CZ335492A3 - Process for producing liquid rubber by a recycling process, and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob výroby tekuté pryže recyklačním procesem a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby tekuté pryže recyklačním procesem ze starých pryžových předmětů tepelným rozkladem a dále zařízení k rováděni tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Zejména v posledních létech nabývají na významu ekologická hlediska, která se uplatňují i při recyklaci obtížně degradujících nebo vůbec nedegradujících materiálů.

Problém spočívá především ve zpracování výrobku ze staré pryže, například starých pneumatik, které se vyskytují ve velkém množství a je třeba je zpracovat způsobem, který by byl pokud možno neutrální z hlediska životního prostředí. Největším problémem při recyklaci je vysoká spotřeba energie při procesu vlastní recyklace.

Osou známy mechanické způsoby, při kterých se v podstatě provádí rozmělnění staré pryže, čímž se získává plnicí materiál, který se používá například jako plnivo do vrchní vrstvy vozovek a podobně. Při tomto zpracování je zvláště problematické oddělování pryžových složek od druhově odlišných materiálů, například oceli, textilních materiálů a podobně.

Dále je znám způsob spočívající ve vystavení staré pryže, například starých pneumatik, velmi nízké teplotě, čímž se dosáhne zkřehnutí, což při následném rozmělňování umožní oddělení pryže od ostatních odlišných složek. Popsané známé mechanické způsoby jsou velmi nákladné a náročné na čas a nemohlvse protodosud ve větší, míře prosadit v praxi.

Z DE zveřejněné patentové přihlášky č. 3420609 je znám způsob rozmělňování pryže a jejího oddělování od složek a prvků zcela nebo částečně obsažených v této pryži, přičemž separování těchto složek se provádí tak, že na pryžový předmět se působí minerálním olejem v kapalné nebo plynné formě za teploty přesahující 150° C, s výhodou za teploty v rozmezí 180 - 320°C. Předměty z jiných materiálů se pak od vzniklé kapalné fáze oddělí mechanicky, popřípadě mechanicky očistí od volně lpějících zbytků pryže.

Řešení podle DE zveřejněné patentové přihlášky č. 3420609 neumožňuje kontinuální plnění staré pryže do reaktoru a není tedy možný ani kontinuální proces založený na tomto řešení. K odstraňování například kovových složek je kromě toho zapotřebí vynaložení přídavné mechanické energie.

Získaný kapalný produkt, který sestává převážně z pryžových složek, lze v důsledku jeho nedostatečných vazných vlastností použít jako náhradu bitumenu pouze z dvaceti procent, například při výrobě asfaltobetonu a podobně.

Další známý postup výroby hmoty o smolovité konzistenci, který je popsán v DE zveřejněné patentové přihlášce č. 2707158, vyžaduje nejdříve vytvoření tak zvaného kalu ze staré pryže a rozpouštědla na bázi ropy s tepelně stabilními složkami. Kal se po dostatečnou dobu udržuje na teplotě v rozmezí 177 - 454°C, čímž se přemění na stejnorodou hmotu o měkké smolovité konzistenci.

Předpokladem dosažení zmíněného kalu je nákladné rozmělnění starých pryžových předmětů. Toto rozmělnění na velikost částic 40 - 200 mesh nebo krychličky o délce hrany v rozmezí 1,27 až 12,7 mm lze dosáhnout například mletím, popřípadě v kombinaci se zpracováním velmi nízkou teplotou.

V jednom z popsaných příkladů provedení se k takto získanému kalu přidává uhlí, čímž se získá syntetický asfalt.

Problém výše popsaného způsobu spočívá tedy v tom, že nejdříve se musí nákladnou cestou dosáhnout rozmělnění staré pryže, přičemž situace se dále může zkomplikovat tím,

Ί>

že stará pryž je například jako u pneumatik tvořena směsí, která obsahuje další složky, například kord a ocelové dráty. Proces je kromě toho nespojitý a vyžaduje dodávání značného množství energie zvenčí.

Úkolem vynálezu je proto nalezení prakticky použitelného způsobu a konstrukce příslušného zařízení pro výrobu tekuté pryže recyklačním procesem, zejména recyklací starých pneumatik, které umožní kontinuální provádění procesu s minimálními nároky na energii dodávanou zvenčí. Kromě toho se má dosáhnout možnosti dalšího zpracování nebo zušlechťování získaných produktů již v průběhu tohoto procesu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol splňuje a nedostatky známých řešení do značné míry odstraňuje způsob výroby tekuté pryže recyklačním procesem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že celistvé staré pryžové předměty se vloží do hermeticky uzavřené reakční nádoby, ve které se provádí tepelný rozklad při teplotě v rozmezí 350 až 500°C, jako rozkladný a rozpouštěcí prostředek se použije mazut představující vysokovroucí zbytek po destilaci ropy a po rozkladu pryžových předmětů v reakční nádobě, to jest po tepelném odbourání pryže a rozeušení sloučenin síry, vzniknou rozpuštěné složky pryže.

Mazut použitý jako rozkladný a rozpoušt.ěcí prostředek má hmotnostní složení uhlík 85,39%, vodík 11,61%, síra 2,53% dusík 0,35% a popel 0,12%.

K rozpuštěným složkám pryže se s výhodou přidává fenolformaldehydová pryskyřice a následnou tepelnou stabilizaci. srněsi za teploty 120 až 180°C se vytváří nový produkt, jehož vazné vlastnosti jsou podstatně lepší než u bitumenu.

Po rozložení starých předmětů z pryže, které obsahují kordové materiály, zejména starých pneumatik, v reakční nádobě vznikne směs rozpuštěných složek pryže a syntetického kordu, která je bez vazných vlastností, je však vysokomolekulární a chemicky aktivní a použije se jako přísada do bitumenu.

Způsob probíhá zásluhou oddělené přípravy a přívodu rozkladného a rozpouštěcího prostředku kontinuálně, přičemž mezi nádobou pro ohřev rozkladného a rozpouštěcího prostředku a vlastní reakční nádobou je vytvořen okruh zajištující trvale sledovaný stupeň naplnění reakční nádoby rozkladným prostředkem.

Odpadní plyny, které vznikají při procesu, se z reakční nádoby odvádějí a kondenzují a tento kondenzát se zpracovává na benzin nebo motorovou naftu, které se mimo jiné mohou použít k získávání tepla potřebného pro tento proces.

Vymývání kovových částic zůstávájících v reakční nádobě se s výhodou provádí rozpouštědlem přímo v reakční nádobě, do které se za tímto účelem přivádí oplachovací kapalina.

Podstata zařízení pro provádění popsaného způsobu spočívá podle vynálezu v tom, že přípravný zásobník je přes mezizásobník propojen s ohřívací nádobou, ve které se rozkladný a rozpouštěcí prostředek zahřívá na teplotu reakce a ze které se čerpací soustavou zavádí do reakční nádoby, která je propojena se zásobníkem pro oplachovací kapalinu a zařízení dále obsahuje tepelný výměník pro kondenzování odpadních plynů z procesu, přičemž získané produkty kondenzace se po průchodu separátorem shromažďují v zásobníku a jsou k dispozici pro další zpracování.

Použitím více reakčních nádob, které jsou volitelně spojeny s přípravným zásobníkem pro rozpouštědlo, popřípadě ohřívací nádobou, se zvyšuje kontinuálnost procesu.

V reakční nádobě jsou s výhodou uspořádány kazety, které jsou vyloženy sítem s určitou velikostí ok.

Příklad provedení

Podstata vynálezu je dále blíže objasněna na příkladu provedení způsobu a zařízení podle vynálezu, které je dále popsáne na základě připojeného výkresu.

Proces začíná vložením nerozmělněných starých pryžových předmětů, například starých pneumatik, do speciálních kazet. Tyto kazety se vloží do reakční jednotky, která je hermeticky uzavřena. V zásobníku, který je propojen s rekční jednotkou, probíhá ohřev rozkladné kapaliny. Mezi zásobníkem, který slouží pro ohřev rozkladné a rozpoštěcí kapaliny a vlastní reakční nádobou probíhá takový oběh, že je průběžně zajištěna koncentrace a určitý stupeň naplnění reakční nádoby rozkladnou kapalinou. Těmito opatřeními je zajištěno optimální rozpouštění staré pryže.

Podle vynálezu ge jako rozkladná kapalina, popřípadě jako rozkladný a rozpouštěci prostředek používá mazut, který představuje vysokovroucí zbytek při destilaci ropy.

Teplota v reakční jednotce se udržuje v rozmezí 350 - 500°C.

Po rozložení předmětů ze staré pryže v reakční nádobě, to jest po tepelném odbourání pryže a rozrušení sloučenin síry, vznikne směs rozpouštěných složek pryže a syntetického kordu.

Takto získaný roztok nemá žádné vazné vlastnosti, je však vysokomolekulární a chemicky aktivní a je možno ho použít například ve stavebnictví jako přísadu k bitumenu.

Podle vynálezu se pryžový roztok, nacházející se v reakční nádobě, pomocí přísady fenolformaldehydové pryskyřice při následné tepelné stabilizaci v teplotním rozsahu 120 až 180°C převádí na nový produkt s vynikajícími vaznými vlast nostmi.

Tento produkt lze použít jako prostředek proti korozi, jako náhrada za bitumen a podobně. Vlastní produkt je rozpustný v toluenu a podobných rozpouštědlech.

Z hlediska vynálezu je přitom podstatné, že plyny vznikající v průběhu procesu v reakční nádobě se odvádějí a kondenzují. Z tohoto kondenzátu lze získat benzin nebo motorovou naftu. Zmíněné látky lze současně využít pro získávání tepla potřebného pro průběh procesu, takže lze snížit přívod tepelné energie zvenčí.

Vymývání kovových nebo textilních složek zbylých v reakční nádobě nebo v kazetách se provádí přímo v reaktoru pomocí rozpouštědla. Za tím účelem se do reaktorové nádoby pomocí vhodného regulačního a dávkovacího mechanismu může zavádět vhodná oplachovací kapalina.

Provedení kazet pro vkládání předmětů ze staré pryže, zejména starých pneumatik, do reakční nádoby, se volí tak, aby vnější tvar těchto kazet odpovídal tvaru reakční nádoby. Kazety jsou kromě toho uzavřeny v síti s jemnými oky.

Touto konstrukcí se současně dosáhne filtračního účinku, protože volbou velikosti ok sítě se dosáhne definované selekce částic, čímž se dosáhne toho, že rozpuštěné složky pryže se jednoduchým způsobem oddělí od ostatních nerozpustných složek.

Zásluhou průběžného přivádění čerstvého rozkladného a rozpouštěcího prostředku se předejde nasycení, zvýší rychlost reakce a zkrátí celková doba procesu až do konečného roz puštění staré pryže.

Ke zvýšení průchodnosti, popřípadě účinnosti procesu mají kazety modulovou konstrukci, přičemž do reaktoru lze současně vložit stoh sestávající ze tří až pěti těchto kazet.

3ako rozkladný, popřípadě rozpouštěcí prostředek se, jak již bylo uvedeno, používá mazut. Podobně lze použít směs mazutu s jinými vysokomolekulárními vysokovroucími produkty z destilace ropy.

Vynález je dále blíže objasněn také na příkladném provedení zařízení k jeho provádění. Popisovaný výkres přitom znázorňuje principiální uspořádání zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.

V přípravném zásobníku £ se připravuje rozkladná a rozpouštěcí kapalina, která se přes mezizásobník vede do ohřívací nádoby 2, kde se tato kapalina zahřívá na teplotu reakce, tato rozkladná a rozpouštěcí kapalina se dále přes separátor 8_ a čerpací soustavu 2 vede do vlgstní reakční nádoby χ.

Tato reakční nádoba 1_ je dále propojena se zásobníkem 12 pro oplachovací kapalinu.

Plyny vzniklé při tomto procesu se vedou přes tepelný výměník 2 ^a pomocí separátoru 10 se rozdělí na plynnou složku a kapalnou fázi, která se shromažčluje v příslušném zásobníku 11, kde je k dispozici pro další zpracování, jak již bylo dři ve vysvětleno, získává se z kapalné složky benzin nebo motoro vá nafta, které lze opět využít k ohřevu rozkladné a rozpouštěcí kapaliny v ohřívací nádobě 2.

Rozkladný prostředek rozkládá při způsobu podle vynálezu staré pneumatiky v reaktoru nebo reakční nádobě 2 při teplotách reakce v rozmezí 350 až 500°C, staré pneumatiky se přitom nacházejí ve speciálně provedených neznázorněných kazetách.

K rozpuštění obsahu kazety, ve které se nacházejí nerozmělněné staré pneumatiky, je zapotřebí proces v trvání 3 až 5 hodin. Produktivita reaktoru v příkladu provedení činí za těchto okolností přibližně 200 až 650 kg rozpuštěných starých pneumatik za hodinu. Rozpouštěcí prostředek se vyměňuje nebo regeneruje v průměrném množství například 70 tun přibliž ně po dvou až pěti dnech provozu. Získaná tekutá pryž se pomocí čerpací soustavy 2 ^a příslušného potrubního systému přepravuje do zásobníku 2, přičemž v mísícím zařízení ]_ se přidávají změkčovadla.

V průběhu rozkladu staré pryže dochází k tepelné destrukci. To znamená, že se rozkládají sloučeniny síry a vzniká roztok obsahující složky pryže a syntetické materiály kordu.

Jestliže se k rozpuštěným složkám pryže přidá fenolformaldehydová pryskyřice, vznikne vysokomolekulární látka, jejíž vlastnosti jsou lepší než vlastnosti bitumenu.

Při provedení zařízení a vedení procesu podle vynálezu se dosáhne kontinuálního rozkladu staré pryže v nejkratší době a při optimálním využití rozkladného a rozpouštěcího prostředku. Vymytí případně zbylých kovů se při recyklaci starých pneumatik dosáhne přiváděním rozpouštědla přímo v reakční nádobě _1.

Kazety jsou zhotoveny například z ušlechtilé oceli a vyloženy sítem, které dovoluje průchod rozpouštědla a rozpuštěných složek, avšak zadrží zbytky tepelného odbourávání pryže. Velikost ok tohoto síta nebo pletiva činí s výhodou 2 až 10 mm. Jak již bylo uvedeno, jě možné skupinové vkládání kazet do reakční nádoby 1^. Pro druhou fázi reakce je účelné použít míchadlo. Plynulost procesu lze dále zvýšit použitím řady reakčních nádob, které jsou volitelně spojeny s přípravným zásobníkem £, popřípadě ohřívací nádobou 2.

Mimořádná výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že na jedné straně se zachycují odpadní plyny vznikající při reakci a nedochází tedy k zatěžování životního prostředí, na druhé straně se zásluhou získávání kondenzátu z odpadních plynů a jeho využitím k alespoň částečnému krytí spotřeby paliva k dosažení teploty reakce dosáhne toho, že do procesu je třeba zvenčí dodávat jen minimum energie. Způsobem a zařízením podle vynálezu se poprvé podařilo provádět v průmyslovém měřítku recyklaci velkého množství starých pneumatik tak, že se současně šetří životní prostředí.

Tekutá pryž získaná při recyklačním procesu, popřípadě produkty vyrobené z této tekuté pryže, například nátěrové hmoty nebo folie, mají vynikající izolační vlastnosti proti vlhkosti při vysoké odolnosti vůči působení ultrafialového záření.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ N Á S_~(f K Y

   1. Způsob výroby tekuté pryže recyklačním procesem ze starých pryžových předmětů tepelným rozkladem, vyznačující se t í m , že celistvé staré pryžové předměty se vloží do hermeticky uzavřené reakční nádoby, ve které se provádí tepelný rozklad při teplotě v rozmezí 350 až 500°C, jako rozkladný a rozpouštěcí prostředek se použije mazut představující vysokovroucí zbytek po destilaci ropy a po rozkladu pryžových předmětů v reakční nádobě, to jest po tepelném odbourání pryže a rozrušení sloučenin síry, vzniknou rozpuštěné složky pryže.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že mazut použitý jako rozkladný a rozpouštěcí prostředek má hmotnostní složení uhlík 85,39 %, vodík 11,61 %, síra 2,53 %, dusík 0,35 % a popel 0,12 %.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že k rozpuštěným složkám pryže se přidává íenolformaldehydová pryskyřice a následnou tepelnou stabilizací směsi za teploty 120° až 180°C se vytváří nový produkt, jehož vazné vlastnosti jsou podstatně lepší než u bitumenu.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že po rozložení starých předmětů z pryže, které obsahují kordové materiály, zejména starých pneumatik, v reakční nádobě vznikne směs rozpuštěných složek pryže a syntetického kordu, která je bez vazných vlastností, je však vysokomolekulární a chemicky aktivní a použije se jako přísada do bitumenu.
5. 5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se t í m . že způsob probíhá zásluhou oddělené přípravy a přívodu rozkladného a rozpouštěcího prostředku kontinuálně, přičemž mezi nádobou pro ohřev rozkladného a rozpouštěcího prostředku a vlastní reakční nádobou je vytvořen okruh zajištující trvale sledovaný stupeň naplnění reakční nádoby rozkladným prostředkem.
6. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se t í m , že odpadní plyny, které vznikají při procesu, se z reakční nádoby odvádějí a kondenzují a tento kondenzát se zpracovává na benzin nebo motorovou naftu, které se mimo jiné mohou použít k získávání tepla potřebného pro tento proces.
7. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se t í m , že vymývání kovových částic zůstávajících v reakční nádobě se provádí rozpouštědlem přímo v reakční nádobě, do které se za tímto účelem přivádí oplachovací kapalina.
8. 8. Zařízení pro provádění způsobu podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že přípravný zásobník (4) je přes mezizásobník (5) propojen s ohřívací nádobou (2), ve které se rozkladný a rozpouštěcí prostředek zahřívá na teplotu reakce a ze které se čerpací soustavou (3) zavádí do reakční nádoby (1), která je propojena se zásobníkem (12) pro oplachovací kapalinu a zařízení dále obsahuje tepelný výměník (9) pro kondenzování odpadních plynů z procesu, přičemž získané produkty kondenzace se po průchodu separátorem (10) shromažďují v zásobníku (11) a jsou k dispozici pro další zpracování.
9. 9. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 7, v y značující se tím, že použitím více reakčních nádob (1), které jsou volitelně spojeny s přípravným zásobníkem (4) pro rozpouštědlo, popřípadě ohřívací nádo11 bou (2), se zvyšuje kontinuálnost procesu.
10. 10. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že v reakční nádobě (1) jsou uspořádány kazety, které jsou vyloženy sítem s určitou velikostí ok.