RU2062284C1

RU2062284C1 - Method to process inflammable wastes like worn tires or similar rubber wastes

Info

Publication number: RU2062284C1
Application number: RU94021262/26A
Authority: RU
Inventors: Г.Б. Манелис; Е.В. Полианчик; В.П. Фурсов; А.Д. Червонный; Н.Г. Альков; В.А. Рафеев; В.В. Черемисин; А.А. Юданов
Original assignee: Институт химической физики в Черноголовке РАН
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-06-20
Also published as: FR2721692A1; FR2721692B1

Abstract

FIELD: methods processing inflammable wastes (worn tires and similar polymeric wastes with rubber ) using pyrolysis of polymeric component of tires to produce hydrocarbon products of pyrolysis and fuel gas. SUBSTANCE: charge made of lumps of tires or mixture of lumps of tires with solid nonflammable material is loaded in reactor, in which in successive passage of loaded charge is organized in counterfoil of oxygen-bearing gasifying agent, for example, air through zone of preliminary heating, zone of pyrolysis, zone of coking, zone of burning, zone of charge cooling and solid bottoms following unloading from reactor. Aim product of processing in the form of aerosol, that has vapors and small drops of pyrolysis resins and inflammable gas, is carried out of reactor. Tires preparation provides for their cutting into lumps, main part of which has linear size in interval of 25 - 300 mm. Charge is added with lumps of solid nonflammable nonmelting material, that mainly have maximum linear size over 20 mm. Mass ratio of consumption of gasifying agent to charge consumption loaded in reactor and speed of gasifying agent feeding are adjusted so, that maximum temperature in zone of burning is in range of 800 - 1700 C and temperature of aim product at output of reactor does not exceed 300 C. EFFECT: method allows to destruct collected worn tires and similar polymeric wastes in ecologically acceptable terms. 19 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки горючих отходов методом пиролиза для получения углеводородных продуктов и топливного газа и предназначено для переработки изношенных шин и подобных им резиновых отходов. The invention relates to the field of processing combustible waste by the pyrolysis method for producing hydrocarbon products and fuel gas and is intended for the processing of worn tires and similar rubber waste.

Известен способ переработки горючих отходов типа изношенных шин, при котором осуществляют пиролиз измельченных до кусков размером 12-50 мм шин в реакторе шахтного противоточного типа за счет частичного сжигания углеродистого остатка пиролиза (см. патент PCT WO 92/01767, кл. С 1OG 1/10, 1992). A known method of processing combustible waste such as worn tires, in which the pyrolysis of crushed to pieces of 12-50 mm tires is carried out in a shaft counterflow reactor by partially burning the carbon residue of pyrolysis (see PCT patent WO 92/01767, class C 1OG 1 / 10, 1992).

Пиролизную смолу предполагается использовать в качестве пластификатора при производстве новых шин. При этом подачу окислителя в зону горения предлагается регулировать кислородно-недостаточно, чтобы обеспечить температуру газов, отходящих из зоны горения, ниже 270^oС. Тем самым обеспечивается вывод продукт-газа из реактора при температура ниже 170^oС. Таким образом, в этом методе получение низкотемпературного продукт-газа достигается ценой получения в качестве продуктов низкосортного технического углерода и низкокалорийного газа, а также вследствие низких температур пиролиза, низкий производительности процесса.Pyrolysis resin is supposed to be used as a plasticizer in the production of new tires. At the same time, it is proposed that the oxygen supply to the combustion zone be controlled insufficiently oxygen to ensure that the temperature of the gases leaving the combustion zone is lower than 270 ^° C. This ensures that the product gas is removed from the reactor at a temperature below 170 ^° C. Thus, in this method obtaining a low-temperature product gas is achieved at the cost of obtaining low-grade carbon black and low-calorific gas as products, and also due to the low pyrolysis temperatures, low process productivity.

Ближайшим к предлагаемому является известный способ переработки горючих отходов типа изношенных шин и подобных резиновых отходов, включающий загрузку шихты, которая по крайней мере частично состоит из кусков горючих отходов, в реактор, чтобы пиролизовать и газифицировать последние, установление газового потока сквозь шихту путем подачи в реактор кислородсодержащего газифицирующего агента и выведения газообразных и жидких продуктов переработки из реактора, где последовательные сечения упомянутой шихты последовательно пребывают в зонах нагревания, пиролиза, коксования и охлаждения, и выгрузку из реактора твердых продуктов переработки (см. патент США N 4588477, кл. С 10В 49/10, 1986). При известном способе в реакторе устанавливается ожиженный слой измельченных до размера менее 25 мм кусков шин в смеси с кусковым инертным материалом с характерным линейным размером от 18 до 25 мм в противотоке газифицирующего агента. Введение твердого материала в перерабатываемую смесь позволяет избегать агломерации кусков шин при их пиролизе, эффективно осуществлять теплообмен между газом и твердой фазой и способствует продвижению шихты вниз по реактору. Closest to the proposed is a known method of processing combustible waste such as used tires and similar rubber waste, comprising loading a charge, which at least partially consists of pieces of combustible waste, into the reactor to pyrolyze and gasify the latter, establishing a gas stream through the charge by feeding it to the reactor an oxygen-containing gasification agent and the removal of gaseous and liquid processed products from the reactor, where successive sections of said charge are sequentially in nach heating, pyrolysis, coking and cooling and discharging from the reactor solid processing products (see. U.S. Patent N 4588477, cl. C 10 B 49/10, 1986). With the known method, a fluidized bed of crushed pieces of tires, crushed to a size of less than 25 mm, is mixed with lumpy inert material with a characteristic linear size of 18 to 25 mm in countercurrent to a gasifying agent. The introduction of solid material into the processed mixture allows avoiding agglomeration of tire pieces during their pyrolysis, efficiently exchanging heat between the gas and the solid phase, and helps to move the charge down the reactor.

Этот процесс требует подачи дополнительного горючего газа в зону горения и существенно зависит от малого размера частиц для реализации кипящего слоя. При этом, хотя высокие температуры процесса (1100^oС) обеспечивают получение высококалорийного газа и высокую производительность, продукт-газ выделяется при высокой температуре (свыше 200-400^oС), что влечет проблемы, связанные с его охлаждением и возможной полимеризацией углеводородов в магистралях. Необходимость измельчения шин до размеров, обеспечивающих сжиженный слой, является недостатком процесса.This process requires the supply of additional combustible gas to the combustion zone and substantially depends on the small particle size to realize a fluidized bed. At the same time, although high process temperatures (1100 ^o C) provide high-calorie gas and high productivity, the product gas is released at a high temperature (above 200-400 ^o C), which entails problems associated with its cooling and possible polymerization of hydrocarbons in highways . The need to grind tires to sizes that provide a fluidized bed is a disadvantage of the process.

Техническим результатом настоящего изобретения является проведение процесса пиролиза и газификации разделанных до сравнительно крупных кусков изношенных шин без подвода тепла извне с высокой энергетической эффективностью, высоким выходом ценных продуктов, включая смолы пиролиза и горючий газ. The technical result of the present invention is a pyrolysis and gasification process of cut to relatively large pieces of worn tires without supplying heat from the outside with high energy efficiency, high yield of valuable products, including pyrolysis resins and combustible gas.

Для достижения указанного технического результата в способе переработки горючих отходов типа изношенных шин и подобных резиновых отходов, которые по крайней мере частично состоят из горючего материала, который включает загрузку в реактор шихты, которая по крайней мере частично состоит из кусков горючих отходов для того, чтобы пиролизовать и газифицировать последние, установление газового потока сквозь загруженную шихту путем подачи в упомянутый реактор кислородсодержащего газифицирующего агента и выведения газообразных и жидких продуктов переработки из реактора, где последовательные сечения упомянутой шихты последовательно входят в зоны нагревания, пиролизa, коксования и охлаждения, и выгрузку из реактора твердых продуктов переработки, максимальную температуру в реакторе поддерживают в пределах 800-1700^oС и при этом температуру газообразных продуктов на выходе из реактора поддерживают ниже 300^oС и путем регулировки по крайней мере одного из следующих параметров: скорости подачи газифицирующего агента, массового отношения расхода газифицирующего агента к расходу шихты, состава газифицирующего агента или состава упомянутой шихты.To achieve the specified technical result in a method for processing combustible waste such as worn tires and similar rubber waste, which at least partially consists of combustible material, which includes loading into the reactor a charge, which at least partially consists of pieces of combustible waste in order to pyrolyze and gasify the latter, establishing a gas flow through the loaded charge by feeding into the said reactor an oxygen-containing gasifying agent and removing gaseous and liquid ucts of processing from the reactor wherein successive sections of said charge successively enter the zones of heating, piroliza, carbonization and cooling, and discharging from the reactor solid processing products, the maximum temperature in the reactor is maintained within the range 800-1700 ^o C while the outlet temperature of the gaseous products The reactor is maintained below 300 ^o C, and by adjusting at least one of the following parameters: feed rate of gasifying agent, mass flow ratio of the gasifying agent to consumption ihty, the composition of the gasifying agent or composition of said mixture.

Процесс проводят в плотном слое, где упомянутые куски, составляющие шихту, поддерживают плотно прилегающими друг к другу. The process is carried out in a dense layer, where the said pieces constituting the charge, support tightly adjacent to each other.

В реакторе устанавливают в основном направленный вертикально вверх газовый поток, а прилегание упомянутых кусков друг к другу осуществляется под действием собственного веса. In the reactor, a gas flow is generally directed vertically upward, and the said pieces adhere to each other under their own weight.

Предпочтительно, чтобы oсновная часть упомянутых кусков, вводимых в реактор, имела размер в главном измерении от 25 до 300 мм. Preferably, the main part of said pieces introduced into the reactor has a size in the main dimension of 25 to 300 mm.

Процесс проводят непрерывно, для чего производят последовательную загрузку шихты с одного конца реактора и выгрузку твердых продуктов переработки с другого конца без остановки процесса. Процесс можно осуществлять периодически, для чего загрузку шихты и выгрузку твердых продуктов переработки производят после остановки реактора. The process is carried out continuously, for which the batch is loaded sequentially from one end of the reactor and solid products are unloaded from the other end without stopping the process. The process can be carried out periodically, for which the charge is loaded and the solid products of the processing are unloaded after the reactor is shut down.

Упомянутые горючие отходы можно загружать в реактор вместе с негорючими материалами при более высоком содержании негорючего материала близ выходного отверстия для продукт-газа и инициировать процесс путем нагревания горючих отходов близ ввода для газифицирующего агента. Mentioned combustible waste can be loaded into the reactor together with non-combustible materials at a higher content of non-combustible material near the product gas outlet and initiate the process by heating the combustible waste near the inlet for the gasification agent.

Перед загрузкой в реактор можно производить предварительное смешение кусков органического материала с твердым негорючим неплавящимся материалом таким oбразом, чтобы упомянутая шихта была смесью горючих отходов и негорючего материала. Before loading into the reactor, it is possible to pre-mix the pieces of organic material with a solid non-combustible non-consumable material in such a way that the said mixture is a mixture of combustible waste and non-combustible material.

Эта загрузка упомянутой шихты в реактор может включать загрузку в реактор в качестве составляющей упомянутых горючих отходов материалов, содержащих негорючие компоненты, в частности металлический корд. This loading of said charge into the reactor may include loading into the reactor as a component of said combustible waste materials containing non-combustible components, in particular metal cord.

Предпочтительно состав упомянутой шихты регулируют путем изменения массовой доли негорючих материалов в упомянутой шихте или путем загрузки в реактор твердого негорючего материала совместно с упомянутой шихтой. Preferably, the composition of said charge is controlled by changing the mass fraction of non-combustible materials in said charge or by loading solid non-combustible material into a reactor together with said charge.

Упомянутый твердый негорючий материал можно вводить в реактор в виде кусков или изделий, преимущественно имеющих главное измерение более 20 мм. Упомянутый твердый негорючий материал можно вводить в реактор в виде кусков, имеющих сквозные отверстия. В качестве твердого негорючего материала можно использовать часть продуктов переработки, выгруженных из реактора. Mentioned solid non-combustible material can be introduced into the reactor in the form of pieces or products, mainly having a main dimension of more than 20 mm. Mentioned solid non-combustible material can be introduced into the reactor in the form of pieces having through holes. As a solid non-combustible material, part of the processed products discharged from the reactor can be used.

Предпочтительно в состав газифицирующего агента можно вводить диоксид углерода и/или воду. Воду можно вводить в реактор путем подачи ее в зону горения и/или зону охлаждения в область, где температура твердых продуктов переработки выше 400^oС.Preferably, carbon dioxide and / or water may be added to the gasification agent. Water can be introduced into the reactor by supplying it to a combustion zone and / or a cooling zone to an area where the temperature of the solid processed products is above 400 ^° C.

Состав газифицирующего агента регулируют путем изменения содержания в нем воды и/или диоксида углерода. The composition of the gasification agent is regulated by changing the content of water and / or carbon dioxide in it.

В состав загружаемой в реактор шихты вводят компонент, который химически реагирует с серо- и/или хлорсодержащими веществами с образованием соединений, выводимых из реактора в составе твердых продуктов переработки. A component is introduced into the composition of the charge loaded into the reactor, which chemically reacts with sulfur and / or chlorine-containing substances with the formation of compounds removed from the reactor as part of solid processing products.

Температуру газообразных продуктов на выходе из реактора поддерживают ниже 230^oС.The temperature of the gaseous products at the outlet of the reactor is maintained below 230 ^o C.

Изобретение поясняется чертежом, где схематически изображена установка, на которой может быть осуществлен предлагаемый способ. The invention is illustrated by the drawing, which schematically shows the installation on which the proposed method can be implemented.

Для образования загружаемой в реактор 4 шихты резиновые отходы, по крайней мере частично состоящие из горючего материала, например изношенные шины Т, измельчают в измельчителе 1 до кусков размером от 25 до 300 мм. Перед загрузкой в реактор производят предварительное смешение кусков шин с твердым негорючим неплавящимся материалом I в смесителе 2 таким образом, чтобы загружаемая в реактор шихта была смесью горючих отходов и негорючего материала. В качестве составляющей горючих отходов используют материалы, содержащие негорючие компоненты, в частности металлический корд. Состав шихты регулируют путем изменения массовой доли негорючих материалов в шихте либо путем загрузки в реактор твердого негорючего материала совместно с шихтой. Твердый негорючий материал вводят в реактор в виде кусков или изделий, преимущественно имеющих главное измерение более 20 мм, чтобы обеспечить высокую газопроницаемость шихты. To form a charge loaded into the reactor 4, rubber waste, at least partially consisting of combustible material, for example worn tires T, is crushed in a grinder 1 to pieces from 25 to 300 mm in size. Before loading into the reactor, pieces of tires are pre-mixed with solid non-combustible non-consumable material I in mixer 2 so that the charge loaded into the reactor is a mixture of combustible waste and non-combustible material. As a component of combustible waste, materials containing non-combustible components, in particular metal cord, are used. The composition of the charge is regulated by changing the mass fraction of non-combustible materials in the charge or by loading solid non-combustible material into the reactor together with the charge. Solid non-combustible material is introduced into the reactor in the form of pieces or products, mainly having a main dimension of more than 20 mm, to ensure high gas permeability of the charge.

Из смесителя куски резиновых отходов вместе с твердым негорючим материалом загружают через шлюзовую камеру 3 в реактор 4 шахтного типа. В реакторе куски шин прилегают плотно друг к другу, например, под действием собственного веса. Для того, чтобы обеспечить газопроницаемость шихты упомянутый твердый негорючий материал можно вводить в виде изделий, имеющих сквозные отверстия, например полых цилиндров. Куски шин и твердый негорючий материал можно либо загружать в реактор раздельно, перемешивая их внутри реактора, либо загружать в виде заранее приготовленной смеси. Массовая доля негорючего материала в загрузке при этом поддерживается в пределах от 2 до 80%
В реакторе проводят пиролиз и газификацию горючих составляющих шихты в противотоке кислородсодержащего газифицирующего агента. В качестве газифицирующего агента может использоваться воздух, а подаваемый компрессором 11 в нижнюю часть реактора воздух может быть обогащен кислородом. Также для того, чтобы повысить калорийность получаемого горючего газа, может использоваться газифицирующий агент, содержащий воду и/или диоксид углерода. Газифицирующий агент (агенты) подается в ту часть реактора, где накапливаются твердые продукты переработки, таким образом, чтобы газовый поток проходил через слой этих продуктов. Газифицирующий агент либо его отдельные составляющие может подаваться в реактор либо сосредоточенно, либо распределенно. В частности, вода (в жидком виде W или пар S), углекислый газ, кислород (воздух) могут подаваться каждый через свое отдельное устройство ввода.From the mixer, pieces of rubber waste together with solid non-combustible material are loaded through a lock chamber 3 into a shaft-type reactor 4. In the reactor, the pieces of tires fit snugly against each other, for example, under their own weight. In order to ensure the gas permeability of the charge, said solid non-combustible material can be introduced in the form of articles having through holes, for example hollow cylinders. Pieces of tires and solid non-combustible material can either be loaded into the reactor separately, mixing them inside the reactor, or loaded in the form of a pre-prepared mixture. The mass fraction of non-combustible material in the load is maintained in the range from 2 to 80%
In the reactor, pyrolysis and gasification of the combustible constituents of the charge are carried out in countercurrent with an oxygen-containing gasifying agent. Air can be used as the gasification agent, and the air supplied by the compressor 11 to the lower part of the reactor can be enriched with oxygen. Also, in order to increase the calorific value of the resulting combustible gas, a gasification agent containing water and / or carbon dioxide can be used. The gasification agent (s) is fed to that part of the reactor where solid processed products are accumulated so that the gas stream passes through the bed of these products. The gasifying agent or its individual components can be fed into the reactor either concentrated or distributed. In particular, water (in liquid form W or steam S), carbon dioxide, oxygen (air) can each be supplied through its own separate input device.

Загруженная шихта поступает в зону 5 предварительного нагрева, где нагревается до 300^oС за счет теплообмена с выводимым из реактора продукт-газом G. В зоне предварительного нагрева из реактора выводят продукт-газ. Термином продукт-газ здесь и далее называется аэрозоль, состоящий из смол Н пиролиза в парообразном и тумнообразном состоянии и генераторного газа, включающего оксид и диоксид углерода, пары воды, водород, метан, этилен, пропан и другие газы.The loaded charge enters the preheating zone 5, where it is heated to 300 ^{° C.} due to heat exchange with the product gas G discharged from the reactor. In the preheating zone, the product gas is discharged from the reactor. The term product gas hereinafter refers to an aerosol consisting of H pyrolysis resins in a vaporous and foggy state and a generator gas including carbon monoxide and dioxide, water vapor, hydrogen, methane, ethylene, propane and other gases.

Далее шихта поступает в зону 6 пиролиза, в которой шихта нагревается до 300-500^oС за счет теплообмена с газовым потоком и происходит термораспад полимерных составляющих горючего материала шин с выделением летучих продуктов в газ и образованием углеродистого остатка.Next, the mixture enters the pyrolysis zone 6, in which the mixture is heated to 300-500 ^o C due to heat exchange with the gas stream and the thermal decomposition of the polymer components of the tire combustible material occurs with the release of volatile products into the gas and the formation of a carbon residue.

Затем шихта, содержащая частично пиролизовавшиеся куски шин, поступает в зону коксования, в которой при температурах 600- 800^oС осуществляется образование кокса из частично пиролизовавшихся кусков шин.Then the mixture containing partially pyrolyzed pieces of tires enters the coking zone, in which at temperatures of 600-800 ^° C coke is formed from partially pyrolyzed pieces of tires.

Вслед за тем шихта, содержащая ококсовавшийся горючий материал шин, поступает в зону 7 горения, в которой при температурах 800-1700^oC осуществляется реакция подогретого газифицирующего агента с ококсовавшимся горючим материалом шин с образованием горючего газа и образуется твердый остаток горения. Снижение максимальной температуры в зоне горения приводит к уменьшению производительности процесса и калорийности неконденсируемого продукт-газа, а при температурах ниже 800^oС в конденсированных продуктах, выводимых из реактора, могут появляться заметные количества недогоревшего углерода.After that, the mixture containing the oxygenated tire combustible material enters the combustion zone 7, in which, at temperatures of 800-1700 ^° C, the heated gasification agent reacts with the oxygenated tire combustible material to form combustible gas and a solid combustion residue is formed. A decrease in the maximum temperature in the combustion zone leads to a decrease in the productivity of the process and the calorific value of the non-condensable product gas, and at temperatures below 800 ^° C, noticeable amounts of unburned carbon may appear in the condensed products removed from the reactor.

Наконец, твердый остаток горения поступает в зону 8 охлаждения, в которой за счет теплообмена твердого остатка с подаваемым противотоком к загрузке газифицирующим агентом осуществляется нагрев газифицирующего агента. Finally, the solid combustion residue enters the cooling zone 8, in which the gasification agent is heated by heat exchange of the solid residue with the countercurrent supplied to the charge of the gasification agent.

Вышеприведенная классификация зон от части произвольна эти зоны можно было бы определить иначе, например, исходя из температуры газа или же исходя из состава и состояния реагентов. Однако при любом выборе обозначений сохраняется та существенная черта, что благодаря противоточному перемещению газового потока и загрузке газифицирующий агент (газ-окислитель) предварительно нагревается за счет теплообмена с твердым остатком горения, а затем горячие газообразные продукты горения отдают свое тепло исходной шихте, загруженной в реактор. The above classification of zones from partly arbitrary, these zones could be determined differently, for example, based on the temperature of the gas or based on the composition and condition of the reagents. However, with any choice of designations, the essential feature is retained that due to countercurrent movement of the gas stream and loading, the gasifying agent (oxidizing gas) is preheated by heat exchange with a solid combustion residue, and then hot gaseous combustion products give their heat to the original charge loaded into the reactor .

Следует также отметить, что противоток газа и шихты, загруженной в реактор, не обязательно подразумевает пространственное перемещение шихты. В частности, процесс может быть реализован как непрерывный путем непрерывной или порционной загрузки шихты в реактор и выгрузки из него твердого остатка по мере того, как шины расходуются в процессе. В этом частном случае шихта действительно перемещается относительно реактора противотоком к газовому потоку. Но тот же процесс можно осуществить и как процесс в неподвижном слое, где реактор загружается и разгружается после его остановки. В этом случае упомянутая последовательность зон движется по загрузке, и шихта попадает в соответствующую зону по мере того, как эта зона приходит в определенное сечение реактора. В частности, процесс в неподвижном слое может осуществляться в вертикальном шахтном реакторе при направлении газового потока сверху вниз либо снизу вверх. Проведение процесса в неподвижном слое обычно требует более длинного шахтного реактора. При этом предпочтительно, чтобы шихта содержала большую долю негорючих материалов вблизи от вывода продукт-газа 6, таким образом не допуская неполной переработки части отходов в конце каждого цикла. It should also be noted that the backflow of gas and the mixture loaded into the reactor does not necessarily imply spatial movement of the mixture. In particular, the process can be implemented as continuous by continuously or batch loading the charge into the reactor and unloading the solid residue from it as the tires are consumed in the process. In this particular case, the charge actually moves relative to the reactor countercurrent to the gas stream. But the same process can be carried out as a process in a fixed bed, where the reactor is loaded and unloaded after it is stopped. In this case, the aforementioned sequence of zones moves along the charge, and the mixture enters the corresponding zone as this zone enters a certain section of the reactor. In particular, the process in a fixed bed can be carried out in a vertical shaft reactor with the gas flow from top to bottom or from bottom to top. Carrying out the process in a fixed bed usually requires a longer shaft reactor. In this case, it is preferable that the charge contains a large proportion of non-combustible materials near the outlet of the product gas 6, thus preventing incomplete processing of part of the waste at the end of each cycle.

По завершении процесса из реактора через выходной шлюз 9 выгружают твердый остаток R горения. Этот остаток может быть переработан, например, на грохоте 10 и куски, выделенные из него, использованы в качестве твердого негорючего материала для приготовления шихты. Это относится, в частности, к возможному использованию отрезков металлического корда шин в качестве дополнительно вводимого в шихту негорючего материала, а также и к рециркулированию изделий, вводимых в шихту. Upon completion of the process, a solid combustion residue R is discharged from the reactor through the exit gateway 9. This residue can be processed, for example, on a screen 10 and pieces isolated from it are used as solid non-combustible material for the preparation of the charge. This applies, in particular, to the possible use of segments of the metal cord of the tires as additionally non-combustible material introduced into the charge, as well as to the recycling of products introduced into the charge.

Расход газифицирующего агента и массовое отношение расхода газифицирующего агента к расходу перерабатываемой шихты (общему расходу, включая и массу негорючих компонентов, входящих в шихту) при отношении расходов в пределах от 0,3 до 5 (предпочтительно от 0,4 до 0,7) регулируют таким образом, что максимальная температура в реакторе (т.е. в зоне горения) поддерживается в пределах от 800 до 1700^oС (предпочтительно от 1000 до 1200^oС) и при этом температура продукт-газа G на выходе из реактора не превышает 300^oС (предпочтительно не выше 230^oС).The flow rate of the gasifying agent and the mass ratio of the flow rate of the gasification agent to the flow rate of the processed charge (total flow rate, including the mass of non-combustible components included in the charge) with a flow ratio ranging from 0.3 to 5 (preferably from 0.4 to 0.7) is regulated so that the maximum temperature in the reactor (i.e., in the combustion zone) is maintained in the range from 800 to 1700 ^o C (preferably from 1000 to 1200 ^o C) and the temperature of the product gas G at the outlet of the reactor does not exceed 300 ^o C (preferably not higher than 230 ^o C).

Для осуществления регулирования упомянутых температур массовое отношение расхода газа-окислителя к расходу шихты уменьшают и/или расход газифицирующего агента уменьшают, когда температура продукт-газа на выходе из реактора превышает предписанные пределы. Когда температура горения падает ниже предписанных пределов, увеличивают скорость подачи газифицирующего его агента и/или увеличивают отношение расходов. Когда температура горения превышает предписанные пределы, уменьшают расход газа-окислителя и/или уменьшают отношение расходов. Отношение расходов шихты и газа-окислителя может регулироваться непосредственно путем подстройки скоростей подачи соответствующих потоков, а также и косвенно, путем регулирования состава газифицирующего агента (обогащая или обедняя его кислородом, добавляя в его состав воду и/или углекислый газ и т.п.) и состава шихты. Последнее регулирование подразумевает, что дополнительно к негорючим составляющим, уже входящим в состав шин (металлический корд, окись цинка, минеральные наполнители и т.д.), можно добавлять в загружаемую шихту твердый негорючий материал, изменяя содержание негорючих компонентов в шихте в вышеуказанных пределах. To regulate the mentioned temperatures, the mass ratio of the flow rate of the oxidizing gas to the flow rate of the charge is reduced and / or the flow rate of the gasifying agent is reduced when the temperature of the product gas at the outlet of the reactor exceeds the prescribed limits. When the combustion temperature falls below the prescribed limits, increase the feed rate of its gasifying agent and / or increase the flow ratio. When the combustion temperature exceeds the prescribed limits, the flow rate of the oxidizing gas is reduced and / or the flow ratio is reduced. The ratio of the charges of the charge and the oxidizing gas can be controlled directly by adjusting the feed rates of the respective flows, as well as indirectly by adjusting the composition of the gasification agent (enriching or depleting it with oxygen, adding water and / or carbon dioxide, etc.) and the composition of the charge. The latter regulation implies that in addition to the non-combustible components that are already part of the tires (metal cord, zinc oxide, mineral fillers, etc.), solid non-combustible material can be added to the loaded charge, changing the content of non-combustible components in the charge within the above limits.

Отношение расходов является основным параметром, существенным для проведения процесса в оптимальном режиме. Продукт-газ, выводимый из реактора, используется по известным технологиям. Так, например, пиролизные масла могут быть сконденсированы и использованы как источник углеводородного сырья, а неконденсируемый газ как горючий топливный газ. The cost ratio is the main parameter that is essential for conducting the process in the optimal mode. The product gas discharged from the reactor is used according to known technologies. For example, pyrolysis oils can be condensed and used as a source of hydrocarbon raw materials, and non-condensable gas as a combustible fuel gas.

Воду W и диоксид углерода, извлеченные из продукт-газа в ходе его переработки, можно использовать в качестве компонентов газифицирующего агента. В частности, загрязненную воду, отделенную от сконденсированной пиролизной смолы, можно вводить в зону горения и газификации и/или зону охлаждения золы в области, где температура высока ( температура твердых продуктов выше 400^oС) и преобладает окислительная атмосфера, что позволяет окислить органические загрязнители, присутствующие в воде. Подобный способ подачи воды также обеспечивает дополнительный путь аварийного управления максимальной температурой в случае, когда температура выходит за предписанные пределы.Water W and carbon dioxide extracted from the product gas during its processing can be used as components of a gasification agent. In particular, contaminated water, separated from the condensed pyrolysis resin, can be introduced into the combustion and gasification zone and / or the ash cooling zone in an area where the temperature is high (temperature of solid products is higher than 400 ^o С) and an oxidizing atmosphere prevails, which allows oxidizing organic pollutants present in water. Such a method of supplying water also provides an additional way of emergency control of the maximum temperature in the case when the temperature goes beyond the prescribed limits.

Для очистки продукт-газа от серы (и хлора) возможен ввод в состав твердого негорючего материала, используемого при формировании шихты, компонентов (например, известняка или доломита), химически связывающих серу (хлор) в соединения, выводимые из реактора в составе твердого остатка горения. To purify the product gas from sulfur (and chlorine), it is possible to introduce into the composition of the solid non-combustible material used in the formation of the charge, components (for example, limestone or dolomite) that chemically bind sulfur (chlorine) to compounds removed from the reactor as part of the solid combustion residue .

Таким образом, в отличие от способов, известных ранее, настоящее изобретение делает возможным осуществление процесса пиролиза и газификации шин, разрезанных на сравнительно крупные куски (и, следовательно, при сравнительно небольших затратах на измельчение и преодоление гидродинамического сопротивления загрузки) без подвода тепла извне, лишь за счет тепла горячих газов, поступающих из зона горения, с высоким выходом смол пиролиза (до 55% от массы исходных шин) и высоким энергетическим КПД. Энергия, необходимая для поддержания процесса, поставляется за счет сжигания части горючего материала шин. Низкая температура продукт-газа позволяет сконденсировать непосредственно в реакторе и, следовательно, вернуть для повторного пиролиза самые тяжелые фракции органических продуктов пиролиза, упрощает последующую конденсацию углеводородных паров из газового потока и исключает полимеризацию органических продуктов пиролиза в магистралях. В то же время высокая температура горения обеспечивает высокую теплотворную способность неконденсируемого продукт-газа, высокий энергетический КПД и высокую производительность процесса. Thus, unlike the methods previously known, the present invention makes it possible to carry out the process of pyrolysis and gasification of tires, cut into relatively large pieces (and, therefore, at a relatively small cost for grinding and overcoming the hydrodynamic resistance of the load) without supplying heat from the outside, only due to the heat of the hot gases coming from the combustion zone, with a high yield of pyrolysis resins (up to 55% of the mass of the original tires) and high energy efficiency. The energy needed to maintain the process is supplied by burning part of the tire’s combustible material. The low temperature of the product gas allows it to condense directly in the reactor and, therefore, return the heaviest fractions of the organic pyrolysis products for re-pyrolysis, simplifies the subsequent condensation of hydrocarbon vapors from the gas stream and eliminates the polymerization of organic pyrolysis products in the mains. At the same time, a high combustion temperature provides a high calorific value of the non-condensable product gas, high energy efficiency and high productivity of the process.

Другие характеристики и преимущества нестоящего изобретения иллюстрируются на следующих описанных без ограничений примерах. Other characteristics and advantages of the invention are illustrated in the following examples without limitation.

Пример 1. На экспериментальной установке было проведено моделирование процесса пиролиза и газификации шин. Смесь кусков изношенных автомобильных шин из изопропенового каучука, разрезанных на куски, с максимальным линейным размером в интервале 30-50 мм и кусков огнеупорного кирпича того же размера загружали в реактор. Массовый состав смеси: 50% шин, 50% огнеупорного кирпича. Example 1. At the experimental installation, modeling of the process of pyrolysis and gasification of tires was carried out. A mixture of pieces of worn isopropene rubber car tires cut into pieces with a maximum linear size in the range of 30-50 mm and pieces of refractory brick of the same size was loaded into the reactor. Mass composition of the mixture: 50% of tires, 50% of refractory bricks.

Пиролиз и газификацию смеси проводили при использовании воздуха в качестве газифицирующего агента. Расход воздуха составлял 930 нм³/час на м² сечения реактора. Скорость переработки составила 350 кг шин на кв.м. сечения реактора в час.The pyrolysis and gasification of the mixture was carried out using air as a gasification agent. The air flow rate was 930 nm ³ / h per m ² section of the reactor. The processing speed was 350 kg of tires per sq.m. section of the reactor per hour.

Температура газа на выходе из реактора составила 220^oС. Температура в зоне горения составила 1250^oС. Выход пиролизных смол, уловленных из продукт-газа в охлаждаемом водой конденсаторе, составил 55% от массы загруженных шин. Смола имела следующий элементный состав (по данным химического анализа),мас.The gas temperature at the outlet of the reactor was 220 ^o C. The temperature in the combustion zone was 1250 ^o C. The yield of pyrolysis resins captured from the product gas in a water-cooled condenser was 55% of the mass of loaded tires. The resin had the following elemental composition (according to chemical analysis), wt.

С 86,42
Н 10,72
О 0,40
N 1,22
S 1,26
В качестве твердого остатка горения были получены (за вычетом кусков кирпича) металлический корд (14% от начальной массы шин), порошок, содержащий песок и окись цинка (9% от начальной массы шин), с примесью (3% от массы порошка) сульфата цинка. Содержание углерода в остатке не превосходило 0,5%
Пример 2. На экспериментальной установке было проведено моделирование процесса пиролиза и газификации шин аналогично примеру 1. Процесс проводили при использовании в качестве газифицирующего агента воздуха, обогащенного водой. Содержание водяного пара в газифицирующем агенте составляло 17% При том же расходе воздуха, что и в примере 1, производительность по шинам составила 380 кг/ час на м² сечения реактора. Температура газа на выходе из реактора составляла 210^oС. Температура в зоне горения составляла 1100^oC. Выход пиролизных смол составил 50% от массы загруженных шин.C 86.42
H, 10.72
About 0.40
N, 1.22
S 1.26
As a solid combustion residue, metal cord (14% of the initial mass of tires), a powder containing sand and zinc oxide (9% of the initial mass of tires), with an admixture (3% of the mass of powder) of sulfate, were obtained (minus pieces of brick) zinc. The carbon content in the residue did not exceed 0.5%
Example 2. At the experimental installation, the process of tire pyrolysis and gasification was simulated as in Example 1. The process was carried out using air enriched with water as a gasification agent. The water vapor content in the gasification agent was 17%. At the same air flow rate as in Example 1, the tire capacity was 380 kg / h per m ^{2 of the} reactor cross section. The gas temperature at the outlet of the reactor was 210 ^o C. The temperature in the combustion zone was 1100 ^o C. The yield of pyrolysis resins was 50% of the mass of loaded tires.

Claims

1. A method of processing combustible waste such as used tires and similar rubber waste, which at least partially consists of combustible material, comprising loading a charge into the reactor, which at least partially consists of pieces of combustible waste, in order to pyrolyze and gasify the latter, the establishment of a gas stream through a loaded charge by feeding into the aforementioned reactor an oxygen-containing gasifying agent and removing gaseous and liquid processed products from the reactor, where Nia said charge successively stay in the zones of heating, pyrolysis, coking and cooling and discharging from the reactor solid processing products, characterized in that the maximum temperature in the reactor is maintained within the range 800-1700 ^o C and the temperature of the gaseous products leaving the reactor is maintained below ZOO ^o С by controlling at least one of the following parameters of the feed rate of the gasifying agent, the mass ratio of the flow rate of the gasification agent and the flow rate of the charge, the composition of the gasification agent or composition of the above mixture.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out in a dense layer, where the said pieces that make up the charge, support tightly adjacent to each other.

3. The method according to claim 2, characterized in that the gas flow is established in the reactor, generally directed vertically upward, and the said pieces adhere to each other under the influence of their own weight.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the main part of the said pieces introduced into the reactor has a size in the main dimension from 25 to 300 mm.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the process is carried out continuously, for which a batch is loaded sequentially from one end of the reactor and solid products are unloaded from the other end without stopping the process.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the process is carried out periodically, for which the charge is loaded and the solid processing products are unloaded after the reactor is shut down.

7. The method according to claim 6, characterized in that said combustible waste is loaded into the reactor together with non-combustible materials at a higher content of non-combustible material near the product gas outlet and initiate the process by heating the combustible waste near the inlet for the gasifying agent.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that prior to loading into the reactor, pieces of organic material are pre-mixed with solid non-combustible non-consumable material so that said charge is a mixture of combustible waste and non-combustible material.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the step of loading said charge into a reactor comprises loading into the reactor, as a component of said combustible waste, materials containing non-combustible components, in particular metal cord.

10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the composition of said charge is controlled by changing the mass fraction of non-combustible materials in said charge.

11. The method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the composition of said charge is controlled by loading solid non-combustible material into the reactor together with said charge.

12. The method according to claim 11, characterized in that the said solid non-combustible material is introduced into the reactor in the form of pieces or products, mainly having a main dimension of more than 20 mm.

13. The method according to any one of paragraphs.7, 8, 11, 12, characterized in that the said solid non-combustible material is introduced into the reactor in the form of pieces having through holes.

14. The method according to any one of claims 7, 8, 11-13, characterized in that part of the solid processed products discharged from the reactor is used as a solid non-combustible material.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that carbon dioxide and / or water is added to the gasification agent.

16. The method according to p. 15, characterized in that water is introduced into the reactor by supplying it to the combustion zone and / or to the cooling zone in an area where the temperature of the solid processing products is higher than 400 ^o C.

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the composition of the gasification agent is controlled by changing the content of water and / or carbon dioxide in it.

18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that a component is introduced into the composition of the charge loaded into the reactor, which chemically reacts with sulfur / or chlorine-containing substances to form compounds withdrawn from the reactor as part of the solid processing products.

19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the temperature of the gaseous products at the outlet of the reactor is maintained below 230 ^o C.