(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリマー含有物質を石油生成物に変換するシステム及び方法の提供。【解決手段】システムおよび方法は、ポリマー含有物質を、石油生成物、たとえば、炭化水素ガス、ワックス、原油およびディーゼルなどのようなものへ変換することを達成する。本リアクターおよびそのシステムは、慣習的な既存のシステムよりも高い石油生成物の収率をもたらすような方法で、ポリマー含有物質を熱分解させるように設計される。本システムは、加熱温度、本体の回転、および処理量が、リアクター内の物質に必要な反応時間に応じて調整されるのを可能にする制御装置を有する。凝縮システムは、ワックスから粗油までディーゼル品質の油までの範囲に及ぶ産出の割合によって生成物を望ましい石油生成物に分離することができる。【選択図】図２０
2019113305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の端部に入口を、他の端部に少なくとも一の出口をもち、その両端部でシールされ
る、略水平な筒状体本体、
0-30％の間のこの水平筒状体本体に対する傾斜
反応の求めに応じて筒状体本体の一分間当たりの回転を調整するコントローラ、
本体の一以上の側面に沿って外部加熱を適用するための熱源、および
筒状体本体の内部の一以上の内部回転オーガまたは固定スクレーパ
を備える、装置。
【請求項２】
さらに、筒状体本体を異なる傾斜角で傾斜させる機構が含まれる、請求項1に示す装置
。
【請求項３】
さらに、筒状体本体を回転させる回転機構が含まれる、請求項1に示す装置。
【請求項４】
コントローラにはさらに、反応プロセスをモニタし、および条件を調整する方法の指針
を提供するフィードバック経路が含まれる、請求項1に示す装置。
【請求項５】
原料を燃料に変換するシステムであって、
原料が一端部から供給され、および原料が他端から出る原料レシーバ、
原料を反応温度に加熱するためのリアクタ本体であり、リアクタ本体には、水平筒状体
本体が含まれ、
筒状体本体の回転を調整するコントローラ、
本体の一以上の側面に沿って適用される熱源、および
リアクタ本体からの蒸気生成物を液体に冷却し、および非蒸気を捕捉するための凝縮シ
ステム
を備える、システム。
【請求項６】
凝縮システムはさらに、非蒸気および液体を特定の沸騰温度内で凝縮させ、さらなるク
ラッキングのためにそれらの少なくとも一部分をリアクタ本体に返すように構成される、
請求項5に示すシステム。
【請求項７】
凝縮システムはさらに、非蒸気および液体を特定の沸騰温度内で凝縮させ、さらなるク
ラッキングのためにそれらの少なくとも一部分を別個のリアクタに供給するように構成さ
れる、請求項5に示すシステム。
【請求項８】
凝縮システムはさらに、軽油から重油までガスまでの範囲の沸点の範囲にわたる反応の
終わりに複数の生成物を収集するように構成される、請求項5に示すシステム。
【請求項９】
さらに、生成される各最終生成物の割合を制御する蒸留塔をもつ追加の多段階凝縮シス
テムが含まれる、請求項5に示すシステム。
【請求項１０】
凝縮システムはさらに、生成された天然ガスを捕捉するように構成され、および熱源は
さらに、システムを加熱するために天然ガスの少なくとも一部分を用いるように構成され
る、請求項5に示すシステム。
【請求項１１】
凝縮システムには、各々が特定用途を有するいくつかのコンデンサが含まれ、
還流カラムとして使用される第一段階コンデンサ、
蒸気を液体に冷却するための第二の使用、および
蒸気の一部分を設定された沸騰範囲にて液体流に凝縮するための第三のもの
が含まれる、請求項5に示すシステム。
【請求項１２】
原料レシーバにはさらに、原料を予備溶融し、および溶融原料をリアクタ本体に供給す
るための単軸または二軸押出機が含まれる、請求項5に示すシステム。
【請求項１３】
さらに、容量を増加させるために少なくとも一の追加のリアクタ本体が含まれ、少なく
とも一の追加のリアクタ本体はリアクタ本体と並列または直列に組み合わされる、請求項
5に示すシステム。
【請求項１４】
未反応の原料を追加の時間で処理するために一よりも多くのリアクタ本体を用いる、請
求項5に示すシステム。
【請求項１５】
リアクタのすべては同時にまたは逐次的に用いられる、請求項5に示すシステム。
【請求項１６】
原料は、既知密度の流体を含む装置において密度によって分けられる、請求項5に示す
システム。
【請求項１７】
原料は、各々が特定用途を有するいくつかの装置において処理される、請求項5に示す
システムであって、
原料は重量およびサイズによって他の粒子から分けられ、
原料は既知の密度の流体で満たされた大きな容器において密度によって分離するように
浮遊し、および
望ましい原料は乾燥される、システム。
【請求項１８】
原料の流れを加熱すること、
リアクタ本体において原料の加熱された流れを熱分解に供することであり、そこでは、
リアクタ本体が傾斜し、一以上の内部回転オーガをもち、および外部から加熱され、およ
び
反応した原料を燃料に変換するために反応した原料を凝縮システムに通すこと
を含む、方法。
【請求項１９】
さらに、リアクタ本体の回転の速度を加減することが含まれる、請求項18に示す方法。
【請求項２０】
さらに、外部ヒーターを通してリアクタ本体内の温度を調整することが含まれ、温度は
システムにおいてポリマー含有物質の種類および生成される燃料に依存する、請求項18に
示す方法。
【請求項２１】
さらに、追加のリアクタ本体においてさらなる熱分解を実行することが含まれる、請求
項18に示す方法。
【請求項２２】
さらに、リアクタ本体において熱分解を促進するために触媒を用いることが含まれる、
請求項18に示す方法。
【請求項２３】
さらに、熱分解が90度水平を過ぎて生じるようにリアクタ本体の傾斜の傾向（slope of
inclination）を変化させることが含まれる、請求項18に示す方法。
【請求項２４】
さらに、内部回転オーガの速度を変動させることが含まれる、請求項18に示す方法。
【請求項２５】
さらに、生成される燃料のタイプを調整するために凝縮システム内の温度を変動させる
ことが含まれる、請求項18に示す方法。
【請求項２６】
さらに、各石油生成物の収率を変動させるのにどのような条件が必要であるかについて
ユーザを案内するためにフィードバック制御を用いることが含まれる、請求項18に示す方
法。
【請求項２７】
さらに、原料が、既知の密度の流体においてそれを浮遊させることによって、反応に先
立ち密度によって分けられることが含まれる、請求項18に示す方法。
【請求項２８】
さらに、原料が、それを異なる重量およびサイズの他の粒子から分離すること、密度に
よってそれを分けるために、それを既知の密度の流体において浮遊させること、およびそ
れを乾燥することによって反応に先立ち処理されることが含まれる、請求項18に示す方法
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様はポリマー含有物質を石油生成物、たとえば、炭化水素ガス、ワック
ス、原油およびディーゼルなどのようなものに変換するためのシステムおよび方法に関す
る。
【０００２】
関連出願の相互参照
この出願は、2014年8月10日付け出願の米国特許出願第14/455,927号の利益を主張し、
それを参照によりその全体においてここに組み込む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
背景
慣習的な技術は、ポリマー含有物質、たとえば、プラスチックなどのようなものを、原
油が含まれる石油生成物に変換することに向けられる。残念なことに、慣習的な技術は、
比較的低い原油およびディーゼル収率、より一層遅いスループット、より一層高い運転コ
スト、およびより一層高い資本費用に制限される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施態様は他の技術のいくつかの制限に対処する。いくらかの実施態様では、
使用されるリアクター、システムおよび方法は、より一層低い操作費用にて、およびより
一層低い資本費用で、より一層速い処理速度により、より一層高い収率の原油およびディ
ーゼルをもたらす。具体的には、関心は、可能な限り多くのディーゼル品質のオイルを生
産することにあり、および理想的な反応時間を確保し、およびディーゼルになるためによ
り一層短い炭素鎖がより一層多くの時間を費やすのを可能にすることによって、他の技術
が作り出すワックスを最小限に抑える。さらに、リアクターの実施態様は、より一層短い
反応時間を可能にし、それにより、より一層多くのポリマー含有物質が、毎分、および従
って毎時および毎日に石油生成物に導かれる蒸気に変換することがもたらされる。さらに
加えて、リアクターの実施態様は、プロセスを1日に24時間、週に7日連続して実行するこ
とができ、したがって出力を増加または最大化するように設計される。いくらかの実施態
様では、システム全体ができるだけ自動化され、その結果、最小限の介入しか必要とされ
ず、従って1-3名の従業員の小労働力しか必要とされない。最終的に、システムの設計は
、とりわけ、リアクターは、建設に多大な設備投資を必要としない。このことは、システ
ムが販売可能な他のものよりも短い回収期間を有することを意味する。
【０００５】
いくらかの実施態様では、本発明は、ポリマー含有物質の熱分解および結果として生じ
る蒸気の後の凝縮によって、石油生成物、たとえば、ワックス、ガスおよび油などのよう
なものを生産するためのシステムおよび方法を含む。ポリマー含有物質は、ポリマー含有
物質の組成に依存して（既知の場合）、必要に応じて初期に予備処理される。ポリマー含
有物質はシステムに入ると、それは予め溶融され、リアクター本体中に移動させられ、そ
こでそれは同様のか、またはより一層高い温度に曝される。リアクターは、第一の端部に
入口を、他の端部に少なくとも一の出口を有し、およびそれは両端部でシールされ（外部
雰囲気から）、本体の水平から傾いた傾斜、外部本体の一以上の側面に沿って適用される
加熱、および一以上の内部回転オーガを伴う。リアクターの本体は、本体を回転させる能
力と共に設計される。また、回転体本体の一分間当たりの回転を変動させる能力は可能で
あり、および反応の必要性に依存する。
【０００６】
本発明において使用されるコンデンサーには、プロセスにおいていくつかが、および追
加の凝縮システムが含まれる。各コンデンサー内の圧力および温度は、石油生成物の異な
るパーセンテージが生成されるように調整することができる。いくらかの実施態様では、
システムは、順番にか、または並行してかのいずれかでも用いられる一よりも多いリアク
ターを含む。追加のリアクターは、追加のポリマー含有物質のため、ならびにリアクター
を通過した後に未反応のままであるもののための双方に使用することができる。これによ
り、より一層高いスループット率、ならびにより一層高い収率が可能になる。
【０００７】
いくらかの実施態様では、本発明には、システムの異なるパラメーターが捕捉され、お
よびモニターされることを可能にするコントロールメカニズム（制御機構とも言う）の使
用が含まれる。一定のパラメーターが望ましい範囲外にあると見出される場合、それらは
、ユーザーによって手動的にか、またはコントロールメカニズムを通して自動的にかのい
ずれでも調整することができる。いくらかの実施態様では、システムおよび方法には、ポ
リマー含有物質の原料がリアクターおよび反応段階に入る前にそれらを処理することが含
まれる。このことは、不必要な粒子、たとえば、ほこりおよび繊維などのようなものを除
去するため、ならびに望ましくないポリマー含有物質を取り出すために行われる。
【０００８】
本発明の実施態様の他の態様および利益は、本発明の本質の例として示され、添付の図
面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の様々な実施態様が、番号付けされた図面を参照して示され、および説明される
。
【００１０】
【図１】本発明のシステムの一実施態様のフローダイアグラムである。
【図２】フィーダーの一実施態様の概観である。
【図３】フィーダーの一実施態様の代替図である。
【図４】リアクター本体に供給される原料の概観である。
【図５】リアクター本体に供給される原料の代替図である。
【図６】フィーダーの一実施態様の図である。
【図７】コンデンサーの垂直断面図である。
【図８】第二のリアクター本体を有する本発明の実施態様のフローダイアグラムである。
【図９】リアクターを加熱するために用いる蒸気ガス生成物を伴う本発明の実施態様を示すフローダイアグラムである。
【図１０】残留物を除去するための一つの追加のオーガを有するリアクター本体の後端部の図である。
【図１１】残留物を除去するために異なるオーガを有するリアクター本体の後端部の代替図である。
【図１２】リアクター本体の前端部の図であり、および内部オーガがどのように回転できるかの実施態様である。
【図１３】リアクター本体の前端部の図であり、および内部オーガがどのように逆回転できるかの実施態様である。
【図１４】リアクター本体の前端部の図であり、および内部オーガがどのように本体の周りを回転できるかの実施態様である。
【図１５】リアクター本体の前端部の図であり、および内部オーガがスクレーパを用いてどのように回転できるかの実施態様である。
【図１６】リアクター本体の前端部の図であり、および二つの内部反転（counter rotating）オーガがどのように機能するかの実施態様である。
【図１７】リアクター本体の前端部の代替図であり、および二つの内部逆回転（counter-rotating）オーガがどのように機能するかの実施態様である。
【図１８】リアクター本体の前端部の図であり、および二つの内部同時回転オーガがどのように機能しうるかの実施態様である。
【図１９】二つのコンデンサーシステムを使用する二つのリアクター本体を伴う本発明の実施態様を示すフローダイアグラムである。
【図２０】傾斜角を変化させる機構の実施態様を伴うリアクター本体の長手方向側面の図である。
【図２１】いくつかのパラメーターをモニターし、およびそれらを修飾する能力をもつコントロールシステムを伴う本発明の実施態様を示すフローダイアグラムである。
【図２２】リアクター内での変換のためにポリマー含有物質を調製するように設計されるいくつかの装置を含むプレリアクタープロセスの側面図である。
【００１１】
図面は本発明のより一層広い範囲および実施態様の例示であり、そして本発明の実施態
様はこれらの図面に制限されないことが意図される。
【００１２】
説明の全体を通じて、同様の参照番号は同様の要素を識別するために使用されることが
ある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここに包括的に説明され、および添付の図に示されるように、本実施態様の構成要素は
、多種多様な異なる構成において配置され、および設計されうることは難なく理解される
であろう。したがって、図面に表されているように、様々な実施態様の以下のより一層詳
しい説明は、本開示の範囲を制限するものではなく、もっとも単に様々な実施態様の代表
例に過ぎないことが意図される。実施態様の様々な見地が図面に示されているが、一方で
図面は、具体的に示されない限り、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【００１４】
本発明は、その趣旨または本質的な特徴から離れることなく、他の特定の形態において
具現されてよい。説明される実施態様は、すべての観点において、例示的であるに過ぎず
、および制限的ではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、この詳
細な説明よりはむしろ、添付の請求の範囲によって示される。請求の範囲と等価の意味お
よび範囲内に入るすべての変化は、それらの範囲内に包含されるべきである。
【００１５】
この明細を通じて、特徴、利益、または類似の言い回しを参照することは、本発明によ
って実現されうるすべての特徴および利益が本発明の任意の単一の実施態様であるべきで
あることを意味するものではない。むしろ、特徴および利益に言及する言い回しは、実施
態様に関連して説明される特定の特徴、利益、または特性が本発明の少なくとも一の実施
態様に含まれることを意味すると理解される。したがって、この明細を通じて、特徴およ
び利益、および同様の言い回しについての議論は、同じ実施態様を参照することができる
が、必ずしもそうである必要はない。
【００１６】
さらに、本発明の説明される特徴、利益、および特性は、一またはそれよりも多くの実
施態様において任意の適切な方法で組み合わせることができる。当業者であれば、ここで
の記載に照らして、特定の実施態様の特異的な特徴または利益の一またはそれよりも多く
を用いずに本発明を実践することができることを認識するであろう。他の例では、本発明
のすべての実施態様に存在しない可能性がある一定の実施態様において、さらなる特徴お
よび利益が認識されうる。
【００１７】
この明細を通じて、「一実施態様」、「ある実施態様」または類似の言い回しは、示さ
れた実施態様に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも一の本
発明の実施態様において含まれることを示す。したがって、この明細を通じて、語句「一
実施態様において」、「ある実施態様において」、および類似する言い回しは、必ずしも
そうではないが、すべてが同じ実施態様に言及する。
【００１８】
多くの実施態様がここに説明されるが、その一方、装置の実施態様は、ポリマー含有物
質を様々な沸点範囲で石油生成物（主として油）に変換する。図1は、装置がフィーダー
（供給装置とも言う。以下、フィーダと称する。）部分12、リアクター（反応装置とも言
う。以下、リアクタと称する。）部分14、およびコンデンサー（凝縮装置とも言う。以下
、コンデンサと称する。）システム部18を含むことを示す。ポリマー含有物質がフィーダ
においてフィーダの入口10を介して供給され、および熱がリアクタ16に適用され、一方で
、生成物が20から出るためにコンデンサからの出口がある。
【００１９】
フィーダに供給されるポリマー含有物質は、チップ、細断され、粉砕され、またはポリ
マー物質の少なくとも一部を含む任意の他のタイプの形状を含むことができる。ポリマー
含有物質のサイズはフィーダのサイズによって束縛されるだけである。より一層小さなサ
イズ（マイナス二分の一インチ）を使用すると、バルク物質がより一層高密度になり、お
よびそれが一貫した質量流量でバルク物質を移動することをより一層容易にする。ポリマ
ー含有物質は、フィーダから乾燥原材料またはホットメルト原材料のいずれかとしてリア
クタに供給することができる。図2は、ポリマー含有物質の原材料が入口22を通してフィ
ーダ24中に供給され、そのフィーダ24から周囲のポリマー含有物質が30-125°Fの温度範
囲にて26を出ることを示す。
【００２０】
図3は、同じポリマー含有物質の原材料32がフィーダ34を通過し、および加熱されて250
-600°Fの温度範囲にて出る高温溶融ポリマー含有物質36を生成することができることを
示す。この上昇した温度にて、材料は液体コンシステンシーに近い点に溶融される。材料
を高温でリアクタに入れることにより、より一層低温の材料の導入がリアクタ内の材料の
全体の温度を低下させるので、リアクタの温度を一定に保つのに役立つ。フィーダを使用
して材料の密度を高めるとともに、材料をリアクタに持ち込む前に材料を予熱することが
できる。
【００２１】
図4は、ポリマー含有物質42が、フィーダ46から、オーガまたはスクリュー44によりリ
アクタ48に計量供給されうることを示す。オーガまたはスクリューの1分間当たりの回転
数は材料の質量流量を定める。オーガは冷却ジャケットで冷却することができ、ポリマー
含有物質がスクリューを通過する際に、予め溶融することを防止することができる。一実
施態様では、供給機構は、フィーダからリアクタ本体内に延在する。
【００２２】
図5は、外部加熱56に加えて粘性加熱をもたらす機械的力54を示し、ポリマー含有物質5
2はその材料が前方に押されながら溶融されるはたらきをする。オーガまたはスクリュー
のRPMは材料の質量流量を定める。材料が十分に溶融されると、それはチャネル60を通し
てリアクタ62中に押し込まれる。
【００２３】
図6は、代替のフィーダ64、この場合は溶融容器を示し、そこでは、溶融ワックス、ホ
ットオイル、溶融物質、またはそれらの組合せの供給物が供給される。物質68は加熱され
、および溶融容器内で混合され、そして次いで重力または高温ポンプ66のいずれかでもに
よってリアクタ70に計量供給される。
【００２４】
図7は、四種の異なる温度で蒸気を凝縮させる四段階凝縮システムの例を示す。凝縮シ
ステムの主な目的は、高温の蒸気を凝縮が起こり、およびそれらが液相になるのに十分に
冷却することである。また、凝縮システムは、生成物の異なる沸点範囲を分離するために
、この冷却を段階的に行うように構成することもできる。四段階凝縮システムの結果は、
四種の異なる液体生成物の分離である。リアクタにおいて生成される高温蒸気71は、第一
コンデンサ72により始まる凝縮系を通して抜き出される。蒸気は、200°Fおよびリアクタ
の温度であるものの最大値の間の温度にて液体74としてか、または蒸気73としてかのいず
れかでも、第一コンデンサを出る。第一のコンデンサを出る蒸気は、第二のコンデンサ76
に移動し、そこでは、それは第一のコンデンサよりも低い温度であるが、少なくとも50°
Fより高い温度に設定される。再び、蒸気は、液体形態75において、または蒸気77として
第二のコンデンサを出て第三のコンデンサ78に進む。この第三のコンデンサでは、蒸気は
再度、第二のコンデンサの温度よりも低い温度ではあるが、少なくとも50°Fよりも高く
、より一層冷たい。この第三のコンデンサから、蒸気は液体79としてか、または蒸気80と
してのいずれかでも出て、第四のコンデンサ82に入る。この第四のコンデンサでは、蒸気
はほぼ室温から少なくとも-30°Fよりも高いまでの間で十分に冷却され、蒸気81として出
てくる残部と共に最後の利用可能な液体83を捕捉し、それは、典型的には、通例5未満の
炭素数を有する非凝縮性ガスから構成される軽質炭化水素ガスである。この例では特定の
温度および/または温度範囲が述べられるが、他の実施態様は他の温度または温度の組合
せにて操作してよい。
【００２５】
図8は、第一のリアクタ85からの反応生成物が第二のリアクタ90に戻される別の設計を
示す。材料84がリアクタ85を通して供給され、および蒸気として出た後、それは第一のコ
ンデンサ86に入る。この第一のコンデンサから、蒸気は第二のコンデンサ87に移動するか
、または生成物91として出ることができ、この場合、生成物91は更なる加熱に曝される追
加のリアクタ90に方向転換することができる。この更なる反応は、主として、高沸点の重
質ワックス生成物をさらに分解するために行われる。第二のリアクタから、液体は、さら
に加熱するために、第一のリアクタ85中に戻されるオイルフィードバック88として方向転
換されるか、または液体91として排出することができる。第二のコンデンサからの蒸気は
、第三のコンデンサ89に入り、そこでは再度、それは、液体生成物93としてか、または蒸
気ガス生成物94としてかのいずれかでも排出されるであろう。この例では、蒸気ガス生成
物94は第四のコンデンサにおいてそれ以上分解されない。
【００２６】
図9は図8に対し代わりの設計を示し、そこでは、コンデンサ87からの蒸気ガス生成物94
は、第一のリアクタ85を加熱する燃焼熱源95のエネルギー源として使用するために方向変
換される。
【００２７】
図10はリアクタ本体100の一実施態様の背面図を示す。本体の内側には、主要なリアク
タチャンバ102が配置され、そこには、内部リアクタオーガ104および106がある。この例
では、第一のオーガ104は反時計回りに回転し、および第二のオーガ106は時計回りに回転
し、そして従ってそれらは逆回転オーガである。いくらかの実施態様では、リアクタオー
ガは、リアクタ壁からチャー（炭化物）および残留物をスクラップする（掻き取る）のに
役立ち、およびリアクタ本体の読取り端部にそれを運ぶのを助ける。例示される実施態様
では、第三の掘削オーガ108はリアクタから出てくる未反応残留物を捕捉するために、リ
アクタ本体に対して垂直に配置される。第三のオーガは残留物をその出口点110に移動さ
せ、そこではそれを捕捉し、および貯蔵することができる。
【００２８】
図11は、図10で使用されているものとは別の設定を示す。内部リアクタオーガ114およ
び116は、リアクタ本体112内で同時回転（co-rotating）（すなわち、同じ回転方向で）
される。第三の掘削オーガ118は、リアクタ本体に沿って、リアクタ本体の直下におよび
後ろに配置される。オーガは図10でのオーガ108と同じ目的を果たす。
【００２９】
図12はリアクタ本体の内部を示す。この実施態様では、リアクタ本体120は時計回り122
に回転し、および内部回転オーガ126も時計回りに回転する。
【００３０】
図13は本発明の代わりの実施態様を示す。リアクタ本体130は時計回り132に回転するが
、内部回転オーガ134は反時計回りに回転する。
【００３１】
図14は本発明の第三の代替実施態様を示す。この場合、リアクタ本体140は反時計方向1
42に回転し、および内部回転オーガ144もまた反時計方向146に回転する。
【００３２】
図15は本発明の第四の実施態様を示す。この場合、リアクタ本体150は反時計方向152に
回転する。回転オーガ154に加えて、落下した固形物を除去するスクレーパ156もある。
【００３３】
図16は本発明の第五の実施態様を示す。この場合、リアクタ本体160は時計回り162に回
転する。二つの内部逆回転オーガ164がある。一つは反時計回り166であり、およびもう一
つは時計回り168に回転する。
【００３４】
図17は本発明の第六の実施態様を示す。この場合、リアクタ本体170は時計回り172に回
転する。二つの内部逆回転オーガ174がある。第一のものは反時計回り176に回転し、およ
び第二のものは時計回り178に回転する。
【００３５】
図18は本発明の第七の実施態様を示す。この場合、リアクタ本体180は時計回り182に回
転する。二つの同時回転オーガ184が存在する。第一のものは時計回り186に回転し、およ
び第二のものも時計回り188に回転する。
【００３６】
図19は、二つのリアクタおよび二つのコンデンサが使用される本発明の実施態様を示す
。原材料は190において、第一のリアクタ192に供給され、それから双方のガス蒸気194お
よびチャー/残留物196が出る。ガス蒸気は、第一のコンデンサ198に入り、そこから二つ
の生成物200および202が出る。第二の生成物202ならびに第一のリアクタからのチャー/残
留物が第二のリアクタ204に入る。ガス蒸気206は第二のリアクタを出て、および第二のコ
ンデンサ208に入る。第三の生成物210は第二のコンデンサから作り出される。
【００３７】
図20は、原料（feedstock）211がどのようにリアクタ本体212に入り、および一以上の
オーガまたはスクレーパ213が供給原料を前方に押すかを示す。リアクタ本体は、水平で
なくおよび0と30度との間の傾斜214に保持される。この傾斜は反応に役立ち、収率を増加
させる最適な滞留時間が達成されるように調節を可能にする。
【００３８】
リアクタは操作条件および望ましい燃料出力によりRPMで回転される。リアクタの回転
の理想的なRPMは、ポリマー含有物質をリアクタの内で混合する内部オーガのRPMによって
導かれる。リアクタの回転作用は、原材料物質の内部での撹拌および混合を容易にし、お
よびリアクタチャンバの外壁の均一な加熱も可能にする。リアクタは、ポリマー含有物質
またはワックスを、液状物質である状態にまで加熱し、および撹拌する。一実施態様にお
いて、リアクタ温度において液体は400-550℃である。他の実施態様では、液体はより一
層高いか、またはより一層低い温度であってよい。リアクタには、外部上で間接的に加熱
される長手方向に位置する筒状の管が含まれる。これは、燃焼源からの高温ガスまたは電
源からの高温ガスによって加熱することができる。
【００３９】
他の実施態様において、リアクタの外壁の長さを加熱する加熱源が存在することができ
る。リアクタの外壁ならびにリアクタの内壁の温度は、適切で、かつ、安定した反応条件
を確実にするためにモニター（監視とも言う。以下、モニタと称する。）および制御する
ことができる。温度が安定していない場合、それは安定した反応を確実にするために加熱
源を通して温度を調整することができる。これは、反応の加熱不足（under-heating）お
よび過熱の両方を回避するのに役立ち、これらが収率の低下を導く可能性があることによ
る。
【００４０】
リアクタチャンバ内には、一以上のオーガがあってもよく、それらは、液状リアクタン
トを撹拌し、ならびに、リアクタチューブの内壁から材料をスクラップするのに役立つ。
オーガは、それらが材料を前方に運ぶ際の線速度がコントロールされるように回転される
−移動される材料は、リアクタから搬出されるべき乾燥チャーである。オーガは、チャー
がリアクタ内でバックアップされないように、チャーの発掘に対応できるに足りるほど速
くなければならない。オーガ（群）（複数もありうることを示す）のピッチおよび直径は
、チャーが生成される速度に等しいかまたはそれよりも速い速度でリアクタから任意の固
形チャー物質を運ぶのに必要な速度範囲内で動作するように設計される。
【００４１】
リアクタにおいて、液状物質は、長い分子をより一層短い分子に壊す熱分解を通して反
応される。分子が十分に分解され、選定された反応温度、典型的には400-550℃の間に加
熱されるとき、この分子は蒸気または気相に変化する。しかし、正確な温度または範囲は
、分解されるリアクタント（被反応物）のタイプおよび/またはリアクタントと混合され
る生成物の組合せに依存しうる。
【００４２】
リアクタの傾斜の程度を0-30％の等級の間で傾斜するように変化させることにより、必
要に応じてスループット率（処理速度）を増減させることができる。熱損失を低減し、お
よびチャーが除去される出口で蒸気が凝縮しないのを確実にするために、プラグまたはバ
ッフルをリアクタ本体の背後付近に使用することができる。
【００４３】
いくらかのケースでは、より一層多くの原油が望ましく、そして他の時にはディーゼル
である。ガスが望ましい炭素長範囲になると、それらは、好ましい沸騰温度で油を生成す
るために、コンデンサシステムにおいて凝縮される。リアクタ内に存在する蒸気は、わず
かな真空圧力差を介してコンデンサシステムに引き込まれる。リアクタにおいて真空は、
-0.25’’ないし-1.5’’ WCの範囲にあるのに対し、コンデンサシステムにおいて真空は
、-0.5’’ないし2.0’’ WCの範囲にある。
【００４４】
コンデンサは、リアクタから生成される熱蒸気を冷却するために使用される。これらの
蒸気が冷却されるとき、それらの大部分が蒸気相から液相に変化する。この冷却は、沸点
温度に基づいて蒸気を異なる液状生成物流に分離する段階において行うことができる。生
成物は、生成されるのとほぼ同じ速度でコンデンサから除去される。
【００４５】
コンデンサシステムにおいて、蒸気炭化水素ガスは、温度を低下させ、そして従って選
定される沸騰範囲に圧縮することによって体系的に凝縮される。原料からの油の収率は、
システムに供給されるポリマー含有物質の種類によって影響されることがあり、それは異
なる物質が潜在的な油の収率に影響を及ぼす異なる分子構造をもつからである。
【００４６】
冷却されるコンデンサは、より一層多くの蒸気を凝縮することができる−たとえば、一
つのコンデンサがほぼ通常の室温に設定される場合、生成物流から軽質油をうることがで
きる。異なる生成物は、特定の最終目的、たとえば、ディーゼル燃料、ガソリン、原油、
燃料油、等々などのようなもののために別々にブレンドまたは使用することができる。
【００４７】
本発明者らは、本発明により異なる触媒を使用し、そしていくらかのものが反応時間を
短縮し、ならびに油の収率を増加させることを見出した。特定の触媒の使用は、本発明を
改良し、およびリアクタ本体に入る際に原料に均等に添加することができる。
【００４８】
図21は、コントロールシステムの一実施態様を示し、それは、本発明でのユーザが、全
体的な反応プロセスをモニタし、ならびに操作条件を自動的にまたは手動で変えることの
双方を可能にする。モニタされる異なるパラメータである入力216には、制限されないが
、ポリマー含有物質の供給速度および温度、リアクタのRPM、リアクタ内の温度および圧
力、コンデンサ内の温度および圧力、コンデンサ内の油レベル、油の生成速度、油の収率
、どのような種類の油の分解が生成されたか、および何％の割合でか、非凝縮性ガス流速
、ガス収率、チャー生成速度、チャー生産歩留りなどが含まれる。プロセスモニタディス
プレイ218は、ユーザが各パラメータを追跡することを可能にする。218にはまた、コント
ローラを含むことができ、それは、パラメータを、それが目標範囲内に留まることを確実
にするために自動的に調整することができ（たとえば、油の収率が低い場合、ポリマー含
有物質の供給速度を遅くすることができ）、またはユーザによって手動で変えることがで
き（たとえば、より一層多くの原油が望まれる場合、ユーザは、一以上のコンデンサ内の
温度および圧力を手動で変えることができる）かのいずれでもできる。出力220は、反応
コントロールであり、そしてポリマー含有物質の供給速度、リアクタの熱源、リアクタを
回転させる機構、リアクタ内の圧力、コンデンサ内の圧力、コンデンサの油ドレイン速度
、等が含まれる。
【００４９】
図22は、ポリマー含有物質がどのようにしてプレ反応で調製されうるかの例である。ポ
リマー含有物質は221にて入り、そこではそれらは典型的に不必要な繊維およびちりで汚
染される。それらは、その物質が落下する第一の装置222に入れられる。より一層軽い望
ましくない粒子、たとえば、ほこりなどのようなものは、224より上に浮く傾向があり、
その一方では、実際のポリマー含有物質は、底部分223に落下し、そこでそれらは捕捉さ
れ、そして第二の装置225に押し込まれる。第二の装置225では、既知の密度を有する流体
は、ポリマー含有物質がそれらの密度によって分離されるように選定される。より一層低
い密度を有するものは上部分で浮遊するであろうし、そしてより一層密度の高いものは底
部分226に沈むであろう。次に、浮遊するものをポリマー含有物質が乾燥される第三の装
置228に向ける227ことができる。この乾燥プロセスにおいて流体が分離される229と、乾
燥ポリマー含有物質230は反応の準備が整う。
【００５０】
上記の説明では、様々な実施態様の特定の詳細が提供される。しかしながら、いくらか
の実施態様は、これらの特定の詳細のすべてよりも少ないものにより実践されてもよい。
他の例では、一定の方法、手順、構成要素、構造、および/または機能は、簡潔さおよび
明瞭さのために、本発明の様々な実施態様を可能にするためにだけしか詳細に記載してい
ない。
【００５１】
ここでの方法の操作は特定の順序で示され、および説明されているが、各方法の操作の
順序は、一定の操作が逆の順序で実行されてよいように、または一定の操作が、少なくと
も部分的に、他の操作と並行して実行されてもよいように、変えることができる。別の実
施態様において、別個の操作の命令またはサブ動作は、断続的および/または交互の方法
で履行されてもよい。
【００５２】
本発明の特定の実施態様を説明し、および例示したが、本発明はそのように記載され、
および例示された特定の形態または構成に制限されるものではない。本発明の範囲は、こ
こに添付の請求の範囲およびそれらの等価物によって規定されるべきものである。
【図１】
2019113305.tif 000003
【図２】
2019113305.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019113305.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2019113305.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月28日(2019.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー含有物質を石油生成物に変換する装置であって、
第一の端部に入口を、他の端部に少なくとも一の出口をもち、その両端部でシールされる、略水平な筒状のリアクタ本体であり、筒状体本体は入口から出口に最大で30％まで傾斜するもの、
反応の求めに応じて筒状体本体の一分間当たりの回転を調整するように構成されるコントローラ、
入口および出口の間のリアクタ本体の一以上の側面に沿って外部加熱を適用するためにリアクタ本体に隣接して配置される熱源、および
筒状体本体の内部に配置される一以上の内部スクレーパであり、各内部スクレーパは筒状体本体内で入口から出口に向かう方向に物質を搬送するように構成されるもの
を備える、装置。
【請求項２】
さらに、筒状体本体の傾斜を異なる傾斜角で筒状体本体の操作中に調整するように構成される機構が含まれる、請求項１に示す装置。
【請求項３】
さらに、筒状体本体の回転を制御するように構成される回転機構が含まれる、請求項１に示す装置。
【請求項４】
コントローラにはさらに、装置からの望ましい生成物の収率を変動させるのに必要な条件について指針を提供するフィードバック制御が含まれる、請求項１に示す装置。
【請求項５】
ポリマー含有物質の原料の流れをリアクタ本体に送るのに先立って加熱すること、
リアクタ本体の内部を加熱するためにリアクタ本体に外部熱源から熱を適用すること、
加熱されたリアクタ本体において原料の加熱された流れを熱分解に供すること、
リアクタ本体の内部に一以上の内部スクレーパを配置すること、各内部スクレーパが回転オーガからなること、一以上の回転オーガをリアクタ本体の内部内で回転させること、一以上のオーガはリアクタ本体内で入口から出口に向かう方向に物質を搬送するように配置されること、
反応した原料をリアクタ本体の出口から出力すること、および
反応した原料を石油生成物に変換するために反応した原料を凝縮システムに通すこと
を含む、方法。
【請求項６】
さらに、リアクタ本体の回転の速度を加減することが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項７】
さらに、外部ヒーターの制御を通してリアクタ本体内の温度を調整することが含まれ、温度はリアクタ本体においてポリマー含有物質の種類および生成される石油生成物の種類の組合せに依存する、請求項５に示す方法。
【請求項８】
さらに、追加のリアクタ本体において原料のさらなる加熱を実行することが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項９】
さらに、リアクタ本体において原料の石油生成物への変換を促進するために触媒を用いることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１０】
さらに、変換が90度水平を過ぎた傾斜で生じるようにリアクタ本体の傾斜の傾向を変化させることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１１】
さらに、回転オーガの速度を変動させることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１２】
さらに、生成される石油生成物の種類を調整するために凝縮システム内の温度を変動させることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１３】
さらに、望ましい石油生成物の収率を変動させるのに必要な条件について案内を提供するフィードバック制御を用いることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１４】
さらに、原料を、加熱および変換に先立ち密度によって分けるために、原料を既知の密度の流体において浮遊させることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１５】
さらに、原料が、それを異なる重量およびサイズの他の粒子から分離すること、密度によってそれを分けるためにそれを既知の密度の流体において浮遊させること、およびそれを乾燥することによって、反応に先立ち処理されることが含まれる、請求項５に示す方法。
【請求項１６】
筒状体本体が固定スクレーパに対して回転するとき、筒状体本体の内面から物質を掻き取るための固定スクレーパをさらに含む、請求項１に示す装置。
【請求項１７】
少なくとも二の回転オーガは、筒状体本体からチャーを取り除くために互いに対して逆回転するように構成される、請求項５に示す方法。
【請求項１８】
さらに、筒状体本体の出口にプラグまたはバッフルが含まれ、プラグまたはバッフルは出口にて熱損失を減らすように構成される、請求項１に示す装置。
【請求項１９】
さらに、固定スクレーパを含み、筒状体本体が固定スクレーパに対して回転するとき、筒状体本体の内面から物質を掻き取ることを含む、請求項５に示す方法。
【請求項２０】
さらに、少なくとも二の回転オーガは、互いに対して逆回転して筒状体本体からチャーを除去するために構成されることを含む、請求項５に示す方法。
【請求項２１】
さらに、出口にて熱損失を減らすために筒状体本体の出口にプラグまたはバッフルが構成されることを含む、請求項５に示す方法。
【外国語明細書】
2019113305000001.pdf