SE546534C2 - Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materials - Google Patents
Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materialsInfo
- Publication number
- SE546534C2 SE546534C2 SE2030275A SE2030275A SE546534C2 SE 546534 C2 SE546534 C2 SE 546534C2 SE 2030275 A SE2030275 A SE 2030275A SE 2030275 A SE2030275 A SE 2030275A SE 546534 C2 SE546534 C2 SE 546534C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rotor
- reactor
- reactor housing
- hydrocarbon
- end wall
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 28
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 6
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010338 mechanical breakdown Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1812—Tubular reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J7/00—Apparatus for generating gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/38—Stirring or kneading
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
- B02C13/10—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with horizontal rotor shaft and axial flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/75—Plastic waste
- B09B2101/78—Plastic waste containing foamed plastics, e.g. polystyrol
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/80—Rubber waste, e.g. scrap tyres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/90—Soil, e.g. excavated soil from construction sites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Reaktor (1) för utvinning eller återvinning av kolväteprodukter ur kolväteinnehållande material genom sönderdelning och förgasning av materialet i ett reaktorhus (2) innefattande ett mellan en rotors periferi och insidan av reaktorhuset format radiellt spelrum (D) uppgående till minst 3 cm och högst 6 cm.Reactor (1) for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing material by disintegrating and gasifying the material in a reactor housing (2) comprising a radial clearance (D) formed between the periphery of a rotor and the inside of the reactor housing, amounting to at least 3 cm and at most 6 cm.
Description
Reaktor med radiellt spelrum och förfarande för utvinning eller återvinning av kolväteprodukter ur kolväteinnehållande material UPPFINNINGENS TEKNISKA OMRÅDE Uppfinningen avser en reaktor och ett förfarande för utvinning eller återvinning av kolväteprodukter ur kolväteinnehållande material, innefattande ett cylindriskt reaktorhus som sträcker sig axiellt mellan en bakre, första ändvägg och en främre, andra ändvägg, en i reaktorhuset vridbart anordnad rotor vilken drivs för rotation med hjälp av en motor och en med reaktorhuset koaxiellt inriktad rotoraxel som sträcker sig in i reaktorhuset genom den bakre ändväggen, till vilket reaktorhus processmaterial inmatas radiellt eller axiellt via ett inlopp till reaktorhuset, förgasade kolväteprodukter utmatas axiellt via ett i den främre ändväggen centralt mynnande reaktorgasutlopp, och resterande fast processmaterial utmatas via ett i reaktorhuset perifert mynnande restmaterialutlopp, BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Anordningar och förfaranden för detta ändamål är tidigare beskrivna i patentlitteraturen, se exempelvis patent SE 537 075 G2, SE 536 795 G2, SE 534 399 G2 samt PGT-publicering nr. Reactor with radial clearance and method for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing material TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a reactor and a method for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing material, comprising a cylindrical reactor housing extending axially between a rear, first end wall and a front, second end wall, a rotor rotatably arranged in the reactor housing which is driven for rotation by means of a motor and a rotor shaft coaxially aligned with the reactor housing and extending into the reactor housing through the rear end wall, to which reactor housing process material is fed radially or axially via an inlet to the reactor housing, gasified hydrocarbon products are discharged axially via a reactor gas outlet opening centrally in the front end wall, and the remaining solid process material is discharged via a residual material outlet opening peripherally in the reactor housing, BACKGROUND AND PRIOR ART Devices and methods for this purpose are previously described in the patent literature, see for example patents SE 537 075 G2, SE 536 795 G2, SE 534 399 G2 and PGT publication no.
WO 2014/098746 A1. I sammanhanget skall även nämnas US 6 165 349 A. WO 2014/098746 A1. In this context, US 6,165,349 A should also be mentioned.
Då processen i huvudsak är känd genom beskrivning i tidigare patentskrifter skall här endast ges en sammanfattning av arbetsprincipen hos en reaktor inrättad för agitering eller malning av kolväteinnehållande material under utveckling av värme i och för förgasning av i materialet ingående kolväteprodukter. Since the process is essentially known from description in previous patents, only a summary of the working principle of a reactor arranged for agitating or grinding hydrocarbon-containing material while developing heat therein and for gasifying hydrocarbon products contained in the material shall be given here.
Till ett reaktorhus matas processmaterial vilket kan vara i form av plast- eller gummiavfall, andra kolvätebaserade avfallsprodukter eller av kolväten förorenad jord eller sand för malning, finfördelning agitering och med hjälp av en i reaktorhuset roterande rotor. Materialet sönderdelas genom den rörelseenergi som utvecklas av rotorn, varvid längre kolvätekedjor och större kolvätemolekyler i processmaterialet bryts genom rotorns agitering och genom den friktionsvärme som genereras mellan partiklarna i det finfördelade och virvlande materialet. I förekommande fall kan oorganiskt material såsom sand, pulver av glas eller metall inmatas i reaktorhuset för att öka friktionen och höja temperaturen. Kolväteföreningar, vatten och annan förekommande organisk materia förgasas varvid gas och fasta fraktioner separeras av den genom rotorn alstrade centrifugalkraften så att gas kan utmatas från en central del av reaktorhuset medan resterande fast material kan utmatas från en perifer del av reaktorhuset. Process material, which may be in the form of plastic or rubber waste, other hydrocarbon-based waste products or hydrocarbon-contaminated soil or sand, is fed to a reactor housing for grinding, comminution, agitation and by means of a rotor rotating in the reactor housing. The material is disintegrated by the kinetic energy developed by the rotor, whereby longer hydrocarbon chains and larger hydrocarbon molecules in the process material are broken by the agitation of the rotor and by the frictional heat generated between the particles in the comminuted and swirling material. Inorganic material such as sand, glass powder or metal can be fed into the reactor housing to increase friction and raise the temperature. Hydrocarbon compounds, water and other organic matter present are gasified, whereby gas and solid fractions are separated by the centrifugal force generated by the rotor so that gas can be discharged from a central part of the reactor housing while the remaining solid material can be discharged from a peripheral part of the reactor housing.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett problem i sammanhanget är att oönskade hårda objekt i processmaterialet inte endast riskerar att skada rotor och reaktorhus, men kan även störa bildandet av det fluidiserade tillstånd hos processmaterialet som är ett villkor för skiktning och separation mellan fast material, vätska och gas i reaktorhuset. Det är ett syfte i uppfinningen att anvisa en lösning till detta problem. SUMMARY OF THE INVENTION A problem in this context is that unwanted hard objects in the process material not only risk damaging the rotor and reactor housing, but can also disrupt the formation of the fluidized state of the process material which is a condition for stratification and separation between solid material, liquid and gas in the reactor housing. It is an object of the invention to provide a solution to this problem.
Detta syfte uppfylls genom att uppfinningen anvisar en reaktor för utvinning eller återvinning av kolväteprodukter ur kolväteinnehållande material, innefattande ett cylindriskt reaktorhus som sträcker sig axiellt mellan en första/bakre ändvägg och en andra/främre ändvägg, en i reaktorhuset vridbart anordnad rotor vilken drivs för rotation med hjälp av en motor och en med reaktorhuset koaxiellt inriktad rotoraxel som sträcker sig in i reaktorhuset genom den första/bakre ändväggen, till vilket reaktorhus processmaterial inmatas radiellt eller axiellt via ett inlopp till reaktorhuset, förgasade kolväteprodukter utmatas axiellt via ett i den andra/främre ändväggen centralt mynnande reaktorgasutlopp, och resterande fast processmaterial utmatas via ett i reaktorhuset perifert mynnande restmaterialutlopp, varvid mellan rotorns periferi och insidan av reaktorhuset är format ett radiellt spelrum uppgående till 2 - 8 cm, företrädesvis minst 3 cm och högst 6 cm. This object is achieved by the invention providing a reactor for the extraction or recovery of hydrocarbon products from hydrocarbon-containing material, comprising a cylindrical reactor housing extending axially between a first/rear end wall and a second/front end wall, a rotor rotatably arranged in the reactor housing which is driven for rotation by means of a motor and a rotor shaft coaxially aligned with the reactor housing and extending into the reactor housing through the first/rear end wall, to which reactor housing process material is fed radially or axially via an inlet to the reactor housing, gasified hydrocarbon products are discharged axially via a reactor gas outlet opening centrally in the second/front end wall, and the remaining solid process material is discharged via a residual material outlet opening peripherally in the reactor housing, whereby a radial clearance of 2 - 8 cm, preferably at least 3 cm and at most 6 cm, is formed between the periphery of the rotor and the inside of the reactor housing.
Härigenom skapas en perifer zon dit hårdare och ej nedbrytbara objekt kan utmatas och varifrån de ej kan påverka och störa de virvelbäddslikande strömningsförhållanden som skall alstra en radiell skiktning och separation av gas från fasta partiklar i reaktorhuset. This creates a peripheral zone where harder and non-degradable objects can be discharged and from where they cannot affect and disrupt the fluidized bed-like flow conditions that are to produce a radial stratification and separation of gas from solid particles in the reactor housing.
Rotorn innefattar från rotoraxeln radiellt utsträckta rotorarmar med i rotorarmarnas yttre ändar ledat lagrade hammare vilka under rotorns rotation kan svänga mellan ett mot rotorarmen infällt läge och ett väsentligen radiellt utåt från rotorarmen utfällt läge, varvid rotorarmarnas längd är dimensionerad så att i hammarens utfällda läge kvarstår ett radiellt avstånd om 3 - 6 cm mellan hammaren och reaktorhuset insida. The rotor comprises rotor arms extending radially from the rotor axis with hammers hingedly mounted at the outer ends of the rotor arms which, during rotation of the rotor, can swing between a position folded against the rotor arm and a position substantially radially outwards from the rotor arm, the length of the rotor arms being dimensioned so that in the folded position of the hammer a radial distance of 3 - 6 cm remains between the hammer and the inside of the reactor housing.
Rotorn innefattar spiralformigt efter varandra längs rotoraxeln fördelade rotorarmar resulterande i ett omgivande och huvudsakligen rörformigt agiterat skikt av ej fluidiserat finmalet partikelmaterial mellan rotorn och insidan av reaktorhuset. Vid insidan av reaktorhuset bildas således en huvudsakligen cylinderformad massa av finfördelade partiklar som skyddar reaktorhuset/reaktorkammaren mot slitage så väl som ökar processens verkningsgrad. The rotor comprises rotor arms arranged spirally one after the other along the rotor axis resulting in a surrounding and substantially tubular agitated layer of non-fluidized finely ground particulate material between the rotor and the inside of the reactor housing. A substantially cylindrical mass of finely divided particles is thus formed inside the reactor housing which protects the reactor housing/reactor chamber against wear as well as increases the efficiency of the process.
I en annan aspekt av uppfinningen uppfylls syftet genom ett förfarande för utvinning eller återvinning av kolväteprodukter ur kolväteinnehållande material med utnyttjande av en reaktor av ovan angivet slag, vilket förfarande innefattar generering och upprätthållande av ett reaktorrotorn omgivande agiterat skikt av ej fluidiserat finmalet material med en radiell utsträckning om minst 3 cm och högst 6 cm, mellan rotorn och insidan av reaktorhuset. Närmare bestämt tillhandahålls i ett utförande av förfarandet en rotor med spiralformad uppbyggnad genom spiralformigt efter varandra längs en rotoraxel fördelade rotorarmar. Rotorn drivs i rotation för att medelst de på detta sätt över rotorns periferi jämnt fördelade rotorarm-spetsarna generera och upprätthålla ett rotorn omgivande partikelskikt av väsentligen homogent radiellt djup. In another aspect of the invention, the object is achieved by a method for recovering or recycling hydrocarbon products from hydrocarbon-containing material using a reactor of the above-mentioned type, which method comprises generating and maintaining an agitated layer of non-fluidized finely ground material surrounding the reactor rotor with a radial extension of at least 3 cm and at most 6 cm, between the rotor and the inside of the reactor housing. More specifically, in one embodiment of the method, a rotor with a helical structure is provided by rotor arms distributed helically one after the other along a rotor axis. The rotor is driven in rotation in order to generate and maintain a particle layer surrounding the rotor of substantially homogeneous radial depth by means of the rotor arm tips distributed evenly over the periphery of the rotor in this way.
Det skall här förtydligas, att med i virvelbädd fluidiserat material avses i detta sammanhang en volym vari fasta partiklar rör sig väsentligen friktionsfritt i en strömmande gas eller vätska. I det aktuella omgivande yttre skiktet i reaktorhuset råder tvärtom ett icke fluidiserat tillstånd vari partiklar av fast material nöts mot varandra och värme uppstår genom friktion mellan fastmaterialpartiklar. It should be clarified here that fluidized material in a fluidized bed in this context refers to a volume in which solid particles move essentially friction-free in a flowing gas or liquid. In the surrounding outer layer of the reactor housing, on the contrary, a non-fluidized state prevails in which particles of solid material are worn against each other and heat is generated by friction between solid material particles.
Det skall vidare förtydligas, att även om rotorn roterar huvudsakligen innanför det omgivande skiktet sker en eftersträvad omrörning och agitering på djupet genom skjuvkrafter och turbulens alstrade av rotorarm-spetsarnas tangentiella hastighet Vi (se Fig. 2) i gränssnittet till det omgivande skiktet. It should further be clarified that even though the rotor rotates mainly within the surrounding layer, a desired mixing and agitation occurs at depth through shear forces and turbulence generated by the tangential velocity Vi of the rotor arm tips (see Fig. 2) at the interface to the surrounding layer.
Till de fördelar och tekniska effekter som tillhandahålles genom alstring och upprätthållande av ett omgivande agiterat skikt av ej fluidiserat finmalet material mellan rotorn och insidan av reaktorhuset kan räknas återvinning av energi som tillförs processen mekaniskt via rotorn. Denna energi omvandlas till värme som till stor del alstras genom friktion mellan de finfördelade partiklarna i det omgivande skiktet, och bidrar till termisk nedbrytning av molekylkedjor och större molekyler i det kolväteinnehållande processmaterialet. Partiklarna består närmare bestämt i huvudsak av kol som blir över från kolvätebildningar vid de- polymerisering av kolvätekedjor i plast, gummi, olja och annat kolvätehaltigt material. I det omgivande skiktet nöts partiklarna mot varandra och mals så att de finfördelas ned till en storlek av några tusendels millimeter (cirka 1 - 50 um) vilket resulterar i en mycket stor ackumulerad värmeöverföringsyta och därmed sammanhängande hög verkningsgrad. Among the advantages and technical effects provided by the generation and maintenance of a surrounding agitated layer of non-fluidized finely ground material between the rotor and the inside of the reactor housing can be counted the recovery of energy supplied to the process mechanically via the rotor. This energy is converted into heat which is largely generated by friction between the finely divided particles in the surrounding layer, and contributes to the thermal decomposition of molecular chains and larger molecules in the hydrocarbon-containing process material. More specifically, the particles consist mainly of carbon which remains from hydrocarbon formations during the depolymerization of hydrocarbon chains in plastic, rubber, oil and other hydrocarbon-containing material. In the surrounding layer, the particles are worn against each other and ground so that they are finely divided down to a size of a few thousandths of a millimeter (approximately 1 - 50 μm), which results in a very large accumulated heat transfer surface and associated high efficiency.
Det angivna intervallet om 3 till 6 cm har bestämts genom studier och mätningar av tryck-, kraft- och strömningsförhållanden i reaktorn. Dessa studier inbegriper datorsimulering i form av CFD-analys (Computational Fluid Dynamics). Med kännedom om i reaktorhuset rådande förhållanden vid simulerad drift av reaktorn har med beaktande av radiellt urskiljbara tryckzoner och volymfraktioner av kolpartiklar, samt av rotorarmarna genererade skjuvkrafter, konstaterats att det angivna intervallet är en för uppfinningens reaktor särskilt gynnsam kombination av statiskt tryck, partikelstorlek och påverkan/agitation från rotorn. The specified interval of 3 to 6 cm has been determined through studies and measurements of pressure, force and flow conditions in the reactor. These studies include computer simulation in the form of CFD analysis (Computational Fluid Dynamics). With knowledge of the conditions prevailing in the reactor housing during simulated operation of the reactor, it has been found, taking into account radially distinguishable pressure zones and volume fractions of carbon particles, as well as shear forces generated by the rotor arms, that the specified interval is a particularly favorable combination of static pressure, particle size and impact/agitation from the rotor for the reactor of the invention.
Det har därvid konstaterats att vid en skikttjocklek om mer än cirka 6 cm ökar risken för otillräcklig agitering i skiktets yttersta del vid reaktorhusväggen, eftersom det statiska trycket i partikelskiktet typiskt är väsentligt högre intill reaktorhusväggen än i gränssnittet vid rotorns periferi. Vid en skikttjocklek mindre än cirka 3 cm utnyttjas å andra sidan inte den potentiella energiåtervinning som kan uppnås genom det omgivande skiktet. På båda sidor om det angivna intervallet förloras således i verkningsgrad. It has been found that at a layer thickness of more than about 6 cm, the risk of insufficient agitation in the outermost part of the layer at the reactor housing wall increases, since the static pressure in the particle layer is typically significantly higher next to the reactor housing wall than at the interface at the periphery of the rotor. At a layer thickness of less than about 3 cm, on the other hand, the potential energy recovery that can be achieved through the surrounding layer is not utilized. On both sides of the specified interval, efficiency is thus lost.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURER Utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bilagda schematiska ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar ett längdtvärsnitt genom en reaktor, Fig. 2 visar ett bortbrutet tvärsnitt genom reaktorhus med rotor, Fig. 3 visar en utföringsform av en rotor i perspektiv, och Fig. 4 är ett diagram som visar storleksfördelning av fasta partiklar i ett rotorn omgivande, perifert område av reaktorhuset DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSEXEIVIPEL En reaktor 1 innefattar en i ett cylinderformat reaktorhus 2 roterbart anordnad rotor 3. Rotorn 3 drivs i rotation av en motor 4 via en rotoraxel 5. l\/lotorn 4 kan drivas elektriskt, med diesel, eller bensin, eller med annan energikälla. Motorns varvtal kan genom en växel 6 i ett växelhus 7 vara reducerat till en för reaktorn passande rotorhastighet. En lämplig rotorhastighet kan typiskt vara i storleksordningen 400 till 600 varv per minut. Rotoraxeln 5 är med hjälp av tvà lageruppsättningar 8 respektive 9 radiellt och axiellt lagrad i ett reaktorstativ 10. Frän sin lagring i reaktorstativet sträcker sig rotoraxeln 5 fribärande in i reaktorhuset 2 via en centralt placerad genomföring i en första/bakre ändvägg 11 av reaktorhuset. Rotoraxelnoch rotorn 3 är härmed koaxiellt inriktade med reaktorhuset Rotoraxelns införing genom ändväggen 11 är tätad mot omgivningen med hjälp av en tätningsbox 12 med mot rotoraxeln 5 i kontakt liggande tätningar. Tätningsboxen 12 kan vara av aktiv typ till vilken matas en fluid, t ex kvävgas eller annat inert medium, vid ett tryck som är högre än det i reaktorhuset, vid drift, rådande trycket, för att motverka läckage av förgasade kolväteprodukter ut ur reaktorhuset, längs rotoraxeln. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the attached schematic drawings, of which Fig. 1 shows a longitudinal cross-section through a reactor, Fig. 2 shows a broken-away cross-section through a reactor housing with a rotor, Fig. 3 shows an embodiment of a rotor in perspective, and Fig. 4 is a diagram showing the size distribution of solid particles in a peripheral area of the reactor housing surrounding the rotor. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS A reactor 1 comprises a rotor 3 rotatably arranged in a cylindrical reactor housing 2. The rotor 3 is driven in rotation by a motor 4 via a rotor shaft 5. The rotor 4 can be driven electrically, with diesel, or gasoline, or with another energy source. The speed of the motor can be reduced by a gear 6 in a gear housing 7 to a rotor speed suitable for the reactor. A suitable rotor speed can typically be in the order of 400 to 600 revolutions per minute. The rotor shaft 5 is supported radially and axially in a reactor frame 10 by means of two bearing sets 8 and 9, respectively. From its support in the reactor frame, the rotor shaft 5 extends cantilevered into the reactor housing 2 via a centrally located feedthrough in a first/rear end wall 11 of the reactor housing. The rotor shaft and the rotor 3 are thus coaxially aligned with the reactor housing. The rotor shaft's insertion through the end wall 11 is sealed against the environment by means of a seal box 12 with seals in contact with the rotor shaft 5. The seal box 12 can be of the active type to which a fluid, e.g. nitrogen gas or other inert medium, is fed at a pressure higher than the pressure prevailing in the reactor housing during operation, in order to counteract leakage of gasified hydrocarbon products out of the reactor housing along the rotor shaft.
Reaktorhuset 2 innefattar ett cylinderformat hölje 13 vilket sträcker sig axiellt mellan den första/bakre ändväggen 11 och en andra/främre ändvägg 14. Reaktorhuset är uppburet i reaktorn genom att den första/bakre ändväggen 11 är fast kopplad till reaktorstativet 10, exempelvis med hjälp av ett bultförband Rotorn 3 innefattar ett antal rotorarmar 16 vilka är vridfast monterade pä rotoraxeln och sträcker sig radiellt ut frän denna. I sina yttre ändar uppbär rotorarmarna en ledbart anordnad rotorarmspets eller hammare 17. Rotorarmarna 16 kan vara fördelade runt rotoraxeln i grupper om t ex tre, följande pä varandra i ett antal inbördes förskjutna varv sä att rotorn uppvisar en spiralformad uppbyggnad, se Fig. 3. Denna uppbyggnad medför att rotorarm- spetsarna eller hammarna 17 fördelar sig jämnt över rotorns periferi i bäde axiell riktning och i omkretsriktningen. The reactor housing 2 comprises a cylindrical casing 13 which extends axially between the first/rear end wall 11 and a second/front end wall 14. The reactor housing is supported in the reactor by the first/rear end wall 11 being fixedly connected to the reactor frame 10, for example by means of a bolted connection. The rotor 3 comprises a number of rotor arms 16 which are mounted in a rotationally fixed manner on the rotor shaft and extend radially therefrom. At their outer ends, the rotor arms support a hingedly arranged rotor arm tip or hammer 17. The rotor arms 16 may be distributed around the rotor shaft in groups of, for example, three, following one another in a number of mutually offset turns so that the rotor has a helical structure, see Fig. 3. This construction results in the rotor arm tips or hammers 17 being distributed evenly over the periphery of the rotor in both the axial direction and the circumferential direction.
Av skäl som redan har förklarats ovan är reaktorhusets 2 hölje 13 och rotor 3 dimensionerade med avseende pä dessas radier sä att mellan dem bildas ett fritt utrymme/en ringformad volym och en runtomgàende spalt D som har ett radiellt djup om minst ca 3 cm och högst ca 6 cm från reaktorhushöljets insida. Härigenom bildas vid drift av reaktorn ett väsentligen cylinderformat skikt L av fasta partiklar utvändigt om rotorn, se Fig. 2. Rotorns höga tangentiella hastighet Vi, som kan vara i storleksordningen 30 - 40 m/s, orsakar en kraftig agitering och omrörning i den inre gränsytan av skiktet L. I detta område uppnås en effektiv mekanisk nedbrytning och malning/finfördelning av fast material ned till en minsta partikelstorlek om i storleksordningen nägra få tusendels millimeter. Hur partikelstorleken fördelar sig i skiktet L illustreras av diagrammet i Fig. 4 som indikerar en koncentrerad förekomst av de finaste partiklarna inom intervallet ca 30 mm till ca 60 mm. For reasons already explained above, the casing 13 of the reactor housing 2 and the rotor 3 are dimensioned with respect to their radii so that a free space/an annular volume and a surrounding gap D are formed between them which has a radial depth of at least about 3 cm and at most about 6 cm from the inside of the reactor housing casing. This results in the formation of an essentially cylindrical layer L of solid particles on the outside of the rotor during operation of the reactor, see Fig. 2. The high tangential velocity Vi of the rotor, which can be in the order of 30 - 40 m/s, causes a strong agitation and stirring in the inner boundary surface of the layer L. In this area, an effective mechanical breakdown and grinding/comminution of solid material down to a minimum particle size of the order of a few thousandths of a millimeter is achieved. How the particle size is distributed in the layer L is illustrated by the diagram in Fig. 4 which indicates a concentrated presence of the finest particles within the range of about 30 mm to about 60 mm.
Vid drift kan processmaterial inmatas i reaktorhuset via ett radiellt mynnande inlopp genom reaktorhusets cylindriska hölje (ej visat), eller såsom i utföringsexemplet via ett i den främre ändväggen 14 upptaget, axiellt mynnande processmaterialinlopp 18. Efter bearbetning i reaktorhuset uttages resterande processmaterial, dvs ej förgasat material, via ett i reaktorhuset perifert mynnande restmaterialutlopp, och transporteras därifrån vidare genom ett tangentiellt anslutande transportrör I processen förgasade kolväten uttages i axiell riktning via ett i den främre ändväggen 14 centralt beläget, axiellt mynnande reaktorgasutlopp 20. Denna lösning underlättas av att rotoraxeln 5 sträcker sig självbärande in i reaktorhuset utan behov av stöd från den främre ändväggen 14. Lösningen medför dessutom att rotorn 3 kan förlängas bakåt och utnyttja reaktorhusets hela längd fram till den bakre ändväggen 11, eftersom den skiljevägg inuti reaktorhuset, som hos tidigare lösningar enligt känd teknik erfordrats för att separera ett där beläget gasutlopp från processen i reaktorhuset, nu kan undvikas. Denna lösning ger således en större effektiv processvolym i reaktorhuset eller -kammaren och belastningen på axeln 5 och lagren 8, 9 blir gynnsammare då belastningen centreras närmare upphängningen i lagren 8, Till den främre ändväggen ansluter en gas/partikel-separatoranordning 21 vilken är inrättad för att avskilja i gasen från reaktorhuset medföljande fasta partiklar samt direkt återföra dessa till reaktorhuset i motsatt riktning till den axiellt utströmmande gasen. During operation, process material can be fed into the reactor housing via a radially opening inlet through the cylindrical casing of the reactor housing (not shown), or as in the exemplary embodiment via an axially opening process material inlet 18 incorporated in the front end wall 14. After processing in the reactor housing, the remaining process material, i.e. non-gasified material, is removed via a peripherally opening residual material outlet in the reactor housing, and is transported from there further through a tangentially connecting transport pipe. Hydrocarbons gasified in the process are removed in the axial direction via a centrally located, axially opening reactor gas outlet 20 in the front end wall 14. This solution is facilitated by the fact that the rotor shaft 5 extends self-supportingly into the reactor housing without the need for support from the front end wall 14. The solution also means that the rotor 3 can be extended rearward and utilize the entire length of the reactor housing up to the rear end wall 11, since the partition wall inside the reactor housing, as in previous solutions according to prior art required to separate a gas outlet located there from the process in the reactor housing, can now be avoided. This solution thus provides a larger effective process volume in the reactor housing or chamber and the load on the shaft 5 and the bearings 8, 9 becomes more favorable as the load is centered closer to the suspension in the bearings 8. A gas/particle separator device 21 is connected to the front end wall which is arranged to separate solid particles accompanying the gas from the reactor housing and directly return these to the reactor housing in the opposite direction to the axially flowing out gas.
Gas/partikel-separatoranordningen 21 består av ett mot reaktorgasutloppet 20 öppet, cylindriskt rör 22. I en motstående, från reaktorhuset vänd och främre ände, är upptaget ett utlopp 23 för genom röret strömmande gas. Rörets utlopp 23 mynnar huvudsakligen radiellt i rörets vägg och kan via en transportledning 24 stå i flödesförbindelse med en nedströms belägen efterbehandlingsanordning (ej visad). I röret 22 är en matarskruv 25 anordnad och drivbar för rotation med hjälp av en motor, såsom en elektrisk motor 26. En drivaxel 27 sträcker sig från motorn 26 genom ett tätat lagerhus 28 kopplat till den främre änden av röret 22. Som ovan indikerat kan efterbehandlingsanordningen t ex vara i form av en kondensationsenhet, destillationsenhet eller en förbränningsenhet. l\/latarskruven 25 uppvisar ett i spiralform vridet blad och drivs av motorn 26 för återmatning till reaktorhuset av i röret 22 inkommande fastmaterialpartiklar. Matarskruven 25 drivs med hög hastighet, företrädesvis i storleksordningen 2500 - 3500 rpm, för att genom centrifugalverkan åstadkomma en radie|| skiktning och separation av fasta partiklar och gas innan gasen når utloppet 23 i rörets vägg. Gasens transport genom röret 22 främjas genom det relativa undertryck som råder i transportledningen En fri ände 29 av matarskruven 25 sträcker sig förbi rörets öppna ände för att via reaktorgasutloppet 20 nå ett stycke in i reaktorhuset, såsom 10 - 40 mm. Utförandet möjliggörs genom att rotoraxeln 5 sträcker sig fribärande in i reaktorhuset, verksamt uppburen av reaktorstativet 10 och lagrad genom de två lageruppsättningarna 8 ochplacerade utanför reaktorhuset. I detta föredragna utförande kan matarskruven kasta de återförda fasta partiklarna radiellt utåt framför rotorn (sett i en riktning från rotor 3 till motor 4). The gas/particle separator device 21 consists of a cylindrical tube 22 open to the reactor gas outlet 20. An outlet 23 for gas flowing through the tube is provided at an opposite end facing the reactor housing and at the front end. The outlet 23 of the tube opens out substantially radially into the wall of the tube and can be in flow communication with a downstream aftertreatment device (not shown) via a transport line 24. A feed screw 25 is arranged in the tube 22 and can be driven for rotation by a motor, such as an electric motor 26. A drive shaft 27 extends from the motor 26 through a sealed bearing housing 28 connected to the front end of the tube 22. As indicated above, the aftertreatment device can be in the form of a condensation unit, distillation unit or combustion unit, for example. The feed screw 25 has a helically twisted blade and is driven by the motor 26 for refeeding to the reactor housing of solid material particles entering the tube 22. The feed screw 25 is driven at high speed, preferably in the order of 2500 - 3500 rpm, in order to achieve a radial stratification and separation of solid particles and gas through centrifugal action before the gas reaches the outlet 23 in the wall of the tube. The transport of the gas through the tube 22 is promoted by the relative negative pressure prevailing in the transport line. A free end 29 of the feed screw 25 extends past the open end of the tube to reach a distance into the reactor housing, such as 10 - 40 mm, via the reactor gas outlet 20. The embodiment is made possible by the rotor shaft 5 extending cantilevered into the reactor housing, effectively supported by the reactor frame 10 and mounted by the two bearing sets 8 and placed outside the reactor housing. In this preferred embodiment, the feed screw can throw the returned solid particles radially outwards in front of the rotor (seen in a direction from rotor 3 to motor 4).
Därmed återförs partiklarna till processen ett stycke utanför rotoraxeln och förhindras att direkt återvända med gasströmmen ut ur reaktorhuset. This means that the particles are returned to the process a short distance outside the rotor axis and are prevented from returning directly with the gas stream out of the reactor housing.
Från en ur växelhuset 7 utstickande fri ände 30 av rotoraxeln 5 sträcker sig, invändigt i rotoraxeln, ett par i längdriktningen parallellt löpande kanaler 31 och 32 vilka är inbördes förbundna genom en övergång 33 i ett främre område av rotoraxeln. Kanalerna 31 och 32 sträcker sig i längdriktningen fram till eller något förbi den del av rotoraxeln som omges av tätningsboxen 12. Härav följer också att kylkanalerna sträcker sig för kylning av rotoraxeln i den del av denna som är lagrad och uppburen i reaktorstativet. I motsatt ände står kanalerna 31 och 32 i flödesförbindelse med ett kylmedium som kan cirkulera genom kanalerna för kylning av rotoraxeln. Kanalerna 31 och 32 tjänstgör som tillflödes- respektive returflödeskanaler för kylmedium från/till en kylmedieförråd, och står individuellt i flödesförbindelse med en kylmedietillmatning 34 respektive en kylmediedräneringanordnade i en på rotoraxeln vridbart uppburen swivel Kylningen bidrar till lägre temperatur i rotoraxeln vid tätningsboxen 12 och vid lagren 8, 9, vilket ökar livslängden på dessa komponenter och ger en bättre ekonomi samt driftssäkerhet jämfört med känd teknik. From a free end 30 of the rotor shaft 5 protruding from the gear housing 7, a pair of longitudinally parallel channels 31 and 32 extend, inside the rotor shaft, which are interconnected by a transition 33 in a front region of the rotor shaft. The channels 31 and 32 extend in the longitudinal direction up to or slightly beyond the part of the rotor shaft surrounded by the seal box 12. It also follows from this that the cooling channels extend for cooling the rotor shaft in the part thereof which is mounted and supported in the reactor frame. At the opposite end, the channels 31 and 32 are in flow connection with a cooling medium which can circulate through the channels for cooling the rotor shaft. The channels 31 and 32 serve as supply and return flow channels for coolant from/to a coolant reservoir, and are individually in flow connection with a coolant supply 34 and a coolant drain arranged in a swivel rotatably supported on the rotor shaft. The cooling contributes to a lower temperature in the rotor shaft at the seal box 12 and at the bearings 8, 9, which increases the service life of these components and provides better economy and operational reliability compared to prior art.
Uppfinningen är givetvis inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.The invention is of course not limited to the embodiments described above but can be varied within the scope of the following patent claims.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2030275A SE546534C2 (en) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2030275A SE546534C2 (en) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE2030275A1 SE2030275A1 (en) | 2021-10-18 |
| SE546534C2 true SE546534C2 (en) | 2024-11-26 |
Family
ID=78372408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE2030275A SE546534C2 (en) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE546534C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE2430647A1 (en) * | 2024-12-09 | 2025-11-25 | Paul Coppin | REACTOR COMPRISING ROTOR DISCS WITH VARIABLE RADIAL DISTANCE BETWEEN ROTOR HUB AND ROTOR HOUSING |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998039368A1 (en) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Ivan Madar | Process for thermal and/or catalytic decomposition and/or depolymerization of low-grade organic substances and device for carrying out the process |
| CN101721830B (en) * | 2008-10-28 | 2011-09-21 | 中国石油化工股份有限公司 | Spiral rotating bed |
| WO2014098746A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Cassandra Oil Technology Ab | Gastight reactor comprising rotating crushing means |
| NO20150407A1 (en) * | 2015-04-08 | 2016-10-10 | Thermtech Holding As | Improved process and reactor for drying a mixture containing solid or semi-solids. |
-
2020
- 2020-01-15 SE SE2030275A patent/SE546534C2/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998039368A1 (en) * | 1997-03-03 | 1998-09-11 | Ivan Madar | Process for thermal and/or catalytic decomposition and/or depolymerization of low-grade organic substances and device for carrying out the process |
| CN101721830B (en) * | 2008-10-28 | 2011-09-21 | 中国石油化工股份有限公司 | Spiral rotating bed |
| WO2014098746A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Cassandra Oil Technology Ab | Gastight reactor comprising rotating crushing means |
| NO20150407A1 (en) * | 2015-04-08 | 2016-10-10 | Thermtech Holding As | Improved process and reactor for drying a mixture containing solid or semi-solids. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE2030275A1 (en) | 2021-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8485459B2 (en) | Intense vortex dryer, comminutor and reactor | |
| US8287441B2 (en) | Apparatus and methods for remediating drill cuttings and other particulate materials | |
| JP5921172B2 (en) | Horizontal dry crusher | |
| SE537075C2 (en) | Reactor, method of reducing the amount of solid particles accompanying a gas stream from a reactor and use of the reactor | |
| EP1039970B1 (en) | Apparatus for processing a material | |
| SE546534C2 (en) | Radial clearance reactor and process for extracting or recovering hydrocarbon products from hydrocarbon-containing materials | |
| EP1102638A1 (en) | Improved centrifuge system | |
| SE0901600A1 (en) | Reactor comprising a rotor | |
| JP2013208592A (en) | Method for treating contaminated soil and treatment system for contaminated soil | |
| CN100374209C (en) | Agitated ball mill with radial agitator | |
| JP2006212488A (en) | Medium stirring type grinder | |
| CN104815726A (en) | Grinding machine and grinding method thereof | |
| US12215281B2 (en) | Reactor with shaft cooling | |
| CN1183053A (en) | Method and device for treating organic waste | |
| US6450428B1 (en) | Feed arrangement for grinding mill incorporating fluid feed | |
| KR102574743B1 (en) | Centrifugal abatement separator | |
| SE536795C2 (en) | Reactor, method of increasing the efficiency of a reactor and use of the reactor | |
| WO2016064276A2 (en) | Separation of hydrocarbons from inorganic material | |
| SE2030274A1 (en) | Reactor with shaft cooling | |
| CN206082858U (en) | Novel immediately, grind dynamic and static combination formula selection powder machine | |
| WO2006003400A1 (en) | Apparatus and method of treating contaminated waste | |
| WO2000024518A1 (en) | Apparatus and method for granulating a material | |
| CA2932188A1 (en) | Decanter centrifuges and related methods of use to dewater mature (fluid) fine tailings | |
| RU2611523C1 (en) | Rotary disperser | |
| JP2007083241A (en) | Medium stirring type crusher |