RU2012110084A

RU2012110084A - Способ переработки резиновых отходов

Info

Publication number: RU2012110084A
Application number: RU2012110084/05A
Authority: RU
Inventors: Евгений Сергеевич Сусеков; Алексей Сергеевич Градов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех"; Евгений Сергеевич Сусеков; Алексей Сергеевич Градов
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-09-27
Also published as: RU2502596C2; WO2013147646A3; WO2013147646A2

Abstract

Способ переработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения, выделение воды их жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру, отличающийся тем, что сжигают жидкое топливо и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С, осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник и слой отходов в контейнере по замкнутому контуру, избыточный рост давления в реакторе предотвращают частичным отведением водяного пара и конденсации его путем охлаждения водой, фильтрующимся через слой отходов водяным паром вытесняют в реактор воздух из слоя отходов и далее потоком пара воздух вытесняют из реактора, поскольку воздух не конденсируется, то его используют для сжигания топлива, вывод водяного пара в смеси с воздухом осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе не снизится до содержания, необходимого для предотвращения окисления продуктов разложения отходов - их горения в реакторе, - таким образом продувают реактор водяным паром для уд

Claims

Способ переработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения, выделение воды их жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру, отличающийся тем, что сжигают жидкое топливо и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С, осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник и слой отходов в контейнере по замкнутому контуру, избыточный рост давления в реакторе предотвращают частичным отведением водяного пара и конденсации его путем охлаждения водой, фильтрующимся через слой отходов водяным паром вытесняют в реактор воздух из слоя отходов и далее потоком пара воздух вытесняют из реактора, поскольку воздух не конденсируется, то его используют для сжигания топлива, вывод водяного пара в смеси с воздухом осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе не снизится до содержания, необходимого для предотвращения окисления продуктов разложения отходов - их горения в реакторе, - таким образом продувают реактор водяным паром для удаления воздуха, вывод пара из реактора прекращают при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе, одновременно прекращают подачу пара в теплообменник, сжигают жидкое топливо, продукты сгорания топлива нагревают водяной пар, затем продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, после этого продукты сгорания выводят, подводимым теплом отходы нагревают и осуществляют процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуется газообразная и твердая фаза, газообразную фазу смешивают с циркулирующим водяным паром и создают парогазовую смесь, чтобы давление в реакторе было постоянным часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора, для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов контролируют содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси, момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар, парогазовую смесь охлаждают и получают жидкую фазу, из которой сепарацией выделяют воду и накапливают ее, данная вода содержит растворенные органические вещества - продукты разложения отходов, эту загрязненную воду используют для получения горючего газа, который расходуют на энергообеспечение процесса переработки отходов, жидкую фазу после выделения воды накапливают, газообразную фазу после выделения жидкой фазы частично сжигают в смеси с жидким топливом, а частично просто сжигают, чем предотвращают ее выброс в окружающую среду и одновременно снижают расход топлива для осуществления процесса переработки, при достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов воду распыляют над слоем твердого остатка в контейнере, она охлаждает его, сама испаряется, а образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов подают в реактор, когда температура охлаждения твердой фазы в контейнере достигает Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают, затем твердую фазу разламывают, отделяют от нее металлический корд, осуществляют их электромагнитную сепарацию, металл прессуют в брикеты, а твердую фазу накапливают, зажигают твердую фазу и создают горящий слой, твердую фазу и воду подают в емкость в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1:(0,5-1,0), в емкости создают смесь твердой фазы и воды, создают слой твердой фазы, в нижней части которого происходит нагрев вышележащих слове твердой фазы - над слоем горения, таким образом реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой и воздух подают сверху, а образующийся горючий газ отводят снизу, в верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивают с подаваемым воздухом и подают в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол, смесь газов и смол из зоны газификации подают в зону горения твердой фазы, проводят через данную зону и выводят из нее, образующуюся золу накапливают, в зоне горения твердой фазы температура составляет 1000°С и выше, поэтому в этой зоне газ очищают от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений - метан, этилен и другие, таким образом горючий газ обогащают газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания, такой газ практически не содержит смолистых соединений и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи, при массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1:0,5, т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 воды, количество образующегося водяного пара будет недостаточным для протекания реакции С+Н₂О=СО+Н₂, поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа СО₂, который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа, при массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации, т.к. зона газификации охлаждается избыточным водяным паром, и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов, таким образом для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в твердой фазе поддерживать в пределах 1:(0,5-1,0), одновременно с началом процесса газификации прекращают вывод газа и газ - смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ смешивают с газообразной фазой продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы при их массовом соотношении 1:(0,1-0,5), при смешивании газообразной фазы с горючим газом, который содержит оксид углерода и водород осуществляют реакции восстановления - гидрирования непредельных соединений, т.е. снижение в смеси непредельных соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1:0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1:0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду, таким образом для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1:(0,1-0,5), часть смеси сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают, образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора и теплоносителя, жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты аналогичные дизельному топливу, таким образом из жидкой фазы получают высококачественные продукты, из жидкой фазы при температуре 90-100°С выделяют фракцию с температурой вспышки 35-40°С, которую охлаждают, конденсируют и накапливают, остаток - жидкую фазу с температурой вспышки 61-85°С также накапливают, температуру вспышки контролируют и регулируют за счет времени проведения процесса дистилляции, при этом количество выводимых для дистилляции продуктов сгорания регулируют таким образом, чтобы температура дистилляции оставалась равной 90-100°С, при осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет и при достижении температуры вспышки в пределах 61-85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток накапливают, в этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют, имеет температуру вспышки в пределах 35-40°С, которая соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например для газотурбинных двигателей, жидкость с температурой вспышки 61-85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей, продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы используют для нагрева и дистилляции жидкой фазы, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, твердую фазу в контейнере после завершения процесса термического разложения отходов охлаждают, распыленной водой, образующийся пар выводят в реактор, продукты сгорания топлива выбрасывают в атмосферу, продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср=1,24 кДж/°С и их охлаждение от 1000°С до 400°С при расходе G=0,269 кг/с или 968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор количество тепла: Q=Cp·G(1000°С-400°С)=1,24 кДж/кг°С×0,269 кг/с·600°С=200 кДж/с=200 кВт, температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достижении температуры 300°С - для разных видов отходов эта температура разная начинается процесс термического разложения отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты, давление в реакторе поддерживают постоянным равным 2 атм, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса, а колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы, - после охлаждения твердую фазу измельчают (разламывают), затем цикл переработки повторяют.