202391. lajstromszámú szabadalom • Eljárás füstölő cigarettautánzat szén-üzemanyagának és ezt a szén-üzemanyagot tartalmazó üzemanyag egységnek az előállítására
1 HU 202391 B 2 B lépés: A részecskeméret csökkentése: Az A lépésben kapott szenet Wiley-malomban őröljük [gyártója az Arthur H. Thomas Co. cég (Philadelphia, PA)], 2 mm-nél kisebb részecskeméretű 5 durva porrá, majd a következőkben Trost-malomban [p'ártója a Garlock Co. cég, (Newton, PA)] igen finom porrá őröljük, azaz olyan port állítunk elő, amelynek átlagos részecskemérete 10 mikronnál kisebb. 10 C lépés: Finomítás A B lépésben kapott port 23 cm átmérőjű, rozsdamentes acélból készült tartóba helyezzük, és ismé- 15 telten pirolizáljuk (azaz finomítjuk) a 6. példában leírt kemencében. Az acél-konténert a kemecébe helyezzük, és a 6. példa A lépése szerint nitrogént áramoltatunk át. A kemencét a végső finomítási hőmérsékletre, azaz 850 °C-ra melegítjük 150 °C/óra 20 hevítési sebességgel), és 8 órán át ugyanezen a hőmérsékleten tartjuk, majd a finomított terméket nitrogénatmoszférában szobahőmérsékletre hűtjük. Az így kapott, finomított szén fentiek szerint végzett vizsgálata a következő eredményekhez vezet: 25 Hidrogén Szén Vázsűrűség Nedveségtartalom pH 0,5% 95,0% 1,99 g/cm3 0,7 % 7,95 30 D lépés: Keverés és formázás (kialakítás) A C lépésben kapott finomított port extrudálható 35 keverékké alakítjuk úgy, hogy 378,25 g szenet 42,5 g karboxi-metil- cellulóz-nátriumsóval Sigma Blade típusú keverővei (gyártója a Read Corporation cég, kapacitása körülbelül 1 liter) 10 percen át keverjük, majd a keverőbe 4,25 g kálium-karbonátot tartalmazó 40 240 g vizet adunk. Ezután 5 percig keverjük, majd lefedjük a keverőedényt, és az elegyet addig keverjük, amíg kittszerű, konzisztens tömeget kapunk. Ehhez 3 óra keverési idő szükséges. Ekkor a fedőt eltávolítjuk, és a keveréket a levegőn 45 száradni hagyjuk, miközben a keverést folytatjuk mindaddig, amíg a kittszerű tömeg apró, 1,3 cm átmérőjű golyócskákra töredezik; ez 30 percet vesz igénybe. Ebben az időbpontban a keverék nedvességtartalma 36%. Ezután a kis méretű golyócskákat 50 1 órán át műanyagzsákban öregítjük (érleljük). Az így készített keveréket dugattyús típusú extruderben, amelynek dugattyúmérete 44,45x228,6 mm, extrudáljuk. A kis méretű, szénből és kötőanyagból álló golyócskákat a dugattyúba töltjük, és a levegő- 55 hézagok eltávolítása céljából egy sárgarézruddal ledöngöljük. Az extruzióra mintegy 150 g keveréket használunk. Műanyaggyártáshoz alkalmazott extruziós nyomófejet alkalmazva 4,5 mm átmérőjű, szilárd rudat 60 állítunk elő. Az extruziót vertikális helyzetben Fornex LT30D [gyártója a Forney Co. cég (Wampun, PA)] húzásvizsgáló berendezésben hajtjuk végre. Az extruzió sebessége a dugattyún 1,8 cm/perc, a nyomás 20 685 MPa. 65 Az extrudált terméket másnapig 75 °C hőmérsékleten, 60%-os nedvességtartalmú térben száradni hagyjuk, majd levegővel szellőztetett kemencében, 65 °C hőmérsékleten 4% nedveségtartalomig szárítjuk. Ezután az extrudált rudat 10 mm hosszúságú darabokra vágjuk, és a rúdalakú darabokba hosszanti irányban 0,66 mm méretű furatokat létesítünk. 2. példa Az 1. példa szerint előállított típusú üzemanyagforrást formázás után nitrogénáramban pirolizálunk Lindeburg-csőkemencében [Lindeburg, Model S4031 (Watertown, WI)]. Ezt a pirolízist abból a célból hajtjuk végre, hogy a 10 üzemanyagegységben lévő kötőanyagot szénné alakítsuk. A kemencébe Vycor-csövet helyezünk, a cső egyik végére nitrogént vezetünk, átvezetjük a csövön, és a cső másik végén, egy második csövön visszük át, amelyet a Vycor-csőben vízoszlopnak megfelelő ellennyomást biztosító vízrétegbe merítünk. Az üzemanyagforrást a forró zónába helyezzük, majd a kemencét lehűtjük, 15 percig 100 ml/óra sebességgel áramló nitrogénnel öblítjük, és utána 30 perc alatt 1050 °C-ra fűtjük. A kemencét egy órán át ezen a pirolízishőmérsékleten tartjuk, majd szobahőmérsékletre lehűlni hagyjuk. 3-5. példa A finomítás körülményeinek a finomított szén sajátságaira gyakorolt hatásainak a meghatározása céljából az 1. példa B lépése szerint előállított port különböző finomítású hőmérsékleteken kezeljük. A szénport 2 órán át a táblázatban megadott hőmérsékleteken finomítjuk. Az alábbiakban megadjuk a szén kémiai és fizikai tulajdonságainak a módosulását a finomítás hőmérséklete szerint. A példa sorszáma A finomítás hőmérséklete °C Vázsűrűség Fajlagos felület m2/g 3. 750 1,82 480 4. 950 1,95 270 5. 1150 1,92 20 6. példa A lépés: Pirolízis egy lépésben 4,2 kg 1. példában használt papírt 25x25x46 cm Blue M típuső boxkemencében pirolizálunk. A boxkemencébe 304 jelű rozsdamentes acélból készült, 23x23x71 cm méretű fémboxot helyezünk, és a fémbox külső részére (azaz a kemencén kívüli részére) fedőt csavarozunk. A box körüli teret kerámia-szigetelőrosttal töltjük ki. A boxba a fedőn át 36 liter/óra sebességgel nitrogéngázt vezetünk. A gázt a box tetőrészén vezetjük ki, és úgy vezetjük vízbe, hogy a boxban a víz 1,3 cm vízoszlopnak megfelelő ellennyomást hozzon létre. A kemencén belül, azonban a fémboxon kívül a hőmérséklet ellenőrzésére hőelemet helyezünk el. A kemencét a következő módon fűtjük fel: 1. 20 óra alatt (15 “C/óra sebességgel) 50 °C-ról 350 °C-ra; 2. 2 órán át 350 °C-on tartjuk; 9
