CZ202162A3

CZ202162A3 - Method of thermal decomposition and the equipment for thermal decomposition

Info

Publication number: CZ202162A3
Application number: CZ202162A
Authority: CZ
Inventors: Petr CUBER; Petr Ing Cuber
Original assignee: THEODOR DESIGN, s.r.o.; THEODOR DESIGN, s.r.o
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-06-29
Also published as: CN114907868B; CZ309264B6; CN114907868A

Abstract

Způsob provádění termického rozkladu materiálů bez přístupu kyslíku, při kterém se vsázka zpracovávaného materiálu umístí do reaktoru (1) v podobě uzavřené tlakové nádoby z tepelně vodivého materiálu, načež se reaktor (1) vloží do předehřáté termické komory (2) a zahřívá bez přístupu kyslíku. Toto zpracování se provádí v nejméně čtyřech fázích, z čehož nejméně ve třech fázích se provádí ohřev reaktoru (1). V první a druhé fázi se ohřev reaktoru (1) provádí současně odspodu a na bocích reaktoru (1), a pak pouze odspodu a do výšky 1/10 až ½ reaktoru (1). Teplo se přivádí i přímo doprostřed materiálu. Uvolňování látek se aktivuje přiváděním vodní páry a finální ochlazení se urychluje přiváděním dusíku. Termická komora (2) zahrnuje topnou vanu (8), dutý prstenec (9), lože (4) pro reaktor (1), topná tělesa (3) ve výškových sekcích (301,302,303) i ve dnu lože (4) a termoregulační plášť (10). Válcový reaktor (1) má středový výstupek (13) ve dnu a uvnitř má přepážku (15), s výhodou perforovanou a opatřenou plynovou trubicí (17).A method of performing thermal decomposition of materials without access to oxygen, in which the batch of processed material is placed in the reactor (1) in the form of a closed pressure vessel made of thermally conductive material, after which the reactor (1) is placed in a preheated thermal chamber (2) and heated without access to oxygen . This processing is carried out in at least four phases, of which the heating of the reactor (1) is carried out in at least three phases. In the first and second stages, the heating of the reactor (1) is carried out simultaneously from the bottom and on the sides of the reactor (1), and then only from the bottom and to a height of 1/10 to ½ of the reactor (1). Heat is also supplied directly to the middle of the material. The release of substances is activated by supplying water vapor and the final cooling is accelerated by supplying nitrogen. The thermal chamber (2) includes a heating bath (8), a hollow ring (9), a bed (4) for the reactor (1), heating elements (3) in the height sections (301,302,303) and in the bottom of the bed (4) and a thermoregulation jacket ( 10). The cylindrical reactor (1) has a central projection (13) in the bottom and has a partition (15) inside, preferably perforated and equipped with a gas tube (17).

Description

Způsob provádění termického rozkladu a zařízení pro termický rozkladThermal decomposition method and thermal decomposition device

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká způsobu provádění termického rozkladu organických materiálů bez přístupu kyslíku a zařízení pro provádění termického rozkladu tímto způsobem.The invention relates to a method of performing thermal decomposition of organic materials without access to oxygen and a device for performing thermal decomposition in this way.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Termický rozklad materiálů, termolýza, se provádí s cílem získat využitelné produkty. Jako konkrétní varianta termolýzy se v případě organických materiálů zpravidla volí pyrolýza, při níž rozklad probíhá bez přístupu kyslíku, a tedy bez hoření. Rozklad materiálu způsobují vysoké teploty a tlak, které se volí a průběžně přizpůsobují podle složení materiálu a druhu i kvality požadovaného produktu. Zpracovávaný materiál se umístí do uzavřeného vyhřívaného prostoru, například komory pece, kde se podrobí působení vysokých teplot a vyvíjené plyny se odvádí z vyhřívaného prostoru k dalšímu zpracování. S výhodou je materiál v úpravě umožňující dobrý přístup tepla, například v podobě drti nebo mletím získaných částic. Plyny vyvíjené při zahřátí materiálu mění se zvyšováním teploty materiálu své složení. Postupně se uvolní prchavé látky, voda, inertní plyny. Je známo, že při vysokých teplotách, různých podle látkového složení výchozího materiálu a tlakových podmínek, se z těchto materiálů uvolňují plyny s vysokým obsahem uhlovodíků, využitelné pro energetiku. Princip průběhu tepelného rozkladu těchto hmot i složení frakcí získaných tepelným rozkladem podle konkrétních teplot a tlaku termolýzy je znám. Problémem však je dosažení dobré ekonomiky těchto procesů tepelného rozkladu. Pro ekonomický zisk je nutné zvolit dobře režim ohřevu materiálu, zejména množství vsázky, dobu působení tepla na materiál a tlak. Nezávisí však pouze na těchto faktorech, ale i na tloušťce zpracovávané vrstvy materiálu a jejím rozprostření, na umístění těles nebo teplosměnných ploch přivádějících teplo, na dobré volbě zdroje tepelné energie aj. S tím souvisí i absence optimálního zařízení. Vyhřívané komory zpravidla nepracují kontinuálně, je nutno je pro každou vsázku suroviny před otevřením vychladit. Obvykle se nejprve ukončí ohřev vyhřívaného prostoru a teplo se nechá ještě po určitou dobu působit, načež se prostor nechá přirozeně vychladnout, nebo se uměle ochlazuje. Po ekonomickém vyčerpání využitelného plynného média ze zpracovávaného materiálu a během ochlazování mohou ještě z materiálu odcházet plyny, a proto se i po tuto dobu obvykle plyny odvádějí, načež poté, kdy je prostor dostatečně vychlazen na bezpečnou teplotu pro otevření, se případně ještě obsažené plyny a/nebo vířící prachové částice odsávají. Z původní vsázky materiálu po tepelném procesu zbude v pracovním prostoru pouze tuhý zbytek ve formě zuhelnatělých částic, nebo zuhelnatělého skeletu rozpadavého na drť z uhelnatých částic, jejichž převažující komponentou je uhlík.Thermal decomposition of materials, thermolysis, is carried out with the aim of obtaining usable products. As a specific variant of thermolysis, in the case of organic materials, pyrolysis is usually chosen, during which the decomposition takes place without access to oxygen, and therefore without burning. Decomposition of the material is caused by high temperatures and pressure, which are selected and continuously adapted according to the composition of the material and the type and quality of the desired product. The processed material is placed in a closed heated space, for example a furnace chamber, where it is exposed to high temperatures and the evolved gases are removed from the heated space for further processing. Advantageously, the material is in a treatment that allows good heat access, for example in the form of crumbs or particles obtained by grinding. The gases evolved when the material is heated change their composition as the temperature of the material increases. Volatile substances, water, inert gases are gradually released. It is known that at high temperatures, which vary according to the composition of the starting material and the pressure conditions, these materials release gases with a high hydrocarbon content, which can be used for energy. The principle of the course of thermal decomposition of these substances and the composition of the fractions obtained by thermal decomposition according to specific temperatures and pressure of thermolysis is known. The problem, however, is achieving good economics of these thermal decomposition processes. For economic profit, it is necessary to choose the heating mode of the material, especially the amount of charge, the time of heat action on the material and the pressure. However, it does not only depend on these factors, but also on the thickness of the processed layer of material and its spread, on the location of bodies or heat exchange surfaces supplying heat, on a good choice of heat energy source, etc. This is also related to the absence of optimal equipment. As a rule, heated chambers do not work continuously, they must be cooled before opening for each batch of raw material. Usually, the heating of the heated space is stopped first and the heat is left to work for a certain time, after which the space is allowed to cool down naturally or is cooled artificially. After the economic exhaustion of the usable gas medium from the processed material and during cooling, gases may still escape from the material, and therefore even during this time the gases are usually removed, after which, when the space has cooled sufficiently to a safe temperature for opening, any gases still contained and /or the swirling dust particles suck. From the original batch of material after the thermal process, only a solid residue in the form of charred particles or a charred skeleton disintegrating into debris will remain in the work area, the predominant component of which is carbon.

Výše uvedený způsob je popsán například v přihlášce vynálezu CZ PV 2010-586 A3. Do vyhřívané komory se umístí pryžový odpad v množství 0,1 až 0,9 objemu vyhřívané komory, komora se uzavře a zvýší se teplota na 350 až 400 °C. Z plynného ovzduší z komory se přes kondenzační okruh z kondenzátoru odvádí spalitelný kapalný kondenzát pro další použití. Po minimálně 40 minutách, ne však dříve, než klesne hmotnost vsázky pryžového odpadu o více než 15 %, se prostor komory ochladí na teplotu pod 200 °C. Nakonec se komora otevře a vyjme se vzniklý tuhý zbytek. Zařízení pro tepelné zpracování pryžového odpadu sestává z komory, opatřené ohřívacím elementem, chladicím elementem a kondenzačním okruhem se zdrojem proudění a kondenzátorem. Ohřívací element má podobu tělesa ze čtyř elektrických spirál opatřených společným krytem, kde toto ohřívací těleso je umístěno jako skříň dovnitř komory. Z vnější strany je komora opatřena izolační vrstvou. Jako chladicí element je v uvedeném spisu popsán v prvním příkladu trubkový systém z žebrovaných trubek, umístěných ve vyhřívané komoře a ve druhém případě mezistěna, situovaná na alespoň dvou stranách komory. Mezi mezistěnou a stěnou komory je vzduchová mezera, ochlazovaná proudícím vzduchem. Kondenzační okruh je vybavenThe above-mentioned method is described, for example, in the invention application CZ PV 2010-586 A3. Rubber waste in the amount of 0.1 to 0.9 of the volume of the heated chamber is placed in the heated chamber, the chamber is closed and the temperature is increased to 350 to 400 °C. Combustible liquid condensate is removed from the gaseous air from the chamber via the condensation circuit from the condenser for further use. After a minimum of 40 minutes, but not before the weight of the rubber waste batch has dropped by more than 15%, the chamber space is cooled to a temperature below 200°C. Finally, the chamber is opened and the resulting solid residue is removed. The equipment for the heat treatment of rubber waste consists of a chamber equipped with a heating element, a cooling element and a condensing circuit with a flow source and a condenser. The heating element has the form of a body made of four electric spirals equipped with a common cover, where this heating body is placed as a cabinet inside the chamber. From the outside, the chamber is equipped with an insulating layer. As a cooling element, in the first example, a pipe system of ribbed pipes located in a heated chamber and, in the second case, a partition wall located on at least two sides of the chamber are described in the said file. There is an air gap between the partition wall and the chamber wall, cooled by the flowing air. The condensing circuit is equipped

- 1 CZ 2021 - 62 A3 ventilátorem pro zajištění cirkulace plynného média z komory do okruhu a z okruhu zpět do komory, a dále je vybaven sběrnou nádobou na kondenzát.- 1 CZ 2021 - 62 A3 fan to ensure the circulation of the gaseous medium from the chamber to the circuit and from the circuit back to the chamber, and it is also equipped with a condensate collection container.

Nevýhodou uvedeného způsobu a zařízení je, že provozovaný způsob a jeho tepelný režim neumožňuje dostatečný rozklad zpracovávaných surovin. Topná tělesa se nachází pouze kolem dokola materiálu, nebo v jednom místě uvnitř materiálu a nedochází k ohřevu odspodu. Při ohřevu se materiál sesedá v koláč, který může mít případně i krustu. Tím je ztížen průchod tepla dovnitř materiálu i možnost odchodu rozkladem vznikajících látek, což prodlužuje nutnou dobu zpracování a rozptyluje hranice selektivity složení odcházejících látek. Způsob a zařízení neumožňuje jiné zpracování plynných par a aerosolů vyvíjených při termolýze jinak než kondenzací, takže se získává pouze olej a netěží se žádný využitelný spalitelný plyn. Zbytkové zplodiny, obsažené v komoře, mohou uniknout po otevření komory do prostředí.The disadvantage of the mentioned method and device is that the operating method and its thermal regime do not allow sufficient decomposition of the processed raw materials. The heating elements are located only around the material, or in one place inside the material, and there is no heating from below. When heated, the material settles into a cake, which may also have a crust. This hinders the passage of heat into the material as well as the possibility of the release of substances arising from decomposition, which lengthens the necessary processing time and diffuses the limits of the selectivity of the composition of the substances leaving. The method and device do not allow any other processing of the gaseous vapors and aerosols generated during thermolysis other than by condensation, so that only oil is obtained and no usable combustible gas is extracted. Residual fumes contained in the chamber can escape into the environment after opening the chamber.

Patent CZ 304835 B6 popisuje zařízení a další způsob výroby paliv pro energetiku, při němž se zpracovává uhlíkatý materiál pomocí tepelného rozkladu bez přítomnosti plamene. Vsázka materiálu se umístí do dutiny reaktoru v podobě mobilního zásobníku tvořeného tlakovou nádobou s rovným nebo zaobleným dnem a s víkem opatřeným plynovým vývodem, který se připojí na plynové potrubí. Před a/nebo po uvedeném připojení se přes plynový vývod z tlakové nádoby odsaje přítomný vzduch s případnými plyny, a přitom se tlak uvnitř tlakové nádoby sníží na 2 až 5 kPa. V předehřívací komoře se tlaková nádoba během 60 až 120 minut předehřeje na teplotu 90 až 120 °C a odvádí se směs plynů vznikající termickým rozkladem. Poté se tlaková nádoba v uzavřeném stavu přemístí do dohřívací komory vyhřáté na vyšší teplotu, až 550 °C, kde se po dobu až 180 minut dohřívá při tlaku 2 až 5 kPa, přičemž se odvádí vznikající směs plynů k dalšímu zpracování. Vyhřáté prostory komor se udržují kontinuálně ve vyhřátém stavu a po vyjmutí jedné tlakové nádoby se na její místo umístí další tlaková nádoba. Předehřívací komora má podobu nádrže, vyplněné kapalným teplonosným médiem a obsahující lože pro tlakovou nádobu, nebo několik loží. Také dohřívací komora obsahuje alespoň jedno lože pro tlakovou nádobu. V dohřívací komoře tvoří boční stěnu kolem dokola tlakové nádoby keramický prstenec z šamotu se zabudovanými elektrickými topnými tělesy. Zhruba dolní 3/5 prstence jsou zanořeny ve vaně, která má dutý plášť vyplněný kapalným teplonosným médiem, přičemž v tomto plášti j sou na bocích kolem prstence obsažena přídavná elektrická topná tělesa. Obě komory jsou propojeny, aby mohlo teplonosné médium mezi nimi cirkulovat. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost přemisťovat reaktor s rozkládaným materiálem. Při přemisťování dochází k nežádoucímu ochlazení reaktoru. Kromě manipulací nutných k přemisťování je nutné odpojovat a přepojovat připojené odvodní plynové potrubí. Manipulace s horkým reaktorem nadto představuje nutnost dalšího strojového vybavení a řady bezpečnostních opatření. Během rozkladu dochází k sesedání materiálu a jeho zhuštění v dolní části reaktoru ve vysoké vrstvě. Zhuštění ve vysoké vrstvě brání dokonalému prostupu tepla a odchodu uvolňovaných látek. Intenzivní ohřev se provádí pomocí elektrických topných těles pouze na bocích kolem reaktoru, jeho ohřev odspodu pouze kapalným médiem není dostatečně rychlý a účinný. Také ohřev prstencem po celou dobu vyhřívání topnými tělesy o téže teplotě po celé výšce reaktoru neskýtá optimální podmínky pro ekonomický rozklad sesedajícího se materiálu. V horní části se topí nadměrně kolem prázdného prostoru v reaktoru, zatímco v dolní části, kde se materiál zhušťuj e, j e ohřev pomalej ší a pro dostatečný ohřev a udržení potřebné teploty pro termolýzu je potřeba relativně velké množství elektrické energie.Patent CZ 304835 B6 describes a device and another method of producing fuels for the energy industry, in which carbonaceous material is processed using thermal decomposition without the presence of a flame. The batch of material is placed in the reactor cavity in the form of a mobile reservoir consisting of a pressure vessel with a flat or rounded bottom and a lid equipped with a gas outlet, which is connected to a gas pipe. Before and/or after said connection, the air present with any gases is extracted from the pressure vessel through the gas outlet, while the pressure inside the pressure vessel is reduced to 2 to 5 kPa. In the preheating chamber, the pressure vessel is preheated to a temperature of 90 to 120 °C within 60 to 120 minutes, and the gas mixture resulting from thermal decomposition is removed. After that, the closed pressure vessel is moved to a reheating chamber heated to a higher temperature, up to 550 °C, where it is reheated for up to 180 minutes at a pressure of 2 to 5 kPa, while the resulting mixture of gases is removed for further processing. The heated spaces of the chambers are continuously maintained in a heated state, and after one pressure vessel is removed, another pressure vessel is placed in its place. The preheating chamber has the form of a tank, filled with a liquid heat-carrying medium and containing beds for a pressure vessel, or several beds. The reheating chamber also contains at least one bed for the pressure vessel. In the reheating chamber, a ceramic ring made of fireclay with built-in electric heating elements forms the side wall around the pressure vessel. Roughly the lower 3/5 of the rings are immersed in a bath, which has a hollow shell filled with a liquid heat-carrying medium, while this shell contains additional electric heating elements on the sides around the ring. Both chambers are connected so that the heat-carrying medium can circulate between them. The disadvantage of this solution is the need to relocate the reactor with the decomposed material. Undesirable cooling of the reactor occurs during relocation. In addition to the manipulations required for relocation, it is necessary to disconnect and reconnect the connected exhaust gas pipe. In addition, handling a hot reactor requires additional machinery and a number of safety measures. During the decomposition, the material settles and it is condensed in the lower part of the reactor in a high layer. Thickening in a high layer prevents the perfect penetration of heat and the release of released substances. Intensive heating is carried out using electric heating elements only on the sides around the reactor, its heating from below with only a liquid medium is not fast and efficient enough. Also, ring heating during the entire heating period with heating elements of the same temperature over the entire height of the reactor does not provide optimal conditions for the economical decomposition of the settling material. In the upper part, it heats excessively around the empty space in the reactor, while in the lower part, where the material is densified, the heating is slower and a relatively large amount of electricity is needed to heat it sufficiently and maintain the necessary temperature for thermolysis.

Dokument CZ 305015 B6 uvádí, že materiál podrobovaný termolýze je vhodné rozvrstvit do tenčí nebo tenké vrstvy. Tento patent provádí termický rozklad pouze sypkých částic, a to kontinuální metodou. Shora se do reaktoru přisypává materiál, který se v reaktoru rozvrstvuje do tenké vrstvy na vyhřívané šikmé plochy. Po dopadu na vyhřívané plochy se materiál následně působením gravitace pohybuje a sype se po různých vyhřívaných plochách směrem dolů. Při tomto prosypávání materiálu přes reaktor odshora dolů se materiál zahřívá a unikající plynné produkty termolýzy se odvádějí přes boční stěny reaktoru. Dole je výstup, z něhož se odebírá suchý zbytek. Ohřev se provádí ohřevem dutého pláště reaktoru, a také uvnitř reaktoru, kde se provádí ohřev cesty materiálu kapalným teplonosným médiem. V reaktoru se udržuje a mění teplota a tlak podle složení zpracovávaného materiálu a požadavků na složení předpokládaných produktů. UvedenýDocument CZ 305015 B6 states that the material subjected to thermolysis should be layered into a thinner or thinner layer. This patent performs thermal decomposition of loose particles only, using a continuous method. Material is poured into the reactor from above, which is stratified in the reactor into a thin layer on the heated inclined surfaces. After impacting the heated surfaces, the material subsequently moves under the action of gravity and is spread downwards on various heated surfaces. During this pouring of material through the reactor from top to bottom, the material is heated and the escaping gaseous products of thermolysis are removed through the side walls of the reactor. At the bottom is the outlet from which the dry residue is collected. The heating is performed by heating the hollow shell of the reactor, and also inside the reactor, where the heating of the material path is performed by a liquid heat-carrying medium. In the reactor, the temperature and pressure are maintained and changed according to the composition of the processed material and the requirements for the composition of the expected products. Said

-2CZ 2021 - 62 A3 dokument zmiňuje pyrolýzu při teplotě 450 až 650 °C. Zařízení podle tohoto patentu představuje reaktor v podobě vertikálního tělesa s válcovou stěnou opatřenou dutým pláštěm s kapalným teplonosným médiem, horní násypkou materiálu a dolním odvodem materiálu. Uvnitř se nachází dutá vyhřívaná tělesa, která zpracovávaný materiál obtéká. Tato dutá vyhřívaná tělesa jsou naplněna kapalným teplonosným médiem s přívody a odvody vně reaktoru. Nahoře a dole tvoří tato tělesa vyhřívané komory s kuželovitou horní plochou a výškově uprostřed je vyhřívané vedení s průchodem pro materiál kolem dokola stěn reaktoru a ve středu reaktoru. Cestu pro zpracovávaný materiál tvoří jednak vyhřívané plochy těchto vyhřívaných těles umístěných uvnitř reaktoru, ajednak průchody mezi vyhřívanými tělesy a vyhřívanou stěnou reaktoru. Nevýhodou tohoto řešení je nemožnost zpracovávat jiný materiál než kapalinu nebo sypké částice. Další nevýhodou je, že jelikož se materiál v reaktoru nezastaví a neustále přitéká a odtéká další a další materiál, jsou odváděny pouze látkové směsi konstantního složení, a nikoliv průběžně v čase látkově výrazně odlišné produkty pyrolýzy. Při kontinuálním procesu také nedochází k úplnému rozkladu zpracovávaného materiálu a v konečném produktu je tudíž přítomno mnoho směsných a balastních látek, což omezuje možnosti využití produktů. V reaktoru je vysoké riziko přilepení materiálu k horkým plochám vyhřívaných těles a ucpávání průchodů. Přes plochy s přilepeným materiálem se významně zhoršuje prostup tepla. Ucpávání průchodů je spojeno s rizikem nežádoucího lokálního přehřátí materiálu a případně i exploze. Pro zamezení uvedených rizik je nutno reaktor důsledně sledovat, často přerušovat proces a zařízení rozebírat a provádět čištění a další údržbu.-2CZ 2021 - 62 A3 document mentions pyrolysis at a temperature of 450 to 650 °C. The device according to this patent represents a reactor in the form of a vertical body with a cylindrical wall equipped with a hollow shell with a liquid heat-carrying medium, an upper material hopper and a lower material outlet. Inside there are hollow heated bodies that surround the processed material. These hollow heated bodies are filled with a liquid heat transfer medium with inlets and outlets outside the reactor. At the top and bottom, these bodies form heated chambers with a conical upper surface, and at the height in the middle there is a heated line with a passage for the material around the walls of the reactor and in the center of the reactor. The path for the material to be processed consists of the heated surfaces of these heated bodies located inside the reactor, and the passages between the heated bodies and the heated wall of the reactor. The disadvantage of this solution is the impossibility of processing material other than liquid or loose particles. Another disadvantage is that, since the material does not stop in the reactor and more and more material constantly flows in and out, only substance mixtures of constant composition are removed, and not pyrolysis products with significantly different substances over time. In the continuous process, the processed material is also not fully decomposed, and therefore many mixed and ballast substances are present in the final product, which limits the possibilities of using the products. In the reactor, there is a high risk of material sticking to the hot surfaces of the heated bodies and clogging the passages. Through surfaces with glued material, heat transmission is significantly impaired. Clogging of the passages is associated with the risk of unwanted local overheating of the material and possibly explosion. In order to avoid the mentioned risks, the reactor must be monitored consistently, the process must be interrupted frequently and the equipment must be disassembled and cleaning and other maintenance carried out.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Výše uvedené nevýhody odstraňuje navržené řešení. Vychází z dosavadního způsobu provádění termického rozkladu materiálů bez přístupu kyslíku, při kterém se vsázka zpracovávaného materiálu umístí do reaktoru v podobě uzavřené tlakové nádoby z tepelně vodivého materiálu, načež se reaktor vloží do předehřáté termické komory a zahřívá bez přístupu kyslíku a z horní části reaktoru se odvádějí vznikající páry, plyny a pyrolytické aerosoly, přičemž se proces rozkladu materiálu v reaktoru průběžně reguluje podle druhu výchozího materiálu a požadavků na látkové složení produktů velikostí teploty a tlaku v reaktoru a z rozkládaného materiálu se postupně získávají odlišně složené frakce plynných a kapalných produktů, kdy toto zpracování se provádí v nejméně čtyřech fázích, z čehož nejméně ve třech fázích se provádí ohřev reaktoru, a to tak, žeThe above disadvantages are eliminated by the proposed solution. It is based on the existing method of performing the thermal decomposition of materials without access to oxygen, in which the batch of processed material is placed in the reactor in the form of a closed pressure vessel made of thermally conductive material, after which the reactor is placed in a preheated thermal chamber and heated without access to oxygen, and from the upper part of the reactor resulting vapors, gases and pyrolytic aerosols, while the material decomposition process in the reactor is continuously regulated according to the type of starting material and the requirements for the material composition of the products by the temperature and pressure in the reactor, and from the decomposed material fractions of gaseous and liquid products with different compositions are gradually obtained, when this processing is carried out in at least four stages, of which the heating of the reactor is carried out in at least three stages, in such a way that

- v první fázi se reaktor předehřeje na teplotu 90 až 120 °C a zpracovávaný materiál zbaví vodní páry a vzduchu,- in the first phase, the reactor is preheated to a temperature of 90 to 120 °C and the processed material is freed of water vapor and air,

- ve druhé fázi se reaktor zahřeje na 120 až 600 °C a z reaktoru se odvádějí pyrolytické aerosoly a plynné látky z pyrolýzy,- in the second phase, the reactor is heated to 120 to 600 °C and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from the reactor,

- v předposlední fázi se ohřev reaktoru provádí pouze do té míry, že se udržuje maximální dosažená teplota a z reaktoru se odvádějí pyrolytické aerosoly a plynné látky z pyrolýzy,- in the penultimate phase, the reactor is heated only to the extent that the maximum temperature reached is maintained and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from the reactor,

- v poslední fázi se ukončí zahřívání a poté se reaktor odebere z termické komory a vysype se sypký zbytkový materiál.- in the last stage, the heating is finished and then the reactor is removed from the thermal chamber and the loose residual material is poured out.

Podstatou nového řešení je, že ohřev reaktoru se provádí postupně v odlišné výšce, kdy v první a druhé fázi se ohřev reaktoru uskutečňuje současně odspodu pod dnem a kolem dokola bočních stěn po celé výšce reaktoru s výjimkou odshora, zatímco v předposlední fázi se reaktor nahřívá pouze odspodu pod dnem a kolem dokola bočních stěn do výšky 1/10 až 1/2 reaktoru.The essence of the new solution is that the heating of the reactor is carried out gradually at a different height, where in the first and second stages the reactor is heated simultaneously from below under the bottom and around the side walls along the entire height of the reactor, except from above, while in the penultimate stage the reactor is heated only from below under the bottom and around the side walls to a height of 1/10 to 1/2 of the reactor.

Rozkládaný materiál se s výhodou do reaktoru umístí do vrstvy, ve které se uprostřed v dolní 1/10 až 1/2 výšky reaktoru, pomocí rozprostírání materiálu kolem středového výstupku z výdutě konkávního dna reaktoru, ponechá volný prostor, načež při ohřevu reaktoru se pak teplo přivádí nejen kolem dokola zespodu a do bočních stran vrstvy, ale i doprostřed vrstvy materiálu. Přivádění tepla doprostřed vrstvy rozkládaného materiálu se podle vynálezu dosahuje prouděnímThe decomposed material is preferably placed in the reactor in a layer in which, in the middle, in the lower 1/10 to 1/2 of the height of the reactor, by spreading the material around the central projection from the bulge of the concave bottom of the reactor, a free space is left, after which, when the reactor is heated, the heat it feeds not only around the bottom and to the sides of the layer, but also into the middle of the layer of material. According to the invention, the introduction of heat into the middle of the layer of decomposed material is achieved by flow

-3 CZ 2021 - 62 A3 tepla dovnitř středového výstupku a přes středový výstupek při ohřívání reaktoru odspodu. Takto se teplo dostává do výše zmíněného ponechaného volného prostoru uprostřed vrstvy materiálu.-3 CZ 2021 - 62 A3 of heat into the central protrusion and through the central protrusion during heating of the reactor from below. In this way, the heat reaches the above-mentioned free space left in the middle of the material layer.

S výhodou se rozkládaný materiál do reaktoru uloží nad dutinu, na přepážku umístěnou v dolní 1/10 až 1/2 reaktoru a ohřev materiálu odspodu se pak provádí průchodem tepla přes dutinu nacházející se pod přepážkou, přičemž na přepážce se rozkládaný materiál ponechá po celou dobu provádění rozkladu.Advantageously, the decomposed material is placed in the reactor above the cavity, on a partition located in the lower 1/10 to 1/2 of the reactor, and the heating of the material from below is then carried out by passing heat through the cavity located under the partition, while the decomposed material remains on the partition for the entire time performing decomposition.

S výhodou se pro uložení rozkládaného materiálu v reaktoru použije přepážka obsahující množinu otvorů a mezi druhou a předposlední fází se jako třetí fáze zařadí aktivační fáze, při níž se v reaktoru zvýší teplota na 560 až 700 °C. Tlak v aktivační fázi se v reaktoru vytvoří v hodnotě 6 až 200 kPa. Při této teplotě a tlaku se do reaktoru, do dutiny pod přepážkou přivádí aktivační médium, které se v rozptýleném stavu nechává proudit odspodu přes přepážku a rozkládaný materiál směrem nahoru, odkud se pak společně s termolýzou uvolněnými látkami odvádí vně reaktoru.Advantageously, a partition containing a set of holes is used to store the decomposed material in the reactor, and between the second and penultimate phases, an activation phase is included as the third phase, during which the temperature in the reactor is increased to 560 to 700 °C. The pressure in the activation phase is created in the reactor at a value of 6 to 200 kPa. At this temperature and pressure, an activation medium is fed into the reactor, into the cavity under the partition, which in a dispersed state is allowed to flow from below through the partition and the decomposed material upwards, from where it is then removed together with the substances released by thermolysis outside the reactor.

Jako aktivační médium se s výhodou zvolí aktivační médium na bázi vodní páry. Aktivační médium se přivádí do reaktoru během třetí fáze. Optimální objemové množství aktivačního média přivedeného v aktivační fázi do reaktoru je 3 až 5násobek objemu reaktoru.An activation medium based on water vapor is preferably chosen as the activation medium. The activation medium is fed to the reactor during the third phase. The optimal volume quantity of the activation medium brought into the reactor in the activation phase is 3 to 5 times the volume of the reactor.

V poslední fázi se v případě potřeby ochlazování účinně urychlí tím, že se po ukončení zahřívání přivede do mezery pod přepážku dusík v množství 1 až dvojnásobku objemu reaktoru.In the last stage, if necessary, the cooling is effectively accelerated by introducing nitrogen in the space under the partition in the amount of 1 to twice the reactor volume after the heating is finished.

Pro první fázi se termická komora s výhodou předehřeje na teplotu 150 až 300 °C. Reaktor se předehřeje na 90 až 120 °C a tlak v reaktoru se udržuje nižší než 3,5 kPa. Poté, když proběhne první fáze, se ve druhé fázi teplota v reaktoru zvýší na 120 až 600 °C a tlak v reaktoru se s další výhodou zvýší na 3,5 až 5,5 kPa. Takto zvýšená teplota a tlak se udržují po dobu 2 až 3 hodin.For the first phase, the thermal chamber is preferably preheated to a temperature of 150 to 300 °C. The reactor is preheated to 90 to 120°C and the pressure in the reactor is kept below 3.5 kPa. Then, when the first stage has taken place, in the second stage the temperature in the reactor is increased to 120 to 600°C and the pressure in the reactor is further advantageously increased to 3.5 to 5.5 kPa. This increased temperature and pressure is maintained for 2 to 3 hours.

Předposlední fáze, v níž se pouze udržuje maximální dosažená teplota, se s výhodou provádí po dobu 15 až 30 minut.The penultimate phase, in which only the maximum reached temperature is maintained, is preferably carried out for 15 to 30 minutes.

Zařízení k provádění termického rozkladu způsobem podle vynálezu zahrnuje alespoň jeden reaktor a termickou komoru pro jeho ohřev, kde termická komora má stěny opatřené elektrickými topnými tělesy a obsahuje prohlubeň mající podobu lože, uzpůsobeného svým tvarem a rozměry pro uložení reaktoru. Reaktor má podobu tlakové nádoby z tepelně vodivého materiálu s plynotěsně uzavíratelným víkem uspořádaným nahoře. Víko je opatřeno alespoň jedním úchytem pro manipulaci a alespoň jedním vývodem pro unikající plynné látky a aerosoly. Podstatou nového řešení tohoto zařízení je následující konstrukční řešení termické komory a reaktoru. Termická komora je uspořádána z topné vany a z dutého prstence, nacházejícího se nad topnou vanou a dosahujícího alespoň k víku reaktoru. Topná vana dosahuje do výšky Ά až 9/10 v ní uloženého reaktoru. Topná vana je opatřena elektrickými topnými tělesy ve stěnách i ve dnu lože a kolem dokola je na obvodu opatřena dvojitým termoregulačním pláštěm, který je vyplněn pohyblivým teplonosným médiem. Dutý prstenec je uložen nad stěnami topné vany i termoregulačním pláštěm a je propojen s termoregulačním pláštěm topné vany a vyplněn rovněž teplonosným médiem. Stěny, kterými se dotýká topná vana s termoregulačním pláštěm, topná vana s dutým prstencem, topná vana s reaktorem, termoregulační plášť s dutým prstencem a dutý prstenec s reaktorem, sestávají z tepelně vodivého materiálu.The device for carrying out thermal decomposition according to the method according to the invention includes at least one reactor and a thermal chamber for its heating, where the thermal chamber has walls equipped with electric heating elements and contains a depression having the form of a bed, adapted in its shape and dimensions to accommodate the reactor. The reactor takes the form of a pressure vessel made of heat-conducting material with a gas-tight lid arranged on top. The lid is equipped with at least one handle for handling and at least one outlet for escaping gaseous substances and aerosols. The essence of the new solution of this device is the following design solution of the thermal chamber and reactor. The thermal chamber is composed of a heating bath and a hollow ring located above the heating bath and reaching at least to the reactor lid. The heating bath reaches a height of Ά up to 9/10 of the reactor placed in it. The hot tub is equipped with electric heating elements in the walls and in the bottom of the bed, and it is equipped with a double thermoregulating shell around the perimeter, which is filled with a moving heat-carrying medium. The hollow ring is placed above the walls of the heating bath and the thermoregulating shell and is connected to the thermoregulating shell of the heating bath and is also filled with a heat-carrying medium. The walls with which the heating tub with the thermoregulating jacket, the heating tub with the hollow ring, the heating tub with the reactor, the thermoregulating jacket with the hollow ring and the hollow ring with the reactor are in contact consist of a thermally conductive material.

Elektrická topná tělesa topné vany jsou uspořádána s výhodou v alespoň třech samostatně ovladatelných výškových sekcích nad sebou.The electric heating elements of the heating bath are advantageously arranged in at least three independently controllable height sections above each other.

Lože, vytvořené v termické komoře pro vložení a ohřev reaktoru, má s výhodou válcovou stěnu. Dno lože je rovné, nebo vypouklé. Reaktor má tvarem a rozměry loži odpovídající, rovněž válcovou, stěnu, s výhodou doléhající na válcovou stěnu lože. Dno reaktoru je vypouklé alespoň v obvodové oblasti reaktoru, tedy v blízkosti okraje dna. Tímto se rozumí, že příčný průřez lože i reaktoru je kruhový nebo oválný, přičemž příčný průřez lože má stejný tvar jako příčný průřezThe bed, formed in the thermal chamber for inserting and heating the reactor, preferably has a cylindrical wall. The bottom of the bed is flat or convex. The reactor has a cylindrical wall corresponding to the shape and dimensions of the bed, preferably abutting the cylindrical wall of the bed. The bottom of the reactor is convex at least in the peripheral region of the reactor, i.e. near the edge of the bottom. This means that the cross-section of both the bed and the reactor is circular or oval, with the cross-section of the bed having the same shape as the cross-section

-4CZ 2021 - 62 A3 reaktoru, a rozměry si odpovídají tak, že na obvod reaktoru doléhá na lože. Dno reaktoru nemá takovou podmínku. Může, nebo nemusí mít stejný tvar jako dno lože, takže dno reaktoru podle vynálezu nemusí doléhat na dno lože.-4CZ 2021 - 62 A3 of the reactor, and the dimensions correspond so that it rests on the bed on the perimeter of the reactor. The bottom of the reactor has no such condition. It may or may not have the same shape as the bottom of the bed, so that the bottom of the reactor according to the invention does not need to touch the bottom of the bed.

Reaktor má s výhodou ve své střední části dno vyduté, kde toto vydutí tvoří směrem dovnitř reaktoru dutý středový výstupek pro rozprostření a ztenčení vrstvy zpracovávaného materiálu a pro přivádění tepla od vyhřívaného dna topné vany do takto rozprostřeného materiálu.The reactor preferably has a hollow bottom in its central part, where this bulge forms a hollow central protrusion towards the inside of the reactor for spreading and thinning the layer of processed material and for supplying heat from the heated bottom of the heating bath to the thus spread material.

Středový výstupek podle předchozího odstavce s výhodou vybíhá do dolní 1/10 až 1/2 výšky reaktoru.According to the previous paragraph, the central protrusion preferably extends into the lower 1/10 to 1/2 of the height of the reactor.

S výhodou je prostor uvnitř reaktoru přepažen přepážkou pro uložení vsázky materiálu a pod touto přepážkou se v reaktoru nachází dutá kapsa.Advantageously, the space inside the reactor is partitioned by a partition for storing the material charge, and under this partition there is a hollow pocket in the reactor.

Přepážka se nachází s výhodou v dolní 1/10 až 1/3 výšky reaktoru.The partition is preferably located in the lower 1/10 to 1/3 of the height of the reactor.

S výhodou přepážka obsahuje množinu otvorů. Může být použita přepážka v podobě síta, pletiva, mříže, plátu perforované nerezové desky apod. Pod přepážku s otvory je s výhodou vyvedena alespoň jedna plynová trubice, která prochází skrze víko reaktoru a vede přes prostor v reaktoru dolů do kapsy pod přepážkou.Advantageously, the partition comprises a plurality of openings. A partition in the form of a sieve, mesh, grid, sheet of perforated stainless steel plate, etc. can be used. Advantageously, at least one gas tube is brought out under the partition with holes, which passes through the lid of the reactor and leads through the space in the reactor down into the pocket under the partition.

V případě, že reaktor obsahuje středový výstupek, má středový výstupek větší výšku, než v jaké je situována přepážka.In the event that the reactor contains a central projection, the central projection has a greater height than that in which the partition is situated.

Navržený způsob provádění termického rozkladu a zařízení k provádění způsobu jsou vhodné zejména pro termický rozklad organických látek s obsahem uhlíkatých sloučenin, jako jsou pryž, plasty, biomasa, čistírenské kaly apod. Mohou proto být využity pro druhotné zpracování odpadů mnoha druhů, jako PET lahví, plastových odpadů obecně, ojetých pneumatik, odpadů ze zemědělství, odpadů z potravinářských výrob aj. Termickým rozkladem pomocí způsobu a zařízení podle vynálezu se mohou získávat produkty jako různá aditiva, hnojivá, plynná paliva, průmyslové oleje a mazadla, vodík, aktivní uhlí a jiné sorbenty, pigmenty, kompozity. Mohou se vyrábět různé polotovary pro průmysl, například uhlovodíky, frakce pro výrobu jiných látek, jako například polypropylénu, kapalné produkty pro petrochemii, pevné produkty pro zemědělství.The proposed method of carrying out thermal decomposition and the equipment for carrying out the method are particularly suitable for the thermal decomposition of organic substances containing carbon compounds, such as rubber, plastics, biomass, sewage sludge, etc. They can therefore be used for the secondary processing of many types of waste, such as PET bottles, plastic waste in general, used tires, waste from agriculture, waste from food production, etc. Products such as various additives, fertilizers, gaseous fuels, industrial oils and lubricants, hydrogen, activated carbon and other sorbents can be obtained by thermal decomposition using the method and equipment according to the invention , pigments, composites. Various semi-finished products for industry can be produced, for example hydrocarbons, fractions for the production of other substances, such as polypropylene, liquid products for petrochemicals, solid products for agriculture.

Výhodou navrženého způsobu a zařízení je zejména zvýšení ekonomické efektivity procesu termického rozkladu. Není nutné přemístění reaktoru během probíhajícího procesu pyrolýzy, čímž odpadají bezpečnostní rizika, nutnost nadbytečných manipulací s horkými reaktory i tepelné ztráty vzniklé při přemisťování horkých reaktorů z předehřívací komory do dohřívací komory. Efektivita je zvýšena tím, že teplo se přivádí i doprostřed vrstvy materiálu, a že se v průběhu zpracování materiálu omezí vyhřívání ohřívacích těles tak, že se přiměřeně k sesedání vrstvy rozkládaného materiálu sníží výška, ze které se přivádí teplo do reaktoru. Odvod uvolněných produktů z materiálu je podle vynálezu možné zlepšit teplotní a tlakovou regulací, a také přiváděním aktivačního média do reaktoru a jeho řízeným proháněním přes rozkládaný materiál. Efektivitu procesu zvyšuje i navržené urychlení konečného vychlazení řízeným přiváděním inertního plynu.The advantage of the proposed method and device is mainly an increase in the economic efficiency of the thermal decomposition process. It is not necessary to relocate the reactor during the ongoing pyrolysis process, which eliminates safety risks, the necessity of redundant manipulations with hot reactors, and heat losses incurred when moving hot reactors from the preheating chamber to the reheating chamber. The efficiency is increased by the fact that heat is supplied to the middle of the material layer, and that during material processing the heating of the heating bodies is reduced so that the height from which the heat is supplied to the reactor is reduced in proportion to the subsidence of the layer of decomposed material. According to the invention, it is possible to improve the removal of released products from the material by temperature and pressure regulation, as well as by feeding the activating medium into the reactor and by driving it through the decomposed material in a controlled manner. The efficiency of the process is also increased by the proposed acceleration of the final cooling by the controlled supply of inert gas.

Při použití zařízení podle vynálezu výše navrženým způsobem je dosaženo plynulého zpracování každé vsázky bez manipulačně náročných operací. Například ve srovnání s pat. CZ 304835 B6 je zpracování jedné vsázky rychlejší až o 30 %, a přitom nedochází ke zvýšení spotřeby energií. Je možno zpracovávat mnohem více druhů materiálů. Ve srovnání i s dalšími dokumenty známými v dosavadním stavu dochází k podstatně lepšímu rozkladu materiálu. Tuhý zbytek, který zůstává po termickém rozkladu na přepážce, představuje čistý uhlík bez nežádoucích balastních příměsí. Ve srovnání s dosavadním stavem se vývodem z termické komory získávají plyny a aerosoly zpracovatelné na širší škálu produktů.When using the device according to the invention in the manner proposed above, smooth processing of each batch is achieved without manipulation-intensive operations. For example, compared to pat. CZ 304835 B6, the processing of one batch is up to 30% faster, while there is no increase in energy consumption. It is possible to process many more types of materials. In comparison with other documents known in their current state, there is a significantly better decomposition of the material. The solid residue that remains after thermal decomposition on the bulkhead is pure carbon without unwanted ballast admixtures. Compared to the current situation, gases and aerosols that can be processed into a wider range of products are obtained from the outlet of the thermal chamber.

-5CZ 2021 - 62 A3-5CZ 2021 - 62 A3

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález je objasněn pomocí výkresů, kde znázorňují:The invention is explained with the help of the drawings, which show:

obr. 1 pohled na svislý řez vedený středem přes termickou komoru s vloženým reaktorem;Fig. 1 is a view of a vertical section taken through the center of a thermal chamber with an inserted reactor;

obr. 2 upořádání topných těles kolem lože termické komory, při pohledu zepředu na samotnou termickou komoru bez reaktoru, v řezu;Fig. 2 arrangement of heating elements around the bed of the thermal chamber, viewed from the front of the thermal chamber itself without the reactor, in section;

obr. 3 pohled shora na termickou komoru s vloženým reaktorem;Fig. 3 top view of the thermal chamber with an inserted reactor;

obr. 4 pohled zespodu na topná tělesa pod ložem v termické komoře, v příčném řezu vedeném pod topnými tělesy;Fig. 4 is a bottom view of the heating elements under the bed in the thermal chamber, in a cross-section taken under the heating elements;

obr. 5 reaktor s perforovanou přepážkou a středovým výstupkem, při pohledu na svislý řez vedený středem přes reaktor;Fig. 5 a reactor with a perforated partition and a central protrusion, viewed in a vertical section taken through the center of the reactor;

obr. 6 pohled shora na samotnou přepážku reaktoru podle předchozího obrázku;fig. 6 top view of the reactor partition itself according to the previous picture;

obr. 7 reaktor bez středového výstupku, pohled na svislý řez vedený středem přes reaktor;Fig. 7 a reactor without a central projection, a view of a vertical section taken through the center of the reactor;

obr. 8 pohled shora na samotnou přepážku reaktoru podle předchozího obrázku;fig. 8 top view of the reactor partition itself according to the previous picture;

obr. 9 pohled zespodu na termickou komoru se svorkovnicí; a obr. 10 schéma ohřevu reaktoru při procesu pyrolýzy podle vynálezu, kde písmena A, B, C, D označují jednotlivé po sobě jdoucí fáze postupu podle vynálezu.Fig. 9 bottom view of the thermal chamber with terminal block; and Fig. 10 is a diagram of the heating of the reactor during the pyrolysis process according to the invention, where the letters A, B, C, D indicate the individual successive phases of the process according to the invention.

Příklad uskutečnění vynálezuAn example of the implementation of the invention

Příkladné provedení vynálezu je předvedeno pomocí popisu konstrukce zařízení k provádění termického rozkladu podle obrázků obr. 1 až obr. 9 a následného popisu funkce tohoto zařízení, znázorněné schematicky pomocí obrázku obr. 10.An exemplary embodiment of the invention is demonstrated by means of a description of the construction of a device for carrying out thermal decomposition according to figures 1 to 9 and a subsequent description of the function of this device, shown schematically by means of figure 10.

Nejvýhodnější provedení vynálezu je znázorněno na obrázcích obr. 1 až obr. 6 a obr. 9. Zařízení je vytvořeno jako dvě oddělitelná tělesa, jimiž jsou reaktor 1 a termická komora 2 pro jeho ohřev.The most advantageous embodiment of the invention is shown in Fig. 1 to Fig. 6 and Fig. 9. The device is designed as two separable bodies, which are the reactor 1 and the thermal chamber 2 for its heating.

Termická komora 2 má podobu bezplamenné pece, jejíž stěny jsou opatřeny elektrickými topnými tělesy 3 a uvnitř se nachází duté lože 4, uzpůsobené svým tvarem a rozměry pro uložení reaktoru LThe thermal chamber 2 has the form of a flameless furnace, the walls of which are equipped with electric heating elements 3 and inside there is a hollow bed 4, adapted in its shape and dimensions to accommodate the reactor L

Reaktor 1 má podobu duté tlakové nádoby z tepelně vodivého materiálu, například z nerezové oceli, která je nahoře opatřena plynotěsně uzavíratelným víkem 5. Víko 5 je opatřeno třemi úchyty 6 pro manipulaci a vývodem 7 pro unikající plynné látky a aerosoly.Reactor 1 has the form of a hollow pressure vessel made of heat-conducting material, for example stainless steel, which is equipped with a gas-tight lid 5 at the top. Lid 5 is equipped with three handles 6 for handling and an outlet 7 for escaping gaseous substances and aerosols.

Jak je již uvedeno výše, pod pojmem termická komora 2 se zde míní zahřívací zařízení, tj. pec, bez vloženého reaktoru 1. Tato termická komora 2 je složena ze dvou topných částí nad sebou, a to z topné vany 8 a z dutého prstence 9, nacházejícího se nad topnou vanou 8. Topná vana 8 dosahuje do výšky 1/2 až 9/10 v ní uloženého reaktoru L Jako výška reaktoru 1 se zde rozumí výškový rozměr uvnitř reaktoru 1 uzavřeného víkem 5, od nejnižšího bodu dole na dně po nejvyšší bod nahoře, který je v případě na obrázcích předvedeného tvaru reaktoru 1 uprostřed spodní plochy víka 5. Dutý prstenec 9 dosahuje alespoň k víku 5 reaktoru 1. Topná vana 8 je opatřena elektrickými topnými tělesy 3, která jsou umístěna nejen v bočních stěnách, ale i ve dnu lože 4, jak ukazují obrázky obr. 1, obr. 2 a obr. 4. V tomto konkrétním případě jsou použity topné spirály. Povrchová část topné vany 8 je kolem dokola na obvodu opatřena dvojitýmAs already mentioned above, the term thermal chamber 2 here refers to a heating device, i.e. a furnace, without an inserted reactor 1. This thermal chamber 2 is composed of two heating parts above each other, namely a heating bath 8 and a hollow ring 9, located above the heating bath 8. The heating bath 8 reaches a height of 1/2 to 9/10 of the reactor L placed in it. The height of the reactor 1 here is understood as the height dimension inside the reactor 1 closed by the lid 5, from the lowest point at the bottom to the highest point at the top, which in the case of the shape of the reactor 1 shown in the pictures is in the middle of the lower surface of the lid 5. The hollow ring 9 reaches at least to the lid 5 of the reactor 1. The heating bath 8 is equipped with electric heating elements 3, which are located not only in the side walls, but also in at the bottom of the bed 4, as shown in Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 4. In this particular case, heating coils are used. The surface part of the heating bath 8 is equipped with a double all around the perimeter

-6CZ 2021 - 62 A3 termoregulačním pláštěm 10. Dutý prostor v tomto dvojitém termoregulačním plášti 10 je při provozním stavu termické komory 2 vyplněn pohyblivým teplonosným médiem 11. například olejem. Dutý prstenec 9 je uložen na topné vaně 8. Jeho tloušťka je taková, že se nachází nad stěnami topné vany 8 i termoregulačním pláštěm 10. Dutý prostor, který se nachází v dutém prstenci 9, je propojen s dutým prostorem termoregulačního pláště 10 a je vyplněn rovněž teplonosným médiem 11. Toto propojení umožňuje přelévání teplonosného média 11 podle potřeby mezi horní a dolní částí termické komory 2 za účelem rychlejšího ohřevu, nebo naopak ochlazení. Pro zajištění účinné tepelné výměny je potřeba vhodná volba materiálů pro styčné plochy v zařízení. Stěny, kterými se dotýká topná vana 8 s termoregulačním pláštěm 10, topná vana 8 s dutým prstencem 9, topná vana 8 s reaktorem termoregulační plášť 10 s dutým prstencem 9 a dutý prstenec 9 s reaktorem 1, jsou zhotoveny z dobře tepelně vodivých materiálů, jako je například měď, nerezová ocel, mosaz, hliník, sklolaminát, keramika, břidlice, beton, polymer na bázi akrylátů, nebo kombinace těchto materiálů.-6CZ 2021 - 62 A3 thermoregulating jacket 10. The hollow space in this double thermoregulating jacket 10 is filled with a moving heat-carrying medium 11, for example oil, during the operating state of the thermal chamber 2. The hollow ring 9 is placed on the heating bath 8. Its thickness is such that it is located above the walls of the heating bath 8 and the thermoregulation shell 10. The hollow space, which is located in the hollow ring 9, is connected to the hollow space of the thermoregulation shell 10 and is filled also by the heat-carrying medium 11. This connection enables the heat-carrying medium 11 to be poured as needed between the upper and lower parts of the thermal chamber 2 for the purpose of faster heating or, conversely, cooling. To ensure efficient heat exchange, a suitable choice of materials for contact surfaces in the device is needed. The walls that touch the heating tub 8 with the thermoregulating jacket 10, the heating tub 8 with the hollow ring 9, the heating tub 8 with the reactor, the thermoregulating jacket 10 with the hollow ring 9 and the hollow ring 9 with the reactor 1 are made of well thermally conductive materials, such as is, for example, copper, stainless steel, brass, aluminum, fiberglass, ceramic, slate, concrete, acrylic-based polymer, or a combination of these materials.

Elektrická topná tělesa 3 topné vany 8 obsažená nade dnem jsou uspořádána jako tři samostatně ovladatelné výškové sekce 301. 302. 303 nad sebou. Toto uspořádání ukazuje názorně obrázek obr. 2. Rozdělení do sekcí 301, 302, 303 a ovladatelnost jejich provozu je dosaženo běžnými technickými prostředky, například pomocí svorkovnice 12 předvedené na obrázku obr. 9, kterou lze připojit k řídicí a ovládací jednotce. Svorkovnice 12 podle obrázku obr. 9 obsahuje šest párů kontaktů, z toho jeden pár kontaktů je vstup a výstup pro topné těleso 3 ve dnu topné vany 8, jeden pár pro postranní první sekci 301, jeden pár pro druhou sekci 302, jeden pár pro třetí sekci 303 topných těles 3, jeden pár pro na obrázcích neznázoměné teplotní čidlo a jeden pár jako rezervu.Electric heating bodies 3 heating baths 8 contained above the bottom are arranged as three independently controllable height sections 301, 302, 303 above each other. This arrangement is illustrated in figure 2. The division into sections 301, 302, 303 and the controllability of their operation is achieved by conventional technical means, for example by means of the terminal block 12 shown in figure 9, which can be connected to the control and control unit. The terminal block 12 according to the figure 9 contains six pairs of contacts, of which one pair of contacts is the input and output for the heating body 3 in the bottom of the heating bath 8, one pair for the lateral first section 301, one pair for the second section 302, one pair for the third section 303 heating elements 3, one pair for the temperature sensor not shown in the pictures and one pair as a reserve.

Lože 4 v termické komoře 2, určené pro vložení reaktoru 1, má válcovou stěnu a dno rovné nebo vypouklé a reaktor 1 má rovněž válcovou stěnu a dno má vypouklé alespoň v obvodové oblasti, přičemž v optimálním případě válcová stěna lože 4 a reaktoru 1 na sebe těsně doléhají.The bed 4 in the thermal chamber 2, intended for the insertion of the reactor 1, has a cylindrical wall and a flat or convex bottom, and the reactor 1 also has a cylindrical wall and the bottom is convex at least in the peripheral area, and in the optimal case the cylindrical wall of the bed 4 and the reactor 1 overlap they fit tight.

Reaktor 1 má ve své střední části dno vyduté, kde tato výduť tvoří směrem dovnitř reaktoru 1 dutý středový výstupek 13 pro přivádění tepla od vyhřívaného dna topné vany 8 dovnitř vrstvy zpracovávaného materiálu. Vybíhá do 1/10 až 1/2 výšky reaktoru 1. Mezi dnem lože 4 topné vany 8 a prostorem pro materiál je uvnitř reaktoru 1 vytvořena dutá kapsa 14, tvořená dole dolní částí reaktoru 1, tedy dolní částí jeho stěn a jeho dnem, a nahoře přepážkou 15. přepažující dutý prostor uvnitř reaktoru 1. Přepážka 15 se nachází v 1/10 až 1/3 výšky reaktoru 1. V optimální variantě reaktoru 1, předvedené na obrázcích obr. 1, obr. 5 a obr. 6, je přepážka 15 opatřena množinou otvorů 16. Pod přepážku 15 vede plynová trubice 17. která prochází skrze víko 5 reaktoru 1 a vede přes dutý prostor v reaktoru 1 dolů, přes přepážku 15. kde ústí do kapsy 14 pod přepážkou 15. V tomto příkladném provedení, kdy reaktor 1 obsahuje jak přepážku 15, tak i středový výstupek 13, má středový výstupek 13 větší výšku, než v jaké se nachází přepážka 15. Konkrétně v tomto případě dosahuje středový výstupek 13 do výšky přibližně 1/3 výšky reaktoru 1 a přepážka 15 se nachází přibližně v 1/8 výšky reaktoru 1, takže středový výstupek 13 vyčnívá nad přepážku 15. Přepážka 15 s množinou otvorů 16 může mít podobu síta, mřížky, nebo například také perforované desky jakou ukazuje obrázek obr. 6. Dole má reaktor 1 při vařen obrubník tvořící podstavec 18. který brání překlopení při jeho plnění ve vnějším prostoru.The reactor 1 has a hollow bottom in its central part, where this bulge forms a hollow central protrusion 13 towards the inside of the reactor 1 for supplying heat from the heated bottom of the heating bath 8 into the layer of the processed material. It extends to 1/10 to 1/2 the height of the reactor 1. Between the bottom of the bed 4 of the heating bath 8 and the space for the material, a hollow pocket 14 is formed inside the reactor 1, formed below the lower part of the reactor 1, i.e. the lower part of its walls and its bottom, and at the top by a partition 15 partitioning the hollow space inside the reactor 1. The partition 15 is located at 1/10 to 1/3 of the height of the reactor 1. In the optimal variant of the reactor 1, shown in Fig. 1, Fig. 5 and Fig. 6, the partition is 15 provided with a set of holes 16. Under the partition 15, a gas tube 17 passes through the lid 5 of the reactor 1 and leads down through the hollow space in the reactor 1, through the partition 15, where it opens into the pocket 14 under the partition 15. In this exemplary embodiment, when the reactor 1 contains both a partition 15 and a central projection 13, the central projection 13 has a greater height than the partition 15 is located. Specifically, in this case, the central projection 13 reaches a height of approximately 1/3 of the height of the reactor 1, and the partition 15 is located approximately at 1/8 the height of reactor 1, so the central projection 13 in protrudes above the partition 15. The partition 15 with a set of holes 16 can take the form of a sieve, a grid, or, for example, also a perforated plate as shown in Fig. 6. At the bottom, when the reactor 1 is boiled, it has a curb forming a pedestal 18, which prevents it from tipping over when it is filled in the outer space .

Uvedená varianta reaktoru 1 je optimální pro zpracování částic a menších těles, jako jsou například biomasa, plasty, různé průmyslové odpady a drtě různých hmot.The mentioned variant of reactor 1 is optimal for the processing of particles and smaller bodies, such as biomass, plastics, various industrial wastes and scraps of various materials.

Alternativně, podle složení zpracovávaného materiálu a zvoleného způsobu jeho zpracování, může být reaktor 1 upraven nebo vyroben pro použití bez aktivace materiálu tak, že se nepoužije plynová trubice 17. Pro použití varianty postupu bez aktivace lze perforovanou přepážku 15 vyměnit za neperfbrovanou, nebo reaktor 1 použít bez jakékoliv přepážky 15. Takto upravený reaktor 1 je vhodný zejména pro tepelné zpracování materiálu, jenž by propadal přes otvory 16, například pro kapalné čistírenské kaly nebo kapalné průmyslové odpady.Alternatively, depending on the composition of the processed material and the chosen method of its processing, the reactor 1 can be adapted or made for use without material activation by not using the gas tube 17. To use a variant of the procedure without activation, the perforated partition 15 can be replaced with a non-perforated one, or the reactor 1 be used without any partition 15. Reactor 1 modified in this way is particularly suitable for heat treatment of material that would fall through openings 16, for example for liquid sewage sludge or liquid industrial waste.

-7 CZ 2021 - 62 A3-7 CZ 2021 - 62 A3

Další variantou využitelnou pro vynález je reaktor 1 v podobě znázorněné na obrázcích obr. 7 a obr. 8. Reaktor 1 se liší od předchozího provedení tím, že chybí středový výstupek 13. Dno reaktoru 1 má jednoduchý vypouklý tvar. Výhodné provedení reaktoru 1 obsahuje přepážku 15 opatřenou množinou otvorů 16 a plynovou trubici 17. Jedná se o variantu reaktoru 1 pro použití s aktivací nebo bez aktivace zpracovávaného materiálu. Tato varianta reaktoru 1 je vhodná například pro termické zpracování takových materiálů, jako jsou ojeté pneumatiky, které jsou relativně objemné ale duté a obsahují ocelové kordy bránící snadnému rozemletí před zpracováním.Another variant usable for the invention is reactor 1 in the form shown in Fig. 7 and Fig. 8. Reactor 1 differs from the previous embodiment in that the central projection 13 is missing. The bottom of reactor 1 has a simple convex shape. A preferred embodiment of the reactor 1 includes a partition 15 provided with a set of holes 16 and a gas tube 17. This is a variant of the reactor 1 for use with or without activation of the processed material. This variant of reactor 1 is suitable, for example, for the thermal treatment of such materials as used tires, which are relatively bulky but hollow and contain steel cords preventing easy grinding before processing.

Všechny varianty navrženého zařízení umožňují nový způsob provádění termického rozkladu materiálů bez přístupu kyslíku podle vynálezu.All variants of the proposed device enable a new method of thermal decomposition of materials without access to oxygen according to the invention.

Je výhodné před první fází termickou komoru 2 předehřát na teplotu 150 až 300 °C.It is advantageous to preheat the thermal chamber 2 to a temperature of 150 to 300 °C before the first stage.

Vsázka zpracovávaného materiálu se umístí do reaktoru 1. Pokud je použit reaktor 1 se středovým výstupkem 13. při plnění do reaktoru 1 brání středový výstupek 13 nahromadění materiálu uprostřed a materiál se rozprostře kolem dokola středového výstupku 13. Pokud je použit reaktor se středovým výstupkem 13 i přepážkou 15, je materiál rozprostřen na přepážce 15 a do výšky středového výstupku 13 kolem dokola středového výstupku 13. Materiál může být navršen i nad středový výstupek 13. Pokud je použit reaktor 1 bez středového výstupku 13. materiál se rozmístí na celé přepážce 15. V případě použití materiálu, který není kapalný, vytvoří materiál v reaktoru hromádku, která je nejvyšší uprostřed.The batch of material to be processed is placed in reactor 1. If reactor 1 with a central projection 13 is used, when filling into reactor 1, the central projection 13 prevents the accumulation of material in the middle and the material spreads around the central projection 13. If a reactor with central projection 13 is used i partition 15, the material is spread on the partition 15 and up to the height of the central projection 13 around the central projection 13. The material can also be piled above the central projection 13. If reactor 1 is used without the central projection 13, the material is distributed over the entire partition 15. In if using material that is not liquid, the material in the reactor will form a pile that is highest in the middle.

Reaktor 1 se vsázkou materiálu se vloží do předehřáté termické komory 2 a zde se při stavu uzavřeného víka 5 zahřívá bez přístupu kyslíku. Průběžně se z horní části reaktoru 1 přes vývod 7 odvádějí vznikající páry, plyny a pyrolytické aerosoly. Tyto se pak vedou do jiných zařízení ke zpracování, zejména do chladicích systémů k rozdělení na frakce výsledných produktů. Při termickém zpracování v termické komoře 2 se proces rozkladu materiálu v reaktoru 1 průběžně reguluje podle druhu výchozího materiálu a požadavků na látkové složení produktů velikostí teploty a tlaku v reaktoru 1. Z rozkládaného materiálu se postupně uvolňují odlišně složené frakce par, plynů a aerosolů. Tlak se reguluje s ohledem na zpracovávaný materiál a požadovaný druh a kvalitu látek odebíraných vývodem 7 z reaktoru 1.The reactor 1 with the batch of material is placed in the preheated thermal chamber 2 and here, with the lid 5 closed, it is heated without access to oxygen. The generated steam, gases and pyrolytic aerosols are continuously removed from the upper part of the reactor 1 through outlet 7. These are then led to other equipment for processing, especially to cooling systems to divide the final products into fractions. During thermal processing in thermal chamber 2, the material decomposition process in reactor 1 is continuously regulated according to the type of starting material and the requirements for the substance composition of the products by the magnitude of temperature and pressure in reactor 1. Differently composed fractions of vapors, gases and aerosols are gradually released from the decomposed material. The pressure is regulated with regard to the material being processed and the required type and quality of substances taken from reactor 1 through outlet 7.

Tepelné zpracování materiálu v termické komoře 2 se provádí celkem v nejméně čtyřech fázích, z čehož nejméně ve třech fázích se provádí ohřev reaktoru 1, a to tak, žeThe heat treatment of the material in the thermal chamber 2 is carried out in a total of at least four phases, of which the heating of the reactor 1 is carried out in at least three phases, in such a way that

- v první fázi se reaktor 1 předehřeje na teplotu 90 až 120 °C a zpracovávaný materiál zbaví vodní páry a vzduchu,- in the first phase, reactor 1 is preheated to a temperature of 90 to 120 °C and the processed material is freed of water vapor and air,

- ve druhé fázi se reaktor 1 zahřeje na 120 až 600 °C a z reaktoru 1 se odvádějí pyrolytické aerosoly a plynné látky z pyrolýzy,- in the second phase, reactor 1 is heated to 120 to 600 °C and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from reactor 1,

- v předposlední fázi se ohřev reaktoru 1 provádí pouze do té míry, že se udržuje maximální dosažená teplota a z reaktoru 1 se odvádějí pyrolytické aerosoly a plynné látky z pyrolýzy,- in the penultimate phase, reactor 1 is heated only to the extent that the maximum temperature reached is maintained and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from reactor 1,

- v poslední fázi se ukončí zahřívání a poté se reaktor 1 vyjme z termické komory 2 a vysype se zbytkový materiál.- in the last stage, the heating is finished and then the reactor 1 is removed from the thermal chamber 2 and the residual material is poured out.

Ohřev reaktoru 1 se provádí postupně v odlišné výšce. Provádění ohřevu je schematicky znázorněno na obrázku obr. 10. V první a druhé fázi, na obrázku obr. 10 znázorněné písmeny A, B, jsou v provozu všechna elektrická topná tělesa 3 termické komory 2. Topí všechny tři sekce 301, 302 i 303 topných těles 3 kolem dokola ve stěnách topné vany 8 i topná tělesa 3 ve dnu lože 4. Kromě toho se topí také přes dutý prstenec 9. Ohřev reaktoru 1 je proto v první i druhé fázi tepelného zpracování materiálu v termické komoře 2 intenzivní. Teplo do reaktoru 1 přichází současně od boků i ode dna lože 4. Materiál je ohříván ze všech směrů s výjimkou odshora. Odspodu teplo přichází přes dno reaktoru 1, kapsu 14 a přepážku 15. Kolem dokola bočních stěnReactor 1 is heated gradually at a different height. The execution of the heating is shown schematically in figure 10. In the first and second phases, represented by the letters A, B in figure 10, all electric heating elements 3 of the thermal chamber 2 are in operation. They heat all three heating sections 301, 302 and 303 body 3 all around in the walls of the heating bath 8 and the heating body 3 in the bottom of the bed 4. In addition, it is also heated through the hollow ring 9. The heating of the reactor 1 is therefore intense in the first and second stages of heat treatment of the material in the thermal chamber 2. Heat enters reactor 1 simultaneously from the sides and from the bottom of bed 4. The material is heated from all directions except from above. From below, the heat comes through the bottom of the reactor 1, the pocket 14 and the partition 15. Around the side walls

-8CZ 2021 - 62 A3 reaktoru 1 teplo přichází po celé výšce reaktoru 1. Pokud je použit reaktor 1 mající uprostřed výduť konkávního dna v podobě středového výstupku 13. tak teplo přiváděné odspodu jednak nahřívá vrstvu materiálu odspodu a jednak přichází dovnitř středového výstupku 13 a přes něj dovnitř vrstvy materiálu, kde nahřívá materiál směrem od osy reaktoru E Přivádění tepla doprostřed vrstvy materiálu přes středový výstupek 13 výrazně zvýší efektivitu ohřevu, mimo jiné také s ohledem na skutečnost, že sypký materiál má v reaktoru 1 obvykle tvar hromádky s největší výškou uprostřed.-8CZ 2021 - 62 A3 of reactor 1, heat comes along the entire height of reactor 1. If reactor 1 is used, having a concave bottom bulge in the middle in the form of a central projection 13, then the heat supplied from below both heats the layer of material from below and, on the other hand, comes inside the central projection 13 and through it into the material layer, where it heats the material away from the axis of the reactor E. Supplying heat to the middle of the material layer via the central projection 13 will significantly increase the heating efficiency, among other things also taking into account the fact that the bulk material in reactor 1 usually takes the form of a pile with the greatest height in the middle.

Tlak v reaktoru 1 se v první fázi udržuje s výhodou nižší než 3,5 kPa. Ve druhé fázi se tlak v reaktoru s výhodou zvýší na 3,5 až 5,5 kPa. Hodnoty, na jaké se zvýší teplota a tlak v reaktoru 1 ve druhé fázi, se pak s výhodou ve druhé fázi udržují po dobu 2 až 3 hodin.The pressure in reactor 1 is preferably kept below 3.5 kPa in the first phase. In the second phase, the pressure in the reactor is preferably increased to 3.5 to 5.5 kPa. The values to which the temperature and pressure are increased in reactor 1 in the second phase are then preferably maintained in the second phase for a period of 2 to 3 hours.

Jako třetí fáze se případně provede aktivace rozkládaného materiálu. Tato fáze je na obrázku obr. 10 označena písmenem C. Aktivační fázi lze provádět, pokud je použit reaktor 1 obsahující přepážku 15 s množinou otvorů 16 a plynovou trubici 17. Zařazení aktivační fáze do procesu pyrolýzy materiálu závisí na volbě uživatele. Ten se pro ni rozhoduje podle aktuálních podmínek, zejména podle druhu zpracovávaného materiálu, přítomnosti dalšího návazného vybavení pro zpracování frakcí odváděných látek a podle požadavků na látkové složení produktů. V aktivační fázi se v reaktoru 1 zvýší teplota na 560 až 700 °C. Veškeré teploty uváděné v reaktoru 1 se měří pod víkem 5, ve výšce 2/3 až 9/10 výšky reaktoru L Také v aktivační fázi se pro zvýšení teploty použijí všechny tři sekce 301, 302, 303 topných těles 3, topná tělesa 3 ve dnu topné vany 8, a také dutý prstenec 9. Teplonosné médium 11 se ohřívá topením topných těles 3 a cirkuluje z termoregulačního pláště 10 do dutého prstence 9 a zpět. Tlak potřebný v reaktoru 1 pro tuto fázi je 6 až 200 kPa. Při výše uvedené zvýšené teplotě a tlaku se do reaktoru 1, do kapsy 14 tvořící dutinu pod přepážkou 15, přivádí plynovou trubicí 17 aktivační médium na bázi vodní páry. Konkrétně to bude vodní pára, nebo vodní pára s příměsí. Aktivační médium proudí odspodu a rozptyluje se přes množinu otvorů 16 v přepážce 15 a rozkládaný materiál a proudí přes ně směrem nahoru. Proud aktivačního média při svém průchodu přes rozkládaný materiál rozvolňuje sesedající se částice, napomáhá přívodu tepla do materiálu a současně usnadňuje uvolnění a odvod látek z rozkládaného materiálu. Aktivační médium obohacené o uvolněné látky stoupá nad zpracovávaný materiál nahoru k víku 5, odkud se pak odvádí ven z reaktoru 1. Nej výhodnější objemové množství aktivačního média pro přivedení během třetí fáze do reaktoru 1 je 3 až 5násobek objemu reaktoru 1.As a third phase, the activation of the decomposing material is possibly carried out. This phase is marked with the letter C in Fig. 10. The activation phase can be performed if a reactor 1 containing a partition 15 with a set of holes 16 and a gas tube 17 is used. The inclusion of the activation phase in the pyrolysis process of the material depends on the choice of the user. It is decided for her according to the current conditions, in particular according to the type of material being processed, the presence of additional equipment for the processing of fractions of discharged substances and according to the requirements for the material composition of the products. In the activation phase, the temperature in reactor 1 increases to 560 to 700 °C. All temperatures reported in reactor 1 are measured under lid 5, at a height of 2/3 to 9/10 of reactor height L Also in the activation phase, all three sections 301, 302, 303 of heating elements 3, heating elements 3 in the bottom are used to increase the temperature heating baths 8, and also the hollow ring 9. The heat-carrying medium 11 is heated by heating the heating bodies 3 and circulates from the thermoregulating jacket 10 to the hollow ring 9 and back. The pressure required in reactor 1 for this phase is 6 to 200 kPa. At the above-mentioned elevated temperature and pressure, an activation medium based on water vapor is fed through the gas tube 17 into the reactor 1, into the pocket 14 forming a cavity under the partition 15. Specifically, it will be water vapor, or water vapor with an admixture. The activation medium flows from below and disperses through the plurality of openings 16 in the baffle 15 and the decomposed material and flows upward through them. During its passage through the decomposing material, the stream of activation medium loosens the settling particles, aids the supply of heat to the material and at the same time facilitates the release and removal of substances from the decomposing material. The activation medium enriched with released substances rises above the processed material to the lid 5, from where it is then led out of the reactor 1. The most advantageous volume amount of the activation medium to be introduced into the reactor 1 during the third phase is 3 to 5 times the volume of the reactor 1.

Během termického rozkladu materiál následkem ztráty obsažené vody, vzduchu i uvolněných látek zmenšuje svůj objem a výška jeho vrstvy se snižuje. Poté, kdy je dosažena potřebná maximální teplota a materiál zmenší dostatečně objem, nastoupí předposlední fáze termického zpracování. Předposlední fáze je fází třetí v případě, že se neprovádí aktivace. V případě, že se provádí aktivace, je předposlední fáze fází čtvrtou. Tato fáze je na obrázku obr. 10 označena písmenem D. V předposlední fázi se udržuje v reaktoru 1 maximální dosažená teplota. Teplonosné médium 11 se vypustí z dutého prstence 9 a topí se pouze elektrickými topnými tělesy 3, takže reaktor 1 se nahřívá pouze odspodu pod dnem a kolem dokola bočních stěn do výšky 1/10 až Ά reaktoru L Předposlední fáze se provádí s výhodou po dobu 15 až 30 minut. Nechávají se hřát pouze topná tělesa 3 pode dnem lože 4 a omezí se ohřev sekcemi 301. 302. 303. a nahřívá se zejména dolní sekcí 301. Topí se optimálně do výšky materiálu, s ohledem na zmenšování výšky vrstvy sesedajícího se zbytku zpracovávaného materiálu. Při použití více sekcí 301. 302. 303 v této fázi se tyto postupně směrem odshora vypínají. Po dostatečném stupni provedeného rozkladu materiálu se přejde do poslední fáze, představující ochlazení.During thermal decomposition, as a result of the loss of contained water, air and released substances, the material reduces its volume and the height of its layer decreases. After the required maximum temperature is reached and the material has reduced its volume sufficiently, the penultimate phase of heat treatment begins. The penultimate stage is stage three if no activation is performed. In the event that activation is performed, the penultimate stage is stage four. This phase is marked with the letter D in Fig. 10. In the penultimate phase, the maximum temperature reached in reactor 1 is maintained. The heat-carrying medium 11 is discharged from the hollow ring 9 and is heated only by the electric heating elements 3, so that the reactor 1 is heated only from below under the bottom and around the side walls to a height of 1/10 to Ά of the reactor L. The penultimate phase is carried out preferably for 15 up to 30 minutes. Only the heating bodies 3 under the bottom of the bed 4 are allowed to be heated and the heating is limited by sections 301. 302. 303. and it is heated mainly by the lower section 301. It is optimally heated to the height of the material, taking into account the reduction of the height of the layer of the settling rest of the processed material. When using more sections 301, 302, 303 in this phase, they are switched off gradually from the top. After a sufficient degree of decomposition of the material has been carried out, the final stage, representing cooling, is reached.

Poslední fáze je na obrázku obr. 10 označena písmenem E. V poslední fázi se již neprovádí žádný ohřev. Po ukončení zahřívání se naopak provádí ochlazování. Rychlost ochlazování se případně reguluje tím, že se do mezery pod přepážkou 15, tedy do kapsy 14, přivede dusík. Ten jednak urychlí ochlazování, a jednak vypudí zbytky pyrolýzního plynu. Ekonomické objemové množství dusíku přivedeného v poslední fázi zpracování materiálu do reaktoru 1 je 1 až 2násobku objemu reaktoru L V případě potřeby zrychlení chlazení ve dvojitém termoregulačním plášti 10 a dutém prstenci 9 cirkuluje chladné teplonosné médium 11. Pokud je obsažena přepážka 15. tak se naThe last stage is marked with the letter E in Fig. 10. In the last stage, no heating is carried out anymore. On the other hand, after heating is finished, cooling is carried out. The cooling rate is optionally regulated by introducing nitrogen into the gap under the partition 15, i.e. into the pocket 14. This accelerates the cooling process and expels the remains of the pyrolysis gas. The economical volumetric quantity of nitrogen supplied in the last stage of material processing to reactor 1 is 1 to 2 times the volume of reactor L. If necessary, cooling acceleration is circulated in the double thermoregulating jacket 10 and hollow ring 9, a cold heat-carrying medium 11. If the partition 15 is included, then on

-9CZ 2021 - 62 A3 přepážce 15 rozkládaný materiál ponechá po celou dobu zpracování v reaktoru 1. Přepážka 15 usnadňuje rozprostření materiálu, usnadňuje rovnoměrné rozptýlení přiváděného média i tepla odspodu, zabraňuje ucpání ústí plynové trubice 17 a usnadňuje odebrání veškerého tuhého zbytku ze zpracovaného materiálu i čištění a údržbu reaktoru L-9CZ 2021 - 62 A3 the partition 15 keeps the decomposed material in the reactor 1 for the entire processing time. The partition 15 facilitates the spreading of the material, facilitates the uniform dispersion of the supplied medium and heat from below, prevents clogging of the mouth of the gas tube 17 and facilitates the removal of all solid residue from the processed material i cleaning and maintenance of reactor L

Po ochlazení se reaktor 1 vyjme z lože 4, otevře se víko 5 a zbytek materiálu se odebere. Zbytek je obvykle v podobě práškového uhlíku, ale v případě přítomnosti anorganických látek mohou být obsaženy i jiné částice, například v případě zpracování starých pneumatik zůstanou v reaktoru 1 kromě uhlíku i ocelové kordy.After cooling, the reactor 1 is removed from the bed 4, the lid 5 is opened and the rest of the material is removed. The rest is usually in the form of powdered carbon, but in the case of the presence of inorganic substances, other particles may also be included, for example, in the case of processing old tires, in addition to carbon, steel cords will also remain in reactor 1.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A method of performing thermal decomposition of materials without access to oxygen, in which the batch of processed material is placed in the reactor (1) in the form of a closed pressure vessel made of thermally conductive material, after which the reactor (1) is placed in a preheated thermal chamber (2) and heated without access to oxygen and from the upper part of the reactor (1) the resulting vapors, gases and pyrolytic aerosols are removed, while the material decomposition process in the reactor (1) is continuously regulated according to the type of starting material and the requirements for the material composition of the products by the temperature and pressure in the reactor (1) , and whereby different composed fractions of gaseous and liquid products are gradually obtained from the decomposed material, when this processing is carried out in at least four phases, of which the heating of the reactor (1) is carried out in at least three phases, in such a way that

- in the first phase, the reactor (1) is preheated to a temperature of 90 to 120 °C and the processed material is freed of water vapor and air,

- in the second phase, the reactor (1) is heated to 120 to 600 °C and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from the reactor (1),

- in the penultimate stage, the reactor (1) is heated only to the extent that the maximum temperature reached is maintained and pyrolytic aerosols and gaseous substances from pyrolysis are removed from the reactor (1), - in the last stage, the heating is finished and then the reactor (1 ) is removed from the thermal chamber (2) and residual material is removed, characterized by the fact that the heating of the reactor (1) is carried out gradually at a different height, when in the first and second stages the heating of the reactor (1) is carried out simultaneously from below the bottom and around around the side walls along the entire height of the reactor (1) except from above, while in the penultimate stage the reactor (1) is heated only from below under the bottom and around the side walls up to a height of 1/10 to 1/2 of the reactor (1).

2. The method of carrying out thermal decomposition according to claim 1, characterized in that the decomposed material is placed in the reactor (1) in a layer in which a free space is left in the middle, in 1/10 to 1/2 of the height of the reactor (1) by means of spreading of material around the central protrusion (13) from the bulge of the concave bottom of the reactor (1), after which, when the reactor (1) is heated, heat is also supplied to the middle of the material layer, by heating the reactor (1) from below and passing the heat through the central protrusion (13) into the thus left free space.

3. The method of carrying out thermal decomposition according to claims 1 and 2, characterized in that the decomposed material is placed in the reactor (1) above the cavity, on the partition (15) located in the lower 1/10 to 1/2 of the reactor (1), after which the heating of the material from below is carried out by passing heat through the cavity located under the partition (15), whereby the decomposed material remains on the partition (15) for the entire time the reactor (1) remains in the thermal chamber (2).

4. The method of carrying out thermal decomposition according to claim 3, characterized in that the decomposed material is placed on a partition (15) equipped with a set of holes (16) and between the second and penultimate phases an activation phase is included as the third phase, during which in the reactor ( 1) the temperature increases to 560 to 700 °C and at the same time a pressure of 6 to 200 kPa is created, and at this temperature and pressure, an activation medium is fed into the reactor (1) under the partition (15), which in a dispersed state is allowed to flow from below through the partition (15) into the decomposed material and further upwards through the decomposed material, from where it is then removed together with the substances released by thermolysis outside the reactor (1).

5. The method of carrying out thermal decomposition according to claim 4, characterized in that an activation medium based on water vapor is used, while this activation medium is introduced into the reactor (1) during the third phase in an amount 3 to 5 times the volume of the reactor (1).

6. The method of carrying out thermal decomposition according to claims 4 and 5, characterized by the fact that in the last stage, after completion of heating, nitrogen is introduced into the reactor (1) under the partition (15) in an amount of 1 to 2 times the volume of the reactor (1), when thus introduced nitrogen is allowed to flow from below through the partition (15) into the rest of the decomposed material and through it upwards, from where it is then removed together with the rest of the released substances outside the reactor (1).

- 11 CZ 2021 - 62 A3

7. The method of carrying out thermal decomposition according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the first phase the thermal chamber (2) is preheated to a temperature of 150 to 300 °C and the pressure in the reactor (1) is kept lower than 3.5 kPa, after which, when the first stage takes place, in the second stage, the reactor pressure is increased to 3.5 to 5.5 kPa, and the elevated temperature and pressure are maintained for 2 to 3 hours.

8. The method of carrying out thermal decomposition according to one of claims 1 to 7, characterized in that the penultimate phase is carried out for 15 to 30 minutes.

9. Device for thermal decomposition according to one of claims 1 to 8, comprising at least one reactor (1) and a thermal chamber (2) for its heating, where the thermal chamber (2) has walls equipped with electric heating bodies (3) and contains at least one depression having the form of a bed (4), adapted in its shape and dimensions to accommodate the reactor (1), while the reactor (1) is in the form of a pressure vessel made of heat-conducting material with a gas-tight lid (5) located on top, where this lid (5 ) is equipped with at least one handle (6) for handling and at least one outlet (7) for escaping gaseous substances and aerosols, characterized by the fact that the thermal chamber (2) is arranged from a heating bath (8) reaching a height of A to 9/ 10 of the reactor (1) placed in it and from the hollow ring (9), located above the heating bath (8) and reaching at least to the lid (5) of the reactor (1), where the heating bath (8) is equipped with electric heating elements (3) not only in the walls, but also in the bottom of the bed (4) and around the perimeter there is protection on a double thermoregulation shell (10) filled with a moving heat-carrying medium (11), while the hollow ring (9) is located above the walls of the heating bath (8) and the thermoregulation shell (10) and is connected to the thermoregulation shell (10) and also filled with a heat-carrying medium (11), and while the walls touching the heating bath (8) with the thermoregulating jacket (10), the heating bath (8) with the hollow ring (9), the heating bath (8) with the reactor (1), the thermoregulating jacket (10) ) with a hollow ring (9) and a hollow ring (9) with a reactor (1), consist of a thermally conductive material.

10. Device for thermal decomposition according to claim 9, characterized in that the heating elements (3) located in the side walls of the heating bath (8) are arranged in at least three independently controllable height sections (301, 302, 303) above each other.

11. Thermal decomposition device according to claims 9 and 10, characterized in that the bed (4) for the reactor (1) has a cylindrical wall with a circular or oval cross-section and a flat or convex bottom, while the reactor (1) has the shape and dimensions a corresponding cylindrical wall abutting the wall of the bed (4), and the bottom is convex at least in the edge area.

12. The device for thermal decomposition according to claim 11, characterized in that the reactor (1) has a central part of the bottom that bulges towards the inside of the reactor (1) into a hollow central projection (13) for supplying heat from the bottom of the heating bath (8) into the layer of the processed material.

13. Device for thermal decomposition according to claim 12, characterized in that the central projection (13) extends to 1/10 to 1/2 of the height of the reactor (1).

14. Device for thermal decomposition according to claims 10 to 13, characterized in that the space inside the reactor (1) is partitioned by a partition (15) for storing the processed material and a hollow pocket (14) is located under this partition (15).

15. Device for thermal decomposition according to claim 14, characterized in that the partition (15) is located in 1/10 to 1/3 of the height of the reactor (1).

16. Device for thermal decomposition according to claims 14 and 15, characterized in that the partition (15) contains a set of openings (16), while at least one gas tube (17) is led under the partition (15), which is fed through the lid (5) ) of the reactor (1) and leads down through the space in the reactor (1), where it flows into the pocket (14).

17. Device for thermal decomposition according to claims 14 to 16, characterized in that if the reactor (1) contains a central protrusion (13), the central protrusion (13) has a greater height than the partition (15) is located .