PL187669B1 - Sposób i urządzenie do termicznego i termokatalitycznego przekształcania matęni, zwłaszcza utylizacji odpadów - Google Patents

Abstract

Sposób termicznego i termokatalitycznego ‘ przekształcania materii, uwłaszcza utylizacji odpadów w metalowym lub ceramicznym zbiorniku z wewnętrzną przestrzenią reakcyjną, w której prowadzi się proces termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, za pomocą źródła ciepła, znamienny tym, że do przestrzeni reakcyjnej (8) wprowadza się stopiony metal (4) o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów (14), którego stan płynny utrzymuje się w szerokim przedziale temperatur, ograniczonym temperaturą topnienia oraz temperaturą parowania. 9. Urządzenie do termicznego i termokataiitycznego przekształcania materii, zwłaszcza utylizacji odpadów, wyposażone w zbiornik metalowy lub ceramiczny, zaopatrzony w czujnik temperatury, palnik oraz otwory wylotowe gazu, znamienne tym, że zbiornik (1) wypełniony jest w części stopionym materiałem, korzystnie stopionym metalem (4) o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów (14) oraz zaopatrzony jest w górnej części, zamykającej przestrzeń reakcyjną (8) w śluzę dolną (9) i śluzę górną (10)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie da termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, zwłaszcza utylizacji odpadów.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P.319711 sposób termicznej utylizacji organicznych odpadów komunalnych za pomocą ich karbonizacji i wytworzenia z powstałego węgla mieszaniny energetycznego gazu powietrznego i wodnego w piecu gazyfikacyjnym polega na tym, że do rozgrzanego wstępnie obrotowego pieca gazyfikacyjnego podaje się surowiec podlegający zgazowaniu w postaci organicznych odpadów komunalnych, który przemieszcza się wzdłuż osi obrotu pieca, przez utworzenie wewnętrznej powierzchni śrubowej pieca, z jednoczesnym mieszaniem, przy czym wzdłuż osi pieca utrzymuje się zmienne strefy temperatury. Energetyczną mieszaninę gazu energetycznego w postaci gorącej mieszaniny gazu powietrznego, wodnego i lotnych węglowodorów odprowadza się do komory spalania, w której spala się z co najmniej dwukrotnym nadmiarem czynnika roboczego stanowiącego powietrze w stosunku do jego objętości, zaś schłodzone w komorze spalania spaliny odprowadza się wentylatorem do komina.

Znane z tego opisu patentowego urządzenie do termicznej utylizacji organicznych odpadów komunalnych zawiera piec gazyfikacyjny o kształcie walca usytuowanego korzystnie poziomo o stosunku średnicy do długości od 1:4 do 1:7, osadzonego obrotowo, wnętrze którego wyłożone jest wykładziną ogniotrwałą, korzystnie ceramiczną, ukształtowaną tak, że tworzy przesypy układające się na linii śrubowej, przy czym wysokość półki przesypu wynosi co najmniej 1/5 średnicy wolnej pieca. Na długości pieca utworzone są strefy temperatury, w każdej ze stref temperatury utworzone są co najmniej trzy przesypy. W pobliżu wysypu usytuowane są dozowniki przegrzanej pary do wnętrza pieca oraz dozowniki czynnika roboczego stanowiącego powietrze. Piec zamknięty jest z jednej strony walcową przystawką zasypową z otworem zasypowym surowca podlegającego zgazowaniu oraz palnikiem pomocniczym z uszczelnieniem ślizgowym i wykładziną ogniotrwałą, korzystnie ceramiczną, a z drugiej strony przystawką wysypową z otworem wysypowym nie zgazowanych i nie spalonych pozostałości oraz rurociągiem wylotowym gazu energetycznego i rozdzielaczem pary z uszczelnieniem ślizgowym i wykładziną ceramiczną.

Pod otworem wysypowym umieszczony jest wysyp w formie stożka z wygarniaczem łańcuchowym z uszczelnieniem wodnym, zaś w otworze zasypowym umieszczony jest ślimak podający ze zbiornikiem surowca podlegającego zgazowaniu.

Wadą takiego urządzenia jest to, że zawiera ruchome elementy z wymurowką w postaci ceramiki ogniotrwałej o wadze kilkuset ton najczęściej, co wywołuje komplikacje techniczne, jak również to, że wielkogabarytowe, ciężkie i wzajemnie ruchome elementy wymagają uszczelnienia dla wydzielających się w procesie gazów, co wobec ich wysokiej temperatury powoduje komplikacje techniczne i technologiczne oraz zmniejsza ich trwałość.

Ponadto niedogodnością jest to, że aby osiągnąć pożądane z ekologicznego punktu widzenia temperatury procesu odgazowania i zgazowania materii, zwłaszcza materii odpadowej, należy zmieniać ilość, sposób i rodzaj dostarczanego do procesu gazu, na przykład powietrza, tlenu, co jednocześnie niekorzystnie wpływa na skład gazu syntezowego otrzymywanego na wyjściu urządzenia.

187 669

Niedogodnością jest również to, że w wielu przypadkach nie udaje się uzyskać pożądanej temperatury procesu i temperatury spalania powstałego gazu syntezowego, bowiem powietrze zwiera tylko 20% tlenu, występuje więc zjawisko polegające na jednoczesnym ogrzewaniu 60% masy powietrza, co ogranicza wzrost temperatury. W przypadku stosowania czystego tlenu, zamiast powietrza, łatwiej jest uzyskać pożądaną temperaturę procesu, ale powstaje konieczność budowy tlenowni, co komplikuje układ technicznie i technologicznie, podraża jego koszty inwestycyjne i eksploatacyjne oraz wymaga dodatkowych technicznych zabezpieczeń przeciwwybuchowych.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr ZP.318844 sposób i urządzenie do termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych, zawiera zbiornik stalowy, na dnie którego umieszczony jest katalizator wykonany z materiału termoizolacyjnego.

Wadą takiego rozwiązania jest to, że katalizator ze względu na niekorzystny gradient temperatury musi wypełniać dno zbiornika cienką warstwą, co zmniejsza wydajność takiej instalacji. Ponadto warstwa katalizatora objęta jest niekorzystnie działaniem gradientu temperatury, a nie polem temperatury jednakowej. Powoduje to, że polimery węglowodorowe, a zwłaszcza tworzywa sztuczne poliolefinowe, rozkładają się w polu termicznym w obecności katalizatorów nie tylko na syntezowy olej opałowy, lecz również na frakcję gazową i frakcję stałą jednocześnie, co powoduje komplikacje techniczne i technologiczne oraz podraża koszty instalacji, ponieważ każda z frakcji wymaga budowy oddzielnych urządzeń składowych. Wszystkie trzy frakcje produktu końcowego występują w temperaturach procesu, wynoszących kilkaset stopni, w fazie gazowej. Produkty pracy instalacji występują w trzech stanach skupienia materii po schłodzeniu gazów do temperatury pokojowej. Do celów dalszego wykorzystania produktów potrzebne jest ich wcześniejsze rozdzielenie.

Wspólną wadą tych rozwiązań jest to, że wymagają, budowy osobnych urządzeń do termicznej utylizacji odpadów oraz osobnych urządzeń do utylizacji termokatalitycznej. Ponadto występuje problem utylizacji lub zagospodarowania odpadów wtórnych, do których należą popiół i nierozkładalne w dostępnych temperaturach procesu części smoliste. Dwa rodzaje odpadów wtórnych wymagają budowy dodatkowych instalacji zewnętrznych w stosunku do instalacji głównych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że do przestrzeni reakcyjnej wprowadza się ciekły metal o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów, którego stan płynny utrzymuje się w szerokim przedziale temperatur, ograniczonym temperaturą topnienia oraz temperaturą parowania.

Korzystnie jest w sposobie według wynalazku, jeśli ciekły metal stanowi stopiona cyna lub ołów albo mieszanina stopionej cyny i ołowiu. Ponadto, jeśli zgazowuje się węgiel pierwiastkowy, który odkłada się w żużlu lub płynnej szlace za pomocą pierwszych dysz umieszczanych na obwodzie zbiornika nad lustrem ciekłego metalu do wtłaczania powietrza lub tlenu.

Korzystnie jest również, jeśli zgazowuje się węgiel pierwiastkowy, który odkłada się w żużlu lub płynnej szlace za pomocą drugich dysz umieszczonych na obwodzie zbiornika nad lustrem ciekłego metalu do wtłaczania wody lub pary wodnej, zaś gaz pirolityczny kieruje się rurociągiem, w którym strumienie kierowane są do palników kotła, a następnie po oddaniu energii kieruje się do stacji oczyszczania spalin, z której kieruje się pierwszym wentylatorem wyciągowym do komina alba część gazu pirolitycznego strumieniem kieruje się za pomocą drugiego wentylatora wyciągowego do palnika pomocniczego urządzenia.

Urządzenie według wynalazku wyróżnia się tym, że zbiornik wypełniony jest w części ciekłym materiałem, korzystnie stopionym metalem o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów oraz zaopatrzony jest w górnej części, zamykającej przestrzeń reakcyjną w śluzę dolną i śluzę górną.

Korzystne jest w urządzeniu, jeśli zbiornik zaopatrzony jest w przewód wylotowy szlaki da komory oraz w pierwsze dysze rozmieszczone na obwodzie nad lustrem ciekłego metalu do wtłaczania powietrza lub tlenu, jak również w drugie dysze rozmieszczone na obwodzie nad lustrem ciekłego metalu do wtłaczania wody lub pary wodnej. Ponadto, jeśli zbiornik wewnątrz wyłożony jest wymurówką ogniotrwałą, przy czym pomiędzy tą wymurówką ogniotrwałą a wewnętrzną ścianą zbiornika umieszczony jest materiał izolacyjny.

187 669

Pierwsze inne urządzenie według wynalazku wyróżnia się tym, że zbiornik wypełniony jest w części cieczą, korzystnie ciekłym metalem o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów oraz zaopatrzony jest w umieszczony na powierzchni cieczy w przestrzeni reakcyjnej katalizator.

Korzystne jest w pierwszym urządzeniu, jeśli kopuła zbiornika wyposażona jest w lej zasypowy utylizowanego materiału organicznego z podajnikiem, korzystnie ślimakowym.

Zgodnie z wynalazkami, przez wprowadzenie do obszaru reakcji stopionego metalu o dużym ciężarze właściwym i o niskiej temperaturze topnienia oraz wysokiej temperaturze parowania, uzyskano oddzielenie przestrzeni reakcyjnej od bezpośredniego oddziaływania strumienia ciepła oraz możliwością nastawiania temperatury niezależnie od ilości, sposobu i rodzaju gazów lub cieczy wprowadzonych do przestrzeni reakcyjnej, jak również kumulowanie dużej ilości energii cieplnej, co powoduje, że niewielka przestrzeń reakcyjna może zapewnić dużą wydajność urządzenia. Ponadto uzyskano możliwość prowadzenia procesu utylizacji odpadów w szerokim zakresie temperatur, na przykład w przypadku użycia cyny w przedziale od 232°C do 2270°C oraz w dowolnie ukształtowanych warunkach tlenowych, beztlenowych, powietrznych, wodnych i itd., w jednym układzie, stosownie do rodzaju przekształcanego materiału. Łatwo jest również utrzymać pożądaną temperaturę dzięki dużej pojemności cieplnej cieczy, dzięki łatwej do zautomatyzowania pracy palnika i palnika pomocniczego oraz sterowanym procesom egzo- i endotermicznym w przestrzeni reakcyjnej.

W urządzeniu natomiast, w przeciwieństwie do innych znanych rozwiązań, żużel, szlaka, części smoliste nie przedostają się do produktów przemiany i mogą być zutylizowane i potem usunięte. Urządzenie umożliwia również obróbkę przedmiotów wielkogabarytowych, takich jak wraki samochodowe, bez rozbierania ich na części oraz odpady komunalne, przemysłowe, szpitalne, pestycydy, ropopochodne i osady porafineryjne, ściekowe, popioły oraz odpady chemiczne wymagające do rozkładu wysokich temperatur. Urządzenie może również wytwarzać gazy syntezowe i spalinowe tak, że nie jest konieczne ich oczyszczanie poprzez podgrzewanie i termokatalityczne dopalanie, co znacznie obniża koszty. Dzięki pierwszej i drugiej dyszy można jednocześnie wtłaczać w temperaturach ponad 350°C powietrze i parę wodną w określonych proporcjach takich, że endotermiczny proces rozkładu cząstek wody na tlen i wodór energetycznie zrównoważy egzotermiczny proces zgazowania do postaci dwutlenku węgla, dzięki czemu można w przestrzeni reakcyjnej uzyskać stałą temperaturę pomimo zachodzących w niej procesów.

Dzięki wysokim temperaturom procesu, możliwym do uzyskania w przestrzeni reakcyjnej, nawet w przypadku termicznej utylizacji niskokalorycznych odpadów nie występuje konieczność dodatkowego podgrzewania spalin w termokatalitycznych stacjach oczyszczania spalin do temperatury wymaganej przez katalizatory, co znacznie obniża koszty budowy takich stacji jak i koszty ich późniejszej eksploatacji, ponadto uzyskano gaz syntezowy zawierający węglowodory zredukowane w większości do tlenku węgla i wodoru, pozbawione węglowodorów złożonych, dzięki czemu w większości przypadków nie jest konieczna budowa stacji oczyszczania spalin.

Przykład stosowania sposobu zostanie bliżej objaśniany w oparciu o rysunek, przedstawiający przykładowe wykonanie urządzenia, który na fig. 1 pokazuje przekrój urządzeniu w ujęciu schematycznym, a na fig. 2 - inne urządzenie w przekroju i ujęciu schematycznym.

Jak pokazano na fig. 1 rysunku, urządzenie składa się z metalowego lub ceramicznego zbiornika 1, wyłożonego od wewnętrznej strony wymurówka ogniotrwałą 2, przy czym pomiędzy wymurówką 2 a wewnętrzną ścianką zbiornika 1 znajduje się materiał izolacyjny 2, chroniący zewnętrzne ścianki zbiornika przed ogrzaniem do wysokich temperatur. Wnętrze zbiornika 1 wypełnione jest w części materiałem ciekłym, który stanowi stopiony metal 4, korzystnie cyna posiadająca temperaturę topnienia 232°C i temperaturę parowania 2270°C, a gęstość 6,54 g/cm³ albo stopiony ołów posiadający temperaturę topnienia 327,5°C i temperaturę parowania 1740°C oraz gęstość 11,35 g/cm3, którego strumień ciepła 6 wnika do roztopionego metalu 4 i utrzymuje go w stanie płynnym w szerokim przedziale temperatur ograniczonym od dołu temperaturą topnienia, a od góry temperaturą parowania.

187 669

Temperatura stopionego metalu 4 mierzona jest za pomocą czujnika temperatury 7, zaś ponad jego powierzchnią znajduje się przestrzeń reakcyjna 8 ograniczona od góry ruchomą śluzą dolną 9 i umieszczoną ponad nią śluzą górną 10, przy czym temperaturę przestrzeni reakcyjnej mierzy się za pomocą czujnika temperatury 11. Ponad śluzą górną 10 zbiornika 1 znajduje się lej zasypowy 12, do którego wnętrza 13 wprowadza utylizowane materiały 14 i po uchyleniu śluzy górnej 10 przemieszcza się je na powierzchnię ruchomej dolnej śluzy 9, po czym śluza 10 zamyka się i dopiero kiedy zamknie się i uszczelni przestrzeń reakcyjna 8 od działania bezpośredniego powietrza atmosferycznego, wówczas uchyla się dolna ruchoma śluza 9 przemieszczając tym samym utylizowane materiały 14 zgromadzone w przestrzeni międzyśluzowej 15 do przestrzeni reakcyjnej 8, w której opadając uzyskują bezpośredni kontakt ze stopionym metalem 4. Stopiony metal 4 o stałej i pożądanej temperaturze utrzymywanej poprzez palnik 5 powoduje, że pojemność cieplna materiału 4 jest wielokrotnie większa od pojemności cieplnej materiału 14 co powoduje, że proces termicznego przekształcania materii następuje w całej objętości przekształcanej materii, stanowiącej utylizowany materiał 14 i w jednakowej temperaturze w warunkach praktycznie beztlenowych bez udziału powietrza atmosferycznego. Beztlenowy proces termicznego przekształcania materiału 14 prowadzony dla odpadów komunalnych, przemysłowych i niebezpiecznych powoduje powstawanie gazów pirolitycznych z części organicznej - odpady biologiczne, tworzywa chemiczne oraz węgla pierwiastkowego i materiałów ceramicznych tworzących w temperaturach powyżej 1600°C płynną szlakę 15, która po przekroczeniu określonego poziomu przelewem 16 odprowadzana jest do pojemnika 17, gdzie zostaje poddana szokowemu schłodzeniu w wodzie i wytworzeniu granulatu bazaltopodobnego, który nie jest już odpadem, a który należy do grupy kruszyw budowlanych i dla drogownictwa.

Gaz pirolityczny, który jest gazem palnym, wypełniając przestrzeń reakcyjną 8 przedostaje się do otworów 18 i 19 zbiornika 1, przy czym przedostając się do otworu 18 wnika do awaryjnego komina zrzutowego 20, który otwiera się wypuszczając gazy do atmosfery tylko wtedy, kiedy ciśnienie gazów w przestrzeni reakcyjnej 8 wzrośnie ponad ustalany poziom, wówczas, kiedy gazy pirolityczne w przestrzeni reakcyjnej 8 uległyby niekontrolowanemu zapaleniu, natomiast przedostając się otworem 12 przechodzą do rurociągu 21, w którym strumieniem 22 kierowane są do palników kotła 23, z którego po oddaniu energii kierowane są do stacji oczyszczania spalin 24, by następnie te spaliny wentylatorem skierować do komina 26. Część pirolityczna gazów palnych strumieniem 27 przy pomocy wentylatora 28 dostarczana jest do palnika pomocniczego 29, który również wytwarza ciepło 6.

W przypadku pirolizy beztlenowej, dla dużej grupy utylizowanych materiałów 14, przedstawione urządzenie jest urządzeniem autoenergetycznym, to znaczy ciepło unoszone przez spalany gaz pirolityczny pokrywa potrzeby ciepła procesowego i straty energii urządzenia. Dla otrzymania naddatku energii ponad ciepło procesowe produkcji energii cieplnej do sprzedaży albo innych celów technologicznych należy spalić węgiel pierwiastkowy, który odkłada się w żużlu lub płynnej szlace 15. Spalenie tego węgla dokonuje się w rożny sposób i służą do tego dwie dysze 30 i 31 rozmieszczone na obwodzie zbiornika 1 ponad lustrem stopionego metalu 4. Komplet wielu dysz 30 ma osie skierowane na lustro metalu 4, na punkty położone w przybliżeniu w połowie odległości pomiędzy środkiem geometrycznym lustra metalu 4 a obwodem lustra metalu 4. Komplet tych dysz 30 służy do wtłaczania powietrza lub tlenu potrzebnego do zgazowania węgla pierwiastkowego. Proces zgazowania węgla poprzez utlenianie jest procesem egzotermicznym i w przypadku utlenienia węgla do postaci dwutlenku węgla, powoduje wzrost temperatury w przestrzeni reakcyjnej 8 i wzrost temperatury w kotle 23, w którym tlenek węgla dopala się do dwutlenku węgla. W przypadku całkowitego utlenienia węgla pierwiastkowego zawartego w żużlu lub szlace 15, żużel ten lub szlaka 15 zawierają tylko części mineralne i ewentualnie inne metaliczne zawarte w przekształcanym materiale 14.

Drugi komplet dysz 33 ma swoje osie również skierowane na lustro metalu 4, na punkty położone w przybliżeniu w połowie odległości pomiędzy środkiem geometrycznym lustra metalu 4 a obwodem lustra metalu 4. Komplet tych dysz 31 służy do wtłaczania wody lub pary wodnej potrzebnej do zgazowania węgla pierwiastkowego, przy czym woda lub para

187 669 wodna służą jako nośniki tlenu. Para wodna w temperaturze ponad 850°C w obecności węgla rozkłada się na tlen i wodór, przy czym tlen łączy się z węglem, tworząc gazowy tlenek węgla, a mieszanina tlenku węgla i wodoru tworzy gaz palny, zwany gazem wodnym. Mieszanina gazów pirolitycznych i gazów powstałych w procesach spalania lub półspalania węgla lub/i gazu wodnego nosi nazwę gazu syntezowego, którego energia wykorzystywana jest na zewnątrz urządzenia. W tym przypadku również żużel lub szlaka 15, po przejściu węgla pierwiastkowego do postaci gazowej, zawiera tylko części mineralne i ewentualnie metaliczne.

Dwa komplety dysz 30 i 31 umożliwiają jednoczesne prowadzenie dwóch procesów zgazowania węgla i regulację składu oraz temperatury gazu syntezowego, niezależnie od temperatury procesu pirolizy utrzymywanej za pomocą palnika 5 i czujników temperatury 7 i 18.

Wstrzyknięcie tylko wody lub pary wodnej dyszami 31 do przestrzeni reakcyjnej 8 wywołuje w obecności węgla pierwiastkowego endotermiczny proces rozkładu cząsteczek wody na atomy pierwiastków składowych, przez co następuje obniżenie temperatury w przestrzeni reakcyjnej 8, ale jednocześnie jednak wzrasta mimo obniżenia temperatury wartość opałowa gazu syntezowego, gdyż wzbogaca się on o palne składniki takie jak tlenek węgla i wodór, a część wzbogaconego energetycznie gazu syntezowego strumieniem 27 za pomocy wentylatora 28 kierowana jest do palnika pomocniczego 29, który zwiększa swój udział w wytwarzaniu strumienia ciepła 6, powodując wzrost temperatury w przestrzeni reakcyjnej 8. Tak więc w urządzeniu tym następuje proces autoenergetycznych procesów przekształcania materiałów organicznych 14, które stanowią odpady.

Kierunek osi poobwodowo rozmieszczonych kompletów dysz 30 i 31 zapewnia powstanie wirów wstrzykiwanych mediów, które po reakcji z węglem organicznym żużla lub szlaki 15, ruchem spiralnym unoszą się ku górze, dzięki czemu znacznie wydłuża się droga i czas reakcji, czyli czas przebywania w przestrzeni reakcyjnej, co powoduje zmniejszenie ilości toksycznych tlenków azotu, w przypadku, gdy wstrzykiwanym medium jest powietrze atmosferyczne.

W przypadku stosowania stopionego metalu 4 w postaci cyny albo ołowiu lub ich stopów, lub innych niskotopilwych a wysokoparujących metali lub stopów, procesowi termicznego przekształcania utylizacji termicznej poddają się wszystkie znane substancje organiczne i mineralne, gdyż mają ciężar właściwy mniejszy od ciężaru właściwego metalu 4, więc nie toną w nim, a utrzymują się na jego powierzchni poddając się tym samym działaniom mediów wstrzykiwanych za pomocą kompletów dysz 30 i 31. Na powierzchnię metalu 4 można wprowadzić także sorbenty siarki, dzięki czemu przejdzie ona do związków stałych, to jest siarczków i siarczanów i będzie usunięta z gazu syntezowego. Ponadto w przypadku zastosowania stopionego metalu 4 w postaci ołowiu, procesowi termicznej utylizacji można poddać kompletne wraki samochodowe bez konieczności ich rozbierania, gdyż wszystkie elementy z tworzyw sztucznych, jak gumy, płyny oparte na węglowodorach, lakiery i żywice zostaną przekształcone w gaz syntezowy, w zależności od temperatury procesu szkło będzie występowało w postaci łatwej da wygarnięcia stłuczki szklanej lub stopionego szkła odprowadzonego przelewem 16, zaś czysto metaliczna stalowa karoseria samochodu będzie w roztopionym metalu 4 pływać, a po wyjęciu i sprasowaniu może stanowić złom w postaci handlowej.

Czystometaliczne stalowe wraki samochodów, rozgrzane do temperatury kilkuset °C, nawet do 1100°C, powinny być schładzane w wodzie, która ogrzana może stanowić gorącą wodę obiegu pierwotnego wymiennika woda-woda. Czysta woda obiegu wtórnego wymiennika ciepła, ogrzana woda pierwotna, może być wykorzystana do celów socjalnych lub gospodarczych.

Inne urządzenie pokazane na fig. 2 rysunku składa się z metalowego lub ceramicznego zbiornika 1' wyłożonego ad wewnętrznej strony wymurówką ogniotrwałą 2', przy czym pomiędzy tą wymurówką ogniotrwałą a wewnętrzną ścianą zbiornika 1' znajduje się materiał izolacyjny 3' chroniący zewnętrzne ściany zbiornika 1' przed ogrzaniem do wysokich temperatur. Wnętrze zbiornika 1' wypełnione jest stopionym metalem 4, którym najkorzystniej jest cyna mająca temperaturę topnienia 232°C i temperaturę parowania 2270°C, a gęstość 6,54 g/cm³ lub stopiony ołów mający temperaturę topnienia 327,5°C oraz temperaturę parowania 1740°C, a gęstość 11,35 g/cm³ lub też stopiona mieszanina tych metali, która ogrzewana jest palnikiem 5,

187 669 a którego strumień ciepła 6 wnika do metalu 4 i utrzymuje go w stanie płynnym w szerokim przedziale temperatur ograniczonym od dołu temperaturą topnienia, a od góry temperaturą jego parowania. Temperaturę stopionego metalu mierzy się za pomocą czujnika temperatury 7. Na powierzchni stopionego metalu 4 pływa katalizator A, a ponad nim znajduje się czujnik temperatury 7, przy pomocy którego mierzona jest temperatura pod kopułą 9' zbiornika zamykająca przestrzeń reakcyjną 8'. W kopule 9' zbiornika 1' znajdują się trzy otwory 10, 11 i 12. Do Doworu 10 'wprowadzona jest rura 13. do oow-oru 11 wprowadzona jest rura 14, do otworu 12 - przewód awaryjnego komina zrzutowego 15. Rura 13 z drugiego końca zwieńczona jest lejem zasypowym 16, w którym umieszczony jest materiał organiczny 17, najkorzystniej rozdrobnione odpadowe tworzywa sztuczne poliolefinowe, przesuwane stopniowo do przestrzeni reakcyjnej 8' ślimakiem 16'. Przemieszczony do przestrzeni reakcyjnej 8' materiał organiczny 17 stanowiący odpady opada na katalizator A, a poddane działaniu tego katalizatora A i temperatury przekształcają się w olej opałowy występujący w przestrzeni reakcyjnej 8' w zadanej temperaturze procesu w postaci pary. Pary oleju opałowego poprzez otwór 11 w kopule 9' zbiornika 1' przedostają się do rury 14, skąd strumieniem 18 kierowane są do chłodnicy 12, gdzie ulegają skropleniu, a syntezowy olej opałowy już w postaci ciekłej w temperaturze pokojowej kierowany jest do zbiornika oleju 20. Zbiornik oleju 20 jest przewietrzany za pomocą wentylatora 21, który gazowe produkty przekształcenia tworzyw sztucznych poliolefinowych i pozostałości par poprzez przewód kominowy 22 usuwa do atmosfery. Pary produktu przekształcania zgromadzone są w przestrzeni reakcyjnej 8', poprzez otwór 12 przedostają się również do awaryjnego komina zrzutowego 15, który otwiera się tylko wtedy, kiedy ciśnienie gazów w przestrzeni reakcyjnej 8' zwiększy się ponad ustalony poziom, na przykład gdy pary syntezowego oleju opałowego na skutek niekontrolowanego kontaktu z powietrzem ulegną zapaleniu. W przestrzeni reakcyjnej 8' utrzymuje się stałą temperaturę, dzięki dużej pojemności cieplnej metalu 4 i pracy palnika 5, w przypadku konieczności uzupełnienia energii cieplnej można wprowadzać ją da urządzenia przy użyciu pomocniczego palnika olejowego 23 czerpiącego ze zbiornika 20 część wyprodukowanego w urządzeniu syntezowego oleju opałowego.

W przeważających przypadkach do podtrzymania ciepła procesowego zużywane jest 10 do 20% wytworzonego oleju opałowego, a wtedy palnik 5 służy jedynie jako zapalnik pomocniczego palnika olejowego 23.

Końcowym produktem pracy urządzenia jest syntezowy olej opałowy przeznaczony do sprzedaży, w przypadku zanieczyszczenia katalizatora A substancjami smolistymi można je usunąć bez konieczności wyjmowania katalizatora A z urządzenia poprzez przerwanie podawania odpadów do produkcji oleju, podniesienie temperatury materiału 4, a więc i katalizatora A do temperatury przewyższającej temperaturę rozkładu węglowodorów ciężkich i smół, dzięki czemu odparują one z powierzchni katalizatora A, a następnie rozpocząć od nowa termokatalityczny proces tworzyw sztucznych poliolefinowych w syntezowy olej opałowy.

187 669

FIG. 2

187 669 <2

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (15)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, uwłaszcza utylizacji odpadów w metalowym lub ceramicznym zbiorniku z wewnętrzną przestrzenią reakcyjną, w której prowadzi się proces termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, za pomocą źródła ciepła, znamienny tym, że do przestrzeni reakcyjnej (8) wprowadza się stopiony metal (4) o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów (14), którego stan płynny utrzymuje się w szerokim przedziale temperatur, ograniczonym temperaturą topnienia oraz temperaturą parowania.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stopiony metal (4) stanowi stopiona cyna.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stopiony metal (4) stanowi stopiony ołów.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stopiony metal (4) stanowi mieszanina stopionej cyny i ołowiu.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zgazowuje się węgiel pierwiastkowy, który odkłada się w żużlu lub płynnej szlace (15) za pomocą pierwszych dysz (30) umieszczonych na obwodzie zbiornika (1) nad lustrem stopionego metalu (8) do wtłaczania powietrza lub tlenu.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zgazowuje się węgiel pierwiastkowy, który odkłada się w żużlu lub płynnej szlace (15) za pomocy drugich dysz (31) umieszczonych na obwodzie zbiornika (1) nad lustrem stopionego metalu (8) do wtłaczania wody lub pary wodnej.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz pirolityczny kieruje się rurociągiem (21), w którym strumienie (22) kierowane są do palników kotła (23), a następnie po oddaniu energii kieruje się do stacji oczyszczania spalin (24), z której kieruje się pierwszym wentylatorem wyciągowym (25) do komina (26).

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że część gazu pirolitycznego strumieniem (27) kieruje się za pomocą drugiego wentylatora wyciągowego (28) do palnika pomocniczego (29) urządzenia.

9. Urządzenie do termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, zwłaszcza utylizacji odpadów, wyposażone w zbiornik metalowy lub ceramiczny, zaopatrzony w czujnik temperatury, palnik oraz otwory wylotowe gazu, znamienne tym, że zbiornik (1) wypełniony jest w części stopionym materiałem, korzystnie stopionym metalem (4) o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów (14) oraz zaopatrzony jest w górnej części, zamykającej przestrzeń reakcyjną (8) w śluzę dolną (9) i śluzę górną (10).

10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zbiornik (1) zaopatrzony jest: w przewód wylotowy (16) szlaki (15) do komory (17).

11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zbóomik (1) zaopatrzony jest w pierwsze dysze (30) rozmieszczone na obwodzie nad lustrem stopionego metalu (4) do wtłaczania powietrza lub tlenu.

12. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że zbiornik (1) zaopatrzony jest w drugie dysze (31) rozmieszczone na obwodzie nad lustrem stopionego metalu (4) do wtłaczania wody lub pary wodnej.

13. Urządzenie według zastrz, 9, znamienne tym, że zbiornik (1) wewnątrz wyłożony jest wymurówka ogniotrwałą (2), przy czym pomiędzy tą wymurowką ogniotrwałą (2) a wewnętrzną ścianą zbiornika (1) umieszczony jest materiał izolacyjny (3).

187 669

14. Urządzenie do termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, zwłaszcza utylizacji odpadów, wyposażone w zbiornik metalowy lub ceramiczny, zaopatrzony w czujnik temperatury, palnik oraz otwory wylotowe gazu, znamienny tym, że zbiornik (1’) wypełniony jest w części cieczą, korzystnie ciekłym metalem (4) o ciężarze właściwym większym od ciężaru właściwego utylizowanych materiałów (17) oraz zaopatrzony jest w umieszczony na powierzchni cieczy w przestrzeni reakcyjnej (8') w katalizator (A).

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że kopuła (9’) zbiornika (1') wyposażona jest w lej zasypowy (16) utylizowanego materiału organicznego (17) z podajnikiem, korzystnie ślimakiem (16’).