WO2014110640A1 - Reator de pirólise e sistema de automação - Google Patents

Reator de pirólise e sistema de automação Download PDF

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WO2014110640A1
WO2014110640A1 PCT/BR2014/000013 BR2014000013W WO2014110640A1 WO 2014110640 A1 WO2014110640 A1 WO 2014110640A1 BR 2014000013 W BR2014000013 W BR 2014000013W WO 2014110640 A1 WO2014110640 A1 WO 2014110640A1
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pyrolysis reactor
pyrolysis
reactor
automation system
recycling
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PCT/BR2014/000013
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Inventor
Claudio COELHO ADAMUCHO
Original Assignee
Usina 01 Reciclagem De Produtos Sólidos Ltda
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/04—Vertical retorts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Definitions

  • the present application for the privilege of invention aims to improve the pyrolysis decomposition process of tires, polymers or the like in order to increase productivity and, above all, to maintain the physical integrity of employees due to the elimination of manual procedures commonly applied in the routines. job.
  • Pyrolysis is a process that decomposes certain material at high temperatures. When it comes to tires, the decomposition of such artifacts generates new substances that can be reused in other sectors or processes.
  • report PI0405474-1 describes a CTB biomolecular thermal converter formed by cap treatment tank, hexagonal section called vegetable oil tank, flame feeder, condenser, produced oil storage tank and reservoir for solid material (steel and carbon black).
  • the liquid fraction follows the condenser responsible for separating the oil from the gases and the solid material is directed to the separation container.
  • the oil extracted in the condenser is deposited in the storage tank, non-condensable gases are directed and reused in the flame feeder and the solid materials (steel and carbon black) are separated in a classification sieve.
  • This registration also has a certificate C10405474-1 which demonstrates the plant equipped with condenser, capsule equipped with burners, cooler, treatment tank and reservoir.
  • the tires are introduced into the treatment bowl and decomposed by means of the drive-in capsule or oven which will heat the bowl.
  • the generated gases go to the condenser where the oil and non-condensable gases will divide;
  • the solid fraction remaining in the bowl is removed after cooling.
  • the gases produced are accumulated in a reservoir aiming the reuse in the In this process, the oil may undergo distillation or fractionation to obtain new compounds, steel is recycled and carbon black is milled and packaged.
  • the elucidated project has some shortcomings that end up limiting the production process and can create risks for employees.
  • the insertion of the tires takes place in the treatment tank which, as shown in its design, is vertical and remains within a vegetable oil tank responsible for maintaining a constant and homogeneous temperature. Due to their vertical arrangement, the insertion of tires ends up becoming arduous for employees, making the process lengthy and tiring.
  • Figure 2 perspective view demonstrating the automated loading and unloading system adopted;
  • Figure 3 partial isometric sectional view showing the inner beam attached to the pyrolysis reactor chamber;
  • Figures 4, 5 and 6 are perspective views of the automatic reactor door illustrating its configuration and components employed in its automation.
  • the pyrolysis recycling plant in question basically uses a reactor (1) with side burners (2), a belt integrated with a shredder (3), condensers of the gases produced in the process (4), scrubber of gases released after reactor heating (5), pyrolysis oil storage tank (6), silos for storage of solid material formed (7) and gas or fuel oil storage tanks (8) used in the firing.
  • the pyrolysis reactor (1) is arranged horizontally and the novelty is to adopt an automatic gate (9) and automated loading and unloading system (13).
  • the automatic door (9) (figures 3, 4, 5 and 6) is subdivided into upper and lower locking system (10) formed by cranks (10.1) linked to actuators (10.2) and gears (10.3), external swivel lock ( 1 1) with racks (11.1) and door closing device (12) composed of hinge (12.1) driven by actuator (12.2).
  • the automated loading and unloading system (13) (figures 2 and 3) is formed by longitudinal fixed rails (14) supported by columns (15), transverse movable beam (16), internal beam (17) (linked in the reactor chamber ), storage bowl (18) provided with support arms (19) and gears (20), movable beam moving cart (21) and secondary cart (22) provided with swivel hooks (23).
  • the next step is the automatic closing of said reactor which occurs first with the actuation of the actuator (12.2) attached to the hinge (12.1) of the door (12), activation of the actuators (10.2) in order to moving the gears (10.3) which therefore move the swivel lock (11) by means of the racks (11.1).
  • the pyrolysis process is started using the burning of gases that penetrate the reactor, heat the outer surface of its internal chamber and are subsequently eliminated.
  • the opening of the door and removal from the vat is performed following the same parameters of vat insertion and door closure, but in reverse.
  • the bowl after exiting the interior of the reactor, is moved to the shredder belt (3) (best seen in figure 1) again using the trolley (21) to discharge the carbon black and steel from the process. Tilt of the bowl (18) over the belt (3) occurs by adjusting and moving the gears (20) positioned at their ends in a specific device (not shown). Because it is suspended on swivel hooks (23), the bowl can be removed or replaced according to the adopted design or process need.

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

O presente pedido de privilégio de invenção tem por objetivo aperfeiçoar o processo de decomposição por pirólise de pneumáticos, polímeros ou congéneres a fim de elevar a produtividade e, sobretudo, manter a integridade física dos colaboradores devido à eliminação de procedimentos manuais através do reator de pirólise (1 ) dotado de porta automática (9) e sistema automatizado de carregamento e descarga (13). Após a implantação de tais aparatos ao processo de reciclagem por pirólise, a técnica empregada torna-se plenamente automatizada, restringindo o trabalho manual exercido pelos colaboradores apenas na inserção dos materiais a serem reciclados na(s) cuba(s) de armazenamento. Da mesma forma, é possível acompanhar e controlar todo o processo em um recinto exclusivo, sem qualquer contato manual com os aparelhos, evitando assim imprevistos ocasionados por falhas humanas e elevando a confiabilidade do processo.

Description

"REATOR DE PIRÓLISE E SISTEMA DE AUTOMAÇÃO"
O presente pedido de privilégio de invenção tem por objetivo aperfeiçoar o processo de decomposição por pirólise de pneumáticos, polímeros ou congéneres a fim de elevar a produtividade e, sobretudo, manter a integridade física dos colaboradores devido à eliminação de procedimentos manuais comumente aplicados nas rotinas de trabalho.
A pirólise é um processo encarregado de decompor certo material mediante a altas temperaturas. Em se tratando de pneumáticos, a decomposição de tais artefatos gera novas substâncias que podem ser reaproveitadas em outros setores ou processos.
Referindo-se ao estado da técnica, o relatório PI0405474-1 descreve um conversor térmico biomolecular CTB formado por cuba para tratamento composta por tampas, seção sextavada denominada depósito de óleo vegetal, alimentador de chamas, condensador, tanque de armazenagem do óleo produzido e reservatório para o material sólido (aço e negro de fumo). Após a decomposição do material nas cubas, a fração líquida segue ao condensador responsável por separar o óleo dos gases e o material sólido é dirigido ao contêiner de separação. O óleo extraído no condensador é depositado no tanque de armazenagem, os gases não condensáveis são direcionados e reutilizados no alimentador de chamas e os materiais sólidos (aço e negro de fumo) são separados em uma peneira de classificação.
Tal registro apresenta ainda um certificado C10405474-1 o qual demonstra a usina equipada com condensador, cápsula munida de queimadores, resfriador, cuba de tratamento e reservatório. Neste certificado C1 , os pneus são introduzidos na cuba de tratamento e decompostos por meio do acionamento-da cápsula ou forno o qual vai aquecer a cuba. Os gases gerados seguem para o condensador onde ocorrerá a divisão do óleo e dos gases não condensáveis; a fração sólida que permanece na cuba é retirada após seu resfriamento. Os gases produzidos são acumulados em um reservatório objetivando a reutilização no processo, o óleo pode sofrer destilação ou fracionamento para obtenção de novos compostos, o aço é enviado à reciclagem e o negro de fumo passa por moagem e embalamento.
Apesar de plenamente funcional, o projeto elucidado apresenta algumas deficiências que acabam limitando o processo produtivo e podem gerar riscos aos colaboradores. Em se tratando do processo, a inserção dos pneumáticos ocorre na cuba para tratamento a qual, como demonstra em seu projeto, é vertical e permanece no interior de um depósito de óleo vegetal responsável por manter a temperatura constante e homogénea. Devido à sua disposição vertical, a inserção dos pneumáticos acaba se tornando árdua aos colaboradores, tornando o processo moroso e cansativo.
Em relação aos riscos, grande parte do processo deve ser cumprido manualmente, elevando assim as chances de imprevistos que certamente retardarão a produção e podem até mesmo ocasionar o afastamento do colaborador afetado.
Observando as falhas existentes nos projetos conhecidos e interessado em dispor um conceito inovador e totalmente funcional no processo de pirólise descrito, foram desenvolvidas inovações de alta importância ao processo e principalmente aos colaboradores, produzindo aumento na produção, segurança à rotina de trabalho e, notadamente, contribuindo indiretamente com o meio ambiente.
A descrição que se segue busca destacar a proposta em nível de seu princípio, sem limitar-se aos desenhos ou modelo dos componentes, tendo como referência as seguintes figuras abaixo listadas:
Figura 1 , vista isométrica ilustrando simbolicamente uma planta empregada no processo de pirólise;
Figura 2, vista em perspectiva demonstrando o sistema automatizado de carregamento e descarga adotado; Figura 3, vista isométrica parcial em corte salientando a viga interna vinculada à câmara do reator de pirólise;
Figuras 4, 5 e 6, vistas em perspectiva da porta automática do reator ilustrando sua configuração e componentes empregados na sua automação.
Tratando-se da usina de reciclagem por pirólise em questão (figura 1), esta utiliza basicamente um reator (1 ) com queimadores laterais (2), esteira integrada a um triturador (3), condensadores dos gases produzidos no processo (4), lavador dos gases liberados após o aquecimento do reator (5), tanque de armazenamento do óleo produzido na pirólise (6), silos para estocagem do material sólido formado (7) e tanques armazenadores de gás ou óleo combustível (8) empregado na queima.
De acordo com as figuras 2 e 3, o reator de pirólise (1) é disposto horizontalmente e a novidade consiste em adotar uma porta automática (9) e sistema automatizado de carregamento e descarga (13).
A porta automática (9) (figuras 3, 4, 5 e 6) se subdivide em sistema de travamento superior e inferior (10) formado por manivelas (10.1) vinculadas a atuadores (10.2) e engrenagens (10.3), trava giratória externa (1 1) com cremalheiras (11.1) e dispositivo de fechamento (12) da porta composto por dobradiça (12.1) movimentada por atuador (12.2).
O sistema automatizado de carregamento e descarga (13) (figuras 2 e 3) é formado por trilhos fixos longitudinais (14) sustentados por colunas (15), viga móvel transversal (16), viga interna (17) (vinculada na câmara do reator), cuba de armazenamento (18) provida de braços sustentadores (19) e engrenagens (20), carrinho movimentador da viga móvel (21) e carrinho secundário (22) munido de ganchos giratórios (23).
O procedimento de atuação do reator juntamente com o sistema automático de carregamento e descarga consiste em inserir manualmente o material a ser decomposto na cuba de armazenamento (18); a partir dessa etapa, todo o processo torna-se automático iniciando com a movimentação lateral da viga móvel transversal (16) e da cuba (18) vinculada através do acionamento do carrinho movimentador (21). No instante em que a viga móvel (16) alinha-se ao centro do reator (1), o mesmo carrinho movimentador (21) desloca a dita viga no sentido longitudinal ao reator até esta aproximar-se da sua viga interna (17). Cumprida a aproximação, o carrinho secundário (22) encarrega-se de transferir a cuba (18) atrelada à viga móvel (16) para a viga interna (17) do reator (1). Finalizada a etapa de inserção da cuba, o próximo passo é o fechamento automático do referido reator o qual ocorre primeiramente com o acionamento do atuador (12.2) atrelado à dobradiça (12.1) da porta (12), ativação dos atuadores (10.2) a fim de movimentar as engrenagens (10.3) que, por conseguinte, deslocam a trava giratória (1 1) por meio das cremalheiras (11.1).
Exercido o fechamento da porta, o processo de pirólise é iniciado utilizando a queima de gases os quais penetram no reator, aquecem a superfície externa da sua câmara interna e são posteriormente eliminados. Após a conclusão da pirólise, a abertura da porta e retirada da cuba é realizada seguindo os mesmos parâmetros de inserção da cuba e fechamento da porta, porém de maneira inversa. A cuba, depois de sair do interior do reator, é deslocada para a esteira com triturador (3) (melhor vista na figura 1) utilizando novamente o carrinho movimentador (21) a fim de descarregar o negro de fumo e aço proveniente do processo. O basculamento da cuba (18) sobre a esteira (3) ocorre através do ajuste e movimentação das engrenagens (20) posicionadas em suas extremidades em um dispositivo específico (não mostrado). Por estar suspensa em ganchos giratórios (23), a cuba pode ser retirada ou substituída conforme o projeto adotado ou necessidade do processo.
Após a implantação de tais aparatos ao processo de reciclagem por pirólise, a técnica empregada torna-se plenamente automatizada, restringindo o trabalho manual exercido pelos colaboradores apenas na inserção dos materiais a serem reciclados na(s) cuba(s) de armazenamento. Da mesma forma, é possível acompanhar e controlar todo o processo em um recinto exclusivo, sem qualquer contato manual com os aparelhos, evitando assim imprevistos ocasionados por falhas humanas e elevando a confiabilidade do processo.
Vale destacar que a proposta não se limita à disposição e componentes apresentados, podendo haver variações nas dimensões e nos padrões do equipamento, porém mantendo inalterado seu princípio inventivo.
Por esses benefícios proporcionados e o efeito causado, o reator de pirólise e sistema de automação certamente será altamente influente no setor de reciclagem e, portanto, merecedor da atividade inventiva requerida.

Claims

REIVINDICAÇÕES
VREATOR DE PIRÓLISE E SISTEMA DE AUTOMAÇÃO", CARACTERIZADO por o reator de pirólise (1) propriamente dito apresentar uma porta automática (9) e sistema automatizado de carregamento e descarga (13);
2-"REATOR DE PIRÓLISE E SISTEMA DE AUTOMAÇÃO", de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO por a porta automática (9) se subdividir em sistema de travamento superior e inferior (10) formado por manivelas (10.1) vinculadas a atuadores (10.2) e engrenagens (10.3), trava giratória externa (11) com cremalheiras (11.1) e dispositivo de fechamento (12) composto por dobradiça (12.1) movimentada por atuador (12.2);
3- "REATOR DE PIRÓLISE E SISTEMA DE AUTOMAÇÃO", em concordância com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO por o sistema automatizado de carregamento e descarga (13) ser formado por trilhos fixos longitudinais (14) sustentados por colunas (15), viga móvel transversal (16), viga interna (17) (vinculada na câmara do reator), cuba de armazenamento (18) provida de braços sustentadores (19) e engrenagens (20), carrinho movimentador da viga móvel (21) e carrinho secundário (22) munido de ganchos giratórios (23).
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