PL220056B1

PL220056B1 - Method for thermal destruction of waste oil and plastic products, and a device for thermal destruction of the waste oil and plastic products

Info

Publication number: PL220056B1
Application number: PL397350A
Authority: PL
Inventors: Lech Hys; Sławomir Kownacki
Original assignee: Lech Hys; Sławomir Kownacki
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2015-08-31
Also published as: PL397350A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych oraz urządzenie do termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych.The subject of the invention is a method of thermodestruction of waste oil and plastics and a device for thermodestruction of waste oil and plastics.

Przerób olejów odpadowych ma na celu przede wszystkim odzyskanie zawartych w nich frakcji paliwowych i olejowych, które mogą być dalej przerabiane na komponenty paliw i olejów bazowych. Podstawowym problemem w przerobie olejów odpadowych jest usunięcie dodatków uszlachetniających i produktów ich rozkładu. Oleje odpadowe mogą zawierać zanieczyszczenia takie jak: produkty starzenia i rozkładu składników węglowodorowych oleju bazowego, produkty destrukcji i zużywania się dodatków uszlachetniających oleje smarowe, a także wodę, najczęściej w postaci zemulgowanej oraz zanieczyszczenia mechaniczne, w tym również produkty erozji układów smarowanych olejami. Oleje silnikowe zawierają lekkie frakcje węglowodorowe pochodzące z paliw, produkty niepełnego spalania paliw takie jak sadza, produkty utleniania węglowodorów, np. kwasy, a nawet śladowe ilości wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Znane sposoby tej przeróbki obejmują następujące etapy: wstępne oddzielenie wody i zanieczyszczeń mechanicznych metodą sedymentacji i/lub filtracji, i/lub wirowania, destylację pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego w celu oddestylowania frakcji paliwowych i wody. Tak przygotowany olej odpadowy poddaje się procesom usunięcia dodatków i produktów ich rozkładu oraz innych zanieczyszczeń.The processing of waste oils is primarily aimed at recovering the fuel and oil fractions they contain, which can be further processed into fuel and base oil components. The main problem in the processing of waste oils is the removal of improvers and their decomposition products. Waste oils may contain contaminants such as: products of aging and decomposition of hydrocarbon components of base oil, products of destruction and wear of additives enriching lubricating oils, as well as water, most often in an emulsified form, and mechanical impurities, including products of erosion of oil-lubricated systems. Motor oils contain light hydrocarbon fractions from fuels, products of incomplete combustion of fuels such as soot, oxidation products of hydrocarbons such as acids, and even trace amounts of polycyclic aromatic hydrocarbons. Known processes for this treatment include the following steps: preliminary separation of water and mechanical impurities by sedimentation and / or filtration and / or centrifugation, distillation at about atmospheric pressure to distill the fuel fractions and water. The waste oil prepared in this way is subjected to the processes of removing additives and their decomposition products as well as other impurities.

Z opisu wynalazku Nr Pat. 202 447 znany jest sposób przerobu olejów przepracowanych, które po wstępnym oddzieleniu wody i zanieczyszczeń mechanicznych poddaje się kolejno wstępnej obróbce w temperaturze 40-80°C wodnym roztworem NaOH o stężeniu od 10 do 30% masowych, oddestylowaniu wody i frakcji paliwowych, działaniu NaBH4 w ilości do 1,2% masowych w przeliczeniu na olej, w temperaturze od 40-100°C, gdzie otrzymaną mieszaninę poddaję się destylacji próżniowej.From the description of the invention, Pat. 202 447, a method of processing used oils is known, which, after the initial separation of water and mechanical impurities, is successively pretreated at a temperature of 40-80 ° C with an aqueous solution of NaOH with a concentration of 10 to 30% by mass, distillation of water and fuel fractions, the action of NaBH4 in amounts up to 1.2% by mass in terms of oil, at a temperature of 40-100 ° C, where the obtained mixture is subjected to vacuum distillation.

Znany jest dotychczas reaktor chemiczny przeznaczony do prowadzenia w sposób ciągły endotermicznego procesu katalitycznej termodegradacji poliolefin zachodzącego w mieszaninie wielofazowej. Reaktor stanowi cylindryczny zbiornik podzielony na komorę spalania, komorę reakcyjną oraz komorę spalin. Komora reakcyjna ograniczona jest od dołu dolnym dnem sitowym spoczywającym na ogniotrwałym fundamencie otoczonym ognioodpornymi ścianami tworzącymi pierścieniową komorę spalania, w której rozmieszczone są przynajmniej dwa palniki. Od góry komora reakcyjna ograniczona jest górnym dnem sitowym, które połączone jest z dolnym dnem sitowym pionowymi rurkami przelotowymi rozmieszczonymi regularnie po obwodzie zbiornikaHitherto known is a chemical reactor intended for the continuous endothermic process of catalytic thermodegradation of polyolefins taking place in a multiphase mixture. The reactor is a cylindrical vessel divided into a combustion chamber, a reaction chamber and an exhaust gas chamber. The reaction chamber is limited at its bottom by a lower tube plate resting on a refractory foundation surrounded by fireproof walls forming an annular combustion chamber in which at least two burners are arranged. At the top, the reaction chamber is limited by an upper tube plate, which is connected to the lower tube plate by vertical through-pipes arranged regularly around the circumference of the tank

Z opisu wzoru użytkowego Nr Ru. 60765 znany jest reaktor chemiczny przeznaczony do prowadzenia w sposób ciągły endotermicznego procesu katalitycznej termodegradacji poliolefin zachodzącego w mieszaninie wielofazowej. Reaktor wyposażony jest w kompensator wydłużeń cieplnych i posiada cylindryczną retortę zawierającą komorę spalania, komorę reakcyjną oraz komorę spalin. Konstrukcja reaktora umożliwia ogrzewanie tworzyw w retorcie spalinami poprzez wiązki rur wewnątrz retorty, poprzez płaszcz retorty spalinami przepływającymi między płaszczem zewnętrznym a płaszczem retorty.From the description of the utility model No. Ru. No. 60765 is a chemical reactor designed to carry out a continuous endothermic process of catalytic thermodegradation of polyolefins taking place in a multiphase mixture. The reactor is equipped with a thermal expansion compensator and has a cylindrical retort containing a combustion chamber, a reaction chamber and an exhaust gas chamber. The structure of the reactor allows the materials in the retort to be heated with exhaust gas through the bundles of pipes inside the retort, through the retort jacket with the exhaust gases flowing between the outer jacket and the retort jacket.

Z opisu wynalazku Nr Pat. 197 096 reaktor do krakowania odpadowych tworzyw sztucznych składający się z równoległych rur zaopatrzonych w mieszadła ślimakowe przylegające do ścian tych rur. Stosunek długości do średnicy każdej rury wynosi od 3:1 do 200:1, a ich oś stanowi kąt od 5° do 60° z płaszczyzną poziomą.From the description of the invention, Pat. 197 096 waste plastics cracker consisting of parallel tubes provided with screw mixers adjacent to the walls of these tubes. The ratio of length to diameter of each tube is from 3: 1 to 200: 1, and their axis is an angle of 5 ° to 60 ° with the horizontal plane.

Z opisu wynalazku Nr Pat. 191 341 znany jest sposób wytwarzania paliw płynnych z odpadów z tworzyw sztucznych i urządzenie do realizacji tego sposobu. Sposób charakteryzuje się tym, że odpady tworzysz poliolefinowych w postaci stałej lub stopionej miesza się z olejem technologicznym, zaś katalizator podaje się do reaktora w postaci zawiesiny w oleju technologicznym w ilości od 0,1 do 5% w stosunku do ilości tworzywa.From the description of the invention, Pat. 191 341 is known, a method for producing liquid fuels from plastic waste and an apparatus for carrying out the method is known. The method is characterized by the fact that the waste you create polyolefin in solid or molten form is mixed with process oil, and the catalyst is fed to the reactor as a slurry in process oil in an amount of 0.1 to 5% in relation to the amount of plastic.

Znany jest z opisu wynalazku Nr Pat. 200 499 sposób przygotowania i przechowywania odpadowych tworzyw sztucznych dla procesów termodestrukcyjnych, charakteryzuje się tym, że przed wprowadzeniem do reaktora prowadzi się proces homogenizacji. Olej technologiczny z tworzywami sztucznymi miesza się w ilości nie mniejszej niż 20% wagowych oleju i podgrzewa się do temperatury powyżej 100°C, po czym gorącą fazę ciekłą homogenizatu poddaje się dalszym procesom termodestrukcyjnym ewentualnie schładza, rozdrabnia i przechowuje.It is known from the description of the invention US Pat. The method of preparing and storing waste plastics for thermodestructive processes is characterized by the fact that a homogenization process is carried out prior to its introduction into the reactor. Process oil with plastics is mixed in an amount of not less than 20% by weight of the oil and heated to a temperature above 100 ° C, then the hot liquid phase of the homogenate is subjected to further thermo-destructive processes, possibly cooled, ground and stored.

Istotą sposobu termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych, według wynalazku jest to, że do roztopionego surowca z tworzyw sztucznych i/lub oleju odpadowego wprowadza się maziste produkty ropopochodne w ilości od 10 do 100% części wagowych, korzystnie w ilości od 25 do 33%The essence of the method of thermodestruction of waste oil and plastics, according to the invention, is that greasy petroleum products are introduced into the molten plastic raw material and / or waste oil in an amount of 10 to 100% parts by weight, preferably in an amount of 25 to 33%

PL 220 056 B1 części wagowych, po czym prowadzi się proces krakowania w temperaturze od 380°C do 500°C, korzystnie od 420°C do 450°C, gdzie mieszaninę poddaje się działaniu pola elektromagnetycznego o długości fali od 1,5-7,5 mikrometrów, korzystnie od 3,2-3,9 mikrometrów w reaktorze i przemieszcza się bezpośrednio do wewnętrznej przestrzeni separatora, gdzie prowadzi się proces separowania drobin ciał stałych, przy czym powstałą frakcję gazową kieruje się do spalania, natomiast pary poddaje się procesowi skraplania w kondensatorze, a otrzymany użyteczny produkt olejowy kieruje się do zbiorników magazynowych.Part by weight, followed by a cracking process at a temperature of 380 ° C to 500 ° C, preferably 420 ° C to 450 ° C, where the mixture is subjected to an electromagnetic field with a wavelength of 1.5-7 5 micrometers, preferably from 3.2-3.9 micrometers in the reactor and goes directly to the inner space of the separator, where the process of separating solid particles is carried out, whereby the gaseous fraction is sent for combustion, while the vapor is subjected to the condensation process in a condenser, and the obtained useful oil product is directed to storage tanks.

Istotą urządzenia do termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych według wynalazku jest to, że reaktor stanowi zespół rur usytuowanych względem siebie labiryntowo, gdzie końcowy odcinek wylotu tego zespołu umiejscowiony jest wewnątrz przestrzeni separatora, a każdy człon zespołu rur reaktora wyposażony jest w oddzielny zespół napędowy, natomiast system ogrzewania zespołu rur reaktora stanowią pierścieniowe promienniki podczerwieni wyposażone w co najmniej jeden wewnętrzny czujnik temperatury i co najmniej jeden zewnętrzny czujnik temperatury, przy czym każdy człon zespołu rur reaktora z pierścieniowymi promiennikami podczerwieni otulony jest korzystnie izolacją termiczną. Każdy człon zespołu rur reaktora usytuowany jest w przestrzeni pod dowolnym kątem względem siebie, korzystnie pod kątem 90°.The essence of the device for thermodestruction of waste oil and plastics according to the invention is that the reactor is a set of pipes arranged in a labyrinthine relationship, where the end section of the outlet of this assembly is located inside the separator space, and each member of the reactor pipe assembly is equipped with a separate drive unit, while the heating system of the reactor tube bundle comprises annular infrared heaters having at least one internal temperature sensor and at least one external temperature sensor, each member of the tube tube reactor with annular infrared heaters preferably being wrapped in thermal insulation. Each member of the tube bank of the reactor is disposed in the space at any angle to each other, preferably at 90 °.

Zespół napędowy stanowi silnik elektryczny asynchroniczny z przekładnią ślimakową.The drive unit is an asynchronous electric motor with a worm gear.

Zaletą sposobu termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych prowadzonego według wynalazku jest otrzymanie produktu o optymalnych parametrach technicznych.The advantage of the method of thermodestruction of waste oil and plastics carried out according to the invention is obtaining a product with optimal technical parameters.

Urządzenie według wynalazku odznacza się prostotą konstrukcji i szczelnego połączenia poszczególnych zespołów umożliwiających optymalny zakres sterowania procesami krakowania i separowania.The device according to the invention is characterized by simple construction and tight connection of individual units that enable an optimal range of control of the cracking and separation processes.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunku, przedstawiającym urządzenie do termodestrukcji oleju odpadowego i tworzyw sztucznych w schemacie ogólnym.The subject of the invention is shown in the drawing showing a device for thermal destruction of waste oil and plastics in a general scheme.

Zgodnie z wynalazkiem reaktor 1 składa z zespołu rur usytuowanych względem siebie labiryntowo i wyposażony jest w przenośnik ślimakowy. Końcowy odcinek 3 wylotu zespołu rur reaktora 1 umiejscowiony jest wewnątrz przestrzeni separatora 4, a każdy człon 5 zespołu rur reaktora 1 wyposażony jest w oddzielny zespół napędowy 2.According to the invention, the reactor 1 comprises a labyrinth of pipes arranged in a labyrinthine relationship and is equipped with a screw conveyor. The end section 3 of the outlet of the reactor tube 1 is located inside the separator space 4, and each member 5 of the reactor tube 1 is equipped with a separate drive unit 2.

System ogrzewania zespołu rur reaktora 1 stanowią pierścieniowe promienniki 6 podczerwieni wyposażone w co najmniej jeden wewnętrzny czujnik temperatury 7 i co najmniej jeden zewnętrzny czujnik temperatury 8. Każdy człon 5 zespołu rur reaktora 1 z pierścieniowymi promiennikami 6 podczerwieni otulony jest korzystnie izolacją termiczną 9.The heating system of the tube bank of the reactor 1 consists of annular infrared heaters 6 equipped with at least one internal temperature sensor 7 and at least one external temperature sensor 8. Each member 5 of the tube bank of the reactor 1 with annular infrared heaters 6 is preferably wrapped in thermal insulation 9.

Każdy człon 5 zespołu rur reaktora 1 usytuowany jest w przestrzeni labiryntowo względem siebie, a korzystnie pod kątem 90°.Each member 5 of the tube bank of the reactor 1 is located in the space labyrinthine to each other and preferably at an angle of 90 °.

Zespół napędowy 2 stanowi asynchroniczny silnik elektryczny z przekładnią ślimakową.The drive unit 2 is an asynchronous electric motor with a worm gear.

W reaktorze 1 prowadzi się proces krakowania w temperaturze korzystnie od 430°C, gdzie mieszanina poddawana jest działaniu pola elektromagnetycznego o długości fali korzystnie 3,5 m ikrometrów.In the reactor 1, a cracking process is carried out at a temperature of preferably from 430 ° C, where the mixture is subjected to an electromagnetic field with a wavelength of preferably 3.5 m and a meter.

W separatorze 4 prowadzi się proces separowania drobin ciał stałych, które wygarniane są z tego separatora jako produkt nieużyteczny i odprowadzane transporterem śrubowym 10.In the separator 4, the process of separating particles of solids is carried out, which are withdrawn from this separator as unusable product and carried away by a screw conveyor 10.

Powstałe pary poddaje się skraplaniu w kondensatorze 11, a powstałą podczas procesu separacji w separatorze 12 frakcję gazową kieruje się do spalania, natomiast otrzymany kondensat jako użyteczny produkt olejowy kieruje się do zbiorników magazynowych 13.The resulting vapors are condensed in the condenser 11, and the gaseous fraction formed during the separation process in the separator 12 is sent for combustion, while the obtained condensate as a useful oil product is directed to storage tanks 13.

Claims

Patent claims

1. The method of thermodestruction of waste oil and plastics, carried out in an inert gas atmosphere, where plastic waste is crushed, compacted, dried, plasticized, and then the cracking process is carried out, the gas, liquid and solid phases are separated, characterized in that to the molten plastic raw material and / or waste oil, greasy petroleum products are introduced in an amount of 10 to 100% parts by weight, preferably in an amount of 25 to 33% by weight, followed by a cracking process at a temperature of 380 ° C to 500 ° C, preferably from 420 ° C to 450 ° C, wherein the mixture is subjected to an electromagnetic field with a wavelength of 1.5-7.5 microns, preferably 3.2-3.9 microns in the reactor (1) and it moves directly to the inner space of the separator (4), where the process is carried out

After separation of solid particles, the resulting gaseous fraction is sent for combustion, while the vapors are subjected to the condensation process in a condenser (12), and the obtained useful oil product is directed to storage tanks (13).

2. A device for thermodestruction of waste oil and plastics, having a reactor equipped with a heating system and a screw conveyor, separators, characterized in that the reactor (1) is a set of pipes arranged in a labyrinthine manner, where the end section of the outlet (3) of this unit is located inside the separator space (4), and each member (5) of the reactor tube assembly (1) is equipped with a separate drive unit (2), while the heating system of the reactor tube assembly (1) consists of annular infrared radiators (6) equipped with at least one an internal temperature sensor (7) and at least one external temperature sensor (8), each member (5) of the tube bank of the reactor (1) with annular infrared radiators (6) preferably covered by a thermal insulation (9).

3. The device according to claim 1 The reactor tube assembly (1) is disposed in the space at any angle to each other, preferably at an angle of 90 °.

4. The device according to claim 1 3. A device as claimed in claim 1, characterized in that the drive unit (2) is an asynchronous electric motor with a worm gear.