(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2019521849
(43)【公表日】20190808
(54)【発明の名称】サイクロン式凝縮および冷却システム
(51)【国際特許分類】
   B01D 5/00 20060101AFI20190712BHJP
   F28F 9/26 20060101ALI20190712BHJP
   F28D 1/06 20060101ALI20190712BHJP
   F28D 1/053 20060101ALI20190712BHJP
   F28D 1/047 20060101ALI20190712BHJP
【FI】
   !B01D5/00 Z
   !F28F9/26
   !F28D1/06 A
   !F28D1/053 Z
   !F28D1/047 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
(21)【出願番号】2019512039
(86)(22)【出願日】20170512
(85)【翻訳文提出日】20181221
(86)【国際出願番号】IB2017052811
(87)【国際公開番号】WO2017195169
(87)【国際公開日】20171116
(31)【優先権主張番号】15/593,579
(32)【優先日】20170512
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ
(71)【出願人】
【識別番号】518400088
【氏名又は名称】ゴールデン リニューアブル エナジー、エルエルシー
【住所又は居所】アメリカ合衆国 10703 ニューヨーク、ヨンカーズ、ネッパーハン アヴェニュー 700
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】テノール、アンソニー エフ.
【住所又は居所】アメリカ合衆国、ニューヨーク、ヨンカーズ、ホームウッド アヴェニュー 71
(72)【発明者】
【氏名】オルワダーレ、オルワセウン
【住所又は居所】アメリカ合衆国、ニューヨーク、ヨンカーズ、ショアビュー ドライブ 89、アパートメント 1
(72)【発明者】
【氏名】ファウラー、デイヴィッド
【住所又は居所】アメリカ合衆国、ニューヨーク、ヨンカーズ、ネッパーハン アヴェニュー 700
【テーマコード(参考)】
3L065
3L103
4D076
【Fターム(参考)】
3L065AA01
3L065AA18
3L065BA01
3L103AA35
4D076AA13
4D076AA22
4D076BC01
4D076BC02
4D076BC03
4D076BC08
4D076BC14
4D076FA34
4D076HA03
4D076JA03
(57)【要約】
第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器を備える、再利用可能な燃料を処理するための装置が提供される。本装置はまた、1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器を提供し、各1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、それぞれの他の1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器と実質的に同一の第2の構成を有し、第2の構成は、第1の構成とは異なる。本装置はまた、空冷式熱交換器と、コイル式凝縮器と、1つ以上のバブラーと、を提供することができる。第1のタイプのサイクロン式冷却器と1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とは接続される。1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの1つは、空冷式熱交換器に接続される。空冷式熱交換器は、コイル式凝縮器に接続される。コイル式凝縮器は、1つ以上のバブラーに接続される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器と、
1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器であって、各1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器が、それぞれの他の1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器と実質的に同一の第2の構成を有し、前記第2の構成が前記第1の構成とは異なる、1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器と、
空冷式熱交換器と、
コイル式凝縮器と、
1つ以上のバブラーと、
を備え、
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器と前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とが接続され、
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの1つが、前記空冷式熱交換器に接続され、
前記空冷式熱交換器が、前記コイル式凝縮器に接続され、
前記コイル式凝縮器が、前記1つ以上のバブラーに接続される、再利用可能な燃料を処理するための装置。
【請求項2】
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器は、前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とデイジーチェーン構成で接続される、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、第1の組の回転フィンを備える、請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、第2の組の回転フィンを備える、請求項3に記載の装置。
【請求項5】
前記第1の組の回転フィンが第1の方向に配置され、前記第2の組の回転フィンが前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置される、請求項4に記載の装置。
【請求項6】
前記第2の方向は、前記第1の方向の逆方向である、請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器および1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、カスケード接続するサイクロンとして配置される、請求項1に記載の装置。
【請求項8】
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、3つの第2のタイプのサイクロン式冷却器を含む、請求項7に記載の装置。
【請求項9】
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、3つの第2のタイプのサイクロン式冷却器を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項10】
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器および前記3つの第2のタイプのサイクロン式冷却器は、前記第1のタイプのサイクロン式冷却器から始めて直列に配置される、請求項9に記載の装置。
【請求項11】
最後の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、前記空冷式熱交換器に接続される、請求項10に記載の装置。
【請求項12】
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器と前記第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの2つとは、第1の貯蔵タンクに接続される、請求項11に記載の装置。
【請求項13】
前記空冷式熱交換器は、前記コイル式凝縮器に接続される、請求項10に記載の装置。
【請求項14】
前記コイル式凝縮器は、第2の貯蔵タンクに接続される、請求項13に記載の装置。
【請求項15】
前記1つ以上のバブラーは、連続して接続されている複数のバブラーを含む、請求項1に記載の装置。
【請求項16】
前記複数のバブラーは、一緒に接続されている、請求項15に記載の装置。
【請求項17】
膨張タンクであって、前記膨張タンクが前記バブラーのうちの1つに接続される、膨張タンク
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
【請求項18】
第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器と、
1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器であって、各1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器が、同一の第2の構成を有し、前記第2の構成が前記第1の構成とは異なる、1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器と、
空冷式熱交換器と、
コイル式凝縮器と、
1つ以上のバブラーと、
を備え、
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、第1の方向に配置された第1の組の回転フィンを備え、
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置された第2の組の回転フィンを備え、
前記第1のタイプのサイクロン式冷却器と前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とが接続され、
前記1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの1つが、前記空冷式熱交換器に接続され、
前記空冷式熱交換器が、前記コイル式凝縮器に接続され、
前記コイル式凝縮器が、前記1つ以上のバブラーに接続される、再利用可能な燃料を処理するための装置。
【請求項19】
前記第2の方向は、前記第1の方向に対して反対方向である、請求項18に記載の装置。
【請求項20】
前記第1の方向はサイクロン回転方向であり、前記第2の方向はサイクロン回転方向である、請求項18に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、熱交換技術のための装置に関する。より詳細には、本発明は、再生可能エネルギープラントにおける炭化水素蒸気を経済的に凝縮するための装置に関する。
【背景技術】
【0002】
冷却システムとしての熱交換器の使用は、業界において十分に確立されている。公知の装置の例としては、Sclzbergerの米国特許第4858681号明細書、Al・Hadhramiの米国特許第8365812号明細書、Savinらの米国特許第4060127号明細書、Ammonの米国特許第3168136号明細書、およびHollisterの米国特許第3258068号明細書が挙げられる。これらの特許文献は、蒸気をゆっくりと冷却するための多段熱交換器を教示している。これらの特許文献で開示されているシステムは、斜面上で端部と端部とをボルト留めされた複数の凝縮器を使用して、蒸気凝縮の結果として貯まるあらゆる液体が斜面または勾配を下って流れるようにしている。
【0003】
しかしながら、従来のシステムの既存の設計では、冷却システムの構造を収容するために途方もない量の空間を必要とすることが多い。加えて、このような従来の冷却システム構成は、凝縮器の内側に小さい表面積を設けることしかできず、そのために、その効率が制限される。さらに、上述の設計では、デイジーチェーン構成設計のような、その構成要素の容易な連結および通信ができない。その結果、利用可能かつ再利用可能な燃料蒸気の凝縮が最適化されない場合がある。したがって、従来技術の設計は、凝縮器内におけるチャーの蓄積および内部の管の閉塞をもたらし、それによりシステムの有効性を低下させる場合がある。
【0004】
よって、利用可能かつ再利用可能な燃料蒸気を最適化する能力を提供する、より効率的な熱交換冷却システムを製造する必要がある。また、それを達成するための付加的な設備(外部熱源、電気入力または冷却媒体装置など)の追加的な支出をせずに汚染物質を低減する改良されたシステムを提供する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第4858681号明細書
【特許文献2】米国特許第8365812号明細書
【特許文献3】米国特許第4060127号明細書
【特許文献4】米国特許第3168136号明細書
【特許文献5】米国特許第3258068号明細書
【発明の概要】
【0006】
第1の広い実施態様によれば、本発明は、第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器を備える、再利用可能な燃料を処理するための装置を提供する。本装置はまた、1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器を提供し、各1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、それぞれの他の1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器と実質的に同一の第2の構成を有し、第2の構成は、第1の構成とは異なる。本装置はまた、空冷式熱交換器と、コイル式凝縮器と、1つ以上のバブラーと、を提供することができる。第1のタイプのサイクロン式冷却器と1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とは接続される。1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの1つは、空冷式熱交換器に接続される。空冷式熱交換器は、コイル式凝縮器に接続される。コイル式凝縮器は、1つ以上のバブラーに接続される。
【0007】
第2の広い実施態様によれば、本発明は、第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器を備える、再利用可能な燃料を処理するための装置を提供する。本装置はまた、1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器を提供し、各1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、同一の第2の構成を有し、第2の構成は、第1の構成とは異なり得る。本装置は、空冷式熱交換器と、コイル式凝縮器と、1つ以上のバブラーと、を備えることができる。1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、第1の方向に配置された第1の組の回転フィンを備える。1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器は、第1の方向とは異なる第2の方向に配置された第2の組の回転フィンを備える。第1のタイプのサイクロン式冷却器と1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器とは接続される。1つ以上の第2のタイプのサイクロン式冷却器のうちの1つは、空冷式熱交換器に接続される。空冷式熱交換器は、コイル式凝縮器に接続される。コイル式凝縮器は、1つ以上のバブラーに接続される。
【0008】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例示的な実施形態を示し、上記の一般的な説明および後述の「発明を実施するための形態」と共に、本発明の特徴を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態による、サイクロン式凝縮および冷却システムの概略図である。
【図2】本発明の一実施形態による、図1のサイクロンB、C、およびDの組立図、分解図および内部図を示す。
【図3】本発明の一実施形態による、コイル式凝縮器の組立図、分解図および内部図を示す。
【図4】本発明の一実施形態による、強制空気冷却/凝縮システムの組立図および分解図を示す。
【図5】本発明の一実施形態による、スクラバー/バブラーユニットの組立図および部分組立図を示す。
【図6】本発明の一実施形態による、主液体燃料回収タンクおよび炭化水素ガスを除去するためのフラッシュタンクの組立および分解図を示す。
【図7】本発明の一実施形態による、凝縮/冷却プロセスのプロセスフローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
定義
用語の定義が一般的に使用されている用語の意味から逸脱する場合、出願人は、特に指示しない限り、以下に提示する定義を利用することを意図している。
【0011】
上述の一般的な説明および以下の「発明を実施するための形態」は、例示および説明のためのものにすぎず、いかなる特許請求される主題をも限定するものではないことを理解されたい。本出願において、特に断りのない限り、単数形の使用は複数形を含む。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかに別段の規定をしているのでない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。本出願において、「または(or)」の使用は、断りのない限り、「および/または(and/or)」を意味する。さらに、「含む(including)」という用語ならびに「含む(include)」、「含む(includes)」、および「含まれる(included)」などの他の形態の使用は限定的ではない。
【0012】
本発明において、用語「含む(comprising)」、用語「有する(having)」、用語「含む(including)」、およびこれらの語の変形は、オープンエンドであることが意図され、列挙された要素以外の追加の要素があり得ることを意味する。
【0013】
本発明において、「上(top)」、「下(bottom)」、「上(upper)」、「下(lower)」、「上(above)」、「下(below)」、「左(left)」、「右(right)」、「水平(horizontal)」、「垂直(vertical)」、「上へ(up)」、「下へ(down)」などの方向を示す用語は、本発明の様々な実施形態を説明する上で便宜上用いられているにすぎない。本発明の実施形態は、様々な方向に向けることができる。例えば、図面に示されている図、装置などは、反転、任意の方向に90°回転、逆転などされてもよい。
【0014】
本発明において、ある値が、特定の値、特性または他の因子を使用して数学的計算または論理的決定を実行することによって導出される場合、その値または特性は、その特定の値、特性、条件の満足、または他の因子に「基づく(based)」。
【0015】
本発明において、より簡潔な説明を提供するために、本明細書に示された定量的表現の一部は、用語「約(about)」で修飾されていないことに留意されたい。「約(about)」という用語が明示的に使用されているか否かにかかわらず、本明細書に示される量はすべて、実際に与えられた値を指すことが意図され、さらに、そのような与えられた値に対する実験的および/または測定条件に起因する近似を含む、当業者の知識に基づいて合理的に推測される、そのような与えられた値に対する近似を指すことも意図されている。
【0016】
本発明において、「周囲空気温度」という用語は、概して、周囲環境の温度を指し、より詳細には、本開示のサイクロン式凝縮および冷却システムの周囲環境の温度を指す。
【0017】
本発明において、「バブラー」という用語は、ガス流を液体の下に導く装置であって、この装置内で液体によりガスが泡を形成して、有害なガス/汚染物質を濾過、スクラブおよび/または溶解する、装置を指す。加えて、バブラーは、逆火防止器または背圧調整器として機能することができる。
【0018】
本発明において、「コイル式凝縮器」という用語は、凝縮されるべき蒸気と凝縮されるべき液体との間の基本的なエネルギー交換媒体として利用されるコイル状の管を指す。より低い凝固点を達成するため、または錆の蓄積を抑制するために利用され得る典型的な周囲の液体としては、水またはグリコールと混合された水を挙げることができる。
【0019】
本発明において、「チラー」という用語は、コイル式凝縮器を通すなどして後でポンピングされる、凝縮に使用される液体の温度を下げる(lower/reduce)ために使用される、外部冷凍ユニットを指す。
【0020】
本発明において、「サイクロン式冷却器」という用語は、空気塊をサイクロン回転で回転させる非電気的吸引凝縮装置を指す。適用においては、サイクロン回転は、低圧の中心部分を中心とした空気塊の急速な内向きの循環を含むことができる。
【0021】
本発明において、「デイジーチェーン構成」という用語は、構成要素が連続して接続されているアセンブリを指す。連続接続は、1つの構成要素が次の構成要素に一列に接続される、いくつかの構成要素の接続の直列構成を含むことができる。
【0022】
本発明において、「フィン」という用語は、より大きな本体または構造体に取り付けられた薄い構成要素または付属物を指す。フィンは、典型的には、揚力または推力を生む、または水、空気、もしくは他の流体媒体中を移動しながら動きを操る、もしくは安定させる能力を提供する、箔として機能する。フィンはまた、熱伝達の目的で表面積を増加させるためにも使用される。
【0023】
本発明において、「熱交換器」という用語は、ある物質から別の物質へ熱を伝達するように設計された装置を指す。適用においては、熱交換器は、固体物体と流体(液体または気体)との間、または2つ以上の流体の間で熱を伝達するために利用され得る。流体どうしは、混合を防ぐために(固体壁などによって)分離されていてもよいし、直接接触していてもよい。
【0024】
本発明において、「同一(identical)」という用語は、あらゆる詳細において同様であること、まったく同じであることを意味する。
【0025】
本発明において、揮発性物質の「引火点」という用語は、発火源に与えられた、または暴露されたときに物質の蒸気が点火する最低温度を指す。
【0026】
本発明において、「ナフサ」という用語は、石油、コールタール、および天然ガスから蒸留され、燃料として、溶媒として、および様々な化学物質を製造する際に使用される、炭化水素のいくつかの高揮発性の可燃性液体混合物のいずれかを指す。ベンジン、リグロイン、石油エーテル、ホワイトガソリンとも呼ばれる。
【0027】
本発明において、「直列(series)」という用語は、いくつかのものが、空間的または時間的に連続して次々と現れることを指す。
【0028】
本発明において、「スクラバー」という用語は、望ましくない汚染物質をガスまたは排気流から除去および/または溶解するために使用される装置を指す。
【0029】
本発明において、「実質的に(substantially)」という用語は、多くの面において、またはかなりの程度まで、ほとんどの場合、本質的に、を指す。
【0030】
説明
本発明は、様々な修正形態および代替形態が可能であるが、その特定の実施形態は、図面において例として示されており、以下で詳細に説明する。しかしながら、本発明を開示された特定の形態に限定することは意図されておらず、むしろ、本発明は、本発明の趣旨および範囲内に入る、すべての修正、均等物、および代替物を包含することが意図されていることを理解されたい。
【0031】
分留には、炭化水素鎖の混合物を一群の炭素鎖または留分に分離することが含まれる。熱分解は、所望の炭素化合物を実現できるように石油化合物の炭素鎖を分解するために、製油装置によって使用されるプロセスである。このプロセスは、典型的には、高熱、蒸留、再沸騰、およびエネルギーを大量に消費する冷却プロセスを含む。本出願は、反応器(例えば、熱分解反応器)によって生成された蒸気を凝縮させる発明を開示する。その際、本開示のシステムは、標準サイクロンと;流入蒸気が蒸気の速度に関係なく一定量の回転を維持するように強制する内部サイクロン式回転フィンと、凝縮物を増加させるヒートシンクと、サイクロン内部でガスを逆方向に流して蒸気速度を低下させて熱損失を増加させる逆転フィンと、を有する複数の特殊なカスケード接続するサイクロンと;燃料引火点の制御を可能にする主回収タンクと;より高品質な燃料の生成を可能にする、冷却面の100%を使用する小型低温コイル式冷却器と;熱分解反応器内に背圧を発生させるバブラー/スクラバーと、を利用する。
【0032】
本開示の主題は、利用可能かつ再利用可能な燃料蒸気を最適化する能力を提供する、より効率的な熱交換冷却システムを提供することによって、熱交換技術を改良する。このような蒸気は、任意の非凝縮性石油燃料などの気体燃料で動くことができる任意の装置に捕捉され利用され得る。
【0033】
加えて、本明細書で論じる本開示の主題は、改変された回転フィン、内部サイクロンヒートシンク、各サイクロン内部での強制ガス方向反転、外部熱源なしで燃料引火点を制御する能力、外部熱源なしでの収集された燃料の分離、および冷却面の100パーセントを使用する小型低温コイル式冷却器を利用することから、従来技術と異なる。
【0034】
さらに、本開示の主題は、利用可能な再利用可能な燃料蒸気の凝縮が最適化されるように、デイジーチェーン設計構成を利用する。本開示のサイクロン式凝縮および冷却システムは、再利用可能エネルギー技術の一部であり、従来技術の設計は、凝縮器内におけるチャーの蓄積および管の閉塞をもたらし、効率を低下させる。
【0035】
図1を参照すると、本開示の主題は、複数のサイクロン式冷却器(例えば、1つの標準サイクロン式冷却器および1つ以上の特殊サイクロン式冷却器)からなる冷却システムを対象としており、それによって、本開示のサイクロン式凝縮および冷却システム100を形成する。本開示の実施形態によれば、標準サイクロン式冷却器は、本明細書で説明するように、第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器であると考えることができる。1つ以上の特殊サイクロン式冷却器は、第2のタイプのサイクロン式冷却器であると考えることができる。よって、1つ以上の第2のタイプの冷却器は、以下に説明するように、それぞれの他の1つ以上の第2のタイプサイクロン式冷却器と実質的に同一の第2の構成を有してもよい。ただし、以下に説明するように、第1の構成を有する第1のタイプのサイクロン式冷却器は、第2の構成を有する第2のタイプのサイクロン式冷却器とは異なる。
【0036】
例として、1つの標準サイクロン式冷却器を図1にAとして示す。例示的な実施形態では、図1に3つの特殊サイクロン式冷却器がB、CおよびDとして示されている。特殊サイクロン式冷却器B、C、およびDのそれぞれは、例えば、図2に示されるタイプのものである。標準サイクロン式冷却器の例示的な実施形態は、第1の構成を含むことができる。特殊サイクロン式冷却器の例示的な実施形態は、第2の構成を備えてもよく、第2の構成のそれぞれは、互いに類似しているが、標準サイクロン式冷却器の第1の構成とは異なる。本開示のサイクロン式凝縮および冷却システム100は、チラー300と、空気熱交換器400と、2つの液体バブラー/スクラバー500と、主貯蔵または主液体燃料回収タンク136と、膨張タンク142と、を備えることができる。
【0037】
例示的な用途では、熱分解反応器は、細断されて供給され得るプラスチック廃棄物を処理する。摂氏350度を超える熱を加えると、細断されたプラスチック材料が溶融し気化する。上流の反応器は、プラスチック材料中に存在する炭素鎖の熱分解を助けるために背圧を必要とする。サイクロン式凝縮および冷却システム100を使用して、熱分解反応器によって必要とされる必要な背圧を生成することができる。このような背圧は、バブラー/スクラバー500(例えば、図5に示される)内で生成される水柱圧に加えて、配管および本開示の主題のサイクロン式冷却器の静摩擦により実現される。
【0038】
図1を参照すると、第1のサイクロン式冷却器が120aで示されている。第1のサイクロン式冷却器は標準サイクロン式冷却器である。標準サイクロン式冷却器は、入口セクションと、本体壁と、排出する円錐体と、内管と、から構成される。蒸気またはガスの流れは、その流れがサイクロンに入ると、本体の周りを回って円錐を下り、次いで、管を通って上昇し、サイクロンから出る。入ってくるガスの回転量によって、それが生成する回転量および遠心力、ならびにガスとともに運ばれる粒子が決まる。この力により、粒子は、ガスから分離され、円錐を通って落下し、次いでサイクロンから出る。ガスは回転して円錐を落下し、円錐の直径が次第に小さくなるために速度および圧力が増加する。この作用は、ガス流を円錐の底部に押し込み、そして転じて強制的に内管を通って上昇させ、次いで、サイクロンから次のサイクロンに向けて出す。第1のサイクロン式冷却器120a内の蒸気の回転は、第1のサイクロン式冷却器120aに入るときのガスの速度に基づく。本開示の主題では、サイクロンの入口が図1の134および図2の134に示されている。入口134は、約6インチの直径を有し、その入口速度は、以下の値に基づく熱分解反応器の速度能力に基づいて、約3,234フィート毎分の蒸気またはガス流に対応することができる:華氏約1,150度で約2,000ポンド毎時の細断されたプラスチック材料が処理される。熱分解反応器は約7%のチャー量を有するため、(チャーが除去された後)処理された細断されたプラスチックの残りの体積は、約1,860ポンド毎時がガス状に処理される。ガスの重さは0.78オンス毎立方フィートである。よって、標準サイクロン式冷却器120aは、約635立方フィート毎分の流量でガスを受け取る。周囲温度は、熱損失に曝す目的のために華氏約70度と仮定されている。
【0039】
蒸気は、約4秒間、第1のサイクロン式冷却器120aに留まる。これにより、華氏約3から8度の熱損失が可能になる。第1のサイクロン式冷却器120aの底部151aに集められた燃料は、C−28以上の炭素鎖を含む。第1のサイクロン式冷却器120aはまた、サイクロン式凝縮および冷却システム100内に移動した可能性がある大きなチャー粒子を収集する。これらのチャー粒子は蒸気流から脱落し、C−28以上の炭素鎖を含む燃料と混合する底部151aの排出ホッパに堆積する。この燃料チャー混合物は、高温ポンプ137を介して、さらなる熱分解のために熱分解反応器に戻され再供給されてもよい。標準サイクロン式冷却器120aを出た蒸気は、約3,224フィート毎分の速度で移動しており、約2.9秒間、クロスオーバ管135を通過する。クロスオーバ管135の壁が薄いために、蒸気がクロスオーバ管135を通って移動するときの蒸気の熱損失は、華氏約2度である。この熱損失により、第2のサイクロン式冷却器120bに流入する蒸気の入口蒸気体積が小さくなる。
【0040】
図2を参照すると、図1の特殊サイクロン式冷却器120b、120c、および120d(それぞれ、第2のサイクロン式冷却器、第3のサイクロン式冷却器、および第4のサイクロン式冷却器)の断面が、放熱および凝縮を生じさせるために、サイクロン式冷却器の(周囲温度に連続にする)外側本体との蒸気の接触を最大にするように、強制的にガス蒸気をサイクロン経路に沿わせる、特殊サイクロン式冷却器(120b、120c、および120d)の内部構造を示している。
【0041】
したがって、第2のサイクロン式冷却器120b(図1および図2)は、標準/第1のサイクロン式冷却器120aとは異なる独自の構成で構築された特殊サイクロン式冷却器である。図2に示すように、第2のサイクロン式冷却器アセンブリ120bは、組み立てられた図200および分解図202および内部図204で示されている。第2のサイクロン式冷却器は、最終組立状態で円錐体150に接合される本体部分145を含むことができる。標準サイクロン式冷却器とは対照的に、第2のサイクロン式冷却器は、本開示の主題の本開示の構成において追加的な内部構成要素を有する。具体的には、本体部分145および円錐体150は、外側管構造210と内側管構造212とを備える内部構造または内管を収容する。内側管構造は内側充填ドラム148とみなすことができる。外側管構造210は空洞214を有する。最終組み立ての際に、内側管構造212は、外側管構造210の空洞214内に配置される。内側管構造212は、貫通したガスを収容するための空洞216を備える。
【0042】
外側管構造210の本体154は、後述するように、その外側に沿って第1の回転方向に配置された第1の組の回転フィン149を備える。回転フィン149の構成は、内部サイクロン式回転フィン構成を含むことができる。内側管構造212は、その外側に沿って第2の回転方向に横切って配置された第2の組の回転フィン147を備える。回転フィン147の構成は、内部サイクロン式回転フィン構成を含むことができる。一実施形態では、第2の回転方向は、以下でさらに説明するように、回転フィン149に対して逆の、または反対のサイクロン式回転フィン方向を含むことができる。
【0043】
よって、最終組み立ての際に、内側管構造は、内部管アセンブリを形成するように、外側管構造210の空洞214内に配置される。内部管アセンブリは、接合された本体部分145および円錐体150の空洞内にさらに配置される。最終組立構成では、第1のチャネル206が、外側管構造210の外部と本体部分145の内部との間に形成される。加えて、第2のチャネルが、内側管構造212の外部と空洞214内の外側管構造210の内部との間に形成される。以下に説明するように、回転フィン149は、第1のチャネル206内に第1の方向に配置され、回転フィン147は、第2のチャネル208内に第2の方向に配置される。
【0044】
選択された実施形態では、本開示の主題は、約158フィートの回転フィン149を考慮して設計された第2のサイクロン式冷却器120bを提供する。回転フィン149の間の距離(ピッチ)は約4インチであり、フライト幅は約3インチである。回転フィン149は、36インチの外側半径で、12螺旋回転を有するように設計することができる。内側管構造212上に配置されたフィン147は、回転フィン149と同じピッチおよび幅を有し、6螺旋回転を含むことができる。回転フィン149は、第2のサイクロン式冷却器120bの本体145の内側に取り付けられ、受け入れられたガスを強制的に回転させる。これにより、ガスは、下方に配置された円錐体150に入る前に一定の時間、本体145と接触する。第2のサイクロン式冷却器120bを通る移動時間は、約2000ポンド毎時の細断されたプラスチックの反応器のプロセス速度に基づいて、約3.8秒である。フィンがヒートシンクとして作用するために、フィン149によって生じる摩擦のために第2のサイクロン式冷却器120bには熱損失がある。蒸気が冷えるにつれて、凝縮して体積が小さくなり、体積が減ったことにより、ガスの速度が低下し、速度を低下させ、より長い保持時間をもたらす。このことは、サイクロン式冷却器内のさらなる熱損失を助ける。(図7は、本開示の主題に関する残りのサイクロン式冷却システムにおける計算された損失の概略図を提示する。)
【0045】
第3のサイクロン式冷却器120c(図1および図2)は、第2のサイクロン式冷却器120bと同一である。同様に、第3のサイクロン式冷却器120cは、標準/第1のサイクロン式冷却器120aとは異なる独自の構成で構築された特殊サイクロン式冷却器である。第3のサイクロン式冷却器120cに含まれるプロセスは、第2のサイクロン式冷却器120bと同一であり、第3のサイクロン式冷却器120cは、第2のサイクロン式冷却器120bと同様に設計され、構築されている。動作中、蒸気は、第2のサイクロン式冷却器120bを出て、クロスオーバ管126aを介して、第3のサイクロン式冷却器120cに移動する。冷却プロセスは、蒸気の体積を減少させ続け、蒸気の速度を減少させ続ける。
【0046】
第4のサイクロン式冷却器120d(図1および図2)は、第2のサイクロン式冷却器120bおよび第3のサイクロン式冷却器120cと同一である。同様に、第4のサイクロン式冷却器120dは、標準/第1のサイクロン式冷却器120aとは異なる独自の構成で構築された特殊サイクロン式冷却器である。第4のサイクロン式冷却器120dは、第2のサイクロン式冷却器120bおよび第3のサイクロン式冷却器102cと同様に設計され、構築されている。動作中、蒸気は、第3のサイクロン式冷却器120cを出て、クロスオーバ管126bを介して、第4のサイクロン式冷却器120dに移動する。冷却プロセスは、蒸気の体積を減少させ続け、蒸気の速度を減少させ続ける。第4のサイクロン式冷却器120dの設計構成によって、蒸気がこのサイクロンから出て強制空気熱交換器400内に入ることができる(図1および図4参照)。例示的な設計では、強制空気熱交換器(空冷式凝縮器)400は、偏平楕円管の内部に約1600平方インチの総断面積を有する。この大きな表面積は、反応時間を増加させ、残りのガス流の速度を約150フィート毎分に減速させ、周囲空気温度のために摂氏約100度から摂氏70度まで劇的に熱を減らす。これにより、偏平楕円管157の内部に集められ、真下に位置する、配置された第4のサイクロン式冷却器120d内に滴って戻る、大量の凝縮物が生じる。この戻る液体燃料は、今度は、第3のサイクロン式冷却器120cを出る蒸気をさらに冷却する。蒸気は、強制空気熱交換器400を通って進み、パイプ141を介して、コイル式凝縮器300(図1および図3)の冷えた冷却コイルに押し込まれる。
【0047】
図3を参照すると、コイル式凝縮器300の内部構成302および分解図304が示されている。コイル式凝縮器300は、短炭素鎖凝縮ユニットとして機能する。例示的な実施形態では、コイル式凝縮器300は、冷却されたグリコールのタンク169に沈められた、内部の6つのコイル状の1インチの管167で構成された冷却器である。6つの1インチ径のステンレス鋼円管は螺旋の形態をしている。螺旋とすることにより、1インチの管の全長が、60フィートから、高さが約5フィートの装置に収容されているところまで減らされる。6つのコイルは、一般に、円形のパターンで互いに等間隔で配置される。このことにより、コイル内に流れるガスの均一な分布が形成される。螺旋形状は、回転静圧の使用によって流入蒸気の減速を助ける。これらのコイルは、上部および下部のフランジプレート170を介して取り付けられる。このアセンブリは、フランジ168および169を合わせてドラムハウジング169に挿入される。ドラムハウジング169は、熱交換のための媒体として働くグリコール製品で満たされている。グリコールはこのドラムの内部に留まる。冷却コイル167は、グリコールを冷却するドラム内に導入される。そうすると、グリコールが内部に蒸気を運んでいる1インチの管を冷却する。
【0048】
冷却コイル167は、グリコールドラム169を介して、標準冷凍システム144(図1)に取り付けられ、閉ループのままである。蒸気は、冷却コイル167を通過し、凝縮物を回収チャンバ171内に滴下可能としている。凝縮物に転じない蒸気は、蒸気がグリコールドラムを周回した後に174でコイル式凝縮器を出る。グリコールドラムの底部にあるフランジ接続部170により、液体が一方の方向に移動でき、気体が他方の方向に移動できる。グリコールドラムとハウジングとの間のチャンバ173は、蒸気が174でガス出口に移動する場所である。このゾーンもまた、グリコールドラム169の外側でグリコール温度を経て、蒸気をさらに冷却する。液体としてコイル式凝縮器300を出た凝縮蒸気は、より小さいまたは副タンク129(図1)に回収され、貯蔵場所にポンプで送られる。
【0049】
コイル式凝縮器300は、この機器のすべての構成要素にアクセスし修理点検するためにボルト留めされたフランジ接続部を有するように設計されている。各サイクロン式冷却器およびコイル式チラーは、それらの下にタンクまたは回収ホッパを有する(図1の151a、151b、151c、および151d)。サイクロン式冷却器の場合、回収排出ホッパ(図1の151a、151b、151c、および151d)は、ドレンポートと、液位計(図1の153)結合接続部と、燃料出口ポート(スピルオーバ)(図2の151p)と、を有する。スピルオーバ151pにより、回収された燃料の蓄積がそれぞれの貯蔵タンクに排出され得る。
【0050】
最初の3つのサイクロン式冷却器120a、120b、および120cは、制御ボールバルブ139(図1および図6)を介して、主貯蔵タンク136ともみなされる第1の貯蔵タンク内に排出する。第4のサイクロン120dは、コイル式凝縮器300の冷却コイルの下方に位置する副タンク129ともみなされるより小型の、または第2の貯蔵タンク内に排出する。本開示の主題によれば、より小型の、または副タンク129は、より軽質で、より低温の回収された燃料を受け取る。回収されるより軽質または低温の燃料は、より長い炭素鎖を有するディーゼルとは対照的に、より軽質またはより短い炭素鎖(すなわち、ガソリン、ナフサ)を含み得る。主貯蔵タンク136は、より重質な熱せられた燃料(すなわち、より高い沸点を有する燃料)を回収する。本開示の実施形態は、主貯蔵タンク136が、サイクロン式冷却器120a、120b、および120cから充填される、より重質な熱せられた燃料を回収することを提供する。より高温の燃料は、より高い沸点およびより高い引火点を有する、例えば摂氏40度を超える、燃料とみなされる。最初の3つのサイクロン式冷却器120a、120b、および120cは、より高温の燃料を回収するが、一部の軽質燃料(ベンゼンなど)も回収することができる。より軽質の燃料は、主貯蔵タンク136内の貯蔵燃料の熱によって気化し、タンク塔121を上昇する。膨張塔121の頂部に配置されたポンプ122は、これらの蒸気を再凝縮し得る前に主貯蔵タンク136から引き出し、それらをコイル式凝縮器300に押し込む。これにより、回収された燃料の引火点を上昇させることにより、主貯蔵タンク136内のより高品質の燃料を回収できる。本開示のサイクロン式冷却器A、B、C、Dはすべて、一連の炭素−炭素鎖構造を有する燃料を回収するために一緒に働く。本開示の実施形態によれば、サイクロン式凝縮および冷却システム100の構成は、より重質な熱せられた燃料をサイクロン式冷却器A、B、CおよびDによって回収すると同時に、より軽質の燃料をコイル式凝縮器300において回収され得るようにし得る。
【0051】
冷却されたガスは、コイル式凝縮器300を出て、パイプ接続部141を介して連続に接続された2つのバブラータンク500に移動する。これらのタンクは、図5の181で液体水ラインの下に沈められた入口ポートから延長された管を有する。この沈められた管181は、バブラータンク内の液体の抵抗によってシステムに背圧をかける。これは水柱圧と呼ばれる。2つのタンクを使用して水柱圧を達成することによって、高さを分割することができる。これらのバブラータンクは、残りの蒸気中のあらゆる汚染物質を除去するために必要に応じて異なる液体成分を含むことができる。図5に示すように、第1のタンクは、水を貯蔵するように設計されており、水の状態を監視するための液位計186とPH計187とを備える。水は硫黄を除去するために使用され、硫黄の蓄積はPHの変化を示す。第2のバブラーは苛性ソーダを含む。これは、蒸気中の塩素ガスを捕捉する。このタンクはまた、PH計187を有し、さらに液位計186とレベルセンサとも備えている。
【0052】
サイクロン凝縮および冷却システム100の最後のタンクは、標準膨張タンク142である。膨張タンク142もまた、サイクロン式凝縮および冷却システム100を通って移動し得るあらゆる液滴を捕捉するように設計されている。圧力センサおよびインジケータは、システム内のこの点から反応器圧力を監視する。
【0053】
動作中、本開示のサイクロン式凝縮および冷却システム100内にガスが受け入れられると、本開示の主題の実施形態は、システムを通して強制的にガスを回転させる。回転中、高温のガスは、外側本体壁145との熱接触損失のために熱を失う。本開示の主題の設計によれば、流入するガスは、回転フィン149によって可能にされる第1の回転方向に見合う方向に第1のチャネル206を下方に導かれ、回転フィン147の配置によって決まる第2の回転方向に見合う第2のチャネル208を上方に導かれる。例示的な実施形態では、第2の回転方向は、第1の回転方向とは逆の回転方向を含むことができる。第2のチャネル208を横切って上昇する前に、本開示の主題の実施形態は、標準サイクロンのように円錐体150の底部にガスをほぼ押し込み、その後、内管(すなわち、外側管構造210および内側管構造212)に入る前に、逆の回転方向に強制することを可能にする。これは、方向を逆転させる前にガスが完全に停止し、粒子がガス流から脱落することを可能にするため、粒子の分離を増大させる。次いで、本設計は、サイクロンを分離器および冷却器/凝縮器として使用する。高温のガスが熱を失うにつれて、凝縮物がより低温の領域に回収される。サイクロン内部のガス滞留時間を制御することにより、一定の凝縮温度を実現することができる。この温度を制御することにより、燃料を一群のサイクロン間において、炭素鎖群に蒸留することができる。
【0054】
本開示のサイクロン式凝縮および冷却システムの実施形態は、4つのサイクロン式冷却器を直列に設ける(図1の120a、120b、120c、および120d)。第1のサイクロン式冷却器120aは、より大きな粒子およびより長い炭素鎖燃料のみを回収する。次の3つのサイクロン式冷却器120b、120c、および120dは、凝縮温度に基づいて燃料等級(例えば、ガソリン、石油、燃料用に得られた液体)を分離する。分離された燃料は、燃料が気化すると裸火に曝されたときに点火を引き起こす温度を有する。このプロセスは引火点と呼ばれる。燃料中の炭素鎖の数が小さいほど、燃料を点火させる液体燃料の温度が低くなる。この温度を「引火指標(yield flash indicator)」(YFI)と呼ぶ。YFIを上げるためには、熱を用いてより軽質の炭素鎖を除去する必要がある。
【0055】
各サイクロンは、1つ前のサイクロンよりも低い温度でガス流中の蒸気を回収し、それ自身のYFI値を作る。図2の154における内管内には、管内の充填ドラム148に接続された逆の組のフィン147がある。各サイクロン式冷却器の排出部には、凝縮した燃料を貯蔵するホッパまたは排出タンク151が設けられている。各ホッパは、選択されたボールバルブによって貯蔵タンクに導くことができる。回収された燃料の排出を開始するために、液位計153が使用される。回収ホッパはまた、掃除用の排水バルブ(図1の139)を有する。
【0056】
一連のサイクロン式冷却器のうちの最後の、すなわち第4のサイクロン式冷却器(図1の120d)は、周囲温度までの完全な冷却を保証するために、空気接触熱交換器400を有する。この熱交換器400は、周囲温度の燃料のうちの残りを凝縮させ、それをサイクロンに滴下して戻し、還流として作用し、サイクロンを冷却する。次いで、残りの蒸気は、接続管141を介してコイル式チラー300を通過する。これは、それぞれの直線状の長さが平均65フィート(約20メートル)の5つのコイル(図3の167)のセットであり、互いに等間隔で巻き付けられている。コイル167は、冷却用のグリコールで満たされた管169内に設置される。このグリコールは、空調圧縮機からの冷凍コイル175で冷却され、セットポイント温度を維持するように制御される。入口164でコイル式凝縮器300に入る流入蒸気は、凝縮してチラーハウジング171から滴り出る。次いで、蒸気は、コイルの底部から上昇し、ガス出口174に移動する。この出口ポートに至る途中で、ガスはグリコールチャンバ(図3の169)の冷壁に曝される(図3の173)に再び曝される。これにより、冷却チャンバの100%を使用する効率が得られる。残りのガスは、室温で非凝縮性であると考えられる。このガスは合成ガスと呼ばれる。
【0057】
次いで、合成ガスは、2組のバブラー/スクラバー500を通過する。最初の組は一定の点まで水で満たされる。この水は、背圧装置、逆火防止器装置およびスクラバーとして作用する。C4、水素および合成ガスを構成する他のガスとともに、一部の望ましくないガスも合成ガスとともに移動する場合がある。反応器に入るプラスチックの良好な制御がなければ、塩素および硫黄が導入される場合がある。第1のバブラーは水中の硫黄を捕捉し、弱い二塩基酸を生成する、SO+HO=HSO
【0058】
次のバブラーもまた、背圧装置、逆火防止器およびスクラバーとして作用する。今度は苛性ソーダでこれを満たし、塩素を除去する。Cl+NaOH=NaClOまたは塩および水。バブリング液の液位が監視され、バブリング/スクラビング液の凝縮を示す187のPH計500も監視されるように、バブラー500には液位制御装置186も設けられている。
【0059】
この時点で、合成ガスは使用準備ができている。よって、本開示の主題の実施形態は、気体燃料、すなわち非凝縮性石油燃料で動作することができる任意の装置で使用するための余分な気体を捕捉して処理するための改良された手段を提供する。よって、反応器タイプのシステム用のバーナは、本開示の主題の燃料を利用することができる。合成ガスはまた、反応器の電気システムに電力を供給することができる発電機に電力を供給するために使用されてもよい。冷却システムの最後の品目は仕上げタンクである。なんらかの液体がバブラーを通過すると、このタンクは液滴回収を行う。また、合成ガス用の膨張タンクとしても機能する。このタンク内の圧力が設定点にあるとき、ガスを使用することができる。
【0060】
サイクロン式凝縮および冷却システム100の例示的な設計構造を参照すると、本開示の実施形態は、4つのサイクロンと、2つの燃料タンクと、空冷ラジエータと、1つのグリコール冷却コイル式凝縮器と、2つのバブラーと、1つの膨張タンクと、から構成され、これらのすべてが構造鉄骨フレームに取り付けられ得る。サイクロン式冷却器は、10ゲージのステンレス鋼材料から構築することができる。この材料は、反応器の内部圧力に耐えると同時に、金属を通して熱を伝え、流入ガスを冷却する能力があるために選択される。サイクロン式冷却器は、渦巻き型入口と、フランジ付き本体セクションと、固定された回転フィンを有する内管と、逆向きの回転フィンを有する内部バッフルと、支持パッドを有するボルト留めされた円錐体と、出口ポートを有する排出ホッパと、から構成される。
【0061】
内部回転フィンはサイクロン管の一方の側に溶接され、凝縮した液体がフィンを通って排出ホッパに流れることを可能にする。内管はまた、蒸気がサイクロン内部で加圧され続けるように円錐底部を有する。内管の内側には、バッフルとして機能する円錐体ドラムがある。このバッフルはまた、一方の側に溶接された回転フィンを有する。円錐体ドラムバッフルは、内部で発生する可能性のあるあらゆる凝縮物の排水を可能にする傾斜した上部を有する。ガスの入口ポートおよび出口排出ポートはフランジ接続部を有する。円錐底部には、液位計として機能するカップリングが設けられる。円錐底部は、排出ホッパへの回転および接続用のスタブをフランジ部に有する排出部を有する。排出ホッパは、排出口と、2つの出口ポートと、液位計カップリングと、を有する。
【0062】
サイクロン式冷却器(A、B、C、およびD)は、デイジーチェーン構成で配管されている。サイクロン式冷却器間に使用される配管は、ANSI 150フランジを備えた薄肉のスケジュール10のステンレス鋼の管である。このパイプは、1つのサイクロン式冷却器から次のサイクロン式冷却器へと傾斜し、凝縮蒸気を排出するように下っている。デイジーチェーン構成の最後のサイクロン式冷却器は、上部排出フランジに接続された空冷式熱交換器を有する。この空冷式熱交換器は、残留蒸気温度を低下させ、液体が凝縮して排出ホッパに入る最後のサイクロンに戻ることを可能にする。この空冷式熱交換器は、楕円形の管から構築されている。楕円形の管は上部および下部のシールプレートに溶接され、シールプレートの開口部は楕円形の管に溶接されて、蒸気が管の内部を通過できるようにする。ハウジングは、管セクションを取り囲み、入口チャンバおよびガス排出チャンバに接続する。ファンは、管セクションハウジングに接続される。システムのこの部分は周囲空気を使用し、周囲空気を管の外側にわたるように強制して、内部の蒸気温度を低下させる。
【0063】
燃料タンクは、流入燃料を充填し排出するために、必要に応じて管の端部および接続ポートを備えた肉厚のスケジュール40のステンレス鋼の管から構築してもよい。主タンク136の上部には、下方に回収された液体から軽い蒸気を除去可能とするための膨張カラムが設けられている。第2のタンク129は、入口および出口接続部に液位を指示するためのカップリングを加えた標準的な貯蔵タンクである。大型タンク136は、高温燃料貯蔵を可能にするように構築され、最初の3つのサイクロンから回収する。より小型のタンク129は、低温燃料を経ることになり、最後のサイクロンおよびコイル式凝縮器から燃料を回収するために使用される。
【0064】
蒸気は、空冷式熱交換器400を出た後、冷却されたコイル式凝縮器300に入る。コイル式凝縮器は、小型燃料タンク129の上方に配置される。凝縮器は、螺旋状に巻かれている、6つの1インチ径のステンレス鋼の円管から構成される。螺旋により、1インチの管の全長を10分の1に縮小している。螺旋形状はまた、回転静圧の使用によって流入蒸気の減速を助ける。コイルは、上部および下部のフランジプレートを介して取り付けられる。このアセンブリは、フランジを合わせてドラムハウジングに挿入される。ドラムハウジングは、熱交換のための媒体として働くグリコール製品で満たされている。グリコールはこのドラムの内部に残留する。冷却コイルは、グリコールを冷却するドラム内に導入される。そうすると、グリコールが、内部の蒸気を冷却する1インチの管を冷却する。冷却コイルは、グリコールドラムを介して、標準冷凍システムに取り付けられ、閉ループのままである。1インチのコイルを通る蒸気は、冷え、その結果コイル式凝縮器によって、生成された凝縮物が回収チャンバの底に滴下可能となり、装置を出る。グリコールドラムの底部にある特殊なフランジ接続部により、液体が一方の方向に移動でき、気体が他方の方向に移動できる。グリコールドラムと外側との間のチャンバは、残りの蒸気が移動する場所である。この領域もまたグリコールによって冷却され、よって、二重冷却の恩恵を受ける。コイル式凝縮器は、この機器のすべての構成要素にアクセスし修理点検するためにボルト留めされたフランジ接続部を有するように設計されている。
【0065】
冷却されたガスは、コイル式凝縮器から出て、2つのバブラータンク500を通過する。これらのタンクは、液体水ラインの下に沈められた入口ポートから延長された管を有する。この沈められた管は、バブラータンク内の液体の抵抗によってシステムに背圧をかける。これは水柱圧と呼ばれ、2つのタンクを使用することによって、高さをそれぞれの間で分けることができる。一例は、総水柱背圧が一方のバブラーで60インチであり、他方のバブラーで50インチである場合、合計110インチの水柱背圧が生成される。これらのバブラータンクは、残りの蒸気中のあらゆる汚染物質を除去するために必要に応じて異なる液体成分を含むことができる。第1のタンクは、水を貯蔵するように設計されており、水の状態を監視するための液位計とPH計とを備える。水は硫黄を除去するために使用され、硫黄の蓄積はPHの変化を示す。第2のバブラーは、蒸気中のあらゆる塩素ガスを捕捉する苛性ソーダを含む。これはPH計でも監視され、この第2のバブラーには液位計とレベルセンサも装備される。
【0066】
サイクロン冷却システム上の最後のタンクは、配管を通って移動し得るあらゆる液滴を捕捉するように設計された標準膨張タンク142である。この膨張タンクに取り付けられた圧力センサおよびインジケータは、反応器圧力を常に追跡する。サイクロン式凝縮および冷却システム100全体には差圧ゲージがある。これらのゲージは、配管における、またはサイクロン式凝縮および冷却システム100の任意の構成要素における蓄積または閉塞部分を識別するために使用される。プロセス全体は、ボルト留めされた鉄骨フレームシステムに取り付けられる。フレームシステムは、塗装し、対応するすべての機器に適合する接続用留具を装備した標準A36炭素鋼フレームを使用することができる。機器のサイズおよび形状は、迅速な分解と、標準的な海上コンテナでの輸送のために設計されている。
【0067】
したがって、本開示のサイクロン式凝縮および冷却システム100は、熱交換技術を改良し、それは、冷却システム100が、熱交換器の端部と端部とのボルト締めを必要とせず、従来技術を使用した場合よりもはるかに占める空間が少なく、熱交換器を構成する凝縮器の内部の表面積を増加させ、凝縮器に入る際に必要とされる蒸気の速度をはるかに低くし、熱交換および反応後の凝縮液体の連続放出を可能にして、凝縮していない蒸気が次の凝縮器に移動することを可能にし、凝縮器内の管を閉塞させ得るチャーの蓄積を防止するためである。
【0068】
なお、本発明の上記および他の利点ならびに結果は、本明細書で説明され、より詳細には添付の特許請求の範囲で定義されている、意図されている新規な構成、組み合わせ、および要素を示す、以下の「発明を実施するための形態」および添付の図面から当業者に明らかになるはずであるが、本明細書で説明された発明の正確な実施形態の変更は、従来技術によって排除され得るものを除いて、特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることを明確に理解されたい。
【0069】
例えば、選択された数のサイクロン式冷却器が本出願を通して説明されているが、例えば代替のシステム、パラメータおよび結果に適合するために、より多数またはより少数の本開示の装置が本開示の主題によって採用され得ることは容易に理解されよう。これには、本開示の温度範囲、速度、燃料、圧力および体積が含まれる。
【0070】
以上、本発明の多くの実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の範囲から逸脱することなく修正および変形が可能であることは明らかであろう。さらに、本開示のすべての例は、本発明の多くの実施形態を例示するものであるが、非限定的な例として提供されたものであり、したがって、例示されたように様々な実施態様を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。
【0071】
本出願に引用されたすべての文書、特許、雑誌論文および他の資料は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0072】
特定の実施形態に関連して本発明を開示してきたが、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲(sphere and scope)から逸脱することなく、説明した実施形態に対して多数の修正、変更、および変化があり得る。したがって、本発明は、説明した実施形態には限定されないこと、そして以下の特許請求の範囲の文言およびその均等物によって定義される最大限の範囲を有することが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】