EA028666B1 - Способ переработки изношенных шин и комплекс устройств для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу переработки изношенных шин, в частности для утилизации любых цельных изношенных шин без предварительной подготовки, с одновременным получением вторичных углеводородистых энергоносителей, твердой фракции и металла. Технический результат предложения направлен на повышение КПД, достижение высокой производительности, снижение энергоемкости процесса и повышение экологичности. Разработанный способ и комплекс устройств для переработки изношенных шин позволяют вести процесс парового пиролиза резины в непрерывном пошаговом режиме, исключив циклическую остановку реактора на период загрузки исходного сырья и выгрузки продуктов разложения. Эффективный занос тепла в реактор от отходящих дымовых газов из печи достигается за счет применения высокотемпературных теплообменных труб, подводящих и излучающих тепло в непосредственной близости с шинами, перемещаемыми роторным транспортером непрерывно пошагово, по мере загрузки шин, что в сочетании с изменением положения шин в пространстве между лопатками ротора обеспечивает эффективную передачу тепла на поверхность шин и всесторонний их прогрев.

Description

Изобретение относится к технологии переработки промышленных и бытовых отходов резины, в частности для утилизации любых цельных изношенных шин без предварительной подготовки, с одновременным получением вторичных углеводородистых энергоносителей, твердой фракции и металла, и может быть использовано в топливно-энергетическом комплексе, в резиновой промышленности, а также на предприятиях по переработке шин.

Известны способы утилизации путем переработки шин с предварительной подготовкой исходного сырья путем его измельчения до размера крошки порядка 20-25 мм и последующей сушкой, которые в отличие от способов утилизации цельных шин являются высокоэнергоемкими.

Известен способ утилизации неразделанных цельных шин, при котором шины термически нагревают в обедненной кислородом среде при температуре 675-900К, с одновременным отделением и получением металлокорда, летучих веществ и порошково-кускового сажесодержащего материала, последующим отводом и выжиганием летучих веществ с выработкой тепла. Нагрев производят через стенки контейнера без непосредственного контакта с нагревательными элементами и греющей средой со снижением концентрации кислорода от 21% в начале до 0,5-4,5% в конце нагрева и разрушения шин с периодическим встряхиванием (КИ 2322347, В29В 17/02, Р23С7/12, опубликован 20.04.2008).

Недостатком известного способа является цикличность работы и высокие энергопотери, связанные с необходимостью нагрева печи до рабочей температуры после очередной загрузки шин и, как следствие, низкой производительности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки изношенных шин, при котором их подают в реактор через шлюзовую камеру.

Осуществляют пиролиз под давлением в среде перегретого водяного пара, последующее отделение твердой фазы, разделение жидкой и парогазообразных фаз со сжиганием последней для поддержания процесса пиролиза и удаление из реактора твердой и жидкой фаз. Пиролиз проводят при отрицательном давлении в реакторе в интервале 0,01-0,1 атм в режиме непрерывной загрузки шин и выгрузки твердой фазы. Шлюзовые камеры заполняют водой с образованием водяного затвора с возможностью загрузки и выгрузки реактора (КН 2251483, В29В17/00, В29К105/06, опубликован 10.05.2005- прототип по п.1).

К недостаткам известного способа относятся подготовка путем рассекания шин по схеме перед пиролизом, низкая производительность, обусловленная наличием конуса, поскольку в реакторе может находиться не более 5-7 шин, предварительно отсортированных по внутреннему диаметру, и низкая экологичность, обусловленная наличием водяного затвора и утилизацией сточной воды.

Известно устройство печи для пиролиза автомобильных шин. Устройство содержит верхнюю и нижнюю части, соединенные посредством конического разъема с уплотнительными кольцами. В полости верхней части печи вертикально смонтирована пиролизная камера. Печь снабжена кольцевым лотком с патрубком для отвода жидких продуктов пиролиза. Работает устройство циклично: поднимают грузоподъемным устройством верхнюю часть печи, в пиролизную камеру загружают пакет шин, затем возвращают верхнюю часть на место и закрепляют разъемные соединения. Далее подают горячие газы из топочного устройства между стенками печи и пиролизной камерой и осуществляют разложение шин по заданному режиму с последующей выгрузкой в обратном порядке твердого остатка из пиролизной камеры (КИ 2978111, С10В1/04, С10В53/08, опубликован 27.04.1997 г.).

Недостатком конструкции печи является цикличность работы и высокие энергопотери, связанные с необходимостью периодического нагрева печи до рабочей температуры после очередной загрузки шин и последующего охлаждения при выгрузке твердой фазы продуктов деструкции.

Известно устройство для переработки изношенных шин, содержащее реактор, выполненный в виде туннеля, включающего дополнительно камеру подогрева, шлюзовые камеры с герметично изолированными друг от друга рабочей камерой, камерой загрузки и камерой охлаждения, транспортные тележки, передвигающиеся по направляющим от входа реактора к его выходу. Рабочая камера снабжена внутренним циркуляционным контуром теплоносителя, а средство непрерывной подачи тепловой энергии в рабочую камеру реактора выполнено в виде труб из жаропрочного материала, расположенных вдоль рабочей камеры (ΒΥ 14211, В29В17/00, С08Н1/00, опубликован 30.06.2010).

Недостатком известного устройства является то, что хотя процесс утилизации резиновых продуктов осуществляют в пошаговом режиме непрерывно от загрузки до выгрузки и нагрев - в две стадии, предваригельной до 150-200°С и окончательной 450-600°С, а процесс пиролиза происходит более интенсивно, чем в устройствах с подводом тепла через стенки пиролизной камеры, наличие и перемещение транспортных тележек по туннелю с большим количеством шлюзовых камер усложняет конструкцию устройства и снижает его производительность, что обусловлено длиной рабочей камеры, с увеличением которой значительно увеличиваются габариты устройства в целом. Кроме того, при загрузке на тележку как измельченных, так и цельных шин прогрев осуществляется неравномерно, в том числе плохо прогреваются шины изнутри и со стороны тележки.

Известно устройство для переработки изношенных шин, содержащее вертикальный реактор со шлюзовой камерой для загрузки шин, средство выгрузки твердой фазы и функционально связанные с реактором конденсатор парогазовой фазы и накопительную емкость-отстойник жидкой фазы с краном и расходомером. Устройство снабжено шлюзовой камерой выгрузки. Шлюзовые камеры загрузки и вы- 1 028666 грузки выполнены с водяными затворами с возможностью герметизации реактора. Шлюзовая камера загрузки снабжена транспортером загрузки, который на входе и выходе водяного затвора оборудован прижимными вальцами. Корпус печи выполнен коническим в виде направляющей для нанизывания шин на вершину конуса с транспортера загрузки (КИ 2251483, В29В 17/00, В29К105/06, опубликован 10.05.2005 г.).

Изобретение позволяет повысить производительность процесса переработки изношенных шин, но из-за экранирования от теплового излучения внутренних поверхностей шины приводит к невысокой скорости пиролиза и повышает удельные энергозатраты. Кроме того, основным недостатком также является необходимость предварительной подготовки шин, и вызывает сомнение безупречная гарантия и надежность правильной загрузки (посадка шин на конус) и выгрузки остаточного продукта.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению комплекс устройств низкотемпературного пиролиза без предварительной подготовки цельных изношенных шин, включающий в себя загрузочное устройство, заслонку перекрытия загрузочной и пиролизной рабочей камер, устройство прогрева продукта перегретым газом, цилиндрическую герметичную пиролизную рабочую камеру с выходом парогазовой смеси, камеры сбора соответственно твердой фракции и металлокорда, устройство прогрева технологического газа и вывода его в пиролизную рабочую камеру, защитный кожух, футерованный огнеупорным теплозащитным материалом, с вмонтированными в него газовыми горелками, воздуховодами и выходом дымовых газов, согласно изобретению загрузочное устройство с герметично закрывающейся крышкой размещено в малом цилиндре, а большой цилиндр выполняет роль бутары в процессе пиролиза, заслонка перекрытия загрузочной и пиролизной рабочей камеры сконструирована герметичной, а ее уплотняющее устройство оснащено устройством водяного охлаждения, устройство оснащено шнеком выдачи продукта, а камера сбора металлокорда - устройством прессовки его в брикеты (КИ 2399488, В29В17/00, Р23С7/12, опубликован 20.01.2010- прототип по п.6).

К недостаткам известного комплекса устройств следует отнести невысокий коэффициент использования тепла при нагревании шин из-за скапливания пиролизируемого материала в нижней части бутары, также вызывает сомнение выдача остатков продуктов пиролиза шнековым транспортером из-за наличия в остатках металлокорда, другим недостатком является малый объем загрузки шин и повышенный шум при вращении бутары.

Задачей изобретений является повышение КПД, достижение высокой производительности комплекса устройств, снижение энергоемкости процесса переработки изношенных шин и повышение его экологичности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки изношенных шин, включающем подготовку и подачу их в реактор через шлюзовую камеру, пиролиз в непрерывном режиме при рабочей температуре 400-500°С в пиролизной камере при отрицательном давлении 0,01-0,1 атм в среде перегретого водяного пара, последующее отделение твердой фазы, разделение жидкой и парогазообразной фаз со сжиганием последней в печи и удаление из реактора твердой и жидкой фаз, в режиме непрерывной загрузки шин и выгрузки твердой фазы через шлюзовую камеру и сжигание жидкой фазы в количестве 25-30% в реакторе для поддержания процесса пиролиза, согласно изобретению подвод тепла к перерабатываемым шинам осуществляют в процессе непрерывного изменения их положения в пространстве, а непрерывную загрузку шин осуществляют пошагово.

Нагрев в процессе деструкции изношенных шин производят одновременно теплом от высокотемпературных газов, подаваемым из печи через стенки И-образных теплообменных труб, образующих в пиролизной камере совместно с и-образной стенкой и экраном, установленным параллельно верхней стенке корпуса, рабочую зону, и остаточным теплом, поступающим из них в пространство, ограниченное стенками корпуса реактора и наружными поверхностями стенок пиролизной камеры.

Шлюзовые камеры загрузки и выгрузки выполняют герметичными с возможностью образования воздушного затвора за счет плотного прилегания подвижных шторок.

Выгрузку твердой фазы пиролиза производят в сухом виде в шлюзовую камеру выгрузки твердой фракции и металлокорда в режиме свободного падения через окно в стенке корпуса реактора с последующим охлаждением и разделением на металл и углерод.

Жидкую фазу конденсируют, направляют в отстойник, разделяют на пиролизное топливо и воду, при этом часть сконденсированной жидкой фазы, состоящей из пиролизного топлива и воды пропускают через диспергатор, где интенсивно перемешивают для образования устойчивого соединения.

Изношенные шины с загрязненной внутренней поверхностью до подачи в реактор подвергают мойке, при этом их предварительно разрезают в поперечном сечении для свободного стока воды с грязью в отстойник.

Поставленная задача решается тем, что в комплексе устройств для переработки изношенных шин, содержащем шлюзовую камеру загрузки шин, реактор с пиролизной камерой, шлюзовую камеру выгрузки твердой фазы, герметичную заслонку перекрытия загрузочной и пиролизной камер с газопроводящим устройством подачи перегретого газа от печи, функционально связанные с реактором конденсатор парогазовой фазы и накопительную емкость-отстойник жидкой фазы с краном и расходомером, защитный корпус с огнеупорным теплозащитным материалом боковых и верхней стенок, камеры сбора твердой

- 2 028666 фракции и металлокорда, согласно изобретению пиролизная камера оснащена роторным транспортером с горизонтально расположенным валом вращения, кинематически связанным с приводом и расположенными по периметру лопатками, газопроводящее устройство подачи перегретого газа выполнено в виде и-образных высокотемпературных теплообменных труб, расположенных соосно валу и образующих совместно с и-образными стенками и горизонтальным экраном, расположенным под верхней стенкой корпуса, рабочую зону.

Лопатки роторного транспортера выполнены из трубообразного материала.

Перед шлюзовой камерой загрузки шин, снабженной манипулятором и отсекателями, установлен транспортер-накопитель, а шлюзовая камера выгрузки выполнена герметичной с воздушным затвором и снабжена вибрационным транспортером выгрузки твердой фазы.

На выходе газов из реактора установлено нагревательное устройство, обеспечивающее нагрев воды, связанное трубопроводом с пароперегревателем, установленным на выходе газа из высокотемпературных И-образных теплообменных труб между горизонтальным экраном рабочей зоны и верхней стенкой корпуса, с последующей подачей пара в пиролизную камеру, а также в верхней части рабочей зоны перед конденсатором установлен вытяжной вентилятор, который выполнен с возможностью создания отрицательного давления в реакторе и подачи парогазообразной фазы продуктов разложения шин в конденсатор и печь.

Комплекс устройств дополнительно содержит многопозиционный поворотный стол с позициями загрузки-выгрузки шин, резки и мойки, при этом позиция мойки имеет отстойник, соединенный с индивидуальным блоком водопитания.

Разработанный способ и комплекс устройств для переработки изношенных шин позволяют вести процесс парового пиролиза резины в непрерывном пошаговом режиме, исключив циклическую остановку реактора на период загрузки исходного сырья и выгрузки твердых продуктов разложения из пиролизной камеры, что повышает их производительность и уменьшает расходы тепла, исключив процессы нагрева и охлаждения при загрузке реактора. Непрерывность процесса деструкции достигают путем отсечения пиролизной камеры реактора от внешней среды посредством воздушных затворов в шлюзовых камерах загрузки и выгрузки, что позволяет вести процесс пиролиза в стационарном режиме, не останавливая реактор.

Рабочую температуру в пиролизной камере реактора после выхода на режим поддерживают за счет собственного источника энергии - сжигания газовых и части жидких продуктов разложения перерабатываемых шин. При этом жидкую фазу деструкции изношенных шин для этих целей используют в количестве 25-30% от полученного объема. Кроме того, жидкую фазу конденсируют, направляют в отстойник, разделяют на пиролизное топливо и загрязненную воду, которая после отстоя и фильтрации отправляется в накопитель блока водопитания с последующим направлением к исполнительным органам комплекса устройств. Часть сконденсированной жидкой фазы, состоящей из пиролизного топлива и воды, пропускают через диспергатор для интенсивного механического и ультразвукового перемешивания с целью образования устойчивого соединения и увеличения объема топлива. Этим достигается высокая экологическая безопасность и экономичность процесса утилизации изношенных шин.

Эффективный занос тепла в реактор от отходящих дымовых газов из печи достигается за счет применения высокотемпературных теплообменных труб, подводящих и излучающих тепло в непосредственной близости с шинами, перемещаемыми роторным транспортером непрерывно пошагово, по мере загрузки шин, что в сочетании с изменением положения шин в пространстве между лопатками ротора обеспечивает эффективную передачу тепла на поверхность шин и всесторонний их прогрев. Равномерный и всесторонний подвод тепла к поверхности шин позволяет исключить их предварительное измельчение. Наличие И-образных теплообменных труб из жаропрочной стали с интенсивным излучением тепла позволяет получить больший эффект, чем нагрев до 500°С через внутренние стенки. А сочетание этих двух способов еще более усиливает этот эффект. Наличие в пиролизной камере рабочей зоны и практически двух верхних стенок, учитывая горизонтальный экран, обеспечивает наилучшее удержание тепла, которое стремится подняться вверх, где и происходит самый интенсивный цикл пиролиза, в том числе и за счет размещения вверху печи и устройств раздачи тепла.

Важным фактором экономичной работы устройства является оптимизация условий подвода тепла к шинам и эффективное использование реакционного объема реактора, что достигается упорядоченным перемещением загруженных шин роторным транспортером. По мере разрушения шин от процесса пиролиза попутно осуществляется перемещение в рабочей зоне по кольцеобразной траектории из нижней, более холодной зоны в рабочую зону интенсивного разложения, при этом продукты разложения опускаются вниз, в более холодную зону с последующим удалением твердого остатка из реактора.

Такое конструктивное выполнение комплекса устройств для переработки изношенных шин существенно снижает энергетические затраты на предварительную подготовку шин и экономит энергоресурсы за счет рекуперации тепла, а также улучшает гигиену труда и повышает экологическую безопасность ведения процесса.

Изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема комплекса устройств для осуществления способа пере- 3 028666 работки изношенных шин;

фиг. 2 - общий вид комплекса устройств;

фиг. 3 - реактор со шлюзовыми камерами загрузки шин и выгрузки твердых фаз; фиг. 4 - реактор со шлюзовыми камерами загрузки шин; фиг. 5 - трехпозиционный поворотный стол мойки шин.

Сущность способа и отличительные особенности комплекса устройств для его реализации заключаются в следующем.

Способ переработки включает подготовку изношенных шин только с загрязненными поверхностями, которые непосредственно в процессе загрузки отправляют на автономное устройство, где их дополнительно подвергают мойке, при этом предварительно рассекают в поперечном сечении для свободного стока воды с грязью из внутренней поверхности в отстойник автономного блока водопитания. Подачу сухих и вымытых изношенных шин в реактор осуществляют через шлюзовую камеру, выполненную с возможностью образования воздушного затвора, за счет плотного прилегания подвижных шторок.

Пиролиз проводят в непрерывном режиме при рабочей температуре 400-500°С и отрицательном давлении (0,01-0,1 атм) в среде перегретого водяного пара с последующим отделением твердой фазы, разделением жидкой и парогазообразной фаз со сжиганием полностью в печи реактора парообразной фазы и сжигание жидкой фазы в количестве 25-30% в реакторе для поддержания процесса пиролиза. В режиме непрерывной пошаговой загрузки шин подвод тепла к перерабатываемым шинам и продуктам распада в пиролизной камере осуществляют в процессе непрерывного изменения их положения в пространстве.

Нагрев в процессе деструкции изношенных шин производят одновременно за счет излучения тепла стенками и-образных теплообменных труб, пропускающих высокотемпературный газ и теплом от газа, который после передачи части своей тепловой энергии направляется в пространство между теплоизоляционными стенками корпуса реактора и наружными поверхностями стенок пиролизной камеры. Подаваемый из печи горячий газ после обогрева пиролизной камеры перед выходом в дымососную трубу проходит через теплообменник подогрева воды для пароперегревателя, а тепло от стенок пиролизной камеры, за счет конвективного нагрева совместно с и-образными теплообменными трубами обеспечивают параметры режимов пиролиза.

Выгрузку твердой фракции и металлокорда пиролиза производят в сухом виде в режиме свободного падения через окно в стенке корпуса реактора с последующим удалением из реактора, охлаждением, разделением на металл и углерод через шлюзовую камеру, выполненную герметичной, за счет плотного прилегания подвижных шторок.

Газообразные продукты распада полностью поступают в трубопровод и далее к газовой горелке печи.

Жидкую фазу конденсируют, направляют в отстойник, разделяют на пиролизное топливо и загрязненную воду. Часть сконденсированной жидкой фазы, состоящей из пиролизного топлива и воды, пропускают через диспергатор для механического и ультразвукового перемешивания с целью образования устойчивого соединения и увеличения объема топлива.

Сущность способа поясняется на примере комплекса устройств производительностью от 18 до 35 т исходного сырья в сутки для переработки целых шин грузовых автомобилей, автобусов и троллейбусов размером от 800 до 1100 мм по наружному диаметру, шириной от 200 до 320 мм и массой от 40 до 80 кг. В установке применен роторный транспортер с 16 лопатками, диаметром ротора 4000 мм, шириной 1120 мм и длиной лопаток 1200 мм.

Комплекс устройств для переработки изношенных шин содержит участок 1(см. фиг. 1, 2) для подготовки изношенных шин только с загрязненной внутренней поверхностью, выполненный в виде трехпозиционного стола 2, реактор 3, корпус которого выполнен с огнеупорными, теплозащитными боковыми 4 и верхней 5 стенками, имеющий пиролизную камеру 6. Пиролизная камера 6 связана со шлюзовыми камерами загрузки 7 и выгрузки 8, имеющими герметичные заслонки перекрытия, соответственно 9, 10. Перед шлюзовой камерой загрузки 7 шин, снабженной манипулятором 11 и отсекателями 12, обеспечивающими пошаговый режим, установлен транспортер-накопитель 13, а шлюзовая камера выгрузки 8 сопряжена с вибрационным или ленточным транспортером 14. Транспортер 14 связан с магнитным сепаратором для отделения от углеродистой фазы металлических включений 15. Удаление продуктов распада твердой фазы из реактора 3 производят через окно 16 в стенке 4 корпуса (фиг. 3, 4).

Пиролизная камера 6 посредством трубопровода 17 связана с вентилятором 18 конденсатора 19. Конденсатор 19 связан трубопроводами 20 и 21, имеющими вентильные задвижки 22 и 23 с диспергатором 24 и емкостью для отстаивания 25 жидкой фазы пиролиза. Водяная рубашка конденсатора 19 связана трубопроводом через насос 26 с накопителем воды 27, а трубопроводом 28 - с охлаждающей градирней 29. Накопитель воды 27 через насос 30 трубопроводом - с теплообменником подогрева воды 31, который связан с пароперегревателем 32. Пароперегреватель 32 посредством трубопровода соединен с внутренним пространством пиролизной камеры 6.

Диспергатор 24 связан с накопительной емкостью 33 с насосом для выдачи жидкости потребителю. Емкость для отстаивания 25 оснащена насосами 35 и 36 и датчиком уровня границы жидких сред (не по- 4 028666 казано), а именно выпавшей в осадок загрязненной воды из продуктов конденсации конденсатора 19 и отстоявшейся жидкости. Насос 35 скачивает отстоянную жидкую фракцию в накопительную емкость 34, а насос 36 связан через фильтр 37 с накопителем воды 27.

В пиролизной камере 6 реактора и-образными стенками 39 и горизонтальным экраном 40, расположенным под верхней стенкой 5 корпуса и И-образными высокотемпературными теплообменными трубами 41, 42, образована рабочая зона 38. И-образные теплообменные трубы 41, 42 установлены соосно горизонтально расположенному валу вращения 43, кинематически связанному с приводом 44, обеспечивающему вращение роторного транспортера 45 с лопатками 46, предпочтительно выполненными из пруткового, трубчатого или перфорированного материала.

В верхней части пиролизной камеры 6 установлена печь 47 реактора 3 с жидкостными и газовыми горелками 48. Поступающие из печи нагретые газы проходят через И-образные теплообменные трубы

41, 42 и поступают в пространство, ограниченное объемом, расположенным между прямыми и Иобразными стенками 39 пиролизной камеры 6 и боковыми стенками 4 корпуса реактора 3.

Комплекс устройств для переработки изношенных шин управляется с пульта 49.

Конденсатор 19 с вытяжным вентилятором 18 парогазовой фазы связан с внутренним объемом пиролизной камеры 6. На выходе газов, обтекающих пиролизную камеру 6, установлен теплообменник подогрева воды 31, который снабжает паром пароперегреватель 32, обеспечивающий перегрев пара и подачу его через патрубок 50 в пиролизную камеру 6. На выходе газов из реактора 3 между стенками 4 реактора 3 и наружными поверхностями стенок 39 пиролизной камеры 6 установлен вытяжной вентилятор 51 для выброса печных газов, прошедших через И-образные теплообменные трубы 41 , 42 и полости вокруг пиролизной камеры 6, в скруббер 52, предназначенный для очистки печных газов до экологически чистого состояния.

Для обеспечения работы печи 47 на собственных газах форсунки 48 связаны трубопроводами через вентильную заслонку 53 с газовой камерой конденсатора 19, которая, в свою очередь связана с форсункой факельного дожига 54. При избытке собственного газа, а также при аварийных ситуациях, форсунка 54 включается и сжигает излишки газа.

Работу в комплексе устройств для переработки изношенных шин осуществляли следующим образом.

Участок 1 для подготовки шин, работающий в автоматическом или в автономном режиме, предназначен только для изношенных шин с загрязненной внутренней поверхностью, выполнен в виде трехпозиционного стола 2. Изношенные автомобильные и тракторные шины с внутренним загрязнением подавали на открытую позицию выгрузки-загрузки 55 трехпозиционного поворотного стола 2 манипулятором -загрузчиком (не показано). Шины укладывали на опорные штыри 56, закрепленные на наклонной площадке 57 позиции 55 под углом к центру площадки 57, такие же, как и на двух следующих позициях 58, 59 стола 2. После загрузки следующие операции осуществляли в автоматическом режиме. Стол 2 поворачивался на следующую позицию резки 58. Шины прижимались подпружиненным прижимом 60 и пилой 61 прорезались в поперечном направлении один раз. Стол 2 поворачивался на позицию мойки 59, где шина омывалась водой, при этом вода с грязью удалялась из внутренней поверхности через разрез на шине, который всегда ориентирован при повороте стола 2 на нижнюю часть конструкции, в отстойник 62 индивидуального блока водопитания участка 1, оснащенного фильтром и насосом для подачи жидкости на позицию мойки (не показано). Стол 2 поворачивался на позицию выгрузки-загрузки 55, с которой совместно с другими шинами предварительно вымытые шины поступали на наклонный транспортер 13 в шлюзовую камеру загрузки 7 слегка увлажненными. Над позицией 59 установлен защитный экран 63 (фиг. 5).

Время цикла составило около 2 мин.

По транспортеру-накопителю 13 шины поступали к манипулятору 11 через шлюзовую камеру загрузки 7 с отсекателями 12, обеспечивающими пошаговую подачу шины без прорыва горячих газов наружу за счет плотного прилегания подвижных шторок 9. Далее шины непрерывно и пошагово попадали между лопатками 46 роторного транспортера 45 и свободно, находясь в ограниченном пространстве: лопатками 46, И-образными стенками 39, И-образными теплообменными трубами 41, 42, ограничителями (не показано) и горизонтальным экраном 40, образующими рабочую зону 38, совершали в нем маятниковое движение при совместном движении с вращением роторного транспортера 45. Пиролизную камеру 6, обеспечивающую процесс, предварительно прогревали до 500°С, далее процесс происходил непрерывно.

Нагрев в процессе деструкции изношенных шин производили при отрицательном давлении 0,01-0,1 атм, созданным вытяжным вентилятором 18 в среде перегретого водяного пара одновременно теплом от высокотемпературного газа, подаваемого из печи 47 через стенки И-образных теплообменных труб 41,

42, и теплом от газов, поступающих в пространство, ограниченное стенками 4 корпуса реактора 3 и наружными поверхностями стенок 39 пиролизной камеры 6 без непосредственного контакта с нагревательными элементами. В верхней части рабочей зоны 38 обеспечивается самый интенсивный цикл пиролиза, в том числе и за счет размещения вверху входа в трубы 41 и 42 газов от топочной печи 47.

По мере поворота роторного транспортера 45 под воздействием высокотемпературного излучения от И-образных теплообменных труб 41 и 42, а также от излучения и конвекционного нагрева внутренних

- 5 028666 поверхностей камеры 6 происходит равномерный прогрев поверхности шин и соответственно реакция пиролиза, разложение органических соединений характеризуется уплотнением остаточных фрагментов, в результате которого остается металлокорд и углеродосодержащая фракция, которые выгружали наружу из реактора 3.

Газовые продукты пиролиза циркулируют внутри пиролизной камеры 6 и вентилятором 18 перемещаются в конденсатор 19, где после конденсации превращаются в пиролизное топливо, которое поступает через трубопроводы 20 и 21 с задвижками 22 и 23 в диспергатор 24 и бак отстоя 25.

Не конденсируемую газовую фазу из конденсатора 19 направляют в горелки 48 для сжигания в печи 47 и поддержания процесса пиролиза в реакторе 3. Продукты сгорания из пространства образованного пиролизной камерой 6 и теплозащитными стенками реактора 3, огибая теплообменник 31, удаляются через скруббер 52 в атмосферу.

При наличии большого количества газов, превышающих потребности печи 47, также как и при аварийных ситуациях включается система факельного сброса 54, которая сжигает избытки газа.

Сконденсированная фракция попадает в бак отстоя 25, где вода в нижней части отстаивается, а в верней части бака 25 собирается пиролизное топливо, которое насосом 35 перекачивается в накопитель 34. Часть сконденсированной фракции пропускалась через диспергатор 24, где смешанная с топливом вода после интенсивного механического и ультразвукового перемешивания образовала новое устойчивое соединение топлива увеличенного объема, решая при этом проблему утилизации грязной воды.

Выгрузку твердой фазы пиролиза, углеродосодержащей и металлокорда производили в сухом виде в режиме свободного падения через окно 16 в стенке 4 корпуса реактора, заслонки 10 на транспортер 14, который доставлял компоненты к магнитному сепаратору 15, и где металлокорд отделялся от углерода, и по транспортерам 64 и 65 направляли в камеры сбора твердой фракции и металлокорда для складирования и последующей отгрузки потребителю.

Время от пошаговой загрузки шины на лопатки 46 роторного транспортера 45 до выгрузки продуктов полного разложения шины составило 40 мин при электрической мощности привода ротора 40 кВт. При этом максимальная потребность воды составила не более 1,5 м³/ч.

В случае утилизации изношенных шин легковых автомобилей диаметром до 800 мм и массой до 15 кг это время составляет 25 мин.

В качестве продуктов переработки получили металлический корд, горючий газ, жидкую фракцию горючих углеводородов и технический углерод. Из одной тонны изношенных шин получается до 450 кг углерода, 400 кг мазута М40, до 100 кг металла, остальное - горючий газ, который используется в установке в качестве горючего топлива.

При незначительном увеличении ширины пиролизной камеры в нее могут быть установлены два роторных транспортера, на одном приводном валу, разделенные теплопроводящим промежутком с высокотемпературными и-образными теплообменными трубами, и своими транспортерами загрузки. Такое конструктивное решение увеличивает производительность комплекса в два раза.

Испытание опытного образца по предлагаемым изобретениям показали, что реализация способа в непрерывном пошаговом режиме, в отличие от прототипа, позволяет в 2-3 раза повысить производительность процесса переработки изношенных шин, снизить на 25-30% удельные энергозатраты и повысить экологию за счет уменьшения отходов утилизации, благодаря наличию диспергатора и повторного использования отстоявшейся воды в блоках водопитания, как основной системы, так и участка для мойки шин. Кроме того, вертикальное расположение роторного транспортера с горизонтальным валом вращения значительно сокращает занимаемую реактором площадь.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ переработки изношенных шин, включающий подготовку и подачу их в реактор через шлюзовую камеру, пиролиз в непрерывном режиме, при рабочей температуре 400-500°С в пиролизной камере при отрицательном давлении 0,01-0,1 атм в среде перегретого водяного пара, последующее отделение твердой фазы, разделение жидкой и парогазообразной фаз со сжиганием последней в печи и удаление из реактора твердой и жидкой фаз, в режиме непрерывной загрузки шин и выгрузки твердой фазы через шлюзовую камеру и сжигание жидкой фазы в количестве 25-30% в реакторе для поддержания процесса пиролиза, отличающийся тем, что подвод тепла к перерабатываемым шинам осуществляют в процессе непрерывного изменения их положения в пространстве при помощи роторного транспортера с горизонтально расположенным валом вращения, кинематически связанным с приводом и расположенными по периметру лопатками, а непрерывную загрузку шин осуществляют пошагово, и при этом подвод тепла осуществляют посредством газопроводящего устройства подачи перегретого газа, выполненного в виде и-образных высокотемпературных теплообменных труб, расположенных соосно валу и образующих совместно с И-образными стенками и горизонтальным экраном, расположенным под верхней стенкой корпуса, рабочую зону.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев в процессе деструкции изношенных шин производят одновременно теплом от высокотемпературных газов, подаваемым из печи через стенки И-образных

   - 6 028666 теплообменных труб, и остаточным теплом, поступающим из них в пространство, ограниченное стенками корпуса реактора и наружными поверхностями стенок пиролизной камеры.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлюзовые камеры загрузки и выгрузки выполняют герметичными с возможностью образования воздушного затвора за счет плотного прилегания подвижных шторок.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выгрузку твердой фазы пиролиза производят в сухом виде в шлюзовую камеру выгрузки твердой фракции и металлокорда в режиме свободного падения через окно в стенке корпуса реактора с последующим охлаждением и разделением на металл и углерод.
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкую фазу конденсируют, направляют в отстойник, разделяют на пиролизное топливо и загрязненную воду, при этом часть сконденсированной жидкой фазы, состоящей из пиролизного топлива и воды, пропускают через диспергатор, где интенсивно перемешивают для образования устойчивого соединения.
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что изношенные шины с загрязненной внутренней поверхностью до подачи в реактор подвергают мойке, при этом их предварительно разрезают в поперечном сечении для свободного стока воды с грязью в отстойник.
7. 7. Комплекс устройств для переработки изношенных шин для осуществления способа по пп.1-6, содержащий шлюзовую камеру загрузки шин, реактор с пиролизной камерой, шлюзовую камеру выгрузки твердой фазы, герметичную заслонку перекрытия загрузочной и пиролизной камер с газопроводящим устройством подачи перегретого газа от печи, функционально связанные с реактором конденсатор парогазовой фазы и накопительную емкость-отстойник жидкой фазы с краном и расходомером, защитный корпус с огнеупорным теплозащитным материалом боковых и верхней стенок, камеры сбора твердой фракции и металлокорда, отличающийся тем, что пиролизная камера оснащена роторным транспортером с горизонтально расположенным валом вращения, кинематически связанным с приводом и расположенными по периметру лопатками, газопроводящее устройство подачи перегретого газа выполнено в виде ϋ-образных высокотемпературных теплообменных труб, расположенных соосно валу и образующих совместно с ϋ-образными стенками и горизонтальным экраном, расположенным под верхней стенкой корпуса, рабочую зону.
8. 8. Комплекс устройств по п.7, отличающийся тем, что лопатки роторного транспортера выполнены из трубообразного материала.
9. 9. Комплекс устройств по п.7, отличающийся тем, что перед шлюзовой камерой загрузки шин, снабженной манипулятором и отсекателями, установлен транспортер-накопитель, а шлюзовая камера выгрузки выполнена герметичной с воздушным затвором и снабжена вибрационным транспортером выгрузки твердой фазы.
10. 10. Комплекс устройств по п.7, отличающийся тем, что на выходе газов из реактора установлено нагревательное устройство, обеспечивающее нагрев воды, связанное трубопроводом с пароперегревателем, установленным на выходе газа из высокотемпературных ϋ-образных теплообменных труб между горизонтальным экраном рабочей зоны и верхней стенкой корпуса, с последующей подачей пара в пиролизную камеру, а также в верхней части рабочей зоны перед конденсатором установлен вытяжной вентилятор, который выполнен с возможностью создания отрицательного давления в реакторе и подачи парогазообразной фазы продуктов разложения шин в конденсатор и печь.
11. 11. Комплекс устройств по одному из пп.7-10, отличающийся тем, что дополнительно содержит многопозиционный поворотный стол с позициями соответственно загрузки-выгрузки шин, резки и мойки, при этом позиция мойки имеет отстойник, соединенный с индивидуальным блоком водопитания.