反应器、减少来自反应器的气流中的固体颗粒量的方法及该反应器的用途

本发明涉及一种用于分离包含在复合原料中的材料的反应器，该反应器包括至少一个反应室和至少一个转子，所述反应室包括相对于周围环境密封并具有至少一个入口和至少一个出口的至少一个壳体，且所述转子包括至少一个轴杆，所述转子的至少第一部分位于所述壳体内，所述轴杆从所述第一部分延伸穿过并穿出所述壳体，所述转子的所述第一部分包括至少一个锤。本发明还涉及减少伴随来自反应器的气流中的固体颗粒量的方法，以及该反应器的用途。

背景技术

文献SE,C2,534 399通过介绍的方式描述了一种反应器。转子的至少第一部分位于壳体内，且轴杆从所述第一部分仅沿一个方向延伸穿过并穿出所述壳体。然而，考虑到为对周围环境尽可能小的影响并尽可能有效地利用资源的方法提供条件，该结构并不是最佳的。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种反应器，该反应器在操作中具有较小的伴随来自反应器的气流的固体颗粒的量。本发明的第二个目的是提供一种减少来自反应器的气流的固体颗粒的量的方法。本发明的第三个目的是提供该反应器的用途。因此，本发明包括用于分离包含在复合原料中的材料的反应器，所述反应器包括至少一个反应室和至少一个转子，所述反应室包括相对于周围环境密封并具有至少一个入口和至少一个出口的至少一个壳体，所述转子包括至少一个轴杆，所述转子的至少第一部分位于所述壳体中，所述轴杆从所述第一部分延伸穿过并穿出所述壳体，所述转子的所述第一部分包括至少一个锤。所述反应室具有至少一个扇叶，所述扇叶直接或间接置于所述轴杆上并靠近所述反应室的所述至少一个出口中的出气口，所述出气口靠近直接或间接置于所述轴杆上的至少一个轴杆密封件，介于所述反应室和周围环境之间，所述扇叶位于所述轴杆密封件与反应器的中心部分之间，所述扇叶位于所述反应室中的通往所述出气口的专用入口内，所述轴杆从所述第一部分仅沿一个方向延伸穿过并穿出所述壳体，所述扇叶与所述转子的第一部分上的所述锤之间具有轴向间距。

所述扇叶可位于所述反应室内。所述扇叶可靠近所述反应室中的所述至少一个出口。

所述扇叶配置成：当所述轴杆转动时，所述扇叶的方向能抵消离开所述反应器的发生气流的运动方向，所述反应器处伴随气流的固体材料的颗粒被向内朝向所述反应器的中心部分抛回。所述扇叶可与待置于所述轴杆的中心位置处的假定的右旋螺纹螺钉的假定螺纹的方向基本相同，在所述中心位置处所述轴杆穿过所述扇叶，所述右旋螺纹螺钉基本平行于所述轴杆延伸并用于朝向反应器的中心部分向内旋入。在所述反应器的工作过程中，从所述扇叶看所述轴杆可逆时针并向内朝向所述反应器的中心部分转动。三个扇叶可直接或间接置于所述轴杆上。

至少一个支撑装置可作用于所述轴杆位于所述壳体外的部分，或作用于连接至该部分的另外的轴杆，所述支撑装置可完全支撑所述反应器。至少一个支撑装置可作用于所述轴杆位于所述壳体外的部分，或作用于连接至该部分的另外的轴杆，所述支撑装置可部分地支撑所述反应器。所述轴杆可在至少两个平面中安装在轴承内，所述至少两个平面基本垂直于所述轴杆的主延伸方向延展，其中所述至少两个平面位于所述壳体外。所述支撑装置可包括至少一个支架。所述支撑装置可包括用于将所述轴杆轴承安装在所述至少两个平面内的至少两个轴承。所述支撑装置可包括至少一个轴承箱。

所述壳体可具有基本圆柱形的形状。所述壳体可具有至少一个可拆卸部分。所述可拆卸部分可通过螺钉连接和/或螺栓连接附接至所述壳体的剩余部分。所述可拆卸部分的内部可设置有耐磨材料。

所述壳体的剩余部分可附接至所述至少一个轴承箱中的至少一个，并完全由其支撑。所述壳体的剩余部分可附接至所述至少一个轴承箱中的至少一个，并部分地由其支撑。所述壳体的剩余部分可附接至所述至少两个轴承箱中的至少一个，并完全由其支撑。所述壳体的剩余部分可附接至所述至少两个轴承箱中的至少一个，并部分地由其支撑。所述壳体的剩余部分可附接至所述至少一个支架中的至少一个，并完全由其支撑。所述壳体的剩余部分可附接至所述至少一个支架中的至少一个，并部分地由其支撑。

至少一个锤中可包括至少一个固定部分和至少一个铰接部分。所述固定部分可固定附接至所述转子的所述第一部分，所述铰接部分可铰接附接至所述固定部分。所述铰接部分的重心位于所述转子的第一半径上，所述铰接部分与所述固定部分之间的相对转动的转动轴位于所述转子的第二半径上，在反应器工作而所述转子转动时中所述第一半径可跟随(trail)所述第二半径。

因此，本发明还包括一种减少伴随来自反应器的气流的固体颗粒量的方法，所述反应器用于分离包含在复合原料中的材料，所述反应器包括至少一个反应室和至少一个转子，所述反应室包括相对于周围环境密封并具有至少一个入口和至少一个出口的至少一个壳体，所述转子包括至少一个轴杆，所述转子的至少第一部分位于所述壳体中，所述轴杆从所述第一部分延伸穿过并穿出所述壳体，所述转子的所述第一部分包括至少一个锤，所述方法包括如下步骤：

-提供具有扇叶的轴杆，所述扇叶直接或间接置于所述轴杆上，

-将所述扇叶置于所述反应室中的通往所述至少一个出口中的出气口的专用入口内，

-将所述扇叶布置成与所述转子的第一部分上的所述锤之间具有轴向间距，和

-为所述扇叶指定方向，使得当所述轴杆转动时，所述扇叶的方向能抵消离开反应器的发生气流的运动方向，所述反应器处伴随气流的固体材料的颗粒被向内朝向反应器的中心部分抛回，而剩下气流通过出气口离开反应器。

本发明还包括根据上述的反应器的用途，其用于分离包含在复合原料中的材料。所述复合原料可包括用于汽车和/或其它车辆的轮胎。所述复合原料可包括塑料。所述复合原料可包括油。所述复合原料可包括尼龙。所述复合原料可包括聚酯。所述复合原料可包括消化污泥。所述复合原料可包括木材。所述复合原可料包括屠宰场废物。所述复合原料可包括油料植物。

附图说明

图1显示出根据本发明的反应器的局部剖视图；

图2显示出图1中的反应器的一部分的局部剖视侧视图；

图3显示出可包括在图1中的壳体和转子的一部分的局部剖视正视图。

具体实施方式

从图1和图2可以看出根据本发明的反应器的外观。反应器1包括反应室2和转子3，转子3至少部分地位于反应室2内并具有安装在转子轴杆5上的锤4。反应室2被壳体6包围，壳体6包括两部分，即第一部分6a和第二部分6b。第一部分6a具有用于原料进入反应器的一个或多个入口8a，8b，8c，第二部分6b具有用于产物离开反应器的一个或多个出口9a，9b。壳体6，6a，6b基本为圆柱形，并且第一部分6a和第二部分6b设置有用于共用螺栓连接的具有第一直径的配套的圆周法兰。

第二部分6b在第二端以类似的方式连接至轴承箱10，第二部分6b和轴承箱10设置有具有用于共用螺栓连接的具有第二直径的配套的圆周法兰。第一直径大于第二直径。而轴承箱10由支架(未示出)支撑，并容纳用于轴承安装转子轴杆5的两个轴承12，其中，转子轴杆5在反应室2的外部(即，只在反应室2的一侧)延伸，支架因此支撑整个反应器1。

第一部分6a的内部存在有例如钢或陶瓷材料的耐磨材料的覆盖物(未示出)。第二部分6b中具有内壁16，内壁16基本平行于第二部分6b的基本圆形的端面并距该端面一定的距离，并且内壁16允许气体流经所述壁16的中心(即，流经壁16和转子轴杆5之间)至反应室2的内部/后部空间，气体可以通过所述出口9a，9b中的出口9a从该内部/后部空间继续排出反应器，并进一步到达喷射器(未示出)或蒸馏装置(未示出)或冷凝单元(未示出)的进气道或直接用于在发动机(未示出)内燃烧或加热系统(未示出)。三个扇叶29安装在轴杆5上并位于通向出气口9a的专用入口30内。扇叶29配置成当轴杆5转动时，扇叶的吹动方向能抵消离开反应器1的发生气流的运动方向，反应器1处的固体材料的颗粒随着气流被向内朝向反应器1的中心部分抛回。因此，扇叶29的方向与待置于轴杆5的中心位置处右旋螺纹螺钉的螺纹的方向基本相同，在该中心位置处轴杆5穿过扇叶29，右旋螺纹螺钉基本平行于轴杆5延伸并用于朝向反应器1的中心部分向内旋进。在反应器1的工作过程中，从扇叶29看去轴杆5逆时针并向内朝向反应器1的中心部分转动。也有可能相反，即，在反应器1的工作过程中从扇叶29看轴杆5顺时针并向内朝向反应器1的中心部分转动，但如果是这样的话，扇叶29的方向与待置于轴杆5的中心位置处的左旋螺纹螺钉的螺纹方向基本相同，在该中心位置处轴杆5穿过扇叶29，该左旋螺纹螺钉基本平行于轴杆5延伸并用于朝向反应器1的中心部分向内旋进。

固体颗粒可通过出口9a，9b的另一出口9b离开反应器。除了存在的入口8a，8b，8c、出口9a，9b和用于转子轴杆5的轴杆套处的轴杆密封件24外，反应室2与周围环境分离，即，壳体6，6a，6b和与所述轴承箱10发生的连接在另一方面可以认为相对于周围环境是基本气密的。这样，反应室2和反应器1与通常的或多或少向环境开放的锤式粉碎机不同。扇叶29位于轴杆密封件24和反应器1的中心部分之间。

所述轴杆密封件24包括流体通道25，流体通道25的第一端连接至以氮气或其它惰性气体的形式提供惰性气体的流体源(未示出)。流体通道25的第二端与反应室2液压连通，并且流体通道25至少部分成形为介于在反应器1的工作过程中转动的第一部分26与在反应器1的工作过程中不转动的第二部分27之间的间隙。第一部分26在这里直接置于轴杆5上，第二部分27径向和轴向紧挨第一部分26。然而，第一部分26和轴杆5之间具有一个或多个附加部件(未示出)是完全可行的。使第一部分26由适当的轴杆5组成且使第二部分27径向和/或轴向紧挨轴杆5也是完全可行的。该间隙是迷宫式的。轴杆密封件24还包括两个石墨衬垫28形式的两个常规的衬垫28。该间隙位于反应室2和石墨衬垫28之间。

在反应器1的操作中，提供的氮气的压力保持超过存在于反应室2中的压力，这导致在反应器1的操作中更少量的氮气连续通入反应室2内。这反过来又保证在反应器1的操作中没有对环境有害的气体从反应室2渗透出。连续通入反应室2的更少量的氮气对反应器中的分离过程没有不利影响。氮气的渗透量可以通过下式来估算：

q＝1.5×10^4×uF(p1/T^(1/2)×(p2/p1)^(1/1.4)×(((1-(p2/p1)^(1/3.5)))^0.5)其中q＝氮气的渗透量(千克/小时)

×＝乘号

^＝幂符号

u＝0.62至0.98之间的常数

F＝间隙面积(mm²)

p1＝氮气压力(巴)

T＝温度(开尔文)(K)

p2＝反应室2内的背压(back-pressure)(巴)

例子：

如果外环27形式的第二部分27的内径是200.2毫米，且内环26形式的第一部分26的外径为200.0毫米，得到F＝62.83。如果u＝0.75，p 1＝1.51，p2＝1.50且T＝273，得到q＝6.96。

壳体6，6a，6b与用于运送用于气体和壳体6，6a，6b之间的热交换的气体传输通道20热交换接触。通道20围绕壳体6，6a，6b的第一部分6a的圆柱形外表面的更大的部分-而不是基本圆形的端面，用于热交换气体的入口在通道20的下部，用于热交换气体的出口(未示出)在通道20的上部。使通道20也相应地完全或部分地围绕壳体6，6a，6b的第一部分6a的端面是可行的。使通道20也相应地完全或部分地围绕用于原料的一个或多个入口8a，8b，8c是可行-但是主要是通过入口8a来用于轮胎和/或塑料和/或油和/或尼龙和/或聚酯和/或消化污泥和/或木材和/或屠宰场废物和/或油料植物等形式的原料，入口8b用于砂和/或催化剂等。

附加的箱体22，22a，22b位于壳体6，6a，6b周围，由于实际原因箱体被分成第一部分22a和第二部分22b。箱体22，22a，22b基本是圆柱形的，并且第一部分22a和第二部分22b上设有用于常规机械连接的具有第三直径的配套的圆周法兰。第三直径大于第一直径。支撑件(supportingstays)(未示出)位于箱体22，22a，22b与壳体6，6a，6b之间。在箱体22，22a，22b与壳体6，6a，6b之间的空间内有绝缘材料。箱体22，22a，22b由不锈钢制成，但也可用其它合适的金属和/或材料制成。

图1和图2中的转子3具有简单的锤4。在图3中，可以看出可选的转子3的一部分的外观。在这里，转子轴杆5的同一平面内设有六个锤4，但同一平面内的锤的数量可以不同，每个锤4均包括固定部分4a和铰接部分4b。铰接部分4b绕轴14枢转，轴14基本平行于转子轴杆5的主延伸方向延伸。当转子3转动(在图中逆时针)时，铰接部分4b的重心15位于所述转子的第一半径r1上，铰接部分4b和固定部分4a之间的相对转动的轴14位于所述转子的第二半径r2上，在转动中所述第一半径r 1落后于所述转子的第二半径r 2，即，所述第一半径r 1与所述第二半径r 2形成角度。对于每个锤，在转动方向上，力F2与下述成正比：

-锤的所述铰接部分4b的质量m，

-所述第一半径r 1与所述转动轴14之间的垂直距离l1，和

-重心15的转速v1-的平方，

以及与下述成反比：

-锤的有效长度l2，和

-从所述转子的中心到所述重心15的半径r1。

锤的有效长度l2指的是力F2与所述转动轴14之间的垂直距离。力F2冲击累积在锤上的材料的中心点(质量中心对其进行打击。

因此，可以通过预定上面列出的参数计算和设定每个锤所需的功率。存在的转矩通过确定力F2将每个锤保持在预定位置-抵靠用于每个锤的止挡(未示出)，并且如果由于过多的材料被送入反应器或者因为一些较重的杂质进入反应器中而超出预定位置，所述铰接部分4b向后方弯曲，并允许材料通过直到再次出现力平衡。这个功能在正常操作期间提供拉平效应和故障防护，例如如果异物伴随待处理物料时。

在反应器的使用中，原料通过一个或多个存在的入口8a，8b，8c引入反应室2，在反应室2中原料通过转子的锤4的动能以及通过由转子的转动运动抛起的颗粒的动能，和通过由锤4与原料的部分之间摩擦产生的热能被分解。沙子、催化剂、钢、玻璃等形式的无机材料可用于增加摩擦力并因此提高温度。无机颗粒对分解过程产生有利影响是由于下述事实，它们具有用作针对原料的有效热交换器的大的总接触面，和用于破坏烃类聚合物和较大的烃分子的催化剂。碳氢化合物、水和其他有机材料在该装置内气化。由转子产生的离心力将气体从较重的无机材料中分离，气体部分在反应器的中心被带出，较重的颗粒可在反应器的周围被利用,在这两种情况下，均是通过存在的出口9a，9b。

在使用反应器时，使用一种方法减小伴随来自反应器的气流的固体颗粒量，该方法包括如下步骤：

-轴杆5设有直接或间接置于轴杆5上的扇叶29，

-将扇叶29置于位于反应室2中的通往出气口(9a)的专用入口30内，

-将扇叶29置于与转子3的第一部分上的锤4之间具有轴向间距处，和

-为扇叶29指定方向使得当轴杆5转动时，扇叶的方向能抵消离开反应器1的发生气流的运动方向，反应器1处的伴随气流的固体材料的颗粒被向内朝向反应器1的中心部分抛回，而剩下的气流通过出气口9a离开反应器1。

在使用反应器时，还使用了减少对环境有害的气体从反应器泄漏并降低对反应器内的过程有害的气体泄漏的方法，该方法包括如下步骤：

-提供具有轴杆密封件的轴杆5，轴杆密封件直接或间接地置于轴杆5上，介于反应室2和周围环境之间，轴杆密封件包括流体通道，

-将流体通道的第一端连接至提供惰性气体的流体源，

-将流体通道的第二端连接至反应室2，和

-使得惰性气体的压力在反应器1的工作过程中保持超过存在于反应室2中的压力。惰性气体为氮气或其它惰性气体。流体通道至少部分成形为介于在反应器1的工作过程中转动的第一部分和在反应器1的工作过程中不转动的第二部分之间的间隙。轴杆密封件还包括两个石墨衬垫形式的常规的衬垫。该间隙位于反应室2与石墨衬垫之间。

根据本发明的反应器的结构允许对周围环境具有较小负面影响并具有比应用到相应类型的现有反应器对资源更有效地利用的操作。

本发明并不限于本文所示的实施例，而是可以在所附的权利要求的范围内变化。