203406. lajstromszámú szabadalom • Összetett reaktor berendezés és eljárás szerves széntartalmú anyagok nyomásos hőkezelésére
9 HU 203 406 B 10 ekben leírt módon és a felfelé haladó fonó gázzal való hócserélő kapcsolatban előmelegszik kb. 93 'C-260 'C (200 ‘F-500 *F) közötti hőmérsékletre. Ezután, az előhevített és részben víztelenített anyag lefelé, a reaktor alsó 114 reakcióterébe kerül, ahol felmelegszik kb. 200 -C-650 *C (400 T-1200 *F) hőmérsékletre miközben ellenőrzött pirolízis lejátszódása mellett elpárolog lényegében az összes maradó nedvesség, az illó szerves anyagok és a pirolízis reakciótermékei. A reaktoron belüli nyomás kb. 2,07-20,7 Mpa (300-300 psi) értékűre van megválasztva, a betáplált alapanyag fajtájától, és a reakcióval elérni kívánt reakciótermék tulajdonságaitól függően. A reaktor 112 előhevítő terében és 114 reakciótérben a gyűrű alakú 64 és 82 reaktorövek száma úgy van megválasztva, hogy a reaktortérben az anyag hőkezelése közben a tartózkodási idő 1 perctől 1 óráig, vagy még hosszabb ideig biztosítható legyen. A hőkezelt szilárd reakciótermék a reaktor fenekén levő 88 termékürítő nyíláson távozik, és egy 116 hűtőben további hűtésre •kerül, míg hőmérséklete annyira lecsökken, hogy atmoszférikus viszonyok közé kerülve nem gyullad meg, vagy egyéb nem kívánt hatás nem éri. Általában a szilárd reakciótermék lehűtése kb. 260 *C (500 *F)-nál kisebb és még általánosabban kb. 150 *C (300 ‘F)-nál kisebb hőmérsékletre elegendő. A 88 termékürítő nyílás ürítő vezetékébe szintén be van építve egy 118 nyomászáró zsilip, amelyen a reakciótennék úgy halad át, hogy a reaktorban ne lépjen fel nyomásveszteség. A lehűlt gázok, melyek az alapanyagból elillant anyagok és a reaktortérbe befecskendezett forró gázok keveréke, a reaktor felső végéből a karimás 28 kiömlőnyíláson 120 nyomáscsökkentő szelepen keresztül egy 122 kondenzátorba kerülnek. A 122 kondenzátorban a gáz szerves és kondenzálódó részei lecsapódnak, és eltávolíthatók. A gáz nem kondenzálódó része, ideértve a termékgázt is, távozik és felhasználható a reaktor fűtésére. Hasonlóképpen, a reaktorból a 112 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 reakciótennék elszállítását a reaktortól távoli helyre. A4, ábra szerint a lehűlt reakciógázok a 122 kondenzátorból egy 130 kompresszorhoz jutnak, ami egy 132 előmelegítőn keresztül a kívánt hőmérsékleten és a reaktorban uralkodónál kissé nagyobb nyomáson a 107 gyűjtőcső karimás 106 beömlőcsöveihez továbbítja azokat. Innen kerülnek a 114 reakciótér perforált 82 reakcióöveibe való befecskendezésre. Az alapanyag minőségétől függően a reakciógáz teljes - vagy részmennyisége kerül a fűtésnél felhasználásra. A cirkuláló gázkészlet feltöltődése után a teljes reakciógáz mennyisége felhasználható a túlhevítőben tüzelőanyag forrásként. Ebből a szempontból a 112 előhevítő térből eltávolított szennyvíz teljes- vagy részmennyisége felhasználható a reaktortérbe befecskendezhető túlhevített gőz képzésére. A folyamatábra (84. ábra) a leírtakon kívül ábrázolja a kisegítő fűtőrendszert is, amely a folyékony hőátadó közeget a 114 reakciótérben levő kerületi hőcserélőkben keringteti. Mint látható, a kerületi hőcserélő rendszerben van egy 126 szivattyú, ami a hőátadó folyadékot egy hőcserélőn vagy 128 tüzelőberendezésen át keringteti, ahol a folyadék újra felmelegszik és a 114 reakciótérben lévő 94 csőkötegbe kerül. Az előzőekben bemutatott és leírt reaktor és eljárás kiválóan alkalmas a korábban leírt típusú - nyers állapotukban általában viszonylag nagy nedvességtartalommal jellemezhető - széntartalmú anyagoknak vagy ezek keverékeinek kezelésére. A „széntartalmú anyag” kifejezésen a jelen szabadalmi leírásban szénben gazdag anyagokat értünk, amelyek tehernek mind a természetben előforduló anyagok, mind pedig mezőgazdasági és erdészeti műveletek során keletkezett hulladékok, amelyeket a bevezetőben részletesen ismertettünk. Ezeknek az anyagoknak a nedvességtartalma 50 tömegszázalék alatti kell, hogy legyen és tipikusan kb. 25 tömegszázalék. Belátható, hogy a reaktor egyes tereiben előállított hőmérséklet, az alkalmazott nyomás, valamint az egyes zónákon belüli tartózkodási idő változtatható a cellulóztartalmú anyag szükséges termikus feltárása és/vagy kémiai átalakulása érdekében attól függően, hogy milyen az alapanyag nedvességtartalma, általánosan kémiai szerkezete és széntartalma, valamint milyenek az előirányzott reakciótennék kívánt jellemzői. Eszerint az összetett reaktor 112 előmelegítő terét úgy szabályozhatjuk, hogy a szobahőmérsékletű alapanyag hőmérséklete kb. 90 'C (200 T) és kb. 260 *C (500 *F) közötti értékűre emelkedjen, mely ezután belépve a 114 reakciótérbe tovább hevüljön kb. 650 *C (1200 *F) hőmérsékletté, vagy még magasabb értékre. A reaktoron belüli nyomás ugyancsak változtatható kb. 2,07 Mpa (3000 psi) és kb. 20,7 Mpa (3000 psi) közötti értéken, miközben tipikusan kb. 4,14 Mpa (600 psi) és kb. 10,35 Mpa (1500 psi) közötti értéken tartjuk. A találmány szerinti berendezés másik előnyös kiviteli alakjánál, ami az 5. ábrán látható, az előhevítő rész egy 134 ferdekamra, amelynek a felső kimeneti végét a 136 karima köti össze a 114 reakcióteret képező, 140 összetett reaktor karimás 138 beömlőnyílásával. A 134 ferdekamra alsó végén van egy 142 beömlőnyílás, amelyen keresztül a nedves széntartalmú anyag belép és innen egy adagolócsigán vagy 144 zsilipes tartályon át, nyomás alatt a 134 ferdekamra alsó végébe jut. A széntartalmú anyagot nyomás alatt a 134 ferdekamrán át az ennek hosszában elhelyezkedő 146 szállítócsiga felfelé szállítja. A146 szállítócsiga felső vége a 134 ferdekamra felső végéhez csavarozott 148 zárósapkában, alsó vége pedig a 150 tömítőcsapágyban van csapágyazva. A 150 tömítőcsapágy egy karimára van szerelve, amely a 134 ferdekamra alsó végére van csavarozva. A 146 szállítócsiga kiálló tengely végét a 152 tengelykapcsoló kapcsolja össze a változtatható sebességű 154 villamos motorral. A 134 ferdekamra felső végén van egy karimás 156 kiömlőnyílás, ami hasadótárcsával vagy más alkalmas nyomáselengedő szeleppel van ellátva, hogy az előre beállított nyomásszint túllépése esetén a nyomást a reaktorrendszerből elengedje. A 134 ferdekamra alsó részén van egy másik, karimás 158 kiömlőnyílás, amihez a 134 ferdekamra falában egy alkalmas perforált szita, pl. egy Johnson-rendszerű szita csatlakozik. A nem lecsapatható gázok ezen a szitán át távoznak a rendszerből. A karimás 158 kiömlőnyüáshoz a 4. ábra szerinti elrendezésben kapcsolódik a 120 nyomáscsökkentő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
