ES2951632T3 - Tratamiento de residuos de goma - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a la tecnología para el procesamiento de residuos industriales y domésticos y reduce los costos de energía, disminuye las emisiones nocivas al medio ambiente y mejora la calidad de los productos del procesamiento de residuos. Un método para procesar desechos que contienen caucho incluye preparar preliminarmente dichos desechos, descomponerlos térmicamente en un horno, separar los productos de la descomposición en una mezcla de vapor y gas y un residuo sólido, y extraer una fracción de hidrocarburo pesado de la mezcla de vapor y gas. La preparación preliminar de los residuos se realiza soplando dichos residuos con vapor de agua, mientras que la descomposición térmica se realiza en un medio de una fracción de hidrocarburo pesado pulverizado y vapor de agua sobrecalentado en una relación másica de (0,1-0,5):1. La fracción de hidrocarburos pesados se extrae de la mezcla vapor-gas utilizando agua, mediante pulverización del agua en el flujo de la mezcla en una cantidad del 5-15% del flujo másico de dicha mezcla, y el metal se extrae del residuo sólido utilizando separación magnética, después de lo cual se extrae un producto que contiene óxido de zinc mediante separación dieléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Tratamiento de residuos de goma
El sector de la técnica al que pertenece la invención
La invención se refiere a la tecnología de tratamiento de residuos y se puede aplicar en la industria de goma, química, complejo de combustible y energía, así como en servicios municipales para obtener recursos de combustible y materias primas a partir de residuos.
Estado de la técnica
De la patente RU 2245247 se conoce un método para extraer hidrocarburos de los residuos de descomposición de los residuos que contienen goma.
La patente US 20140294686 A1 describe un método para enfriar productos de pirólisis, separarlos en componentes sólidos y no sólidos y producir hidrocarburos.
Es conocido el método del tratamiento de los residuos de goma (la patente RU 2076501).
El método consiste en la descomposición térmica de los residuos de goma en un ambiente de trabajo que consta de 98-85 %masa de vapor de agua sobrecalentado a 300-1600 0C y 2-15 %masa de gas. El gas se obtiene después de librar el aceite de los productos gaseosos de descomposición. Además, antes de la descomposición térmica, los residuos de goma se mezclan con 3-40 %masa del aceite por la transmisión de los productos gaseosos de la descomposición y el ambiente de trabajo a través de la capa de los residuos a su relación de masa (0,05-1,62):1. Los productos sólidos de descomposición se mezclan con 4-40 %vol de aceite y prensado en briquetas con calentamiento simultáneo a 100-500 0C por filtración del gas obtenido después de la libración del aceite de los productos gaseosos de descomposición.
Las desventajas de este método incluyen:
1. Alto consumo de energía específico para el proceso del tratamiento de residuos al uso de vapor de agua a temperaturas de hasta 16000C.
2. Grandes emisiones a la atmósfera de los productos nocivos de la combustión del combustible gastado en la producción y el sobrecalentamiento a la alta temperatura del vapor de agua.
3. La calidad de los productos de procesamiento resultantes es baja, ya que el aceite (productos líquidos) no libera una fracción de hidrocarburo pesado que contiene compuestos de azufre y tiene un alto contenido de cenizas, y los productos sólidos (residuos sólidos) que contienen negro de carbono no se procesan, sino que se utilizan como combustible en forma de briquetas.
Es conocido el método del tratamiento de los residuos de goma (Patente RU 2245247). De acuerdo con este método, el tratamiento de residuos se lleva a cabo en las siguientes etapas:
- descomposición térmica en un horno,
- separación de los productos de descomposición en sólidos y gaseosos,
- separación de la fase líquida de los productos gaseosos y
- eliminación de los productos gaseosos para la combustión para mantener el proceso de descomposición. Además, antes de la descomposición térmica, los residuos se mezclan con 5-15 %masa de agua. Luego se vuelven a mezclar con agua pulverizado en un horno en una cantidad de 50-150 %masa de residuos. Los productos sólidos de descomposición se irrigan con agua en una cantidad de 10-20 %masa de residuos de goma. Además, el condensado se utiliza como agua, que se obtiene por separación de la fase líquida.
Las desventajas de este método son:
1. Alto consumo de energía específico asociado con el calentamiento y la evaporación de grandes cantidades de agua (hasta el 150 %masa de residuos) en el proceso del tratamiento de residuos.
2. Una gran cantidad de emisiones nocivas al medio ambiente generadas por la evaporación del condensado contaminado con hidrocarburos, que se pulverizado en el horno y se usa para el riego de productos sólidos calentados a alta temperatura (no inferior a 3000C).
3. Baja calidad de productos líquidos y sólidos del tratamiento de residuos de goma.
Esto se debe a que:
- los productos líquidos no liberan una fracción pesada que contenga compuestos de azufre dañinos (mercaptanos), así como el hecho de que
- los productos sólidos no se procesan (dividen) en productos que contienen carbono y cenizas.
Es conocido el proceso y la instalación por el tratamiento de los residuos que contienen goma (Patente RU 2460743).
El tratamiento de residuos que contienen goma se lleva a cabo con termólisis de goma desmenuzada a 350-4000C en el medio de gasolina circulante sobrecalentada y vaporizada a una presión cercana a la atmosférica. Al mismo tiempo, goma desmenuzada se descompone en negro de carbón, petróleo sintético y gas hidrocarbonado. El negro de carbón formado con aceites adsorbidos se purga con aire. En este caso, el cordo textil se quema por completo, parte de los aceites se quema y parte se saca con gases de combustión.
Las desventajas de este método incluyen:
1. Alta intensidad energética del proceso. Esto se debe a la necesidad de utilizar un caloportador circulante. El caloportador circulante debe separarse de los vapores de hidrocarburos producidos por la descomposición térmica de la goma. Luego, el caloportador circulante debe calentarse en un intercambiador de calor, evaporarse y sobrecalentarse en un horno antes de alimentarse al reactor.
2. Grandes emisiones nocivas al medio ambiente producidas por la combustión de aceites adsorbidos y cordos textiles. Al mismo tiempo, parte de los aceites se llevan a la atmósfera con gases de combustión.
3. El negro de carbón de baja calidad se debe a la adsorción de aceite y, por lo tanto, para eliminar parte del aceite, el negro de carbón se puga con aire. Como resultado, la superficie del carbono se oxida y su calidad se deteriora. En este caso, se produce una extracción incompleta de la fracción líquida (aceite) del flujo de gas. Como resultado, se pierden algunos productos líquidos valiosos.
Lo más cercano a la supuesta invención es el método del tratamiento de residuos que contienen goma y la instalación para su implementación (Patente RU 2291168. Publicación de 10.01.2007). Este método fue elegido como prototipo.
El tratamiento de residuos de goma o de una mezcla de residuos de goma y polímeros comprende las siguientes etapas:
- preparación previa,
- la descomposición térmica en el horno con la separación de los productos de la descomposición en la mezcla de vapor y gas y el residuo sólido,
- la separación de la fase líquida de la mezcla de vapor y gas para formar un gas que contenga hidrocarburos, y
- liberación de un producto que contiene carbono a partir de un residuo sólido.
Al mismo tiempo, en preparación previa, los residuos enteros y/o desmenuzados se purgan al iniciar el primer ciclo de procesamiento con gas natural. Durante el ciclo de recirculación posterior correspondiente, el gas que contiene hidrocarburos se purga y luego se empapa con un solvente de hidrocarburos. La fracción de hidrocarburo líquido actúa aquí como solvente de hidrocarburo. Se impregna durante al menos 15 minutos, mientras que la temperatura máxima de ebullición de la fracción de hidrocarburo líquido es 220 °C. Descomposición térmica en el horno se lleva a cabo en el primer ciclo - en un ambiente de gas natural calentado a 400-5000C. El ciclo de recirculación posterior correspondiente se lleva a cabo en un gas que contiene hidrocarburos, calentado a 400-500° C. La liberación de la fase líquida de la mezcla de vapor y gas se lleva a cabo en tres pasos. Al mismo tiempo, en el primer paso, la mezcla de vapor y gas se enfría a 300-3600C con la consiguiente liberación de una fracción de hidrocarburo pesado. En el segundo paso, la mezcla de vapor y gas se enfría a una temperatura no superior a 2200C con la consiguiente liberación de la fracción de hidrocarburos y el reciclaje de una parte de ella al paso de preparación previa de los residuos para su uso como disolvente de hidrocarburos. En el tercer paso, la mezcla de vapor y gas se enfría a una temperatura inferior a 300C con la consiguiente liberación de una fracción de hidrocarburo ligero. El gas que contiene hidrocarburos formado después de la liberación de la fase líquida de la mezcla de vapor y gas se divide en al menos cuatro corrientes, una de las cuales se envía a la combustión para calentar la segunda corriente de gas que contiene hidrocarburos. Esta segunda corriente se alimenta al paso de descomposición térmica en el horno. La tercera corriente se utiliza para purgar en el paso de preparación previa de los residuos. La cuarta corriente se dirige al consumidor. El residuo sólido antes del paso de liberación del producto que contiene carbono se somete a purgado de aire y se enfría. Los gases formados después de la purga en el paso de preparación previa de los residuos y la purga del residuo sólido se envían a la combustión para calentar una segunda corriente de gas que contiene hidrocarburos.
Las desventajas de este método son:
1. Alta intensidad energética del método. Esto se debe a que:
- el proceso del tratamiento se lleva a cabo en varios pasos,
- no se permite el reciclaje de la energía térmica (retorno de la energía térmica al proceso del tratamiento), - es necesario utilizar un caloportador adicional en forma de gas natural, y
- hay pérdidas de calor inevitables en el proceso de calentamiento del caloportador en el intercambiador de calor, la evaporación y el sobrecalentamiento de los cuales no se pueden evitar antes de la alimentación al horno.
2. Grandes emisiones nocivas al medio ambiente generadas por
purga con aire el residuo sólido calentado. Como resultado, el carbono y los hidrocarburos residuales se oxidan para formar productos tóxicos de combustión. El carbono y los hidrocarburos residuales están contenidos en el residuo sólido.
3. Baja calidad del producto que contiene carbono debido a la oxidación parcial al purgar el residuo sólido con aire. Esto da como resultado un aumento en el contenido de ceniza del producto que contiene carbono y una disminución en el contenido de carbono.
Breve designación de la invención
El objetivo de la supuesta invención es
- reducción de los costes energéticos del proceso de tratamiento,
- reducción de las emisiones nocivas al medio ambiente,
- elevación de la calidad de los productos de residuos de goma.
La tarea se resuelve por el hecho de que el método del tratamiento de residuos de goma incluye lo siguiente:
- preparación previa de residuos de goma,
- descomposición térmica en el horno,
- separación de los productos de descomposición en mezcla de vapor y gas y residuo sólido,
- separación de la mezcla de vapor y gas de la fracción de hidrocarburo pesado.
Según la invención, la preparación previa de los residuos se realiza purgando con vapor de agua. La descomposición térmica se lleva a cabo en el medio de una fracción de hidrocarburo pesada pulverizada y vapor de agua sobrecalentado con su relación de masa (0,1 —0,5): 1. La separación de la fracción de hidrocarburo pesado de la mezcla de vapor y gas se lleva a cabo con agua pulverizado en la corriente de la mezcla en una cantidad de 5-15% del caudal másico de la mezcla. Se separa el metal del residuo sólido por separación magnética. Luego, el producto que contiene óxido de zinc se precipita por separación dieléctrica (separación).
La purga de los residuos con vapor de agua permite eliminar el aire. Si el aire se introduce en el horno junto con los residuos, puede provocar un incendio de los residuos, o una explosión cuando se mezcla el aire con los gases de descomposición térmica calentados en el horno. En este caso, una parte del vapor de agua se condensa en la superficie fría de los residuos durante su purga. Como resultado, el calentamiento de los residuos se intensifica significativamente. Esto se debe al hecho de que durante la condensación del vapor de agua se logra una alta intensidad de transferencia de calor. Se sabe (véase Manual de intercambiadores de calor: En 2 Vol. Vol. 1/Trans. de inglés., red. por B.S. Petukhov, V.K. Shikov. - M.: Energoatomizdat, 1987, p. 77. Tabl.2) que en la condensación del vapor de agua, el coeficiente de disipación de calor alcanza el valor de 2000-50000 W/m20C.
Al purgar los residuos con un caloportador gaseoso (gas natural o hidrocarburos gaseosos), se produce una convección forzada. En este caso, el coeficiente de transferencia de calor no supera los 200 W/m20C.
Por lo tanto, la purga de vapor de agua de los residuos antes de la alimentación al horno garantiza una alta velocidad de calentamiento de hasta 1000 C (es decir, aproximadamente 10-25 veces la velocidad de calentamiento que cuando se purga con un caloportador gaseoso sin condensación). Como resultado, se reducen las pérdidas de calor asociadas con el calentamiento de los residuos y, por lo tanto, se reducen los costos de energía para el proceso del tratamiento de residuos de goma.
Cuando el vapor de agua se condensa en la superficie de los residuos, se libera un calor de condensación de
aproximadamente rconden = 2500 kJ/kg. Se gasta en el calentamiento de los residuos, debido a esto, el consumo de caloportador (vapor de agua) para el proceso de calentamiento de los residuos se reduce significativamente.
Por lo tanto, la pre-purga de los residuos con vapor de agua en comparación con la purga de gas natural o hidrocarburos gaseosos proporciona el efecto no solo de expulsar el aire de los residuos, sino también un calentamiento de alta intensidad de los residuos antes de alimentarlos al horno de descomposición térmica, lo que resulta en el efecto de reducir los costos de energía para el proceso del tratamiento de residuos de goma.
La descomposición térmica de los residuos de goma en el horno en el medio de la fracción de hidrocarburos pesados pulverizados y el vapor de agua sobrecalentado con su relación de masa (0,01-0,5):1 garantiza una alta velocidad de calentamiento de los residuos. Además, se reduce la formación de compuestos nocivos durante la descomposición térmica debido a la presencia de vapor de agua, que suprime la formación de contaminantes orgánicos persistentes.
Es la presencia en el medio de vapor de agua de hidrocarburos pesados pulverizados (gotas de hidrocarburos líquidos con un punto de ebullición no inferior a 3000C) aumente la densidad de ese medio y, en consecuencia, aumente la transferencia de calor de ese medio a los residuos de goma.
La reducción de la proporción de masa de la fracción de hidrocarburo pesado y el vapor de agua por debajo de 0,1:1 (kg/kg) conduce a una reducción brusca en la transferencia de calor de dicho medio a los residuos. En este caso, la intensidad de la transferencia de calor es casi igual a la intensidad de la transferencia de calor a los residuos del vapor de agua puro (sin gotitas de hidrocarburos). A su vez, la disminución de la intensidad de la transferencia de calor en el horno conduce a un aumento en el tiempo necesario para calentar los residuos y, como resultado, a un aumento en las pérdidas de calor y, por lo tanto, a un aumento en los costos de energía para el proceso del tratamiento.
Es el uso de la fracción de hidrocarburos pesados como medio de pulverización lo que permite crear un medio que contenga gotas de hidrocarburos en lugar de sus vapores. Esto se logra porque el punto de ebullición de la fracción pesada no es inferior a 3000C y, por lo tanto, se evaporan lentamente en el horno. Uso de fracción ligera (punto de ebullición por debajo de 3000C) en tal caso, las gotas de hidrocarburos se evaporarán rápidamente y disminuirán drásticamente la intensidad de la transferencia de energía térmica a los desechos.
El aumento de la proporción de masa de la fracción pesada y el vapor de agua por encima de 0,5:1 conduce a un fuerte aumento en el consumo de la fracción pesada, así como la inestabilidad de la mezcla de la gota de la fracción pesada - vapor de agua debido a la inevitable fusión de las gotas y la formación de chorros, lo que reduce drásticamente la superficie específica del conjunto de todas las gotas en el medio de vapor y, por lo tanto, la intensidad de la transferencia de energía térmica a los residuos.
Por lo tanto, como resultado de la descomposición térmica en el medio de la fracción de hidrocarburo pesado pulverizado y el vapor de agua sobrecalentado con su relación de masa (0,1 -0,5):1, se proporciona lo siguiente:
- transferencia de calor de intensidad alta a los residuos de goma,
- bajo consumo de fracción pesada.
Como resultado, esto reduce los costos de energía del proceso del tratamiento al reducir las pérdidas de calor durante la descomposición térmica de los residuos al reducir el tiempo de permanencia de los residuos en el horno. También se debe tener en cuenta que cuando se libera una fracción pesada de la mezcla de vapor y gas, también se liberan partículas de polvo de carbono, que inevitablemente se eliminan del horno con la corriente de la mezcla de vapor y gas. Son las partículas de polvo que se depositan en las superficies de las tuberías y en los sistemas de condensación las que conducen a la obstrucción de las tuberías y una fuerte disminución del intercambio de calor en los sistemas de condensación, lo que significa que el equipo falla. Por lo tanto, estas partículas (polvo de carbono) deben liberarse de la mezcla de vapor y gas inmediatamente a la salida del horno. Esto se asegura por el hecho de que la separación de la fracción pesada de la mezcla de vapor y gas se lleva a cabo con agua pulverizado en la corriente de la mezcla en una cantidad de 5-15% del caudal másico de la mezcla. El suministro de gotas de agua a la corriente de la mezcla de vapor y gas a la salida del horno conduce a un enfriamiento brusco de la mezcla y la condensación de parte de los hidrocarburos en forma de gotas de fracción líquida pesada. Además, el polvo de carbono fino que sale del horno se deposita en las gotas de hidrocarburos líquidos resultantes.
El uso de agua para la deposición de polvo de carbono y la condensación de la fracción de hidrocarburo pesado en una cantidad inferior al 5% del caudal másico de la mezcla no garantiza el enfriamiento de la mezcla con la liberación de la fracción pesada ni la deposición de polvo de carbono. Por lo tanto, para lograr el efecto de la separación de la fracción pesada y la deposición de polvo de carbono, es necesario rociar agua en la corriente de la mezcla en una cantidad de al menos 5% del caudal másico de la mezcla.
La pulverización de agua en la corriente de la mezcla de vapor y gas en una cantidad superior al 15% del caudal másico de la mezcla conduce a un enfriamiento brusco de la mezcla. Como resultado, no solo se condensa la
fracción pesada, sino también los hidrocarburos ligeros para formar una gran cantidad de líquido. El líquido contiene agua e hidrocarburos líquidos. No se produce la evaporación total del agua. Como resultado, los hidrocarburos líquidos liberados contienen una gran cantidad de agua y, por lo tanto, se requieren procesos adicionales de separación del líquido resultante. Al mismo tiempo, la calidad de los productos líquidos resultantes también disminuye debido al mayor contenido de agua.
Por lo tanto, la pulverización de agua en la corriente de la mezcla de vapor y gas en la cantidad de 5-15% del caudal másico de la mezcla conduce a la evaporación completa del agua para formar vapor de agua. Esto garantiza la creación de una niebla a partir de pequeñas gotas de fracción pesada, que absorbe el polvo de carbono de la mezcla de vapor y gas. La separación de la fracción de hidrocarburos pesados de la mezcla de vapor y gas mejora los indicadores de calidad de los hidrocarburos residuales de la mezcla de vapor y gas. Esto se debe a que con la fracción pesada se liberan compuestos sulfurosos y se extrae el polvo de carbono.
Para la pulverización, use agua, que se separa de los productos líquidos. Los productos líquidos se forman después del enfriamiento de la mezcla de vapor y gas y la condensación de hidrocarburos.
La fracción de hidrocarburo pesado se utiliza para crear un medio en el horno en el que se lleva a cabo la descomposición térmica de los residuos. Esto proporciona una descomposición térmica adicional de los hidrocarburos de fracción pesada con una disminución en su masa molecular. Como consecuencia, se mejoran los indicadores cualitativos de los productos líquidos de la descomposición térmica de los residuos de goma.
El residuo sólido de la descomposición térmica de los residuos de goma contiene negro de carbón, cordo metálico y varios óxidos metálicos que se introdujeron en la mezcla de goma durante la etapa de fabricación de productos de goma. Por lo tanto, sin procesamiento previo, el residuo sólido no se puede utilizar no solo para la producción de nuevos productos de goma, sino incluso como combustible sólido, ya que contiene una gran cantidad (hasta 15 %masa) de diversos óxidos, incluidos los óxidos de metales pesados. Dado que el residuo sólido contiene una gran cantidad (al menos 5 %masa - depende del tipo de residuos) del óxido de zinc, y también puede contener uno cordo metálico (por ejemplo, en el tratamiento de neumáticos desgastados), entonces el residuo sólido debe procesarse para liberar el metal y el producto que contiene un material valioso: óxido de zinc. Esto se realiza primero por separación magnética y separación del metal, y luego por separación dieléctrica con la liberación de un producto que contiene óxido de zinc. Después de la separación magnética y dieléctrica del residuo sólido, se obtiene un análogo de negro de carbono, un metal y un producto que contiene zinc en una cantidad de al menos 35-40 %masa.
Por lo tanto, mejoran la calidad de los productos sólidos de descomposición de los residuos de goma y obtienen valiosas materias primas para extraer el óxido de zinc y devolverlo a la producción de productos de goma.
Breve designación de los dibujos
En el dibujo se muestra el esquema de la instalación, en la que se implementa el método del tratamiento de residuos que contienen goma.
La instalación contiene:
almacenamiento 1 conectado al buzón 2; retenedores 3 y 4, para cargar residuos de goma desmenuzados 5; el buzón 6 conectado al generador de vapor 7 por bomba 8; sensor de temperatura 9; en el quemador 10 conectado al tanque 11 por la canilla 12; manguita de calentamiento 13, bomba de humo 14; chimenea 15; horno 16; motor 17 conectado al tornillo 18; canal de descarga 19; tanque 20 conectado a la bomba ajustable 21 con indicador de caudal 22; boquilla 23 conectada a la bomba ajustable 24 con indicador de caudal 25; sensor de temperatura 26; la canilla 27 con indicador de caudal 28; depurador 29; reposadero 30 conectado a través de la bomba 31 y el indicador de caudal 32 a la boquilla 33; sensor de temperatura 34; condensador 35 conectado a la torre de enfriamiento 36, sensor de temperatura 37; la canilla 38 conectada al tanque 39; indicador de caudal 40 conectado al filtro 41; bomba ajustable 42; bomba ajustable 43, conectado al indicador de caudal 44; alimentador de esclusa 45 conectado al enfriador 46 con la manguita de enfriamiento 47; motor 48 conectado al tornillo 49; sensor de temperatura 50; separador magnético 51 conectado al almacenamiento 52 y al separador dieléctrico 53; almacenamiento 54 y almacenamiento 55.
De acuerdo con la invención, el tratamiento de residuos de goma se lleva a cabo de la siguiente manera:
Desde el almacenamiento 1 hasta el buzón 2, con los retenedores cerrados 3 y 4, se alimentan los residuos de goma desmenuzados 5 en forma de los chips. Después de llenar el buzón 2, abra el retenedor 3 y los residuos del buzón 1 se despiertan hacia abajo en el buzón 6 y permanecen en el retenedor 4. Después de eso, cierre el retenedor 3. Desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba 8 con caudal ajustable, el vapor de agua se alimenta en el buzón 6. El vapor de agua se filtra a través de una capa de residuos desmenuzados. Durante el proceso de filtración, el vapor de agua se enfría y se condensa parcialmente. Los residuos de goma debido al calor de condensación de vapor de agua se calientan. En este caso, la temperatura de calentamiento de los residuos se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 9. El vapor de agua se introduce en el buzón 6 hasta que los residuos se calientan a una temperatura Tc = 1000C.
Parte del vapor de agua suministrado al buzón 6 se condensa completamente. Como resultado de la liberación de calor de condensación y calentamiento de alta intensidad, los residuos de goma se calientan rápidamente (durante aproximadamente 3-5 minutos, dependiendo de la cantidad de residuos en el buzón 6) a una temperatura de condensación de 1000C. Después de eso, el proceso de condensación se detiene. A partir de este momento, la presión de vapor de agua en el buzón 6 alcanza un valor igual a la presión atmosférica. En este caso, el aire con vapor de agua de la capa de residuos desmenuzados se desplaza del buzón 6 al quemador 10.
Simultáneamente con la entrada de aire y vapor de agua en el quemador 10 del tanque 11, a través de la canilla 12 con un caudal predeterminado, se suministra combustible y se quema. Los productos de combustión resultantes del quemador 10 a alta temperatura (aproximadamente 10000C) entran en la manguita de calentamiento 13, fluyen sobre la manguita de calentamiento 13 y salen al generador de vapor 7. Aquí los productos de combustión se enfrían. Su calor se gasta en la producción de vapor de agua. A continuación, desde el generador de vapor 7 con la ayuda de una bomba de humo 14 enfriado a una temperatura no superior a 1500C los productos de combustión se llevan a la chimenea 15. Esto permite un uso útil del calor de los productos de combustión que se desprenden de la manguita de calentamiento 13 y, por lo tanto, reduce el consumo de energía en el proceso del tratamiento de residuos.
En el momento en que la temperatura de los residuos de goma en el buzón 6 alcanza la temperatura Tc = 1000C detener el suministro de vapor de agua en el buzón 6 desde el generador de vapor 7. La temperatura se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 9, luego abra el retenedor 4. Los residuos del buzón 6 bajo la acción de su propio peso se despiertan en el horno 16. Después de eso, el retenedor 4 se cierra. Simultáneamente con el cierre del retenedor 4 con la ayuda del motor 17, el tornillo 18 gira, lo que comienza a mover los residuos desde la carga hasta el canal de descarga 19.
Simultáneamente con el suministro de residuos de goma en el horno 16, es decir, descargándolos del buzón 6, desde el tanque 20 con una fracción de hidrocarburos pesados con la ayuda de una bomba ajustable 21 a través del indicador de caudal 22 con un caudal especificado, la fracción de hidrocarburos pesados se alimenta a la boquilla 23.
En la etapa de inicio de la instalación, hasta que no hay la fracción de hidrocarburos pesados, en el tanque 20 se vierte aceite negro. El aceite negro se utiliza como una fracción de hidrocarburo pesado, ya que los indicadores físico-químicos de la fracción pesada de descomposición térmica de los residuos que contienen goma están cerca de los indicadores similares del aceite negro.
El vapor de agua del generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba ajustable 24 se alimenta a la boquilla 23. La alimentación se realiza a través del indicador de caudal 25 con caudal preestablecido. Al regular los gastos del vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado, establezca la proporción de masa de la fracción pesada y el vapor de agua suministrados a la boquilla 23 dentro de (0,1 —0,5):1.
En la boquilla 23, bajo la acción del flujo de vapor de agua, la fracción de hidrocarburo pesado se pulveriza con un tamaño de gota de 0,1-0,5 mm. Como resultado, se forma un medio bifásico (vapor de agua y gotas de fracción de hidrocarburo pesado) en el horno 16. Los residuos de goma cargados desde el buzón 6 terminan en este medio. El medio bifásico resultante transfiere el calor de la manguita de calentamiento 13 a la superficie de los residuos de goma por convección. Este medio, debido a la presencia de gotas de fracción pesada, tiene una densidad mayor que la del vapor de agua. Esto se debe al hecho de que la densidad de la fracción de hidrocarburos pesados es 950-1000 kg/m3, y la densidad del vapor de agua en el horno no excede 1 kg/m3. Dado que el medio bifásico tiene una densidad más alta que el vapor de agua puro, este medio transporta calor a una intensidad más alta, lo que reduce el tiempo de calentamiento de los residuos.
El suministro de vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado pulverizado a la zona de la carga de residuos proporciona una alta diferencia de temperatura entre el vapor de agua con gotas de fracción pesada (temperatura de aproximadamente 3000C y residuos fríos con una temperatura de aproximadamente 30-400C.
Y esto (alta diferencia de temperatura) proporciona altas corrientes de calor a los residuos mediante la transferencia de energía térmica por convección, lo que resulta en un calentamiento más rápido de los residuos y un menor tiempo del tratamiento.
Los productos de combustión pasan a través de la manguita del calentador 13. Los residuos de goma se mueven con tornillo 18 y se calientan tanto por intercambio de calor con la propia manguita 13 como por intercambio de calor convectivo con una fracción de hidrocarburo pesado. La fracción de hidrocarburos pesados se pulveriza en el medio de vapor de agua. Las gotas de la fracción de hidrocarburos pesados calentados, depositando en la superficie de los residuos de goma, calientan los residuos intensamente. Además, las gotas de fracción de hidrocarburo pesado disuelven la capa superficial de residuos. Esto acelera la descomposición térmica de la goma, es decir, reduce el tiempo del tratamiento de los residuos y, en consecuencia, reduce los consumo de energía del proceso del tratamiento.
En el proceso de calentamiento de residuos de goma en el horno 16 a una temperatura de 300-5000C comienza la
termólisis de los residuos de goma. Procede con la liberación de productos gaseosos y residuos sólidos. En este caso, la temperatura en el horno 16 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 26 y se regula cambiando la cantidad de combustible quemado en el quemador 10.
Los productos gaseosos de descomposición de los residuos se mezclan con vapor de agua y la fracción de hidrocarburos pesados pulverizados, lo que resulta en una mezcla bifásica en el horno 16. La presión del reactor se eleva por encima de la presión atmosférica.
Durante el proceso de calentamiento en el horno 16, también se produce la evaporación parcial y la descomposición térmica de la fracción de hidrocarburos pesados para formar hidrocarburos de menor peso molecular (hidrocarburos ligeros valiosos) y hollín. Por lo tanto, se mejora la calidad de los productos del tratamiento de residuos de goma. Los productos gaseosos resultantes de la descomposición de los desechos en una mezcla con vapor de agua, hollín, productos de descomposición térmica de la fracción pesada en forma de una mezcla de vapor y gas del horno 16 se alimentan al depurador 29. La alimentación se produce a través del indicador de caudal 28. Caudal es regulado por la canilla 27.
Al mismo tiempo, desde el reposadero 30 con la ayuda de la bomba ajustable 31 a través del indicador de caudal 32, el agua se suministra a la boquilla 33, que se formó en el reposadero 30 como resultado de la descarga de condensado.
El caudal de la mezcla de vapor y gas se regula por la canilla 27. El caudal de agua se regula por la bomba 31. Por lo tanto, establezca la cantidad de agua pulverizada con una boquilla 33 en el corriente de la mezcla de vapor y gas dentro del 5-15% del caudal másico de la mezcla.
En el depurador 29, como resultado del intercambio de calor de la mezcla de vapor y gas con gotas de agua, las gotas de agua se calientan y se evaporan, y la mezcla se enfría. Como resultado del enfriamiento de la mezcla, los hidrocarburos de alto peso molecular se condensan con la liberación de una fracción pesada. Esta condensación no ocurre en la superficie, sino en el volumen y, por lo tanto, los pares de hidrocarburos de alto peso molecular se condensan para formar gotas. En estas gotas se deposita el polvo de carbono (hollín) extraído del horno 16. Las gotas se depositan en el depurador para formar una fase líquida, que desde el depurador 29 se lleva al tanque 20. El agua pulverizada se evapora completamente para formar vapor de agua. En este caso, la temperatura de enfriamiento de la mezcla de vapor y gas en el depurador 29 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 34 y se regula cambiando el caudal de agua pulverizada.
La mezcla de vapor y gas purificada de la fracción de hidrocarburo pesado y el polvo de carbono del depurador 29 se lleva al condensador 35. En el condensador 35 esta mezcla se enfría. Esto ocurre bombeando agua de la torre de enfriamiento 36 a través de la carcasa del condensador. En este caso, la temperatura en el condensador se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 37.
Como resultado del enfriamiento en el condensador 35, parte de la mezcla de vapor y gas se condensa para formar condensado. En este caso, el condensado contiene agua e hidrocarburos líquidos. Parte de la mezcla de vapor y gas no se condensa. El condensado del condensador 35 se drena en el reposadero 30, en el que se produce la separación del agua y los hidrocarburos líquidos. Debido a que el agua tiene una densidad más alta, se recoge en la parte inferior del reposadero 30 y los hidrocarburos líquidos se recogen en la parte superior del reposadero. Los hidrocarburos líquidos del reposadero 30 a través de la canilla 38 se drenan en el tanque de almacenamiento 39. Desde el reposadero 30, una parte del agua igual al caudal de vapor de agua a través del indicador de caudal 40 se alimenta al filtro 41. Purifica el agua en el filtro 41 de compuestos orgánicos (hidrocarburos) y luego se alimenta al generador de vapor 7 para producir vapor de agua. El tratamiento del agua en un ciclo cerrado permite evitar su liberación al medio ambiente, lo que mejora el rendimiento ecológico del proceso del tratamiento de residuos, es decir, reduce las emisiones de sustancias nocivas al medio ambiente.
Los hidrocarburos no condensables del condensador 35 con la ayuda de la bomba ajustable 42 se alimentan al quemador 10 y se queman. Esto reduce el consumo de combustible suministrado al quemador 10 desde el tanque 11. La quema de hidrocarburos no condensables evita su liberación al medio ambiente. Esto reduce el consumo de combustible adicional para el proceso del tratamiento de residuos de goma.
Los hidrocarburos líquidos del tanque de almacenamiento 39 con la ayuda de la bomba ajustable 43 a través del indicador de caudal 44 con un caudal preestablecido se alimentan al quemador 10 y se queman. Al mismo tiempo, se detiene el suministro de combustible desde el tanque 11.
El uso de hidrocarburos líquidos producidos en el proceso del tratamiento de residuos como combustible permite eliminar el consumo de combustible adicional. Los hidrocarburos líquidos se obtienen en el tratamiento de residuos. El residuo sólido del horno 16 a través del canal de la descarga 19 con un alimentador de esclusa 45 se lleva al enfriador 46. A través de la manguita 47 del enfriador 46 de la torre de enfriamiento 36, el agua de enfriamiento se bombea.
Encienda el motor 48 y gire el tornillo 49, que mueve el residuo sólido desde el dispositivo de la carga hasta el dispositivo de la descarga (canal) 19. Cuando se mueve sobre el refrigerador, el residuo de carbono sólido se enfría a una temperatura no superior a 1000C. La temperatura se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 50. El residuo enfriado del enfriador 46 se descarga en un separador magnético 51, en el que se separa el metal del residuo sólido. Desde el separador magnético, el metal se descarga en el almacenamiento 52. El residuo sólido purificado del metal se alimenta a un separador dieléctrico 53. En el separador dieléctrico, los materiales no conductores (óxidos), incluido el óxido de zinc, se separan del residuo sólido. Desde el separador dieléctrico, el óxido de zinc mezclado con otros óxidos (óxidos de silicio, calcio, titanio, etc.) se descarga en el almacenamiento 54. El contenido de óxido de zinc en esta mezcla alcanza 30-40 %, dependiendo del tipo de residuos que contienen goma. Por lo tanto, esta mezcla es una materia prima de alta calidad para la producción de óxido de zinc.
El residuo sólido purificado del separador dieléctrico 53 se descarga en el almacenamiento 55. Como resultado de la separación del residuo sólido de metal y óxidos metálicos, el contenido de carbono en el residuo sólido aumenta. Por lo tanto, el residuo sólido procesado de esta manera es un análogo de negro de carbono. Por lo tanto, como resultado de la separación magnética y dieléctrica secuencial del residuo sólido, se obtiene un negro de carbono de alta calidad y una materia prima de alto grado para producir óxido de zinc.
Ejemplos de realización
La invención se ilustra con los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1.
Desde el almacenamiento 1 en el buzón 2 con retenedores cerrados 3 y 4, se alimentan los residuos de goma desmenuzados 5 en forma de los chips de tamaño 50 mm x 30mm x 50 mm, que tienen una densidad aparente de 500 kg/m3. Al cargar el buzón 2 con un volumen de 1 m3 el número de los chips será de 500 kg. Después de llenar el buzón 2, abra el retenedor 3. Los residuos del buzón 1 se despiertan hacia abajo en el buzón 6 y permanecen en el retenedor 4. Después de eso, cierre el retenedor 3. Desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba 8 con caudal ajustable, el vapor de agua se alimenta a el buzón 6 con un caudal de 600 kg/h y a una temperatura de 1100C. Llegando a una gran superficie fría (temperatura de los chips 200C) el vapor de agua de la goma se enfría bruscamente por debajo de 1000C y comienza a condensarse parcialmente con la liberación de calor de condensación rconden=2500 kJ/kg. Debido a este calor de condensación, los residuos de goma se calientan a Tc = 1000C. La temperatura de calentamiento de los residuos se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 9.
Para calentar 500 kg de residuos de goma desde la temperatura inicial T0=200C hasta la temperatura de calentamiento Tc = 1000C condensa 30 kg de vapor de agua. Esto significa que con un consumo de vapor de agua de 600 kg/h, el tiempo de calentamiento de los residuos es de hasta 1000C y la terminación del proceso de condensación será de 3 min.
El vapor de agua de la capa de los chips en el buzón 6 desplaza el aire, que con el flujo de vapor entra en el quemador 10.
Después de calentar los chips a la temperatura Tc = 1000C detener el suministro de vapor de agua en el buzón 2 desde el generador de vapor 7. Calentamiento de la capa de los chips en el buzón 6 a Tc = 1000C significa que el aire es casi completamente desplazado por el vapor de agua.
Simultáneamente con la entrada de aire y vapor de agua del buzón 6 en el quemador 10 del tanque 11 a través de la canilla 12 con un caudal de 150 kg/h, el combustible se alimenta y se quema. Los productos de combustión resultantes del quemador 10 a alta temperatura (aproximadamente Tquemador = 10000C) con un caudal de 3.900 kg/h entran en la manguita de calentamiento 13. Al quemar 1 kg de combustible líquido, se forman 26 kg de productos de combustión con una temperatura de 10000C.
Cuando los productos de combustión pasan por la manguita de calentamiento 13, se enfrían a una temperatura T1 = 6000c y salen al generador de vapor 7, en el que los productos de combustión se enfrían a T2 =1200c. El calor de los productos de combustión se consume en la producción de vapor de agua en la cantidad de 600 kg/h.
A continuación, desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba de humo 14, los productos de combustión con un caudal de 3900 kg/h se llevan a la chimenea 15. En este caso, los productos de combustión se enfrían a una temperatura T2 = 1200C.
Esto permite un uso útil del calor de los productos de combustión que se desprenden de la manguita de calentamiento 13 y, por lo tanto, reduce el consumo de energía en el proceso del tratamiento de residuos.
De lo contrario, al retirar los productos de combustión con T1= 6000 C inmediatamente en la chimenea con un caudal de 3900 kg/h, se liberará a la atmósfera (medio ambiente) la siguiente cantidad de energía térmica Q atm. :
Qa t m . = C C M c (t - T p ) = 1,2 kJ/kg0C x 3900 kg/h * (6000C - 1200C)=
= 2246400 kJ/h, o 624 kW,
donde C cp — la capacidad calorífica específica de los productos de la combustión, 1,2 kJ/kg0C;
Me — consumo de productos de combustión, 3900 kg/h;
Ti — temperatura de la salida de los productos de la combustión ,6000C;
Tp — temperatura de los productos de combustión después del generador de vapor, 1200C.
Por lo tanto, en este caso no se utilizan 624 kW de potencia térmica, que es suficiente para producir 600 kg/h de vapor de agua utilizado en el proceso del tratamiento.
El uso de esta potencia térmica para la producción de vapor de agua permite en nuestro caso reducir el consumo de energía en el proceso del tratamiento de residuos.
En el momento en que la temperatura de los residuos de goma en el buzón 6 alcanza la temperatura Tvapor= 1000C, abre el retenedor 4. Los residuos del buzón 6 bajo la acción de su propio peso en la cantidad de 500 kg entran en el horno 16. La temperatura del vapor se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 9. Después de eso, el retenedor 4 se cierra. Simultáneamente con la apertura del retenedor 4, gire el tornillo 18 a una velocidad de 2 rpm con el motor 17. Los residuos descargados en el horno 16 se cuelgan en el tornillo 18 como una capa y, cuando el tornillo gira, estos residuos se seleccionan gradualmente de la capa por el tornillo 18, que mueve los residuos de la carga al canal de descarga 19 con un caudal de 1000 kg/h. Por lo tanto, el tornillo 18 se recogerá de la capa de 500 kg de residuos de goma y se moverá durante 30 minutos. Durante este tiempo, se carga desde el almacenamiento 1 en el buzón 2 una nueva porción de residuos en la cantidad de 500 kg y se purga con vapor de agua.
Por lo tanto, para lograr una capacidad de 1000 kg/h, es necesario cargar y purgar 2 porciones de residuos en una hora con vapor de agua.
Simultáneamente con la alimentación de residuos de goma en el horno 16, es decir, con la descarga de residuos del buzón 6, la fracción de hidrocarburos pesados del tanque 20 con la fracción de hidrocarburos pesados se alimenta a la boquilla de descarga 23 por medio de una bomba ajustable 21. La alimentación se realiza a través de un indicador de caudal 22 con un caudal de 30 kg/h.
Al iniciar la planta, aún no se ha producido una fracción de hidrocarburo pesado, el tanque 20 se llena con 30 kg de aceite negro. El aceite negro se utiliza como una fracción de hidrocarburo pesado, ya que los indicadores físicoquímicos de la fracción de hidrocarburo pesada de descomposición térmica de los residuos que contienen goma están cerca de los indicadores similares del aceite negro.
Desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba ajustable 24 a través del indicador de caudal 25 con un caudal de 300 kg/h, el vapor de agua se alimenta a la boquilla 23.
Al regular los gastos del vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado, establezca la proporción de masa de la fracción pesada y el vapor de agua suministrados a la boquilla 23 dentro de (0,1—0,5): 1, que es igual a (30 kg):300 kg. En nuestro caso, para garantizar la productividad de los residuos de 1000 kg/h, se establece un consumo de vapor de agua de 300 kg/h y un consumo de fracción de hidrocarburo pesado de 30 kg/h.
En la boquilla 23, bajo la acción del flujo de vapor de agua con la temperatura Tvapor = 1100C, la fracción de hidrocarburo pesado se pulveriza con un tamaño de gota de 0,1-0,5 mm. Como resultado, se forma un medio bifásico (vapor de agua y gotas de fracción de hidrocarburo pesado) en el horno 16. En este medio, los residuos de goma cargados desde el buzón 6 caen.
El medio bifásico resultante transfiere el calor de la manguita de calentamiento 13 a la superficie de los residuos de goma por convección. Este medio, debido a la presencia de gotas de fracción pesada, tiene una densidad mayor que la del vapor de agua. Esto se debe al hecho de que la densidad de la fracción de hidrocarburo pesado es de 950 kg/m3, y la densidad del vapor de agua en nuestro caso es de 0,6 kg/m3. En nuestro caso, cuando se pulveriza en 300 kg de vapor de agua 30 kg de fracción de hidrocarburo pesado, la densidad de la mezcla bifásica resultante será la siguiente:
donde Mvap — masa de vapor de agua, 300 kg;
Mpes — masa de la fracción pesada, 30 kg.
En nuestro caso, el medio bifásico tiene una densidad 12% mayor que la densidad del vapor de agua puro. El proceso de transferencia de calor de este medio bifásico, en comparación con la transferencia de calor por vapor de agua puro, se intensifica tanto por la mayor densidad como por los mayores coeficientes de transferencia de calor del medio bifásico con residuos de goma. El crecimiento de los coeficientes de transferencia de calor y, por lo tanto, la intensidad de la transferencia de calor, se debe al hecho de que en el medio bifásico hay gotas de fracción líquida. Cuando las gotas de fracción líquida calentadas entran en contacto con la superficie de los residuos de goma, se crean altas diferencias de temperatura (diferencia de temperatura entre una gota caliente y una superficie de residuos más fría).
Como resultado, la transferencia de calor de las gotas calentadas a los residuos se intensifica (aumenta el corriente de calor).
Cuando el contenido de la fracción pesada en la mezcla disminuye, es decir, cuando la proporción de masa de la fracción pesada al vapor de agua es menor que (0,1 ):1, la intensidad de la transferencia de calor de dicha mezcla a los residuos disminuye.
El suministro de vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado pulverizado a la zona de la carga de residuos proporciona una alta diferencia de temperatura entre el vapor de agua con gotas de fracción pesada (temperatura no inferior 3000C y residuos fríos con una temperatura de aproximadamente 30-400C. Y esto (alta diferencia de temperatura) proporciona altas corrientes de calor, lo que resulta en un calentamiento más rápido de los residuos y un menor tiempo del tratamiento.
Los residuos de goma se mueven con un tornillo 18 con un caudal de 1000 kg/h. Se calientan por intercambio de calor, tanto con la propia manguita 13 como por intercambio de calor con una fracción de hidrocarburo pesada pulverizada en medio de vapor de agua. Al mismo tiempo, las gotas de la fracción de hidrocarburos pesados calentados, depositando en la superficie de los residuos de goma no solo los calientan intensamente, sino que también disuelven la capa superficial de los residuos. Todo esto conduce a la aceleración de la descomposición térmica de la goma, es decir, la reducción del tiempo del tratamiento de residuos y, en consecuencia, la reducción de los costos de energía para el proceso del tratamiento.
En el proceso de calentamiento de residuos de goma en el horno 16 a una temperatura 500 0C comienza la termólisis de los residuos de goma. Procede con la liberación de productos gaseosos y residuo carbono sólido. En este caso, la temperatura en el horno 16 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 26 y se regula cambiando la cantidad de combustible quemado en el quemador 10.
En nuestro caso, con una capacidad de 1000 kg/h, los residuos producen 400 kg/h de productos gaseosos de descomposición térmica y 600 kg/h de residuos sólidos que contienen 100 kg de metal (cordo metálico) y 72 kg de óxidos metálicos (óxidos de zinc, titanio, hierro, aluminio, cobre, etc.).
Los productos gaseosos de descomposición de los residuos se mezclan con vapor de agua y la fracción de hidrocarburos pesados pulverizados, lo que resulta en una mezcla bifásica en el horno 16. La presión del reactor se eleva por encima de la presión atmosférica.
En nuestro caso, 400 kg/h de productos gaseosos de descomposición se mezclan con 300 kg/h de vapor de agua y 20 kg/h de productos gaseosos de descomposición térmica de fracción de hidrocarburo pesado. Como resultado, se forma una mezcla de vapor y gas en la cantidad de 720 kg/h.
Durante el proceso de calentamiento en el horno 16, también se produce la evaporación parcial y la descomposición térmica de la fracción de hidrocarburos pesados para formar hidrocarburos de menor peso molecular (hidrocarburos ligeros valiosos) y hollín.
Supongamos que una descomposición térmica de 30 kg/h de una fracción de hidrocarburo pesado produce 20 kg/h de productos gaseosos con un peso molecular más bajo que la fracción pesada original. Los 10 kg/h restantes de la fracción pesada de 30 kg/h en forma de hollín se mezclan con el residuo sólido de la descomposición térmica de los residuos de goma.
La descomposición térmica de la fracción de hidrocarburo pesado pilverizada en el reactor produce hidrocarburos valiosos con una masa molecular más bajo, así como hollín con un bajo contenido de óxidos metálicos (ceniza), ya que la fracción de hidrocarburo pesado original tenía un bajo contenido de óxidos metálicos.
Por lo tanto, se mejora la calidad de los productos del tratamiento de residuos de goma.
Los productos gaseosos resultantes de la descomposición de los desechos en una mezcla con vapor de agua, productos de descomposición térmica de la fracción pesada en forma de una mezcla de vapor y gas del horno 16 se alimentan al depurador 29. La alimentación se produce a través del indicador de caudal 28. El caudal está regulado por la canilla 27 de modo que el caudal no exceda de 720 kg/h. Este ajuste del caudal, es decir, la cantidad de mezcla de vapor y gas que se descarga del reactor, es necesario para mantener la presión en el reactor por encima de la presión atmosférica. Esto es necesario para eliminar la posibilidad de que el aire se absorba en el reactor y se
forme una mezcla explosiva en el reactor.
Al mismo tiempo, desde el reposadero 30 con la ayuda de la bomba ajustable 31, el agua se alimenta a través del indicador de caudal 32 en la boquilla 33. Esta agua se formó en el reposadero 30 como resultado de la separación (delaminación) del condensado.
El caudal de la mezcla de vapor y gas se regula por la canilla 27, y el caudal de agua se regula por la bomba 31. Por lo tanto, establece la cantidad de agua pulverizada con una boquilla 33 en el caudal de la mezcla de vapor y gas igual al 5% del caudal másico de la mezcla.
En nuestro caso, con un caudal de mezcla de vapor y gas de 720 kg/h, el caudal de agua pulverizada en el flujo de mezcla es de 36 kg/h.
En el depurador 29, como resultado del intercambio de calor de la mezcla de vapor y gas con gotas de agua, las gotas de agua se calientan y se evaporan, y la mezcla se enfría a una temperatura de 4000C hasta la temperatura 3500C. Como resultado del enfriamiento de la mezcla, los hidrocarburos de alta masa molecular se condensan para formar una fracción pesada en la cantidad de 30 kg/h. Esta condensación no ocurre en la superficie, sino en el volumen y, por lo tanto, los pares de hidrocarburos de alto peso molecular se condensan para formar gotas. En estas gotas se deposita el polvo de carbono (hollín) de 10 kg/h extraído del horno 16. Las gotas formadas se precipitan en el depurador para formar una mezcla de 30 kg/h de líquido y 10 kg/h de hollín. La mezcla resultante con un caudal de 40 kg/h del depurador 29 se lleva a tanque 20.
El agua pulverizada a una cantidad de 36 kg/h se evapora completamente para formar vapor de agua. En este caso, la temperatura de enfriamiento de la mezcla de vapor y gas en el depurador 29 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 34 y se regula cambiando el caudal de agua pulverizada. La temperatura se mantiene (con un valor) igual a 3500C.
Cuando el suministro de agua en una cantidad inferior al 5% del caudal másico de la mezcla de vapor y gas, el enfriamiento será pequeño. La cantidad principal de la fracción de hidrocarburo pesado no se liberará de la mezcla de vapor y gas. Esto significa que la fracción de hidrocarburo pesado que no se ha liberado en el depurador 29 caerá en los tubos del condensador 35. Esto puede hacer que el sistema falle.
La mezcla de vapor y gas purificada de la fracción pesada de hidrocarburos y polvo de carbono se elimina del depurador 29 con un caudal de 716 kg/h. Dado que de la mezcla de vapor y gas de 720 kg/h en el depurador se liberaron 30 kg/h de fracción pesada y 10 kg/h de hollín, pero se agregaron 36 kg/h de vapor de agua, la cantidad de mezcla de vapor y gas que se lleva al condensador es de 716 kg/h.
En el condensador, la mezcla de vapor y gas se enfría a una temperatura Tenfr.= 300C. Esto ocurre bombeando a través de la carcasa del condensador de agua de la torre de enfriamiento 36. En este caso, la temperatura en el condensador se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 37.
Como resultado del enfriamiento en el condensador 35, parte de la mezcla de vapor y gas se condensa para formar un condensado en una cantidad de 690 kg/h.
Al mismo tiempo, 690 kg de condensado contienen 336 kg de agua y 354 kg de hidrocarburos líquidos.
El agua del condensador 35 con caudal de 690 kg/h se drena en el reposadero 30. En el reposadero hay una separación de agua e hidrocarburos líquidos.
Debido a que el agua tiene una densidad más alta, se acumula en la parte inferior del reposadero 30. Los hidrocarburos líquidos se recogen en la parte superior del reposadero. Los hidrocarburos líquidos del reposadero 30 a través de la canilla 38 con caudal de 354 kg/h se drenan en el tanque de almacenamiento 39. Desde el reposadero 30 a través del indicador de caudal 40, el agua con caudal de 300 kg/h se alimenta al filtro 41. Purifica el agua en el filtro 41 de compuestos orgánicos (hidrocarburos) y luego se alimenta al generador de vapor 7 para producir vapor de agua. El tratamiento del agua en un ciclo cerrado permite evitar su liberación al medio ambiente, lo que mejora el rendimiento ecológico del proceso del tratamiento de residuos, es decir, reduce las emisiones de sustancias nocivas al medio ambiente.
Los hidrocarburos no condensables del condensador 35 con la ayuda de la bomba ajustable 42 con caudal de 26 kg/h se alimentan al quemador 10 y se queman.
Dado que el calor de combustión de los hidrocarburos no condensables es de 30 000 kJ/kg, la combustión de 26 kg/h de hidrocarburos es equivalente a la combustión de 20 kg/h de combustible líquido con un calor de combustión de 40 000 kJ/kg. Por lo tanto, el consumo de combustible líquido suministrado al quemador 10 del tanque 11 se reduce en 20 kg/h, es decir, hasta el valor de 130 kg/h.
La combustión de gases no condensables permite evitar su liberación al medio ambiente, así como reducir el caudal de combustible adicional para el proceso del tratamiento de residuos que contienen goma.
Los hidrocarburos líquidos del tanque de almacenamiento 39 con la ayuda de la bomba ajustable 43 se alimentan al quemador 10 y se queman. La alimentación se realiza a través de un indicador de caudal 24 con un caudal de 130 kg/h. Al mismo tiempo, se detiene el suministro de combustible desde el tanque 11 completamente.
El uso de hidrocarburos líquidos producidos en el proceso del tratamiento de residuos como combustible permite eliminar el consumo de combustible adicional. Estos hidrocarburos líquidos se obtienen en el proceso del tratamiento de residuos.
El residuo sólido del horno 16 a través del canal de la descarga 19 con un alimentador de esclusa 45 con caudal de 600 kg/h se lleva al enfriador 46 con una manguita de enfriamiento 47. Encienda el motor 48 y gire el tornillo 49, que mueve el residuo sólido desde la carga hasta descarga (canal) 19. Al mismo tiempo, desde la torre de enfriamiento 36 a través de la manguita 47 del enfriador 46, el agua de enfriamiento se bombea. Cuando se mueve sobre el refrigerador, el residuo de carbono sólido se enfría a una temperatura no superior a 1000C, que es controlado por las lecturas del sensor de temperatura 50. El residuo sólido enfriado del enfriador 46 con caudal de 600 kg/h se descarga en el separador magnético 51. El separador magnético 51 libera 100 kg/h de metal del residuo sólido. Desde el separador magnético, el metal se descarga con caudal de 100 kg/h se lleva al almacenamiento 52. El residuo sólido purificado de metal con caudal de 500 kg/h se alimenta a un separador dieléctrico 53. En el separador dieléctrico, los materiales no conductores (óxidos), incluido el óxido de zinc en una cantidad de 62 kg/h, se separan del residuo sólido. Desde el separador dieléctrico, el óxido de zinc mezclado con otros óxidos (óxidos de silicio, calcio, titanio, etc.) en una cantidad de 62 kg/h se descarga en el almacenamiento 54.
El contenido de óxido de zinc en esta mezcla alcanza 30-40 % dependiendo del tipo de residuos que contienen goma y, por lo tanto, esta mezcla es una materia prima de alta calidad para la producción de óxido de zinc.
Eliminar completamente el residuo de carbono de los óxidos no es posible solo por separación dieléctrica, ya que algunos de los óxidos están conectados (unidos) a las partículas de carbono. Por lo tanto, tales partículas son eléctricamente conductoras, a diferencia de los óxidos, y en un separador dieléctrico se separarán junto con las partículas de carbono.
El residuo sólido purificado del separador dieléctrico 53 con caudal de 438 kg/h se descarga en el almacenamiento 55. Como resultado de la separación del residuo sólido de metal y parte de los óxidos metálicos, el contenido de carbono aumenta. Con 65 %masa de carbono en un residuo solido crudo de 600 kg después de su purificación, el contenido de carbono será 89 %masa. Por lo tanto, el residuo sólido procesado de esta manera es un análogo de negro de carbono.
Por lo tanto, como resultado de la separación magnética y dieléctrica secuencial del residuo sólido, se obtiene un negro de carbono de alta calidad y una materia prima de alto grado para producir óxido de zinc.
Ejemplo 2.
Desde el almacenamiento 1 hasta el buzón 2, con los retenedores cerrados 3 y 4, se alimentan los residuos de goma desmenuzados 5 en forma de los chips. Tales chips tienen dimensiones de 20 mm x 20 mm x 20 mm y una densidad aparente de 800 kg/m3. Al cargar el buzón 2 con una capacidad de 1 m3 la cantidad de los chips en este buzón será de 800 kg. Después de llenar el buzón 2, abra el retenedor 3 y los residuos del buzón 1 se despiertan hacia abajo en el buzón 6 y permanecen en el retenedor 4. Después de eso, cierre el retenedor 3. Desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba 8 con caudal ajustable, el vapor de agua se alimenta a el buzón 6 con un caudal de 600 kg/h y a una temperatura de 1100C.
Llegando a una gran superficie fría de los chips de goma (temperatura de los chips 200C) el vapor de agua se enfría bruscamente por debajo de 1000C y comienza a condensarse con la liberación de calor de condensación rconden =2500 kJ/kg. Debido a este calor de condensación, los residuos de goma se calientan a temperatura Tc = 1000C. La temperatura de calentamiento de los residuos se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 9. El vapor de agua no condensable expulsa el aire de la capa de los chips de goma, que con el corriente de vapor de agua ingresa al quemador 10.
Para calentar 800 kg de residuos de goma desde la temperatura inicial T0=200C hasta la temperatura de calentamiento Tc = 1000C condensa 50 kg de vapor de agua. Esto significa que con un consumo de vapor de agua de 600 kg/h, el tiempo de calentamiento de los residuos es de hasta 1000C será de 5 min.
Calentamiento de residuos a Tc = 1000C significa que la presión del vapor de agua ha alcanzado un valor igual a la presión atmosférica (normal). En este caso, todo el aire de los residuos se desplaza al quemador 10.
Después de calentar los chips a la temperatura Tc = 1000C detener el suministro de vapor de agua en el buzón 2 desde el generador de vapor 7.
Simultáneamente con la entrada de aire y vapor de agua del buzón 2 en el quemador 10 del tanque 11 a través de la canilla 12 con caudal de 240 kg/h, el combustible se alimenta y se quema. Los productos de combustión resultantes
del quemador 10 a alta temperatura (aproximadamente Tquemador = 10000C) con un caudal de 6240 kg/h entran en la manguita de calentamiento 13. Al quemar 1 kg de combustible líquido, se forman 26 kg de productos de combustión con una temperatura de 10000C.
Cuando los productos de combustión pasan por la manguita de calentamiento 13, se enfrían a una temperatura T1 = 6000C. Salen al generador de vapor 7, en el que los productos de combustión se enfrían a T2 =1200C, y su calor se gasta en la producción de vapor de agua en la cantidad de 600 kg/h.
A continuación, desde el generador de vapor 7 con la ayuda de la bomba de humo 14, enfriado a la temperatura T2 = 1200C, los productos de combustión con un caudal de 6240 kg/h se llevan a la chimenea 15. En este caso, los productos de combustión se enfrían a una temperatura T2 = 120°C.
Esto permite un uso útil del calor generado por la manguita de calentamiento de 13 productos de combustión. De esta manera, se puede reducir el consumo de energía en el tratamiento de residuos.
De lo contrario, al retirar los productos de combustión con T1= 6000C inmediatamente en la chimenea con un caudal de 6240 kg/h, se liberará a la atmósfera (medio ambiente) la siguiente cantidad de energía térmica Q atm. :
Qa t m . = C Cp M c
(t -
Tp
) = 1,2 kJ/kg0C * 6240 kg/h * (6000C - 1200C)=
= 3594240 kJ/h, o 998 kW,
donde CC — la capacidad calorífica específica de los productos de la combustión, 1,2 kJ/kg0C;
M c — consumo de productos de combustión, 6240 kg/h;
Ti — temperatura de salida de los productos de combustión en la salida, 6000C y
Tp — temperatura de los productos de combustión después del generador de vapor, 1200C.
Por lo tanto, no se utilizan 998 kW de potencia térmica en este caso.
Esta cantidad es suficiente para producir 600 kg/h de vapor de agua utilizado en el proceso del tratamiento.
El uso de esta potencia térmica para la producción de vapor de agua permite en nuestro caso reducir el consumo de energía en el proceso del tratamiento de residuos de goma.
Abre el retenedor 4. Los residuos del buzón 6 bajo la acción de su propio peso en la cantidad de 800 kg entran en el horno 16. Después de eso, el retenedor 4 se cierra. Simultáneamente con la apertura del retenedor 4, gire el tornillo 18 a una velocidad de 4 rpm con el motor 17. Los residuos descargados en el reactor forman una capa sólida en el tornillo 18. Al girar el tornillo 18, estos residuos se eliminan gradualmente de la capa. El tornillo 18 mueve los residuos de la carga al canal de descarga 19 con caudal de 1600 kg/h. Por lo tanto, el tornillo 18 se recogerá de la capa de 800 kg de residuos de goma y se moverá durante 30 minutos. Durante este tiempo, se carga desde el almacenamiento 1 en el buzón 2 una nueva porción de residuos en la cantidad de 800 kg y se purga con vapor de agua. Por lo tanto, para lograr una capacidad de 1600 kg/h, es necesario cargar y purgar 2 porciones de residuos en una hora con vapor de agua.
Simultáneamente con la alimentación de residuos de goma en el horno 16, es decir, descargándolos del buzón 6, desde el tanque 20 con una fracción de hidrocarburo pesado en la boquilla 23, se alimenta una fracción de hidrocarburo pesado. Esto se hace con una bomba ajustable 21 a través del indicador de caudal 22 con un caudal de 240 kg/h.
En la etapa de inicio de la instalación, hasta que no hay la fracción de hidrocarburos pesados, en el tanque 20 se vierte 240 kg de aceite negro. El aceite negro se utiliza como una fracción de hidrocarburo pesado, ya que los indicadores físico-químicos de la fracción pesada de descomposición térmica de los residuos que contienen goma están cerca de los indicadores similares del aceite negro.
Desde el generador de vapor 7, el vapor de agua se alimenta a la boquilla 23. Esto se hace con una bomba ajustable 24 a través del indicador de caudal 25 con un caudal de 480 kg/h.
Al regular los gastos del vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado, establezca la proporción de masa de la fracción pesada y el vapor de agua suministrados a la boquilla 23 dentro de (0,5):1, que es igual a (240 kg):480 kg. En nuestro caso, para garantizar la productividad de los residuos de 1600 kg/h, se establece un consumo de vapor de agua de 480 kg/h y un consumo de fracción de hidrocarburo pesado de 240 kg/h.
En la boquilla 23, bajo la acción del flujo de vapor de agua con la temperatura Tvapor = 1600C, la fracción de hidrocarburo pesado se pulveriza con un tamaño de gota de 01-05 mm Como resultado se forma un medio
bifásico en el horno 16 (vapor de agua y gotas de fracción de hidrocarburo pesado), en el que caen los residuos de goma cargados desde el buzón 6.
El medio bifásico resultante transfiere el calor de la manguita de calentamiento 13 a la superficie de los residuos de goma por convección. Este medio, debido a la presencia de gotas de fracción pesada, tiene una densidad mayor que la del vapor de agua. Esto se debe al hecho de que la densidad de la fracción de hidrocarburo pesado es de 950 kg/m3.
La densidad del vapor de agua en nuestro caso es de 0,6 kg/m3. En nuestro caso, cuando se pulveriza en 480 kg de vapor de agua 240 kg de fracción de hidrocarburo pesado, la densidad de la mezcla bifásica resultante será la siguiente:
donde Mvap — masa de vapor de agua, 480 kg;
Mpes — masa de la fracción pesada, 240 kg.
Dado que el medio bifásico tiene una densidad en nuestro caso un 50% más alta que la densidad del vapor de agua puro, el proceso de transferencia de calor de este medio bifásico en comparación con la transferencia de calor del vapor de agua puro se intensifica tanto debido a la mayor densidad como a los coeficientes de transferencia de calor más altos del medio bifásico con residuos de goma. El crecimiento de los coeficientes de transferencia de calor y, por lo tanto, la intensidad de la transferencia de calor, se debe al hecho de que en el medio bifásico hay gotas de fracción líquida. Cuando las gotas de fracción líquida calentadas entran en la superficie de los residuos de goma, como resultado del contacto, se crean altas diferencias de temperatura (diferencia de temperatura entre una gota caliente y una superficie de residuos más fría), como resultado de lo cual se intensifica (aumenta el flujo de calor) la transferencia de calor de las gotas calentadas a los residuos.
Al aumentar el contenido de la fracción pesada en la mezcla, es decir, cuando la proporción de masa de la fracción pesada al vapor de agua es mayor que (0,5): 1, aumenta el caudal de la fracción líquida pesada. Al mismo tiempo, en el proceso de pulverización de una fracción pesada de más de 240 kg/h en un flujo de vapor de 480 kg/h, el flujo de vapor se enfría bruscamente y se produce su condensación. Esto significa que con una relación superior a (0,5): 1, no es posible obtener una mezcla bifásica en forma de gotas de fracción pesada en una corriente de vapor de agua. Al mismo tiempo, debido a la alta concentración de gotas en el flujo de vapor, estas últimas se depositarán intensamente en el propio reactor y en los residuos de goma, como resultado de lo cual se interrumpirá el proceso del tratamiento de residuos.
El suministro de vapor de agua y la fracción de hidrocarburo pesado pulverizado a la zona de carga de residuos proporciona una alta diferencia de temperatura entre el vapor de agua con gotas de fracción pesada (temperatura no inferior 1600C y residuos fríos con una temperatura de aproximadamente 30-400C. Y esto (alta diferencia de temperatura) proporciona altas corrientes de calor, lo que resulta en un calentamiento más rápido de los residuos y un menor tiempo del tratamiento.
Los residuos de goma se mueven con un tornillo 18 con un caudal de 1600 kg/h. Se calientan por intercambio de calor, tanto con la propia manguita 13 como por intercambio de calor con una fracción de hidrocarburo pesada pulverizada en medio de vapor de agua. Las gotas de la fracción de hidrocarburo pesado calentado se depositan en la superficie de los residuos de goma. Los calientan intensamente. Además, la capa superficial de residuos bajo la influencia de gotas de fracción de hidrocarburo pesado se disuelve. Esto acelera la descomposición térmica de la goma, es decir, reduce el tiempo del tratamiento de los residuos y, en consecuencia, reduce los consumo de energía del proceso del tratamiento.
En el proceso de calentamiento de residuos de goma en el horno 16 a una temperatura 500 0C comienza la termólisis de los residuos de goma. Procede con la liberación de productos gaseosos y residuos sólidos. En este caso, la temperatura en el horno 16 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 26 y se regula cambiando la cantidad de combustible quemado en el quemador 10.
En nuestro caso, a la salida de 1600 kg/h de residuos de goma, se forman 800 kg/h de productos gaseosos de descomposición térmica de residuos y 800 kg/h de residuos sólidos. El residuo sólido contiene 80 kg de metal (cordo metálico) y 90 kg de óxidos metálicos (óxidos de zinc, titanio, hierro, aluminio, cobre, etc.).
Los productos gaseosos de descomposición de los desechos se mezclan con vapor de agua y fracción de hidrocarburos pesados pulverizados. Como resultado, se forma una mezcla bifásica en el horno 16. La presión del reactor se eleva por encima de la presión atmosférica.
En nuestro caso, 800 kg/h de productos gaseosos de descomposición se mezclan con 480 kg/h de vapor de agua y 120 kg/h de productos gaseosos de descomposición térmica de fracción de hidrocarburo pesado. Como resultado,
se forma una mezcla de vapor y gas en la cantidad de 1400 kg/h.
Durante el proceso de calentamiento en el horno 16, también se produce la evaporación parcial y la descomposición térmica de la fracción de hidrocarburos pesados para formar hidrocarburos de menor peso molecular (hidrocarburos ligeros valiosos) y hollín.
Supongamos que una descomposición térmica de 240 kg/h de una fracción de hidrocarburo pesado produce 120 kg/h de productos gaseosos con un peso molecular más bajo que la fracción pesada original. Los 120 kg/h restantes de la fracción pesada en forma de hollín se mezclan con el residuo sólido de la descomposición térmica de los residuos de goma.
Como resultado de la descomposición térmica de la fracción de hidrocarburo pesado pulverizada en el reactor, se forman hidrocarburos valiosos con una masa molecular más bajo. Además, se forma hollín con un bajo contenido de óxidos metálicos (ceniza), ya que la fracción de hidrocarburo pesado original tenía un bajo contenido de óxidos metálicos.
Por lo tanto, se mejora la calidad de los productos del tratamiento de residuos de goma.
Los productos gaseosos resultantes de la descomposición de los desechos en una mezcla con vapor de agua, productos de descomposición térmica de la fracción pesada en forma de una mezcla de vapor y gas del horno 16 se alimentan al depurador 29 a través del indicador de caudal 28. El caudal está regulado por la canilla 27 de tal manera que no exceda de 1400 kg/h. Tal ajuste del caudal, es decir, la cantidad de mezcla de vapor y gas que se descarga del reactor, es necesario para mantener la presión en el reactor por encima de la presión atmosférica. Esto elimina la posibilidad de que el aire se absorba en el reactor y se forme una mezcla explosiva en el reactor.
Al mismo tiempo, desde el reposadero 30 con la ayuda de la bomba ajustable 31, el agua se alimenta a través del indicador de caudal 32 en la boquilla 33. Esta agua se formó en el reposadero 30 como resultado de la deslaminación del condensado.
El caudal de la mezcla de vapor y gas se regula por la canilla 27. El caudal de agua se regula por la bomba 31. Por lo tanto, establece la cantidad de agua pulverizada con una boquilla 33 en el caudal de la mezcla de vapor y gas al 15% del caudal másico de la mezcla.
En nuestro caso, con un caudal de mezcla de vapor y gas de 1400 kg/h, el caudal de agua pulverizada en el flujo de mezcla es de 210 kg/h.
En el depurador 29, como resultado del intercambio de calor de la mezcla de vapor y gas con gotas de agua, las gotas de agua se calientan y se evaporan. En este caso, la mezcla se enfría a una temperatura de 5000C hasta la temperatura 3000C. Como resultado del enfriamiento de la mezcla, los hidrocarburos de alta masa molecular se condensan para formar una fracción pesada en la cantidad de 220 kg/h. Esta condensación no ocurre en la superficie, sino en el volumen y, por lo tanto, los pares de hidrocarburos de alto peso molecular se condensan para formar gotas. En estas gotas se deposita el polvo de carbono de 20 kg/h extraído del horno 16. Las gotas formadas se precipitan en el depurador para formar una mezcla de 220 kg/h de líquido y 20 kg/h de hollín. La mezcla resultante con un caudal de 240 kg/h del depurador 29 se lleva a tanque 20.
El agua pulverizada a una cantidad de 210 kg/h se evapora completamente para formar vapor de agua. En este caso, la temperatura de enfriamiento de la mezcla de vapor y gas en el depurador 29 se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 34 y se regula cambiando el caudal de agua pulverizada, manteniendo la temperatura igual a 3000C.
El suministro de agua en cantidades superiores al 15% del caudal másico de la mezcla de vapor y gas hará que parte del agua no se evapore en el flujo de la mezcla de vapor y se caiga junto con la fracción pesada y el hollín en el depurador. Esto producirá una mezcla de fracción pesada con agua y hollín en el depurador. En este caso, será necesario un procesamiento adicional de dicha mezcla para extraer agua de ella. Esto aumentará los costos de energía para el proceso del tratamiento.
La mezcla de vapor y gas del depurador 29, purificada de la fracción pesada de hidrocarburos y polvo de carbono (hollín) con un flujo de 1370 kg/h, se lleva al condensador 35. Dado que de la mezcla de vapor y gas de 1400 kg/h en el depurador se liberaron 220 kg/h de fracción pesada y 20 kg/h de hollín, pero se agregaron 210 kg/h de vapor de agua, la cantidad de mezcla de vapor y gas que se lleva al condensador 35 es de 1370 kg/h.
En el condensador 35, la mezcla de vapor y gas se enfría a una temperatura Tenfr.= 300C. Esto ocurre bombeando agua de la torre de enfriamiento 36 a través de la carcasa del condensador. En este caso, la temperatura en el condensador se controla de acuerdo con las lecturas del sensor de temperatura 37.
Para enfriar y condensar la mezcla de vapor y gas en el condensador 35, es necesario bombear la siguiente cantidad de agua circulante a través de su carcasa:
Qk 2 X 1370 X (300 - 30 ) 1000 X 1250
M r = -= 9520 kg/h.
CpA X (TEn - TSai) 4 ,13 X (30 - 30 )
donde Qk - CmesX Gmgs X {Tmgz Tenf ) + Rcondenéconde™
CpA — capacidad calorífica específica del agua, 4,18 kJ/kg0C;
Cmez — capacidad calorífica específica de la mezcla de vapor y gas, 2,0 kJ/kg 0C;
TEn — temperatura de entrada de agua de refrigeración en el condensador, 300C;
Tsai — temperatura de salida del agua de refrigeración del condensador, 800C;
Tmez — temperatura de la mezcla de vapor y gas en la entrada del condensador, 3000C;
Tenf — temperatura de enfriamiento, 300C;
Rconden — calor específico de condensación de la mezcla de vapor y gas, 1000 kJ/kg;
Mconden — la cantidad del condensado formado, 1250 kg/h;
Gmez — caudal de la mezcla, 1370 kg/h.
Como resultado del enfriamiento en el condensador 35, parte de la mezcla de vapor y gas se condensa para formar un condensado en una cantidad de 1250 kg/h.
Al mismo tiempo, 1250 kg de condensado contienen 690 kg de agua y 560 kg de hidrocarburos líquidos.
El condensado del condensador 35 con caudal de 1250 kg/h se drena en el reposadero 30. En el reposadero hay una separación de agua e hidrocarburos líquidos. Debido a que el agua tiene una densidad más alta, se acumula en la parte inferior del reposadero 30. Los hidrocarburos líquidos se recogen en la parte superior del reposadero. Los hidrocarburos líquidos del reposadero 30 a través de la canilla 38 con un caudal de 560 kg/h se drenan en el tanque de almacenamiento 39.
Desde el reposadero 30 a través del indicador de caudal 40, el agua con caudal de 690 kg/h se alimenta al filtro 41. Purifica el agua en el filtro 41 de compuestos orgánicos (hidrocarburos) y luego se alimenta al generador de vapor 7 para producir vapor de agua. El tratamiento del agua en un ciclo cerrado permite evitar su liberación al medio ambiente, lo que mejora el rendimiento ecológico del proceso del tratamiento de residuos, es decir, reduce las emisiones de sustancias nocivas al medio ambiente.
Los hidrocarburos no condensables del condensador 35 con la ayuda de la bomba ajustable 42 con caudal de 120 kg/h se alimentan al quemador 10 y se queman.
Dado que el calor de combustión de los hidrocarburos no condensables es de 30000 kJ/kg, la combustión de 120 kg/h de hidrocarburos es equivalente a la combustión de 90 kg/h de combustible líquido con un calor de combustión especifico de 40000 kJ/kg. Por lo tanto, el consumo de combustible líquido suministrado al quemador 10 del tanque 11 se reduce en 90 kg/h, es decir, hasta el valor de 150 kg/h.
La combustión de gases no condensables permite evitar su liberación al medio ambiente, así como reducir el caudal de combustible adicional para el proceso del tratamiento de residuos que contienen goma.
Los hidrocarburos líquidos del tanque de almacenamiento 39 con la ayuda de la bomba ajustable 43 a través del indicador de caudal 44 con un caudal 150 kg/h se alimentan al quemador 10 y se queman. Al mismo tiempo, se detiene el suministro de combustible desde el tanque 11 completamente.
El uso de hidrocarburos líquidos producidos en el proceso del tratamiento de residuos como combustible permite eliminar el consumo de combustible adicional. Los hidrocarburos líquidos se obtienen en el tratamiento de residuos. El residuo sólido del horno 16 a través del canal de descarga 19 con un alimentador de esclusa 45 con caudal de 800 kg/h se lleva al enfriador 46. El enfriador es un transportador de tornillo con una manguita de enfriamiento 47. Encienda el motor 48 y gire el tornillo 49, que mueve el residuo sólido desde la carga hasta descarga (canal) 19. Al mismo tiempo, desde la torre de enfriamiento 36 a través de la manguita 47 del enfriador 46, el agua de enfriamiento se bombea. Cuando se mueve sobre el refrigerador, el residuo de carbono sólido se enfría a una temperatura no superior a 1000C, que es controlado por las lecturas del sensor de temperatura 50. El residuo enfriado del enfriador 46 con caudal de 800 kg/h se descarga en el separador magnético 51. En el separador magnético 51, el residuo de carbono libera 80 kg/h de metal. Desde el separador magnético, el metal se con caudal de 80 kg/h se lleva al almacenamiento 52. El residuo sólido purificado de metal con caudal de 720 kg/h se alimenta a un separador dieléctrico 53. En el separador dieléctrico 53, los materiales no conductores (óxidos) se separan del residuo sólido, incluido el óxido de zinc en la cantidad de 45 kg/h Del separador dieléctrico 53 el óxido de zinc mezclado con otros
óxidos (óxidos de silicio, calcio, titanio, etc.) en la cantidad de 45 kg/h se descarga en el almacenamiento 54. El contenido de óxido de zinc en esta mezcla alcanza 30-40 %, dependiendo del tipo de residuos que contienen goma. Por lo tanto, esta mezcla es una materia prima de alta calidad para la producción de óxido de zinc.
El residuo sólido purificado del separador dieléctrico 53 con caudal de 675 kg/h se descarga en el almacenamiento 55. Como resultado de la separación del residuo sólido de metal y los óxidos metálicos, el contenido de carbono aumenta. Con 65 %masa de carbono en un residuo crudo de 800 kg después de su purificación, el contenido de carbono será 77 %masa. Por lo tanto, el residuo sólido procesado de esta manera es un análogo de negro de carbono.
Por lo tanto, como resultado de la separación magnética y dieléctrica secuencial del residuo sólido, se obtiene un negro de carbono de alta calidad y una materia prima de alto grado para producir óxido de zinc.
Aplicabilidad industrial
El método declarado del tratamiento de residuos que contienen goma difiere de los indicadores mejorados conocidos en los costos de energía, las emisiones al medio ambiente y la calidad de los productos resultantes.
Claims (1)
1. Método del tratamiento de residuos que contienen goma, que incluye su preparación previa, descomposición térmica en un horno, separación de los productos de descomposición en una mezcla de vapor y gas y residuos sólidos, separación de la mezcla de vapor y gas de la fracción de hidrocarburo pesado, caracterizado por
el hecho de que la preparación previa de los residuos se lleva a cabo mediante la purga de vapor de agua,
y la descomposición térmica se lleva a cabo en el medio de una fracción de hidrocarburo pesado pulverizado y vapor de agua sobrecalentado con su relación de masa (0,1 —0,5): 1, la separación de la fracción de hidrocarburo pesado
de la mezcla de vapor y gas se lleva a cabo con agua mediante pulverizándolo en el flujo de la mezcla de vapor y gas en la cantidad de 5-15% del caudal másico de la mezcla,y
del residuo sólido por separación magnética se separa el metal, después de lo cual por separación dieléctrica se separa el producto que contiene óxido de zinc.
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