 i 16 są sztywne, a połączenie 2 jest sztywne obrotowe. W tym przypadku z prę dkością obrotową ω obracają się: topielnik 3, reaktor 11 i jednopłaszczowa chłodnica powietrzna 17. Rozwiązanie to łączy w sobie zalety wszystkich poprzednich rodzajów pracy. Połączenia 2, 10 i 16 spełniają jednocześnie rolę uszczelnień.

Claims (16)

1, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) ma 1, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) ma 1, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) ma

1. Dynamiczna destylarka zawierająca wytłaczarkę tworzyw sztucznych, zwłaszcza odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych, topielnik tworzyw, reaktor destylarki i chłodnicę, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) jest osadzony obrotowo w przestrzeni, w osi utworzonych przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury (6) topielnika (3) i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej (17).

2. Destylarka wedł ug zastrz. kształt walca.

3. Destylarka wedł ug zastrz. kształt graniastosłupa.

4. Destylarka wedł ug zastrz. kształt ostrosłupa.

5. Destylarka wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e reaktor dynamicznej destylarki (11) ma kształt będący złożeniem kształtów walca, graniastosłupa i ostrosłupów.

6. Destylarka wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e na wewnę trznej stronie powierzchni reaktora dynamicznej destylarki (11) umieszczone są łopatki (14) reaktora (11) do mieszania katalizatora (15) i ciekłego plastiku (9).

7. Destylarka według zastrz. 1, znamienna tym, ż e na osiach utworzonych przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury (6) topielnika (3) i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej (17) umieszczona jest co najmniej jedna para łożysk (23).

8. Destylarka wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e na co najmniej jednej osi, utworzonej przez rurę wprowadzającą będącą częścią wyjściową wewnętrznej cienkiej rury (6) topielnika (3) i przez rurę wyprowadzającą będącej częścią wejściową rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej (17), zamocowane jest co najmniej jedno koło napędowe (24) napędzane silnikiem (25).

9. Destylarka według zastrz. 1, znamienna tym, że boczna powierzchnia reaktora dynamicznej destylarki (11) jest w czasie jego ruchu grzana grzałkami (12).

10. Destylarka według zastrz. 1, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) od strony wejścia połączony jest co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym (10) z wyjściem topielnika (3) w postaci cienkiej wewnętrznej rury (6) stanowiącej jednocześnie rurę wprowadzającą będącą jedną z osi reaktora dynamicznej destylarki (11).

11. Destylarka według zastrz. 1, znamienna tym, że reaktor dynamicznej destylarki (11) od strony wyjścia połączony jest co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym (16) z wejściem rurowej jednopłaszczowej chłodnicy powietrznej (17) stanowiącej jednocześnie rurę wyprowadzającą będącą jedną z osi reaktora dynamicznej destylarki (11).

PL 210 734 B1

12. Destylarka według zastrz. 1 albo 7, albo 11, znamienna tym, że rurowa jednopłaszczowa chłodnica powietrzna (17) ma kształt bryły obrotowej - walca lub stożka o szerszej podstawie na wyjściu.

13. Destylarka według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera rurowy topielnik tworzyw sztucznych (3).

14. Destylarka według zastrz. 13, znamienna tym, że topielnik tworzyw sztucznych (3) ma cienką wewnętrzną rurę (6), ułożoną liniowo lub spiralnie, wiodącą ciekły plastik (9), ułożoną poosiowo wewnątrz grubej zewnętrznej rury (5) topielnika (3), przy czym przestrzeń pomiędzy cienką wewnętrzną rurą (6) a grubą zewnętrzną rurą (5) topielnika (3) wypełniona jest materiałem magazynującym ciepło w postaci ciekłego metalu lub stopu ciekłometalicznego lub piasku (7).

15. Destylarka według zastrz. 14, znamienna tym, że zewnętrzna gruba rura (5) topielnika (3) jest grzana grzałkami (8).

16. Destylarka według zastrz. 14, znamienna tym, że wewnętrzna cienka rura (6) topielnika (3) połączona jest z wyjściem wytłaczarki (1) co najmniej jednym połączeniem sztywnym lub sztywnym obrotowym (2).