[发明专利]移动床反应器

说明书

本发明涉及在松散物质由顶部流至底部的移动床反应器中用于富碳物质热裂解的设备，其中提供垂直松散物质柱用于输送物流。

例如，一种所述设备已知自DE102007062414A1。在操作所述设备时，一方面为了引起稳定的化学反应而另一方面可能为了促进反应器中的气体逆流，如果必须在反应器内部建立某些压力条件，则能够出现困难。

富碳物质的热利用，尤其是含塑料废料，或污染的碳载体或者甚至生物质的气化已是多年的研究重点。过去已进行了大量努力，特别是进行含塑料废料的气化。许多方法以大工业规模进行，并且使用了各种类型的反应器，比如转鼓反应器、流化床反应器或者甚至移动床反应器。

已知设备和方法具有显著缺点，其在几乎全部情况下均导致这些大规模项目的中断。尤其是，在输送塑料至反应器和在除去残余物方面存在问题。经过反应器的流动和保持气态媒介的连续逆流也是有问题的。

为了输送和除去原料和残余物，使用了复杂的涡轮、节流器或甚至活塞装置，它们一般具有复杂的结构特征比如旋转部分、挡板机理和静态或动态密封系统。特别是，在使用低熔点物质比如塑料的情况下，这些装置中出现大量问题，原因是熔化物质的沉积，结块和堵塞。这导致系统停运，原因是不得不频繁清洁输送和除去装置，或者反应器内部有渗漏。随之而来的压力条件波动或者甚至未经定义的气体混合物的排放是特别不利的。

本发明目的是改善最初描述的类型的设备，使得更安全的操作成为可能，所述操作实现反应器内部可靠的密封并调节优选的压力条件。

根据本发明，上述目的这样获得：为了除去物流，提供垂直松散物质柱，并且选择松散物质柱的宽度和高度和松散物质的性质，使得松散物质柱一方面经由它们的内部压力损失引起反应器内部与大气密封，另一方面使得连续或分批的松散物流成为可能，并且在上反应器区域提供第一空腔和在下反应器区域提供第二空腔，在它们之间提供至少50毫巴的压力差Δp，所述压力差Δp通过经由松散物质的压力损失得以稳定化。

用所述设备已展示，富碳物质能够得以热利用，其中所述系统具有高可用性，并且在输送和除去区域可以不存在可能发生故障的固定装置。该系统特别适于制备合成气体，其能够收集于反应器的上部空腔并且通过适宜装置除去。

垂直松散物质柱与垂直移动床一起使得松散物质可以仅仅基于松散物质本身的重力而移动，从而不是必须提供移动元件来确保松散物流动。

优选这样构造设备，使得输送物流的垂直松散物质柱以连通方式与移动床反应器的松散物质柱连接。该实施方式对于连续物流是特别优选的，原因是松散物质在反应器中前进而不存在掉落区域，避免了不连续的移动过程。

本发明的又一优选实施方式提供，用于除去物流的垂直松散物质柱通过反应器下部的空腔与反应器本身的移动床分开。这种构造具有的优势是，避免反应器阻塞且物流被彼此附着的松散物质部分中断。

反应器下部的空腔的形成能够例如通过松散物质计量装置引起，其连续或分批地计量从移动床反应器进入形成的空腔的松散物质。作为松散物质计量装置，能够使用例如旋转台或滑动台设备，它们例如已知自煅烧井式炉建筑。

在本发明的又一优选实施方式中提供，在反应器下部中的空腔之下的松散物质以连通方式与用于除去物流垂直松散物质柱连接。

在还更优选的实施方式中提供，在松散物质进入用于输送物流的垂直松散物质柱的入口之上提供混合装置，其将松散物质与富碳物质混合，从而充当富碳物质进入移动床反应器的运输媒介。这样一来，在有利条件下通过有目的地调节碳比例能够实现反应器的运行，不是必须供给额外燃料。

在本发明的特别优选的实施方式中，提供冷却装置，其具有完全或部分间接冷却用于输送的垂直松散物质柱的套管的冷却媒介。在最简单的情况中，该冷却媒介可以是水；也可以预期这样的实施方式，其中水并不在封闭循环中循环而是流入反应器内部。

冷却套管预防在该区域占优势的容易因为较高温度熔化的塑料在松散物质柱中结块。

用于输送的垂直松散物质柱的套管还能够完全或部分塞入反应器的移动床的上部，并且作为结果能够形成移动床反应器的上部中的上部空腔。

移动床反应器中的平均操作压力优选低于3巴(ü)，优选低于1巴(ü)，和特别优选低于0.1巴(ü)。