200230. lajstromszámú szabadalom • Összetett reaktor és eljárás széntartalmú szerves anyagok nyomásos hőkezelésére
HU 200230 B ben hőcserélő folyadékot keringtetünk, vagy pedig fűthetjük az 1. ábra szerinti elrendezésben egy kerületi csőköteges hőcserélővel. Ez a hőcserélő áll a tűzálló 84 bélés belső felülete mellett elhelyezett, spirális 94 csőkötegből, valamint egy keresztirányú hőcserélőből. A keresztirányú hőcserélő több U-alakú 96 csőből áll, amelyek vízszintesen, közvetlenül a gyűrűalakú 82 reaktorcsövek alatt nyúlnak át a nyomásálló tartályon. A kerületi hőcserélő 94 csőkötegét egy karimás 98 beömlőcső és egy karimás 100 kiömlőcső köd össze a külső hőátadó folyadékfonással. A hőátadó folyadék lehet sűrített széndioxid vagy hasonló hőátadó folyadék. A keresztirányú hőcserélő U- alakú 98 csövei -amint ez a legjobban az 1. és 2. ábrán látható - egy beömlő 102 fejcsőhöz és egy kiömlő 104 fejcsőhöz csatlakoznak. A102 és a 104 fejcső a nyomásálló tartály falán átmenő karimás 106 beömlőcsőhöz, illetve a karimás 108 kiömlőcsőhöz csatlakozik. A kerületi és a keresztirányú hőcserélő rendszót köthetjük ugyanarra a hőcserélő folyadékforrásra vagy pedig - egy másik előnyös kiviteli alak szerint, amit vázlatosan a4. ábrán mutatunk be -két külső hőforrásra köthetjük. Az utóbbi esetben a két rendszert egymástól függetlenül lehet szabályozni, hogy létrehozzuk az anyag kívánt hevítését és termikus átalakítását a reakciótérben. A működést főként a 4. ábra szerinti áramlási ábra alapján írjuk le. Az alkalmas nedves, széntartalmú alapanyagot a 110 tárolótartályból egy alkalmas, nyomászáró 111 zsilipen át nyomás alatt a 10 nyomásálló tartály 24 beömlőnyílásába juttatjuk. A nedves alapanyag a felső 112 előhevítő téren át a korábban leírt módon halad lefelé és eközben hőcserélő érintkezésbe kerül a felfelé haladó reakciógázokkal. Ezek a reakciógázok az alapanyagot-a korábban az l.ábra kapcsán leírt módon - általában kb. 90 *C és kb. 260 *C közötti hőmérsékletre előhevítik. Ezután az előhevített és részben víztelenített alapanyag lefelé, az összetett reaktor alsó, 114 reakcióterébe jut és itt megnövelt, általában kb. 200 *C és kb. 6S0 *C közötti hőmérsékletre hevítjük, hogy bekövetkezhessék az anyag szabályozott termikus átalakulása vagy részleges pirolizise, amit az anyagban lévő, lényegében összes reziduális nedvesség, valamint a szerves illó alkotók és a pirolizisből eredő reakciótermékek elpárolgása kísér. A nyomást a rektorban általában kb. 2,07 Megapascal és kb. 20,7 Megapascal közötti vagy ennél nagyobb értéken tartjuk, az alapanyag típusától és azon kívánt termikus átalakításától függően, ami* vei a kívánt szilárd véső reakcióterméket előállítjuk. A reaktor előhevítő terében és reakcióterében lévő gyűrűalakú reaktorövek száma a kezelés tartamától függ. A kezelés tartama olyan, hogy az anyag kb. 1 perc és kb. 1 óra közötti ideig vagy ennél tovább tartózkodjon a reakciótérben. A keletkező termikusán feltárt, szilárd reakciótermék a reaktor alsó részén lévő 88 termékürítő nyíláson távozik és a 116 hűtőberendezésben lehűl egy olyan hőmérsékletre, amelyen gyulladás vagy más káros jelenség fellépése nélkül érintkezhet a légkörrel. Általában megfelelő a szilárd reakciótennék lehűtése kb. 260 ‘C alatti és még általánosabban kb. ISO ‘C alatti hőmérsékletre. A 88 termékürítőnyílástól elvezető ürítővezetékben is van egy 118 nyomászáró zsilip, amelyen át a reakciótermék úgy halad át, hogy a reaktorban ne lépjen fel nyo7 másveszteség. A lehűlt reakciőgázok a reaktor felső végén a karimás 28 kiömlőnyüáson át távoznak és a 120 nyomáscsökkentő szelepen át a 122 lecsapatóba jutnak. A122 lecsapatóban a reakciógáz szerves és lecsapható részei lecsapódnak és melléktermék kondenzátoraként távoznak. A gáz nem lecsapatható része, ideértve a termékgázt is, távozik és felhasználható a reaktor fűtésére. Hasonlóképpen, a reaktorból az előhevítő térben összegyűlt folyékony rész is egy alkalmas 124 nyomáscsökkentő szelepen át távozik, mint szennyvíz. A szennyvíz gyakran értékes oldott szerves alkotókat tartalmaz és ezek kinyerése végett további feldolgozásra kerülhet. Egy másik megoldásban az oldott szerves alkotókat tartalmazó szennyvizet közvetlenül felhasználjuk vizes zagy képzésére, ami tartalmazza az aprított szilárd reakciótennék részeit Ezzel könnyebbé tesszük a reakciótermék elszállítását a reaktortól távoli helyre. Az áramlási ábra (4. ábra) a leírtakon kívül ábárázolja a kisegítő fűtőrendszereket is, amelyek a folyékony hőátadó közeget a 114 reakciótérbe lévő kerületi és keresztirányú hőcserélőkben keringtetik. Mint látható, a kerületi hőcserélők rendszerben van egy 126 szivattyú, ami a hőátadó folyadékot egy hőcserélőn vagy 128 tüzelőberendezésen át keringteti, ahol a folyadék újra felmelegszik és a reakciótérben lévő csőkötegbe kerül. Hasonlóképpen, a keresztirányú hőcserélő rendszerben is van egy keringtető 130 szivattyú és egy 132 tüzelőberendezés, amelyek a hőátadó folyadékot keringtetik, illetve újramelegítik és a 114 reakciótérben lévő, U-alakú csövekbe juttatják. Az előzőekben bemutatott és leírt összetett reaktor és eljárás kiválóan alkalmas a korábban leírt típusú - nyers állapotokban általában viszonylag nagy nedvességtartalommal jellemezhető - széntartalmú anyagoknak vagy ezek keverékeinek kezelésére. A „széntartalmú anyag kifejezésen a jelen szabadalmi leírásban szénben gazdag anyagokat értünk, amelyek lehetnek mind a természetben előforduló anyagok, mind pedig mezőgazdasági és erdészeti műveletek során keletkezett hulladékok. Ilyen anyagok tipikusan a kevéssé bitumenes szenek, a lignittípusú szenek, a tőzeg: a fakitermelésből és fűrészüzemi műveletekből származó cellulóztartalmú hulladékanyagok, mint a fűrészpor, fakéreg, fahulladék és forgács; a mezőgazdasági hulladékanyagok, mint gyapotszár, mogyoróhéj, kukoricaháncs, rizspelyva és hasonlók: továbbá oylan városi szilárd szennyzagy, amelyből a fémszennyezőket eltávolították. Ezeknek az anyagoknak a nedvességtartalma 50 súlyszázalék alatt kell, hogy legyen és tipikusan kb. 25 súlyszázalék. Az itt leírt összetett reaktor és eljárás kiválóan alkalmas az előbb említett cellulóztartalmú anyagok feldolgozására és feltárására a 4,052.168 sz., 4,126.519 sz., 4,129,420 sz., 4,127.391 sz., és 4,477.259 sz. egyesült államokbeli szabadalmakban leírt feltételek és eljárási paraméterek között, amely szabadalmakban leüt ismeretekre itt hivatkoztunk. A következőkben leírtunk egy tipikus működési példát A példában szereplő, az 1. ábrán lévő kiviteli alaknak megfelelő összetett reaktorban kevéssé bitumenes szenet tárnak fel, amelynek nedvességtartalma nyers állapotban közelítőleg 30 súlyszázalék. A nyers szenet a 4. ábra szerint a 110 tárolótartályból a 111 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
