Реактор пиролиза и способ загрузки и разгрузки такого реактора
Формула / Реферат
1. Реактор для получения углерода и углеводородов из органического подаваемого материала путем пиролиза, включающий сосуд (2), который проходит вдоль вертикальной центральной оси (6), который содержит камеру (3), ограниченную снаружи внешней рубашкой (5) с внешней поверхностью и верхним и нижним концевыми стеночными участками (7, 8), выполненную с возможностью размещения подаваемого материала (4) в измельченном виде, причем сосуд имеет отверстие (12) с люком (14), который в закрытом положении отделяет камеру от окружающей атмосферы, вход (9) для подачи нагретого газа в камеру и выход (10) для отвода из камеры газа, прошедшего через подаваемый материал, помещенный в камеру, отличающийся тем, что вход (9) включает множество устройств (35:1-35:n) для подачи, расположенных в камере (3), причем каждое устройство для подачи, подающее газ в камеру, связано с источником газа через отдельную подающую трубу (30:1-30:n); выход (10) включает в себя множество устройств (50:1-50:n) для выпуска, расположенных в камере, каждое из которых для направления газа из камеры связано с отдельной выпускной трубой (51).
2. Реактор по п.1, в котором устройства (35:1-35:n) для подачи расположены над устройствами (50:1-50:n) для выпуска.
3. Реактор по любому из пп.1 или 2, в котором устройства (35:1-35:n) для подачи сложены в вертикальную стопку одно поверх другого, причем стопка размещена вертикально в камере (3) предпочтительно коаксиально с центральной осью (6) камеры и выполнена с возможностью радиальной подачи газа в камеру, а выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска соединены с внешней поверхностью внешней рубашки (5) и выполнены с возможностью радиального вывода газа из камеры.
4. Реактор по любому из пп.2 или 3, в котором каждое устройство (35:1-35:n) для подачи имеет форму круглого симметричного колпака с расположенными по окружающей периферии отверстиями или перфорациями (36), предназначенными для направления газа из колпака радиально в горизонтальной плоскости во всех направлениях, и выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска распределены равномерно на равных расстояниях друг от друга по окружности или по периферии внешней рубашки (5) и предназначены для выпуска из камеры газа, прошедшего через подаваемый материал (4), в разных направлениях.
5. Реактор по п.4, в котором устройства для подачи в форме колпака (35:1-35:n) сложены одно на другое, так что вместе образуют форму круглой газораспределительной трубы (31), проходящей аксиально в камеру (3) через нижний концевой стеночный участок (8).
6. Реактор по п.5, в котором круглая газораспределительная труба (31) включает в себя множество подающих труб (30:1-30:n), которые проходят в камеру и расположены концентрически внутри друг друга, так что образуют кольцевые зазоры (38:1-38:n) для переноса газа.
7. Реактор по п.6, в котором центральная или внутренняя труба (30:1) центральной собирающей трубы (31) открыта в верхнее устройство (35:1) для подачи, а другие подающие трубы (30:2-30:n), расположенные одна внутри другой, открыты в соответствующие устройства (35:2-35:n) для подачи.
8. Реактор по п.4, содержащий устройства (35:1-35:n) для подачи, имеющие на своей внешней поверхности радиально направленные крыльевидные элементы (39).
9. Реактор по любому из пп.1-8, включающий в себя газонепроницаемый барьер (70), который обеспечивает проход газа между подаваемым материалом (4), размещенным в камере (3), и выходом (10) и который снабжен блокаторами (82) частиц, устроенными так, что частицы подаваемого материала фильтруются от газа, пока газ свободно проходит через барьер.
10. Реактор по п.9, в котором газопроницаемый барьер (70) включает в себя разделительную перегородку (71) с перфорациями (81), внутренняя поверхность (72) которой обращена к центральной оси (6) камеры и которая образует часть поверхности, расположенной внизу камеры (3), на которой лежит подаваемый материал (4), а к внешней поверхности (73) присоединены выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска.
11. Реактор по любому из пп.9 или 10, в котором блокаторы (82) частиц содержат выступы (83) в виде чешуек над внутренней поверхностью (72) разделительной перегородки (71), и которые проходят под углом вниз от перфораций (81) разделительной перегородки.
12. Реактор по любому из пп.9-11, в котором разделительная перегородка (71) содержит множество охватывающих секций заданной высоты, расположенных друг за другом, чередующихся между секциями (85) с перфорациями и секциями (85') без перфораций, причем выступы (83), начиная с секций без перфораций, проходят в виде черепицы наклонно вниз по секции с перфорациями, расположенной ниже.
13. Реактор по любому из пп.1-12, включающий сборник (17) жидкости, расположенный в нижней части сосуда (2) для получения и сбора продуктов на основе масла жидкой фазы, выделяющихся при пиролизе из подаваемого материала (4).
14. Реактор по п.13, в котором сборник жидкости (17) включает в себя отделение (18) для приема масла, расположенное в нижней части сосуда (2) реактора, ограниченное дном в виде лотка (19), и фильтром (20), расположенным выше указанного дна, в виде диска, перпендикулярного центральной оси (6), причем фильтр в то же время образует дно камеры реактора (3) и имеет перфорации (21), что позволяет маслам, выделенным из подаваемого материала, стекать вниз в отделение для приема масла.
15. Реактор по п.13, в котором сборник жидкости (17) включает в себя отделение (18) для приема масла, расположенное в нижней части сосуда (2) реактора, ограниченное дном в виде лотка (19) и фильтром (20), расположенным выше указанного дна, в виде чаши с наклонными вниз стенками, так что масло, выделяющееся из подаваемого материала (4) во время пиролиза, направляется вниз к перфорациям (21) фильтра.
16. Реактор по любому из пп.1-15, в котором выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска проходят радиально в виде спиц между внешней поверхностью внешней рубашки (5) и парой коллекторных труб (52), которые проходят на каждой стороне внешней рубашки, собирают газы из выпускных труб и переносят их наружу через центральную выпускную трубу (62).
17. Реактор по любому из пп.1-16, включающий первые контуры (40:1-40:n) регулирования и мониторинга, с помощью которых можно регулировать и осуществлять мониторинг технологических параметров газа, который направляют в камеру через соответствующее устройство (35:1-35:n) для подачи.
18. Реактор по п.16, в котором каждое устройство (35:1-35:n) для подачи снабжено первым контуром (40:1-40:n) регулирования и мониторинга.
19. Реактор по п.18, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя клапанное устройство (41) для регулирования потока газа и источники тепла (42, 44) для нагревания газа.
20. Реактор по любому из пп.18 и 19, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя переключатель (44) для подачи в камеру (3) разных типов сред, например несконденсированного пиролизного газа рециркуляции; инертного газа, например азота N2, или среды, такой как водяной пар, для быстрого охлаждения камеры реактора.
21. Реактор по любому из пп.17-20, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя измерительный контур, состоящий из температурного датчика (45), датчика (46) давления и датчика (47) потока.
22. Реактор по любому из предшествующих пп.17-21, включающий вторые контуры (60:1-60:n) регулирования и мониторинга, с помощью которых можно регулировать и осуществлять мониторинг технологических параметров газа, который направляют из камеры (3) через соответствующее устройство (50:1-50:n) для выпуска.
23. Реактор по п.22, в котором каждое из указанных устройств (50:1-50:n) для выпуска снабжено вторым контуром (60:1-60:n) регулирования и мониторинга.
24. Реактор по любому из пп.22 или 23, в котором второй контур (60:1-60:n) регулирования и мониторинга включает в себя клапанное устройство (61) для регулирования потока газа из камеры (3).
25. Реактор по любому из пп.22-24, в котором второй контур (60:1-60:n) регулирования и мониторинга включает в себя измерительный контур, состоящий из температурного датчика (62), датчика (63) давления, датчика (64) потока и средства для анализа химического состава газа.
26. Способ загрузки подаваемым материалом и разгрузки реактора по п.1, в котором камеру реактора заполняют подаваемым материалом с помощью люка (14) сосуда, установленного в открытое положение сверху, путем перемещения подаваемого материала вниз в камеру (3) реактора, и камеру реактора опорожняют после пиролиза с помощью люка, снова установленного в открытое положение сверху, причем материал, обработанный полностью с помощью пиролиза, отбирают из камеры с помощью трубы (123), являющейся частью устройства (110) для выгрузки.
27. Способ по п.26, в котором устройство для хранения или бункер (91) расположены над реактором (1) для хранения подаваемого материала (4) и канал для выпуска (96) сырья имеет выход, который соединен в своей верхней части через воронку с бункером (91) и с помощью которого подаваемый материал можно подать вниз в камеру (3) реактора (1) регулируемым образом через концевой выход из выпуска для сырья, причем использован робот с подвижной рукой (111) для манипуляций с трубой (123) при отводе путем отсасывания полностью обработанного материала из камеры реактора.
28. Способ по любому из пп.26 или 27, в котором устройство (91) для хранения опирается на подвижное устройство (92), которое может перемещаться в горизонтальной плоскости над реактором, и аналогично робот поддерживается мобильным устройством (112), которое может перемещаться в горизонтальной плоскости над реактором.
29. Способ по любому из пп.26-28, в котором множество реакторов (1:1-1:n) располагают в линию один за другим и устройство (91) для хранения перемещают над этими реакторами для заполнения реакторов подаваемым материалом (4).
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента Изобретение относится к реактору пиролиза и способу загрузки и разгрузки такого реактора. Реактор согласно данному изобретению для выделения угля и углеводородов из органического подаваемого материала путем пиролиза включает сосуд (2) с вертикальной центральной осью (6),который содержит камеру (3), ограниченную снаружи внешней поверхностью (5) и верхним и нижним концевыми стеночными участками (7, 8), в котором камера предназначена для подачи подаваемого материала (4) в виде частиц, причем сосуд имеет отверстие (12) с люком (14), который в закрытом положении служит ограничением между камерой и окружающей атмосферой, вход (9) служит для подачи нагретого газа в камеру, а выход (10) для выпуска из камеры газа, который прошел через подаваемый материал, помещенный в камеру. Для регулирования и регистрации пиролиза мелкораздробленного подаваемого материала вход (9) включает несколько устройств(35:1-35:n) для ввода, расположенных на участках в камере (3), которые для подачи газа в камеру связаны с источником газа через подающую трубу (30:1-30:n), которая принадлежит каждому устройству для подачи, и выход (10) из камеры, который для выпуска газа наружу включает несколько устройств (50:1-50:n) для выпуска, расположенных на участках в камере, которые связаны с отдельной выпускной трубой (51), которая принадлежит каждому устройству для выпуска. 015869 Настоящее изобретение относится к реактору пиролиза согласно п.1 формулы изобретения и к способу загрузки и разгрузки такого реактора. Во время пиролиза, или сухой перегонки, подаваемый органический материал нагревают в отсутствие кислорода, причем материал не сгорает, а вместо этого превращается в более простые компоненты в виде жидких и газообразных продуктов, которые выделяют путем последовательных операций, включая конденсацию. Такую технологию пиролиза обычно используют для получения топлива, например, из резиновых материалов отработанных шин или других видов пластиков. В ходе полного пиролиза, известного как карбонизация, в качестве остатка образуется только углерод. В ходе пиролиза подаваемый материал размельчают на фрагменты подходящего размера, промывают и предварительно нагревают до примерно 100-150 С, после чего материал вводят или загружают в реактор в виде печи, известный как реторта, для превращения в газ, обычно при температурах примерно 450-700 С. В процессе пиролиза получают летучий газ, называемый пиролизным газом, который содержит кроме водяного пара монооксид углерода, диоксид углерода, парафины, олефины и многие другие углеводороды, из которых можно выделить жидкие и газообразные продукты. Из углеродсодержащего остатка в реакторе после пиролиза можно получить сажу или активированный уголь. Если остаток или кокс предполагают использовать в качестве твердого топлива, его отделяют отсеиванием от нежелательных веществ, таких, например, как сталь или остатки стекловолокна. Если кокс собираются затем превращать в сажу или активированный уголь, можно провести следующие стадии пиролиза, в том числе путем подъема температуры примерно до 800-900 С, для удаления следов летучих углеводородов с последующим понижением температуры и возможно обработкой водяным паром. Полученные продукты пиролиза являются весьма ценным промышленным сырьем, и обычно их качество полностью сопоставимо с качеством сырья, получаемого традиционным способом. Опыты показали, что свойства и качество указанных продуктов пиролиза определяются в значительной степени способом пиролиза и тем, насколько точно можно регулировать и отслеживать в ходе пиролиза рабочие условия и параметры, такие как, например, температура, скорость нагрева, время выдерживания и заключительного охлаждения в реакторе. Известны реакторы, позволяющие для более точного регулирования пиролиза возвращать, или рециркулировать, пиролизный газ, образующийся в реакторе. Такой реактор известен, например, из патента SE 513063, где он описан как реактор с камерой, которую можно открывать, а в загруженном состоянии ее изолируют от окружающей атмосферы. Камера имеет вход на одном конце и выход на другом конце, и таким образом инертный или неактивный газ при заранее выбранной температуре может циркулировать через вещества, помещенные в камеру. Газ направляют снизу вверх вдоль оси камеры реактора. Реактор загружают и выгружают порциями с помощью заменяемых контейнеров, которые имеют отверстия или перфорацию и движутся в реакторе вверх и вниз, причем газ направляют через указанные контейнеры. Выход из реактора связан с холодильником для конденсации пиролизного газа, который образовался наряду с жидкими продуктами, и выход имеет канал для рециркуляции части пиролизного газа с подачей на вход. На выходе находятся не только средства измерения температуры отходящего пиролизного газа и регулирования температуры газа, который направляют в реактор через вход для поддержания температуры в реакторе, но также датчики, с помощью которых можно определять и анализировать различные компоненты пиролизного газа и их относительные количества; таким образом способ осуществляют до тех пор, пока материал в реакторе продолжает выделять пиролизный газ. Указанные измерительные средства используют по принципу обратной связи для регулирования рабочих условий в реакторе и рабочих параметров. Хотя оказалось, что описанные выше известные реакторы функционируют успешно, их недостатком является то, что не удается адекватно регулировать рабочие параметры внутри реактора. Точнее говоря, известные реакторы лишены возможности эффективно регулировать в ходе пиролиза внутри реальной камеры реактора направление движения газа, его скорость, скорость потока и его температуру. Использование контейнеров с отверстиями или перфорацией, помещенных в реактор для загрузки и выгрузки, также отрицательно влияет на возможность регулирования и слежения за параметрами способа внутри камеры реактора. Таким образом, давно существует необходимость создать реактор с улучшенными возможностями регулирования и мониторинга рабочих условий и параметров в камере реактора во время пиролиза, и первой задачей настоящего изобретения является приближение к реактору с такими возможностями. Второй задачей изобретения является создание реактора с улучшенным потоком газа-теплоносителя через реактор даже в тех случаях, когда подаваемый материал состоит из сравнительно мелких фрагментов. Обычно известные реакторы можно открыть на дне через отделение, расположенное в нижнем стеночном участке реактора, для выгрузки углеродистого остатка, остающегося на дне камеры реактора после пиролиза. В некоторых случаях такое отделение отсутствует, а вместо этого реактор можно разъединить в месте соединения внешней рубашки и нижнего стеночного участка, что дает доступ к остатку для его удаления и выгрузки такого разделенного реактора. Альтернативно, выгрузку можно осуществлять так, как описано выше, с помощью перфорированных контейнеров или контейнеров с отверстиями, по-1 015869 мещаемых внутрь камеры реактора и периодически удаляемых через люк в верхней части концевого стеночного участка реактора. Следует понимать, что требование, согласно которому можно выгружать реактор через нижний концевой стеночный участок или через дно, противоречит возможности сконструировать камеру как компонент реактора без ограничений, чтобы иметь возможность оптимальным образом регулировать и отслеживать рабочие условия. Возможность сконструировать камеру реактора с фиксированным дном,которое нельзя открывать, позволяет оптимизировать рабочие условия без учета возможности выгружать реактор традиционным способом, например, через люк на дне камеры. Поэтому третьей задачей изобретения является предложение способа упрощения загрузки и выгрузки из реактора такого типа с фиксированным дном, которое нельзя открывать, специально для пиролиза подаваемого материала со сравнительно мелкими частицами. Дальнейшие характеристики и преимущества изобретения разъясняются с помощью прилагаемой формулы. Далее изобретение будет описано более подробно с привлечением рисунков, где на фиг. 1 показано продольное сечение реактора согласно данному изобретению, на фиг. 2 показано подробное перспективное изображение отделения для приема масла, расположенного в дне реактора, на фиг. 3 показана нижняя часть реактора и схематическая блок-диаграмма мониторинга и регулирования входа и выхода из реактора, фиг. 4 представляет поперечное сечение реактора вдоль линии IV-IV на фиг. 1, на фиг. 5 показано подробное изображение подающей трубы для подачи газа в камеру реактора в альтернативной конструкции и на фиг. 6 схематически изображено расположение части установки для загрузки и выгрузки из реактора согласно данному изобретению. Реактор, обозначенный ссылочной позицией 1 на фиг. 1, включает в себя сосуд 2 из нержавеющей стали или аналогичного материала, устойчивого к высоким температурам, с камерой 3 для приема подаваемого материала 4 для пиролиза. Камера 3 ограничена внешней поверхностью 5, образованной окружающей симметричной стенкой, которая расположена концентрически с центральной осью 6, проходящей вертикально через реактор, верхним концевым стеночным участком 7 и нижним концевым стеночным участком 8, каждый из которых перпендикулярен центральной оси и параллелен другой. Кроме того, вход, обозначенный ссылочной позицией 9, и выход (10) расположены так, что инертный или неактивный газ может проходить через подаваемый материал 4, помещенный в камеру 3. Указанный подаваемый материал 4 может представлять собой любой мелкораздробленный материал, известный специалистам в данной области и пригодный для пиролиза: дробленая резина, например отработанные шины,или пластики. Как наиболее четко видно на фиг. 1 и 3, реактор 1 имеет форму вытянутого вертикального цилиндра, у которого высота больше диаметра. Сосуд 2 в реакторе 1 стоит на нескольких опорах 11. Верхний концевой стеночный участок 7 имеет круглую симметричную форкамеру 12 с несколько меньшим диаметром, которая расположена концентрично с центральной осью 6 и связана с камерой 3 реактора 1. Указанная форкамера 12 предназначена не для приема подаваемого материала 4. Она нужна только для облегчения доступа к камере 3 через отверстие, обозначенное ссылочной позицией 13, и расположена в верхнем концевом стеночном участке 7 таким образом, что ее можно закрыть. Отверстие 13 закрывается люком 14, который можно открывать автоматически, и соединенный одним концом с концевым стеночным участком с помощью шарниров 15, которые позволяют его поворачивать, и вторым концом с запирающими устройствами 16, с помощью которых люк можно оставить в закрытом положении с верхним концевым стеночным участком 7 так, что он изолирует газ от окружающей атмосферы. Как четко следует из фиг. 1 и 3, не только вход 9, но также выход 10 расположены в одной концевой стенке реактора 1, причем указанный вход и выход расположены таким образом, как описано здесь в соединении с нижним концевым стеночным участком 8 реактора. На фиг. 2 реактор 1 в нижнем концевом стеночном участке 8 содержит сборник жидкости 17, который расположен ниже подаваемого материала 4 в камере 3, для приема и сбора жидких продуктов в виде масла, которые образуются во время пиролиза. Указанный сборник жидкости 17 включает приемник масла 18, расположенный на дне реактора 1, ограниченный нижним дном в виде лотка 19 и фильтром 20 над ним, причем фильтр одновременно служит дном реактора 2. Фильтр 20 находится на круглом элементе в форме перфорированного диска 21, перпендикулярного центральной оси 6, причем перфорации расположены на ограниченной площади центральной части дискового элемента. Фильтр 20 соединен по своей периферии с окружающим краем дна 19 таким образом, что его можно вынуть, и все устройство, собранное таким образом, соединено по внутренней поверхности части нижнего окружающего края внешней рубашки 5. Фильтр 20 был сформован в виде чаши со стенками,наклоненными вниз, так что масло, выделяющееся из подаваемого материала 4 во время пиролиза, поступает вниз на перфорацию 21 фильтра 20 и далее в отделение для приема масла 18. Выход 22 расположен в самой нижней части отделения для приема масла с трубой, чтобы выводить масло из реактора 1 для дальнейшей обработки и хранения в пиролизной трубе. Как показано на фиг. 1 и 3, вход для подачи инертного газа 9 в камеру реактора 3 состоит из ряда отдельных труб 30:1-30:n, расположенных концентрически друг относительно друга (одна внутри другой) и ведущих в общую центральную круглую газораспределительную трубу 31, которая проходит че-2 015869 рез нижний концевой стеночный участок 8 реактора 1 и продолжается аксиально в камеру 3 предпочтительно таким образом, чтобы она была коаксиальна с центральной осью 6. Как видно на фиг. 1, центральная газораспределительная труба 31 продолжается как башня в камеру 3, проходя не только через дно 19, но также через фильтр 20, в котором проходит через отверстия 32, предназначенные для этой цели. Центральная газораспределительная труба 31 проходит через дно 19 и фильтр 20 таким образом,чтобы быть изолированной от газового потока. Разные подающие трубы 30:1-30:n, которые являются частями центральной газораспределительной трубы 31, заканчиваются на разной высоте в вертикальном направлении вдоль центральной оси 6 в устройстве 35:1-35:n для подачи, расположенном на соответствующем месте в камере реактора 3. Как понятно из фиг. 1, устройства 35:1-35:n для подачи уложены одно на другом и каждый из них имеет форму круглого симметричного колпака. Каждое такое устройство 35:1-35:n для подачи снабжено рядом отверстий или перфораций 36, которые направлены наружу радиально в камеру 3 и расположены непрерывно вдоль окружающей периферии соответствующего устройства 35:1-35:n для подачи с общей или суммарной площадью вывода, которая обычно практически соответствует площади поперечного сечения соответствующей подающей трубы 30:1-30:n, связанной с устройством для подачи, в результате чего газ можно подавать без значительного сопротивления в радиальном направлении в камеру реактора 3 через соответствующее устройство для подачи так, как показано стрелкой 37 на фиг. 1. В результате того, что газ вводят радиально в камеру 3 из устройств 35:1-35:n для подачи и затем аксиально вниз через отделение кольцевой формы, которое ограничено внешней поверхностью центральной газораспределительной трубы 31 и внутренней поверхностью внешней рубашки 5, в которое был помещен подаваемый материал 4, путь газа через подаваемый материал будет сравнительно коротким. Таким образом можно избежать известных ранее проблем с большим падением давления газа при прохождении через камеру, особенно когда подаваемый материал мелко раздроблен. При ближайшем рассмотрении фиг. 1 становится понятно, что центральная или самая внутренняя труба 30:1 центральной газораспределительной трубы 31 открыта в самое верхнее устройство 35:1 для подачи центральной газораспределительной трубы 31, в то время как подающие трубы 30:n, которые вставлены одна в другую, ограничены между собой кольцевыми зазорами 38:1-38:n, т.е. если смотреть от самой внутренней газораспределительной трубы 30:1, они направлены радиально наружу и открыты в соответствующее устройство 35:n для подачи среди других устройств для подачи, которые продолжаются вниз в стопке таких устройств. Каждое из указанных устройств 35:1-35:n для подачи, которые сложены стопкой одно на другом, связано так, что его можно удалить в соответствующую первую подающую трубу 30:1-30:n через, например, резьбовое соединение (не показано на рисунках). Таким образом можно варьировать ток газа на разных уровнях в вертикальном направлении в камеру 3 путем выбора общей внешней площади перфораций 36 подающей трубы 35:1-35:n, которая помещена на соответствующую первую подающую трубу 30:1-30:n. На фиг. 5 показана альтернативная конструкция устройств 35:1-35:n для подачи, которая еще больше облегчает поток газа в камеру реактора 3. Модифицированный тип устройства 35:1-35:n для подачи содержит на внешней поверхности некоторое количество радиально направленных, похожих на крылья устройств 39, которые поддерживают материал и собраны так, что их можно удалить, и при взгляде вдоль длинного направления напоминают больше всего седлообразную крышу. Указанные крыльевидные элементы 39 направлены радиально наружу в камеру 3 и функционируют благодаря тому, что их форма седлообразной крыши поддерживает подаваемый материал 4, препятствует его плотному слеживанию на дне камеры 3 и стимулирует проход газа через подаваемый материал. На фиг. 3 вход 9 включает контур 40:1-40:n регулирования, расположенный у соответствующей подающей трубы 30:1-30:n, что создает дополнительные возможности отслеживать и регулировать технологические параметры инертного газа, который подают в камеру 3. С помощью контуров 40:1-40:n регулирования можно независимо регулировать тип газа, скорость его потока и температуру газа, подаваемого в камеру 3, на разных уровнях через соответствующую подающую трубу 30:1.30:n и соответствующее устройство 35:1-35:n для подачи. Для этой цели контур 40:1-40:n регулирования включает клапанное устройство 41 для регулирования газового потока и подачу тепла 42 в виде теплообменника для подогрева газа. Переключатель 44 является частью ввода 9, и это дает возможность подавать в камеру 3 другие виды газа или газовых сред. Можно, например, переключить отходящий из реактора неконденсируемый пиролизный газ так, чтобы он вернулся в реактор 1 на рециркуляцию, и также возможно смешать холодный пиролизный газ с нагретым инертным газом для получения газа с заданной температурой для каждой из подающих труб 30:1-30:n, как необходимо. Альтернативно, с помощью переключателя 44 можно ввести в камеру 3 другие типы инертных газов, например азот N2, а также другую среду, например, водяной пар для быстрого охлаждения остатка, предпочтительно угля, который остается в камере после пиролиза. Регулирование и мониторинг технологических параметров газа или среды, которую подают в камеру 3, осуществляется по принципу обратной связи, т.е. результаты определения и мониторинга параметров газа, подаваемого в камеру через соответствующие подающие трубы 30:1-30:n, используют для контроля и настройки контуров 40:1-40:n на каждой подающей трубе. Для достижения указанной обратной-3 015869 связи контуры 40:1-40:n регулирования включают в один контур для измерений и мониторинга, расположенный на каждой подающей трубе 30:1-30:n, с помощью которого можно отслеживать выбранные технологические параметры газа, подаваемого в камеру 3 через каждую подающую трубу 30:1-30:n. Каждый контур для измерения и мониторинга включает температурный датчик 45, датчик давления 46 и датчик потока 47. Благодаря улучшенным возможностям регулирования технологических параметров газа, подаваемого в камеру 3 через соответствующие устройства, можно, например, пропускать более горячий газ через верхний вход 35:1 и газ с более низкой температурой через нижний ввод 35:n, причем реализуется то преимущество, что масло, выделяющееся из верхнего слоя подаваемого материала, отдает часть своего тепла нижележащему слою подаваемого материала, в то время как он движется вниз в камере реактора 3. В результате выход масла при пиролизе повышается по той причине, что масло удаляют до того, как оно превратится в газ, и в то же время расход энергии уменьшается. Кроме того, в результате в реакторе пиролиза получают в качестве остатка уголь более высокого качества, т.к. уменьшается риск загрязнения нижних слоев предварительно карбонизованного масла. Как показано на фиг. 4, выход 10 включает ряд устройств 50:1-50:n для выпуска, которые связаны для выпуска наружу газа из камеры реактора 3 с нижним краем внешней поверхности наружной рубашки 5 через одну выпускную трубу 51 в каждом устройстве для выпуска. Как видно из фиг. 4, выпускные трубы 51 беспорядочно расположены на равных расстояниях между ними по окружности или на периферии указанной внешней рубашки, что дает возможность направить газ, который прошел аксиально вниз через подаваемый материал 4, от внешней поверхности или периферии внешней рубашки 5 согласно области или сектору. Как лучше всего видно из фиг. 3 и 4, внешние трубы 51 расположены в горизонтальной плоскости и направлены радиально, как спицы, между внешней поверхностью внешней рубашки 5 реактора 1 и парой собирающих труб 52, которые, проходя по каждой стороне внешней рубашки, собирают газы из выпускных труб 51 и направляют эти газы наружу через центральную выпускную трубу 52. Технологические параметры газа или среды, которые выпускают из камеры 3 через указанные выпускные трубы 51, непрерывно определяют с помощью контура регулирования, обозначенного 60:1-60:n и расположенного на каждом выводящем устройстве. Как видно из врезки на фиг. 4, каждый контур 60:1-60:n регулирования включает клапанное устройство 61 для ограничения или перекрытия потока через одну выпускную трубу 51, температурный датчик 62, датчик 63 давления, датчик 64 потока и прибор 65, например, газовый хроматограф, для определения химического состава газа. Как было указано во введении, пиролиз подаваемого материала или изделий с частицами сравнительно малых размеров накладывает жесткие ограничения на поток газа через реактор 1. Как видно из фиг. 1, вывод 10 включает устройство для этой цели, обозначенное номером 70, которое выполняет функцию барьера при прохождении газа от подаваемого материала 4, помещенного в камеру 3, к выходу 10. Это устройство в виде барьера 70 сохраняет и поддерживает подаваемый материал 4 в камере 3 и дает возможность газу свободно проходить через подаваемый материал 4 в камере 3 к выходу 10. Как лучше всего видно из врезки на фиг. 1, барьер 70 включает коническую разделительную перегородку 71, внутренняя поверхность 72 которой обращена к центральной оси 6 камеры, причем внутренняя поверхность образует часть поверхности камеры 3, на которую опирается подаваемый материал 4, а внешняя поверхность 73 обращена в сторону от центральной оси 6 и вместе с внутренней поверхностью внешней рубашки 5 и частью элемента в форме диска, являющегося частью фильтра 20, ограничивает кольцевое окружающее пространство 74, расположенное концентрически с центральной осью на периферической внешней части нижнего концевого стеночного участка 8 в сосуде 2. Как показано на фиг. 4, это периферическое кольцевое пространство 74 в свою очередь разделено с помощью перпендикулярных стенок 75 на несколько отдельных секторов 80:1-80:n, отделенных друг от друга. Перпендикулярные стенки 75 направлены радиально к центральной оси 6 на равных расстояниях друг от друга вдоль окружности кольцевого отделения 74. Коническая разделительная перегородка 71 верхним более широким концом приварена газовой сваркой к внутренней поверхности внешней рубашки 5 и нижним более узким концом к верхней поверхности элемента в форме диска, который является частью донного фильтра 20. Как лучше всего видно на врезке, очерченной штрих-пунктирной линией на фиг. 1, коническая разделительная перегородка 71 снабжена перфорацией 81, через которую газ может проходить от камеры реактора 3 в соответствующий сектор 80:1-80:n, и, проходя через указанный сектор, направляется из реактора через выпускную трубу 51, соединенную с указанным сектором. Для предотвращения уплотнения подаваемого материала 4 перед указанной перфорацией 81 и блокирования ее для прохождения газа внутренняя поверхность 72 конической разделительной перегородки 71 снабжена блокаторами частиц 82. Эти блокаторы частиц 82 содержат выступы 83 на внутренней поверхности 72 разделительной перегородки 71 в тех областях, где выступы образуют чешуйки, перекрывающиеся под углом вниз и наружу от перфораций 81. В описанных здесь вариантах внутренняя поверхность 72 конической разделительной перегородки 71 состоит из нескольких секций заданной высоты, расположенных друг за другом между секциями 85 с перфорациями и секциями 85' без перфораций, причем выступы 83, начиная с секций 85' без перфораций, продолжаются в виде крышек вниз через секцию 85 с перфорациями, расположенную-4 015869 ниже. На фиг. 6 под номером 90 приведены и описаны устройства для загрузки реактора описанного выше типа и под номером 110 устройство для выгрузки из реактора. Устройство для загрузки 90 включает установку для хранения или бункер 91 над реактором для хранения подаваемого материала для пиролиза, такого как резина, являющаяся компонентом, например,отработанных шин, или другие типы пластиков, измельченные до такой степени, что топливо может проходить через трубы. Емкость для хранения 90 поставлена на подвижное устройство 92, которое можно перемещать в горизонтальной плоскости и которое представляет собой тележку 93, которая в свою очередь поставлена на рельсы 95 колесами 94 и передвигается по рельсам с помощью электропривода,который подробно не показан. Поскольку установка для хранения 90 может перемещаться в горизонтальной плоскости, следует понимать, что она проходит мимо нескольких одинаковых реакторов 1:1-1:n данного типа, расположенных в одном ряду один за другим, и ее можно использовать для загрузки каждого из этих реакторов. Загрузочное устройство 90 включает канал, называемый выпуском для сырья 96, снабженный выходом, канал которого присоединен в верхней части через воронку к бункеру 91 и через который подаваемый материал можно выгружать регулируемым образом в камеру 3 реактора 1 через выходной конец выпуска для сырья. Заполнять бункер 91 фрагментированным подаваемым материалом можно любым способом, например, просто опрокидывая его в бункер из любого подходящего транспортного средства. В описанном здесь варианте транспортное средство состоит из тележки с наклонной поверхностью, причем груз опрокидывают в бункер с наклонной поверхности 97, расположенной на уровне верхнего края люка. Выход из бункера закрыт люком 98. Для эффективного заполнения камеры реактора 1 подаваемым материалом 4 выход из выпуска для сырья 96 имеет люк 100, положение которого определяется устройством типа поршень в цилиндре 101. Степень заполнения камер можно определить, например, на глаз, с помощью датчиков или варьируя время открывания люка 100, причем пока люк 14 открыт, сырье проходит вниз и заполняет кольцевое отделение между центральной газораспределительной трубой 31 и внутренней поверхностью внешней рубашки 5, как показано на поперечном разрезе камеры реактора. Выпуск для сырья 96 можно поворачивать вокруг оси 102, высота или положение которой в вертикальном направлении определяется устройством поршня в цилиндре 103. Из положения на выгрузку из выпуска сырья 96, показанного на фиг. 6, последний можно поворачивать по часовой стрелке в положение, близкое к горизонтальному (не показано на чертежах), в котором выпуск для сырья не мешает движению по рельсам над одним или несколькими реакторами с помощью мобильного устройства 92, и также не препятствует открыванию или закрыванию люка 14 в реакторе 1. Как видно на фиг. 6, устройство для выгрузки 110 включает подвижный манипулятор 111, который удерживают подвешенным под мобильным устройством 112, которое можно в свою очередь перемещать в горизонтальной плоскости. Указанное мобильное устройство 112 включает вагонетку 113, которая поставлена на рельсы колесами 114 и движется по рельсам 95 с помощью электропривода, не показанного подробно. Рельсы 95 являются общими для загрузочного устройства 90 и устройства для выгрузки 110. Поскольку мобильное устройство 112 можно перемещать в горизонтальной плоскости, следует понимать, что устройство для выгрузки 110 можно использовать для нескольких одинаковых реакторов 1:11:n данного типа, помещенных в ряд один за другим, и его также можно использовать для независимой выгрузки каждого из этих реакторов. Манипулятор 111 является частью промышленного робота, включающего манипулятор с регулируемой системой (не показан на рисунках). Манипулятор включает ногу 117, нижнюю руку 118, верхнюю руку 119 и запястный шарнир 120. Контрольная система создает сигналы для движения, которые посылаются движущимся частям манипулятора и он связывается с другим оборудованием. Обычно манипулятор устроен таким образом, что он представляет собой легко управляемую руку промышленного робота, которая имеет по меньшей мере шесть степеней свободы. Свободная часть верхней руки манипулятора 111 поддерживает устройство для всасывания 122, которое служит для вакуумной экстракции остатков в камере 3 после пиролиза, в которых среди других веществ содержится уголь или, например,металлы, и которое представляет собой жесткую трубу 123, предпочтительно из нержавеющей стали,которая в верхней части является гибкой или регулируемой трубой 124, в свою очередь связанной с источником отрицательного давления, не показанного на рисунках, и сборником углеродного остатка. После проведения пиролиза остаток из камеры 3 экстрагируют отсасыванием с помощью конца жесткой трубы 123, помещенной внутрь камеры с помощью подвижного манипулятора 111, и далее по предварительно установленной программе. В плане дальнейшей разработки изобретения было бы возможно снабдить устройство для разгрузки 110 видеокамерой, помещенной внутри камеры реактора 3 с тем, чтобы оператор мог следить за выгрузкой на мониторе, связанном с камерой. Можно было бы подвесить видеокамеру внутри камеры 3 или зафиксировать ее на любом участке руки подвижного манипулятора 111. Настоящее изобретение не ограничено приведенным выше описанием и его изображениями на чертежах: его можно изменять и модифицировать многими способами в пределах инновационной концепции, заданной представленной формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реактор для получения углерода и углеводородов из органического подаваемого материала путем пиролиза, включающий сосуд (2), который проходит вдоль вертикальной центральной оси (6), который содержит камеру (3), ограниченную снаружи внешней рубашкой (5) с внешней поверхностью и верхним и нижним концевыми стеночными участками (7, 8), выполненную с возможностью размещения подаваемого материала (4) в измельченном виде, причем сосуд имеет отверстие (12) с люком (14), который в закрытом положении отделяет камеру от окружающей атмосферы, вход (9) для подачи нагретого газа в камеру и выход (10) для отвода из камеры газа, прошедшего через подаваемый материал, помещенный в камеру, отличающийся тем, что вход (9) включает множество устройств (35:1-35:n) для подачи, расположенных в камере (3), причем каждое устройство для подачи, подающее газ в камеру, связано с источником газа через отдельную подающую трубу (30:1-30:n); выход (10) включает в себя множество устройств (50:1-50:n) для выпуска, расположенных в камере, каждое из которых для направления газа из камеры связано с отдельной выпускной трубой (51). 2. Реактор по п.1, в котором устройства (35:1-35:n) для подачи расположены над устройствами(50:1-50:n) для выпуска. 3. Реактор по любому из пп.1 или 2, в котором устройства (35:1-35:n) для подачи сложены в вертикальную стопку одно поверх другого, причем стопка размещена вертикально в камере (3) предпочтительно коаксиально с центральной осью (6) камеры и выполнена с возможностью радиальной подачи газа в камеру, а выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска соединены с внешней поверхностью внешней рубашки (5) и выполнены с возможностью радиального вывода газа из камеры. 4. Реактор по любому из пп.2 или 3, в котором каждое устройство (35:1-35:n) для подачи имеет форму круглого симметричного колпака с расположенными по окружающей периферии отверстиями или перфорациями (36), предназначенными для направления газа из колпака радиально в горизонтальной плоскости во всех направлениях, и выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска распределены равномерно на равных расстояниях друг от друга по окружности или по периферии внешней рубашки(5) и предназначены для выпуска из камеры газа, прошедшего через подаваемый материал (4), в разных направлениях. 5. Реактор по п.4, в котором устройства для подачи в форме колпака (35:1-35:n) сложены одно на другое, так что вместе образуют форму круглой газораспределительной трубы (31), проходящей аксиально в камеру (3) через нижний концевой стеночный участок (8). 6. Реактор по п.5, в котором круглая газораспределительная труба (31) включает в себя множество подающих труб (30:1-30:n), которые проходят в камеру и расположены концентрически внутри друг друга, так что образуют кольцевые зазоры (38:1-38:n) для переноса газа. 7. Реактор по п.6, в котором центральная или внутренняя труба (30:1) центральной собирающей трубы (31) открыта в верхнее устройство (35:1) для подачи, а другие подающие трубы (30:2-30:n), расположенные одна внутри другой, открыты в соответствующие устройства (35:2-35:n) для подачи. 8. Реактор по п.4, содержащий устройства (35:1-35:n) для подачи, имеющие на своей внешней поверхности радиально направленные крыльевидные элементы (39). 9. Реактор по любому из пп.1-8, включающий в себя газонепроницаемый барьер (70), который обеспечивает проход газа между подаваемым материалом (4), размещенным в камере (3), и выходом (10) и который снабжен блокаторами (82) частиц, устроенными так, что частицы подаваемого материала фильтруются от газа, пока газ свободно проходит через барьер. 10. Реактор по п.9, в котором газопроницаемый барьер (70) включает в себя разделительную перегородку (71) с перфорациями (81), внутренняя поверхность (72) которой обращена к центральной оси (6) камеры и которая образует часть поверхности, расположенной внизу камеры (3), на которой лежит подаваемый материал (4), а к внешней поверхности (73) присоединены выпускные трубы (51) устройств(50:1-50:n) для выпуска. 11. Реактор по любому из пп.9 или 10, в котором блокаторы (82) частиц содержат выступы (83) в виде чешуек над внутренней поверхностью (72) разделительной перегородки (71), и которые проходят под углом вниз от перфораций (81) разделительной перегородки. 12. Реактор по любому из пп.9-11, в котором разделительная перегородка (71) содержит множество охватывающих секций заданной высоты, расположенных друг за другом, чередующихся между секциями (85) с перфорациями и секциями (85') без перфораций, причем выступы (83), начиная с секций без перфораций, проходят в виде черепицы наклонно вниз по секции с перфорациями, расположенной ниже. 13. Реактор по любому из пп.1-12, включающий сборник (17) жидкости, расположенный в нижней части сосуда (2) для получения и сбора продуктов на основе масла жидкой фазы, выделяющихся при пиролизе из подаваемого материала (4). 14. Реактор по п.13, в котором сборник жидкости (17) включает в себя отделение (18) для приема масла, расположенное в нижней части сосуда (2) реактора, ограниченное дном в виде лотка (19), и фильтром (20), расположенным выше указанного дна, в виде диска, перпендикулярного центральной оси(6), причем фильтр в то же время образует дно камеры реактора (3) и имеет перфорации (21), что позволяет маслам, выделенным из подаваемого материала, стекать вниз в отделение для приема масла. 15. Реактор по п.13, в котором сборник жидкости (17) включает в себя отделение (18) для приема масла, расположенное в нижней части сосуда (2) реактора, ограниченное дном в виде лотка (19) и фильтром (20), расположенным выше указанного дна, в виде чаши с наклонными вниз стенками, так что масло,выделяющееся из подаваемого материала (4) во время пиролиза, направляется вниз к перфорациям (21) фильтра. 16. Реактор по любому из пп.1-15, в котором выпускные трубы (51) устройств (50:1-50:n) для выпуска проходят радиально в виде спиц между внешней поверхностью внешней рубашки (5) и парой коллекторных труб (52), которые проходят на каждой стороне внешней рубашки, собирают газы из выпускных труб и переносят их наружу через центральную выпускную трубу (62). 17. Реактор по любому из пп.1-16, включающий первые контуры (40:1-40:n) регулирования и мониторинга, с помощью которых можно регулировать и осуществлять мониторинг технологических параметров газа, который направляют в камеру через соответствующее устройство (35:1-35:n) для подачи. 18. Реактор по п.16, в котором каждое устройство (35:1-35:n) для подачи снабжено первым контуром (40:1-40:n) регулирования и мониторинга. 19. Реактор по п.18, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя клапанное устройство (41) для регулирования потока газа и источники тепла (42, 44) для нагревания газа. 20. Реактор по любому из пп.18 и 19, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя переключатель (44) для подачи в камеру (3) разных типов сред, например несконденсированного пиролизного газа рециркуляции; инертного газа, например азота N2, или среды,такой как водяной пар, для быстрого охлаждения камеры реактора. 21. Реактор по любому из пп.17-20, в котором каждый первый контур (40:1-40:n) регулирования и мониторинга включает в себя измерительный контур, состоящий из температурного датчика (45), датчика (46) давления и датчика (47) потока. 22. Реактор по любому из предшествующих пп.17-21, включающий вторые контуры (60:1-60:n) регулирования и мониторинга, с помощью которых можно регулировать и осуществлять мониторинг технологических параметров газа, который направляют из камеры (3) через соответствующее устройство(50:1-50:n) для выпуска. 23. Реактор по п.22, в котором каждое из указанных устройств (50:1-50:n) для выпуска снабжено вторым контуром (60:1-60:n) регулирования и мониторинга. 24. Реактор по любому из пп.22 или 23, в котором второй контур (60:1-60:n) регулирования и мониторинга включает в себя клапанное устройство (61) для регулирования потока газа из камеры (3). 25. Реактор по любому из пп.22-24, в котором второй контур (60:1-60:n) регулирования и мониторинга включает в себя измерительный контур, состоящий из температурного датчика (62), датчика (63) давления, датчика (64) потока и средства для анализа химического состава газа. 26. Способ загрузки подаваемым материалом и разгрузки реактора по п.1, в котором камеру реактора заполняют подаваемым материалом с помощью люка (14) сосуда, установленного в открытое положение сверху, путем перемещения подаваемого материала вниз в камеру (3) реактора, и камеру реактора опорожняют после пиролиза с помощью люка, снова установленного в открытое положение сверху, причем материал, обработанный полностью с помощью пиролиза, отбирают из камеры с помощью трубы(123), являющейся частью устройства (110) для выгрузки. 27. Способ по п.26, в котором устройство для хранения или бункер (91) расположены над реактором (1) для хранения подаваемого материала (4) и канал для выпуска (96) сырья имеет выход, который соединен в своей верхней части через воронку с бункером (91) и с помощью которого подаваемый материал можно подать вниз в камеру (3) реактора (1) регулируемым образом через концевой выход из выпуска для сырья, причем использован робот с подвижной рукой (111) для манипуляций с трубой (123) при отводе путем отсасывания полностью обработанного материала из камеры реактора. 28. Способ по любому из пп.26 или 27, в котором устройство (91) для хранения опирается на подвижное устройство (92), которое может перемещаться в горизонтальной плоскости над реактором, и аналогично робот поддерживается мобильным устройством (112), которое может перемещаться в горизонтальной плоскости над реактором. 29. Способ по любому из пп.26-28, в котором множество реакторов (1:1-1:n) располагают в линию один за другим и устройство (91) для хранения перемещают над этими реакторами для заполнения реакторов подаваемым материалом (4).
МПК / Метки
МПК: C10B 53/00, C10B 47/06, F23G 5/027
Метки: разгрузки, реактора, загрузки, пиролиза, реактор, способ, такого
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-15869-reaktor-piroliza-i-sposob-zagruzki-i-razgruzki-takogo-reaktora.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Реактор пиролиза и способ загрузки и разгрузки такого реактора</a>
Предыдущий патент: Многопустотное строительное изделие и способ его изготовления
Следующий патент: Крепежный элемент для трубчатого нагревателя, крепежная система, содержащая такой элемент, и стиральная машина с такой крепежной системой
Случайный патент: Пенопластовый контейнер