RU2394680C2 - Method and device for processing rubber wastes - Google Patents
Method and device for processing rubber wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394680C2 RU2394680C2 RU2008137470A RU2008137470A RU2394680C2 RU 2394680 C2 RU2394680 C2 RU 2394680C2 RU 2008137470 A RU2008137470 A RU 2008137470A RU 2008137470 A RU2008137470 A RU 2008137470A RU 2394680 C2 RU2394680 C2 RU 2394680C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- loading
- container
- phase
- thermolysis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
- B29B17/0412—Disintegrating plastics, e.g. by milling to large particles, e.g. beads, granules, flakes, slices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
- B29B2017/0213—Specific separating techniques
- B29B2017/0268—Separation of metals
- B29B2017/0272—Magnetic separation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/04—Disintegrating plastics, e.g. by milling
- B29B2017/0424—Specific disintegrating techniques; devices therefor
- B29B2017/0496—Pyrolysing the materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2021/00—Use of unspecified rubbers as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2705/00—Use of metals, their alloys or their compounds, for preformed parts, e.g. for inserts
- B29K2705/08—Transition metals
- B29K2705/12—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2030/00—Pneumatic or solid tyres or parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к технологии обработки отходов и может быть использовано в химической и резинотехнической промышленности, для получения из отходов нефтехимического сырья ингредиентов резиновых смесей, а также может быть применено в энергетике для получения топлив и их компонентов.The invention relates to waste treatment technology and can be used in the chemical and rubber industry, to obtain rubber compounds ingredients from petrochemical waste, and can also be used in the energy sector to produce fuels and their components.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен способ обработки отходов полимерных композиций, включающий их термолиз в реакторе при 400-1500°С в потоке парогазовой смеси, содержащей перегретый водяной пар, азот и окислы углерода, с образованием твердого углеродного остатка и выделением газообразных продуктов, последующее измельчение углеродного остатка в потоке газообразных продуктов при 350-400°С и его магнитную обработку, термолиз парогазовых продуктов при 1400-1500°С (SU 747868, С09С 1/48, 1980).A known method of processing waste polymer compositions, including their thermolysis in a reactor at 400-1500 ° C in a steam-gas mixture stream containing superheated water vapor, nitrogen and carbon oxides, with the formation of a solid carbon residue and the release of gaseous products, subsequent grinding of the carbon residue in a gaseous stream products at 350-400 ° C and its magnetic treatment, thermolysis of gas-vapor products at 1400-1500 ° C (SU 747868, С09С 1/48, 1980).
К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:
1. Большой удельный расход энергии, что обусловлено высокой температурой термолиза (до 1500°С), а также большими при такой температуре тепловыми потерями в окружающую среду.1. Large specific energy consumption, which is due to the high temperature of thermolysis (up to 1500 ° C), as well as large thermal losses at this temperature to the environment.
2. Большие количества вредных веществ, образующихся при термическом разложении парогазовых продуктов, и необходимость использования сложных систем очистки газообразных продуктов от этих веществ.2. Large amounts of harmful substances formed during the thermal decomposition of gas-vapor products, and the need to use complex systems for cleaning gaseous products from these substances.
3. Необходимость применения жаропрочных и коррозионно-стойких материалов для изготовления оборудования, что существенно удорожает получаемые по данному способу целевые продукты.3. The need to use heat-resistant and corrosion-resistant materials for the manufacture of equipment, which significantly increases the cost of the target products obtained by this method.
Известен способ обработки резиновых отходов, включающий их термолиз в реакторе в среде водяного пара, отделение твердой фазы и ее измельчение, разделение жидкой и газообразной фаз путем конденсации, сжигание газообразной фазы для нагрева реактора (US 5720232, 110/346, 1998). Согласно указанному способу отходы подают из системы загрузки в бункер и с помощью шнекового транспортера направляют в камеру термолиза, где их перемещают с помощью шнека и нагревают до температуры 359-650°F (181,7-343,3°C). Камера термолиза включает паровую систему для удаления пара и создания вакуума. Газообразную фазу пропускают через теплообменник и подают в сепаратор, в котором ее частично конденсируют, а не конденсирующийся газ используют в качестве топлива. Твердый остаток термолиза шин с помощью закрытого транспортера подают в закрытый бункер, который используют в качестве шлюзового затвора для предотвращения попадания воздуха в реактор.A known method of processing rubber waste, including their thermolysis in a reactor in a water vapor environment, separation of the solid phase and its grinding, separation of the liquid and gaseous phases by condensation, combustion of the gaseous phase to heat the reactor (US 5720232, 110/346, 1998). According to the specified method, the waste is fed from the loading system into the hopper and sent via a screw conveyor to the thermolysis chamber, where it is moved using the screw and heated to a temperature of 359-650 ° F (181.7-343.3 ° C). The thermolysis chamber includes a steam system to remove steam and create a vacuum. The gaseous phase is passed through a heat exchanger and fed to a separator in which it is partially condensed, and not a condensing gas is used as fuel. The solid residue of tire thermolysis using a closed conveyor is fed into a closed hopper, which is used as a lock gate to prevent air from entering the reactor.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Большой удельный расход энергии, обусловленный необходимостью создания и поддержания вакуума в камере термолиза.1. A large specific energy consumption, due to the need to create and maintain a vacuum in the thermolysis chamber.
2. Низкая эффективность процессов переноса тепла в камере термолиза из-за наличия вакуума, что приводит к росту времени термолиза и повышенному расходу энергии.2. Low efficiency of heat transfer processes in the thermolysis chamber due to the presence of vacuum, which leads to an increase in thermolysis time and increased energy consumption.
3. Высокая степень взрывоопасности из-за наличия вакуума в камере термолиза и возможности попадания в камеру воздуха из окружающей среды, что в итоге может привести к взрыву и выбросу вредных веществ в окружающую среду.3. A high degree of explosion hazard due to the presence of vacuum in the thermolysis chamber and the possibility of air entering the chamber from the environment, which may ultimately lead to an explosion and release of harmful substances into the environment.
4. Значительные выбросы вредных веществ в окружающую среду в процессе работы.4. Significant emissions of harmful substances into the environment during operation.
Известен способ обработки резиновых отходов, включающий их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, отделение твердой фазы, разделение жидкой и газообразной фаз путем конденсации, использование в качестве теплоносителя перегретого до 300-1600°С водяного пара (98-85 мас.%) и газообразной фазы (2-15 мас.%), смешивание твердой и жидкой фаз при массовом соотношении (0,03-0,40):1 с последующим брикетированием полученной смеси при одновременном ее нагревании до 100-500°С путем фильтрации газа, полученного после отделения жидкой фазы от газообразных продуктов разложения отходов (RU 2076501, В29В 17/00, C08J 11/10, C08J 11/14, 1997). Резиновые отходы перед термолизом смешивают с 3-40 мас.% жидкой фазы путем пропускания газообразных продуктов разложения через слой отходов при их массовом соотношении (0,05-1,62):1.A known method for the treatment of rubber waste, including their thermolysis in a reactor in a coolant, separation of the solid phase, separation of liquid and gaseous phases by condensation, use as a coolant superheated to 300-1600 ° C water vapor (98-85 wt.%) And gaseous phase (2-15 wt.%), mixing solid and liquid phases in a mass ratio (0.03-0.40): 1 followed by briquetting the resulting mixture while heating it to 100-500 ° C by filtering the gas obtained after separating the liquid phase from gaseous products decomposition of waste (RU 2076501, B29B 17/00,
К недостаткам данного способа следует отнести:The disadvantages of this method include:
1. Большой удельный расход водяного пара, высокая температура процесса (до 1600°С) и, как следствие, высокий расход энергии на обработку отходов.1. Large specific consumption of water vapor, high process temperature (up to 1600 ° C) and, as a result, high energy consumption for waste treatment.
2. Большие выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива, расходуемого на производство большого количества водяного пара и перегрев его до высокой температуры.2. Large emissions of fuel combustion products consumed in the production of large quantities of water vapor and overheating it to a high temperature.
3. Низкое качество получаемых топливных брикетов из-за наличия непредельных соединений в жидкой фазе, которая используется для приготовления брикетов.3. The low quality of the resulting fuel briquettes due to the presence of unsaturated compounds in the liquid phase, which is used for the preparation of briquettes.
Наиболее близким к заявляемому является способ обработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор, их термолиз в реакторе в среде содержащего водяной пар теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод твердой фазы из реактора, ее измельчение и магнитную обработку, охлаждение газообразной фазы, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы для нагрева теплоносителя в теплообменнике, смешивание жидкой и твердой фаз в смесителе (US 5780518, 521/45, 1998). Согласно данному способу в качестве теплоносителя используют перегретый водяной пар в количестве 18-110% от массы отходов, твердую фазу после отделения измельчают до размеров частиц 0,001-0,210 мм, а жидкую фазу смешивают с 23,0-55,8 мас.% измельченной твердой фазы с получением топливной дисперсии.Closest to the claimed is a method of treating rubber waste, including feeding the waste into the reactor, thermolysis in the reactor in a medium containing water vapor coolant, passed through the waste layer, with the formation of gaseous and solid phases, the withdrawal of the solid phase from the reactor, its grinding and magnetic treatment , cooling the gaseous phase, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning the non-condensed gaseous phase to heat the heat carrier in the heat exchanger, mixing liquid and solid phases in the mixer (US 5780518, 521/45, 1998). According to this method, superheated water vapor in the amount of 18-110% of the waste mass is used as a heat carrier, the solid phase is crushed to 0.001-0.210 mm particle size after separation, and the liquid phase is mixed with 23.0-55.8 wt.% Of crushed solid phase to obtain a fuel dispersion.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Высокие затраты энергии на обработку, что обусловлено большим (до 110% от массы отходов) расходом водяного пара и необходимостью длительного времени перемешивания жидкой и твердой фаз для получения однородной смеси.1. High energy costs for processing, which is due to the large (up to 110% of the waste mass) water vapor consumption and the need for a long mixing time of the liquid and solid phases to obtain a homogeneous mixture.
2. Большие выбросы вредных веществ в окружающую среду при сжигании газообразной фазы.2. Large emissions of harmful substances into the environment during the combustion of the gaseous phase.
3. Низкое качество получаемой топливной дисперсии из-за наличия в ней большого количества воды - низкая теплота сгорания, высокая температура замерзания, большие количества водяного пара, образующегося при ее сжигании, что приводит к необходимости выбрасывать продукты сгорания в окружающую среду при более высокой, чем для обычных топлив, температуре во избежание конденсации водяного пара прямо в дымовой трубе.3. The low quality of the resulting fuel dispersion due to the presence of a large amount of water in it - low heat of combustion, high freezing point, large amounts of water vapor generated during its combustion, which leads to the need to throw combustion products into the environment at a higher than for conventional fuels, temperature to prevent condensation of water vapor directly in the chimney.
Известно устройство для термолиза резиновых отходов (неизмельченных шин), содержащее реактор в виде кольцевой камеры с газоходом для вывода газовой смеси, люк для загрузки и выгрузки, нагреватель, выполненный в виде нескольких обечаек, оснащенных спиральными пластинами для турбулизации греющего газа, с патрубками подвода и отвода греющего газа, а также газогенератор, работающий на техническом углероде, причем обечайки нагревателя установлены снаружи и внутри неразъемной кольцевой камеры термолиза, выполненной с возможностью ее поворота вокруг горизонтальной оси при помощи опорного устройства с лебедкой (RU 2258078, В29В 17/00, С10В 53/08, 2005).A device for the thermolysis of rubber waste (uncrushed tires), comprising a reactor in the form of an annular chamber with a gas duct for discharging a gas mixture, a hatch for loading and unloading, a heater made in the form of several shells equipped with spiral plates for turbulence of heating gas, with supply pipes and removal of heating gas, as well as a carbon black gas generator, the heater shells being installed outside and inside the integral ring thermolysis chamber, which can be rotated and about a horizontal axis by means of the supporting device with a winch (RU 2258078,
К недостаткам данного устройства следует отнести:The disadvantages of this device include:
1. Высокий удельный расход энергии на процесс обработки, обусловленный периодичностью работы устройства и большой длительностью термолиза изношенных шин из-за низкоэффективного теплообмена между греющим газом и неизмельченными шинами, имеющими малую удельную поверхность теплообмена.1. High specific energy consumption for the processing process, due to the frequency of operation of the device and the long duration of thermolysis of worn-out tires due to low-efficient heat exchange between the heating gas and unshredded tires having a small specific heat-transfer surface.
2. Большие выбросы вредных веществ в окружающую среду, вызванные использованием в качестве греющего газа продуктов сгорания топлива, полученного путем газификации технического углерода.2. Large emissions of harmful substances into the environment caused by the use of fuel combustion products obtained by gasification of carbon black as heating gas.
3. Высокая взрывоопасность из-за наличия в термолизной камере легковоспламеняющихся продуктов термолиза шин и высокой температуры в камере, что может привести к выбросу в окружающую среду токсичных продуктов.3. High explosiveness due to the presence in the thermolysis chamber of flammable products of tire thermolysis and high temperature in the chamber, which can lead to the release of toxic products into the environment.
Известно устройство для обработки резиновых отходов (неизмельченных шин), включающее вертикальный реактор с нагревателем, шлюзовой камерой для загрузки шин сбоку от реактора и шлюзовой камерой разгрузки в нижней части реактора, конденсатор для конденсации части продуктов термолиза, подключенный входом к выходу парогазовой фазы из реактора, и накопительную емкость-отстойник жидкой фазы с краном и расходомером (RU 2251483, В29В 17/00, 2005). Шлюзовые камеры загрузки и выгрузки выполнены с водяными затворами с возможностью герметизации реактора. Шлюзовая камера загрузки снабжена транспортером загрузки, который на входе и выходе водяного затвора оборудован прижимными вальцами. Реактор дополнительно снабжен патроном каталитического крекинга и оборудован печью с горелками. Корпус печи выполнен коническим в виде направляющей для нанизывания шин на вершину конуса с транспортера загрузки. В основании конуса печи смонтирован кольцевой инфракрасный излучатель из жаропрочной стали.A device for treating rubber waste (uncrushed tires) is known, including a vertical reactor with a heater, a lock chamber for loading tires on the side of the reactor and a lock chamber for unloading in the lower part of the reactor, a condenser for condensing part of the thermolysis products connected to the input of the vapor-gas phase from the reactor, and a storage tank-settler of the liquid phase with a tap and a flow meter (RU 2251483, B29B 17/00, 2005). The lock chambers of loading and unloading are made with water gates with the possibility of sealing the reactor. The airlock loading chamber is equipped with a loading conveyor, which is equipped with pressure rollers at the inlet and outlet of the water lock. The reactor is additionally equipped with a catalytic cracking cartridge and equipped with a burner furnace. The furnace body is made conical in the form of a guide for stringing tires onto the top of the cone from the loading conveyor. An annular infrared emitter made of heat-resistant steel is mounted at the base of the furnace cone.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
1. Высокий удельный расход энергии на процесс обработки, что вызвано увлажнением шин при их прохождении через водяной затвор и последующими затратами энергии на испарение воды, вносимой с шинами в реактор.1. High specific energy consumption for the processing process, which is caused by the moistening of the tires as they pass through the water lock and the subsequent energy consumption for the evaporation of water introduced with the tires into the reactor.
2. Низкое качество получаемого углеродистого остатка термолиза шин из-за осаждения части жидких продуктов термолиза на частицах углеродистого остатка при выгрузке остатка через водяной затвор, на поверхности которого неизбежно конденсируются газообразные продукты термолиза, образуя при этом масляную пленку.2. The low quality of the obtained carbonaceous residue of thermolysis of tires due to the deposition of part of the liquid products of thermolysis on the particles of the carbon residue during discharge of the residue through a water seal, on the surface of which the gaseous products of thermolysis inevitably condense, forming an oil film.
3. Высокая взрывоопасность из-за низкой степени надежности водяных затворов, обусловленной неустойчивостью таких затворов при резком росте давления в реакторе.3. High explosiveness due to the low degree of reliability of the water gates due to the instability of such gates with a sharp increase in pressure in the reactor.
Известно устройство для обработки резиновых отходов (неизмельченных шин), включающее реактор термолиза в виде герметичной камеры с газоходами для подачи и вывода газовой смеси, нагреватель газа, подключенный выходом к газоходу для подачи газовой смеси в реактор, конденсатор для конденсации части продуктов термолиза, подключенный входом к выходу реактора, компрессор для циркуляции газовой смеси, подключенный входом к выходу конденсатора и выходом к входу нагревателя, сепаратор с емкостью для сбора жидкости, полученной в результате термолиза (RU 2212430, C10G 1/10, C08J 11/00, C08J 11/04, 2003).A device for treating rubber waste (unmilled tires) is known, including a thermolysis reactor in the form of a sealed chamber with flues for supplying and discharging a gas mixture, a gas heater connected to an outlet to a duct for supplying a gas mixture to a reactor, a condenser for condensing part of the thermolysis products connected to an input to the outlet of the reactor, a compressor for circulating the gas mixture, connected by an inlet to the outlet of the condenser and an outlet to the inlet of the heater, a separator with a container for collecting liquid resulting from the term Lisa (RU 2212430, C10G 1/10, C08J 11/00, C08J 11/04, 2003).
К недостаткам данного устройства следует отнести:The disadvantages of this device include:
1. Высокий удельный расход энергии на процесс обработки, обусловленный наличием вентиляторов, компрессора, клапанов, для работы которых требуется большое количество электрической энергии.1. High specific energy consumption for the processing process, due to the presence of fans, compressor, valves, which require a large amount of electrical energy.
2. Высокие выбросы вредных веществ в окружающую среду, вызванные выбросом газа в атмосферу.2. High emissions of harmful substances into the environment caused by the release of gas into the atmosphere.
3. Низкое качество получаемых продуктов обработки из-за сложности регулирования процесса отбора газа из камеры термолиза и неэффективного выделения продуктов обработки в сепараторе.3. The low quality of the obtained processing products due to the difficulty of regulating the process of gas extraction from the thermolysis chamber and the inefficient isolation of the processed products in the separator.
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для обработки измельченных резиновых отходов, включающее реактор термолиза в виде камеры с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси, парогенератор, теплообменник для перегрева пара, образующегося в парогенераторе, топку для обогрева теплообменника, вентилятор для циркуляции парогазовой смеси внутри реактора, последовательно подключенные к газоходу для вывода парогазовой смеси из реактора конденсатор и сепаратор, камеру загрузки и камеру охлаждения и выгрузки, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, контейнер в камере загрузки на тележке с возможностью его перемещения в реактор и из реактора в камеру охлаждения и выгрузки (RU 2247025, В29В 17/00, C08J 11/10, 2005). Устройство содержит также дисперсную засыпку из огнеупорного материала, образующую газоход из топки в дымовую трубу. Теплообменник выполнен в виде двух соединенных последовательно секций, и выход последней секции подключен к топке, причем дисперсная засыпка размещена между сводом топки и реактором.Closest to the proposed device is a device for the treatment of crushed rubber waste, including a thermolysis reactor in the form of a chamber with flues for supplying and outputting a gas mixture, a steam generator, a heat exchanger for overheating the steam generated in the steam generator, a furnace for heating the heat exchanger, a fan for circulating the gas mixture inside reactor, connected in series to the gas duct for withdrawing the gas mixture from the reactor, a condenser and a separator, a loading chamber and a cooling and unloading chamber, p located on two opposite sides of the reactor and connected with gate locks, a container in the loading chamber on a trolley with the possibility of moving it into the reactor and from the reactor to the cooling and unloading chamber (RU 2247025,
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
1. Высокий удельный расход энергии на процесс обработки резиновых отходов, обусловленный низкой эффективностью передачи тепла в реакторе к отходам, тепловыми потерями с продуктами сгорания топлива, выбрасываемыми в дымовую трубу, а также необходимостью поддерживать дисперсную засыпку при высокой температуре.1. High specific energy consumption for the processing of rubber waste, due to the low efficiency of heat transfer in the reactor to the waste, heat loss with fuel combustion products emitted into the chimney, and the need to maintain dispersed filling at high temperature.
2. Большие выбросы вредных продуктов сгорания в окружающую среду как следствие сжигания неконденсирующихся газов термолиза и топлива в топке под реактором.2. Large emissions of harmful combustion products into the environment as a result of the burning of non-condensable thermolysis gases and fuel in the furnace under the reactor.
3. Низкое качество получаемых продуктов обработки резиновых отходов, вызванное неравномерностью прогрева отходов в реакторе, длительностью нагрева из-за низкой эффективности передачи тепла, а также неравномерностью нагрева самого реактора, у которого нижняя часть над топкой оказывается перегретой, а верхняя часть имеет более низкую температуру.3. The low quality of the resulting rubber waste treatment products caused by the uneven heating of the waste in the reactor, the heating time due to low heat transfer efficiency, and the uneven heating of the reactor itself, in which the lower part above the furnace is overheated and the upper part has a lower temperature .
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергетических затрат при обработке изношенных шин, повышение качества продуктов, получаемых при обработке, и снижение вредных выбросов в окружающую среду.The objective of the invention is to reduce energy costs in the processing of worn tires, improving the quality of products obtained during processing, and reducing harmful emissions into the environment.
Для решения поставленной задачи предложен способ обработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры загрузки/выгрузки, их термолиз в реакторе в среде содержащего водяной пар теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, возврат части газообразной фазы в реактор, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в реакторе в первую камеру загрузки/выгрузки, выгрузку твердой фазы при повороте контейнера относительно продольной оси, измельчение твердой фазы и ее магнитную обработку, охлаждение газообразной фазы, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы для нагрева водяного пара в теплообменнике, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры загрузки/выгрузки, и контейнер по окончании процесса термолиза в реакторе перемещают из реактора во вторую камеру загрузки/выгрузки.To solve this problem, a method for treating rubber waste is proposed, which includes feeding waste into the reactor in a mobile container from the first loading / unloading chamber, thermolysis of it in the reactor in the medium containing coolant water vapor passing through the waste layer, with the formation of gaseous and solid phases, the output of gaseous phase from the reactor, the return of part of the gaseous phase to the reactor, the removal of the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process in the reactor in the first loading / unloading chamber, unloading the solid phase when the container is rotated relative to the longitudinal axis, grinding the solid phase and its magnetic treatment, cooling the gaseous phase, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning the non-condensed gaseous phase to heat water vapor in the heat exchanger, subsequent the repetition of the process in which the waste is fed into the reactor in a mobile container from the second loading / unloading chamber, and the container at the end of the thermolysis process in the reactor is moved from the reactor to the second loading / unloading chamber.
В результате осуществления процесса получают так же, как и в известных способах, твердую фазу (углеродистый остаток) и жидкую фазу (смесь органических жидких продуктов и воды), которые могут быть использованы в качестве топлив или сырья для получения каких-либо продуктов (жидкая фаза - после отделения воды), а также отделенные в результате магнитной обработки металлические отходы.As a result of the process, as in the known methods, a solid phase (carbon residue) and a liquid phase (a mixture of organic liquid products and water) are obtained, which can be used as fuels or raw materials to produce any products (liquid phase) - after water separation), as well as metal waste separated as a result of magnetic treatment.
В данном варианте предложенного способа возврат в реактор части газообразной фазы, выходящей из реактора, и использование, таким образом, парогазовой смеси в качестве теплоносителя позволяет снизить расход теплоносителя, так как парогазовая смесь имеет более высокую (в 1,5-2 раза) удельную теплоемкость в сравнении с чистым водяным паром, в результате чего 1 кг такой смеси при прочих равных условиях (одинаковая температура и давление) может переносить в 1,5-2 раза больше тепла, чем чистый водяной пар. Кроме того, при нагреве в теплообменнике до температуры 500-700°С газообразных продуктов термолиза шин, которые содержатся в теплоносителе, происходит их дальнейшее термическое разложение с образованием продуктов более низкой молекулярной массы, и таким образом улучшается качество жидкой фазы (снижается содержание непредельных соединений и увеличивается удельная теплота сгорания). Благодаря пропусканию парогазовой смеси через слой отходов повышается также равномерность их нагрева (предотвращаются локальные перегревы), и за счет этого повышается качество твердых продуктов разложения, так как исключается наличие в них недостаточно обработанных твердых продуктов, содержащих еще некоторое остаточное количество неразложившихся резиновых отходов.In this variant of the proposed method, the return to the reactor of the part of the gaseous phase exiting the reactor, and the use of the gas-vapor mixture as a heat carrier, thereby reducing the heat carrier consumption, since the gas-vapor mixture has a higher (1.5-2 times) specific heat in comparison with pure water vapor, as a result of which 1 kg of such a mixture, ceteris paribus (the same temperature and pressure) can carry 1.5-2 times more heat than pure water vapor. In addition, when the gaseous products of thermolysis of tires that are contained in the coolant are heated in a heat exchanger to a temperature of 500-700 ° C, they are further thermally decomposed to form products of lower molecular weight, and thus the quality of the liquid phase is improved (the content of unsaturated compounds decreases and specific heat of combustion increases). By passing the vapor-gas mixture through the waste layer, the uniformity of their heating also increases (local overheating is prevented), and this improves the quality of solid decomposition products, since they exclude the presence of insufficiently processed solid products containing some residual amount of undecomposed rubber waste.
Предпочтительно проводить термолиз при массовом соотношении водяного пара и газообразной фазы в смеси, равном 1:(1,0-5,0). Снижение содержания газообразных продуктов разложения в парогазовой смеси до соотношения менее чем 1:1 приводит к резкому снижению удельной теплоемкости до величины, равной удельной теплоемкости чистого водяного пара, а также к увеличению расхода водяного пара. При большем содержании газообразных продуктов разложения в парогазовой смеси, чем при соотношении 1:5, резко возрастает плотность такой смеси (молекулярная масса продуктов разложения шин более 200 кг/кмоль, а водяного пара - 18 кг/кмоль), и часть продуктов может отлагаться на стенках теплообменника с образованием твердого битумообразного слоя, что в результате приведет к снижению выхода продуктов разложения шин и выходу из строя самого теплообменника.It is preferable to carry out thermolysis at a mass ratio of water vapor and gaseous phase in the mixture equal to 1: (1.0-5.0). A decrease in the content of gaseous decomposition products in the vapor-gas mixture to a ratio of less than 1: 1 leads to a sharp decrease in the specific heat to a value equal to the specific heat of pure water vapor, as well as to an increase in the consumption of water vapor. With a higher content of gaseous decomposition products in a gas-vapor mixture than at a ratio of 1: 5, the density of such a mixture sharply increases (the molecular weight of the decomposition products of tires is more than 200 kg / kmol, and water vapor is 18 kg / kmol), and some of the products can be deposited on the walls of the heat exchanger with the formation of a solid bitumen-like layer, which as a result will reduce the yield of decomposition products of tires and the failure of the heat exchanger itself.
В качестве другого варианта решения поставленной задачи предложен способ обработки резиновых отходов с получением топливной дисперсии, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры загрузки/выгрузки, их термолиз в реакторе в среде содержащего водяной пар теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, возврат части газообразной фазы в реактор, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в реакторе в первую камеру загрузки/выгрузки, выгрузку твердой фазы при повороте контейнера относительно продольной оси, измельчение твердой фазы до размеров частиц 1,0-3,0 мм, ее магнитную обработку и дальнейшее измельчение, охлаждение газообразной фазы, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, отделение части воды из жидкой фазы, смешивание жидкой и твердой фаз в смесителе при массовом соотношении (0,75-1,50):1, циркуляцию смеси через смеситель с помощью насоса-диспергатора в течение 600-3600 с, сжигание несконденсированной газообразной фазы для нагрева водяного пара в теплообменнике, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры загрузки/выгрузки, и контейнер по окончании процесса термолиза в реакторе перемещают из реактора во вторую камеру загрузки/выгрузки.As another option for solving the problem, a method for treating rubber waste with obtaining a fuel dispersion is proposed, which includes feeding the waste into the reactor in a mobile container from the first loading / unloading chamber, thermolizing it in the reactor in the medium containing water vapor passing through the waste layer to form gaseous and solid phases, the withdrawal of the gaseous phase from the reactor, the return of part of the gaseous phase to the reactor, the withdrawal of the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from p actor at the end of the thermolysis process in the reactor into the first loading / unloading chamber, unloading the solid phase when the container is rotated relative to the longitudinal axis, grinding the solid phase to particle sizes of 1.0-3.0 mm, its magnetic treatment and further grinding, cooling the gaseous phase, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, separating part of the water from the liquid phase, mixing the liquid and solid phases in the mixer at a mass ratio of (0.75-1.50): 1, circulating the mixture through the mixer using a dispersing pump torus for 600-3600 s, burning the non-condensed gaseous phase to heat water vapor in a heat exchanger, then repeating the process in which waste is fed into the reactor in a mobile container from the second loading / unloading chamber, and the container is moved from the thermolysis process to the reactor reactor into the second loading / unloading chamber.
В этом варианте способа так же, как и в предыдущем, благодаря возврату в реактор части газообразной фазы, выходящей из реактора, достигается уменьшение энергетических затрат и повышение качества получаемых продуктов. Предварительное отделение части воды из жидкой фазы, ее последующее смешение с твердой фазой при указанном соотношении и циркуляция смеси через смеситель с помощью насоса-диспергатора позволяет получить высококачественную топливную дисперсию. Использование части воды для получения топлива снижает нагрузку на системы очистки и приводит к увеличению количества получаемого топлива, а отделенную из жидкой фазы воду наиболее естественно вернуть в процесс для получения пара, применяемого в процессе термолиза; все это позволяет снизить вредные выбросы в окружающую среду.In this embodiment of the method, as in the previous one, due to the return to the reactor of the part of the gaseous phase exiting the reactor, a reduction in energy costs and an improvement in the quality of the products obtained are achieved. Preliminary separation of part of the water from the liquid phase, its subsequent mixing with the solid phase at the specified ratio and circulation of the mixture through the mixer using a dispersing pump allows you to get high-quality fuel dispersion. Using part of the water to produce fuel reduces the load on the purification systems and leads to an increase in the amount of fuel obtained, and it is most natural to return the water separated from the liquid phase to the process to produce steam used in the thermolysis process; All this helps to reduce harmful emissions into the environment.
В данном способе предварительное измельчение твердой фазы до размеров частиц 1,0-3,0 мм позволяет отделить углеродистую составляющую от металлического корда (проволоки). При измельчении до размеров частиц более 3 мм часть углеродистой составляющей не отделится от металлического корда, так как на проволоке (диаметр ее 1 мм и менее) будут остатки углеродистой составляющей. Размол до размера частиц менее 1 мм требует повышенного расхода энергии.In this method, the preliminary grinding of the solid phase to particle sizes of 1.0-3.0 mm allows you to separate the carbon component from the metal cord (wire). When grinding to a particle size of more than 3 mm, a part of the carbon component will not separate from the metal cord, since there will be residues of the carbon component on the wire (its diameter is 1 mm or less). Grinding to a particle size of less than 1 mm requires increased energy consumption.
Для получения однородной смеси твердой и жидкой фаз, которую можно использовать в качестве топлива, необходимо, чтобы соотношение жидкой и твердой фаз находилось в пределах (0,75-1,50):1. При большем содержании твердой фазы снижается устойчивость смеси (твердая фаза быстро осаждается). При этом снижается и удельная теплота сгорания смеси (удельная теплота сгорания жидкой фазы составляет 40-41 МДж/кг, а твердой - 30-35 МДж/кг). Увеличение содержания жидкой фазы с выходом за указанные пределы требует повышенного расхода жидкой фазы и приводит к снижению плотности топлива (плотность твердой фазы больше 1400 кг/м3, а плотность жидкой фазы около 930 кг/м3), в результате чего снижается количество энергии, которая может быть получена при сжигании 1 м3 топлива, т.е. снижается качество топлива.To obtain a homogeneous mixture of solid and liquid phases, which can be used as fuel, it is necessary that the ratio of liquid and solid phases be in the range (0.75-1.50): 1. With a higher solids content, the stability of the mixture decreases (the solid phase precipitates rapidly). In this case, the specific heat of combustion of the mixture also decreases (the specific heat of combustion of the liquid phase is 40-41 MJ / kg, and the solid - 30-35 MJ / kg). An increase in the content of the liquid phase beyond these limits requires an increased consumption of the liquid phase and leads to a decrease in the density of the fuel (the density of the solid phase is more than 1400 kg / m 3 and the density of the liquid phase is about 930 kg / m 3 ), which reduces the amount of energy, which can be obtained by burning 1 m 3 of fuel, i.e. reduced fuel quality.
Было установлено, что циркуляция смеси с помощью насоса-диспергатора позволяет не только равномерно смешать твердые и жидкие продукты разложения резиновых отходов, но и обеспечить снижение содержания непредельных соединений в получаемом топливе, достичь высокой устойчивости полученной суспензии. Этот эффект достигается за счет механического воздействия на смесь. В насосе-диспергаторе смесь подвергается воздействию кавитационных микроструек, которые возникают при захлопывании полостей кавитационных пузырьков. В этом процессе возникают высокие давления и происходит механохимическая активация поверхности частиц твердой фазы, в результате чего протекают гетерогенные механохимические реакции между жидкой и твердой фазой, механохимическая деструкция и другие процессы, включая взаимодействие компонентов смеси с водой, содержащейся в жидкой фазе. В результате протекания этих процессов происходит разложение высокомолекулярных соединений, которые содержатся в жидких продуктах разложения отходов, с образованием соединений с более низкой молекулярной массой. В получаемом топливе увеличивается содержание бензиновой и дизельной фракций, исчезает запах, уменьшается содержание непредельных соединений, т.е. качество топлива повышается. Одновременно уменьшается количество влаги в получаемом жидком топливе, что приводит к повышению его удельной теплоты сгорания и снижению температуры замерзания, т.е. также к улучшению его качества.It was found that the circulation of the mixture using a dispersing pump allows not only to uniformly mix solid and liquid decomposition products of rubber waste, but also to reduce the content of unsaturated compounds in the resulting fuel, to achieve high stability of the resulting suspension. This effect is achieved due to the mechanical effect on the mixture. In a dispersant pump, the mixture is exposed to cavitation microstructures that occur when the cavities of cavitation bubbles are slammed shut. In this process, high pressures arise and mechanochemical activation of the surface of the particles of the solid phase occurs, as a result of which heterogeneous mechanochemical reactions occur between the liquid and solid phases, mechanochemical destruction and other processes, including the interaction of the components of the mixture with water contained in the liquid phase. As a result of these processes, the decomposition of high molecular weight compounds that are contained in the liquid products of the decomposition of waste, with the formation of compounds with a lower molecular weight. In the resulting fuel, the content of gasoline and diesel fractions increases, the smell disappears, and the content of unsaturated compounds decreases, i.e. fuel quality is improving. At the same time, the amount of moisture in the resulting liquid fuel decreases, which leads to an increase in its specific heat of combustion and lowering the freezing temperature, i.e. also to improve its quality.
Циркуляция смеси в течение промежутка времени менее 600 с не позволяет достичь равномерного смешивания твердой и жидкой фаз, а также улучшить показатели получаемого топлива. Циркуляция смеси в течение промежутка времени более 3600 с приводит к росту энергозатрат на получение топлива, но не улучшает качества топлива, так как процесс перемешивания к этому времени уже завершается.The circulation of the mixture for a period of time less than 600 s does not allow to achieve uniform mixing of solid and liquid phases, as well as improve the performance of the resulting fuel. The circulation of the mixture over a period of more than 3600 s leads to an increase in energy consumption for obtaining fuel, but does not improve the quality of the fuel, since the mixing process is already completed by this time.
Предпочтительно так отделить из жидкой фазы перед ее смешением с твердой фазой часть воды, чтобы ее содержание в жидкой фазе составило 5-18 мас.%. Присутствие такого количества воды в смеси жидкой и твердой фаз позволяет получить топливо, при сжигании которого будет снижено образование токсичных продуктов горения - оксидов азота. В процессе циркуляции смеси с помощью насоса-диспергатора вода реагирует с углеродом твердой фазы с образованием СО и Н2, которые затем реагируют с жидкими продуктами разложения, что приводит к снижению количества непредельных соединений, т.е. протекают реакции гидрирования, и тем самым достигается дополнительное улучшение качества получаемой топливной дисперсии. При снижении содержания воды ниже 5 мас.% ее влияние на показатели качества топливной дисперсии становится несущественным, а увеличение содержания воды более 18 мас.% приводит к резкому падению удельной теплоты сгорания получаемого топлива.It is preferable to separate part of the water from the liquid phase before mixing it with the solid phase so that its content in the liquid phase is 5-18 wt.%. The presence of such an amount of water in a mixture of liquid and solid phases allows you to get fuel, the combustion of which will reduce the formation of toxic combustion products - nitrogen oxides. During the circulation of the mixture using a dispersing pump, water reacts with carbon in the solid phase to form CO and H 2 , which then react with liquid decomposition products, which leads to a decrease in the number of unsaturated compounds, i.e. hydrogenation reactions occur, and thereby an additional improvement in the quality of the resulting fuel dispersion is achieved. With a decrease in water content below 5 wt.%, Its effect on fuel dispersion quality indicators becomes insignificant, and an increase in water content of more than 18 wt.% Leads to a sharp drop in the specific heat of combustion of the resulting fuel.
Предложенный процесс переработки твердой и жидкой фаз, образующихся в процессе термолиза резиновых отходов, может быть реализован и при иных модификациях предложенного процесса термолиза отходов в среде теплоносителя, представляющего собой смесь водяного пара с газообразной фазой, образующейся при термолизе (например, при иной организации процессов загрузки и выгрузки и т.п.).The proposed process for processing solid and liquid phases generated during the thermolysis of rubber wastes can be implemented with other modifications of the proposed process for thermolysis of wastes in a coolant medium, which is a mixture of water vapor with a gaseous phase formed during thermolysis (for example, with a different organization of loading processes and unloading, etc.).
Для решения поставленной задачи предложено также устройство для обработки резиновых отходов, включающее реактор термолиза в виде камеры с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси, парогенератор, теплообменник для перегрева пара, образующегося в парогенераторе, топку для обогрева теплообменника, вентилятор для циркуляции парогазовой смеси через реактор и теплообменник, последовательно подключенные к газоходу для вывода парогазовой смеси из реактора конденсатор и сепаратор, а также две камеры загрузки/выгрузки с контейнерами на тележках, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, причем каждый контейнер содержит в нижней части камеру с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси, а также механизм поворота вокруг продольной оси, а каждая камера загрузки/выгрузки в донной части своим выходом подключена к ленточному транспортеру, к которому последовательно подключены измельчитель и магнитный сепаратор.To solve this problem, it is also proposed a device for treating rubber waste, including a thermolysis reactor in the form of a chamber with flues for supplying and withdrawing a gas mixture, a steam generator, a heat exchanger for overheating the steam generated in the steam generator, a furnace for heating the heat exchanger, a fan for circulating the gas mixture through the reactor and a heat exchanger connected in series to the gas duct for withdrawing the gas mixture from the reactor, a condenser and a separator, as well as two loading / unloading chambers with containers and trolleys located on two opposite sides of the reactor and connected with gate locks, each container containing a chamber in the lower part with a wireless grate and a steam-gas mixture supply pipe, as well as a rotation mechanism around the longitudinal axis, and each loading / unloading chamber in the bottom its output is connected to a conveyor belt, to which a chopper and a magnetic separator are connected in series.
Указанная конструкция устройства обеспечивает осуществление предложенного способа - процесса термолиза резиновых отходов с использованием в качестве теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, смеси водяного пара с газообразной фазой, образующейся в процессе, - благодаря тому, что размещенный в реакторе с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси контейнер, содержащий в нижней части камеру с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси, теплообменник и вентилятор образуют замкнутый циркуляционный контур.The indicated device design provides the implementation of the proposed method - the process of thermolysis of rubber waste using a mixture of water vapor with a gaseous phase formed in the process as a heat carrier passing through the waste layer, due to the fact that it is placed in a reactor with gas ducts for supplying and withdrawing a gas-vapor mixture a container containing in the lower part a chamber with a wireless grill and a steam-gas mixture supply pipe, a heat exchanger and a fan form a closed circulation circuit.
Осуществляемая в этом контуре циркуляция парогазовой смеси через слой отходов обеспечивает повышение эффективности теплообмена, т.е. увеличивается теплообмен от парогазовой смеси к отходам в реакторе, снижается время обработки отходов, уменьшается расход водяного пара, повышается равномерность нагрева отходов (предотвращаются локальные перегревы) и повышается качество твердых и жидких продуктов разложения.The circulation of the gas-vapor mixture in this circuit through the waste layer provides an increase in the efficiency of heat transfer, i.e. heat transfer increases from the steam-gas mixture to the waste in the reactor, the waste treatment time is reduced, the steam consumption is reduced, the heating of the waste is more uniform (local overheating is prevented), and the quality of solid and liquid decomposition products is improved.
Камеры загрузки/выгрузки, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, используются поочередно для загрузки отходов, подачи загруженных контейнеров в реактор и последующей выгрузки. Такое расположение камер позволяет снизить затраты энергии на процесс обработки отходов за счет того, что возникает возможность возвращения в реактор водяного пара, выделившегося при охлаждении твердых продуктов разложения из выгруженного контейнера, и его использования для нагрева отходов в контейнере, размещенном в это время в реакторе, а также потому, что размещение камер загрузки/выгрузки с противоположных сторон реактора снижает тепловые потери через поверхность реактора в окружающую среду. Установленная на дне контейнера камера с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси обеспечивает равномерную подачу парогазовой смеси в слой отходов и предотвращает их провал на дно контейнера с образованием накоплений отходов, в которые практически не поступает парогазовая смесь, в результате чего отходы в этих накоплениях практически не разлагаются.The loading / unloading chambers located on two opposite sides of the reactor and connected to it by lock gates are used alternately for loading waste, feeding loaded containers into the reactor and subsequent unloading. This arrangement of the chambers allows to reduce energy costs for the waste treatment process due to the possibility of returning to the reactor water vapor released during cooling of the solid decomposition products from the unloaded container, and its use for heating the waste in the container placed at that time in the reactor, and also because the placement of loading / unloading chambers on opposite sides of the reactor reduces heat loss through the surface of the reactor to the environment. A chamber installed at the bottom of the container with a wireless grate and a steam-gas mixture supply pipe ensures uniform supply of the gas-vapor mixture to the waste layer and prevents their failure at the bottom of the container with the formation of waste accumulations into which the gas-vapor mixture practically does not enter, as a result of which the waste in these accumulations practically does not decompose.
Теплообменник может представлять собой кожухотрубный теплообменник, межтрубное пространство которого подключено к топке, трубное пространство теплообменника своим входом подключено к выходу вентилятора, а выходом к газоходу подачи парогазовой смеси в реактор, вентилятор своим входом подключен к газоходу вывода парогазовой смеси из реактора, а выходом к входу теплообменника и входу конденсатора.The heat exchanger can be a shell-and-tube heat exchanger, the annular space of which is connected to the furnace, the tube space of the heat exchanger is connected to the fan outlet by its inlet, and the outlet to the gas supply duct for the gas-vapor mixture to the reactor, the fan is connected by its inlet to the gas duct leading the gas-vapor mixture from the reactor, and the output to the input heat exchanger and condenser inlet.
В качестве другого варианта решения поставленной задачи предложено также устройство для обработки резиновых отходов с получением топливной дисперсии, включающее реактор термолиза в виде камеры с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси, парогенератор, теплообменник для перегрева пара, образующегося в парогенераторе, топку для обогрева теплообменника, вентилятор для циркуляции парогазовой смеси через реактор и теплообменник, последовательно подключенные к газоходу для вывода парогазовой смеси из реактора конденсатор, сепаратор и накопительную емкость, а также две камеры загрузки/выгрузки с контейнерами на тележках, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, причем каждый контейнер содержит в нижней части камеру с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси, а также механизм поворота вокруг продольной оси, а каждая камера загрузки/выгрузки в донной части своим выходом подключена к ленточному транспортеру, к которому последовательно подключены валковая мельница, магнитный сепаратор, центробежная мельница, бункер-накопитель и смеситель в виде емкости с мешалкой и циркуляционным насосом-диспергатором, причем смеситель подключен к выходу жидких продуктов из конденсатора через сепаратор и накопительную емкость.As another solution to the problem, a device for treating rubber waste to produce a fuel dispersion is proposed, including a thermolysis reactor in the form of a chamber with flues for supplying and outputting a gas-vapor mixture, a steam generator, a heat exchanger for overheating the steam generated in the steam generator, a furnace for heating the heat exchanger, a fan for circulating the vapor-gas mixture through the reactor and the heat exchanger, connected in series to the gas duct to withdraw the vapor-gas mixture from the reactor, a condenser, a separator torus and storage tank, as well as two loading / unloading chambers with containers on trolleys located on two opposite sides of the reactor and connected with gate locks, each container containing a chamber with a wireless grill and a steam-gas mixture supply pipe in the lower part, as well as a mechanism rotation around the longitudinal axis, and each loading / unloading chamber in the bottom part with its output is connected to a conveyor belt to which a roller mill, a magnetic separator, a cent are connected in series obezhnaya mill storage bin and the mixer in a tank with an agitator and a circulation pump-disperser, the mixer is connected to the output of liquid product from the condenser through the separator and the storage capacitance.
Использование насоса-диспергатора позволяет не просто смешать твердые и жидкие продукты разложения резиновых отходов, а обеспечить снижение содержания непредельных соединений в получаемой топливной дисперсии за счет механического воздействия (в результате которого происходит активация твердой поверхности частиц углеродистого остатка, механохимическая деструкция, гетерогенные механохимические реакции и другие процессы), достичь равномерного смешения и высокой устойчивости полученной суспензии, а также удалить влагу, которая может накапливаться в жидких продуктах при отделении их в сепараторе от водяного конденсата. Уменьшение количества влаги в топливной дисперсии приводит к повышению ее удельной теплоты сгорания и снижению температуры замерзания, т.е. к улучшению качества получаемого продукта. В результате протекания механохимической деструкции (разложения) высокомолекулярных соединений, которые содержатся в жидких продуктах разложения отходов, образуются соединения с более низкой молекулярной массой, и таким образом в получаемом продукте увеличивается содержание бензиновой и дизельной фракции, т.е. качество его повышается.The use of a dispersant pump allows not only mixing solid and liquid decomposition products of rubber wastes, but also ensuring a reduction in the content of unsaturated compounds in the resulting fuel dispersion due to mechanical stress (as a result of which the solid surface of carbon particles is activated, mechanochemical destruction, heterogeneous mechanochemical reactions, and others processes), achieve uniform mixing and high stability of the resulting suspension, as well as remove moisture that can accumulate in liquid products during their separation in a separator of the condensed water. A decrease in the amount of moisture in the fuel dispersion leads to an increase in its specific heat of combustion and a decrease in the freezing temperature, i.e. to improve the quality of the resulting product. As a result of the mechanochemical destruction (decomposition) of high molecular weight compounds that are contained in the liquid waste decomposition products, compounds with a lower molecular weight are formed, and thus the content of the gasoline and diesel fraction increases in the resulting product, i.e. its quality is increasing.
Предложенный вариант устройства для обработки резиновых отходов с получением топливной дисперсии может быть реализован при некоторых модификациях узлов загрузки и выгрузки, например когда для загрузки и выгрузки имеются отдельные камеры.The proposed embodiment of a device for treating rubber waste to obtain a fuel dispersion can be implemented with some modifications of the loading and unloading units, for example, when there are separate chambers for loading and unloading.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Способ и устройство иллюстрируются прилагаемым чертежом, на котором изображена схема установки, являющейся воплощением устройства и реализующей способ.The method and device are illustrated by the attached drawing, which shows a diagram of the installation, which is an embodiment of the device and implements the method.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
В соответствии с чертежом установка содержит накопитель 1, подключенный к транспортеру 2; бункер загрузки 3 с затвором 4; контейнер 5; привод 6, подключенный к шлюзовому затвору 7; транспортер 8; камеру загрузки 9, соединенную с реактором 10; патрубок 11 подачи парогазовой смеси в нижнюю камеру 12 контейнера 5, отделенную от верхней камеры беспровальной решеткой; газоход 13 подачи парогазовой смеси в реактор; поворотную платформу 14; бункер загрузки 15 с затвором 16; контейнер 17; парогенератор 18 с краном-расходомером 19; теплообменник 20, подключенный к вентилятору 21; газоход 22 вывода парогазовой смеси из реактора; кран-расходомер 23, подключенный к конденсатору 24; вентилятор 25, подключенный к рубашке 26 конденсатора 24; кран 27, подключенный к печи 28; газовый анализатор 29; емкость 30; дымосос 31, подключенный к дымовой трубе 32; датчик температуры 33; датчик давления 34; датчик температуры 35; кран 36, подключенный к сепаратору 37; кран 38, подключенный к фильтру 39; краны 40 и 41; накопительную емкость 42; шлюзовой затвор 43; транспортер 44; камеру загрузки 45; кран-расходомер 46, соединенный с насосом 47 и форсунками 48; клапан 49; датчик температуры 50; поворотный механизм 51; ленточный транспортер 52 с двигателем 53; валковую мельницу 54; магнитный сепаратор 55; пресс 56; центробежную мельницу 57; бункер-накопитель 58; дозатор 59, подключенный к смесителю 60; весовой дозатор 61; мешалку 62; насос-диспергатор 63; кран 64; форсунки 65; датчик температуры 66; поворотный механизм 67; ленточный транспортер 68 с двигателем 69; клапан 70; дымовой патрубок парогенератора 71; нижнюю камеру 72 контейнера 17, отделенную от верхней камеры беспровальной решеткой; патрубок 73 подачи парогазовой смеси в нижнюю камеру 72 контейнера 17.In accordance with the drawing, the installation comprises a drive 1 connected to a conveyor 2; loading hopper 3 with shutter 4; container 5; actuator 6 connected to the lock gate 7; conveyor 8; a loading chamber 9 connected to the reactor 10; a pipe 11 for supplying a gas-vapor mixture to the lower chamber 12 of the container 5, separated from the upper chamber by a wireless grill; a gas duct 13 for supplying a gas-vapor mixture to the reactor; rotary platform 14; loading hopper 15 with shutter 16; container 17; a steam generator 18 with a flow meter 19; a heat exchanger 20 connected to a fan 21; a gas duct 22 for discharging the vapor-gas mixture from the reactor; a flow meter 23 connected to a capacitor 24; a fan 25 connected to the jacket 26 of the capacitor 24; a crane 27 connected to the furnace 28; gas analyzer 29; capacity 30; a smoke exhauster 31 connected to a chimney 32; temperature sensor 33; pressure sensor 34; temperature sensor 35; a crane 36 connected to the separator 37; a valve 38 connected to the filter 39; cranes 40 and 41; storage capacity 42; lock gate 43; conveyor 44; loading chamber 45; a flow meter 46 connected to a pump 47 and nozzles 48; valve 49; temperature sensor 50; swivel mechanism 51; belt conveyor 52 with an engine 53; roll mill 54; magnetic separator 55; press 56; centrifugal mill 57; storage hopper 58; dispenser 59 connected to mixer 60; weight batcher 61; stirrer 62; dispersing pump 63; crane 64; nozzles 65; temperature sensor 66; rotary mechanism 67; belt conveyor 68 with an engine 69; valve 70; smoke pipe steam generator 71; a lower chamber 72 of the container 17, separated from the upper chamber by a wireless grid; a pipe 73 for supplying a gas-vapor mixture to the lower chamber 72 of the container 17.
Способ обработки резиновых отходов осуществляют следующим образом.The method of processing rubber waste is as follows.
Из накопителя 1 с помощью транспортера 2 в бункер загрузки 3 подают порцию измельченных резиновых отходов (изношенные шины). После этого открывают затвор 4, и отходы под действием собственного веса проваливаются в контейнер 5. Затем затвор 4 закрывают, в бункер загрузки 3 подают следующую порцию отходов, после чего открывают затвор 4, и отходы проваливаются в контейнер 5. Операцию загрузки повторяют столько раз, сколько необходимо, чтобы полностью загрузить контейнер 5. С помощью привода 6 открывают шлюзовой затвор 7 и, включив транспортер 8, контейнер 5 из камеры загрузки 9 подают в реактор 10, после чего затвор 7 закрывают. При этом контейнер 5 в реакторе 10 устанавливают таким образом, что патрубок 11 подачи парогазовой смеси в камеру 12 с беспровальной решеткой соединяется (стыкуется) с газоходом 13 подачи парогазовой смеси в реактор 10. Транспортер 2 с помощью поворотной платформы 14 поворачивают от бункера загрузки 3 к бункеру загрузки 15. После этого из накопителя 1 с помощью транспортера 2 в бункер загрузки 15 подают измельченные резиновые отходы, открывают затвор 16, и отходы под действием собственного веса проваливаются в контейнер 17. Контейнер 17 полностью загружают отходами аналогично тому, как описано выше для контейнера 5.From drive 1, using a conveyor 2, a portion of crushed rubber waste (worn tires) is fed into the loading hopper 3. After that, the shutter 4 is opened, and the waste under the influence of its own weight falls into the
Из парогенератора 18 через кран-расходомер 19 с заданным расходом в теплообменник 20 подают водяной пар при температуре 110-120°С. Одновременно с подачей пара в теплообменник 20 включают вентилятор 21 и осуществляют циркуляцию водяного пара по контуру: теплообменник 20 - камера 12 контейнера 5 - слой отходов в контейнере 5 - газоход 22 вывода парогазовой смеси из реактора 10 - вентилятор 21 - теплообменник 20. В процессе циркуляции водяного пара открывают кран-расходомер 23, частично отводят водяной пар в конденсатор 24, где его конденсируют путем охлаждения воздухом, который с помощью вентилятора 25 подают в рубашку 26 конденсатора 24. Водяной пар, проходя через слой отходов в реакторе, вытесняет воздух, который с потоком пара отводят в конденсатор 24. Воздух, не конденсирующийся в конденсаторе 24, через кран 27 подают в печь 28. Отвод водяного пара в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до заданного содержания. После достижения заданного содержания воздуха в парогазовой смеси отвод этой смеси в конденсатор 24 прекращают путем закрытия крана 23. Содержание воздуха в реакторе контролируют по показаниям газового анализатора 29. Удаление воздуха из реактора необходимо, чтобы предотвратить окисление (горение) продуктов разложения отходов в реакторе 10. Одновременно с выводом воздуха из конденсатора 24 в печь 28 подают жидкое топливо из емкости 30 и сжигают его. Образующиеся высокотемпературные продукты сгорания (1000°С и более) поступают в кожух теплообменника 20, где они нагревают протекающий по трубам теплообменника 20 водяной пар, при этом охлаждаются до 150-200°С и с помощью дымососа 31 выводятся в дымовую трубу 32.From the
При достижении в реакторе определенной температуры (зависит от вида отходов), контролируемой датчиком температуры 33, начинает протекать процесс термического разложения резиновых отходов с образованием твердых и газообразных продуктов, которые смешиваются с циркулирующей парогазовой смесью. Количество продуктов термолиза шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 29 и, по достижении массового соотношения водяной пар-продукты термолиза в пределах 1:(1,0-5,0), открывают кран-расходомер 23 и часть парогазовой смеси (водяной пар и газообразные продукты разложения резиновых отходов) выводят в конденсатор 24, в котором продукты охлаждают до температуры 100°С. Температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 35. Давление в реакторе 10 контролируют по показаниям датчика давления 34 и с помощью крана-расходомера 23 (регулируют величину открытия) поддерживают давление в реакторе 10 выше атмосферного, чтобы предотвратить подсос из атмосферы воздуха в реактор 10. В конденсаторе 24 парогазовую смесь охлаждают путем теплообмена с подаваемым в рубашку 26 конденсатора воздухом. В результате охлаждения парогазовой смеси образуется жидкая фаза, которую через кран 36 подают в сепаратор 37. В сепараторе 37 отделяют воду от жидких продуктов разложения и подают ее через кран 38 в фильтр 39, где очищают от органических примесей, и затем через кран 40 очищенную воду подают в парогенератор для получения водяного пара. Это позволяет предотвратить образование загрязненных сточных вод и таким образом снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду. Жидкие продукты разложения из сепаратора через кран 41 подают в накопительную емкость 42. Воду отделяют частично таким образом, чтобы содержание остаточной воды в жидкой фазе было в пределах 5-18 мас.%, что контролируют по показаниям датчика, установленного в сепараторе 37 и работающего, например, на принципе измерения удельной электропроводности смеси проводящей жидкости (вода) и непроводящей (жидкие продукты термолиза шин). Газообразные продукты термолиза, не сконденсированные в конденсаторе 24, через кран 27 подают в печь 28 и сжигают в смеси с жидким топливом. Сжигание этих продуктов позволяет предотвратить их выброс в окружающую среду и одновременно снизить расход топлива для нагрева парогазовой смеси в теплообменнике 20.When a certain temperature is reached in the reactor (depending on the type of waste) controlled by the
По мере выделения в реакторе 10 газообразных продуктов термолиза с помощью крана-расходомера 19 снижают подачу водяного пара в теплообменник 20 и с помощью крана-расходомера 23 регулируют вывод части парогазовой смеси в конденсатор 24 таким образом, чтобы давление в реакторе 10 постоянно было выше атмосферного. Это контролируют по показаниям датчика давления 34. Одновременно по показаниям газового анализатора 29 контролируют содержание водяного пара в парогазовой смеси и поддерживают массовое соотношение водяной пар - продукты термолиза в пределах 1:(1,0-5,0). В процессе термолиза количество образующихся газообразных продуктов сначала возрастает до максимального значения, а затем снижается до полного прекращения выхода газообразных продуктов.As gaseous thermolysis products are evolved in the
Поскольку, как указано выше, путем подачи в реактор водяного пара и вывода части парогазовой смеси в конденсатор 24 давление в реакторе 10 поддерживают постоянным при одновременном поддержании в циркулирующей парогазовой смеси массового соотношения водяной пар - продукты разложения шин в пределах 1:(1,0-5,0), то момент полного прекращения выделения газообразных продуктов термолиза (момент окончания процесса) соответствует моменту полного закрытия крана-расходомера 23 и крана-расходомера 19, т.е. в этот момент прекращается подача пара в реактор 10 и вывод парогазовой смеси из реактора для поддержания давления в реакторе выше атмосферного и поддержания массового соотношения пар-продукты разложения шин в пределах 1:(1,0-5,0). Начиная с этого момента, в реакторе циркулирует только остаточная парогазовая смесь. Перед выводом контейнера 5 из реактора 10 во избежание взрыва остаточной парогазовой смеси (при открытии шлюзового затвора 7 из камеры загрузки 9 в реактор 10 может попасть воздух) ее необходимо удалить из реактора 10. Для этого опять открывают кран-расходомер 19 и кран-расходомер 23 и продувают реактор водяным паром в течение 5 минут, а затем краны 19 и 23 закрывают. После этого открывают шлюзовой затвор 7 и с помощью транспортера 8 контейнер 5 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 9. Затем затвор 7 закрывают. Открывают затвор 43 и с помощью транспортера 44 из камеры загрузки 45 подают в реактор 10 контейнер 17, а затем затвор 43 закрывают.Since, as indicated above, by supplying water vapor to the reactor and withdrawing a part of the gas-vapor mixture to the
После вывода контейнера 5 в камеру загрузки 9 из фильтра 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердого остатка в контейнере 5. Вода попадает на твердый остаток и охлаждает его, а сама испаряется, и образующийся водяной пар через клапан 49 выходит из камеры загрузки 9 в реактор 10. Температуру охлаждения твердого остатка в контейнере 5 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после охлаждения до 120°С распыление воды прекращают.After the
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 5 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердый остаток под действием собственного веса из контейнера 5 высыпается на ленточный транспортер 52, приводимый в движение двигателем 53 и подающий твердый остаток в валковую мельницу 54.Using the
После разгрузки контейнер 5 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано выше.After unloading, the
В валковой мельнице 54 твердый остаток, проходя через валки, измельчается до размеров частиц 1-3 мм. После валковой мельницы 54 твердую фазу подают в электромагнитный сепаратор 55, где отделяют металлический корд от углеродистых продуктов разложения. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а углеродистый остаток подают в центробежную мельницу 57, где его измельчают до размеров частиц 0,05-0,1 мм и затем подают в бункер-накопитель 58.In the
Из бункера-накопителя 58 в смеситель 60 через весовой дозатор 61 подают заданное количество измельченного углеродистого остатка. Одновременно из емкости 42 через кран-расходомер 59 в смеситель 60 подают заданное количество жидкой фазы. Регулируя краном-расходомером 59 количество подаваемой жидкой фазы, в смесителе 58 устанавливают соотношение твердой и жидкой фаз в пределах 1:(0,75-1,5). После установления данного соотношения включают механическую мешалку 62 и перемешивают твердую и жидкую фазы. Одновременно включают насос-диспергатор 63, и смесь подвергают циркуляции по замкнутому контуру: смеситель-насос-диспергатор-смеситель в течение 600-3600 с.From the
Процесс термического разложения резиновых отходов, которые находятся в контейнере 17, осуществляют в реакторе 10 аналогично описанному выше, с использованием патрубка 73 подачи парогазовой смеси в камеру 72. По окончании процесса для охлаждения твердого остатка в контейнере 17 из фильтра 39 через кран 64 в форсунки 65 подают воду, а температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 66. Образующийся пар из камеры 17 выходит в реактор 10 через клапан 70. По окончании охлаждения контейнер 17 поворачивают с помощью поворотного механизма 67 и устанавливают вверх дном. Твердый остаток из контейнера 17 высыпается на транспортер 68, который приводят в движение с помощью двигателя 69 и подают твердый остаток в валковую мельницу 54.The process of thermal decomposition of the rubber waste that is in the
Таким образом, контейнеры 5 и 17 загружают отходами и подают в реактор 10 поочередно.Thus, the
Сущность изобретения иллюстрируется также приведенными примерами.The invention is also illustrated by the examples.
Пример 1.Example 1
В контейнер 5 порциями по 100 кг загружают 600 кг отходов и подают его из камеры загрузки 9 в реактор 10. Контейнер 5 устанавливают в реакторе 10 таким образом, что патрубок 11 подачи парогазовой смеси в камеру 12 контейнера 5 соединяется (стыкуется) с газоходом 13 подачи парогазовой смеси в реактор 10. Транспортер 2 с помощью поворотной платформы 14 поворачивают от бункера загрузки 3 к бункеру загрузки 15 и аналогично описанному загружают 600 кг отходов в контейнер 17.600 kg of waste are loaded into a container of 5 portions of 100 kg each and supplied from the loading chamber 9 to the
Из парогенератора 18 через кран-расходомер 19 с расходом 300 кг/ч в теплообменник 20 подают водяной пар при температуре 110°С (расход жидкого топлива в парогенераторе 24 кг/ч при теплоте его сгорания 40 МДж/кг). Одновременно с подачей пара в теплообменник 20 включают вентилятор 21 и осуществляют циркуляцию водяного пара по контуру: теплообменник 20 - камера 12 - слой отходов в контейнере 5 - газоход 22 вывода парогазовой смеси из реактора 10 - вентилятор 21 - теплообменник 20. В процессе циркуляции водяного пара открывают кран-расходомер 23 и в течение 10 минут водяной пар при расходе 180 кг/ч отводят в конденсатор 24, охлаждаемый воздухом, который с помощью вентилятора 25 подают через рубашку 26 конденсатора 24, и соответствующее количество пара - 30 кг за 10 минут (или 37,5 м3 при плотности 0,8 кг/м3) - поступает в реактор из парогенератора. При объеме реактора 6 м3 происходит 6-кратная смена газовой среды в реакторе, в результате чего из реактора вытесняется практически весь воздух, который с потоком пара удаляется в конденсатор 24 и, далее, через кран 27 в печь 28. Содержание воздуха в реакторе контролируют по показаниям газового анализатора 29. После достижения содержания воздуха в парогазовой смеси не более 5 мас.% отвод этой смеси в конденсатор 24 прекращают путем закрытия крана 23. Одновременно с помощью крана 19 прекращают подачу водяного пара в теплообменник 20. Одновременно с процессом вывода воздуха из конденсатора 24 из емкости 30 в печь 28 подают жидкое топливо в количестве 36 кг/ч и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания (396 кг/ч) поступают в кожух теплообменника 20, нагревают протекающий по трубам водяной пар до 700°С, охлаждаются до 150°С и выводятся в дымовую трубу 32.From the
При достижении температуры 280°С, что контролируют по показаниям датчика температуры 33, в реакторе начинает протекать процесс термического разложения резиновых отходов с образованием твердых и газообразных продуктов. Газообразные продукты смешиваются с циркулирующей парогазовой смесью. Процесс разложения протекает в течение 2 ч (7200 сек). Расход парогазовой смеси в процессе ее циркуляции с помощью вентилятора 21 составляет 600 кг/ч. Количество продуктов термолиза в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 29 и по достижении массового соотношения между водяным паром и продуктами термолиза, равного 1:1, открывают кран-расходомер 23 и часть парогазовой смеси с расходом 300 кг/ч выводят в конденсатор 24, в котором продукты охлаждают до температуры 90°С. Температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 35. Давление в реакторе 10 контролируют по показаниям датчика давления 34 и с помощью крана-расходомера 23 поддерживают давление в реакторе 10 выше атмосферного, чтобы предотвратить подсос из атмосферы воздуха в реактор 10. Одновременно, открывая кран 19, в реактор подают 150 кг/ч водяного пара для поддержания в парогазовой смеси указанного выше соотношения между водяным паром и продуктами термолиза.When the temperature reaches 280 ° C, which is controlled by the
Отводимую из реактора 10 парогазовую смесь подвергают частичной конденсации в конденсаторе 24, который охлаждают путем теплообмена с подаваемым в рубашку 26 воздухом. При этом конденсируется весь водяной пар и 90% массы газообразных продуктов термолиза, т.е. 150 кг/ч водяного пара и 135 кг/ч газообразных продуктов термолиза. Полученный конденсат разделяют в сепараторе 37 и водный слой подают через кран 38 в фильтр 39, где его очищают от органических примесей. Затем через кран 40 очищенную воду (142,9 кг/ч) подают в парогенератор для получения водяного пара. Это позволяет предотвратить образование загрязненных сточных вод и таким образом снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду. Жидкие продукты разложения из сепаратора (142,1 кг/ч) через кран 41 подают в накопительную емкость 42. Содержание остаточной воды в жидкой фазе составляет 5 мас.%, что контролируют по показаниям датчика, установленного в сепараторе 37 и работающего на принципе измерения удельной электропроводности смеси проводящей жидкости (вода) и непроводящей (жидкие продукты термолиза). Неконденсирующиеся газообразные продукты термолиза из конденсатора 24 через кран 27 в количестве 15 кг/ч подают в печь 28 и сжигают в смеси с жидким топливом, что позволяет предотвратить их выброс в окружающую среду и одновременно снизить расход топлива с 36 кг/ч до 28,5 кг/ч.The vapor-gas mixture withdrawn from the
По мере протекания процесса и возрастания количества газообразных продуктов термолиза в циркулирующей смеси снижают подачу водяного пара в теплообменник 20 и с помощью крана-расходомера 23 регулируют вывод части парогазовой смеси в конденсатор 24 таким образом, чтобы давление в реакторе 10 было постоянно выше атмосферного. Это контролируют по показаниям датчика давления 34. Одновременно по показаниям газового анализатора 29 контролируют содержание водяного пара в парогазовой смеси и поддерживают массовое соотношение водяной пар-продукты термолиза на уровне 1:1. Когда количество газообразных продуктов термолиза снижается, уменьшают с помощью крана-расходомера 23 количество выводимой из реактора парогазовой смеси и одновременно с помощью крана-расходомера 19 количество вводимого пара, до полного прекращения образования газообразных продуктов термолиза, что соответствует моменту полного закрытия крана-расходомера 23 и крана-расходомера 19. Начиная с этого момента, в реакторе циркулирует остаточная парогазовая смесь. Перед выводом контейнера 5 из реактора 10 открывают кран-расходомер 19 и кран-расходомер 23 и продувают реактор водяным паром в течение 5 минут, а затем краны 19 и 23 закрывают. После этого открывают шлюзовой затвор 7 и с помощью транспортера 8 контейнер 5 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 9. Затем затвор 7 закрывают. Открывают затвор 43 и с помощью транспортера 44 контейнер 17 из камеры загрузки 45 подают в реактор 10, а затем затвор 43 закрывают. После вывода контейнера 5 в камеру загрузки 9 из фильтра 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают 54 кг воды и распыляют ее над слоем твердого остатка в контейнере 5 в течение 10 минут. Вода попадает на твердый остаток и, испаряясь, охлаждает его, образующийся водяной пар через клапан 49 выходит из камеры загрузки 9 в реактор 10. Температуру охлаждения твердого остатка в контейнере 5 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после достижения 120°С распыление воды прекращают.As the process proceeds and the amount of gaseous thermolysis products in the circulating mixture increases, the supply of water vapor to the
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 5 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердый остаток под действием собственного веса из контейнера 5 в количестве 300 кг (50 мас.% от количества изношенных шин) высыпается на ленточный транспортер 52, который подает твердый остаток в валковую мельницу 54. Контейнер 5 после разгрузки устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано выше.Using the
В валковой мельнице 54 твердый остаток, проходя через валки, размалывается до размеров частиц 1 мм, в результате чего углеродистая составляющая (твердая фаза) отделяется от металлического корда. Заданную величину размола в валковой мельнице устанавливают путем регулировки расстояния между валками.In the
После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в магнитный сепаратор 55. В магнитном сепараторе 55 отделяют 90 кг металла от углеродистых продуктов разложения, подают его в пресс 56 и прессуют в брикеты. Углеродистый остаток в количестве 210 кг подают в центробежную мельницу 57, где измельчают до размеров частиц 0,05-0,1 мм и затем подают в бункер-накопитель 58.After the
Из бункера-накопителя 58 в смеситель 60 через весовой дозатор 61 подают 210 кг измельченного углеродистого остатка. Одновременно из емкости 42 через кран-расходомер 59 в смеситель 60 подают 157,5 кг жидкой фазы (соотношение жидкой и твердой фаз равно 0,75:1). После установления данного соотношения включают механическую мешалку 62 и перемешивают твердую и жидкую фазы. Одновременно включают насос-диспергатор 63 и смесь подвергают циркуляции по замкнутому контуру: смеситель-насос-диспергатор-смеситель в течение 600 с.From the
Аналогично осуществляют процесс термического разложения резиновых отходов, которые находятся в контейнере 17. Таким образом, контейнеры 5 и 17 поочередно загружают отходами и подают в реактор 10.Similarly carry out the process of thermal decomposition of rubber waste, which are in the
Пример 2.Example 2
Процесс проводят аналогично примеру 1 со следующими отличиями. В контейнер 5, а также в контейнер 17, порциями по 150 кг подают 900 кг отходов, измельченных до размеров кусков 150 мм. В теплообменник 20 подают водяной пар при температуре 110°С с расходом 450 кг/ч. В парогенераторе сжигают 36 кг/ч жидкого топлива с теплотой сгорания 40 МДж/кг. В процессе циркуляции водяного пара открывают кран-расходомер 23 и в течение 10 минут водяной пар при расходе 270 кг/ч отводят в конденсатор 24, и соответствующее количество пара - 45 кг (56,3 м3) за 10 минут - поступает в реактор из парогенератора, что при объеме реактора 6 м3 означает 9-кратную смену газовой среды в реакторе. Одновременно с процессом вывода воздуха из конденсатора 24 из емкости 30 в печь 28 подают жидкое топливо в количестве 54 кг/ч и сжигают его с образованием 594 кг/ч продуктов сгорания. Процесс термолиза протекает в течение 2 ч (7200 с). Расход циркулирующей парогазовой смеси в процессе термолиза составляет 900 кг/ч. Массовое соотношение водяной пар-продукты термолиза устанавливают на уровне 1:5.The process is carried out analogously to example 1 with the following differences. In the
Отводимую из реактора 10 парогазовую смесь (216 кг/ч) подвергают частичной конденсации в конденсаторе 24. При этом конденсируется весь водяной пар и 85% массы газообразных продуктов термолиза, т.е. 36 кг/ч водяного пара и 153 кг/ч газообразных продуктов термолиза. В сепараторе 37 отделяют воду от жидких продуктов разложения и подают ее через кран 38 в фильтр 39, где очищают от органических примесей. Затем через кран 40 очищенную воду (2,15 кг/ч) подают в парогенератор для получения водяного пара. Жидкие продукты разложения из сепаратора (186,85 кг/ч) через кран 41 подают в накопительную емкость 42. Содержание остаточной воды в жидкой фазе составляет 18 мас.%. Неконденсирующиеся газообразные продукты термолиза из конденсатора 24 через кран 27 в количестве 27 кг/ч подают в печь 28 и сжигают в смеси с жидким топливом, что позволяет предотвратить их выброс в окружающую среду и одновременно снизить расход топлива с 54 кг/ч до 40,5 кг/ч.The vapor-gas mixture withdrawn from the reactor 10 (216 kg / h) is subjected to partial condensation in the
После завершения процесса и вывода контейнера 5 в камеру загрузки 9 из фильтра 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают 81 кг воды и распыляют ее над слоем твердого остатка в контейнере 5 в течение 10 минут. Твердый остаток из контейнера 5 в количестве 540 кг (60 мас.% от количества изношенных шин) измельчают в валковой мельнице 54 до размеров частиц 3 мм. В магнитном сепараторе 55 отделяют 162 кг металла от углеродистых продуктов разложения и прессуют его в брикеты. Углеродистый остаток (378 кг) в центробежной мельнице 57 измельчают до размеров частиц 0,05-0,1 мм и затем подают в бункер-накопитель 58.After completion of the process and withdrawal of the
Из бункера-накопителя 58 в смеситель 60 через весовой дозатор 61 подают 249 кг измельченного углеродистого остатка. Одновременно из емкости 42 через кран-расходомер 59 в смеситель 60 подают 373 кг жидкой фазы (соотношение жидкой и твердой фаз равно 1,5:1). После установления данного соотношения включают механическую мешалку 62 и перемешивают твердую и жидкую фазы. Одновременно включают насос-диспергатор 63 и смесь подвергают циркуляции по замкнутому контуру: смеситель-насос-диспергатор-смеситель в течение 3600 с.From the
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение может быть использовано при обработке различных промышленных и бытовых отходов, в первую очередь, изношенных автомобильных шин, что позволяет оздоровить окружающую среду с получением полезных продуктов высокого качества, в частности топливных дисперсий, при пониженных энергетических затратах на обработку и низких выбросах в окружающую среду.The invention can be used in the processing of various industrial and household waste, primarily worn automobile tires, which allows to improve the environment with useful products of high quality, in particular fuel dispersions, with reduced energy costs for processing and low emissions into the environment.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BYBY2007-0017 | 2007-01-10 | ||
BY20070017 | 2007-01-10 | ||
BY20070145 | 2007-02-12 | ||
BYBY2007-0145 | 2007-02-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008137470A RU2008137470A (en) | 2010-03-27 |
RU2394680C2 true RU2394680C2 (en) | 2010-07-20 |
Family
ID=39157479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008137470A RU2394680C2 (en) | 2007-01-10 | 2007-07-19 | Method and device for processing rubber wastes |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2394680C2 (en) |
WO (1) | WO2008030137A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543619C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-03-10 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Device for processing rubber wastes |
RU2559443C2 (en) * | 2010-04-16 | 2015-08-10 | Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х. | Tube |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9487659B2 (en) | 2011-04-14 | 2016-11-08 | Alpha Recyclage Franche Comte | Method for producing carbon black from waste rubber and device thereof |
RU2502596C2 (en) * | 2012-03-15 | 2013-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Method of rubber wastes processing |
RU2621107C2 (en) | 2013-03-08 | 2017-05-31 | Альфа Ресиклаж Франш Комте | Method for processing carbon-containing substances through steam thermolysis |
CN116134118A (en) | 2020-09-14 | 2023-05-16 | 埃科莱布美国股份有限公司 | Cold flow additives for plastics derived synthetic raw materials |
CN112080302B (en) * | 2020-10-08 | 2022-01-11 | 杨松 | Process for preparing pyrolytic oil gas from waste tires |
CN117065403B (en) * | 2023-10-17 | 2024-02-06 | 中盐吉兰泰氯碱化工有限公司 | Technology development and application treatment system and technology for removing VOCs gas in polymeric latex |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1698074A1 (en) * | 1989-05-05 | 1991-12-15 | Харьковское специальное конструкторско-технологическое бюро "Машприборпластик" | Method of processing thermoplastic polymer waste |
WO1995014562A1 (en) * | 1993-11-25 | 1995-06-01 | Boris Konstantinovich Muslin | Method of reprocessing used tyre casings and a facility for carrying out the said process |
EP0684116A4 (en) * | 1993-12-09 | 1996-03-21 | Science Technical And Product | Method of reprocessing rubber waste. |
RU2142357C1 (en) * | 1998-07-03 | 1999-12-10 | Тульский государственный университет | Worn-out tyre reprocessing method |
RU2247025C1 (en) * | 2002-12-27 | 2005-02-27 | Государственное научное учреждение "Институт тепло-и массообмена им. А.В. Лыкова" Национальной Академии Наук Беларуси | Device for rubber waste processing |
RU2251483C2 (en) * | 2003-04-15 | 2005-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПО "Технопром" | Worn tires processing method and a device of its realization |
-
2007
- 2007-07-19 RU RU2008137470A patent/RU2394680C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-07-19 WO PCT/RU2007/000392 patent/WO2008030137A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559443C2 (en) * | 2010-04-16 | 2015-08-10 | Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х. | Tube |
RU2543619C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-03-10 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Device for processing rubber wastes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008030137A1 (en) | 2008-03-13 |
RU2008137470A (en) | 2010-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2394680C2 (en) | Method and device for processing rubber wastes | |
RU2392543C2 (en) | Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes | |
RU2495066C2 (en) | Method of producing soot from rubber wastes | |
CA1113881A (en) | Process and apparatus for treating a comminuted solid carbonizable material | |
ES2795004T3 (en) | Pyrolysis process | |
RU2602147C2 (en) | Method and device for producing soot from waste rubber | |
RU2494128C2 (en) | Device for producing soot from rubber wastes | |
US20130075061A1 (en) | Vibratory heat exchanger unit for low temperature conversion for processing organic waste and process for processing organic waste using a vibratory heat exchanger unit for low temperature conversion | |
EP2964694B1 (en) | Method of treatment of carbonated materials by vapothermolysis | |
MX2011004135A (en) | Apparatus and process for thermal decomposition of any kind of organic material. | |
RU2393200C2 (en) | Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end | |
CN110168055B (en) | Method and apparatus for producing energy products without coke formation by catalytic cracking of hydrocarbon solid materials | |
US10428277B2 (en) | Device for processing scrap rubber | |
WO2012093982A1 (en) | Pyrolysis plant for processing carbonaceous feedstock | |
RU2275416C1 (en) | Thermochemical processing method of organic raw material to fuel components, plant for preforming the same | |
RU2543619C1 (en) | Device for processing rubber wastes | |
RU2422478C1 (en) | Method of processing organic wastes and device to this end | |
RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
RU74386U1 (en) | PLANT FOR PYROLYSIS OF ORGANIC CONTAINING RAW MATERIALS | |
US10899967B2 (en) | Molecular pyrodisaggregator | |
CN107513392A (en) | It is a kind of to handle house refuse and the system and method for sewage sludge | |
CN106661470B (en) | Device for the continuous heat treatment of used or degraded tyres | |
RU2251483C2 (en) | Worn tires processing method and a device of its realization | |
RU2502596C2 (en) | Method of rubber wastes processing | |
WO2012167185A2 (en) | Pyrolysis-based apparatus and methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120720 |