KR800001498B1 - Apparatus for obtaining hydro-carbons from solid wastes materials and like carbonaceous materials - Google Patents

Abstract

The apparatus for converting the organic waste material like coal and carboneous containing material to the fuel and available products, is composed of a heating chamber(36), a long tube(38), a tube heating apparatus up to 900↿F, an organic waste material moving apparatus from inlet(140) of tube to outlet(142), an air preventing apparatus and an equipment (90) forming the vacuum state and removing the steam and gas.

Description

유기 공급물질로부터 탄화수소 생성물을 얻는 장치Apparatus for obtaining hydrocarbon product from organic feedstock

제1도는 본 발명의 원리를 실시하기 위한 장치의 한가지 형태에 대한 입면도이며, 부분적으로 단면으로 표시되어 있고 또한 공정도의 성격을 갖는다.1 is an elevation view of one form of apparatus for practicing the principles of the present invention, which is partially shown in cross section and has the nature of a process diagram.

제2도는 본 발명의 가열 용기의 다른 형태에 대한 확대 입면도이며, 장치의 용량을 높이기 위하여 직경이 더 큰 튜우브가 여러개 포함되어 있다.2 is an enlarged elevation view of another form of the heating vessel of the present invention, in which several larger tubs are included to increase the capacity of the device.

제3도는 제2도의 선 3―3을 따라 취한 수직단면도이다.3 is a vertical sectional view taken along line 3-3 of FIG.

본 발명은 석탄 및 기타 탄소질 물질과 유기폐물을 정제연료 및 기타 유용한 제품으로 전환시키는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은, 석탄과 기타 탄화수소 및 물을 함유하는 공급물질(예컨대 도시폐물, 타아르샌드, 목제품), 사용한 고무타이어, 플라스틱 물질이 비교적 많이 포함된 공업 폐물, 그리고 주택가 쓰레기 등으로부터 액체 및 기체 탄화수소와 고체 탄소질물질을 얻는 새로운 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the conversion of coal and other carbonaceous materials and organic wastes into refined fuels and other useful products. More specifically, the present invention relates to feedstocks containing coal and other hydrocarbons and water (e.g. municipal waste, tar sands, wood products), used rubber tires, industrial wastes containing relatively large amounts of plastics, and residential waste, etc. And a novel apparatus for obtaining liquid and gaseous hydrocarbons and solid carbonaceous materials from the process.

본 발명에 의하면, 약 900―1500°F, 더 바람직하게는 약 1000°F의 작업온도로 유지되는 기다란 튜우브에 상술한 공급물질의 덩어리를 대체로 일정한 속도로 공기나 산소부재하에 통과시킴으로써 상업적으로 유용한 오일, 가스 및 탄소성분이 높은 목탄 등을 얻는다.According to the present invention, a mass of the above-mentioned feed material is passed through an evaporation of air or oxygen at a substantially constant rate in an elongated tubing maintained at a working temperature of about 900-1500 ° F., more preferably about 1000 ° F. Useful oils, gases and carbonaceous charcoal are obtained.

상기 공급물질이 튜우브를 통과할 때에는, 예컨데 스크류 콘베이어에 의하여 교반되며, 가스 및 증기는 튜우브의 출구 근처에서 약 2―7인치 Hg, 더 바람직하게는 약 5인치 Hg의 진공에 의하여 제거된다. 생성률을 높이기 위해서, 여러개의 튜우브를 동일 가열용기내에 나란히 배치하거나 튜우브의 직경을 점점 크게 하여 처리될 공급물질의 덩어리를 실질적으로 일정한 온도로 유지할 수 있다.As the feed passes through the tubing, it is agitated by a screw conveyor, for example, and the gas and vapor are removed by a vacuum of about 2-7 inches Hg, more preferably about 5 inches Hg near the outlet of the tubing. . To increase the production rate, several tubs can be placed side by side in the same heating vessel, or the diameter of the tubs can be made larger to keep the mass of feed material to be treated at a substantially constant temperature.

본 발명에 의하면, 사용된 고무타이어 및 플라스틱 폐물 등을 처리할 경우, 튜우브의 입구근처 및 전체 길이의 온도가 브교적 높고 또한 공급물질을 항상 교반하여 튜우브의 가열 표면에 계속적으로 노출시키기 때문에, 가스 및 증기가 공급물질로부터 글자 그대로 “폭발”하게 된다. 튜우브의 전체 길이를 통하여 비교적 높은 진공이 형성되어 있어서, 생성된 증기 및 가스는 공급물질과 재중합 또는 응축하기 이전에 신속하게 회수하는 것이다.According to the present invention, when the used rubber tires and plastic wastes are treated, the temperature near the inlet and the entire length of the tub is high and the feed material is always stirred to continuously expose the heating surface of the tub. Gas and steam will literally "explode" from the feed. A relatively high vacuum is built up through the entire length of the tub, so that the resulting vapors and gases are quickly recovered before repolymerization or condensation with the feed.

석탄과 기타 탄화수소 및 물을 함유하는 고체탄소질 물질(예컨대 도시폐물, 타아르 샌드, 목제품)을 처리할 경우, 급격한 가열 때문에 석탄 등으로부터 가스 및 증기가 격렬하게 발생하며, 또한 진공 때문에 상기 증기 및 가스가 공급물질의 교반베드를 통하여 빨려나오게 된다. 결과적으로 생성물은 종래의 장치에서와는 달리 튜우브의 출구 근처에서 나오게 된다. 종래의 장치에서는, 가스 및 증기가 공급물질의 베드를 통하여 스며나오게 되므로, 튜우브의 길이에 따라 일정 간격에서 회수된다. 또한 석탄 및 기타 탄소질물질속에 있는 소량의 전이금속(예컨데 철, 구리 및 닉켈)과 튜우브의 금속은 촉매로서 작용하기 때문에, 탄소질 물질의 물로부터 생성되는 수증기는 환원되어 금속산화물 및 고반응성 수소로 되고, 이 수소는 유리탄소와 결합하여 메탄 및 그 동족체를 형성한다.When treating solid carbonaceous materials (e.g. municipal waste, tar sand, wood products) containing coal and other hydrocarbons and water, gases and vapors are generated violently from coal and the like due to rapid heating, and also due to vacuum Gas is drawn off through the stir bed of feed. As a result, the product comes out near the outlet of the tubing, unlike in a conventional apparatus. In a conventional apparatus, gas and vapor seeps out through a bed of feed material and is therefore recovered at regular intervals along the length of the tub. In addition, small amounts of transition metals (e.g. iron, copper, and nickel) and metals in tubs in coal and other carbonaceous substances act as catalysts, so that the water vapor produced from water of carbonaceous substances is reduced to reduce metal oxides and It becomes hydrogen, which combines with free carbon to form methane and its homologues.

제1도는 본 발명의 원리를 실시하기 위한 한가지형태의 장치(10)이 표시되어 있으며, 이 장치(10)에는 저장통(12)가 있어서 출발 공급물질(M)이 깔대기(14) 속으로 방출된다.1 shows one type of apparatus 10 for carrying out the principles of the present invention, which has a reservoir 12 in which the starting feed material M is discharged into the funnel 14. .

깔대기(14)의 아래에는 공기 밀폐식 주입실(16)이 있으며, 그 입구(18)은 공급물질을 받아들이고 출구(20)은 공급물질을 방출한다. 각각의 입구 및 출구에는 미닫이 문이 있으며, 이 문은 자동제어기(22)로부터 각각 제어선(24) 및 (26)을 통해 전달되는 신호에 반응하여 열리고 닫히게 된다. 상기 문의 이동을 제어하는 구체적인 장치는 전기식, 수압식, 또는 기압식 등 어느 것이라도 좋다.Below the funnel 14 is an airtight injection chamber 16, the inlet 18 accepting the feed and the outlet 20 releasing the feed. At each entrance and exit there is a sliding door, which opens and closes in response to signals transmitted from the controller 22 through the control lines 24 and 26, respectively. The specific apparatus for controlling the movement of the door may be any of electric, hydraulic or pneumatic.

주입실(16)과 제어기(22)의 사이에는 제1추방관(28)이 연장되어 있으며, 이 추방관(28)은 발브(34)가 있는 파이프(32)를 통하여 질소와 같은 추방가스가 들어 있는 용기(30)과 선택적으로 연락되어 있다.A first expulsion tube 28 extends between the injection chamber 16 and the controller 22, which exerts deportation gas, such as nitrogen, through a pipe 32 with a valve 34. It is in selective communication with the container 30 contained therein.

반응 장치에는 열전연된 가열용기(36) 속에 기다란 튜우브(38)이 연장되어 있으며, 가열용기(36)에는 입구(40) 및 출구(42)가 있다. 본 장치에서는 직경이 6인치인 스테인레스 스틸 튜우브를 사용하였다.In the reactor, an elongated tub 38 is extended in the thermoelectrically heated heating vessel 36, and the heating vessel 36 has an inlet 40 and an outlet 42. The device used a stainless steel tubing with a diameter of 6 inches.

가열용기(36)의 열원으로서 튜우브(38)의 아래에 가스 버어너(44)를 설치하고, 또한 용기(36)의 꼭대기에는 굴뚝(46)을 설치하여 연소 생성물을 방출하도록 한다.A gas burner 44 is installed under the tub 38 as a heat source of the heating vessel 36, and a chimney 46 is installed at the top of the vessel 36 to discharge combustion products.

전동기(50)으로 구동되는 스크류 콘베이어(48)이 튜우브(38)을 통하여 입구(40) 근처로부터 출구(42) 근처에까지 연장되어 있어서, 공급물질을 일정한 속도로 교반하면서 통과시키며, 따라서 공급물질이 모든 덩어리 또는 입자들을 튜우브(38)의 가열 표면에 계속적으로 노출시킨다.A screw conveyor 48 driven by an electric motor 50 extends through the tubing 38 from near the inlet 40 to near the outlet 42, allowing the feed to pass through at a constant rate, thus providing a feed material. All these agglomerates or particles are continuously exposed to the heating surface of the tube 38.

생성물 출구 파이프(52)는 연결파이프(54)와 연결되고 또한 튜우브(38)의 내부와 출구 근처에서 연결되며, 출구파이프(52)는 가열용기(36)의 내부에 들어 있어서 그 안의 열에 노출된다. 달리 표현을 한다면, 생성물 출구파이프(52)는 비교적 높은 온도로 유지되어서, 튜우브(38)로부터 가스 또는 증기로 제거되는 탄화수소 생성물이 후술하는 상태에 있도록 해야 한다.The product outlet pipe 52 is connected to the connecting pipe 54 and also inside and near the outlet of the tube 38, the outlet pipe 52 is inside the heating vessel 36 and exposed to heat therein. do. In other words, the product outlet pipe 52 should be maintained at a relatively high temperature so that the hydrocarbon product removed as gas or vapor from the tube 38 is in the state described below.

튜우브(38)의 출구(52) 근처에는 공기 밀폐식 유출실(56)이 있으며, 이 유출실(56)은 상술한 주입실(16)과 구조가 유사하다. 즉 유출실(56)에는 입구(58) 및 출구(60)이 있고, 각각의 입구 및 출구에는 미닫이 문이 있으며, 이들 문은 각각 제어선(62) 및 (64)를 통하여 자동 제어기(22)에 연락되어서 이에 반응하여 열리고 닫히게 된다.Near the outlet 52 of the tub 38 there is an airtight outlet chamber 56 which is similar in structure to the injection chamber 16 described above. That is, the outlet chamber 56 has an inlet 58 and an outlet 60, and each of the inlet and outlet has a sliding door, and these doors are automatically controlled through the control lines 62 and 64, respectively. In response to it, it opens and closes in response.

유출실(52)과 자동제어기(22)와의 사이에는 제2추방관(66)이 연장되어 있으며, 추방가스가 들어있는 용기(30)과 선택적으로 연락된다.A second expulsion pipe 66 extends between the outlet chamber 52 and the automatic controller 22 and is selectively in contact with the vessel 30 containing the deportation gas.

유출실(56)의 아래에는 목탄수집용기(68)이 있다.The charcoal collection container 68 is below the outflow chamber 56.

제품 회수장치에는 열교환기(70)이 있으며, 이 열교환기(70)에는 냉각액 입구(72) 및 냉각액 출구(74)가 있어서 냉각액이 흐르게 된다. 열교환기(70)에는 또한 제품입구파이프(76)이 연결파이프(54)에 연결되고 또한 제품출구파이프(78)이 응축기(80)의 입구에 연결되어 있다. 응축기(80)의 출구는 파이프(82)를 통하여 액체저장탱크(84)의 입구에 연결되고, 탱크(84)의 바닥에는 배수파이프(86)이 있으며, 파이프(86)에는 발브(88)이 있어서 액체생성물을 선택적으로 배수시킨다.The product recovery apparatus includes a heat exchanger 70, which has a coolant inlet 72 and a coolant outlet 74 to flow the coolant. The heat exchanger 70 also has a product inlet pipe 76 connected to the connecting pipe 54 and a product outlet pipe 78 connected to the inlet of the condenser 80. The outlet of the condenser 80 is connected to the inlet of the liquid storage tank 84 through a pipe 82, a drain pipe 86 at the bottom of the tank 84, and a valve 88 at the pipe 86. To selectively drain the liquid product.

진공장치(90)의 입구는 파이프(92)를 통해 액체저장탱크(84)의 윗부분에 연결되며, 진공장치(90)의 출구는 파이프(94) 및 발브(95)를 통해 가스 탱크(96)의 입구에 연결된다. 탱크(96)의 윗단부근처에는 방출파이프(98)이 있으며, 이 방출 파이프(98)에는 방출발브(100)이 설치되어 있다.The inlet of the vacuum apparatus 90 is connected to the upper portion of the liquid storage tank 84 through the pipe 92, and the outlet of the vacuum apparatus 90 is connected to the gas tank 96 through the pipe 94 and the valve 95. Is connected to the entrance. A discharge pipe 98 is provided near the upper end of the tank 96, and a discharge valve 100 is provided in the discharge pipe 98.

가스탱크(96)의 바닥에는 발브(104)가 달린 연료파이프(102)가 연결되며, 이 파이프(102)는 가열용기(36)의 바닥에 튜우브(38) 아래에 있는 가스 버어너(44)에 연결된다.A fuel pipe 102 with a valve 104 is connected to the bottom of the gas tank 96, and the pipe 102 is a gas burner 44 under the tub 38 at the bottom of the heating vessel 36. )

작업을 하려면, 공급물질(M)을 저장통(12)로부터 깔대기(14) 속으로 방출한다.To work, the feed M is discharged from reservoir 12 into funnel 14.

자동제어기(22)를 조절하여 주입실(16)의 출구(20)은 닫히고 입구(18)은 열리게 해서, 측정량의 공급물질이 주입실(16)에 들어가게 한다. 다음에 입구(18)을 닫고, 추방관(28)을 통하여 질소와 같은 추방가스를 도입시킴으로써, 주입실(16)으로부터 모든 공기를 제거시킨다.Adjusting the automatic controller 22 causes the outlet 20 of the injection chamber 16 to close and the inlet 18 to open, allowing the feed of the measured amount to enter the injection chamber 16. Next, the inlet 18 is closed and all air is removed from the injection chamber 16 by introducing an expulsion gas such as nitrogen through the expulsion pipe 28.

입구(18)을 닫은채 방(16)의 출구(20)을 열면, 공급물질(M)은 튜우브(38)의 입구(40)을 통과하고, 스크류 콘베이어(48)에 의하여 튜우브(38)을 따라 운반된다.When the outlet 20 of the room 16 is opened with the inlet 18 closed, the feed material M passes through the inlet 40 of the tube 38 and the tube 38 by the screw conveyor 48. Is carried along.

입구(18) 및 출구(20)을 열고 닫는 것과 주입실(16)을 질소와 같은 가스로 바꾸어 채우는 것은 비교적 짧은시간 간격으로 이루어지며, 따라서 공급물질은 튜우브(38)의 입구로 실질적으로 계속하여 흘러들어가게 된다.The opening and closing of the inlet 18 and outlet 20 and the filling of the injection chamber 16 with a gas such as nitrogen takes place at relatively short time intervals, so that the feed material continues substantially to the inlet of the tub 38. Will flow.

증기 및 기체가 공급물질로부터 제거된 뒤에 남는 목탄은 튜우브(38)의 출구(42)를 통하여 유출실(56)속으로 들어간다. 유출실(56)은 주입실(16)과 유사하게 작용한다. 즉 출구(60)이 닫히고 입구(58)이 열리게 하여 목탄이 유출실(56) 속으로 들어가게 하고, 다음에 입구(58)이 닫히고 출구(60)이 열리게 하여 목탄이 용기(68) 속으로 방출되게 한다. 다음에 출구(60)을 닫아서 입구 및 출구가 모두 닫힌 상태에 있게하고, 관(66)을 통하여 추방가스를 유출실(56) 속에 도입함으로써 유출실(56)으로부터 모든 공기를 추방시킨다. 다음에는 입구(58)을 열어서 목탄이 다시 유출실(56)에 들어가게 하고, 상기 순서를 반복하여 목탄이 용기(68) 속으로 방출되게 한다. 상술한 바와 같이, 입구(58) 및 출구(60)을 열고 닫는 것과 유출실(56)의 공기를 추방하는 것은 비교적 짧은 시간 간격으로 이루어지며, 따라서 목탄은 튜우브(38)의 출구(42)로부터 용기(68) 속으로 계속해서 흘러들어가게 된다.The charcoal that remains after the vapor and gas has been removed from the feedstock enters the outlet chamber 56 through the outlet 42 of the tub 38. Outflow chamber 56 acts similarly to injection chamber 16. That is, the outlet 60 is closed and the inlet 58 is opened so that the charcoal enters the outflow chamber 56, and then the inlet 58 is closed and the outlet 60 is opened so that the charcoal is discharged into the container 68. To be. Next, the outlet 60 is closed so that both the inlet and the outlet are in a closed state, and all the air is expelled from the outlet chamber 56 by introducing the deportation gas into the outlet chamber 56 through the pipe 66. The inlet 58 is then opened to allow the charcoal to enter the outflow chamber 56 again, repeating the above procedure so that the charcoal is discharged into the container 68. As described above, opening and closing the inlet 58 and outlet 60 and expelling air in the outlet chamber 56 are made at relatively short time intervals, so that the charcoal exits the outlet 42 of the tub 38. From the container 68 it continues to flow into the vessel 68.

생성물 회수장치의 작업에 대하여 설명하기 이전에, 튜우브(38)에서 일어난다고 생각되는 것을 간단히 설명하는 것이 좋을 것이다.Before describing the operation of the product recovery device, it will be good to briefly describe what is thought to occur in the tubing 38.

후에 더 상세히 설명하겠지만, 석탄(그리고 탄화수소 및 물을 포함하는 기타의 고체 탄소질물질)을 처리할 경우, 가열용기(36)의 온도는 적어도 1000°F는 되어야 하고 1500°F까지 올릴 수 있다. 또한 튜우브(38) 내의 진공은 약 2~5인치 Hg이어야 한다. 공급물질이 튜우브(38) 내에 체류하는 시간, 즉 반응 및/또는 추출이 일어나는 시간은 적어도 약 15분은 되어야 하며, 경제성의 문제를 제외하면 체류시간에의 상한선은 없는 것이다.As will be described in more detail later, when treating coal (and other solid carbonaceous materials including hydrocarbons and water), the temperature of the heating vessel 36 should be at least 1000 ° F and can be raised to 1500 ° F. The vacuum in the tub 38 should also be about 2-5 inches Hg. The time for which the feed material dwells in the tub 38, i.e. the time at which the reaction and / or extraction takes place, should be at least about 15 minutes and there is no upper limit to the residence time, except for economic concerns.

튜우브(38)의 직경과 공급물질이 콘베이어(48)에 의하여 튜우브(38)을 통과하는 속도는, 처리될 공급물질이 입구(40) 근처로부터 불과 몇피이트 이내에서 평균 온도에 도달하도록 되어야 한다. 즉, 공급물질은 가열용기(36) 속으로 불과 몇피이트 이동하면서 온도가 적어도 약 1000°F로 급격히 증가하게 된다. 이러한 급격한 가열과 튜우브(38) 내의 진공 때문에, 공급입자로부터 증기 및 가스가 실질적으로 “폭발”하게 되며, 또한 이들 가스 및 증기는 진공 때문에 재중합 이전에 교반 공급물질의 덩어리를 통하여 빠져나오게 된다. 이것을 달리 표현하면, 공급 입자의 내부에서 탄화수소가 급격히 증발하여, 입자가 파괴되기 이전에 가연물질을 입자의 표면에 이동시키고, 휘발성 화합물을 유리시킨다고 생각된다.The diameter of the tube 38 and the rate at which the feed material passes through the tube 38 by the conveyor 48 are such that the feed material to be treated reaches an average temperature within just a few feet from near the inlet 40. Should be. In other words, the feed material is only a few feet of movement into the heating vessel 36 and the temperature increases rapidly to at least about 1000 ° F. Due to this rapid heating and vacuum in the tubing 38, vapor and gases are substantially “exploded” from the feed particles, and these gases and vapors also escape through the agglomerate of stirred feed prior to repolymerization because of the vacuum. . In other words, it is thought that the hydrocarbon evaporates rapidly inside the feed particles, causing the combustibles to move to the surface of the particles before the particles are destroyed, thereby releasing the volatile compounds.

이와는 대조적으로, 석탄과 같은 공급물질을 종래의 방법에서처럼 완곡한 열처리를 하면, 휘발성 생성물은 재중합하여 크기가 더 크고 열적으로 더욱 안정된 고체분자가 되며, 이러한 고체분자는 공급입자에 동반 및 포함되는 것이다.In contrast, when the feed material, such as coal, is subjected to a gentle heat treatment as in the conventional method, the volatile products repolymerize to become larger and more thermally stable solid molecules, which are entrained and included in the feed particles. .

상술한 바와 같은 급격한 가열과 튜우브(38) 내부의 진공 때문에, 석탄이나 기타의 고체 탄소질 물질(예컨데 도시폐물, 타아르 샌드, 목제품)에 있는 물이 수증기가 되고, 이 수증기는 공급물질 자체 또는 튜우브(38)에 있는 철과 같은 전이금속의 존재하에 환원되어 수소 및 산화금속으로 변한다고 생각된다. 다음에 수소는 진공에 의하여 공급물질의 교반 베드를 통하여 빨려나와서 유리탄소와 결합하여 메탄 및 그 동족체를 형성하는 것이다. 물론 공급물질의 오일은 증기의 형태로 통과한다.Due to the rapid heating and vacuum in the tub 38 as described above, water in coal or other solid carbonaceous materials (e.g. municipal waste, tar sands, wood products) is water vapor, which is the feed material itself. Or in the presence of a transition metal such as iron in the tub 38, it is believed to change to hydrogen and metal oxide. Hydrogen is then sucked through the stirring bed of the feed by vacuum to combine with free carbon to form methane and its homologues. Of course the feed oil passes in the form of steam.

폐품 고무타이어나 공업용 플라스틱 폐물 또는 주택가 쓰레기를 처리할 경우에는, 가열용기(36)의 온도가 적어도 950°F는 되어야 하며, 소망하는 가스의 비율에 따라 1500°F까지 높일 수 있다. 또한 튜우브(38) 내의 진공은 약 4~7인치 Hg이어야 한다. 튜우브(38)의 직경과 공급물질의 콘베이어(48)에 의하여 튜우브(38)을 통과하는 속도는, 처리할 공급물질이 입구(40) 근처로부터 불과 몇 피이트 이내에서 평균온도에 도달하도록 되어야 한다.When treating waste rubber tires, industrial plastic waste, or residential waste, the temperature of the heating vessel 36 should be at least 950 ° F and can be increased to 1500 ° F, depending on the proportion of gas desired. The vacuum in the tub 38 should also be about 4-7 inches Hg. The diameter of the tube 38 and the speed through the tube 38 by the feed material conveyor 48 are such that the feed material to be treated reaches an average temperature within just a few feet from near the inlet 40. Should be.

상술한 바와 같이, 공급물질이 가열용기(36) 속으로 불과 몇 피이트 이동하면 온도가 적어도 약 950°F로 급격히 증가하는 것이다. 이러한 급격한 가열과 튜우브(38) 내의 진공 때문에, 공급물질의 덩어리 또는 입자로부터 증기 및 가스가 글자그대로 “폭발”하게 되며, 또한 진공 때문에 이들 가스 및 증기는 나머지 고체물질과 재중합 또는 응축되기 이전에 교반물질의 덩어리로부터 빠져나오게 된다.As noted above, if the feed material moves only a few feet into the heating vessel 36, the temperature will increase rapidly to at least about 950 ° F. Due to this rapid heating and vacuum in the tubing 38, steam and gases literally “explode” from agglomerates or particles of feedstock, and because of the vacuum, these gases and vapors may not be repolymerized or condensed with the remaining solids Is released from the mass of agitation material.

생성물 회수장치의 작업에 대한 설명으로 다시 돌아간다. 튜우브(38) 내에서 생성 및/또는 유리된 가스와 증기는 생성물 출구파이프(52)와 파이프(54) 및 (76)을 통하여 열교환기(70)으로 가며, 여기서 증기는 응축되고 가스는 냉각된다.Return to the description of the operation of the product recovery unit. Gas and vapor produced and / or liberated in the tubing 38 goes to the heat exchanger 70 through the product outlet pipe 52 and pipes 54 and 76 where the steam is condensed and the gas is cooled do.

응축기(80)에서 나온 가스 및 액체는 파이프(82)를 통하여 탱크(84)의 윗단부속으로 들어가며, 물과 오일은 탱크(84)에 남고 가스는 다시 파이프(92), 진공장치(90), 및 파이프(94) 등을 통하여 가스탱크(96)으로 들어간다.Gas and liquid from the condenser 80 enters the upper end of the tank 84 through the pipe 82, water and oil remain in the tank 84 and the gas is again pipe 92, vacuum device 90, And the gas tank 96 through the pipe 94 or the like.

이렇게 생성된 연료가스는 파이프(102)를 통하여 버어너(43)로 가서 용기(36)을 가열하는데 쓰이거나 또는 출구파이프(98) 및 발브(100)을 통하여 방출되어 다른 목적으로 쓰인다.The fuel gas thus produced is used to heat the vessel 36 through the pipe 102 to the burner 43 or is discharged through the outlet pipe 98 and the valve 100 for other purposes.

본 장치를 처음에 시동시키려면, 발브(95)를 닫고 상업용연료가스를 파이프(98) 및 발브(100)을 통하여 가스탱크(96)에 도입시킨다. 그러나 장치가 작업을 개시하여 충분한 양의 연료가스가 생성된 후에는, 발브(95)를 열면 장치는 연료가스에 관한한 자립적으로 작업된다.To start the apparatus for the first time, the valve 95 is closed and the commercial fuel gas is introduced into the gas tank 96 through the pipe 98 and the valve 100. However, after the device has started work and a sufficient amount of fuel gas has been produced, opening the valve 95 allows the device to work independently as far as the fuel gas is concerned.

본 장치의 작업을 중단하려면, 발브(95),(100) 및 (104)를 닫으면 되며, 그러면 재가동용 연료가스나 탱크(96) 안에 들어 있게 된다. 물론 가열용기(36)을 적당한 온도로 유지하는데 충분한 양의 연료가스가 장치 내에서 생성되지 않을 경우에는, 파이프(98) 및 발브(100)을 통하여 상업용 연료가스를 가스탱크(96)속에 추가 도입할 수 있다.To stop the operation of the device, it is necessary to close the valves 95, 100 and 104, which are then contained in the restartable fuel gas or the tank 96. Of course, if a sufficient amount of fuel gas is not produced in the apparatus to maintain the heating vessel 36 at a suitable temperature, additional commercial fuel gas is introduced into the gas tank 96 through the pipe 98 and the valve 100. can do.

본 발명의 원리에 따라 생성된 목탄은 작은 덩어리나 또는 분말의 형태를 하고 있으며, 응축성 탄화수소는 없고 고반응성 탄소만으로 되어 있다.The charcoal produced in accordance with the principles of the present invention is in the form of small lumps or powders, with no condensable hydrocarbons and only high reactive carbon.

소망한다면 이 고반응성 탄소로 된 목탄을 사용하여 다른 공지의 방법에 의하여 메탄가스를 생성할 수 있다. 또한 생성된 목탄은 밀도가 높고 다공성이며 반응성이 높기 때문에, 통상적인 탄소활성화 방법을 사용하여 활성탄소를 생성하는데 있어서 출발물질로 사용하기에 대단히 적합하다.If desired, this highly reactive carbon charcoal can be used to produce methane gas by other known methods. The charcoal produced is also highly suitable for use as a starting material for producing activated carbon using conventional carbon activation methods because of its high density, porosity and high reactivity.

[실시예 1]Example 1

일본에서 구한 한가지 형태의 석탄을 사용하여 본 발명의 방법을 실시하였다. 이 석탄의 분석치는 아래와 같다.One type of coal obtained in Japan was used to implement the process of the present invention. The analysis of this coal is as follows.

약 1톤의 상기 석탄을 본 발명의 원리에 따라 1000°F의 온도에서 4인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 수율은 1.33바렐의 오일, 1.65톤의 목탄, 그리고 2900입방피이트의 가스였다.About 1 tonne of the coal was treated under vacuum of 4 inches Hg at a temperature of 1000 ° F. in accordance with the principles of the present invention. The yield was 1.33 barrels of oil, 1.65 tons of charcoal, and 2900 cubic feet of gas.

[실시예 2]Example 2

미국의 한가지 형태의 역청탄을 사용하였으며, 분석치는 다음과 같았다.One type of bituminous coal from the United States was used, and the analysis was as follows.

약 1톤의 상기 역천탄을 1100°F의 가열용기온도에서 약 5인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 수율은 약 1.5발레의 오일, 0.60톤의 목탄, 그리고 약 2500입방 피이트의 가스였다.About 1 tonne of the bituminous coal was treated under a vacuum of about 5 inches Hg at a heating vessel temperature of 1100 ° F. The yield was about 1.5 bales of oil, 0.60 tons of charcoal, and about 2500 cubic feet of gas.

[실시예 3]Example 3

온도의 차이에 대한 효과Effect on temperature difference

상술한 미국의 역청탄을 사용하여 약 4인치 Hg의 진공하에서 가열용기의 온도차이에 대한 효과를 보았다. 결과는 다음과 같다.The US bituminous coal described above was used to effect the temperature difference of the heating vessel under vacuum of about 4 inches Hg. The result is as follows.

온도가 1200°F를 넘으면 소망하는 탄화수소의 회수율이 별로 증가하지 않기 때문에, 온도의 상한선은 약 1200°F가 된다. 1500―1600°F 사이에서는 오일이 분류되기 시작하며 또한 타아르가 생성되어 약간의 문제점이 발생한다.If the temperature exceeds 1200 ° F, the recovery of the desired hydrocarbons does not increase much, so the upper limit of the temperature is about 1200 ° F. Between 1500-1600 ° F, the oil begins to classify and also produces some tar, causing some problems.

진공의 차이에 대한 효과Effect on the difference in vacuum

튜우브 진공을 약2~5인치 Hg로 유지해야만 유리 및/또는 생성된 가스와 증기가 교반석탄 덩어리를 통하여 빨려나와서 소망하는 결과를 얻게 된다고 상술한 바 있다. 가스 및 증기가 석탄 덩어리를 통과하는 유속은, 재중합을 방지할 만큼 충분히 빨라야 하지만, 수소와 탄소가 반응하여 메탄 및 그 동족체가 형성되는 것을 방지할 만큼 너무 빨라도 안되는 것이다.It has been described above that the tubing vacuum should be maintained at about 2-5 inches Hg so that the glass and / or generated gas and vapor are sucked through the stirred coal mass and the desired results are obtained. The flow rate through which the gas and steam pass through the coal mass should be fast enough to prevent repolymerization, but not too fast to prevent hydrogen and carbon from reacting to form methane and its homologues.

[실시예 4]Example 4

튜우브내의 공기의 효과Effect of Air in Tubs

튜우브내의 공기 및/또는 산소의 존재가, 1000°F의 온도 및 5인치 Hg의 진공하에서 석탄으로부터 생성되는 메탄 및 그 동족체의 양에 미치는 영향이 다음 표에 표시되어 있다. 단위는 용량 %이다.The effect of the presence of air and / or oxygen in the tube on the amount of methane and its homologues produced from coal at a temperature of 1000 ° F. and a vacuum of 5 inches Hg is shown in the following table. Unit is capacity%.

[실시예 5]Example 5

고체 탄소물 물질인 타아르 샌드를 사용해서도 성공적으로 처리할 수 있었다.The treatment with tasar sand, a solid carbonaceous material, has also been successful.

100파운드의 타시르 샌드를 1000°F의 온도 및 4인치 Hg의 진공하에서 상기 장치에 통과시켜 처리하였다. 1톤(2000파운드)의 타아르 샌드 공급물질의 처리를 기준으로 다음과 같은 수율을 얻었다.100 pounds of tashir sand were treated by passing it through the apparatus under a temperature of 1000 ° F. and a vacuum of 4 inches Hg. Based on the treatment of 1 ton (2000 pounds) of tar sand feed, the following yields were obtained.

[실시예 6]Example 6

100파운드의 타아르 샌드를 1000°F의 온도 및 3인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 1톤(2000파운드)의 상기 공급물질의 처리를 기준으로 다음과 같은 수율을 얻었다.100 pounds of tar sand were treated under a temperature of 1000 ° F. and a vacuum of 3 inches Hg. The following yields were obtained based on the treatment of 1 tonne (2000 pounds) of the feed.

[실시예 7]Example 7

도시 폐물의 고체물질은 도시에 따라 다르고 또한 한도시내에서도 구역에 따라 다르지만, 이러한 폐물의 대표적인 화학조성은 대략 다음과 같다.Although the solid material of municipal waste varies from city to city and within districts, the typical chemical composition of such waste is roughly as follows.

이러한 도시폐물 고체물질은 보통 폐품, 채소쓰레기, 플라스틱, 목제품, 종이 및 마분지 등을 포함한다.Such municipal waste solids usually include waste, vegetable waste, plastics, wood products, paper and cardboard.

상술한 형태의 장치를 사용하여 약 1100°F의 튜우브 온도와 약 4~7인치 Hg의 진공하에서 처리하여, 도시폐물 1톤(2000파운드)당 다음과 같은 수율을 얻었다.The apparatus of the type described above was treated under a tubing temperature of about 1100 ° F. and a vacuum of about 4-7 inches of Hg, yielding the following yields per ton (2000 pounds) of municipal waste.

목탄 또는 고체 잔유물은 검은색의 분말 물질이었으며, 외양이 무정형 탄소와 유사했고, 주로 고체탄소와 재로 구성되어 있었다.Charcoal or solid residue was a black powdery substance, similar in appearance to amorphous carbon, consisting primarily of solid carbon and ash.

생성된 가스는 다음과 같은 조성을 하고 있었다.The produced gas had the following composition.

[실시예 8 및 9][Examples 8 and 9]

생성 가스에 대한 온도의 영향Effect of temperature on the product gas

반응기 튜우브의 온도를 1100°F(실시예 7)로부터 800°F(실시예 8) 또는 1500°F(실시예 9)로 변화시킴으로써, 도시폐물 고체물질로 부터 생성되는 여러가지 가스의 양을 상당히 변경시킬 수 있었다. 결과는 아래와 같다. 단위는 용량%이다.By varying the temperature of the reactor tubing from 1100 ° F (Example 7) to 800 ° F (Example 8) or 1500 ° F (Example 9), the amount of various gases produced from municipal waste solids is significantly increased. I could change it. The result is shown below. Unit is volume%.

제조 공정에서 얻은 폐품플라스틱 물질을 본 발명의 원리에 따라 처리해도 오일, 탄소질 목탄 및 양질의 연료가스를 얻을 수 있다.The waste plastic material obtained in the manufacturing process can be treated according to the principles of the present invention to obtain oil, carbonaceous charcoal and good fuel gas.

[실시예 10 및 11]EXAMPLES 10 AND 11

폴리프로필렌과 폴리스티렌으로 된 2가지의 다른 혼합물을 1000°F 및 약 4~7인치 Hg의 진공하에서 처리하여 다음 조성의 가스를 얻었다. 단위는 용량%이다.Two different mixtures of polypropylene and polystyrene were treated under vacuum at 1000 ° F. and about 4-7 inches Hg to obtain a gas of the following composition. Unit is volume%.

상기 실시예들의 각각에서 생성된 가스의 양은 출발물질 1톤당 약 1500입방피이트였으며, 오일은 출발물질의 약 83중량%였고 목탄은 약 7중량%였다.The amount of gas produced in each of the above examples was about 1500 cubic feet per ton of starting material, the oil was about 83% by weight of the starting material and the charcoal was about 7% by weight.

[실시예 12]Example 12

또한가지 출발물질인 자동차의 고무타이어는 많은 공업국가에서 충분하게 공급되고 또한 심각한 처리문제를 제기하는 것이다.Rubber tires for automobiles, which are also starting materials, are sufficiently supplied in many industrial countries and pose serious processing problems.

이러한 폐품 고무 타이어를 길이 약 1인치 및 두께 약 1/4인치의 작은 조각으로 만든다음, 상술한 장치를 사용하여 약 1100°F의 온도 및 약 4인치 Hg의 진공하에서 처리하였다. 출발물질 1톤당 회수생성물은 아래와 같았다.These scrap rubber tires were made into small pieces about 1 inch long and about 1/4 inch thick, and then treated using a device as described above under a temperature of about 1100 ° F. and a vacuum of about 4 inches Hg. The recovered product per tonne of starting material was:

가스를 더 많이 생성시키고 오일 및 목탄을 더 적게 생성시키려면, 작업온도를 1100°F 이상으로 올려야 한다. 생성된 목탄은 분말 상태의 카아본블랙형 물질로서 발열양이 약 19500Btu/파운드였다.To produce more gas and less oil and charcoal, the operating temperature must be raised above 1100 ° F. The resulting charcoal was a powdered carbon black type material with a calorific value of about 19500 Btu / lb.

생성된 가스는 다음 조성을 하고 있었다.The produced gas had the following composition.

폐품 고무타이어에서 얻은 상기 가스는 저분자량의 탄화수소가 55용량%를 넘게 포함되어 있으므로, 천연가스에 비견할 만큼 대단히 높은 발열량을 갖고 있다.The gas obtained from the waste rubber tire has a low molecular weight hydrocarbon containing more than 55% by volume, and thus has a very high calorific value comparable to that of natural gas.

[실시예 13]Example 13

물을 포함하고 또한 탄화수소 생성물을 얻을 훌륭한 가능성을 지닌 또 한가지 고체 탄소질 물질은 목제품이다.Another solid carbonaceous material that contains water and has great potential for obtaining hydrocarbon products is wood products.

100파운드의 목제품 부스러기를 상기 장치내에서 1050°F의 온도 및 5.5인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 이 공급물질 1톤(2000파운드)을 기준으로한 수율은 340파운드의 오일, 370파운드의 목탄, 1120파운드의 물 및 1220입방피이트의 가스였다. 물은 대단히 검게 보였으며 탄소 또는 목탄의 작은 입자를 포함하고 있었다. 이들 입자는 증기와 함께 들어온 것으로 보였다. 기체의 발열량은 약 409Btu였다.100 pounds of wood shavings were treated in the apparatus under a temperature of 1050 ° F. and a vacuum of 5.5 inches Hg. Yields based on 1 tonne (2000 pounds) of this feed were 340 pounds of oil, 370 pounds of charcoal, 1120 pounds of water, and 1220 cubic feet of gas. The water looked very black and contained tiny particles of carbon or charcoal. These particles appeared to enter with the steam. The calorific value of the gas was about 409 Btu.

[실시예 14]Example 14

100파운드의 연목 및 나무껍질을 1050°F의 온도 및 5.5인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 이 출발물질 1톤(2000파운드)을 기준으로 한 수율은 145파운드의 오일, 240파운드의 목탄, 1440파운드의 물 및 430입방피이트의 가스였다. 물은 연한 녹색으로 탄소 또는 목탄의 작은 입자를 포함하고 있었다.100 pounds of softwood and bark were treated under a temperature of 1050 ° F. and a vacuum of 5.5 inches of Hg. The yield, based on 1 tonne (2000 pounds) of starting material, was 145 pounds of oil, 240 pounds of charcoal, 1440 pounds of water, and 430 cubic feet of gas. The water was pale green and contained small particles of carbon or charcoal.

[실시예 15]Example 15

또 다른 고체 탄소질 물질로서 이탄이 있다.Another solid carbonaceous material is peat.

50파운드의 이 물질을 상기 장치내에서 1000°F의 온도 및 3인치 Hg의 진공하에 처리하였다. 1톤(2000파운드)의 처리를 기준으로한 수율은 290파운드의 오일, 560파운드의 물, 800파운드의 목탄, 그리고 3200입방피이트의 습성가스였다.Fifty pounds of this material were treated in the apparatus under a temperature of 1000 ° F. and a vacuum of 3 inches Hg. Yields based on one tonne (2000 pounds) of treatment were 290 pounds of oil, 560 pounds of water, 800 pounds of charcoal, and 3200 cubic feet of wet gas.

다른 형태의 장치Other forms of devices

상술한 여러 결과를 얻는데는 튜우브(38)로서 직경이 6인치인 스테인레스 스틸 파이프를 사용했으며, 파이프의 외부 표면과 중앙 사이의 온도 차이는 약 10°F였다.To obtain the various results described above, a stainless steel pipe of 6 inches in diameter was used as the tub 38, and the temperature difference between the outer surface and the center of the pipe was about 10 ° F.

본 장치의 용량을 증가시키려면, 여러개의 파이프 또는 튜우브를 가열 용기속에 나란히 놓을 수도 있으며, 또는 튜우브의 직경을 늘릴 수도 있다.To increase the capacity of the device, several pipes or tubs may be placed side by side in a heating vessel, or the diameter of the tubs may be increased.

제2도 및 제3도는 이러한 개량 형태의 장치를 표시하며, 단일 튜우브(38) 대신에 직경이 더 큰 3개의 튜우브(138)을 설치했다. 이들 튜우브(138)은 동일 가스 버어너(44) 위에 간격을 이루며 나란하게 배치되어 있다. 튜우브(138)의 각각에는 상술한 바와 같은 입구(140) 및 출구(142)가 있으며, 제어되는 주입실 및 유출실이 있어서 공기를 추방시키는 것도 동일하다.2 and 3 show this improved version of the device, and instead of a single tube 38, three larger tubes 138 are installed. These tubs 138 are arranged side by side at intervals on the same gas burner 44. Each of the tubs 138 has an inlet 140 and an outlet 142 as described above, and there is a controlled injection chamber and an outlet chamber to expel air.

그러나, 튜우브의 직경이 더 크고 또한 튜우브의 바깥 표면과 중심 사이의 온도 차이를 약 10°F로 유지할 필요가 있기 때문에, 튜우브(138)의 각각에는 속이 빈 축이 형성되어 있어서 이를 통해 뜨거운 가스나 순환할 수 있게 되어 있다. 바람직하기로는, 이 가스의 순환 방향이 공급물질의 이동 방향과 동일하게 하는 것이다.However, since the diameter of the tubule is larger and it is necessary to keep the temperature difference between the outer surface and the center of the tubule at about 10 ° F, each of the tubing 138 has a hollow shaft formed therethrough. Hot gas and circulation are possible. Preferably, the direction of circulation of this gas is the same as the direction of movement of the feed material.

따라서 각 스큐류 콘베이어(148)에는 속이 빈 축(150)이 있고, 이 축에는 입구(152) 및 출구(154)가 있다. 입구(152)는 튜우브(138)을 넘어서 연장되어, 속이 빈 공기 밀폐식 고정구(156) 안에 회전가능하도록 수용되어 있다. 이 고정구(156)의 내부는 파이프(158)에 연결되고, 한편 파이프(158)은 펌프(160)에 연결되며, 펌프(160)의 입구(162)는 가열용기(36)의 내부와 연결된다.Thus, each skew conveyor conveyor 148 has a hollow shaft 150, which has an inlet 152 and an outlet 154. Inlet 152 extends beyond tubing 138 and is rotatably housed in hollow airtight fixture 156. The interior of the fixture 156 is connected to the pipe 158, while the pipe 158 is connected to the pump 160, and the inlet 162 of the pump 160 is connected to the interior of the heating vessel 36. .

속이 빈 축의 출구(154)는 전동기(50)에 연결되고, 전동기(50)과 튜우브(138)의 단부와의 사이에는 여러개의 구멍(164)가 있어서 뜨거운 가스가 통과할 수 있도록 되어 있다.The hollow shaft outlet 154 is connected to the electric motor 50, and there are several holes 164 between the electric motor 50 and the end of the tubing 138 so that hot gas can pass therethrough.

속이 빈 축(150)의 구멍이 있는 단부 주위에는 가스 밀폐식 하우징(166)이 상대 회전운동할 수 있도록 포위하고 있으며, 이 하우징(166)의 내부는 파이프(168)과 연락되고, 이 파이프(168)의 출구는 가열 용기(38)에 형성된 구멍(170)과 연결된다.Around the perforated end of the hollow shaft 150 is enclosed a gas-tight housing 166 for relative rotational movement, the interior of the housing 166 is in contact with the pipe 168, the pipe ( The outlet of 168 is connected with a hole 170 formed in the heating vessel 38.

이와 같이, 펌프(160)의 입구(162)로 들어오는 뜨거운 가스는 파이프(158) 및 고정구(156)을 통하여 속이 빈 축(150)의 내부로 흘러들어가며, 따라서 튜우브(138)을 통하여 이동될 공급물질 덩어리의 중앙에 열을 전달하게 된다. 가스는 속이 빈 축으로부터 구멍(164)을 통해서 나간 다음에, 파이프(168)을 통하여 가열용기(36)의 내부로 되돌아오게 된다.As such, hot gas entering the inlet 162 of the pump 160 flows into the interior of the hollow shaft 150 through the pipe 158 and the fixture 156 and thus moves through the tub 138. Heat is transferred to the center of the feed mass. The gas exits from the hollow shaft through the hole 164 and then returns to the interior of the heating vessel 36 through the pipe 168.

속이 빈축(150)을 다른 장치로 가열하여 동일한 결과를 얻을 수도 있으며, 예컨데 축이 속이 빈 중앙에 전기저항코일을 설치할 수도 있다.The same result may be obtained by heating the hollow shaft 150 with another device, for example, an electric resistance coil may be installed in the hollow center of the shaft.

Claims (1)

열 절연된 가열실과 상기 가열실내에 설치되고 입구 및 출구가 있는 적어도 한개의 기다란 튜우부와 상기 튜우브를 적어도 900°F의 작업 온도로 가열하는 장치와 공급물질을 상기 튜우브의 입구로부터 출구로 일정한 속도로 계속해서 이동시키는 장치와 공급물질이 상기 튜우브를 통과하는 동안 공기가 상기 튜우브에 도입되는 것을 방지하는 장치와 그리고 상기 튜우브내에 진공을 발생시키고 그로부터 증기 및 가스를 제거하는 장치 등으로 구성되는 유기 공급물질로부터 탄화수소 생성물을 얻는 장치.A heat-insulated heating chamber and at least one elongated tubing in the heating chamber with inlets and outlets and a device for heating the tubing to a working temperature of at least 900 ° F. A device for continuously moving at a constant speed, a device for preventing air from being introduced into the tube while the feed material passes through the tube, and a device for generating a vacuum in the tube and removing steam and gas therefrom; Apparatus for obtaining a hydrocarbon product from an organic feed consisting of.

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