DE69112458T2

DE69112458T2 - Pyrolitisches Konvertierungssystem.

Info

Publication number: DE69112458T2
Application number: DE69112458T
Authority: DE
Inventors: Fred A Breu
Original assignee: Wayne Technology Inc
Current assignee: Wayne Technology Inc
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-03-15
Also published as: US5082534A; ATE127143T1; EP0446930B1; CA2038146A1; JPH06212163A; DE69112458D1; EP0446930A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf Pyrolyse basierendem Umwandlungssystem (Verfahren und Vorrichtung) und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Systeme, die pyrolitische Konverter der Drehtrommelbauart verwenden.
Die Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung bei der pyrolitschen Umwandlung von festen Kohlenwasserstoffen in Gase, flüssigen Kohlenwasserstoffen und Teer durch die Pyrolyse unterschiedlicher Ausgangsmaterialien wie beispielsweise Reifen und Kunstoffabfall wie er sich bei dein Zerkleinern von alten Automobilen ergibt. Das System ist auch geeignet zur Pyrolyse anderen Abfalls wie beispielsweise von Kunstoffbehältern, Tabletts von "fast food"-Restaurants, Müll, Klärschlamm, Kohle, zerkleinertem Asphalt und dergleichen, wobei hierbei eine Zerkleinerung und eine Mischung erfolgen kann, um ein Ausgangsoder Einspeisematerial für die Konverter des Systems vorzusehen.
Pyrolitische Konverter wie sie bisher vorgesehen wurden, benötigten Transportmittel, Hebemittel oder Karren, um die Materialien, die pyrolisiert werden sollen durch den Umwandler oder Konverter zu bewegen. Der praktische und zuverlässige Betrieb von Pyrolysekonvertern wurde nicht erreicht, da solche Vorrichtungen bei hohen Temperaturen betrieben werden müssen, beispielsweise bei Temperaturen, die 538ºC (1.000ºF) übersteigen. Darüber hinaus muß das zu verarbeitende Material und die Pyrolyseprodukte wie Feststofflüssigkeiten und Gase so eingegeben und abgegeben werden, daß die Integrität des Konverters nicht nachteilig beeinflußt wird, so daß Luft nicht in den Konverter eintreten kann und den Pyrolyseprozeß stört oder gefährliche und explosive Bedingungen hervorruft. Die Pyrolysereaktionen selbst haben auch die Bildung von gummiartigen Materialien sowie Klumpen zur Folge, was den Wärmeübergang zu dem zur pyrolisierendem Material stört und ferner auch Störungen bei der Abgabe der Pyrolyseprodukte hervorrufen kann.
Die DE-A-28 10 838 zeigt ein pyrolitisches Umwandlungssystem für Kohlenwasserstoff enthaltende Materialien. Dieses System weist eine Konvertertrommel auf mit entgegengesetzt liegenden Enden, wobei ein erstes oberhalb eines zweiten erhöht sein kann, wobei die Trommel eine Drehachse aufweist, um die herum die Konvertertrommel drehbar ist. Ferner ist eine äußere stationäre Trommel um die Konvertertrommel herum angeordnet und ein Gehäuse ist um die Außentrommel vorgesehen und definiert eine Ofenkammer und Mittel zum Erhitzen dieser Ofenkammer sind vorhanden, um die Konvertertrommel auf einer Temperatur zu halten, die zur Pyrolyse des Materials ausreicht.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der oben genannten Probleme, ohne dabei Komplexitäten hinsichtlich Konstruktion und Betrieb hervorzurufen, welche die Zuverlässigkeit und die dauerhafte Betreibbarkeit des Systems beinflussen würden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Erfüllung des Bedürfnisses hinsichtlich Flexibilität bei der Kapazität des Systems und macht es möglich, die Kapazität des Systems ohne umfaßende Modifikationen zu erhöhen. Demgemäß ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes pyrolitisches Umwandlungssystem vorzusehen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten pyrolitischen Konverter anzugeben, der eine Drehtrommel verwendet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist in dem Vorsehen eines verbesserten pyrolitischen Umwandlungssystems zu sehen, welches in der Lage ist, verschiedene Arten von Kohlenwasserstoff enthaltende Materialien zu verarbeiten, und welches gleichzeitig zuverlässig ist und einen aufrecht erhaltbaren Betrieb zeigt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes pyrolitisches Umwandlungssystem vorzusehen, welches hinsichtlich der Kapazität erweitert werden kann, ohne umfaßende Modifikationen zu benötigen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes pyrolitisches Umwandlungssystem anzugeben, welches in der Lage ist, umgebungsmäßig unsichere Kohlenwasserstoffmaterialien, wie beispielsweise PCB's zu zerstören.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht im Vorsehen eines verbesserten pyrolitischen Umwandlunssystems, welches hinsichtlich der Konstruktion weniger kompliziert ist und weniger bewegliche Teile aufweist als bekannte Systeme und welches darüber hinaus im wesentlichen keine beweglichen Teile innerhalb der Konvertertrommel selbst besitzt.
Kurz gesagt verarbeitet ein pyrolitisches Umwandlungssystem gemäß der Erfindung feste Kohlenwasserstoff enthaltende Materialien. Es verwendet eine offene Konverteroder Umwandlertrommel mit entgegengesetzt liegenden Enden, wobei das erste Ende auf einem höheren Niveau als das zweite Ende liegt. Die Trommel besitzt eine Drehachse, um die herum sie drehbar ist. Es ist eine äußere stationäre Trommel um die offene Konvertertrommel herum angeordnet. Diese stationäre Trommel definiert eine Kammer (die im wesentlichen luftdicht gehalten ist) innerhalb von der die Konvertertrommel angeordnet ist. Ein Gehäuse ist um die Außentrommel herum angeordnet und definiert eine Ofenkammer. Mittel zum Heizen der Ofenkammer sind vorgesehen um die Konvertertrommel auf einer Temperatur zu halten, die ausreicht um die interessierenden Materialien zu pyrolisieren. Mittel sind in Verbindung mit der durch die Außentrommel gebildeten Kammer vorgesehen, die nahe dem ersten Ende der Konvertertrommel angeordnet sind, um Produktgase der Pyrolisierung herauszuziehen. Andere Mittel sind in einer im wesentlichen luftdichten Beziehung mit der Kammer gebildet, durch die Außentrommel angeordnet und so angeordnet nahe dem zweiten Ende der Konvertertrommel um die festen Produkte der Pyrolisierung abzugeben. Mittel erstrecken sich durch die durch die Außentrommel gebildetete Kammer zum Eingeben oder Injezieren der Materialien, die in dem ersten Ende der Konvertertrommel behandelt werden sollen, wobei im wesentlichen Luft von der durch die stationäre Trommel gebildeten Kammer ausgeschlossen wird. Heiße Gase fließen durch die Ofenkammer und werden durch die durch die Außentrommel gebildete Kammer zu der Konvertertrommel transferiert. Die Kohlenwasserstoffmaterialien werden durch die Schwerkraft und die Drehung der Konvertertrommel bewegt und bewegen sich während sie pyrolisiert werden von dem ersten Ende zum zweiten Ende, obwohl die festen Produkte der Pyrolisierung abgegeben werden, während die gasförmigen und flüchtigen Produkte nahe dem ersten Ende der Konvertertrommel herausgezogen werden. Keine Transportmittel, Schnecken oder andere Transporteinrichtungen werden innerhalb der Konvertertrommel verwendet.
Die oben genannten Ziele sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele ergeben sich deutlich aus dem Studium der folgenden Beschreibung zusammen mit der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines pyrolitischen Umwandlungssystems gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Vorderansicht (von links in Fig. 1) des erfindungsgemäßen Systems der Fig. 1;
Fig. 3 eine Rückansicht des Systems der Fig. 1;
Fig. 4 eine Längsquerschnittansicht durch die Achse er Konvertertrommel, wobei Tragstrukturen zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind;
Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt der Konvertertrommel der Außentrommel und des die Ofenkammer vorsehenden Gehäuses;
Fig. 6 eine Endansicht längs Linie 6-6 in Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 5;
Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 5;
Fig. 9 eine Endansicht längs Linie 9-9 in Fig. 5;
Fig. 10 einen Schnitt längs Linie 10-10 in Fig. 5;
Fig. 11 eine Teilschnittansicht längs Linie 11-11 in Fig. 10;
Fig. 12 eine Teilschnittansicht längs Linie 12-12 in Fig. 11;
Fig. 13 eine Draufsicht der Roller oder Rollenanordnung gemäß den Figuren 11 und 12;
Fig. 14 eine Ansicht der Rollenanordnung gemäß Fig. 13 von unten;
Fig. 15 einen Schnitt längs Linie 15-15 in Fig. 5;
Fig. 15a eine größere vergrößerte Ansicht der Abstandund Traganordnung gemäß den Figuren 15, wobei die Ansicht entlang der Linie 15a-15a in Fig. 15 erfolgt;
Fig. 16 eine Seitenansicht der Konvertertrommelanordnung, wobei am Auslaß- oder Abgabeende ein Teil weggebrochen ist;
Fig. 17 eine Querschnittslängslinie 17-17 in Fig. 16;
Fig. 18 eine Schnittslängslinie 18-18 in Fig. 16;
Fig. 19 eine Endansicht der Anordnung gemäß Fig. 16 und zwar entlang der Linie 19-19 in Fig. 16;
Fig. 20 eine vergrößerte Teilquerschnittansicht der Antriebswellenanordnung an dem Abgabeende der Konvertertrommel und zwar längs einer Vertikalebene durch die Drehachse der Konvertertrommel;
Fig. 21 eine Längsquerschnittansicht der Eingaberohranordnung, die am Einlaßende der Konvertertrommel angeordnet ist;
Figuren 22 und 23 Querschnitte längs der Linie 22-22 in Fig. 21, die die Aufnahmeabdeckung für das Eingaberohr bzw. Balleneingaberohr zeigen und zwar in offenen bzw. geschlossenen Positionen;
Fig. 23 eine Schnittlängslinie 24-24 in Fig. 21;
Fig. 25 eine Seitenansicht der Eingabevorrichtung und Transportanordnung des Systems der Figuren 1-4;
Fig. 26 eine Endansicht der in Fig. 25 gezeigten Anordnung und zwar gesehen von rechts in Fig. 25;
Fig. 27 eine Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 25:
Fig. 28 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht des Bodens der Abgabeeinrichtung und der Transportanordnung gemäß Fig. 25-27, wobei die Ansicht längs Linie 28-28 in Fig. 30 erfolgt;
Fig. 29 eine vergrößerte Teilschnittansicht des Teils der Anordnung gemäß Fig. 28, wobei die Ansicht innerhalb der Linie 29-29 der Fig. 28 genommen ist;
Fig. 30 eine Schnittlängslinie 30-30 in Fig. 28;
Fig. 31 eine vergrößerte Ansicht der Fig. 30 und zwar längs Linie 31-31 in Fig. 30;
Fig. 32 eine vergrößerte Endansicht einer der Abstreifstangen der Transportanordnung längs Linie 32-32 in Fig. 30;
Fig. 33 eine Querschnittsansicht des Kondensatortanks der Figuren 1-4 und eines der Kondensatortanks gemäß Fig. 39, wobei der Schnitt längs Linie 33-33 in Fig. 35 erfolgt;
Fig. 34 eine Seitenansicht des Kondensators gemäß Fig. Fig. 33;
Fig. 35 eine Bodenansicht des Kondensators gemäß Fig.
Fig. 36 eine Querschnittsansicht längs der Linie 36-36 der Fig. 38 von einem der drei Endkondensatoren gemäß Fig. 39;
Fig. 37 eine Seitenansicht des in Fig. 36 gezeigten Kondensators;
Fig. 38 eine Bodenansicht des in Fig. 36 gezeigten Kondensators;
Fig. 39 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen pyrolitischen Umwandlungssystems mit Mehrfachkonverter; und
Fig. 40 eine Seitenansicht eines pyrolitischen Umwandlungssystems, welches einen sekundären pyrolitischen Konverter am Abgabeende des ersten Konverters verwendet, wobei der sekundäre Konverter ähnlich dem Konverter ausgebildet ist, wie er in den Figuren 1-38 beschrieben ist.
Die Figuren 1-4 zeigen ein pyrolitisches Konverter- oder Umwandlungssystem 10 mit einem einzigen pyrolitischen Konverter 12. Eine Vielzahl solcher Konverter kann parallel in einem erweiterten System betrieben werden, wenn eine größere Kapazität zur Handhabung von mehr Einspeisematerialien innerhalb einer gegebenen Zeitperiode erforderlich ist. Ein erweitertes System ist schematisch in Fig. 39 gezeigt und wird im folgenden noch beschrieben. Die Größe des Konverters 12 und andere Komponenten des Systems 10 hängt von der gewünschten Eingabematerial- Handhabungskapazität des Systems ab. Ein auf kleinem Maßstab arbeitendes oder Pilotsystem kann einen Konverter 12 verwenden, der ungefähr 655 cm (21,5 Fuß) lang ist und ungefähr 97 cm (38 Zoll) Durchmesser über seine Außenseite hinweg aufweist. Ein mit vollem Maßstab ausgebildetes System kann typischerweise einen Konverter 12 von 1.220 cm (40 Fuß) Länge besitzen und zwar mit einem Außendurchmesser von ungefähr 290 cm (114 Zoll). Alle diese Dimensionen sind typisch und angenähert. Es sei bemerkt, daß das System derart bemessen sein kann, daß es die angegebene Kapazität besitzt und andere Betriebs- und Leistungserfordernisse erfüllt.
Die Eingabematerialien werden in einem Speicher und Vorbereitungsabschnitt des Systems 10, welches in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, vorbereitet. Konventionelle Zerkleinerungsvorrichtungen (shredder), Mischer und Ballenformer können verwendet werden, um das Eingabematerial in zerkleinerte Teile zu bringen. Das System verwendet vorzugsweise Mischungen und unterschiedliche Arten von Materialien als Eingabematerial. Jede Art, die dabei gemischt ist, besitzt einen unterschiedlichen Schmelzpunkt. Diese Mischung von Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, erleichtert die glatte, ungestörte Bewegung des Eingabematerials durch den Konverter 12 ohne Verstopfung und ohne Verkleben desselben während die Pyrolyse fortschreitet.
Die Zeichnungen zeigen einen typischen Ballen 14. Diese Ballen sind zylindrisch und besitzen annähernd den gleichen Durchmesser wie ein Eingaberohr 18, welches einen Teil der Vorrichtung zur Eingabe des Eingabematerials in den Konverter 12 bildet. Ein weiterer Teil der Eingabevorrichtung ist ein Trichter 16. In einem Pilotsystem können diese Ballen annähernd 20 cm (8 Zoll) Durchmesser besitzen und 50 cm (20 Zoll) lang sein. Ein typisches mit dem vollen Maßstab ausgebildetes System kann Ballen von 91 cm (36 Zoll) Durchmesser und 122 cm (49 Zoll) Länge verwenden. Das Eingaberohr 16 kann unter 152-213 cm (5-7 Fuß) lang sein und zwar vom Trichter 16 bis zum Ende davon, welches innerhalb des Konverters 12 angeordnet ist. Das Rohr 18 kann in durch Flansche 20 verbundene Abschnitte hergestellt sein. Der Abschnitt des Rohrs 58, der in dem Konverter 12 (vgl. Fig. 4) eintritt, kann aus einem Material hergestellt sein, welches sich von dem Rest des Rohrs 18 unterscheidet und welches gegenüber Wärme beständiger ist.
Der Konverter 12, der in Fig. 4 gezeigt ist, besitzt eine drehbare Innentrommel 66, in der die Pyrolyse erfolgt. Um die Innentrommel 66 herum ist eine stationäre sich nicht drehende Außentrommel 68 angeordnet. Diese Außentrommel ist an ihren Enden geschlossen und zwar durch Kopfteile 157 und 158, die eine im wesentlichen luftdichte Kammer um die sich drehende Innentrommel 66 herum definieren. Die Innentrommel wird durch eine Antriebswellenanordnung 22 gedreht und zwar besitzt sie ein Kettenzahnrad 182, welches durch einen Elektromotor über einen Getriebekasten 183 und ein Abtriebskettenzahnrad 187 von dem Getriebekasten und einer endlosen Kette 185 angetrieben wird. Der Motor kann (für einen eine kleine Größe besitzenden Pilotkonverter) eine Leistung von 1 Pferdestärke besitzen und zwar bis 10 Pferdestärken für ein Konverter in vollem Maßstab. Die Abgabe-UPM (Umdrehung pro Minute) kann annähernd 1.800 tragen und die Untersetzung des Kastens 183 kann 900 zu 1 oder 1.800 zu 1 sein. Die Antriebswelle (102) in Fig. 20 der Anordnung 22 kann einen Durchmesser von 6 cm (2,375 Zoll) für den Konverter auf kleinem Maßstab besitzen und zwar bis zu 11 cm (4,5 Zoll) Durchmesser für den Konverter in vollem Maßstab. Die Antriebswellenanordnung wird wassergekühlt und ist im einzelnen in Fig. 20 beschrieben.
Die Außentrommel 68 wird von einem Gehäuse 52 umgeben und ist im einzelnen in den Figuren 15 und 15A dargestellt. Dieses Gehäuse definiert eine Ofenkammer um die Außentrommel herum, durch die Verbrennungsgase von einer Brennheizquelle 26 zirkulieren. Der Brenner 26 ist vorzugsweise einer der Bauart mit Zwangsluft, wo die Verbrennungsluft durch Brenner eingespeist wird, die Produktgase der Pyrolyse während des kontinuierlichen Betriebs des Konverters 12 verbrennen. Auf diese Weise zirkulieren die heißen Gase durch die Ofenkammer unter Druck. Beim Starten können andere Heizgase wie beispielsweise Propan verwendet werden. Die Produktgase der Pyrolyse können aufbewahrt und von der Speicherung her sowohl beim Starten als auch während des Betriebs (Fig. 39) verwendet werden. Verstärkte Zwangsluft kann von einem Gasturbinenauslaß kommen und der Brenner 26 kann von der Bauart sein, die dazu verwendet wird, um Gasturbinenabgase hilfszuzünden. Solche Brenner sind auch als Kanalbrenner bekannt und sind von der Firma COEN Company, Inc., 1510 Raulins Road, Burlingame, California 94010, USA erhältlich. Die Luft fließt durch die Ofenkammer zu einem Auslaßkamin oder Schornstein 24. Dieser Kamin kann mit scrubbing- oder Reinigungsgerät verbunden sein oder kann durch ein sogenanntes "bag house" laufen, wenn dies erwünscht oder notwendig ist aus Gründen des Schutzes der Umwelt. Die Gase aus dem Abgaskamin 24 werden zum Vorwärmen verwendet oder zum Vorsehen von heißen Verbrennungsgasen für die Heizvorrichtung eines darauffolgenden Konverters (anstelle eines Gasturbinenauslaßes) und zwar in einem Mehrfachkonvertersystem wie dies in Fig. 39 dargestellt ist.
Der Konverter 12 und das Eingaberohr 18 werden von einem Rahmensystem 48 getragen, welches auf der Erde ruht und zwar vorzugsweise auf einer Betonplatte 50. Da sich der Konverter 12 ausdehnen und zusammenziehen kann bezüglich des Rahmensystems, welches den Konverter trägt, ist das hintere Ende des Konverters 12 auf einer Rolle 28 angebracht. Die Abgabe der festen Pyrolyseprodukte erfolgt durch Öffnungen im hinteren Ende der sich drehenden Trommel 66 und der Außentrommel 68 über eine Rutsche 30. Diese Abgaberutsche 30 ist an einer Transportanordnung 34 derart angebracht, daß sie sich bezüglich der Anordnung 34 bewegen kann. Diese Bewegung wird erleichtert durch ein flexibles Rohr oder Balgen 32, die das untere Ende der Abgaberutsche 30 umgeben. Die Abgaberutsche 30 und die Transportanordnung sind in Figuren 27-32 dargestellt, wobei diese Figuren die Verbindung zwischen der Abgaberutsche 30, dem flexiblen Balgenrohr 32 und dem Gehäuse 82 der Transportanordnung 34 darstellt.
Eine Dichtung wird an dem Abgabeende des Konverters in der Rutsche durch die Rutsche gehalten; das Transportvorrichtungsgehäuse 82 und das Balkenrohr 32 sind mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser gefüllt. Die Höhe der Flüssigkeit ist derart vorgesehen, daß ein Druck in der Kammer vorhanden ist und zwar definiert durch die Außentrommel 68, die den Druck darin im Gleichgewicht und aufrechterhält. Ein geeigneter Druck liegt etwas oberhalb des atmosphärischen Drucks (beispielsweise 1,358 x 10&sup5;Pa (5 PSIG)). Dieses Wasserniveau ist bei 72 angegeben.
Der Druck in der Produktlieferrinne 30 kann durch einen Sensor 43 (Fig. 39) nahe dem Ausgang von der Konvertertrommel abgefühlt werden und wird zu einem Druckregulator 45 übertragen, der nach dem letzten Kondensator angeordnet ist, der den Druck derart kontrolliert oder steuert oder im Gleichgewicht hält, daß das Gewicht der restlichen Materialien oder des Rests innerhalb der Abgaberinne gerade eben ausreicht, um die Reibung des Rests zu überwinden. In der Tat wird der Druck innerhalb der Konvertertrommel 66 hinreichend angehoben, um das Wasserniveau innerhalb der Rinne abzusenken, und zwar auf einen Bereich innerhalb einiger weniger Zoll des Bodens der Abgaberinne (bis 72B in Fig. 4).
Das Transportvorrichtungsgehäuse 82 wird durch das obere Ende 206 der Transportvorrichtung (vgl. Figuren 28-32) abgeschlossen mit Ausnahme der Abgaberinne 84, welche die festen Produkte der Pyrolyse (hauptsächlich Teer und Kohlenstoff schwarz) 38 an eine Transportvorrichtung oder ein Förderband 40 liefert. Die Transportvorrichtung 40 führt den Rest oder das Restmaterial, welches zur (nicht gezeigten) Vorrichtung abgegeben wird zum Zwecke der Trennung von eisenhaltigen und nicht eisenhaltigen Metallen und anderen anorganischen Materialien und zur Bearbeitung oder Raffinierung von Kohlenstoff schwarz weiter. Der Rest des abgegebenen Materials kann zum Auffüllen von Land verwendet werden.
Der Rest der Pyrolyse besteht hauptsächlich aus dem genannten Kohlenstoff schwarz oder Teer und enthält auch Eisen und Nichteisenmetalle sowie andere nicht organische Materialien. Da diese Materialien unter Wasser abgegeben werden, werden sie getrocknet, gekühlt, gereinigt von Schwefel, Ammoniak, Kalziumchlorid und zwar wenn sie durch das Wasser durch eine Rollenkettentransportvorrichtung 74 gespeist werden und zwar angetrieben durch ein Antriebskettenrad 76 und getragen auf Tragkettenrädern 78. Die Kettentransportvorrichtung führt die Abstreifschaufeln 80 mit, so daß diese die abgegebenen Produkte von der Unterseite des Transportvorrichtungsgehäuses 82 abschaben und sie durch das Wasserbad auf ein Niveau bringen, welches oberhalb des oberen Pegels 72 des Wassers liegt, wo sie durch die Schnauze 84 abgegeben werden.
Ein Auslaß für während der Pyrolyse des Eingabematerials freigegebene flüchtige Gase ist bei 87 nahe dem Einlaßende der Drehtrommel 66 gezeigt. Diese Gase werden durch ein Lieferrohr 42 an einen Kondensator 44 geliefert. Der Druck in der Kammer definiert durch die Außentrommel wird durch einen Drucksensor 43 gesteuert, der mit dem Rohr 42 benachbart zu dem Auslaß 87 verbunden ist und der ein Regulierventil 45 über (nicht gezeigte) konventionelle Steuermittel betätigt. Die Produktgase werden an einer Gasauslaßleitung oder einem Gasauslaßrohr 46 gesammelt. Sie können durch eine Reihe von Tandemkondensatoren zirkuliert werden, wie dies in Fig. 39 gezeigt ist. Die nicht kondensierbaren Produktgase sind Methan, Propan usw. Diese Produktgase werden zweckmäßigerweise zum Zünden des Brenners 26 verwendet.
Der Kondensator 44 ist im einzelnen in den Figuren 33-35 gezeigt. Im allgemeinen gehört der Kondensator zu der Strömungsmittelbauart und besitzt Prallplatten 224, von denen sich einige unter das Niveau des Bades erstrecken und die einen Gasstrom vorsehen über und durch das Bad, um so die Verunreinigungen in den flüchtigen Stoffen abzukühlen und zu reinigen. Diese Verunreinigungen sind Kohlenstoffteilchen, Asche, Kalziumchlorid (ein Produkt von Kalkstein, welcher wahlweise in den Konverter eingegeben werden kann, um Chlor in bestimmten Kunststoffmaterialien wie beispielsweise Vinyle, PCB's und dergleichen Kalziumchorid reduzieren). Das Bad entfernt auch Schwefel und Ammoniak. Die auf Petroleum oder Öl basierenden flüchtigen Stoffe kondensieren und schweben an der Wasseroberfläche im Bad. Diese Öle können über ein mit Ventil versehenes (nicht gezeigtes) Abgaberohr nahe der Oberseite eines der Seitenwände des Kondensators 44 gesammelt werden. Die Temperatur des Bades kann dadurch aufrechterhalten werden, daß man gekühltes oder abgekühltes Wasser zirkuliert oder rezirkuliert.
Die Vorrichtung zur Einführung der Eingabematerialballen oder Taschen 14 verwendet einen Hydraulikzylinder 54 mit einem Kolben 56, der einen Durchmesser besitzt annähernd gleich dem Enddurchmesser des Rohrs 18. Der Ausdruck "Ballen" soll so verstanden werden, daß er auch sogenannte Taschen oder bags umfaßt. Wie man in den Figuren 21-24 erkennt, besitzt der Teil des Rohrs 18 unterhalb des Trichters 16 eine bei 198 angelenkte Abdeckung 194. Die Abdeckung wird durch ein Hydraulikzylinder 196 geöffnet und geschlossen. Wenn die Abdeckung offen ist, so fällt ein Ballen in das Rohr 18. Sodann ist die Abdeckung, wie in Fig. 3 gezeigt, geschlossen. Sodann wird der Hydraulikzylinder 54 betätigt und der Kolben 56 stößt den Ballen zum Einlaßende des Konverters 12. Die Ballen werden jeweils einer zu jeder Zeit eingestoßen. Da sie annähernd den gleichen Durchmesser wie das Rohr 18 besitzen, bilden sie eine Dichtung wenn sie zusammengedrückt sind. Luft und Wasser eingefangen in und zwischen den aufeinanderfolgenden Ballen wird durch die Luftablaßlöcher 192 und die Wasserablaßlöcher 192A oben und am Boden des Rohrs 18 und benachbart zum Trichter 16 abgeführt. Wenn die Ballen in den Konverter eintreten, werden sie durch ein Messer 60 getrennt, welches an dem Ende 58 des Eingaberohrs 18 angeordnet ist, welches innerhalb der Drehkonvertertrommel 66 angeordnet ist.
Beim Starten des Systems oder im Falle, daß Wartung erforderlich ist, ist es zweckmäßig, das System zu spülen. Zu diesem Zweck sind Einlaßventile 86 vorgesehen, welche es gestatten, daß inertes Gas wie bsp. CO&sub2; in die Kammer definiert durch die Außentrommel und durch das Auslaßrohr 42 einströmt. Die Spülgase werden über ein Auslaßventil 88 freigesetzt.
Die Außentrommel 68 ist am besten in Figuren 5-9, 15 und 15A dargestellt. Diese Trommel wie auch andere Teile des Konverters 12, die sich auf hohen Temperaturen befinden, sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und zwar eine Art und Klasse, die solche Temperatur aushält. Beispiele sind die Type 304 und 316 rostfreien Stähle. Die Endköpfe 157 und 158 sind Platten, die im Falle des Endkopfs 157 mit dem inneren Ende 58 des Eingaberohrs 18 verbunden sind. Es gibt radiale Platten 92 an der Außenseite des hinteren Endkopfs 158 um ein Lager 106 (vgl. auch Fig. 20) herum durch die Antriebswelle 102 die Antriebswellenanordnung 22 verläuft. Der Raum zwischen diesen Platten 92 kann mit Isoliermaterial angefüllt sein, wie beispielsweise mit Steinwolle die ebenfalls bei 52 gezeigt ist. Die Kopfenden 157 und 158 und ihre zugehörigen Komponenten sehen somit ein Teil des Ofengehäuses vor. Sie dienen auch der Dualfunktion des Abdichtens der Kammer, in der die Drehtrommel angeordnet ist und die Pyrolysereaktionen auftreten.
Die Außentrommel hat langgestreckte Flossen 94, welche die Verbrennungsgase erhitzen durch die Heizvorrichtung leiten und zwar erfolgt der Lauf durch den Wärmequelleneinlaß 108 zu dem Auslaßkamin 24. Diese Flossen 94 sind umfangsmäßig um die stationäre Außentrommel 68 herum beabstandet. Zwischen den Längsflossen 94 (die sich auch in Richtung der Drehachse der sich drehenden Konvertertrommel 66 erstrecken) sind Abstandsflossen 96. Diese Abstandsflossen 96 sind in Längsrichtung voneinander beabstandet und zwar in Richtung der Drehachse der Konvertertrommel 66. Die Abstandselemente können beispielsweise vorgesehen sein an 91 cm (3 Fuß) Intervallen, um den Außenumfang der stationären Außentrommel herum. Diese Abstandselemente erzeugen eine Turbulenz in dem Zwangszug der heißen Gase, der durch die Ofenkammer zirkuliert. Diese Turbulenz erhöht den Wärmeübergang von diesen heißen Gasen auf die Außentrommel und somit zu der Kammer innerhalb der Außentrommel 68, wo die sich drehende Trommel 66 die der Pyrolyse unterworfenen Eingabematerialien trägt.
Die Außentrommel 68 kann einen Durchmesser von annähernd 48,6 cm (19,125 Zoll) bei einem Pilotkonverter besitzen und einen Durchmesser von 203 cm (80 Zoll) einem Konverter des vollen Maßstabs. Die Konvertertrommel 66 für einen Pilotkonverter kann einen Durchmesser von 43 cm (17 Zoll) besitzen, während ein Konverter für volle Kapazität einen Durchmesser für die Konvertertrommel 66 von 183 cm (72 Zoll) aufweisen kann.
Die Halterung des Konverters 12 am Rahmen 48 wird durch die Rolle oder Rollen 28 vorgesehen, die sich unter einer keilförmigen Tragplattform 49 erstreckt und eine Oberseite 29 besitzt, die parallel zur Drehachse der Konvertertrommel verläuft und ferner zur Antriebswelle 102 (vgl. Fig. 4). Die Unterseite verläuft im allgemeinen parallel zur Erdoberfläche oder aber zur Tragplatte 50 (die horizontal verläuft). Die Neigung des Keils ist daher annähernd gleich der Neigung der Drehachse der Konvertertrommel, wobei der Wert annähernd 6 Grad betragen kann. Anders ausgedrückt, und folgendes sagend: das hintere oder Abgabeende der Konvertertrommel und das Einlaßende der Konvertertrommel befinden sich auf unterschiedlichen Höhen; das Einlaßende liegt höher als das Abgabeende. Das Abgabeende der Konvertertrommel 66 wird durch die Antriebswelle 102 getragen oder gestützt, die ihrerseits in Lagern eines Lagerblocks angeordnet ist, der auf der hinteren Tragplatte 49 ruht. Dieser Lagerblock ist bei 180 (Fig. 20) gezeigt. Das vordere Ende der Konvertertrommel 66 und die äußere stationäre Trommel werden auf Rollenanordnungen 62 getragen.
Die Rollenanordnungen 62 sind im einzelnen in den Figuren 10-14 dargestellt. Ein Abrieb- oder Lagerring 110 ist um die Konvertertrommel herum nahe dem vorderen oder Einlaßende derselben angeschweißt. Die Rollen 112 sind drehbar zwischen Schubkugellagern 114 an einem Träger 116 gelagert. Der Abriebring 110 ruht auf den Rollen 112. Eine Vielzahl von Rollenanordnungen ist vorgesehen, die umfangsmäßig beabstandet sind. Gehärtete Büchsen 118 umgeben Ohren, welche sich seitlich von jeder Rolle 112 aus erstrecken. Diese Büchsen 118 lagern die Rollen 112 im Träger 116. Der Träger ist ein rechteckiger Block, der auf einem Innenrohr 122 eine Rohranordnung ruht und zwar einschließlich des Innenrohrs 122. Diese Anordnung enthält ein Außenrohr 120, welches an einen Flansch 126 geschweißt ist und ruht auf einem Blindflansch 128. Eine Unterlagscheibe oder Platte 124 ist innerhalb des Außenrohrs 120 unter Rohr 122 angeordnet und zwar auf dem Flansch 128. Durch Auswahl der Dicke dieser Unterlegscheibe kann die Konvertertrommel 66 eingestellt werden.
Eine Einstellung der Neigung des Konverters kann dadurch erreicht werden, daß man das hohe Ende der Einheit 12 am Tragrahmen 48 anhebt (beispielsweise um ungefähr 2 Grad oder um ungefähr 2 Grad absenkt). Das schwimmende untere Ende der Abgaberinne 30 innerhalb der Balken 32 gestattet diese 2 Grad plus oder minus Einstellung.
Diese Einstellung hängt von der Natur der Einspeisematerialien ab, da der Neigungswinkel der Konvertertrommel die Rate oder Geschwindigkeit bestimmt, mit der das Eingabematerial durch die Konvertertrommel läuft und bestimmt auch die Verweildauer in der Trommel. Unterschiedliche Eingabematerialien können unterschiedliche Zeitdauern der Pyrolyse erforderlich machen, um die Pyrolysereaktion zu vollenden.
Ein Einlaß und ein Auslaß für Rohre 132 und 144, die jeweils Wasser in und aus der Kammer gebildet innerhalb des Innenrohrs 122 führen, sind zum Kühlen jeder Rollenanordnung 62 vorgesehen. Ein Abflußstopfen 130 oder ein Abflußventil kann dazu verwendet werden, Wasser aus der Rollenanordnung abzulassen.
Das Außenrohr 120 erstreckt sich zu der äußeren stationären Trommel 68 und stützt mit Hilfe der Stützelemente 136 die Rollenanordnungen 62.
Die Figuren 15 und 15A zeigen die Halterung für das Ofengehäuse 52 und den Aufbau des Ofengehäuses selbst im einzelnen. Das Ofengehäuse besitzt eine Innenabschirmung oder eine Abdeckung 138 und eine Außenabschirmung oder Abdeckung 140. Diese Abdeckungen sind durch Abstandselemente 144 voneinander getrennt. Die Abstandselemente 144 sind mit Traggliedern 142 durch Einschrauben verbunden Die Abstandselemente selbst sind durch Abstandsbolzen 146 befestigt. Die Tragglieder 142 sind an unterschiedlichen der sich längs erstreckenden Abstandsflossen 194 der stationären Außentrommel 68 befestigt. Sechs Tragglieder sind gezeigt und sind mit 60 Grad voneinander in Umfangsrichtung um die stationäre Trommel 68 herum beabstandet. Die Abstände zwischen den Abdeckungen oder Abschirmgliedern 138 und 140 sind zweckkmäßigerweise mit Isoliermaterial wie beispielsweise Steinwolle gefüllt.
Um an dem Innenumfang der Umwandlertrommel 66 anhaftendes Material abzukratzen ist eine Abkratz- oder Abstreifanordnung 64 vorgesehen. Diese Anordnung weist eine Stange in einer (nicht gezeigten) Hülse auf und zwar angeschweißt an die oberen Stützelemente 92 des Kopfglieds 157 (d.h. oberhalb der Mitte durch die Drehachse der Konverter- oder Umwandlertrommel). Die Abstreifklingen oder Schaufeln sind in nachgiebiger Weise angebracht bzw. verbunden wie beispielsweise durch Verwendung von Federn (vgl. Fig. 7) und sie stehen mit dem Innenumfang der Konvertertrommel 66 in Eingriff, und zwar oberhalb der Mitte durch deren Drehachse.
Wie man im einzelnen in Fig. 5 sowie den Figuren 16-20 erkennt, besitzt die Konvertertrommel 66 Drehmomentstangen 90, die umfangsmäßig beabstandet sind, und zwar mit gleichen Winkelinkrementen und die sich zwischen dem Ende des sich drehenden Konverters erstrecken und zwar definiert durch die Kopfteile 150 und 152. Diese Kopfteile sind miteinander durch Stützelemente 156 verbunden, die sich radial zu der Antriebswelle 102 erstrecken und an diese angeschweißt sein können. Die Kopfenden 150 und 152 sind Scheiben, die ebenfalls an die Antriebswelle 102 angeschweißt sind. Ein Ring oder ein Flansch 154 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen den Kopfenden. Die Drehmomentstangen sind vorzugsweise an den Ring 154 und auch an die Stützelemente 156 angeschweißt. Die Drehmomentstangen erstrecken sich in das hintere Ende der Konvertertrommel 66 und sind an den Innenumfang daran angeschweißt. Diese Drehstangen 90 definieren Spalte oder Öffnungen, durch die die festen Produkte (Reste) der Pyrolysereaktion in der Konvertertrommel in die Abgaberinne 30 fallen. Die Länge dieser Öffnungen wird durch die Stangen 90 definiert (in einer Richtung entlang der Drehachse) und kann 23 cm (9 Zoll) für den Pilotkonverter oder Kleinmaßstabkonverter betragen während der Wert für einen mit vollem Maßstab ausgebildeten Konverter 30-46 cm (12-18 Zoll) beträgt. Die Drehstangen selbst können in einer Anzahl von sechs vorgesehen sein für einen Pilotkonverter und 2,5 cm (1 Zoll) Durchmesser besitzen. Für einem auf großen Maßstab aufgebauten Konverter können 12 Drehstangen mit einem Durchmesser von 5 cm (2 Zoll) verwendet werden. Die Öffnung in der Außentrommel 68 weist auf diese Öffnungen in der Konvertertrommel hin und kann für ein Pilotkonverter 23 cm x 30 cm (9 Zoll x 12 Zoll) (im Rechteck) betragen während der Wert für einen Vollkapzitätskonverter 46 cm x 41 cm (18 Zoll x 16 Zoll) beträgt. Die Abgaberinne 30 kann rechteckig sein dort wo sie die Abgabeöffnung trifft. Die Leitungen können unterschiedliche Querschnitte besitzen, und zwar von einem rechteckigen Querschnitt am unteren Teil der Rinne 30, wo das Balkenrohr 32 die Rinne 30 umgibt zu einem kreisförmigen Querschnitt.
Eine vorzugsweise kreisförmige oder octogonale Zerkleinerungsstange 70 kann eine Länge besitzen, die größer ist als die der Drehstangen 90 aber nicht mehr als zweimal die Länge der Drehstangen, wobei die Anordnung lose im Abgabeende der Konvertertrommel 66 erfolgt. Wenn sich die Konvertrommel dreht (Fig. 8) wird die Zerkleinerungsstange 70 durch die Drehstangen aufgenommen, angehoben und dann freigegeben, um so Klumpen in dem Restmaterial zu zerkleinern und dieses in Teilchen zu pulverisieren, die nach unten durch die Öffnungen zwischen den Drehstangen 90 fallen. Das Gewicht dieses Restmaterials überwindet den durch das Wasser in der Abgaberinne vorgesehenen Druck, so daß der Rest oder das Restmaterial durch die Abgaberinne und das Wasser in das Transportgehäuse 82 (Figuren 27-32) fällt, wo ein Transportmittel Abstreifklingen oder Schaufeln 80 besitzt, um den Rest oder das Restmaterial abzunehmen und zu der Abgabeschnauze 84 zu führen.
Um das Vorhandensein von chloriertem organischen Kohlenwasserstoffen in dem Restmaterial zu reduzieren, welches von der Konvertertrommel 66 abgegeben wird, ist eine Quelle eines Reaktionsmittels vorgesehen, welches mit dem Chlor in diesen Kohlenwasserstoffen reagiert und am Einlaßende der Konvertertrommel eingegeben werden kann. Zu diesem Zweck kann Kalk verwendet werden, der über ein Steuerventil 98 durch ein Eingaberohr 100 eingegeben oder eingespritzt wird und zwar in das Einlaßende der Konvertertrommel 66 unterhalb der Mitte derselben (die im allgemeinen horizontal angeordnete Ebene durch die Drehachse der Trommel 66). Kalzium in dem Kalk reagiert mit dem Chlor in den chlorierten Kohlenwasserstoffen und erzeugt Kalziumchlorid, welches vom Rest (hauptsächlich Teer) gereinigt wird, der über das Wasserbad in das Transportvorrichtungsgehäuse 92 und das Abgaberohr 30 abgegeben wird.
Es sei nunmehr insbesondere auf die Fig. 20 Bezug genommen, wo die Antriebswellenanordnung 22 gezeigt ist. Das Hauptmerkmal dieser Anordnung besteht darin, daß das Wasser derart abgekühlt wird, daß es zuverlässig in der Hochtemperaturumgebung des Konverters 12 arbeiten kann. Die Antriebswellenanordnung weist eine Antriebswelle 102 und ein Lager 106 auf. Eine Schubscheibe 104 ist zwischen der Kopfendplatte 152 am hinteren Ende der Konvertertrommel und dem Kopfende 158 am hinteren Ende der äußeren stationären Trommel angeordnet. Das Lager 106 definiert einen Stopfkasten, der eine Hochtemperaturpackung 164 und eine Kammer enthält, wo das Wasser enthalten ist, wenn es zwischen dem Wassereinlaß 160 und einem Wasserauslaß 162 zirkuliert wird.
Die Packung 164 wird umschlossen durch ein Packungsteil 166 welches ebenfalls wassergekühlt innerhalb einer Kammer definiert durch Balgen 170 vorgesehen ist. Die Balgen 170 können mit dem Ende davon mit dem Flansch von Element 66 verschweißt sein und mit einem Dichtungsträger 174. Die Schweißungen sind bei 172 dargestellt. Eine Dichtung 176 vorzugsweise der Garlock-Bauart erstreckt sich um die Antriebswelle 102 in dem Dichtungsträger 174. Die Wasserverbindung 168 ist abgeschlossen. Sie kann verbunden sein mit einem T-Verbinder, durch den Wasser zirkuliert. Demgemäß kann es eine Konvektionswasserströmung geben, welche die Dichtung und die Welle 102 kühlt. Das Wasser wird mit dem gleichen Druck unter Druck gesetzt wie die Innenseite des Konverters und die Abgaberinne; oder aber etwas darüber, um sicherzustellen, daß keine Gase durch die Dichtung 164 entweichen können. Ein kleines Wasserleck in den Konverter kann toleriert werden. Die Welle 102 besitzt auch einen Hohlraum 178 (ein Loch), welcher dahinein gebohrt ist und welcher sich in ein Gebiet des Lagers 106 erstreckt. Eine Welle 186 erstreckt sich nach hinten von der Antriebswelle 102 und ist über ein Element oder ein Schwenkelement 188 verbunden, welches eine Wassereinlaßverbindung 190 besitzt. Wiederum kann eine T-Verbindung für Wasser vorgesehen sein, welches an dem Schwenkelement vorbeiläuft, um die Konvektionsströmung von Wasser in dem Hohlraum 178 vorzusehen. Alternativ kann ein kleines Rohr durch Schwenkelement eingefügt sein und zwar in das entfernt gelegene Ende des Wasserhohlraums 78, wodurch kaltes Wasser zu dem entfernt gelegenen Ende des Hohlraums gedrückt wird während warmes Wasser durch das gleiche Schwenkelement abgegeben wird.
Der Stützblock, der die Antriebswelle trägt und durch den das hintere Ende des Konverters getragen wird ist bei 180 in Fig. 20 gezeigt wie oben erläutert. Das Wellenantriebskettenrad 182 ist ebenfalls in Fig. 20 dargestellt und ist mit der Welle durch einen Keil 184 verkeilt. Dieses Antriebskettenrad 182 ist über die Kette 185 und das Kettenzahnrad 187 mit dem Getriebekasten 183 wie in Fig. 3 gezeigt, verbunden.
Die Abgaberinne 30 und die Transportanordnung 34 wurden oben in Verbindung mit den Figuren 27-32 erwähnt. Unter erneuter Bezugnahme auf diese Figuren erkennt man, daß das obere Ende des Balgenrohres oder des Balgenschlauches 32 am Außenumfang der Rinne durch Tragelemente 200 und Flansche 204 (Figuren 25 und 26) befestigt ist. Ein Abströmventil 202 ist oberhalb des Wasserniveaus vorgesehen um das Abströmen von Luft aus den Balgen zu gestatten. Das Balgenrohr ist durch Verschweißen mit einem Ring 206 verbunden, der mit Abstand gegenüber dem umgekehrten Ende der Seiten 208 des Transportvorrichtungsgehäuses 82 angeordnet ist. Das umgedrehte Ende ist sandwichartig angeordnet zwischen dem Ring 206 und einem Flansch 210 um den Boden der Rinne 30 herum. Fig. 28 veranschaulicht den nicht thermisch ausgedehnten Zustand und eine beispielhafte 6 Grad-Neigung des Konverters 12 während Fig. 29 den Ausdehnungszustand um eine Versetzung 212 zeigt und anerkennt, daß das Balgenrohr 32 die Bewegung der Abgaberinne bezüglich des Transportvorrichtungsgehäuses 82 gestattet, um diese Bewegung vorzusehen bzw. aufzunehmen. Selbst bei einem Konverter kleinen Maßstabs kann die Bewegung 2 oder 1 1/2 Zoll infolge der thermischen Ausdehnung des Konverters 12 betragen. Diese Bewegung wird durch die Balgenrohranordnung aufgenommen, welche die Relativbewegung der Abgaberinne 30 bezüglich des Transportvorrichtungsgehäuses 82 gestattet, während die Flüssigkeitsdichtung aufrechterhalten bleibt.
Ein Unterwassertragkettenrad 78 ist gemäß Fig. 30 für die Rollenkette 74 der Transportvorrichtung vorgesehen und wird auf einer Welle 213 durch Keilverbindung getragen. Diese Welle ist in Stopfbuchsen 116 an den Seitenwänden 208 des Transportvorrichtungsgehäuses 82 gelagert. Die Welle wird in Stützblöcken 214 gelagert und getragen. Die Abstreifklingen 80 werden auf der Kette 74 getragen. Die Endspitzen 218 der Klingen 80 sind (Fig. 32) nach oben gebogen und zwar in einer Vorwärtsrichtung in der sich die Transportvorrichtung bewegt, um feste Produkte (Restmaterialien) entlang des Bodens des Transportvorrichtungsgehäuses 82 abzustreifen oder abzukratzen und diese Restmaterialien aus der Austrittsschnauze 84 (Fig. 25) auszustoßen.
Die Pyrolysereaktionen treten auf, während die Eingabematerialien durch die Drehbewegung der Konvertertrommel 66 mitgeführt werden und zwar den Innenumfang der Trommel hinauf. Wenn die Eingabematerialien den Ruhewinkel überwinden, so fallen sie nach unten und besitzen eine Vorwärtsbewegungskomponente infolge der Neigung der Trommelachse. Wie oben erwähnt wird diese Neigung entsprechend den Eingabematerialien, die verarbeitet werden sollen, ausgewählt, um die erforderliche Verweilzeit im Konverter für die Vollendung der Pyrolyse vorzusehen. Ein steilerer Winkel verkürzt die verweilzeit, da die auf den Seitenwänden hinaufgetragenen Materialien im allgemeinen senkrecht zur Drehachse nach unten in einer Richtung fallen, die im wesentlichen vertikal ist.
Die aus Methan, Wasserdampf und anderen flüchtigen Stoffen bestehenden Gase, die während der Pyrolyse des Materials freigegeben werden treten aus dem Auslaß 87 zu dem Lieferrohr 42 aus. Dieses Lieferrohr tritt als erstes in den Kondensator 44 (vgl. die Figuren 33 bis 35) ein, der ein Wasserbad bis zu einem Niveau 222 enthält, oberhalb von dem eine Ölschicht bis zu einem Niveau 220 vorgesehen ist. Das Öl kann durch die kondensierten Kohlenwasserstoffgase vorgesehen sein, die durch das Rohr oder die Leitung 42 geliefert werden. Diese Gase fließen unter Druck, da die Innentrommel des Konverters unter Druck steht (beispielsweise bis zu 1,358 x 10&sup5; Pa (5PSIG) wie oben erwähnt). Prallplatten 224 leiten die Gase in das Öl, da sie nicht lang genug sind um sich unter das Wasserniveau 222 zu erstrecken. Längere Prallplatten 224 leiten die Gase in das Wasser. Diese Prallplatten bewirken, daß die Gase zirkulieren und von Verunreinigungen gereinigt werden, beispielsweise von Kohlenstoffteilchen, Asche, Kalziumchlorid (dem Produkt des Kalks, der dem Verfahren in der Konvertertrommel zugegeben plus dem Chlor von chlorierten Kunststoffen wie beispielsweise Vinylen, PCB's und dergleichen). Auch Schwefel und Ammoniak werden aus den Gasen durch Reinigung entfernt. Die Temperatur in dem Bad wird aufrechterhalten, um so aromatische Stoffe, leichte und schwere Öle ohne Trennung oder Separation und Wasserdämpfe zu kondensieren, wenn ein einziger Kondensator 44 verwendet wird. Wenn Mehrfachkondensatoren verwendet werden, so werden anstelle von Kondensatoren der Strömungsmittelbadbauart stromaufwärts Kondensatoren der Strömungsmitteldurchstreichbauart verwendet, um als erstes schwere Öle und sodann leichte Öle zu kondensieren, während die Temperaturen abnehmen, wohingegen der letzte Kondensator 44 aromatische Stoffe und Wasserdampf kondensiert. Der Kondensator 44 arbeitet auch als eine Falle um zu verhindern, daß die Luft in den oder die Konverter eintritt. Die kondensierten Öle werden aus der Ölschicht entfernt, beispielsweise durch mit Ventilen versehene Rohrleitungen oder Auslässe, die den Pegel 220 aufrechterhalten. Das Wasser unterhalb des Pegels oder Niveaus 224 kann durch Wärmeaustausch oder Kühlgeräte zirkuliert werden und wird dann auf eine Temperatur gehalten zum Kondensieren der aromatischen Stoffe oder des Wasserdampfs. Auch können Behandlungsanlagen vorgesehen sein, um das Wasser auf einem gewünschten pH-Niveau zu halten. Wie oben erwähnt können nicht kondensierbare Gase verwendet werden, um die Brenner zu betätigen und um den Konverter 12 zu erhitzen. Alternativ können die Gase komprimiert werden und für den späteren Gebrauch im Prozeß (beispielsweise zum Starten anstelle von Propan) verwendet werden, oder aber die Gase können für andere Zwecke 9 verwendet werden.
Ein Kondensator der Strömungsmitteldurchstreichbauart ist in den Figuren 36, 37 und 38 gezeigt. Dieser Kondensator weist Prallplatten 228 auf, die wie die Prallplatten 224 des Kondsensators 44 mit den entgegengesetzt liegenden Seitenwänden des Kondensatorgehäuses verbunden und von diesem getragen sein können. Abwechselnde Prallplatten dieser Prallplatten erstrecken sich unter das Strömungsmittelniveau 222 und bewirken, daß der Gasstrom über das Strömungsmittel streicht. Diese Kondensatoren sind durch das Bezugszeichen 226 identifiziert, um sie von den Prallplatten in den Kondensatoren 44 zu unterscheiden.
Eine Reihe von Kondensatoren 44 und 226 kann im Tandem verbunden sein, um zum Verarbeiten, Kondensieren und Reinigen der Produktgase zu dienen und zwar von einer Vielzahl 230 bis 234 von Konvertern wie dies in Fig. 39 für einen einzigen Konverter gezeigt ist. Der letzte Kondensator in der Serie ist der des Strömungsmittelbadtyps 44 während die verbleibenden Kondensatoren 238, 240, 242 zu der Bauart mit hindurchstreichendem Strömungsmittel, 226, gehören. Diese Kondensatoren der Bauart mit hindurchstreichendem Strömungsmittel zwingen die Gase zur Expansion und Kontraktion und schaffen Turbulenz und kühlen diese während des Überstreichens oberhalb des Strömungsmittels. Die Temperaturen der verschiedenen Kondensatoren können allmählich verringert werden. Beispielsweise kann die Temperatur des ersten Kondensators 238 derart gesteuert werden, daß bei 177º C (350º F) liegt, die Temperatur des zweiten Kondensators 240 kann so gesteuert werden, daß sie bei 143º C (290º F) und die Temperatur des dritten Kondensators 242 kann so gesteuert werden, daß sie bei ungefähr 110º C (230º F) liegt und beim letzten Kondensator 44 beträgt der Wert ungefähr 60º C (140º F). Diese Temperaturen reichen aus, um Wasserdämpfe in Suspension im Gasstrom zu halten bis der letzte Kondensator 44 erreicht ist, wobei gestattet wird, daß leichte und schwere Öle kondensieren und wobei ferner gestattet wird, daß die Reinigung der Verunreinigungen in dem Gasstrom erfolgt. Da die Temperatur des letzten Kondensators 44 ungefähr 60º C (140º F) beträgt, werden die leichtesten aromatischen Stoffe und Wasserdämpfe in diesem Kondensator wie oben erläutert kondensiert. Um die Temperatur in den Kondensatoren auf der gewünschten Temperatur zu halten, kann Kühlwasser über eine Kühlvorrichtung oder einen Wäremaustauscher 245 oder von der öffentlichen Wasserversorgung zu dem Kondensator 44 mit der niedrigsten Temperatur geleitet werden. Wärmeres Wasser wird von den mit niedrigerer Temperatur arbeitenden Kondensatoren abgezogen und sodann zu den Kondensatoren mit höherer Temperatur zirkuliert, auf welche Weise man durch Aufrechterhaltung von nur einer Temperatur sämtliche Temperaturen der Kondensatorenserie aufrechterhalten kann. Wie oben erwähnt kann das Öl dadurch herausgezogen werden, daß man es während der Trennung vom Gasstrom in jedem der Kondensatoren, wie durch die Auslässe 247 gezeigt, von jedem der Kondensatoren abzieht. Die nicht kondensierbaren Gase werden zweckmäßigerweise komprimiert und in einem Tank 248 gespeichert und sodann als Wärmequelle (Brenner) 26 verwendet.
Wie oben erwähnt können die Kamine oder Abgasleitungen 24 des ersten Konverters 230 über Leitungen 252 mit der Wärmequelle 26 des nächstfolgenden Konverters 232 verbunden sein. In ähnlicher Weise kann die Ablaßleitung 24 des Konverters 232 mit dem nächsten Konverter 234 verbunden sein. Der Kamin des letzten Konverters 234 kann die Verteilung übernehmen oder kann mit einem Brenner verbunden sein um jedwede darin enthaltenen brennbaren Stoffe abzubrennen. Alternativ kann der Kamin 24 mit einer (nicht gezeigten) Leitung mit dem Brenner 26 des ersten Konverters 230 verbunden sein.
Die Temperatur innerhalb der Konvertertrommel im Konverter 12 wurde in der Vielzahl der Konverter 230, 232, 234 zweckmäßigerweise auf annähernd 649º C (1.200º F) gehalten. Diese Temperatur kann nicht ausreichend sein um bestimmte chlorierte Kohlenwasserstoffe, die darin enthalten sind auf Niveaus zu reduzieren, die als unschädlich für die Umgebung angesehen werden. Beispielsweise können in dem Restmaterial von dem Abgabekanal oder Abgaberinne 30 PCB's enthalten sein. Zu diesem Zweck wird ein sekundärer Konverter 254 verwendet, der bei einer höheren Temperatur betrieben wird. Das Restmaterial wird in das Einlaßende einer Konvertertrommel 258 des sekundären Konverters 254 durch einen Kanal oder eine Rinne 256 (vgl. Fig. 40) eingegeben. Der Konverter 254 besitzt eine ähnliche Konstruktion wie der Konverter 10 wie oben in Verbindung mit den Figuren 1-38 beschrieben. Er besitzt eine äußere stationäre Trommel 260, wobei ein Gehäuse 52 eine Ofenkammer definiert und eine Antriebswellenanordnung 262 ist vorgesehen. Der Hilfskonverter wird auf zusätzlichen Gliedern des Rahmes 48 getragen. Die Abgabe von dem zweiten Konverter 254 erfolgt durch eine Rinne oder einen Kanal 30 und die Transportanordnung 34 der oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1-38 beschriebenen Bauart, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, wie dies bei der Beschreibung der Figuren 1-38 geschah. Der Brenner des Sekundärkonverters 254 arbeitet zweckmäßigerweise derart, daß die Kammer, die die Konvertertrommel 258 enthält, auf ungefähr 1.316º C (2.400º F) erhitzt wird, wobei davon ausgegangen wird, daß dies ausreicht um die PCB's nach Pyrolyse zu zerstören. Diese Temperatur ist nur eine angenäherte Temperatur und es werden solche Temperaturen verwendet, die ausreichen um ein Restmaterial oder Reststoffe vorzusehen, die sich innerhalb sicherer Bereiche befinden- was die Umgebung anlangt.
Aus der Beschreibung ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung ein verbessertes pyrolitisches Umwandlungssystem vorsieht. Umwandlungen und Modifkationen des hier beschriebenen Systems innerhalb des Rahmens der Erfindung sind dem Fachmann gegeben. Demgemäß sollte die vorliegende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend verstanden werden.

Claims

1. Pyrolytisches Konversionssystem für Kohlenwasserstoff enthaltende Materialien, das folgendes aufweist: eine offene Konvertertrommel mit gegenüberliegenden Enden, von denen ein erstes Ende gegenüber einem zweiten Ende erhöht ist, wobei die Trommel eine Rotations- bzw. Drehachse besitzt, um die die Konvertertrommel drehbar ist, eine äußere stationäre Trommel angeordnet um die Konvertertrommel herum und die eine erste Kammer definierend, innerhalb der die Konvertertrommmel angeordnet ist, ein Gehäuse angeordnet um die äußere Trommel, die eine Ofenkammer definiert, Mittel zum Erwärmen bzw. Erhitzen der Ofenkammer, um die Konvertertrommel auf einer Temperatur zu halten, die ausreicht, die Materialien zu pyrolysieren, Mittel in Verbindung mit der ersten Kammer in der Nähe des ersten Endes der Konvertertrommel zum Extrahieren bzw. Herausziehen von Produktgasen der Pyrolyse, Mittel angeordnet in im wesentlichen luftdichter Beziehung mit der ersten Kammer in der Nähe des zweiten Endes der Konvertertrommel für den Ablaß bzw. die Entladung von soliden bzw. festen Produkten der Pyrolyse und Mittel, die sich durch die erste Kammer erstrecken zum Einführen der Materialien in das erste Ende der Konvertertrommel, während im wesentlichen Luft von der ersten Kammer ausgeschlossen wird.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Erwärmungsmittel folgendes aufweisen: einen Einlaß für erwärmte Gase in den Ofen in der Nähe des zweiten Endes der Konvertertrommel und einen Auslaß für die erwärmten Gase in der Nähe des ersten Endes der Konvertertrommel, und eine Wärmequelle verbunden mit dem Einlaß und einem Kamin bzw. Flammkanal verbunden mit dem Auslaß.

3. System nach Anspruch 2, wobei die äußere Trommel folgendes aufweist: einen ringförmigen Außenumfang, und zwar exponiert bzw. ausgesetzt zu der Ofenkammer, eine Matrix von ringförmigen Flossen und längs angeordneten Flossen, die von dem Außenumfang in die Ofenkammer vorstehen zum Aufbau einer turbulenten Strömung der erwärmten Gase durch die Ofenkammer in Wärmeaustauschbeziehung mit den Flossen.

4. System nach Anspruch 2, wobei die äußere Trommel und das Gehäuse Böden bzw. Unterseiten besitzen, und zwar angeordnet unterhalb der erwähnten Achse, wobei die Ablaßmittel eine Rutsche bzw. eine Ablaßeinrichtung aufweisen, die sich in die erste Kammer durch die Böden der äußeren Trommel und des Gehäuses erstreckt, und zwar zu einer Stelle benachbart dem zweiten Ende der Konvertertrommel, wobei die Konvertertrommel offen zu dieser Stelle ist, und wobei der Wärmeinlaß in dem Boden des Gehäuses angeordnet ist, und zwar beabstandet weg von der Rutsche zu dem ersten Ende der Konvertertrommel.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Rutsche mit Flüssigkeit gefüllt ist, und zwar auf ein Niveau, das ausreicht, um mindestens im Gleichgewicht mit dem Druck in der ersten Kammer zu stehen, und wobei die Ablaßmittel eine Anordnung aufweisen, die die Flüssigkeit und eine Fördereinrichtung enthält, wobei sich die Fördereinrichtung zu dem Boden der Rutsche erstreckt und mit diesem in Verbindung steht, und zwar zum Tragen und Ablassen bzw. Entladen der festen Produkte oberhalb des Niveaus der Flüssigkeit in der Rutsche.

6. System nach Anspruch 5, das weiter folgendes aufweist: Mittel, die das Gehäuse, die äußere Trommel und die Konvertertrommel tragen, und zwar für eine Längsbewegung in einer Richtung entlang der Achse ansprechend auf eine thermische Ausdehnung bzw. Expansion und Kontraktion, und Mittel, die die Rutsche an der Anordnung befestigen für eine Bewegung mit dem Gehäuse, der äußeren Trommel und der Konvertertrommel.

7. System nach Anspruch 1, das weiter folgendes aufweist: Mittel zum Tragen der Konvertertrommel für eine Drehung, die folgendes aufweisen: eine Vielzahl von Rollen, die voneinander versetzt sind, auf denen die Konvertertrommel aufliegt, und zwar benachbart zu dem ersten Ende davon, Säulenmittel bzw. Mittel, die sich durch die erste Trommel erstrecken, und zwar in im wesentlicher luftdichter Beziehung damit zum Tragen der Rollen, einen Boden, der das zweite Ende der Konvertertrommel definiert, eine Antriebswelle, die mit dem Konvertertrommelboden verbunden ist und in abgedichteter Beziehung in der ersten Kammer gelagert ist, wobei die erste Kammer erste und zweite Enden an gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Enden der äußeren Trommel besitzt, wobei die ersten bzw. zweiten Enden zu den ersten und zweiten Enden der Konvertertrommel hinweisen, wobei die Welle sich durch das zweite Ende der ersten Kammer erstreckt und ferner Mittel, die die Welle drehbar tragen.

8. System nach Anspruch 7, das weiter folgendes aufweist: Streben bzw. Holme zwischen dem Ofenkammergehäuse und der äußeren Trommel zum Tragen der Ofenkammer auf der äußeren Trommel, wobei die äußere Trommel ebenfalls in tragender Beziehung mit den Säulenmittel verbunden sind, und wobei das Gehäuse eine innere und äußere Schale besitzt, die ein Wärmeschild vorsehen, wobei die Schalen voneinander beabstandet sind und eine Isolierung zwischen den Schalen angeordnet ist.

9. System nach Anspruch 1, wobei die Konvertertrommel eine Stange besitzt, und zwar locker angeordnet darinnen entlang einer Achse davon benachbart zu dem zweiten Ende davon und ferner Mittel innerhalb der Konvertertrommel zum Anheben und Freigeben der Stange, was der Stange gestattet, zu fallen und die festen Produkte in Partikel zu pulverisieren, die in die Ablaßmittel eintreten.

10. System nach Anspruch 9, wobei die Anhebungs- und Freigabe- bzw. Lösemittel folgendes aufweisen: einen Boden, der das zweite Ende der Konvertertrommel definiert, eine Vielzahl von Stäben, und zwar umfangsmäßig beabstandet voneinander und sich längs in einer Richtung entlang der Achse der Konvertertrommel von dem Boden zu dem ersten Ende der Konvertertrommel erstrecken, wobei eine Vielzahl der Stäbe eine Öffnung dazwischen definieren, für den Ablaß der festen Produkte, wobei die Stäbe mit der Zertrümmerungsstange in Eingriff kommen, diese anheben und freigeben, wenn sich die Konvertertrommel dreht.

11. System nach Anspruch 1, wobei die Konvertertrommel einen Innenumfang besitzt und ferner Mittel aufweist, die sich entlang der Achse der Konvertertrommel erstrecken und in Eingriff kommen mit dem Innenumfang, um Material von dem Innenumfang abzukratzen, wenn sich die Konvertertrommel dreht.

12. System nach Anspruch 1, wobei die Einspritz- bzw. Injiziermittel folgendes aufweisen: ein Rohr bzw. Schlauch, das durch das erste Ende der Konvertertrommel vorsteht, so daß ein Ende des Rohres in die Konvertertrommel vorsteht, wobei das Rohr einen Querschnitt besitzt, Mittel zum Liefern der Materialien zu der Konvertertrommel in Ballen oder Säcken, die sukzessive in einer Ende-an-Ende-Beziehung in dem Rohr angeordnet sind, wobei die Ballen einen Querschnitt besitzen, und zwar ungefähr mit denselben Abmessungen, wie der Querschnitt des Rohres, um eine im wesentlichen luftdichte Dichtung in dem Rohr zu bilden, und Öffnungen in dem Rohr zum Ablassen von Strömungsmittel, das in dem Rohr und zwischen den Ballen oder Säcken, die in das Rohr eintreten, und Ballen vor den eintretenden Ballen oder Säcken gefangen ist.

13. System nach Anspruch 12, wobei die Einführ- bzw. Injiziermittel weiter folgendes aufweisen: einen Trichter bzw. Behälter zum Enthalten der Ballen mit oberen und unteren Enden, eine schwenkbare Abdeckung, die sich über das untere Ende erstreckt und einen Teil des Rohres unterhalb des Trichters definiert, und Mittel zum Schwenken der Abdeckung in eine offene Position, um den Ballen zu gestatten, von dem Trichter in das Rohr einzutreten, und zwar einem für jeden Zeitpunkt, und wobei die Mittel zum Schwenken folgendes aufweisen: einen Ramme bzw. Rammittel, die einen Plunger bzw. Kolben mit Querschnittsdimensionen besitzen, die ungefähr dieselben wie der Querschnitt des Rohres sind, wobei der Plunger hin- und herbewegbar ist über den Teil des Rohres, um die eintretenden Ballen der Folge von Ballen entlang des Rohres in die Konvertertrommel zu rammen bzw. zu stoßen.

14. System nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Extrahieren bzw. Herausziehen von Produktgasen folgendes aufweisen: eine Vielzahl von Strömungsmittel enthaltenden Kondensatoren bzw. Verflüssigungsvorrichtungen und Mittel zum Verbinden der Kondensatoren, und zwar in Tandem bzw. hintereinander angeordnet für die Strömung der Produktgase sukzessive dahindurch.

15. System nach Anspruch 14, das weiter folgendes aufweist: Mittel zum Halten der Bäder in den Kondensatoren bei aufeinanderfolgend niedrigeren Temperaturen, wobei die höchste der Temperaturen in einem der Kondensatoren ist, durch den die Gase von der Konvertertrommel zuerst passieren, und wobei die Temperatur in dem letzten von den in Tandem angeordneten verbundenen Kondensatoren unterhalb der Kondensationstemperatur von Wasserdampf ist.

16. System nach Anspruch 1, wobei eine vielzahl von pyrolytischen Konvertern vorgesehen ist, wobei jeder die Elemente gemäß Anspruch 1 besitzt und ferner folgendes aufweist: gemeinsame Mittel verbunden mit den Produktgasherausziehmittel der Konverter zum Reinigen der Produktsgase und zum Liefern von mindestens einigen der Produktgase an die Erwärmungsmittel der Konverter für eine Verbrennung darinen, wobei die Konverter einen Kamin bzw. Abzug besitzen, der sich von den Ofenkammern davon erstreckt, und zwar in der Nähe der ersten Enden der Konvertertrommel davon und Mittel zum Verbinden des Kamins von mindestens einem der Vielzahl von Konvertern mit den Erwärmungmsitteln eines anderen der Vielzahl von Konvertern zum Vorerwärmen der Erwärmungsmittel.

17. System nach Anspruch 1, das ferner Mittel aufweist zum Einführen- bzw. Injizieren von Calcium enthaltendem Material in das erste Ende der Konvertertrommel.

18. System nach Anspruch 1, das ferner einen zweiten pyrolytischen Konverter aufweist, und zwar mit einem Einlaß für feste Materialien und einem Ablaßauslaß für feste pyrolysierte Materialien, wobei der Einlaß mit den Ablaßmitteln verbunden ist.

19. System nach Anspruch 18, wobei der zweite pyrolytische Konverter folgendes aufweist: eine zweite Konvertertrommel, und zwar mit einer Achse geneigt nach unten von dem Einlaß zu dem Ablaßauslaß davon, eine zweite stationäre äußere Trommel, um die Konvertertrommel, die eine zweite Kammer definiert durch die sich der Einlaß erstreckt, ein Gehäuse um die zweite Trommel, das eine zweite Ofenkammer definiert, wobei der Ablaß des zweiten Konverters eine Rutsche bzw. eine Ablaßeinrichtung aufweist, und zwar in Verbindung mit der zweiten Konvertertrommel an dem unteren Ende davon und Mittel assoziiert mit der Rutsche zum Halten der ersten Kammer und der zweiten Kammer in einer im wesentlichen luftichten Beziehung.