RU130253U1

RU130253U1 - DEVICE FOR THERMAL DESTRUCTION OF RUBBER WASTE

Info

Publication number: RU130253U1
Application number: RU2013104155/05U
Authority: RU
Inventors: Сергей Петрович Шимченко
Original assignee: Сергей Петрович Шимченко
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-07-20

Abstract

Устройство для термической деструкции резинотехнических отходов, характеризующееся тем, что оно содержит реактор с тремя зонами, первая из которых включает горловину реактора и размещенный в ней бункер загрузки со средствами подогрева и имеет патрубок отвода термолизных газов, вторая - рабочая - выполнена в виде вертикально установленной емкости, внизу которой расположен термолизный стол в виде распашной колосниковой решетки, а на корпусе в зоне термолизного стола установлены паровоздушные фурмы, и третья - для выгрузки продуктов деструкции, при этом патрубок отвода термолизных газов связан с первой ступенью трехступенчатой ректификационной колонны для конденсирования термолизных смол со средствами их разделения, третья ступень которой связана с газовым ресивером накопления термолизного газа, патрубок выхода которого через рекуперативный теплообменный аппарат для нагрева термолизных газов связан с паровоздушными фурмами рабочей зоны реактора, при этом первая ступень ректификационной колонны имеет средства для ее охлаждения низкотемпературным паром, вторая - горячей водой и третья - холодной водой, а между реактором и первой ступенью ректификационной колонны на патрубке отвода термолизных газов установлен золоуловитель. A device for thermal destruction of industrial rubber waste, characterized by the fact that it contains a reactor with three zones, the first of which includes the neck of the reactor and a loading hopper with heating means placed in it and has a branch pipe for removing thermolysis gases, the second - working - is made in the form of a vertically installed container , at the bottom of which there is a thermolysis table in the form of a swing grate, and steam-air tuyeres are installed on the body in the area of the thermolysis table, and the third one is for unloading degradation products, while the thermolysis gas outlet is connected to the first stage of a three-stage rectification column for condensing thermolysis resins with their separation, the third stage of which is connected with a gas receiver for the accumulation of thermolysis gas, the outlet of which through a recuperative heat exchanger for heating thermolysis gases is connected to the steam-air tuyeres of the working zone of the reactor, while the first stage of the rectification The bottom has means for cooling it with low-temperature steam, the second with hot water and the third with cold water, and an ash collector is installed between the reactor and the first stage of the rectification column at the thermolysis gas outlet.

Description

Полезная модель относится к устройствам для осуществления термолиза - высокотемпературной деструкции резинотехнических отходов на основе метода Фишера-Тропша - и может быть использована для получения водорода, монооксида углерода и метана как смеси газов, жидких смол (как низкосернистых моторных топлив) и пирокарбона с металлокордом.The utility model relates to devices for thermolysis - high-temperature destruction of rubber waste based on the Fischer-Tropsch method - and can be used to produce hydrogen, carbon monoxide and methane as a mixture of gases, liquid resins (like low-sulfur motor fuels) and pyrocarbon with metal cord.

Известно устройство, осуществляющее способ термической переработки изношенных шин, включающий их загрузку в реактор, пиролиз материала с последующим разделением продуктов реакции и выгрузку пирокарбона и корда. Пиролиз проходит при температуре до 1000°С под воздействием восстановительного газа (GB 1481352, 1977).A device is known that implements a method for the thermal processing of used tires, including loading them into a reactor, pyrolysis of the material, followed by separation of the reaction products and unloading of pyrocarbon and cord. Pyrolysis takes place at temperatures up to 1000 ° C under the influence of a reducing gas (GB 1481352, 1977).

Недостатком устройства, осуществляющего данный способ является сложное аппаратурное оформление процесса и большие энергетические затраты в процессе термического разложения, пагубное влияние высоких температур на образование токсичных соединений.The disadvantage of the device implementing this method is the complex hardware design of the process and high energy costs in the process of thermal decomposition, the harmful effects of high temperatures on the formation of toxic compounds.

Известно устройство, реализующее способ переработки изношенных шин, который протекает при температурах 400-600°С с образованием парогазовых продуктов и твердого углеродного остатка, при этом проводят охлаждение парогазовых и угольных продуктов до 40-50°С, разделение их на жидкие и парообразные фазы и твердый углеродный остаток, при этом охлаждение углеродного остатка проводится за счет испарения в зоне охлаждения пиролизной воды с добавлением газообразного аммиака (RU №2142357, 1999).A device is known that implements a method for processing used tires, which proceeds at temperatures of 400-600 ° C to form gas-vapor products and a solid carbon residue, while cooling gas-vapor and coal products to 40-50 ° C, separating them into liquid and vapor phases and solid carbon residue, while the carbon residue is cooled by evaporation in the cooling zone of pyrolysis water with the addition of gaseous ammonia (RU No. 2142357, 1999).

Недостатком устройства, реализующего данный способ является то что процесс переработки осуществляются в среде кислородсодержащего газообразного агента, подаваемого в слой перерабатываемого материала, т.е. в окислительном газовом объеме, что пагубно влияет на экологичность.The disadvantage of the device that implements this method is that the processing process is carried out in an environment of an oxygen-containing gaseous agent supplied to the layer of the processed material, i.e. in an oxidizing gas volume, which adversely affects environmental friendliness.

Известно устройство, реализующее способ переработки изношенных шин, в котором измельченные шины загружают в реактор, пиролиз материала разложение осуществляют при температуре 550-800°С в среде восстановительного газа при отношении восстановительного газа к материалу 0,20-0,45:1 с последующим разделением продуктов пиролиза. Восстановительный газ получают методом неполного сгорания углеводородов, а при окончании пиролиза подают перегретый пар при 250-300°С в количестве 0,03-0,12:1 к загружаемому материалу (RU №2139187, В29В 1999)A device is known that implements a method for processing used tires, in which the crushed tires are loaded into the reactor, the pyrolysis of the material is carried out at a temperature of 550-800 ° C in a reducing gas medium with a ratio of reducing gas to material of 0.20-0.45: 1, followed by separation pyrolysis products. Reducing gas is produced by the method of incomplete combustion of hydrocarbons, and at the end of pyrolysis superheated steam is supplied at 250-300 ° C in an amount of 0.03-0.12: 1 to the feed material (RU No. 2139187, B29B 1999)

Недостатком данного устройства является высокий показатель энергетических затрат за счет использования внешних источников углеводородов для восстановительного газа и пара.The disadvantage of this device is the high rate of energy costs through the use of external sources of hydrocarbons for reducing gas and steam.

Наиболее близкими по совокупности существенных признаков является способ переработки углерод - и/или углеводородсодержащих продуктов и реактор для его осуществления. Реактор имеет зону коксования и пиролиза, а также зону синтеза и гидрирования углеводородов с температурой 250-400°С, при этом в зоне горения поддерживают температуру 850-1300°С, в зоне коксования и пиролиза выделяют химически несвязный углерод и в зоне горения обрабатывают его водяным паром с образованием свободного водорода, который попадают в зону синтеза и гидрирования, последовательно осуществляя синтез и гидрирование углеводородов, при этом внутри рабочего пространства реактора формируется разряжение, и процесс ведут в присутствии катализатора, который входит в состав насадки (RU №2385343, 2006).The closest in combination of essential features is a method for processing carbon and / or hydrocarbon-containing products and a reactor for its implementation. The reactor has a coking and pyrolysis zone, as well as a zone of synthesis and hydrogenation of hydrocarbons with a temperature of 250-400 ° C, while the temperature of 850–1300 ° C is maintained in the combustion zone, chemically incoherent carbon is released in the coking and pyrolysis zone and treated in the combustion zone water vapor with the formation of free hydrogen, which fall into the zone of synthesis and hydrogenation, sequentially carrying out the synthesis and hydrogenation of hydrocarbons, while a vacuum is formed inside the working space of the reactor, and the process is carried out in the presence of cat recuperators, which is part of the nozzle (RU №2385343, 2006).

Недостатками устройства является необходимость использования дополнительного водорода, что приводит к усложнению конструкции (хранение, использование), разные температуры в зонах протекающих реакций, способные термомеханическими нагрузками на общий корпус реактора разрушить его, ацикличность реакции, ввиду конструктивной особенности реактора (одна общая рабочая зона), высокие температуры в рабочей зоне вызывают образование монооксид азота (II-IV), излишнего количества оксидов и кислотных компонентов.The disadvantages of the device are the need to use additional hydrogen, which leads to a complication of the design (storage, use), different temperatures in the zones of the proceeding reactions, capable of destroying it by thermomechanical loads on the common reactor vessel, acyclicity of the reaction, due to the design features of the reactor (one common working zone), high temperatures in the working area cause the formation of nitrogen monoxide (II-IV), an excessive amount of oxides and acid components.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является высокотемпературная деструкция резинотехнических отходов с помощью перегретого термолизного газа как основного нагревательного конвективного тела.The task this utility model is aimed at is the high-temperature destruction of rubber wastes using superheated thermolysis gas as the main heating convective body.

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в высокотемпературной деструкции резинотехнических отходов за счет подачи в рабочую зону реактора перегретого термолизного газа, что влияет на содержание энергетических ценных газов в составе смеси газа, уменьшая содержание балластных примесей таких как диоксиды и в особенности диоксид углерода (СО₂).The technical result achieved by the utility model consists in the high-temperature destruction of rubber wastes by supplying an overheated thermolysis gas to the reactor working zone, which affects the content of energy valuable gases in the gas mixture, reducing the content of ballast impurities such as dioxides and in particular carbon dioxide (СО ₂ ).

Сущность полезной модели заключается в достижении указанного технического результата в устройстве для термической деструкции резинотехнических отходов, которое содержит реактор с тремя зонами, первая из которых включает горловину реактора и размещенный в ней бункер загрузки со средствами подогрева и имеет патрубок отвода термолизных газов, вторая - рабочая - выполнена в виде вертикально установленной емкости, внизу которой расположен термолизный стол в виде распашной колосниковой решетки, а на корпусе в зоне термолизного стола установлены паровоздушные фурмы, и третья - для выгрузки продуктов деструкции, при этом патрубок отвода термолизных газов связан с первой ступенью трехступенчатой ректификационной колонны для конденсирования термолизных смол со средствами их разделения, третья ступень которой связана с газовым ресивером накопления термолизного газа, патрубок выхода которого через рекуперативный теплообменный аппарат для нагрева термолизных газов связан с паровоздушными фурмами рабочей зоны реактора, при этом первая ступень ректификационной колонны имеет средства для ее охлаждения низкотемпературным паром, вторая - горячей водой и третья - холодной водой, а между реактором и первой ступенью ректификационной колонны на патрубке отвода термолизных газов установлен золоуловитель.The essence of the utility model is to achieve the specified technical result in a device for thermal destruction of rubber waste, which contains a reactor with three zones, the first of which includes the neck of the reactor and a loading hopper with heating means and has a branch pipe for removing thermolysis gases, the second is a working one - made in the form of a vertically mounted container, at the bottom of which there is a thermolysis table in the form of an oar grate, and on the case in the zone of the thermolysis table is installed steam-air tuyeres are used, and the third one is for unloading degradation products, while the branch pipe for removing thermolysis gases is connected to the first stage of a three-stage distillation column for condensing thermolysis resins with means for their separation, the third stage of which is connected to a gas receiver for accumulating thermolysis gas, the outlet pipe of which through a regenerative a heat exchanger for heating thermolysis gases is associated with steam-air tuyeres of the working zone of the reactor, while the first stage of the distillation column has t means for cooling it with low-temperature steam, the second with hot water and the third with cold water, and an ash collector is installed between the reactor and the first stage of the distillation column on the thermolysis gas outlet pipe.

Полезная модель поясняется чертежом, где приведена схема устройства для термической деструкции резинотехнических отходов.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device for the thermal destruction of rubber waste.

Устройство для термической деструкции резинотехнических отходов содержит реактор с темя рабочими зонами: I. II. III. Зона I включает горловину 1, в которой установлен загрузочный бункер 2, имеющий средства подогрева (на чертеже не показаны), и патрубок 3 отвода термолизных газов. Зона II реактора - рабочая - выполнена в виде вертикально установленной емкости 4, внизу которой расположен термолизный стол 5 в виде распашной колосниковой решетки, а на корпусе в зоне термолизного стола установлены паровоздушные фурмы 6. Зона III реатора предназначена для выгрузки продуктов деструкции и в частом выполнении содержит выгружной шнек 7, под выходной частью которого размещен бункер 8 охлаждения и выгрузки отходов.A device for the thermal destruction of rubber waste contains a reactor with crown working areas: I. II. III. Zone I includes a neck 1, in which a loading hopper 2 is installed, having heating means (not shown in the drawing), and a pipe 3 for the removal of thermolysis gases. Reactor zone II — working — is made in the form of a vertically mounted vessel 4, at the bottom of which there is a thermolysis table 5 in the form of an oar grate, and steam-air tuyeres are installed on the casing in the thermolysis table zone 6. Reactor zone III is designed for unloading degradation products and in frequent execution contains a discharge screw 7, under the output of which is placed a hopper 8 for cooling and unloading waste.

Патрубок 3 отвода термолизных газов связан через золоуловитель (циклон) 9 связан с первой ступенью трехступенчатой ректификационной колонны для конденсирования термолизных смол со средствами их разделения, имеющей последовательно соединенные ступени - первую 10, вторую - 11 с отводом тяжелых смол в емкость 12, и третью - 13 с отводом более легких конденсатов в емкость 14. Третья ступень 14 ректификационной колонны связана с газовым ресивером 15 где происходит накопление термолизного газа. В газовом ресивере 15 предусмотрен отвод через патрубок 16 термолизного газа на конвективное теплообменное устройство 17, из которого газ, получив избыточную температуру направляется в паровоздушные фурмы 6 реактора.The branch pipe 3 of the removal of thermolysis gases is connected through an ash collector (cyclone) 9 is connected to the first stage of a three-stage distillation column for condensing thermolysis resins with means for their separation, which have series-connected stages - the first 10, the second - 11 with the removal of heavy resins into the container 12, and the third - 13 with the removal of lighter condensates into the tank 14. The third stage 14 of the distillation column is connected to the gas receiver 15 where the accumulation of thermolysis gas takes place. In the gas receiver 15, there is provided an outlet through the pipe 16 of the thermolysis gas to the convective heat exchange device 17, from which the gas, having received the excess temperature, is sent to the steam-air tuyeres 6 of the reactor.

Первая ступень 10 ректификационной колонны имеет теплообменное устройство для охлаждения низкотемпературным паром с температурой 145°С легких углеродов и термолизного газа, вторая ступень 11 имеет средства для ее охлаждения горячей водой с температурным трафиком 105-70°С, третья ступень имеет средства для охлаждения холодной водой. В частном выполнении для охлаждения ступеней 10, 11 и 13 на их корпусах установлены рубашки (на чертеже не показаны), связанные соответственно с источником 18, источником 19 горячей воды и источником 20 холодной воды, например воздушным конденсатором.The first stage 10 of the distillation column has a heat exchanger for cooling low-temperature steam with a temperature of 145 ° C light carbon and thermolysis gas, the second stage 11 has means for cooling it with hot water with a temperature traffic of 105-70 ° C, the third stage has means for cooling with cold water . In a particular embodiment, for cooling the stages 10, 11 and 13, shirts are installed on their bodies (not shown in the drawing), respectively connected with a source 18, a source of hot water 19 and a source of cold water 20, for example, an air condenser.

Источником тепла для подогрева пиролизного газа, выходящего из ресивера 15, является теплообменное устройство 21, передающее тепло от когенерационного устройства, которое имеет подвод воды.The heat source for heating the pyrolysis gas leaving the receiver 15 is a heat exchange device 21 that transfers heat from a cogeneration device that has a water supply.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Измельченные резинотехнические отходы подаются транспортировочным конвейером в расположенный на горловине реактора загрузочный бункер 2, в котором осуществляется сушка предварительная подготовки и подогрев сырья (разогрев резиновой шихты до 150-200°С). В процессе второго этапа разогретая резиновая масса поступает в реактор и располагается на термолизном столе 5, где подвергается деструкции конвективным телом подаваемым, через сопла паровоздушных фурм 6, установленных в корпусе реактора на уровне термолизного стола. В рабочей зоне реактора протекает процесс гетерогенной химической реакции, завершением которой является деструкция резинотехнических отходов до смеси термолизных газов и паров, жидких смол и пирокарбона с металлокордом. Термолизные газы, образовавшиеся в процессе деструкции удаляются через патрубок отвода 3, расположенный в горловине 1 реактора. Завершающей фазой технологического процесса является выпадение пирокарбона и освобождение термолизного стола от металлокорда в зону выгружного шнека 7, откуда пирокарбон и металлокор перемещаются в бункер 8 охлаждения и выгрузки.The crushed rubber wastes are fed by a conveyor conveyor to the loading hopper 2 located on the neck of the reactor, in which the preliminary preparation and drying of the raw materials are carried out (heating the rubber mixture to 150-200 ° C). In the process of the second stage, the heated rubber mass enters the reactor and is located on the thermolysis table 5, where it is subjected to destruction by the convective body supplied through the nozzles of steam-air tuyeres 6 installed in the reactor vessel at the level of the thermolysis table. A heterogeneous chemical reaction proceeds in the working zone of the reactor, the completion of which is the destruction of rubber wastes to a mixture of thermolysis gases and vapors, liquid resins and pyrocarbon with metal cord. Thermolysis gases formed during the destruction process are removed through the branch pipe 3 located in the neck 1 of the reactor. The final phase of the process is the precipitation of the pyrocarbon and the release of the thermolysis table from the metal cord into the zone of the discharge screw 7, from where the pyrocarbon and metal core are transferred to the cooling and unloading hopper 8.

Для очистки отводимых из реактора через патрубок 3 термолизных газов предусмотрен циклон (золоуловитель) 9 выполненный из нержавеющей жаропрочной стали 20Х23Н18, 20X13, 30X13 и 40X13. После циклона (золоуловителя) конденсация жидких продуктов (смол) протекает в трехступенчатой ректификационной колонне (скубере) с охлаждением в первой ступени низкотемпературным паром температурой 145°С, с последующим охлаждением во второй ступени горячей водой температурой 105-70°С, и с охлаждением в третьей ступени холодной водой температурой 40-10°С.A cyclone (ash collector) 9 made of stainless heat-resistant steel 20X23H18, 20X13, 30X13 and 40X13 is provided for cleaning the thermolysis gases discharged from the reactor through the pipe 3. After the cyclone (ash collector), condensation of liquid products (resins) takes place in a three-stage distillation column (scrubber) with cooling in the first stage with low-temperature steam at a temperature of 145 ° C, followed by cooling in the second stage with hot water at a temperature of 105-70 ° C, and with cooling in the third stage with cold water at a temperature of 40-10 ° C.

Из третьей ступени 13 ректификационной колонны охлажденный термолизный газ подается в ресивер 15, в газовом ресивере предусмотрен отвод через патрубок 16 термолизного газа на конвективное теплообменное устройство 17, где газ получив избыточную температуру направляется в коллектор связанный с паровоздушными фурмами реактора 6.From the third stage 13 of the distillation column, the cooled thermolysis gas is supplied to the receiver 15, in the gas receiver there is an outlet through the pipe 16 of the thermolysis gas to the convective heat exchange device 17, where the gas is fed to the collector connected to the steam-air lances of the reactor 6.

При включении всей установки для деструкции первоначально в паровоздушные фурмы передается паровоздушная смесь от когенерационного устройства, которое одновременно подогревает и пиролизные газы. Далее, когда температура газов достигает требуемого значения, подогрев осуществляется только пиролизных газов.When you turn on the entire installation for destruction, the vapor-air mixture from the cogeneration device, which simultaneously heats the pyrolysis gases, is initially transferred to the vapor-air lances. Further, when the gas temperature reaches the desired value, heating is carried out only by pyrolysis gases.

В полезной модели высокотемпературная деструкция резинотехнических отходов происходит за счет подачи в рабочую зону реактора перегретого термолизного газа, что влияет на содержание энергетических ценных газов в смеси термолизного газа, уменьшая содержание балластных примесей таких как диоксиды в особенности диоксид углерода (СO₂).The utility model high-temperature destruction of waste rubber occurs due to the supply to the working zone of the reactor thermolysis superheated gas, which affects the energy content of the gases in the thermolysis gas mixture by reducing the content of impurities such as ballast dioxides in particular carbon dioxide (CO _2).

Claims

A device for the thermal destruction of rubber waste, characterized in that it contains a reactor with three zones, the first of which includes the neck of the reactor and a loading hopper with heating means and has a branch pipe for removing thermolysis gases, the second is a working one, made in the form of a vertically installed tank at the bottom of which there is a thermolysis table in the form of an oar grate, and on the case in the zone of the thermolysis table there are steam-air lances, and the third for unloading products In this case, the branch pipe for removing thermolysis gases is connected to the first stage of a three-stage distillation column for condensing thermolysis resins with means for their separation, the third stage of which is connected to a gas receiver for accumulating thermolysis gas, the outlet pipe of which through a heat exchanger for heating thermolysis gases is connected to vapor-air tuyeres the working zone of the reactor, while the first stage of the distillation column has means for cooling it with low-temperature steam, the second and the third meshes water - cold water, and between the first stage reactor and the distillation column for removal pipe thermolysis gases installed ash collector.