專利名稱：用于連續操作熱解反應器的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于排除和防止氧氣或包含氧氣的任何氣體混合物(例如空氣)流入熱解反應器的反應器內部的裝置，其設計成連續操作。反應器包含用于除去在熱解過程期間釋放的氣體的裝置以及除去剩余產品(例如油剩余產品和殘渣)的裝置。
背景技術：
用于隔離可燃材料的氣體發生器是眾所周知的現象，尤其是以之前使用的形式并且例如它們仍用于某些工廠來生產民用燃氣。其基本概念是相同的，即增加溫度的厭氧隔離，以及處理釋放的氣體和剩余產品。然而，情況是至今已經從詳盡的調查而確定，迄今為
止沒有人成功地生產實際上連續操作的熱解反應器。對于這種令人遺憾的情況，空氣或游離氧氣非故意地與經受熱解的材料接觸，這不可避免地導致爆炸起火。基礎的教科書物理教導了燃燒(更普通地說著火)需要滿足的三個條件首先接近可燃材料，其次達到可燃材料的燃點溫度，第三具有需要量的游離氧氣。然后，在熱解反應器或氣體發生器進行什么呢？答案是條件必須為厭氧過程產生，更精確地除了通入游離氧氣以外所有燃燒的條件存在的過程。因為沒有人成功生產連續熱解可燃材料的氣體發生器，迄今為止已經工作的設計的特征在于它們必須分批操作，即，熱解反應器加載一組可熱解材料，該組可熱解材料然后同時在無氧條件下被加熱，該過程期間釋放的氣體被處理。在熱解過程期間，熱解反應器不透氣地完全密封以密封爆炸過程。此后要求延長的冷卻使氣體發生器中的溫度下降到熱解之后保留的剩余物在熱解反應器打開時游離氧氣進入時不自發點燃的水平。這不是(曾經也不是)特別良好的過程，尤其是因為其包含與加載、加熱和冷卻有關的大量處理。能量效率也不是良好的。
發明內容
因此本發明的重要目的是提出一種裝置，利用連續操作反應器要求的該裝置，確保了游離的或受約束的氧氣不經過裝置進入熱解反應器，其首先用于除去過程釋放的氣體，其次用于除去釋放的殘渣和剩余材料產品和凝結物，第三排出油剩余產品。該目的由根據本發明的裝置實現，其為了氣體，殘渣，剩余產品，凝結物和油剩余產品具有連接到反應器或水容器(lock)的至少一個洗滌器，其為了氣體部分連接在至少一個排氣泵之前，排氣泵轉而布置成維持熱解反應器中的氣壓，其對應于熱解反應器周圍的大氣壓力。因為氣體和其他排放部分通過液體(例如水)排出，并且因為氣體壓力大于或基本上等于環境大氣壓力，允許游離的或受約束的氧氣流入熱解腔室后面的所有條件被消除。在本發明的進一步開發的實施例中，相應的液體容器具有龍頭用于排出在相應液體容器底部以上一定水平處產生的氣體凝結物。這防止了液體容器填滿其寬度并且因此不再以預計方式操作。根據本發明的另一進一步開發的實施例，在熱解過程期間與厭氧隔離相關地釋放的所有其他產品均具有它們自己的隔離單元。用于殘渣的隔離單元包含中間存儲器以及布置在其后的氧氣和空氣密封的液體容器，該中間存儲器通過管道中的螺桿傳送器從相關出口斜槽進給，根據其填充的程度，通過在中間存儲器底部處基本上水平布置的螺桿傳送器，中間存儲器用于間歇排出，從液體容器底部，浸入液體中的螺桿傳送器在其一端轉動經過以將所有殘渣排出到周圍區域中。在此布置中，沒有空氣或其他氧化合物有機會從后面進入熱解腔室并在該處引起起火(在這種情況下很可能伴隨爆炸)。根據本發明的另一進一步開發的實施例，設計用于油凝結物和其他剩余產品的隔離單元具有排放斜槽，其布置在熱解反應器的最下端，其中基本上水平的螺桿傳送器定位成傳送這些產品的混合物到中間存儲器，在其底部具有進一步基本上水平的螺桿傳送器用于間歇傳送混合物到氧氣和空氣密封液體容器，該容器具有可關閉閥來排放產品到周圍區域。因為油凝結物和其他剩余產品的量較小，該清空系統沒有連續操作被要求，但是因為其仍必須處理，這種特殊處理裝置被開發使得即使在這種情況下確保了既沒有空氣也沒有其
他氧化合物在熱解期間能夠進入熱解反應器。在本發明的進一步開發的實施例中，用于殘渣的排放點包括第一螺桿傳送器，其在液體容器中液體表面下降下的下降管道旁邊開口，其中具有傳送器螺桿，其部分浸入液體中用于排放變濕的殘渣產品到向周圍區域開口的罐中。因為殘渣(其主要包括炭黑)構成了成分的大部分，其中被引入熱解腔室的材料在該過程期間被隔離，能夠連續操作的裝置被需要用于該部分。為此目的，部分浸入液體的并且因此相對于水平面傾斜組裝的螺桿確保了盡管實際上過程是連續的，以優選地40至45rpm的速度旋轉的緩慢旋轉螺桿在液體表面下從不允許游離的或受約束的氧氣的回流。
下面將在附圖所示的優選的示例性實施例的基礎上更詳細地描述本發明，附圖中
圖I示意性示出了從其側部穿過熱解反應器的剖視圖，
圖2示意性示出了上面圖I所示的同一反應器，
圖3以熱解反應器的縱向上的示意圖更詳細地示出了在反應器的另一端排出殘渣的裝置，以及
圖4以剖視圖更詳細地示出了評估從帶上垂落的剩余材料或液體部分的裝置。
具體實施例方式圖I示意性示出了用于連續操作的熱解反應器100。應注意到整個反應器100以到水平面近似5度的傾斜角適合地布置。在反應器的進給端處具有進給斗1，在進給斗中材料(例如片段的汽車輪胎)向下進給。在進給斗I的底部處具有由馬達2驅動的進給螺桿裝置3，該裝置以10至20度的傾斜推進片段的材料。在進給螺桿周圍具有預加熱套管5用于將材料加熱到比100攝氏度低一些，從而首先使包含受約束氧氣的任何水氣從這里排出并且其次軟化該材料使得其能夠更容易被壓緊。在進給螺桿裝置3的上端具有噴嘴(未示出)用于供給氮氣，因為氮氣比空氣和氧氣都輕，其由于裝置3的傾斜而位于氧氣或空氣之上，使得其將排出進給斗I處存在的任何氧氣或空氣。除了用于氮氣的上述噴嘴，由至少一個馬達4驅動的進一步的進給螺桿裝置6 (利用在相同旋轉方向被驅動的雙螺旋7，但是比進給螺桿裝置3速度更低)連接到進給螺桿裝置3的上端。進給螺桿裝置6的一端8被連接地布置，使得其緊密密封以防某些距離處的環境空氣進入反應器腔室9，在其端部布置有腔蓋10，其可在關閉位置和打開位置之間操作。當啟動連續熱解過程時腔蓋9的功能是使能過程材料的初始壓塊的建立，所有氧氣能夠從腔蓋排出使得其能夠以上述方式分別被進給螺桿裝置3和6向外驅動到進給袋。進給螺桿裝置6之后是反應器腔室9，在其底部壓塊落到緩慢運動的傳送帶11上。校平犁塊12布置在帶11的初始部分，從而在帶上均勻地分布壓材料。在連續過程期間，被熱解的片段保持在腔室9中大約3分鐘，其中腔室在熱區13中保持大約550攝氏度的基本上不變的溫度。在熱區13的頂部14中具有加熱元件15，優選地為紅外輻射類型的電加熱元件，因為供給的熱是輻射類型，這就是為什么熱區13在熱區13相應端部處由防輻射裝置16劃分界限。防輻射裝置主要用于集中用于此目的的熱區13中區域內的熱排放。在通過區13的通道之后，存在用于熱解的材料的剩余部分，其主要
包括炭黑，炭黑在傳送帶端部下落到布置在用于傳送到密封氧氣的中間存儲器(未示出)的出口管道17中的傳送器螺桿18，該中間存儲器在需要的情況下即時被清空。用于熱解的材料的某些比例將不可避免地以不希望的方式工作并且將在帶11旁邊落下，或者將附著到其上并將因此可能自發地在后面的階段落下，同時材料沿帶的下面定位。根據這發生的位置，發生的是其以預計的方式處理并且作為炭黑落出到管道17上，或者其以剩余材料的形式落到帶11的下面。對于此極可能發生的事件，進一步的傳送器螺桿18被布置在反應器腔室9底部，該螺桿進給這種材料以及任何液體部分到布置在反應器腔室9進給端處的出口 19，進給螺桿20從反應器腔室9進給這種材料到密封氧氣的中間存儲器，其像上述中間存儲器一樣，在需要的情況下即時清空。圖2示出了熱解反應器100，其從上看而不是像圖I那樣從其一側看。從左邊開始，示出了用于進給螺桿裝置3的馬達2，之后是進給斗1，然后是由預加熱套管5圍繞的進給螺桿裝置3。裝置3連接到進給螺桿裝置6，其轉而在裝置6的出口端連接到腔蓋10附近的反應器腔室9。連接到反應器腔室的首先是氣體出口管21，由熱解過程釋放的氣體經由氣體出口管被處理，其次是用于炭黑等的出口管道17，第三是根據上面描述的用于剩余材料和液體部分的出口管道19。管道17和19，以及管21具有中間存儲器功能，其要求不定期清空。這當然發生在沒有給氧氣或空氣機會的情況下，就是說通過后門進入并且在熱解腔室中分配過程。圖3以熱解反應器100的縱向方向上的示意圖更詳細地示出了在反應器遠端排出殘渣的裝置。下落軸23在傳送帶11的端部具有其上開口 22并且設計成收集所有材料，除了已經經過反應器腔室并且基本上包括炭黑的小剩余部分。在下落軸23的底部具有螺桿傳送器24，其設計成進給落下到軸中的材料到中間存儲器25。因為材料的量是小的，在中間存儲器已經超出這種需要被清空的程度之前，熱解反應器100能夠操作相當長的時間(以小時計)。換言之，這種清空在已經從防過盈裝置(以附圖標記26標記)接收信號之后發生并且在之后執行。在中間存儲器25的底部具有另一螺桿傳送器(以附圖標記27標記)，其將中間存儲器的內容物進給到液體槽，優選地為水容器，內容物從中間存儲器落入水容器中并且在其底部29沉積。在水容器28的底部具有進一步的并且在該出口具有最終螺桿傳送器30，其從其進給端向上傾斜裝配。因為該傾斜裝置，螺桿傳送器30變成水容器28的一部分，并且將僅將固體材料向外傳送到在傳送器30另一端的適于此目的的裝置，用于進一步對構成上述處理結果的部分進行處理。最后，圖4示出了裝置的剖視圖，其用于將從帶落下的剩余材料和包含濃縮油的可能液體部分排出以用于進一步處理。出口 19在此圖與被稱作下落斜槽31結合并且在某些程度上在熱解腔室100的另一端是下落軸23的原型，其還包含“破口 ”32，所述油從該破口下落或向下進入下落斜槽31，因為熱解腔室朝向有問題的端部的稍微傾斜，其中斜槽它們與已經在計劃外的點從帶11落下的剩余產品混合，如上所述，并且通過螺桿傳送器20向外傳送到中間存儲器33。中間存儲器33 (其可包括任何液體密封的和足夠大的罐)在其底部通過水平布置的進一步的螺桿傳送器35被清空到液體容器36。該液體容器36用于通過打開和關閉用于此目的的閥37而間歇清空，從該容器管道進給從其排出的材料到罐38用于向前傳送剩余材料以進一步使用或回收。布置用于連續操作的熱解反應器100朝向進給端向下傾斜。進給斗I是足夠大使得連續操作能夠被維持而沒有任何實際問題。馬達2是這種類型使得其的速度能夠變化，從而朝向雙螺旋7的有效壓縮能夠在所有條件下被保證，而不管進給到其中的材料類型。為了有效壓縮，并且為了確保所有水分從用于熱解的材料排出，該材料在反應器腔室9的熱區13的腔蓋10前面應達到120攝氏度的預加熱溫度。腔蓋10是加載到打開位置的彈簧，但是只要布置在進給螺桿裝置6的傳送器管道中的氧氣檢測器(未示出)指示在管道的壓縮區或熱區13中具有氧氣就會由鎖(未示出)保持關閉。該氧氣檢測器還通過適于此目的的計算機和相關軟件控制是否供給氮氣。例如，如果在進給螺桿裝置的任一馬達2，4發生故障，所有進給和加熱元件15被關閉，具有根據預計使用布置的主動控制裝置(未示出)的腔蓋10也是如此。在這種條件下，適當的是在進給螺桿管道和反應器腔室9中維持氮氣氣氛直到其中的溫度已經下降得足夠使得在用于熱解的材料中不再有起火的風險。熱區13中的溫度(其通過在其頂部裝配的加熱元件維持)通過溫度調節裝置和計算機中的軟件控制，使得保持在大約550攝氏度+/-5攝氏度，由于這樣在其經過熱區13時盡可能完成供給的且通過犁塊12校平的材料的排氣。本發明不應被認為是由其優選實施例的這種描述所限制，而是僅應認為由所附權利要求限制。
權利要求
1.一種用于連續操作熱解反應器的裝置，利用所述用于連續操作熱解反應器的裝置，排除或防止了氧氣或包含氧氣的任何氣體混合物，例如空氣，流入所述反應器的內部，所述反應器包含進給裝置(I，2，3，4，5，6，7，8)，具有推進或傳送帶(11)的熱解反應器(9 )，以及用于處理隔離產品的裝置(21，17，19)，所述隔離產品例如是熱解產生的殘渣，油凝結物和剩余產品，其特征在于，為了用于熱解期間釋放的氣體，所述用于連續操作熱解反應器的裝置具有洗滌器或液體容器，其連接到所述反應器，所述洗滌器或液體容器在至少一個排氣泵之前聯接到緊隨反應器之后的裝置(21)，所述排氣泵布置成對應于所述熱解反應器(9)周圍的大氣壓力來維持所述熱解反應器(9)中的氣壓。
2.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述水容器包括龍頭以引導在所述液體容器底部以上一定水平處的氣體凝結物。
3.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，在熱解過程期間與厭氧隔離相關地釋放的所有其他產品均具有它們自己的隔離單元，其中為了用于殘渣，所述隔離單元包括中間存儲器以及布置在其后的氧氣和空氣密封的液體容器，所述中間存儲器通過管道中的螺桿傳送器從所述熱解反應器上的相關出口斜槽進給，其中所述中間存儲器根據其填充的程度，通過螺桿傳送器，間歇清空到在所述中間存儲器底部處基本上水平布置的液體容器，浸入液體中的螺桿傳送器從所述液體容器底部延伸以進給所有殘渣到周圍區域。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，設計用于油凝結物和其他剩余產品的隔離單元包括排放斜槽，所述排放斜槽布置在所述熱解反應器的最下端，其中基本上水平的螺桿傳送器被提供用于傳送這些產品的混合物到中間存儲器，在其底部具有進一步基本上水平的螺桿傳送器以用于間歇傳送混合物到氧氣和空氣密封液體容器，該容器具有可關閉閥來排放產品到周圍區域。
5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，用于殘渣的排放點包括第一螺桿傳送器，其接近下降管道開口，所述下降管道在液體容器中的液體表面之下降下，其中具有傳送器螺桿，其部分浸入液體中用于排放變濕的殘渣產品到向周圍區域開口的罐中。
全文摘要
本發明涉及連續操作熱解反應器的裝置，其用于排除或防止了氧氣或包含氧氣的任何氣體混合物，例如空氣，流入熱解反應器的內部或反應器中，反應器包含進給裝置(1，2，3，4，5，6，7，8)，具有推進或傳送帶(11)的熱解反應器(9)，以及用于處理隔離產品的裝置(21，17，19)，所述隔離產品是熱解產生的殘渣，油凝結物和剩余產品。為了熱解期間釋放的氣體，裝置具有洗滌器或液體容器，其連接到反應器，洗滌器或液體容器聯接到緊隨反應器之后的裝置(21)，但是在至少一個排氣泵之前，所述排氣泵布置成應于熱解反應器(9)周圍的大氣壓力在熱解反應器(9)中產生氣壓。
文檔編號C10B53/07GK102803440SQ201080026955
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月8日 優先權日2009年6月16日
發明者拉斯·約翰森 申請人:拉斯·約翰森