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1. WO2020127957 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KONTINUIERLICHEN HOCHDRUCKBEHANDELN VON SCHÜTTGUT SOWIE VERWENDUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hochdruckbehandeln von Schüttgut (1) durch Extrahieren und/oder Imprägnieren, welches Schüttgut im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) einer Druckbehältervorrichtung (10) angeordnet wird und auf einem Hochdruckniveau, insbesondere Hochdruck im Bereich von 40 bis 1000bar, unter Abschottung von der Umgebung (U) behandelt wird, wobei das Verfahren wenigstens die drei folgenden jeweils individuell regelbaren Schrittfolgen umfasst:

Druckbeaufschlagung (V1), Hochdruckbehandlung (V2), Entspannung (V3);

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Hochdruckbehandeln im zweiten Schritt (V2) der Hochdruckbehandlungs-Schrittfolge auf kontinuierliche Weise auf dem Hochdruckniveau im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) durchgeführt wird, wobei das Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) oder die gesamte Druckbehältervorrichtung (10) während der Hochdruckbehandlung (V2) ortsfest angeordnet ist/bleibt, wobei die Kontinuität der Hochdruckbehandlungs-Schrittfolge (V2) allein mittels des einen Hochdruckbehandlungsvolumens (Vi) sichergestellt wird, und wobei das Schüttgut mittels einer rotatorischen Stellbewegung (Da) oder in Abhängigkeit von wenigstens einer translatorischen Stellbewegung während der Hochdruckbehandlung durch das Hochdruckbehandlungsvolumen gefördert wird.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei beim kontinuierlichen Hochdruckbehandeln durch die rotatorische Stellbewegung eine stetige Verlagerungsgeschwindigkeit des Schüttguts (1) oder eine Taktung einer diskontinuierlichen teilchargenweisen Verlagerung, insbesondere zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen (5), und dadurch die Verweilzeit oder die Hochdruckbehandlungszeit für das Schüttgut im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das Schüttgut für die Hochdruckbehandlung (V2) auf wenigstens einer vordefinierten ersten Hochdruckbehandlungsebene (5) angeordnet wird und ausgehend von dieser ersten Hochdruckbehandlungsebene kontinuierlich oder zwischen weiteren Hochdruckbehandlungsebenen im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) während der

Hochdruckbehandlung (V2) durch die rotatorische Stellbewegung und/oder in Reaktion auf die rotatorische Stellbewegung verlagert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei beim kontinuierlichen Hochdruckbehandeln der Schüttgut-Materialfluss geregelt wird, indem das Schüttgut (1) in Abhängigkeit der Größe und/oder einer zeitlichen Taktung zugeführter (Teil-Chargen kontinuierlich oder in einzelnen diskontinuierlichen Teilchargen im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) durch die rotatorische Stellbewegung verlagert wird; und/oder wobei durch ein kontinuierliches Verlagern des Schüttguts (1) oder durch ein diskontinuierliches Verlagern des Schüttguts zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen (5) beim Hochdruckbehandeln durch die rotatorische Stellbewegung eine Verweilzeit des Schüttguts im Hochdruckbehandlungsvolumen eingestellt wird, insbesondere durch Einstellen einer Drehgeschwindigkeit eines/des rotatorischen Stellorgans (28) und/oder durch Taktung des rotatorischen Stellorgans; und/oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein kontinuierliches Verlagern des Schüttguts in zwei unterschiedlichen vordefinierten Materialflussrichtungen im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) umfasst, insbesondere in zwei entgegengesetzten Materialflussrichtungen, nämlich ein einer ersten durch die rotatorische Stellbewegung vorgegebenen Materialflussrichtung und in einer zweiten gravitationskraftgetriebenen Materialflussrichtung; und/oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein kontinuierliches Verlagern des Schüttguts entgegen der Schwerkraft durch Zuführen von potentieller Energie in das Schüttgut durch die rotatorische Stellbewegung umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein kontinuierliches Verlagern des Schüttguts durch eine kontinuierliche rotatorische Stellbewegung umfasst, insbesondere mit dem rotatorischen Stellorgan in Ausgestaltung als Förderschnecke; oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein diskontinuierliches gravitationskraftgetriebenes Verlagern des Schüttguts durch mehrere diskontinuierliche rotatorische Stellbewegungen umfasst, insbesondere mit dem rotatorischen Stellorgan in Ausgestaltung als Welle mit wenigstens einer drehfest damit verbundenen gasdurchlässigen Platte mit wenigstens einem Durchlasssegment.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln zumindest ein kontinuierliches Extrahieren, insbesondere Lösungsmittelextrahieren umfasst; und/oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln zumindest ein kontinuierliches Imprägnieren umfasst, insbesondere das Imprägnieren von Polymeren; oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln sowohl ein Extrahieren als auch ein Imprägnieren umfasst, insbesondere das Extrahieren von Monomeren und das Imprägnieren mit Additiven; und/oder wobei das Hochdruckbehandeln zumindest ein Lösungsmittelextrahieren umfasst und oberhalb der kritischen Temperatur und oberhalb des kritischen Drucks des Lösungsmittels durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein Durchströmen des Schüttguts mit Hochdruckmedium umfasst, insbesondere im Gegenstrom zu einer kontinuierlichen Verlagerung des Schüttguts.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln bei konstantem Hochdruck oder bei Druckschwankungen maximal im Bereich von 3 bis 5bar durchgeführt wird, insbesondere bei einem Hochdruck im Bereich von 500 bis 1000bar.

9. Verfahren nach Verfahrensanspruch 1 , wobei beim kontinuierlichen Hochdruckbehandeln durch die translatorische Stellbewegung eine Verlagerungsgeschwindigkeit oder eine Taktung einer diskontinuierlichen teilchargenweisen Verlagerung eingestellt wird, insbesondere zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen (5) oder zwischen einzelnen Teilvolumina, wobei dadurch die Verweilzeit oder die Hochdruckbehandlungszeit für das Schüttgut im Hochdruckbehandlungsvolumen eingestellt wird; und/oder wobei das Schüttgut während der Hochdruckbehandlung auf diskontinuierliche Weise in Teilchargen durch das Hochdruckbehandlungsvolumen gefördert wird, indem das translatorische Stellorgan zwischen einer ersten Hubstellung und einer zweiten Hubstellung hin und her bewegt wird und dabei wenigstens eine Schwenkkinematik zum Durchlässen oder Sperren von Materialfluss aktuiert; und/oder wobei das Schüttgut während der Hochdruckbehandlung auf diskontinuierliche Weise in Teilchargen durch das Hochdruckbehandlungsvolumen gefördert wird, indem das translatorische Stellorgan wenigstens zwei translatorisch verlagerbare Ebenen zwischen einer ersten Hubstellung und einer zweiten Hubstellung hin und her bewegt; und/oder wobei das Schüttgut während der Hochdruckbehandlung auf diskontinuierliche Weise in Teilchargen durch das Hochdruckbehandlungsvolumen gefördert wird, indem das translatorische Stellorgan zwischen einer ersten Hubstellung und einer zweiten Hubstellung hin und her bewegt wird, wobei die jeweilige Hubstellung jeweils durch eine ortsfest angeordnete Hochdruckbehandlungsebene definiert ist; und/oder wobei das Schüttgut während der Hochdruckbehandlung auf diskontinuierliche Weise in Teilchargen durch das Hochdruckbehandlungsvolumen gefördert wird, indem das translatorische Stellorgan zwischen einer ersten Hubstellung und einer zweiten Hubstellung hin und her bewegt wird, wobei die erste Hubbewegung von der ersten zur zweiten Hubstellung eine sperrende Hubbewegung mit sperrend angeordneter verlagerter Schwenkkinematik und durchlassender ortsfest angeordneter Schwenkkinematik ist, und wobei die zweite Hubbewegung von der zweiten zur ersten Hubstellung eine durchlassende Hubbewegung mit durchlassend angeordneter verlagerter Schwenkkinematik und sperrender ortsfest angeordneter Schwenkkinematik ist.

10. Verfahren nach Verfahrensanspruch 1 oder nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei das Schüttgut für die Hochdruckbehandlung (V2) auf wenigstens einer vordefinierten ersten Hochdruckbehandlungsebene angeordnet wird und ausgehend von dieser ersten Hochdruckbehandlungsebene zwischen weiteren Hochdruckbehandlungsebenen im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) während der Hochdruckbehandlung (V2) durch die jeweilige translatorische Stellbewegung verlagert wird. 11. Verfahren nach Verfahrensanspruch 1 oder nach einem der beiden vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei durch ein diskontinuierliches teilchargenweises Verlagern zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen beim Hochdruckbehandeln durch die jeweilige translatorische Stellbewegung eine Verweilzeit des Schüttguts im Hochdruckbehandlungsvolumen eingestellt wird, insbesondere durch Taktung des jeweiligen translatorischen Stellorgans, insbesondere durch Taktung mehrerer translatorischer Stellorgane jeweils in zeitlicher Abhängigkeit voneinander; und/oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein diskontinuierliches teilchargenweises gravitationskraftgetriebenes Verlagern des Schüttguts umfasst, insbesondere zumindest annähernd in Richtung der Schwerkraft.

12. Verfahren nach Verfahrensanspruch 1 oder nach einem der drei vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein diskontinuierliches teilchargenweises Verlagern des Schüttguts durch eine Mehrzahl einzelner translatorischer Stellbewegungen umfasst, insbesondere Hin- und Her-Bewegungen, insbesondere mit wenigstens einem translatorischen Stellorgan in Ausgestaltung als Schubstange mit wenigstens einer axialfest daran gelagerten Schwenkkinematik; oder wobei das kontinuierliche Hochdruckbehandeln ein diskontinuierliches teilchargenweises gravitationskraftgetriebenes Verlagern des Schüttguts durch mehrere diskontinuierliche translatorische Stellbewegungen umfasst, insbesondere mit wenigstens einem translatorischen Stellorgan in Ausgestaltung als Schub-/Zugstange mit wenigstens einer unidirektional sperrenden Schwenkkinematik umfassend wenigstens eine gasdurchlässigen Platte.

13. Steuerungseinrichtung (31) eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung mit wenigstens einer Sensoreinheit (35) eingerichtet zum Erfassen eines Durchflusses von Schüttgut (1) oder einer Masse oder einer Massendifferenz gekoppelt ist, wobei die Steuerungseinrichtung wahlweise auch wenigstens eine Sensoreinheit eingerichtet zum Erfassen eines Weges und/oder einer Kraft und/oder eines Drucks umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist zum Auswerten und Regeln einer rotatorischen Stellbewegung oder einer translatorischen Stellbewegung jeweils zum Vorgeben des Schüttgut-Materialflusses durch ein/das Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi).

14. Hochdruckbehandlungsanordnung (100) eingerichtet zur Hochdruckbehandlung von Schüttgut (1) durch Extraktion und/oder Imprägnierung auf einem Hochdruckniveau, insbesondere Hochdruck im Bereich von 40 bis 1000bar, umfassend:

eine Druckbeaufschlagungseinrichtung mit Druckerzeugungsmitteln, insbesondere wenigstens einer Pumpe, für eine Druckbeaufschlagung (V1) als erste Schrittfolge;

eine in hochdruckdichter Verbindung an die Druckbeaufschlagungseinrichtung gekoppelte Druckbehältervorrichtung (10) mit einer ein Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) umschließenden hochdruckbeständigen Wandung (12), für die Hochdruckbehandlung (V2) als zweite Schrittfolge;

eine in hochdruckdichter Verbindung an die Druckbehältervorrichtung gekoppelte Entspannungseinrichtung für eine Entspannung (V3) als dritte Schrittfolge;

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Druckbehältervorrichtung ortsfest angeordnet ist und für eine kontinuierliche Hochdruckbehandlung allein mittels des einen ortsfest angeordneten Hochdruckbehandlungsvolumens (Vi) auf dem Hochdruckniveau eingerichtet ist, wobei die Druckbehältervorrichtung ein rotatorisches Stellorgan oder translatorisch verlagerbares Stellorgan (28) aufweist und eingerichtet ist für eine rotatorische Stellbewegung oder für wenigstens eine translatorische Stellbewegung jeweils zur Verlagerung des Schüttguts (1) während der Hochdruckbehandlung durch das

Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi).

15. Hochdruckbehandlungsanordnung nach dem vorhergehenden Vorrichtungsanspruch, wobei die Hochdruckbehandlungsanordnung (100) eingerichtet ist zum Zuführen einzelner Teilchargen (2.1) zum Hochdruckbehandlungsvolumen während der Hochdruckbehandlung und zum Verlagern der Teilchargen (3.1) im Hochdruckbehandlungsvolumen während der Hochdruckbehandlung; und/oder wobei die Hochdruckbehandlungsanordnung (100) eingerichtet ist zum Austragen einzelner Teilchargen (3.1) aus dem

Hochdruckbehandlungsvolumen während der Hochdruckbehandlung.

16. Hochdruckbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei das rotatorische Stellorgan (28) als Förderschnecke ausgebildet ist, insbesondere mit deren Längsachse in Ausrichtung der Längsachse des Hochdruckbehandlungsvolumens oder parallel dazu; und/oder wobei das rotatorische Stellorgan als Förderschnecke ausgebildet ist, welche sich um ein Fallrohr (25.2) zum Austragen des Schüttguts erstreckt; oder wobei das rotatorische Stellorgan als Förderschnecke ausgebildet ist, welche in einem gasdurchlässigen und Schüttgut abschottenden Rohr (21) angeordnet ist; oder wobei das rotatorische Stellorgan als exzentrisch im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) angeordnete Förderschnecke ausgebildet ist; oder wobei das rotatorische Stellorgan eingerichtet ist zur Aktuierung wenigstens einer Platte (29) mit wenigstens einem Durchlasssegment (29.1), zur Anordnung oder zum Durchlässen von Schüttgut jeweils in einer durch die Platte definierten Hochdruckbehandlungsebene (5).

17. Hochdruckbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden

Vorrichtungsansprüche, wobei im Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) mehrere Hochdruckbehandlungsebenen (5) durch jeweils paarweise angeordnete gasdurchlässige Platten (29a, 29b) definiert sind, von denen jeweils die eine in drehfester Verbindung mit dem rotatorischen Stellorgan (28) steht, oder die jeweils über eine Schwenkkinematik (29) in axialfester Verbindung mit dem jeweiligen translatorischen Stellorgan stehen, insbesondere mit einseitig sperrender Schwenkkinematik; und/oder wobei im Hochdruckbehandlungsvolumen mehrere Hochdruckbehandlungsebenen jeweils durch wenigstens eine gasdurchlässige Platte mit Ablaufschrägen und mit wenigstens einem Durchlasssegment definiert sind, insbesondere in zueinander fluchtender Anordnung zentrisch im Hochdruckbehandlungsvolumen.

18. Hochdruckbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden

Vorrichtungsansprüche, wobei das rotatorisch oder translatorisch verlagerbare Stellorgan (28) eingerichtet ist zum individuellen Aktuieren jeweils einer Hochdruckbehandlungsebene (5) der Druckbehältervorrichtung (20) und/oder zum simultanen synchronen Aktuieren aller Hochdruckbehandlungsebenen der Druckbehältervorrichtung.

19. Hochdruckbehandlungsanordnung nach Vorrichtungsanspruch 14, wobei das translatorische Stellorgan zwischen einer ersten Hubstellung und einer zweiten Hubstellung hin und her bewegbar ist, wobei die erste und zweite Hubstellung jeweils durch eine Hochdruckbehandlungsebene (5) definiert sind; und/oder wobei das translatorische Stellorgan (28) kinematisch mit einer sperrend und durchlassend anordenbaren Schwenkkinematik gekoppelt ist; und/oder wobei die Druckbehältervorrichtung wenigstens eine sperrend und durchlassend anordenbare und ortsfest im Hochdruckbehandlungsvolumen angeordnete Schwenkkinematik (29) aufweist; und/oder wobei die Druckbehältervorrichtung wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Schwenkkinematik aufweist, welche jeweils in derselben Schwenkrichtung sperrend und durchlassend sind; und/oder wobei Druckbehältervorrichtung wenigstens eine erste an das translatorische Stellorgan (28) gekoppelte verlagerbare Schwenkkinematik (29) aufweist und wenigstens eine zweite ortsfest im Hochdruckbehandlungsvolumen angeordnete Schwenkkinematik aufweist; und/oder wobei eine/die erste und zweite Schwenkkinematik der Druckbehältervorrichtung autonom schwenkend ohne Schwenkantrieb ausgebildet sind, also schwenkend allein in Reaktion auf translatorische Bewegung oder in Reaktion auf eine durch Schüttgut ausgeübte Kraft; und/oder wobei eine jeweilige Hochdruckbehandlungsebene durch wenigstens eine gasdurchlässige Platte definiert ist; und/oder wobei die Druckbehältervorrichtung wenigstens eine Antriebseinheit und eine Mehrzahl von Stellorganen (28) in Form von Schub-/Zugstangen eingerichtet für bidirektionale translatorische Aktuierung der jeweiligen Hochdruckbehandlungsebene (Vi) aufweist, insbesondere mit den Stellorganen in linearer Anordnung nebeneinander in einer Querebene.

20. Verwendung einer Druckbehältervorrichtung (20) zur kontinuierlichen Hochdruckbehandlung von Schüttgut (1) durch Extraktion und/oder Imprägnierung in einem geschlossenen, von der Umgebung (U) hochdruckdicht abgeschotteten System, wobei die Hochdruckbehandlung (V2) als Schrittfolge zwischen einer Druckbeaufschlagung (V1) und einer Entspannung (V3) durchgeführt und individuell geregelt wird, wobei das Schüttgut in einem ortsfest angeordneten Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) in der

Druckbehältervorrichtung kontinuierlich verlagert wird oder in Teilchargen (3.1), insbesondere zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen (5), zu vordefinierbaren/vordefinierten Zeitpunkten verlagert wird, indem das Schüttgut (3) mittels wenigstens einer rotatorischen Stellbewegung oder in Abhängigkeit von wenigstens einer translatorischen Stellbewegung durch das Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) hindurch gefördert wird, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung in einer Hochdruckbehandlungsanordnung (100) nach einem der nachfolgenden Vorrichtungsansprüche, insbesondere unter Hochdruck bei Drücken oberhalb von 40 bis 1000bar; oder Verwendung einer Druckbehältervorrichtung (20) zur kontinuierlichen Hochdruckbehandlung von Schüttgut (1) in Ausgestaltung als Polymere, durch Extraktion und wahlweise auch durch Imprägnierung, zur überkritischen Trocknung zum Bereitstellen der Polymere als Super-Isolatoren, wobei die Hochdruckbehandlung (V2) als Schrittfolge zwischen einer Druckbeaufschlagung (V1) und einer Entspannung (V3) durchgeführt wird, wobei das Schüttgut (3) in einem ortsfest angeordneten Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) auf kontinuierliche Weise auf dem Hochdruckniveau behandelt wird, indem das Schüttgut mittels wenigstens einer rotatorischen Stellbewegung oder in Abhängigkeit von wenigstens einer translatorischen Stellbewegung durch das Hochdruckbehandlungsvolumen hindurch gefördert wird, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung in einer Hochdruckbehandlungsanordnung (100) nach einem der nachfolgenden Vorrichtungsansprüche, insbesondere unter Hochdruck bei Drücken oberhalb von 40 bis 1000bar.

21. Verwendung einer Druckbehältervorrichtung (20) zur kontinuierlichen Hochdruckbehandlung von Schüttgut (1) in Ausgestaltung als Aerogele, durch Extraktion und/oder durch Imprägnierung in einem geschlossenen, von der Umgebung (U) hochdruckdicht abgeschotteten System, wobei die kontinuierliche Hochdruckbehandlung (V2) als Schrittfolge zwischen einer Druckbeaufschlagung (V1) und einer Entspannung (V3) durchgeführt wird, wobei das Schüttgut (1 , 3) in einem ortsfest angeordneten

Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) auf kontinuierliche Weise auf dem Hochdruckniveau behandelt wird, wobei das Schüttgut in der Druckbehältervorrichtung kontinuierlich verlagert wird oder in Teilchargen (3.1), insbesondere zwischen einzelnen Hochdruckbehandlungsebenen (5), zu vordefinierbaren/vordefinierten Zeitpunkten verlagert wird, indem das Schüttgut (3) mittels wenigstens einer rotatorischen Stellbewegung oder mittels wenigstens einer translatorischen Stellbewegung durch das Hochdruckbehandlungsvolumen (Vi) hindurch gefördert wird, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung (20) bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, insbesondere Verwendung der Druckbehältervorrichtung (20) in einer Hochdruckbehandlungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, insbesondere unter Hochdruck bei Drücken oberhalb von 40 bis 1000bar.