202391. lajstromszámú szabadalom • Eljárás füstölő cigarettautánzat szén-üzemanyagának és ezt a szén-üzemanyagot tartalmazó üzemanyag egységnek az előállítására
1 HU 202391 B 2 A bevezető pirolízis-lépés a gyakorlott szakember számára ismert hevítő eszközzel elvégezhető. A bevezető pirolízis céljára sokféle kemence alkalmazható. Kis léptékű előállítás során - például kutatások során - kis méretű csőkemencét alkalmazhatunk (amely például a Lindbergh Company cégtől szerezhető be). Ezeket a kemencéket pozitív nyomású és/vagy közömbös gáz áramoltatásával használhatjuk (akár kvarc-, akár üvegcsövekkel). Tégelyalakú kemencék (amelyeket például a Harper Company cég hoz forgalomba) is használhatók erre a célra. Az ilyen kemencéket általában elektromosan fűtjük. Ha némileg nagyobb méretben dolgozunk, akkor standardizált kamrás kemencét (boxkemencét) használhatunk. Az ilyen típusú kemencékben egy zárt - általában fémből készült - kamra van elhelyezve és a kiinduló anyagot ebbe a kamrába tesszük. Ezek a kamrák úgy tervezhetők, hogy nyomással szemben ellenállók legyenek, és úgy hegeszthetők, hogy oxidációval szemben védjenek. Az előnyös gyártási eljárás során a kemencében kétrészes, összekapcsolt boxot alkalmazunk. Ha a környezet további szabályzása kívánatos, akkor a kamrába közömbös gázt szállító vezetékek illeszthetők. Kis léptékű előállítás céljára előnyösen, ha olyan zárt kamrát alkalmazunk, amely ben pozitív közömbös gáznyomás (például 2,5-13 cm vízoszlopnak megfelelő ellennyomás) áll fenn, és szellőző gázvezetékkel van ellátva. E célra alkalmas kemencék kereskedelmi forgalomból szerezhetők be; ezeket a kemencéket általában elektromosan fűtjük, és fel kell szerelnünk a hevítés sebességét szabályozó berendezéssel (amely beszerezhető például az Ómega-cégtől). Nagyobb léptékű - például kísérleti üzemi - gyártás során tégelyalakú vagy mély kemencéket alkalmazhatunk. Ezeket a kemencéket szintén elektromosan fűtjiik (ilyenek beszerezhetők a General Electric cégtől), azonban gázzal is hevíthetők. A nagyobb méretű kemencék két részből állnak, és homok- vagy kokszzárral vannak ellátva. Ha cellulózos anyagokból a találmány szerinti előnyös eljárással szénterméket állítunk elő, akkor olyan, nagy méretű kemencéket alkalmazhatunk, amelyeket a szén- és grafitelektródok kihevítése során használnak, A bevezető pirolízis után a pirolízis során alkalmazott atmoszférát előnyösen mindaddig az anyag fölött tartjuk, amíg 30 °C-nál alacsonyabb hőmérsékletre, előnyösen 25 ‘C-nál alacsonyabb hőmérsékletre lehűl. így megelőzhető az egyébként forró, pirolizált anyagtömeg esetleges öngyulladása a levegővel való érintkezéskor. A találmány szerinti előnyös eljárás a részecskeméret csökkentésének lépését is magában foglalja, aminek során a pirolizált terméket előbb kis részecskékre (amelyek átmérője körülbelül 2 mm vagy ennél kevesebb) és végül finom porrá (amelynek átlagos részecskemérete körülbelül 10 mikronnál kevesebb) őröljük. A pirolizált cellulózos termék porrá alakítása számos típusú aprító- vagy őrlőberendezéssel végezhető. Az aprító- vagy őrlőműveletet általában elegendő időn át, egy vagy több megfelelő készülékben kell végezni, hogy finom port kapjunk, amelynek részecskemérete 50 mikronnál, előnyösen 10 mikronnál kisebb. Ezt az őrlési műveletet előnyösen úgy végezzük, hogy fokozatosan finomabb őrlést biztosító berendezéseket sorbakapcsolunk. Az előnyös por előállítása során például a bevezető őrlést egy durván őrlő kalapácsos malommal vagy „Wiley Mill” berendezésben (gyártója: az Arthur H. Thomas Co., Philadelphia, PA) végezhetjük. így 2 mm-nél kisebb részecskeméretű termékhez jutunk. Ezt durv a szemcséjű anyagot azután további őrlésnek vetjük alá egy energiamalomban és/vagy Attritor-malomban. Az enegiamalommal viszonylag egységes, kis részecskemérethez (körülbelül 10 mikronos mérethez) jutunk. Az Attritor-malom kisebb részecskeméretet eredményez, azonban a részecskeméret tartománya szélesebb, 0,1 mikrontól 15 mikronig terjed. Ezeknek a finom poroknak a keverékét felhasználhatjuk az előnyös üzemanyagegységek találmány szerinti előállítására. A találmány szerinti előnyös eljárás egy második pirolizáló vagy „finomító” lépést is magában foglal, aminek során a karbonizált, szemcsés terméket, vagy előnyösen a karbonizált finom porszerű terméket, nemoxidáló környezetben, előnyösen közömbös gázáramban, 650 °C- tói 1250 °C-ig terjedő hőmérsékleten ismételten pirolizáljuk. A nem kívánt illékony termékek és egyéb - a bevezető pirolízis során el nem távolított - szenynyezések, vagy a kezelés során esetleg bevezetett szennyezések kiküszöbölése céljából 650 °C-tól 850 °C-ig terjedő hőmérsékleteket alkalmazhatunk. Ilyen szennyezések jelenléte károsan befolyásolhatja az aeroszol minőségét, mert például mellékízt okozhat. A szén fajlagos felületének csökkentésére magasabb, például 850-1250 'C hőmérsékletet alkalmazhatunk, ami csökkenti az üzemanyagegységek égéshőmérsékletét. A finomítási lépésnek az a célja, hogy biztosítsa a végtermék legjobb minőségét, mivel a bevezető pirolizáló lépés céljára alkalmazott kemencék általában nem biztosítanak kielégítő minőségű és egységes terméket, amely kielégíti az előnyös üzemanyagegységek tisztasági követelményeit. A finomító lépés felhasználható továbbá a szén fizikai és kémiai paramétereinek a szabályzására is. így például a keményfapapírból készült széntermékek fajlagos felülete 500 m2/g-tól kisebb mint 50 m:/g értékig terjedő tartományban szabályozható (ennek mérését a nitrogénes- porozimetriás módszerrel végezzük). A vázsűrűség (amelyet hélium-piktométerrel mérünk) 1,4 g/ml-től 2,0 g/ml-ig váltakozhat. A finomító kezeléssel a széntől eltérő komponensek - például a kén és a klór - mennyisége szintén csökkenthető. Végül a finomító lépés során valamennyi visszamaradt szerves szennyezés pirolizálódik. A finomítás céljára használt kemencéket előnyösen közömbös gáz áramoltatásával vagy vákuummal működtetjük, hogy a szennyezéseket - például a kénhidrogént - kiöblítsük. Az öblítés kívánatos, de nem feltétlenül szükséges. A finomító lépésben azokat a kemencéket és kamrákat alkalmazzuk, mint a pirolízis során. A finomításra alkalmazhatunk szalagos kemencét, amelyben egy futószalag hordozza a szenet egy fémcsatomán át, és a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
