RS60400B1 - Postupak za proizvodnju naftnih proizvoda - Google Patents

Description

Opis

Tehnička oblast

[0001] Ovaj pronalazak se generalno odnosi na postupak za proizvodnju naftnih proizvoda od sirovina koje sadrže polimere.

Pozadina ovog pronalaska

[0002] U naftnoj industriji, komercijalno održivi tečni proizvodi se proizvode od raznih sirovina. Ovi materijali moraju efikasno da se pretvore i da imaju konzistentan kvalitet kako bi zadovoljili zahteve tržišta u smislu cene i kvaliteta. Plastični otpad se tradicionalno uništava na deponiji ili se spaljuje radi ogrevne vrednosti zbog poteškoće kod klasifikovanja tipova polimera u ekonomskom smislu i konzistentnim pretvaranju materijala u zamenjive tečne proizvode. I deponija i spaljivanje imaju nedostatke u ekološkom smislu i predstavljaju nisku vrednost i/ili skupa rešenja za ove sirovine koje su izuzetno bogate energijom.

[0003] Postupak pirolize predstavlja primer postupka toplotnog razlaganja koji se pokazao kao obećavajući kod efikasnog pretvaranja tokova plastičnog otpada u gasove koji potom mogu da se kondenzuju u tečnosti za dalju obradu u naftne i petrohemijske proizvode. Tehnologije pirolize ne mogu da pretvore pun opseg plastike u otpadni tok koji potom zahteva da se sprovede neki nivo klasifikovanja prilikom pripreme sirovina, čime se smanjuje ekonomska održivost. Pored toga, usled promena u otpadnom toku plastike, mnoge tehnologije pirolize nisu bile u mogućnosti da proizvedu konzistentan krajnji proizvod koji doradom može da se unapredi do naftnih proizvoda koji konzistentno ispunjavaju industrijske specifikacije. Takvi proizvodi koji su izvan i specifikacije zahtevaju dalju obradu koja zahteva utrošak velikih količina energije čime se dalje smanjuje ekonomska održivost.

[0004] WO2016/042213 se odnosi na uređaj za kontinuiranu pirolizu koji obuhvata najmanje dva kontrolna dela.

[0005] I dok trenutno postoji nekoliko postupaka koji su trenutno dostupni za proizvodnju naftnih proizvoda, postoje nedostaci takvih postupaka u smislu utroška energije, prinosa proizvoda i kvaliteta proizvedenih proizvoda.

Kratak sadržaj ovog pronalaska

[0006] Ovaj pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju naftnih proizvoda kako je otkriveno u zahtevu 1.

Kratak opis crteža

[0007] Gore pomenute i druge karakteristike ovog otkrivanja postaju jasne stručnjacima na koje se ovo otkrivanje i odnosi, nakon čitanja sledećeg opisa uz pozivanje na prateće crteže, pri čemu:

FIG.1 predstavlja šematski dijagram toka postupka za pravljenje naftnih proizvoda.

FIG.2 predstavlja šematski prikaz poprečnog preseka sistema za proizvodnju naftnih proizvoda, prema jednom primeru ovog pronalaska;

FIG.3 predstavlja šematski prikaz poprečnog preseka sistema za proizvodnju naftnih proizvoda. FIGS.4a i 4b predstavljaju dijagrame tokova koji ilustruju postupke primene kontrolera sistema za proizvodnju naftnih proizvoda.

FIG.5 predstavlja grafikon koji ilustruje temperaturu nasuprot procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa koji se proizvode upotrebom tri različite kompozicije mešovitih polimera za punjenje reaktora koji ima 71% slobodne zapremine, prema jednom primeru načina ostvarivanja ovog pronalaska;

FIG.6 predstavlja grafikon koji ilustruje temperaturu nasuprot procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa koji se proizvode upotrebom dve različite kompozicije mešovitih polimera za punjenje reaktora koji ima 88% slobodne zapremine, prema jednom primeru načina ostvarivanja ovog pronalaska;

FIG.7 predstavlja grafikon koji ilustruje temperaturu nasuprot procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa koji je proizvedene upotrebom kompozicija mešovitih polimera za punjenje reaktora koji ima 97% slobodne zapremine, prema jednom primeru načina ostvarivanja ovog pronalaska;

FIG.8 predstavlja grafikon koji ilustruje varijaciju i prosečan procenat varijacije kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa koji su proizvedeni u reaktorima koji imaju 71% slobodne zapremine i 88% slobodne zapremine, prema jednom načinu ostvarivanja ovog pronalaska;

FIG.9 predstavlja grafikon koji ilustruje grafičke prikaze temperature naspram procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa koji su proizvedeni u reaktorima koji imaju 71%, 88%, 97% i 99% slobodne zapremine, prema jednom primeru načina ostvarivanja ovog pronalaska;

FIG.10 ilustruje grafikon traga tečnog naftnog hromatografa kondenzabilnog dela toka gasa proizvedenog iz postupka za proizvodnju naftnih proizvoda, prema jednom primeru ovog pronalaska.

Detaljan opis

[0008] Razni primeri postupka za proizvodnju naftnih proizvoda ovog pronalaska se generalno odnose na postupke koji pretvaraju mešovite polimerne materijale, uključujući ali bez ograničenja na mešoviti polimerni otpad, u konzistentnu kvalitetnu proizvodnju zamenjivih naftnih proizvoda. Ovi zamenjivi naftni proizvodi uključuju, ali bez ograničenja na naftu; destilat, (npr. dizel); i dizel gorivo (npr. teško ulje i vosak). Ovi postupci za proizvodnju naftnih proizvoda mogu da daju najmanje 50%, u drugom primeru od oko 50% do oko 90%, u drugom primeru od oko 60 do oko 90%, i u drugom primeru od oko 70% do oko 90% zamenjivih proizvoda. Primer načina ostvarivanja ovde opisanog postupka mogu da proizvedu najmanje oko 55% od oko 60% do oko 90%, u drugom primeru od oko 70% do oko 92% kondenzabilnog gasa u odnosu na proizvod gasa koji se stvara ovim postupkom.

[0009] Postupak za proizvodnju naftnih proizvoda uključuje pirolizu sirovina koja obuhvata mešani polimer i in situ reakcije koje proizvode čvrst inertan ostatak, rastopljene tečnosti, i gasove unutar suda reaktora. Tok čvrstog inertnog ostatka i tok proizvoda gasa izlaze iz reaktora. Masovno pretvaranje sirovina u kondenzabilne i nekondenzabilne proizvode gasa se dešava unutar suda reaktora. Do oko 100 mas.% kondenzabilnog proizvoda gasa je pretvoreno u iskoristiv proizvod goriva, i do 100% nekondenzabilnog gasa se može koristiti za gorivo.

[0010] Pojam "sirovine" kako se ovde upotrebljava se odnosi na materijal koji sadrži mešavinu najmanje dva različita polimera koja se koriste tokom postupka proizvodnje naftnih proizvoda. Sirovine uključuju, ali bez ograničenja na, polimerne otpatke.

[0011] Pojam "polimerni otpaci" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na plastiku posle proizvodnje i upotrebe koja više nije potrebna za ono za šta je predviđena. Na primer, plastika nakon upotrebe je obično trodimenzionalni proizvod koji je proizveden toplotnim tretiranjem i deformacijom, npr. oblikovanjem, istiskivanjem, itd. devičanske plastike.

[0012] Pojam "ugljovodonični materijal" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na materijal, na primer sirovinski materijal, koji sadrži atome ugljenika i vodonika.

[0013] Pojam "rastopljeni materijal" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na materijal koji se delimično rastapa u tečnost sa nešto čvrstog ili samo delimično istopljenog materijala."

[0014] Pojam "piroliza" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na toplotno razlaganje organskog materijala pri povišenim temperaturama i može da se javi u prisustvu niskih nivoa kiseonika, na primer, manje od 10% kiseonika.

[0015] Pojam "toplotno razlaganje" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na postupak u kojem se polimerni materijali veće molekulske mase razbijaju na materijale manje molekulske mase.

[0016] Pojam "toplotno pucanje" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na postupak koji se javlja u prostoru isparenja u kojem se organski materijali veće molekulske mase, na primer oligomeri, dalje razbijaju u organske materijale manje molekulske mase.

[0017] Pojam "reakcije rekombinacije" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na hemijski postupak koji se javlja u prostoru isparenja u kojem fragmenti manje molekulske mase reaguju kako bi se formirali materijali veće molekulske mase.

[0018] Pojam "anaerobni" se odnosi na sredinu koja ima malo, na primer, manje od 3%, manje od 2%, manje od 1% ili približno nula, kiseonika, O2, ili "slobodan" ili "nevezan" kiseonik u odnosu na zapreminu gasa u okolini.

[0019] Pojam "čvrst inertan ostatak" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na čvrst materijal koji je formiran ili ostaje čvrst tokom toplotnog razlaganje sirovina.

[0020] Pojam "gas" kako se ovde upotrebljava, se odnosi na sve gasove uključujući kondenzabilni gas, nekondenzabilni gas, i pregrejani gas.

[0021] Pojam "tečni" se ovde odnosi na materijal koji predstavlja gasovitu, tečnu, suspendovanu, ili rastopljenu masu.

[0022] Pojam "čvrste materije" kako se ovde upotrebljava se odnosi na materijal koji je čvrst i stabilan u obliku i nije ni tečan ni gasovit. Primeri čvrstih materija uključuju sirovinski materijal i čvrst inertan ostatak.

[0023] Pojam "šaržni postupak" ovde predstavlja postupak u kojem su svi reaktanti smešteni u reaktor na početku postupka a zatim se obrađuju prema prethodno određenom toku reakcije tokom koje se nijedan materijal ne uvodi ili ne uklanja iz reaktora.

[0024] Pojam "kontinuirani postupak" se ovde odnosi na postupak u kojem su reaktanti uvedeni a proizvodi istovremeno povučeni na kontinuirani način.

[0025] Pojam "polikontinuirani postupak" se ovde odnosi na postupak koji se ne uklapa ni u šaržni ni u kontinuirani postupak. Na primer, polikontinuirani postupak može da uključuje postupak u kojem se neki od reaktanata pune na početku dok se ostatak uvodi kontinuirano kako reakcija napreduje. Drugi primer je sličan šaržnom reaktoru osim što je jedan ili više proizvoda kontinuirano uklonjeno. U drugom primeru, postupak je sličan kontinuiranom postupku u kojem su reaktanti uvedeni kontinuirano kako reakcija napreduje a proizvodi u razmacima uklonjeni.

[0026] Pojam "katalizator" kako se ovde upotrebljava se odnosi na materijal koji ubrzava kinetiku reakcije.

[0027] Pojam "bez dodatog katalizatora" kako se ovde upotrebljava se odnosi na postupak za proizvodnju naftnih proizvoda bez dodatog katalizatorskog materijala u postupku, na primer bez katalizatora koji je dodat sirovinama ili koji je dodat u sud reaktora radi izvođenja postupka.

[0028] Pojam "brzina zagrevanja" kako se ovde upotrebljava se odnosi na toplotu koja se jedan put primenjuje na sud reaktora.

[0029] Pojam "toplotni tok" kako se ovde upotrebljava se odnosi na brzinu zagrevanja koja se primenjuje po jedinici površine zagrejane površine sa kojom je materijal u kontaktu.

[0030] Pojam "prinos" kako se ovde upotrebljava je definisan kao masa proizvoda gasa kondenzovanog po masi sirovine. Prinos = (masa kondenzovanog proizvoda gasa/mase sirovine) x 100. Na primer, ukoliko je masa kondenzovanog proizvoda gasa 50 kg, a masa sirovina 75 kg onda je prinos 66.7%.

[0031] Pojam "kontrolisana konzistentnost" kako se ovde upotrebljava se odnosi na mogućnost da se održava kontrola kompozicije kondenzabilnih proizvoda goriva, na primer nafte, destilata i dizel goriva, imajući u vidu varijaciju u kompoziciji sirovina.

[0032] FIG.1 predstavlja dijagram toka 1 postupka za proizvodnju naftnih proizvoda. Jedinica 2 za punjenje sadrži sirovinski materijal koji teče duž toka 3 sirovina u reaktorski uređaj 4. Postupak toplotnog razlaganja, na primer postupak pirolize, koji se odvija unutar reaktorskog uređaja 4 pretvara sirovine u tok 5 proizvoda naftnog gasa koji postoji u reaktorskom uređaju i koji je sakupljen u jedinici 6 za sakupljanje gasa. Sakupljeni gas može biti kondenzovan i čuvan u rezervoaru za čuvanje proizvoda (nije prikazano). Tok 7 čvrstog inertnog ostatka takođe postoji u reaktorskom uređaju 5 i sakupljen je u jedinici 8 za sakupljanje čvrstih materija. I sakupljeni gas i sakupljene čvrste materije mogu dalje da podlegnu doradi. Jedinica 2 za punjenje može da bude, na primer, svrdlo koje potiskuje sirovine prema reaktorskom uređaju pri prethodno određenoj brzini punjenja, a jedinica za punjenje opciono može da obezbedi toplotu za sirovine. Ovde je pronađeno da postupak za pravljenje naftnih proizvoda može da obezbedi proizvod konzistentnog kvaliteta u šaržnom, polukontinuiranom, i kontinuiranom postupku kada se brzina punjenja razlikuje tokom reakcije. Postupak takođe može da obezbedi proizvod konzistentnog kvaliteta kada kompozicija sirovina varira tokom postupka

[0033] Postupak obezbeđuje seriju reakcija pucanja gasa kombinovanih sa kondenzacijom i reakcijama rekombinacije da bi se dobile željene kompozicije proizvoda gasa koje izlaze iz reaktorskog uređaja. U bilo kom od ovde datih primera, postupak može da se izvede u šaržnom postupku, kontinuiranom postupku ili polikontinuiranom postupku. U bilo kom od ovde datih primera, postupak proizvodnje naftnih proizvoda uključuje upravljanje reakcionom hemijom u sudu reaktora, bilo da se upravljanje hemijom reakcije odvija u jednoj reakcionoj zoni reaktorskog uređaja ili u više reakcionih zona koje su obuhvaćene unutar jednog suda reaktora. U bilo kom primeru načina ostvarivanja opisanom ovde postupak za proizvodnju naftnih proizvoda ne koristi dodati katalizator za izvođenje postupka.

[0034] U jednom primeru, kontinuirani postupak pretvara mešoviti plastični otpad u zamenjive naftne proizvode, npr. naftu, destilat, vosak i dizel gorivo, pirolizom i istovremenim reakcijama pucanja faze gasa i rekombinacije. Ovde je pronađeno da distribucija energije može da bude kontrolisana kako bi se uticalo na razne reakcije pucanja i rekombinacije koje se javljaju u reakcionom sudu a ova distribucija energije može da se kontroliše na razne načine. Na primer, distribucija energije može da bude kontrolisana kontrolisanjem dovođenja toplote u sud reaktora, i kontrolisanjem temperaturnog gradijenta u sudu reaktora. Temperaturni gradijent može da bude kontrolisan kontrolisanjem dovođenja toplote i kontrolisanjem povlačenja toplote iz suda reaktora. Povlačenje toplote može da bude kontrolisano, na primer, kontrolisanjem brzine protoka i/ili temperature gasa koji prolazi pored i/ili je u kontaktu sa spoljašnjom površinom suda reaktora reaktorskog uređaja. U drugom primeru, distribucija energije može da bude kontrolisana kontrolisanjem dovođenja toplote i nezavisnim kontrolisanjem temperaturnog gradijenta u više zona reaktora suda reaktorskog uređaja. Dizajn reaktorskog uređaja i postupak omogućavaju seriju kontrolisane pirolize i kontrolisanih reakcija pucanja faze gasa i reakcija rekombinacije da bi se proizveli naftni proizvodi kontrolisane konzistentnosti koji koriste mešovite sirovine koje mogu da variraju u kompoziciji.

[0035] Toplotna energija može nezavisno da se primenjuje i povlači suda reaktora koji obuhvata jednu ili suda reaktora koji obuhvata više sekvencijalnih zona reaktora. Temperaturni gradijent unutar reaktorskog uređaja i/ili unutar svake od sekvencijalnih zona reaktora između površine dna suda reaktora do gornjeg dela reaktora na izlaznom otvoru za gas. Zaključeno je da ovde otkriveni postupci proizvode naftne proizvode željenih distribucija kompozicije od raznih mešovitih polimera, uključujući mešovite otpatke polimera. Sirovine mešavina nekonzistentne kompozicije mogu da proizvode suštinski istu ciljnu distribuciju kompozicija istog proizvoda, tj. željenu "distribuciju kompozicije." Na primer, proizvodi proizvedeni ovde datim postupkom mogu da uključe ciljne kompozicije, željeni procentualni opseg i nafte, i destilata, voska, dizel goriva. Primeri u nastavku pokazuju kontrolisanu konzistentnost u naftnom proizvodu. Kompozicija ugljovodoničnog sirovinskog materijala ovog pronalaska varira od oko 10% do oko 70% polietilena, od oko 10% do 70% polipropilena, od oko 10% do oko 30% polistirena i od oko 0% do 30% drugih polimernih materijala koji se obično koriste, uključujući ali bez ograničenja na, polivinilhlorid, poliestar, polikarbonat, polimetilmetakrilat, najlon i njima slične.

[0036] FIG.2 predstavlja šematski prikaz sistema 10 za izvođenje pirolize mešovitih polimera, prema jednom aspektu ovog pronalaska. U jednom primeru, sistem 10 uključuje reaktorski uređaj 12 koji predstavlja uređaj sa dvostrukim zidom koji uključuje nerotirajući sud 14 reaktora i spoljašnji oklop 16 koji suštinski okružuje sud 14 reaktora. Reaktorski uređaj 12 je nerotirajući uređaj. Spoljašnji oklop 16 predstavlja prostornu udaljenost, na primer udaljenost koja je u opsegu od oko 2-20 centimetara, od suda 14 reaktora a unutrašnji zid 18 predstavlja opcioni separacioni zid koji se pruža između suda 14 reaktora i spoljašnjeg oklopa 16 da bi se definisali fluidni kanali ili plenum 20 ili 22. Fluidni kanali 20 i 22 dopuštaju medijumu razmene toplote, na primer, gasnoj tečnosti, da cirkuliše ili da prolazi kroz kanale odvojeno duž spoljašnjeg suda 14 reaktora između suda 14 reaktora i spoljašnjeg oklopa 16. Reaktorski uređaj 12 opciono uključuje izolaciju duž spoljašnosti spoljašnjeg oklopa kako bi se smanjili toplotni gubici i poboljšala toplotna efikasnost postupka.

[0037] Kako je prikazano na FIG.2, reaktorski uređaj 12 ima više zona reaktora, na primer prva zona reaktora, Z1, i druga zona reaktora, Z2, koje su uzastopne i susedne zone reaktora duž horizontalne ose, ose X, reaktorskog uređaja, na primer, od ulaznog do izlaznog otvora za gas. Odvojene zone reaktora Z1i Z2su definisane mestom unutrašnjeg zida 18 koji se pruža duž oboda spoljašnje površine suda 14 reaktora i koji je u kontaktu i sa sudom 14 reaktora i spoljašnjim oklopom 16. Iako je sud 14 reaktora otvoren za protok sirovina u smeru strelice 19 koja pokazuje protok duž horizontalne ose reaktora, zona reaktora Z1i Z2suda reaktora 12 su definisani prema mestu unutrašnjeg zida 18 koji razdvaja fluidne kanale, fluidne kanale 20 i 22. Kako je prikazano, na primer, zona reaktora Z1je prikazan kao uzvodni deo 23 reaktorskog uređaja 12, (tj. naznačeni uzvodni tok isprekidane linije 24 između unutrašnjeg zida 18), i uključuje zapreminu suda 14 reaktora koja je okružena fluidnim kanalom 20 i takođe prstenastu zapreminu fluidnog kanala 20. Zona reaktora Z2je prikazana kao nizvodni deo 25 reaktorskog uređaja 12, (tj. označeni nizvodni tok isprekidane linije 24 između unutrašnjeg zida 18), i uključuje zapreminu suda 14 reaktora koja je okružena fluidnim kanalom 22 i takođe prstenastom zapreminom fluidnog kanala 22.

[0038] Reaktorski uređaj za izvođenje pirolize mešovitih polimernih materijala uključuje sud 14 reaktora i spoljašnji oklop 16 koji okružuje sud reaktora. Unutrašnji zid 18 se pruža između spoljašnjeg oklopa i suda reaktora i definiše prvi fluidni kanal 20 i drugi fluidni kanal 22 za odvojeno prenošenje tečnosti, na primer gasne tečnosti, između suda reaktora i spoljašnjeg oklopa. Fluidni kanal 20 je raspoređen oko suda 14 reaktora u prvoj zoni reaktora Z1, a fluidni kanal 22 je raspoređen oko suda 14 reaktora u drugoj zoni reaktora Z2reaktorskog uređaja 12. Reaktorski uređaj 12 dalje uključuje više izvora toplote, na primer H1 i H2, koji nezavisno obezbeđuju toplotnu energiju Q1i Q2prvoj zoni Z1i drugoj zoni Z2, redom. Na primer, izvori toplote H1i H2mogu da uključuju gorionik na gas koji se snabdeva gorivom koje prolazi kroz cevovod 26, pri čemu njegov protok mogu da kontrolišu ventili, 28, 30. Prema jednom primeru ovog pronalaska, izvori toplote H1i H2su raspoređeni unutar reaktorskog uređaja 12 između suda 14 reaktora i spoljašnjeg oklopa 16 zona reaktora, Z1i Z2, redom, duž horizontalne dužine reaktorskog uređaja 12, odnosno, duž horizontalne ose. U drugom primeru, izvori toplote H1i H2su raspoređeni izvan ili spolja u odnosu na reaktorski uređaj 12. Dovođenje toplotne energije se nezavisno kontroliše u svakoj zoni reaktora Z1i Z2putem izvora toplote H1i H2a temperaturni gradijent je napravljen duž druge ose, na primer duž vertikalne ose, unutar svake od sekvencijalnih zona reaktora. Toplotna energija po jediničnoj masi sirovina napunjenih u sud reaktora može da bude u opsegu od oko 0.5 MJ/kg/sat do oko 5 MJ/kg/sat.

[0039] Ovde otkriveni postupci prenose mešovite polimerne materijale duž više uzastopnih zona reaktora koje su nezavisno kontrolisane. Odnosno, toplotna energija se nezavisno primenjuje na i povlači iz svake od više sekvencijalnih zona reaktora pri čemu se stvara temperaturni gradijent, na primer temperaturni gradijent duž vertikalne ose, označene kao osa Y unutar svake od sekvencijalnih zona reaktora. Temperaturni gradijent ili razlika od površine dna suda 60 za pirolizu koji je u kontaktu sa sirovinama do gornjeg dela suda 25 reaktora na izlaznom otvoru 54 suda reaktora može da bude u opsegu, na primer od oko 50°C do 450°C, u drugom primeru od oko 90°C do oko 350°C, i u drugom primeru od oko 100°C do oko 300°C.

[0040] Topao gas teče kroz fluidne kanale 20 i 22. U ovom primeru gas je ispusni gas koga stvara izvor toplote H1i koji teče kroz kanal 20 i odvojen je kanalom, tj. ne meša se sa, ispusnim gasom koji stvara izvor toplote H2koji teče kroz kanal 22. Reaktorski uređaj može da uključi opcioni izvor toplote, H3, da bi se obezbedila toplotna energija Q3do izlaznog otvora 38 za gas sa otvorom 39 za pražnjenje čvrstog ostatka ovog postupka. Izvor toplote H3može da se nalazi unutar ili spolja, ili na oba mesta, u odnosu na spoljašnji oklop 16 reaktorskog uređaja. Ukoliko je izvor toplote H3gorionik na gas koji se nalazi između reakcionog suda 14 i spoljašnjeg oklopa 16, ispusni gas može da cirkuliše u fluidnom kanalu 22 zone reaktora Z2, na primer. Toplotna energija se nezavisno primenjuje i povlači iz svake od više sekvencijalnih zona reaktora pri čemu se stvara temperaturni gradijent koji je kontrolisan od rastopljenog polimera i/ili rezidualnih čvrstih materija na osnovnom delu suda reaktora do gasova na gornjem delu suda reaktora.

[0041] Reaktorski uređaj 12 uključuje ventile kanala 40 i 42 duž spoljašnjeg oklopa 16, u svakoj zoni reaktora Z1i Z2, redom. Ispusni ventili 40 i 42 dalje uključuju uređaj 44 i 46 za kontrolu protoka, na primer ventile, prigušivače i njihove kombinacije, radi kontrolisanja otpuštanja ispusnog gasa iz kanala 20 i 22, redom. Uređaj za kontrolu protoka može da bude korišćen da se nezavisno reguliše ili u potpunosti zatvori protok ispusnog gasa iz kanala između suda reaktora i spoljašnjeg oklopa kako bi se kontrolisalo dovođenje i/ili povlačenje energije iz svake od zona reaktora zbog kondenzovanja gasa u sudu reaktora i zbog kontrolisanja reakcija pucanja i proizvoda. Trebalo bi razumeti da se za kontrolisanje otpuštanja, može koristiti i drugi uređaj za kontrolu protoka osim prigušivača, i takav uređaj može da uključuje ali bez ograničenja na ventil, na primer. Toplotna energija koja je povučena iz svake od više sekvencijalnih zona reaktora može da bude nezavisno kontrolisana kako bi se kontrolisali postupci pucanja gasa i rekombinacije i proizvodi dobijeni iz tog postupka.

[0042] Protok gasa uključujući proizvode isparenja izlaze iz reaktorskog uređaja 12 kroz najmanje jedan cevovod za proizvod, na primer 50 i 52, suda 14 reaktora. Svaki cevovod za proizvod 50, 52 opciono uključuje ventil, na primer, ventil 54 i ventil 56, redom, za opciono kontrolisanje pražnjenja mase proizvoda isparenja i donekle kompozicije gasa putem ovog postupka. Proizvodi gasa koji izlaze iz suda reaktora su sakupljeni radi dalje obrade. Na primer, prosečan maseni protok proizvoda naftnog gasa koji izlazi iz reaktora može da bude u opsegu od oko 0.008 kg/L•h do oko 0.06 kg/L•h (0.5 funti/kubne stope po satu do oko 3.5 funti po kubnoj stopi po satu).

[0043] Postupak prema ovom pronalasku uključuje primenjivanje toplotne energije na mešovite polimerne materijale kako se prenosi kroz reaktorski uređaj. Postupak uključuje nezavisno kontrolisanje toplotne energije koja se primenjuje na sekvencijalne zone reaktora, Z1i Z2, i nezavisno kontrolisanje toplotne energije koja je povučena iz sekvencijalnih zona reaktora Z1i Z2. Kontrola toplotne energije stvara temperaturni gradijent unutar svake zone reaktora, na primer duž vertikalne ose, označene kao Y osa, od osnove 60 do vrha 62 suda 14 reaktora. Postupci iz primera ovog pronalaska koji su ovde otkriveni, kontrolišu toplotnu energiju koja se primenjuje i povlači, pri čemu se promoviše zagrevanje do refluksa koje obezbeđuje za seriju kondenzacije, reakcije pucanja gasa i rekombinacije i samim tim se osigurava željeni kvalitet kompozicije.

[0044] I dalje se pozivajući na FIG.2, sirovine 70 mešovitih polimernih materijala se pune kroz otvor 72 za ulaz 74 reaktorskog uređaja 12. Kako su sirovine 70 zagrevane i prenošene kroz reaktorski uređaj one su se fizički transformisale u rastopljeni polimer 76, čvrsti ostatak 78 i gasovita stanja 80. Postupci pirolize opisani ovde kontrolišu različite regione koji stupaju u interakciju ili granične površine između rastopljenog polimera, rezidualnih čvrstih materija i faza gasova. Postupci iz primera ovog pronalaska otkriveni ovde kontrolišu brzinu stvaranja gasa, kondenzaciju, i samim tim tip molekula proizvedenih u fazi gasa.

[0045] Tokom operacije, temperatura nastalog gasa, označena kao tekući tokovi gasa 80 i 81, unutar suda 14 reaktora suštinski prevazilazi temperaturu topljenja, ili temperature prelaska u staklo, mešovitih polimera u sirovinama. Temperatura unutar suda 14 reaktora će varirati od osnove suda 60 reaktora koji je u kontaktu sa polimernim rastopom i rezidualnim čvrstim materijalima, do vrha 62 reaktora koji je u kontaktu sa proizvodima gasa.

[0046] Stoga u jednom primeru postupak za proizvodnju naftnih proizvoda uključuje punjenje reaktorskog uređaja 12 sirovinama 70 koje obuhvataju mešoviti polimerni materijal, i zagrevanje sirovina dok se sirovine, i proizvodi koje stvaraju te sirovine prenose, kroz reaktorski uređaj 12. Toplotna energija koja se primenjuje na svaku od više sekvencijalnih zona reaktora je nezavisno kontrolisana i toplotna energija koja je povučena iz svake od sekvencijalnih zona reaktora je nezavisno kontrolisana. Proizvodi koji nastaju postupkom pirolize i sakupljeni iz reaktora uključuju proizvode gasa i rezidualne čvrste materije. Proizvodi gasa su sakupljeni radi dalje obrade, na primer hidro-tretiranja, radi proizvodnje naftnih proizvoda kao što je dizel gorivo i nafta na primer.

[0047] Postupak je anaerobni u operaciji. Pojam "anaerobni" se odnosi na okolinu koja ima nizak nivo, ili blizu nule, gasa kiseonika, O2, ili "slobodan" ili "nevezani" sadržaj kiseonika. Odnosno, nakon početnog zagrevanja sirovina koje ulaze u reaktorski uređaj 12 i tokom postupka pirolize, sud 14 reaktora sadrži manje od oko 3 vol.% kiseonika, u alternativnom načinu ostvarivanja, manje od oko 2 vol.% kiseonika, u alternativnom načinu ostvarivanja, manje od oko 1 vol.% kiseonika, a opet u alternativnom načinu ostvarivanja, od oko 0.01 vol.% do oko 1 vol.% kiseonika, u odnosu na unutrašnju zapreminu suda reaktora.

[0048] Punjenje sirovina u sud 14 reaktora reaktorskog uređaja 12 se kontroliše kako bi se uskladile veličina i geometrija suda reaktora. Kako se materijal prenosi duž suda reaktora i kroz uzastopne zone reaktora, masa rastopljenog polimera je smanjena, a rezidualne čvrste materije ostaju. Toplota se primenjuje na rezidualne čvrste materije dok je suva i sadrži manje od oko 5 mas.% ugljenika, na primer.

[0049] Prosečna površina punjenja sirovina uzima u obzir varijacije u dubini ležišta u zavisnosti od geometrije reaktora. Reaktor koji ima veliku zapreminu do površine je poželjan, na primer, kod reaktora cilindričnog, ili pravougaonog, na primer, i horizontalnog oblika, tj. kod onih čija je dužina najmanje dva ili tri puta veća od visine.. U načinima ostvarivanja iz primera koji su ovde opisana, reaktor ima dovoljnu dubinu ili prečnik da omogući formiranje sloja rezidualnih čvrstih materija tokom pirolize i takođe dovoljno praznog prostora iznad sirovina kako bi se omogućilo kontrolisano pucanje faze gasa i reakcije rekombinacije. Reaktor ima najmanje oko 60% slobodne zapremine nakon zagrevanja, i u alternativnom načinu ostvarivanja najmanje oko 80% slobodne zapremine nakon zagrevanja, i u drugom načinu ostvarivanja od oko 60% do oko 99% slobodne zapremine nakon zagrevanja.

[0050] Proizvod u obliku proizvoda gasa i rezidualnih proizvoda mogu biti sakupljeni iz reaktorskog uređaja. Proizvodi gasa su sakupljeni iz najmanje jednog cevovoda proizvoda, na primer cevovoda 50. Profil kompozicije proizvoda može biti kontrolisan kontrolisanjem dovođenja energije i povlačenja u svakoj od sekvencijalnih zona reaktora. Ukupna količina proizvoda gasa proizvedenih iz reaktorskog uređaja 12 obuhvata najmanje oko 50 mas.%, u drugom primeru najmanje oko 82 mas.%, u drugom primeru najmanje oko 93 mas.%, i u drugom primeru najmanje oko 96 mas.% u odnosu na masu sirovine. Kondenzabilni ugljovodonici, u odnosu na ukupnu količinu proizvedenih proizvoda gasa, variraju od oko 50 mas.% do oko 98 mas.%, u drugom primeru od oko 60 mas.% do 90 mas.%. Na primer, proizvedeni kondenzabilni ugljovodonici uključuju od oko 10 mas.% do oko 60 mas.%, najmanje jednog od tri toka na primer, nafte, destilata, ili dizel goriva u odnosu na masu proizvedenih gasnih proizvoda. Na primer kondenzabilni proizvedeni ugljovodonici mogu da obuhvataju od oko 10 mas.% do oko 60 mas.%, u drugom primeru od oko 15 mas.% do oko 35 mas.% nafte, od oko 10 mas.% do oko 60 mas.%, u drugom primeru od oko 15 mas.% do oko 35 mas.% destilata i od oko 10 mas.% do oko 60 mas.%, u drugom primeru od oko 15 mas.% do oko 35 mas.% lož-ulja u odnosu na masu gasnih proizvoda.

[0051] Kontrolisanje brzine stvaranja gasa i vrste molekula u fazi gasa kroz pucanje i reformiranje uključuje nekoliko kontrolnih varijabli. Na primer, kontrolne varijable uključuju, ali bez ograničenja na, brzinu sirovina u sudu 14 reaktora, dovođenje energije u reaktorski uređaj 12 ili sud 14 reaktora, toplotni tok, maseni protok gasa iz suda 14 reaktora, protok gasa, na primer ispusnog gasa, duž spoljašnjosti suda reaktora, debljinu rezidualnog sloja, horizontalnog toplotnog gradijenta, toplotnog gradijenta, oblik reakcione komore, odnos rezidualne čvrste materije, tečnosti, pene, zona gasa, mesto uklanjanja proizvoda gasa, vertikalni temperaturni gradijent, i vreme zadržavanja proizvoda gasa.

[0052] Kontrola raznih parametara može biti postignuta najmanje jednom ručnom, električnom i pneumatskom kontrolom, bilo ožičenom ili bežičnom, ili optičkim vlaknom. Ručna kontrola i/ili kontrolna logika obezbeđuju kontrolni mehanizam za temperaturni profil unutar suda reaktora i kod vertikalne i kod uzdužne ose, npr. ose Y i ose X, redom, i temperaturni profil duž luka suda reaktora unutar svake zone reaktora. Dovođenje i povlačenje energije se javlja unutar svake od zona reaktora na osnovu nekoliko varijabli, uključujući ali bez ograničenja na brzinu uvođenja, brzinu mešanja, dužinu i dubinu profila mešovitih polimernih spojeva rastopa (tj. rastopljenog polimera) unutar suda 14 reaktora.

[0053] Najmanje jedan temperaturni senzor, na primer termo sklopka, je raspoređen unutar reaktorskog uređaja 12 da bi se obezbedio izlazni signal koji predstavlja temperaturu bilo kog od proizvoda iz reaktora u gasovitom stanju unutar reakcionog suda. Reaktorski uređaj 12 može da uključi temperaturne 95 i 96 senzore na ili u blizini cevovoda 50 i 52, redom, i takođe na ili blizu ventila kanala 40 i 42 duž spoljašnjeg okopa 16. Temperaturni signal može biti električni signal koji komunicira sa/koji se primenjuje na kontroler, kako je opisano u nastavku. Kontroler 86 upoređuje ovu izmerenu temperaturu sa postavljenim signalom i uspostavlja izlazni signal koji reguliše uređaje 44 i 46 za kontrolu protoka, ventile 54 i 56, i njihove kombinacije. Ukoliko bi izmerena temperatura trebalo da bude manja od prethodno određene kontrolne vrednosti temperature, izvori toplote su podešeni kako bi porasla brzina ulaza energije prve zone reaktora. Ukoliko je temperatura izmerena u zoni reaktora veća od prethodno određene kontrolne vrednosti temperature, onda je prigušivač toplote podešen da poveća brzinu masenog protoka plenuma ili ispusnog gasa kroz ispusni ventil, na primer.

[0054] FIG.3 predstavlja šematski prikaz sistema 100 za izvođenje postupka za proizvodnju naftnih proizvoda upotrebom sirovina mešovitih polimera. Sistem 100 je sličan sistemu10 sa FIG.2 i ima reaktorski uređaj 102 koji ima pet zona reaktora, pet zona reaktora, Z1, Z2, Z3, Z4, i Z5. Trebalo bi napomenuti da broj zona reaktora može da varira u zavisnosti od distribucije kompozicije proizvoda koja bi trebalo da se postigne a reaktorski uređaj može da uključi 3 do 10 zona reaktora, u drugom primeru 5 do 15 zona reaktora, na primer, od kojih svaki može nezavisno da se kontroliše. Svaka od uzastopnih zona reaktora uključuje zid 18 koji definiše kanale protoka (npr. plenume) koji dozvoljavaju medijum razmene toplote, na primer ispusne gasove, da cirkulišu ili da prolaze kroz kanale odvojeno duž spoljašnosti suda 14 reaktora između suda 14 reaktora i spoljašnjeg oklopa 16. Reaktorski uređaj 102 takođe uključuje više izvora toplote H1, H2, H3, H4, i H5, redom koji nezavisno dovode toplotu u svaku od zona reaktora i više temperaturnih senzora 91, 93, 140, 142, i 144. Reaktorski uređaj 102 takođe uključuje ispusne ventile 40, 42, 120, 122, i 124, koji uključuju kontrolne uređaje 44, 46, 130, 132, i 134, na primer ventile, prigušivače, i njihove kombinacije. Uređaj 102 opciono uključuje senzore 92, 94, 150, 152, i 154 za električnu kontrolu uređaja za kontrolu protoka, kao što su ventili, prigušivači i njihove kombinacije.

[0055] U bilom kom od ovde opisanih postupaka, uključujući na primer, prethodno opisan postupak sa pozivanjem na FIG.2 i FIG.3, sirovine i proizvodi koje te sirovine prave se prenose duž sekvencijalnih zona reaktora pomoću mešanja. Reaktorski uređaj 12 ili sud 14 reaktora, ili oba, sa FIG.2 i FIG.3, mogu biti orijentisani pod uglom, uglom α, duž horizontalne ose X. U drugom primeru sud reaktora je paralelan sa osnovom i uglom, α, i on je nula. Ugao horizontalne ose reaktora u odnosu na horizontalnu osu X, ugao α, može da varira od oko 20 stepeni do oko -20 stepeni, u drugom primeru od oko 10 stepeni do oko -5 stepeni, i u drugom primeru od oko 5 stepeni do oko -5 stepeni, na primer.

[0056] Mešanje unutar suda 14 reaktora se izvodi pomoću pužnog transportera 112 sa FIG.3. Pužni transporter 112 može da uključi termo sklopke 116 duž brazde 114 pužnog transportera ili duž korena 118 puža koji može da kontroliše temperaturu duž raznih mesta unutar suda 14 reaktora, na primer na mestima duž horizontalnih, vertikalnih i radijalnih osa.

[0057] Polimerni materijali mogu da uključuju termoplastične polimere kao što su, na primer, polietilen, polipropilen, poliestar, kopolimeri akrilonitril-butadien-stirena (ABS), poliamid, poliuretan, polietri, polikarbonati, poli(oksidi), poli(sulfidi), poliarilati, polietarketoni, polietarimidi, polisulfoni, poliuretani, polivinil alkoholi, i polimeri proizvedeni polimerizacijom monomera, kao što su, na primer, dieni, olefini, stireni, akrilati, akrilonitril, metakrilati, metakrilonitril, polimeri diacida i diola, laktoni, polimeri diacida i diamina, laktami, vinilhalidi, vinilestri, njihovi blok kopolimeri, i legure. Polimeri koji daju halogenisani materijal nakon pirolize, na primer, polivinilhlorid, politetrafluoroetilen, i drugi halogenisani polimeri, mogu biti korozivni ali se mogu tolerisati.

[0058] Polimerni materijali takođe mogu da uključuju termostvrdnjavajuće polimere kao što su, na primer, epoksidne smole; fenolne smole; melaminske smole; alkidne smole; vinil estarske smole; nezasićene poliestarske smole; umrežene poliuretane; poli-izocijanurate; umrežene elastomere, uključujući ali bez ograničenja na, poli-izopren, polibutadien, stiren-butadien, stiren-izopren, polimer etilen-propilen-dien monomer; i njihove mešavine.

[0059] Mešoviti polimerni materijali takođe mogu da uključuju održive biomaterijale kao što su biopolimeri. Biopolimeri mogu da budu održivi, neutralni na ugljenik i obnovljivi zato što su napravljeni od biljnih materijala koji mogu neograničeno da se uzgajaju. Ovi biljni materijali dolaze od poljoprivrednih neprehrambenih kultura. Primeri biopolimera uključuju, ali bez ograničenja na polimlečnu kiselinu (PLA) i polihidroksialkanoat (PHA) koji se upotrebljavaju kod višeslojnog lista za primenu u pakovanju hrane, na primer.

[0060] Polimerni materijal pronađen u otpadnom materijalu može da sadrži kombinaciju termoplastičnih i termostvrdnjavajućih polimera, na primer, gume, boja, adheziva, otpada od automobilske drobilice (sitna otpadna vlakna), itd., i može da se koristi kao sirovina prema raznim primerima ovde opisanog pirolitičkog postupka.

[0061] Punjenje od mešovitih polimera može da uključi punioce, sredstva za kontaminaciju, itd. u prosečnom opsegu od oko 2 mas.% do oko 25 mas.%, u drugom primeru u opsegu od oko 3 mas.% do oko 20 mas.% i u drugom primeru u opsegu od oko 3 mas.% do oko 15 mas.%, i opet u drugom primeru manje od oko 7 mas.%, sve u odnosu na prosečnu masu čvrstih sirovina.

[0062] Sirovine se uvode u reaktor kao suštinski odlomljeni polimer a u drugom primeru najmanje deo sirovina može biti prisutan u drugim oblicima. Na primer, sirovine mogu biti prisutne u obliku livenog ili ekstrudiranog polimera, lista, filma ili višeslojnih filmova, i penastih filmova ili livenih proizvoda.

[0063] Sistemi 10 i 100 sa FIG.2 i 3 uključuju kontroler 86 za električnu kontrolu bilo kog od kontrolnih parametara o kojima se ovde govori, na primer, temperature, brzine punjenja, brzine masenog protoka ispusnog gasa, opsega protoka proizvoda gasa, brzine mešanja i brzine ekstrakcije čvrstog inertnog ostatka. Kontroler 86 uključuje procesor 88 i memoriju 89. Memorija 89 je trajni i mašinski čitljiv medijum koji može da se koristi za primenu ovde opisanih sistema i postupaka, na primer zasnovanih na uputstvima koje kompjuter može da izvrši (npr. kompjuterska logika, kontrolna logika, itd.) koji može da se izvodi na kontroleru 86. Kontroler 86 može biti integralan sa uređajem reaktora i može da se primenjuje kao komponenta reaktorskog uređaja. U drugom primeru, kontroler 86 može da bude implementiran kao samostalni kompjuterski sistem i/ili može da funkcioniše u umreženom okruženju i u komunikaciji sa jednim ili više umreženih kompjuterskih sistema opšte namene, ugrađenim kompjuterskim sistemima, ruterima, prekidačima, uređajima za server, uređajima klijenta, raznim intermedijarnim uređajima/čvorovima. Logičke veze mogu da uključuju lokalnu kompjutersku mrežu (LAN) i kompjutersku mrežu širokog spektra (WAN). U nekim primerima, korisnik može da unese komade i informacije u kontroler 86 putem uređaja za unos od strane korisnika (nije prikazan), kao što su tastatura, uređaj za pokazivanje (npr.,miš), ekran osetljiv na dodir, itd. ovi i drugi uređaji za unos su često povezani sa procesorom 88 putem odgovarajućeg interfejsa koji je udružen sa sistemom. Kontroler 86 je opciono povezan sa ekranom 90 radi pregleda izlaznih podataka kontrolera 86. FIG.2 takođe pokazuje memoriju 89 koja uključuje uputstva koja kompjuter može da izvrši (tj. logička) za određivanje ispravne kontrole postupka.

[0064] Prikaz dijagrama toka za primenu postupka 200 radi kontrolisanja postupka za pravljenje naftnih proizvoda je prikazan na FIG.4a i 4b. Postupak 200 počinje ispitivanjem temperature gasa u prvoj zoni reaktora (FIG.2 i 3), kako je prikazano u kućici 202. Postupak uključuje primanje podataka o signalu koji uključuju čitanje temperature gasa prisutnog u prvoj zoni reaktora, kako je prikazano u kućici 204.

Temperatura gasa može biti pronađena u kanalu prve zone reaktora ili gornjem delu suda reaktora blizu izlaznog otvora za gas prve zone reaktora. Ukoliko logika u 204 određuje temperaturu gasa u prvoj zoni reaktora da je manja od prethodno određene minimalne temperature onda će se kontroler prilagoditi izvoru toplote H1 prikazanom u kućici 2016 da bi se povećala toplota do prve zone toplote Z1. Logika može ili da primi temperaturu gasa u drugoj toplotnoj zoni Z2 u kućici 208 ili može da se proveri da bi se odredilo da li je temperatura previše iznad prethodno određenog temperaturnog maksimuma u 210. Ukoliko logika u kućici 214 određuje da je temperatura previše visoka onda će prigušivač u Z1 biti podešen u 216 da bi se kontrolisala temperatura unutar željenog opsega. Kontroler takođe može da proveri temperaturu gasa u drugoj zoni reaktora radi određivanja da li izvor toplote i/ili prigušivač moraju da budu podešeni redom u 224 i 228, u drugoj zoni reaktora Z2. FIG.4b pokazuje naredne korake logike kontrolera radi određivanja toplotnog toka i brzine toka gasa proizvoda gasa kako bi se kontrolisala brzina punjenja i mešanja. Takođe, kontroler će primiti podatke senzora koji pokazuju količinu ugljovodonika kod rezidualnih čvrstih materija i zatim će se shodno tome kontrolisati brzina ekstrahovanja čvrstih materija.

[0065] Kontroler za kontrolisanje postupka za proizvodnju naftnih proizvoda u reaktorskom uređaju uključuje prvi kontrolni ulaz za primanje podataka iz prve zone reaktora i komunikacioni ulaz za prenošenje podataka u prvu zonu reaktora reaktorskog uređaja. Kompjuterski uređaj uključuje jedinicu za obradu u komunikaciji sa prvim kontrolnim ulazom i prvim komunikacionim ulazom, a jedinica za obradu uključuje kontrolnu logiku. Kontrolna logika može da primi signal o podacima prvog kontrolnog ulaza koja uključuje očitavanje temperature proizvoda gasa u prvoj zoni reaktora i određivanje najmanje jedne brzine dovođenja toplote u prvoj zoni reaktora i masenog protoka ispusnog gasa koji izlazi iz reaktorskog uređaja u prvoj zoni reaktora.

[0066] Shodno tome, u jednom primeru kontroler za kontrolisanje postupka za proizvodnju naftnih proizvoda u reaktorskom uređaju uključuje prvi kontrolni ulaz za primanje podataka iz prve zone reaktora i drugi kontrolni ulaz za primanje podataka iz druge zone reaktora reaktorskog uređaja; prvi komunikacioni ulaz za prenošenje podataka do prve zone reaktora i drugi komunikacioni ulaz za prenošenje podataka do druge zone reaktora reaktorskog uređaja. Kontroler uključuje jedinicu za obradu u komunikaciji sa prvim i drugim kontrolnim ulazom i prvim i drugim komunikacionom ulazom, a jedinica za obradu uključuje kontrolnu logiku. Kontrolna logika može da prima signal podataka prvog kontrolnog ulaza koji uključuje očitavanje temperature gasnog proizvoda u prvoj zoni reaktora i signal podataka drugog kontrolnog ulaza koji uključuje očitavanje temperature proizvoda gasa u drugoj zoni reaktora, i određivanje najmanje jedne brzine dovođenja toplote u prvoj zoni reaktora i masenog protoka ispusnog gasa u prvoj zoni reaktora.

[0067] Kontrolisanje brzine stvaranja gasa i vrste molekula u fazi gasa kroz pucanje i reformiranje uključuje nekoliko kontrolnih varijabli. Na primer, kontrolne varijable uključuju, ali bez ograničenja na, brzinu sirovina u sudu 14 reaktora, dovođenje energije u reaktorski uređaj 12 ili sud 14 reaktora, toplotni tok, maseni protok proizvoda gasa izvan suda 14 reaktora, protok toplote duž spoljašnjeg dela suda, debljinu čvrstog inertnog ostatka, horizontalni toplotni gradijent, radijalni toplotni gradijent, oblik reakcione komore, odnos čvrstog inertnog rastvarača, tečnosti, pene, zone gasa, mesto uklanjanja proizvoda gasa, vertikalni temperaturni gradijent, i vreme zadržavanja gasnog proizvoda.

[0068] Kontrola raznih kontrolnih parametara može da se kontroliše pneumatski, ručno, električnom kontrolom i njihovim kombinacijama, bilo ožičeno ili bežično, ili optičkim vlaknima. Ručna kontrola i/ili kontrolna logika obezbeđuje kontrolni mehanizam za temperaturni profil unutar suda reaktora i kod vertikalne i kod horizontalne ose, npr. ose Y i ose X, redom, i temperaturni profil duž luka suda reaktora unutar svake zone reaktora suda reaktora. Kontrola energije, na primer, dovođenje energije i povlačenje energije, se javlja unutar svake zone reaktora bazirano na nekoliko varijabli, uključujući ali bez ograničenja na brzinu punjenja, brzinu mešanja, i profil dužine i dubine bazena mešovitog polimernog rastopa (tj. rastopljenog polimera) unutar suda 14 reaktora.

[0069] Element za određivanje temperature, na primer termo sklopka, je raspoređen unutar suda 11 reaktorskog uređaja kako bi se obezbedio izlazni signal koji predstavlja temperaturu bilo kog proizvoda reaktora u gasovitom stanju unutar reakcionog suda. Ovaj signal može biti električni signal koji je povezan sa/ili se primenjuje na kontroler. Kontroler 86 upoređuje ovu izmerenu temperaturu sa signalom sa zadate tačke i određuje signal koji reguliše prigušivač 44. Ukoliko je izmerena temperatura manja od prethodno određene kontrolne vrednosti temperature, izvori toplote su podešeni da bi se povećala brzina dovođenja toplote u prvu zonu reaktora. Ukoliko je izmerena temperatura veća od prethodno određene kontrolne vrednosti temperature, onda se ventil za toplotu ili prigušivač 46 podese tako da se poveća brzina masenog protoka ispusnog gasa kroz ispusni ventil 40.

[0070] Primeri su uključeni da bi se jasnije opisali određeni načini ostvarivanja ovog pronalaska i prateće prednosti. Međutim, postoji dosta različitih načina ostvarivanja u okviru ovog pronalaska, koji ne bi trebalo da se ograniče na određene primere date u ovom opisu.

PRIMERI

[0071] Sledeći primeri ilustruju postupak za proizvodnju proizvoda goriva. Eksperimenti u nastavku su izvođeni pomoću reaktorskog uređaja veličine za istraživanje i reaktorskog uređaja komercijalne veličine.

Rezultati naftnih proizvoda proizvedenih u sledećim primerima su prikazani na crtežima od FIG.5 do 10 i prikazuju kompozicije proizvoda dobijene od nekoliko ispitivanja različitih kompozicija za punjenje pri različitom punjenju su dali naftu, destilat i gorivo teškog ulja konzistentnog kvaliteta.

Primeri 1 do 6

[0072] Cilindrični, horizontalni, reaktor sa unutrašnjim sudom i spoljašnjim oklopom (kako je prikazano na FIG.2) je korišćen za eksperimente šaržne pirolize koji su opisani u nastavku. Zapremina reaktora je približno 19 litara radne zapremine. Mešanje je omogućeno mešalicom sa lopaticama koja je obrisala zid suda pri maloj brzini (1-10 RPM). Sud je zagrevan trakastim gorionikom koji se nalazi ispod suda a toplota na zadatoj tački je kontrolisana održavanjem temperature sagorevanja gasa. Tečni proizvod je uhvaćen prolazom isparenja od pirolize kroz kondenzator.

[0073] Dve različite kompozicije polimerne mešavine loptica devičanske smole su korišćene a kompozicije mešavine su prikazane u tabeli 1 u nastavku koja prikazuje distribuciju polimernih komponenata.

Tabela 1

[0074] Gustine rastopa pojedinačnih smola i količine svake smole su korišćene da se izračuna gustina rastopa polimerne mešavine za punjenje kako je prikazano u tabeli 2.

Tabela 2

[0075] Gustina rastopa raznih polimernih mešavina za punjenje je izračunata kako bi se odredila slobodna zapremina reaktora za svaku kompoziciju i punjenje kako je navedeno u tabeli 2. Nivoi početne slobodne zapremine predstavljaju slobodnu zapreminu u reaktoru pre početka pirolize.

[0076] Punjenje 3 je pripremljeno od odlomljenih #3-#7 bala otpada plastike dobijenog iz postrojenja za obnavljanje materijala. Ove bale su sadržale rezidualni #1 - poliestar; #2 – polietilen visoke gustine koji su preostali nakon oporavljanja boca i tegli koje su reciklirane mešane sa #3 - polivinilhloridom, #4 – polietilenima niske gustine i prave niske gustine, #5 - polipropilenom, #6 - polistirenom i #7 – drugom plastikom.

[0077] Tri različita nivoa punjenja materijala za punjenje su korišćena u primerima kako je prikazano u tabeli 3 koja daje tri nivoa slobodne zapremine.

Tabela 3

[0078] Za svako ispitivanje, mešoviti polimerni materijali su napunjeni u sud za pirolizu koji je zatim zaptiven i prečišćen argonom da bi se snizio nivo kiseonika na manje od 1%. Sud je zagrevan da bi se materijal pirloziovao. Masa tečnosti i prinos tečnosti su snimljeni. Dvostruka ispitivanja su izvedena za svako punjenje i za svaku kompoziciju polimerne mešavine, sa izuzetkom punjenja 1 funte (tj.97% slobodne zapremine), u kojoj je samo kompozicija mešavine za punjenje 2 dvostruko ispitana. Rezultati dvostrukih ispitivanja su izračunati u proseku.

[0079] Kvalitet tečnih proizvoda je ocenjen ASTM D6352 (simulirana destilacija na visokoj temperaturi) analizom na uzorku kompozita tečnog oblika iz dvostrukih ispitivanja iste kompozicije mešavine za punjenje i iste slobodne zapremine. Podaci su prikazani u tabeli 4 u nastavku i predstavljeni su na FIG.5, 6 i 7 koje pokazuju temperaturu naspram procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa. Grafički prikazi na FIG.5, 6 i 7 pokazuju varijaciju dobijenog proizvoda između ispitivanja različitih kompozicija za punjenje (tabela 1) pri istoj slobodnoj zapremini od 71%, 88% i 97%, redom. Blizina grafičkih prikaza na svakom grafikonu pokazuje da je ovaj postupak proizveo proizvod visoke konzistentnosti između ispitivanja koja imaju veoma različite kompozicije mešavina za punjenje. FIG.5 koja prikazuje ispitivanja sa 10 funti materijala za punjenje (71% slobodna zapremina) u reaktoru pokazuje da je konzistentan kvalitet naftnog proizvoda čak i sa tri kompozicije za punjenje različit.

Polimerne mešavine tri različite kompozicije za punjenje su otkrivene u tabeli 2 u nastavku. FIG.6 prikazuje poređenje rezultata primera 2 i 3, 4 funte materijala za punjenje (88% slobodne zapremine) u reaktoru ponovo pokazuju konzistentan kvalitet tečnog proizvoda.

[0080] FIG.8 predstavlja grafički prikaz procentualne varijacije naspram procentualne destilovane mase među ispitivanjima punjenja za 4 funte (88% slobodne zapremine) i 10 funti (71% slobodne zapremine). Prosečan procenat varijacije za svako punjenje naspram procentualne destilovane mase je takođe prikazan. Grafikon pokazuje da je konzistentnost naftnih proizvoda unutar oko 4% i manje od oko 2% u proseku kada je slobodna zapremina 88% i kada je manje od oko 5% i manje od oko 3% u proseku kada je slobodna zapremina 71%. Veća konzistentnost između kompozicija je dovela do ispitivanja koja imaju veću slobodnu zapreminu.

Tabela 4

Primer 7

[0081] Kvalitet tečnog proizvoda iz komercijalnog ispitivanja u kontinuiranom postupku punjenja je određen kao poređenje sa ispitivanjima manje šaržne jedinice. Komercijalni reaktor predstavlja cilindrični, horizontalni, reaktor sa mešalicom od približno 104,775 L i korišćen je za pretvaranje odlomljene plastike u ugljovodoničnu tečnost, nekondenzabilni gas i rezidualne čvrste materije. Masa mešovitih polimera za punjenje od odlomljene plastike i zapremina suda reaktora su korišćene da bi se izračunala gustina rastopa polimerne mešavine za punjenje. Gustina rastopa polimerne mešavine za punjenje je izračunata da bi se odredila slobodna zapremina reaktora i navedena je u tabeli 5.

Tabela 5

[0082] Komercijalni reaktor je napunjen sa približno 475 kg punjenja 3. Sud je prečišćen azotom time što je stavljen pod pritisak do unutrašnjeg pritiska od [10 psig] 517 mm Hg i provetravan je tri puta, nakon čega je usledilo prečišćavanje do 414 mm Hg pre zagrevanja suda. Kada je uspostavljena proizvodnja tečnosti, dodati su dodatni polimerni odlomci u sud preko uvodnika ekstrudera pri prosečnoj brzini od približno 500 kg/sat. Preostala plastika unutar suda je obrađena dok nije nestalo značajnog gasa ili tečne proizvodnje. Toplota primenjena na jedinicu je zatim zaustavljena. Ukupno 5665 kg je pretvoreno u tečni ugljovodonik, nekodnezabilni ugljovodonični gas i čvrstu materiju, inertni ostatak.

[0083] FIG.9 predstavlja grafički prikaz temperature nasuprot procentualnog gubitka mase kondenzabilnih proizvoda naftnog gasa iz primera 1 do 7. FIG.9 prikazuje konzistentan kvalitet proizvoda između raznih polimernih punjenja. Blizina grafičkih prikaza na svakom grafikonu pokazuje da je ovde dat postupak proizveo proizvod visoke konzistentnosti između ispitivanja koja imaju veoma različite količine punjenja.

[0084] FIG.10 predstavlja grafikon traga tečnog naftnog hromatografa kondenzabilnog dela gasnog naftnog proizvoda iz primera 7.

[0085] Prinos tečnosti iz svih ispitivanja iz primera 1 do 7 je naveden u tabeli 6 u nastavku.

Tabela 6

Claims (9)

1. [0086] Gore pomenut detaljan opis i primeri su dati samo kao objašnjenje i radi razumevanja. Ne predstavljaju nikakva bespotrebna ograničenja. Iako je ovaj pronalazak opisan sa pozivanjem na nekoliko specifičnih načina ostvarivanja, on nije ograničen na tačne detalje koji su prikazani i opisani, već će uključiti i varijacije koje su poznate stručnjaku. Ovaj opis ne bi trebalo tumačiti u ograničenom smislu. Razne modifikacije otkrivenih načina ostvarivanja pronalazaka, kao i alternativni načini ostvarivanja ovih pronalazaka će postati jasni stručnjacima nakon pozivanja na opis ovog pronalaska. Zbog toga se razmatra da prateći zahtevi pokrivaju takve modifikacije koje potpadaju pod oblast ovog pronalaska. Predviđeno je da takva poboljšanja, promene i modifikacije u okviru struke budu obuhvaćena pratećim zahtevima.

   Patentni zahtevi

   1. Postupak za proizvodnju naftnih proizvoda koji obuhvata:

   punjenje sirovina koje obuhvataju mešovite polimerne materijale u sud reaktora reaktorskog uređaja;

   primenjivanje toplotne energije na sud reaktora i pretvaranje sirovina u rastopljeni materijal pri čemu se rastopljeni materijal prenosi kroz reaktorski uređaj u anaerobnoj operaciji; i kontrolisanje dovođenja energije u sud reaktora i kontrolisanje temperaturnog gradijenta unutar suda reaktora da bi se proizveo proizvod naftnog gasa,

   pri čemu je slobodna zapremina suda reaktora najmanje 60% nakon početnog zagrevanja, pri čemu se sud reaktora ne rotira tokom postupka,

   pri čemu kompozicija sirovina varira od oko 10% do oko 70% polietilena, od oko 10% do oko 70% polipropilena, od oko 10% do oko 30% polistirena i od oko 0% do oko 30% drugih polimernih materijala koji se obično koriste kao što su polivinilhlorid, poliestar, polikarbonat, polimetilmetakrilat, najlon i njima slični,

   pri čemu reaktorski uređaj obuhvata više sekvencijalnih zona reaktora duž horizontalne ose reaktorskog uređaja, a rastopljeni materijal se prenosi kroz više zona reaktora kao što se prenosi kroz sud reaktora reaktorskog uređaja,

   pri čemu se sirovine i proizvodi koje stvaraju sirovine prenose duž sekvencijalnih zona reaktora pomoću mešanja, pri čemu je pomenuto mešanje omogućeno najmanje jednim pužnim transporterom, i

   pri čemu se dovođenje energije u reaktor kontroliše kontrolisanjem distribucije energije unutar svake od više zona reaktora kako bi se kontrolisale reakcije pucanja i rekombinacije koje nastaju pirolizom sirovina.
2. 2. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu je slobodna zapremina suda reaktora najmanje oko 80%, i pri čemu postupak ne sadrži dodati katalizator.
3. 3. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu taj postupak predstavlja polikontinuirani ili kontinuirani postupak, i pri čemu kompozicija sirovina varira tokom postupka, i pri čemu temperaturni gradijent predstavlja temperaturnu razliku između temperature površine dna suda reaktora i temperature proizvoda naftnog gasa duž gornjeg dela suda reaktora i u opsegu je od 50°C do 450°C.
4. 4. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu je temperatura proizvoda naftnog gasa koji izlazi iz reaktora na izlaznom otvoru za gas u opsegu od oko 315°C do oko 510°C, i pri čemu je zamenjiv proizvod gasa dobijen iz ovog postupka u opsegu od 50 mas.% do 98 mas.% sirovina.
5. 5. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu se distribucija energije svake od više zona reaktora kontroliše kontrolisanjem temperaturnog gradijenta unutar svake od više zona reaktora.
6. 6. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu se temperaturni gradijent unutar svake od više zona reaktora kontroliše prenošenjem izduvnog gasa u prvom kanalu duž prve zone reaktora reaktorskog uređaja, i prenošenjem izduvnog gasa u drugom kanalu duž druge zone reaktora reaktorskog uređaja.
7. 7. Postupak prema zahtevu 1, koji obuhvata sakupljanje proizvoda gasa, i pri čemu ti sakupljeni proizvodi gasa obuhvataju najmanje oko 50 mas.% kondenzabilnih ugljovodonika u odnosu na masu proizvoda gasa.
8. 8. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu proizvedeni kondenzabilni ugljovodonici obuhvataju: od oko 10 mas.% do oko 60 mas.% i od nafte, i od destilata, i od lož-ulja u odnosu na masu proizvoda gasa.
9. 9. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu reaktorski uređaj uključuje unutrašnji zid koji se pruža između suda reaktora i spoljašnjeg oklopa kako bi se definisao prvi kanal prve zone reaktora i drugi kanal ili plenum druge zone reaktora radi odvojenog prenošenja ispusnog gasa između suda reaktora i spoljašnjeg oklopa reaktorskog uređaja.