RU2502596C2 - Method of rubber wastes processing - Google Patents
Method of rubber wastes processing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502596C2 RU2502596C2 RU2012110084/05A RU2012110084A RU2502596C2 RU 2502596 C2 RU2502596 C2 RU 2502596C2 RU 2012110084/05 A RU2012110084/05 A RU 2012110084/05A RU 2012110084 A RU2012110084 A RU 2012110084A RU 2502596 C2 RU2502596 C2 RU 2502596C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- waste
- phase
- solid phase
- water
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 178
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 224
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 186
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 76
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 202
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 145
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 142
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 113
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 100
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 60
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 42
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 39
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 33
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 claims description 2
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 40
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 20
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 19
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000012840 feeding operation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии переработки органических отходов и может быть применено в химической и резинотехнической отраслях промышленности, для получения из отходов нефтехимического сырья, аналогов топлив, ингредиентов резиновых смесей.The invention relates to a technology for the processing of organic waste and can be applied in the chemical and rubber industries, to obtain petrochemical feedstocks, analogs of fuels, rubber compounds ingredients from waste.
Известен способ переработки резиновых отходов (см. патент Российской Федерации №2245247, опубл. 27.01.2005, бюл. №3).A known method of processing rubber waste (see patent of the Russian Federation No. 2245247, publ. 01/27/2005, bull. No. 3).
Способ переработки резиновых отходов включает их термическое разложение в печи, разделение продуктов разложения на твердые и газообразные, выделение жидкой фазы из газообразных продуктов и отвод последних на сжигание для поддержания процесса разложения. Предварительно перед термическим разложением отходы смешивают с 5-15 мас.% воды, а затем повторно их смешивают с водой путем распыления ее в печи в 50-150 мас.% от массы отходов, а твердые продукты разложения орошают водой в количестве 10-20% от массы резиновых отходов. В качестве воды используют конденсат, который получают путем сепарации из жидкой фазы.A method for processing rubber waste includes its thermal decomposition in a furnace, separation of decomposition products into solid and gaseous, separation of the liquid phase from gaseous products and removal of the latter to incineration to maintain the decomposition process. Prior to thermal decomposition, the waste is mixed with 5-15 wt.% Water, and then re-mixed with water by spraying it in an oven in 50-150 wt.% Of the waste mass, and solid decomposition products are irrigated with water in an amount of 10-20% by weight of rubber waste. As water, condensate is used, which is obtained by separation from the liquid phase.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Высокие затраты энергии, обусловленные необходимостью нагревать и испарять значительное количество воды (около 150% от массы отходов), в результате чего время переработки увеличивается в сравнении с известными технологиями пиролизной переработки отходов, что, в свою очередь, приводит к росту тепловых потерь из реактора.1. High energy costs due to the need to heat and evaporate a significant amount of water (about 150% of the waste mass), as a result of which the processing time is increased in comparison with the known pyrolysis technologies for waste processing, which, in turn, leads to an increase in heat losses from the reactor.
2. Большие выбросы вредных продуктов сгорания топлива в окружающую среду из-за длительной выдержки отходов в печи для их полной переработки, что связано с необходимостью не только нагрева самих отходов, но и нагрева и испарения большого количества воды.2. Large emissions of harmful products of fuel combustion into the environment due to the long exposure of waste in the furnace for their complete processing, which is associated with the need not only to heat the waste itself, but also to heat and evaporate a large amount of water.
3. Высокое содержание воды в жидких продуктах, а также большое содержание в твердых продуктах переработки вредных компонентов (серы, непредельных углеводородов, золы), что требует дополнительной очистки данных продуктов от воды и вредных соединений.3. The high water content in liquid products, as well as the high content of harmful components (sulfur, unsaturated hydrocarbons, ash) in solid products of processing, which requires additional purification of these products from water and harmful compounds.
Известен способ переработки изношенных шин (см. патент Республики Беларусь №11589, опубл. 30.08.2008).A known method of processing used tires (see patent of the Republic of Belarus No. 11589, publ. 30.08.2008).
Способ переработки изношенных шин включает их пиролиз в реакторе, получение углеводородсодержащего газа и твердого углеродсодержащего материала, вывод твердого углеродсодержащего материала из реактора, подачу углеводородсодержащего газа в реактор-фильтр, обработку его теплоносителем, выделение неконденсирующегося газа и его сжигание.A method for processing used tires involves pyrolyzing them in a reactor, producing a hydrocarbon-containing gas and solid carbon-containing material, removing solid carbon-containing material from the reactor, supplying the hydrocarbon-containing gas to the filter reactor, treating it with a coolant, releasing non-condensable gas and burning it.
Твердый углеродсодержащий материал подают в реактор-газификатор, где получают водяной газ и золу путем фильтрации перегретого водяного пара через слой материала при 800-900°С, одну часть водяного газа используют в качестве теплоносителя, который подают в реактор-фильтр и при 400-600°С смешивают с углеводородсодержащим газом при их массовом соотношении (0,2-1,0):1, другую часть водяного газа смешивают с водяным паром при массовом соотношении 1:(1-10) и подают в реактор в количестве (0,20-0,62) кг на 1 кг шин, а остаток водяного газа сжигают в парогенераторе для получения водяного пара, золу гранулируют до размеров частиц 3-30 мм и используют в качестве засыпки в реакторе-фильтре, из полученной в реакторе фильтре смеси водяного и углеводородсодержащего газов путем конденсации вначале выделяют битумную фракцию с температурой кипения 300-390°С, которую подают в реактор в количестве 0,05-0,1 кг битумной фракции на 1 кг изношенных шин, а затем - фракцию с температурой кипения 190-299°С, которую сжигают в парогенераторе для получения водяного пара.Solid carbon-containing material is fed into a gasification reactor, where water gas and ash are obtained by filtering superheated water vapor through a layer of material at 800–900 ° С; one part of water gas is used as a heat carrier, which is supplied to the filter reactor at 400–600 ° C is mixed with a hydrocarbon-containing gas at their mass ratio (0.2-1.0): 1, another part of the water gas is mixed with water vapor at a mass ratio of 1: (1-10) and fed to the reactor in an amount of (0.20 -0.62) kg per 1 kg of tires, and the remainder of the water gas is burned in a steam generator d I receive water vapor, the ash is granulated to a particle size of 3-30 mm and used as filling in a filter reactor, from the mixture of water and hydrocarbon-containing gases obtained in the reactor filter, a bitumen fraction with a boiling point of 300-390 ° C is first extracted, which fed into the reactor in an amount of 0.05-0.1 kg of bitumen fraction per 1 kg of worn tires, and then a fraction with a boiling point of 190-299 ° C, which is burned in a steam generator to produce water vapor.
К недостаткам данного способа относятся:The disadvantages of this method include:
1. Высокий расход энергии на перегрев водяного пара до температуры 800-900°С, а также большие затраты энергии на обогрев реактора-газификатора и реактора-фильтра.1. High energy consumption for overheating water vapor to a temperature of 800-900 ° C, as well as high energy costs for heating the gasification reactor and filter reactor.
2. Большие выбросы в окружающую среду продуктов сгорания топлива, расходуемого на обогрев реактора-газификатора и перегрев водяного пара.2. Large emissions into the environment of the products of combustion of fuel spent on heating the gasifier reactor and overheating of water vapor.
3. Низкое качество получаемых жидких продуктов (битумной фракции и фракции с температурой кипения 80-189° С) переработки отходов из-за наличия соединений серы и воды.3. The low quality of the obtained liquid products (bitumen fraction and fraction with a boiling point of 80-189 ° C) of waste processing due to the presence of sulfur and water compounds.
Известен способ и устройство для переработки резиновых отходов (см. патент Российской Федерации №. 2356731, опубл. 27.05.2009, бюл. №15). Способ включает пиролиз отходов в реакторе в среде теплоносителя, разделение продуктов пиролиза на газообразную и твердую фазы, охлаждение твердой фазы путем подачи воды, выделение из газообразной фазы путем конденсации жидкой фазы и сжигание газообразной фазы для нагрева теплоносителя в теплообменнике. Твердую фракцию подают в мельницу, куда одновременно распыляют воду для осуществления мокрого размола с получением суспензии, а из газообразной фракции путем конденсации выделяют первую и вторую фракции жидкой фазы, а затем из второй фракции выделяют воду, а первую фракцию смешивают с суспензией и путем возбуждения кавитации смесь подвергают механохимической активации. После выделения второй фракции жидкой фазы сжигают часть газообразной фазы, а остальную часть газообразной фазы смешивают с перегретым водяным паром и используют в качестве теплоносителя. В качестве воды для получения суспензии используют выделенную из второй фракции воду.A known method and device for processing rubber waste (see patent of the Russian Federation No. 2356731, publ. 27.05.2009, bull. No. 15). The method includes pyrolysis of waste in a reactor in a coolant medium, separation of the pyrolysis products into gaseous and solid phases, cooling of the solid phase by supplying water, separation from the gaseous phase by condensation of the liquid phase and burning of the gaseous phase to heat the heat carrier in the heat exchanger. The solid fraction is fed to the mill, where water is simultaneously sprayed to carry out wet grinding to obtain a suspension, and the first and second fractions of the liquid phase are isolated from the gaseous fraction by condensation, and then water is extracted from the second fraction, and the first fraction is mixed with the suspension and by excitation of cavitation the mixture is subjected to mechanochemical activation. After separation of the second fraction of the liquid phase, a part of the gaseous phase is burned, and the rest of the gaseous phase is mixed with superheated water vapor and used as a coolant. As water to obtain a suspension, water extracted from the second fraction is used.
К недостаткам данного способа относятся:The disadvantages of this method include:
1. Высокий расход энергии на процесс переработки отходов из-за низкой энергетической эффективности кавитации, используемой для обработки продуктов с целью повышения их качественных показателей, а также большой расход электрической энергии, необходимой для работы специального насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя.1. High energy consumption for the waste recycling process due to the low energy efficiency of cavitation used to process products in order to improve their quality indicators, as well as the high consumption of electric energy necessary for the operation of a special pump that provides coolant circulation.
2. Низкие качественные показатели получаемой топливной суспензии из-за повышенного содержания воды, что не позволяет использовать данное топливо при отрицательных температурах из-за замерзания воды и расслоения суспензии.2. Low quality indicators of the resulting fuel suspension due to the increased water content, which does not allow the use of this fuel at negative temperatures due to freezing of water and delamination of the suspension.
Известен способ переработки органических отходов и устройство для переработки органических отходов (см. патент Российской Федерации №2422478, опубл. 27.04.2011). Способ переработки органических отходов включает подачу отходов в реактор, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, ее охлаждение, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы, вывод твердой фазы из реактора по окончании процесса термолиза, ее охлаждение, выгрузку твердой фазы из контейнера и ее магнитную обработку, при этом в качестве теплоносителя используют газообразную смесь из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, теплоноситель нагревают до 750-1150°С и пропускают через слой отходов со скоростью 2-25 м/с при давлении в реакторе 0,1-1,0 МПа. A known method of processing organic waste and a device for processing organic waste (see patent of the Russian Federation No. 2422478, publ. 04/27/2011). A method of processing organic waste includes feeding the waste into the reactor, thermolizing it in the reactor in a coolant medium passing through the waste layer to form a gaseous and solid phases, withdrawing the gaseous phase from the reactor, cooling it, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning non-condensed gaseous phase, withdrawal of the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process, its cooling, unloading of the solid phase from the container and its magnetic treatment, while as heat the carrier use a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor, the heat carrier is heated to 750-1150 ° C and passed through the waste layer at a speed of 2-25 m / s at a pressure in the reactor of 0.1-1.0 MPa .
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
1. Высокий расход энергии, обусловленный необходимостью нагрева теплоносителя до 1150°С и отсутствием системы рециркуляции тепла (возврата в процесс переработки отходов).1. High energy consumption due to the need to heat the coolant to 1150 ° C and the absence of a heat recirculation system (return to the waste recycling process).
2. Выбросы вредных веществ в окружающую среду в результате сжигания несконденсированной газообразной фазы.2. Emissions of harmful substances into the environment as a result of the burning of the non-condensed gaseous phase.
3. Низкое качество жидких (содержат большое количество воды) и твердых продуктов (содержат большое количество золы) переработки отходов.3. The low quality of liquid (containing a large amount of water) and solid products (containing a large amount of ash) waste recycling.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является принятый нами за прототип способ и устройство для переработки резиновых отходов (см. заявка PCT/RU 2007/000392. Публикация 13.03.2008. Номер международной публикации WO 2008/030137 А1).Closest to the claimed invention is the method and device adopted by us for the prototype rubber waste processing (see application PCT / RU 2007/000392. Publication 13.03.2008. International publication number WO 2008/030137 A1).
Способ переработки резиновых отходов включает 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. Термолиз проводят при массовом соотношении водяного пара и газообразной фазы в смеси, равном 1:(1,0-5,0). Часть воды отделяют из жидкой фазы до ее содержания в жидкой фазе в пределах 5-18 мас.%.A method for processing rubber waste includes feeding waste into the reactor in a mobile container from the first loading / unloading chamber, thermolizing it in the reactor in a medium containing water vapor coolant passed through the waste layer to form a gaseous and solid phases, withdrawing the gaseous phase from the reactor, returning part the gaseous phase into 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 into the first loading / unloading chamber, unloading the solid phase when turning the container relative to the longitudinal axis, grinding the solid phase to a particle size 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 liquid and solid phases in the mixer at a mass ratio (0.75-1.50): 1, circulating the mixture through the mixer using a dispersing pump for 600-3600 s, burning the non-condensed gaseous phase to heat water vapor in t ploobmennike, followed by repeating the process, wherein the waste feed to the reactor in a mobile container is carried from the second loading / unloading chamber and the container at the end of the thermolysis reactor is transferred from reactor to a second load / unload chamber. Thermolysis is carried out at a mass ratio of water vapor and gaseous phase in the mixture equal to 1: (1.0-5.0). Part of the water is separated from the liquid phase to its content in the liquid phase in the range of 5-18 wt.%.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Высокий расход энергии на процесс переработки отходов из-за тепловых потерь в процессе подачи теплоносителя из реактора по трубопроводам в вентилятор, который следует поддерживать при высокой температуре, исключающей конденсацию части теплоносителя непосредственно в вентиляторе и забивание его конденсатом.1. High energy consumption for the waste recycling process due to heat losses during the supply of coolant from the reactor through pipelines to the fan, which should be maintained at a high temperature, which prevents condensation of part of the coolant directly in the fan and clogging of it with condensate.
2. Большие выбросы в окружающую среду вредных газообразных веществ, которые содержатся в продуктах сгорания топлива, сжигаемого для обогрева реактора и перегрева большого количества водяного пара.2. Large emissions of harmful gaseous substances into the environment that are contained in the products of combustion of fuel burned to heat the reactor and overheat a large amount of water vapor.
3. Низкое качество получаемых продуктов (топливной дисперсии) из-за наличия значительного количества воды (наличие воды снижает удельную теплоту сгорания и приводит к невозможности хранить данное топливо при отрицательных температурах), повышенной зольности (зола в больших количествах содержится в твердой фазе).3. The low quality of the resulting products (fuel dispersion) due to the presence of a significant amount of water (the presence of water reduces the specific heat of combustion and makes it impossible to store this fuel at low temperatures), increased ash content (ash is contained in large quantities in the solid phase).
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергетических затрат на переработку резиновых отходов, снижение вредных выбросов в окружающую среду и повышение качества продуктов переработки отходов.The objective of the invention is to reduce the energy costs of processing rubber waste, reducing harmful emissions into the environment and improving the quality of waste products.
Поставленная задача решается тем, что способ переработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения, выделение воды из жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру, отличается тем, что согласно изобретению сжигают жидкое топливо и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С, осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник и слой отходов в контейнере по замкнутому контуру, избыточный рост давления в реакторе предотвращают частичным отведением водяного пара и конденсации его путем охлаждения водой, фильтрующимся через слой отходов водяным паром вытесняют в реактор воздух из слоя отходов и далее потоком пара воздух вытесняют из реактора, поскольку воздух не конденсируется, то его используют для сжигания топлива, вывод водяного пара в смеси с воздухом осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе не снизится до содержания, необходимого для предотвращения окисления продуктов разложения отходов - их горения в реакторе, - таким образом продувают реактор водяным паром для удаления воздуха, вывод пара из реактора прекращают при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе, одновременно прекращают подачу пара в теплообменник, сжигают жидкое топливо, продукты сгорания топлива нагревают водяной пар, затем продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, после этого продукты сгорания выводят, подводимым теплом отходы нагревают и осуществляют процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразная и твердая фазы, газообразную фазу смешивают с циркулирующим водяным паром и создают парогазовую смесь, чтобы давление в реакторе было постоянным, часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора, для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов контролируют содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси, момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар, парогазовую смесь охлаждают и получают жидкую фазу, из которой сепарацией выделяют воду и накапливают ее, данная вода содержит растворенные органические вещества - продукты разложения отходов, эту загрязненную воду используют для получения горючего газа, который расходуют на энергообеспечение процесса переработки отходов, жидкую фазу после выделения воды накапливают, газообразную фазу после выделения жидкой фазы частично сжигают в смеси с жидким топливом, а частично просто сжигают, чем предотвращают ее выброс в окружающую среду и одновременно снижают расход топлива для осуществления процесса переработки, при достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов воду распыляют над слоем твердого остатка в контейнере, она охлаждает его, сама испаряется, а образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов подают в реактор, когда температура охлаждения твердой фазы в контейнере достигает Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают, затем твердую фазу разламывают, отделяют от нее металлический корд, осуществляют их электромагнитную сепарацию, металл прессуют в брикеты, а твердую фазу накапливают, зажигают твердую фазу и создают горящий слой, твердую фазу и воду подают в емкость в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1:(0,5-1,0), в емкости создают смесь твердой фазы и воды, создают слой твердой фазы, в нижней части которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы - над слоем горения, таким образом реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают сверху, а образующийся горючий газ отводят снизу, в верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивают с подаваемым воздухом и подают в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол, смесь газов и смол из зоны газификации подают в зону горения твердой фазы, проводят через данную зону и выводят из нее, образующуюся золу накапливают, в зоне горения твердой фазы температура составляет 1000°С и выше, поэтому в этой зоне газ очищают от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений - метан, этилен и другие, таким образом горючий газ обогащают газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания, такой газ практически не содержит смолистых соединений и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи, при массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1:0,5, т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 воды, количество образующегося водяного пара будет недостаточным для протекания реакции С+Н2О=СО+Н2, поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа СО2, который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа, при массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации, т.к. зона газификации охлаждается избыточным водяным паром, и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов, таким образом, для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в твердой фазе поддерживать в пределах 1:(0,5-1,0), одновременно с началом процесса газификации прекращают вывод газа и газ - смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ смешивают с газообразной фазой продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы при их массовом соотношении 1:(0,1-0,5), при смешивании газообразной фазы с горючим газом, который содержит оксид углерода и водород, осуществляют реакции восстановления - гидрирования непредельных соединений, т.е. снижение в смеси непредельных соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1:0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают, и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1:0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду, таким образом, для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1:(0,1-0,5), часть смеси сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают, образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора и теплоносителя, жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты, аналогичные дизельному топливу, таким образом, из жидкой фазы получают высококачественные продукты, из жидкой фазы при температуре 90-100°С выделяют фракцию с температурой вспышки 35-40°С, которую охлаждают, конденсируют и накапливают, остаток - жидкую фазу с температурой вспышки 61-85°С также накапливают, температуру вспышки контролируют и регулируют за счет времени проведения процесса дистилляции, при этом количество выводимых для дистилляции продуктов сгорания регулируют таким образом, чтобы температура дистилляции оставалась равной 90-100°С, при осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет и при достижении температуры вспышки в пределах 61-85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток накапливают, в этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют, имеет температуру вспышки в пределах 35-40°С, которая соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей, жидкость с температурой вспышки 61-85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей, продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы используют для нагрева и дистилляции жидкой фазы, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, твердую фазу в контейнере после завершения процесса термического разложения отходов охлаждают, распыленной водой, образующийся пар выводят в реактор, продукты сгорания топлива выбрасывают в атмосферу, продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср=1,24 кДж/°С и их охлаждение от 1000°С до 400°С при расходе G=0,269 кг/с или 968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор количество тепла:The problem is solved in that the method of processing rubber waste, including feeding waste into the reactor in a mobile container from the first chamber, thermolysis of it in the reactor in a coolant medium, passed through the waste layer, with the formation of a gaseous and solid phases, the withdrawal of the gaseous phase from the reactor, the conclusion the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process into the first chamber, unloading the solid phase and its electromagnetic treatment, isolating the liquid phase from the gas by cooling it, separating water from the liquid phase, burning the gaseous phase, then repeating the process in which waste is fed into the reactor in a mobile container from the second chamber, and the container is transferred from the reactor to the second chamber at the end of the thermolysis process, according to the invention, liquid fuel is burned and saturated water vapor is obtained with a temperature of 105 ° C., water vapor is pumped through a heat exchanger and a waste layer in a container in a closed loop, excess growth is pressured In the reactor, it is prevented by partial removal of water vapor and condensation by cooling it with water, the air that is filtered through the waste layer is displaced from the waste layer with water vapor, and then the air is displaced from the reactor by the steam flow, since the air does not condense, it is used to burn fuel, output water vapor in a mixture with air is carried out until the air concentration in the reactor decreases to the content necessary to prevent oxidation of the decomposition products of waste - their burning in the reactor re - in this way the reactor is blown with water vapor to remove air, the steam withdrawal from the reactor is stopped when the air content is reduced to a predetermined one, at which it is impossible to ignite the decomposition products in the reactor, at the same time the steam supply to the heat exchanger is stopped, liquid fuel is burned, the fuel combustion products are heated by water steam, then the combustion products are cooled to 150 ° C by a stream of air, after that the combustion products are removed, the waste is heated by heat, and the process of thermal decomposition of rubber from strokes, as a result of which gaseous and solid phases are formed, the gaseous phase is mixed with circulating water vapor and a gas-vapor mixture is created so that the pressure in the reactor is constant, part of the water vapor with the gas-vapor mixture is removed from the reactor, to control the exact time of completion of the process of thermal decomposition of waste, control the content of the gaseous phase of the decomposition of tires in the vapor-gas mixture, the moment of completion of the process of thermal decomposition of waste corresponds to the time when the content of the gaseous phase in a gas-vapor mixture will decrease to almost zero, i.e. almost pure water vapor starts to come out of the reactor, the gas-vapor mixture is cooled and a liquid phase is obtained, from which water is separated and accumulated, this water contains dissolved organic substances - waste decomposition products, this polluted water is used to produce combustible gas that is used for energy supply waste treatment process, the liquid phase is accumulated after water is isolated, the gaseous phase after the liquid phase is separated is partially burned in a mixture with liquid fuel, and partially simply burned, which prevents its release into the environment and at the same time reduces fuel consumption for the processing process, when the moment of termination of the release of gaseous products is reached, water is sprayed over a layer of solid residue in the container, it cools it, evaporates itself, and the resulting water vapor is mixed with the products decomposition of waste is fed to the reactor when the temperature of cooling the solid phase in the container reaches T = 110 ° C, at which the solid decomposition phase of the tires is not ignited in the open air, spraying the odes are stopped, then the solid phase is broken, the metal cord is separated from it, they are electromagnetically separated, the metal is pressed into briquettes, and the solid phase is accumulated, the solid phase is ignited and a burning layer is created, the solid phase and water are supplied in such a quantity that the mass the amount of the solid phase and water was 1: (0.5-1.0), a mixture of the solid phase and water is created in the vessel, a layer of the solid phase is created, in the lower part of which the overlying layers of the solid phase are heated - above the combustion layer, thus reversal gasification process, in which the solid phase impregnated with water and air are supplied from above, and the resulting combustible gas is discharged from below, water evaporates in the upper part of the solid phase layer by heating and water vapor is formed, which is mixed with the supplied air and fed into the gasification zone where the reaction of water vapor interaction with solid phase carbon to produce a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as a certain amount of methane and resins, a mixture of gases and resins from the gasification zone is fed into the combustion zone of the solid phase, is conducted through this zone and removed from it, the ash formed is accumulated, in the combustion zone of the solid phase the temperature is 1000 ° C and higher, therefore, in this zone the gas is cleaned of resins and organic components, which decompose under high temperature to low-molecular compounds - methane, ethylene and others, thus enriching combustible gas with gaseous components with a high specific heat of combustion, such a gas practically does not contain resinous compounds and therefore does not form when it is burned tsya noxious compounds and carbon black in a weight ratio of the solid phase and the water less than 1: 0.5, i.e. less than 0.5 water per one kg of solid phase, the amount of water vapor generated will not be sufficient for the reaction C + H 2 O = CO + H 2 to occur, therefore, part of the carbon in the solid phase will not enter the gas formation reaction, but will burn in the combustion zone with the formation of non-combustible gas СО 2 , which mixes with combustible gas from the gasification zone, which ultimately leads to a decrease in the specific heat of combustion of combustible gas, when the mass ratio of the solid phase and water is more than 1: 1, the heat consumption for water evaporation increases significantly, a large amount of water vapor, which leads to a sharp decrease in temperature in the gasification zone, because the gasification zone is cooled by excess water vapor, and to stop the flow of gasification reactions, i.e. in this case, the formation of combustible gases is sharply reduced, therefore, in order to efficiently obtain combustible gases from the solid phase, the mass content of water in the solid phase must be maintained within the range of 1: (0.5-1.0), and at the same time the gasification process starts, gas withdrawal is stopped and gas - a mixture of solid phase combustion products, hydrogen, carbon monoxide and tar decomposition products - the combustible gas is mixed with the gaseous phase of the waste decomposition products after the liquid phase is separated from it at their mass ratio of 1: (0.1-0.5), at mixing gas shaped phase with the fuel gas which contains carbon monoxide and hydrogen, the reduction reaction is carried out - the hydrogenation of unsaturated compounds, i.e., a reduction in the mixture of unsaturated compounds, which allows you to burn this mixture without the formation of toxic compounds in the combustion products, the formation of a mixture of combustible gas and gaseous phase with a mass ratio of less than 1: 0.1 leads to the fact that the reaction of interaction of hydrogen and carbon monoxide with unsaturated compounds of gaseous the phases practically do not proceed, and the combustion of such a mixture leads to increased emissions of harmful substances into the atmosphere, the formation of a mixture of combustible gas and a gaseous phase with a mass ratio of more than 1: 0.5 leads to the fact that the mixture also disrupts the reaction of interaction of hydrogen and carbon monoxide with organic compounds of the gaseous phase, resulting in the combustion of such a mixture also leads to increased emissions of harmful substances into the environment, thus, for the environmentally friendly burning of a mixture of combustible gases and of the gaseous phase, the mass content of these products must be maintained within the range of 1: (0.1-0.5), part of the mixture is burnt to produce working water vapor, and the remainder of the mixture is burnt, resulting products Combustion tubes are used to heat the reactor and coolant, the liquid phase contains low-boiling products similar to high-octane gasolines, as well as products similar to diesel fuel, thus, high-quality products are obtained from the liquid phase, and the fraction with a flash point of 35–40 ° C, which is cooled, condensed, and accumulated; the remainder, the liquid phase with a flash point of 61–85 ° C, is also accumulated; the flash temperature is monitored and adjusted due to the time spent a distillation assay, while the amount of combustion products removed for distillation is controlled so that the distillation temperature remains equal to 90-100 ° C, during the liquid phase distillation process, its flash point rises and when the flash temperature reaches 61-85 ° C, liquid distillation the phases stop and the residue accumulates, in this case the formed fraction, which is condensed, has a flash point in the range of 35-40 ° C, which corresponds to the kerosene-gas oil fraction and can be used as in co-sorted fuel, for example, for gas turbine engines, a liquid with a flash point of 61-85 ° С corresponds to diesel fuel in its indicators and can be used as fuel for diesel engines, the combustion products that are formed when a mixture of combustible gases and gaseous phase are burned are used for heating and distillation of the liquid phase, which reduces the consumption of additional fuel for the distillation process, the solid phase in the container after completion of the thermal decomposition of the waste is cooled, sprayed with water, about the boiling steam is discharged into the reactor, the products of fuel combustion are released into the atmosphere, the products of combustion have an average specific heat capacity of Cp = 1.24 kJ / ° C and their cooling from 1000 ° C to 400 ° C at a flow rate of G = 0.269 kg / s or 968 kg / h provides heat input to the reactor:
Q=Ср·G(1000°С-400°С)=1,24 кДж/кг°С ×0,269 кг/с ·600°С=200 кДж/с=200 кВт, температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достижении температуры 300°С - для разных видов отходов эта температура разная - начинается процесс термического разложения отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты, давление в реакторе поддерживают постоянным, равным 2 атм, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса, а колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы, - после охлаждения твердую фазу измельчают (разламывают), затем цикл переработки повторяют, что подтверждает соответствие заявленного изобретения критериям патентоспособности «новизна» и «уровень техники».Q = Cp · G (1000 ° С-400 ° С) = 1.24 kJ / kg ° С × 0.269 kg / s · 600 ° С = 200 kJ / s = 200 kW, the temperature in the reactor rises, the waste heats up and at when the temperature reaches 300 ° С - this temperature is different for different types of waste - the process of thermal decomposition of the waste begins, as a result of which gaseous and solid products are formed, the pressure in the reactor is kept constant at 2 atm, which is important for the process of thermal decomposition and product formation decomposition of constant composition throughout the process, and pressure fluctuations in the reactor will inevitably lead to changes in the composition of the gaseous phase, - after cooling, the solid phase is crushed (broken), then the processing cycle is repeated, which confirms the compliance of the claimed invention with the patentability criteria “novelty” and “prior art”.
Важно то, что жидкую фазу после выделения воды разделяют путем дистилляции при температуре 90-100°С на фракцию с температурой вспышки 61-85°С и фракцию с температурой вспышки 35-40°С.It is important that the liquid phase after separation of water is separated by distillation at a temperature of 90-100 ° C into a fraction with a flash point of 61-85 ° C and a fraction with a flash point of 35-40 ° C.
Существенно то, что продукты сгорания после нагрева реактора и теплоносителя используют для нагрева жидкой фазы и разделения ее путем дистилляции.It is significant that the combustion products after heating the reactor and coolant are used to heat the liquid phase and separate it by distillation.
На чертеже приведен общий вид устройства, на котором реализуют способ переработки резиновых отходов.The drawing shows a General view of the device, which implements a method of processing rubber waste.
Устройство содержит накопитель 1, подключенный к ленточному транспортеру 2 и бункеру загрузки 3; камеру загрузки 4; шиберный затвор 5; контейнер 6; привод 7, подключенный к затвору 8; устройство подачи 9 контейнера 6 в реактор 10; патрубок 11; патрубок 12, подключенный к теплообменнику 13; ленточный транспортер 14, подключенный к бункеру загрузки 15; камеру загрузки 16; шиберный затвор 17; контейнер 18; емкость с топливом 19; парогенератор 20; кран-расходомер 21; газодувку 22; кран-расходомер 23, подключенный к конденсатору 24; кран 25; газовый анализатор 26; кран-расходомер 27; горелку 28; дымосос 29; рубашку 30; кран 31; теплообменник 32; дымовую трубу 33; датчик температуры 34; датчик давления 35; кран 36, подключенный к сепаратору 37; кран 38, подключенный к накопителю 39; кран 40, подключенный к накопительной емкости 41; кран 42; привод 43, подключенный к затвору 44; устройство подачи 45; кран-расходомер 46; насос 47, подключенный к форсункам 48; клапан 49; датчик температуры 50; поворотный механизм 51; транспортер 52; двигатель 53; валковую мельницу 54; электромагнитный сепаратор 55; пресс 56; накопитель 57; шнековый транспортер 58, подключенный к газогенератору 59; воздуходувку 60; кран 61; весовой дозатор 62, подключенный к емкости 63; кран-расходомер 64; насос 65; шнековый транспортер 66; датчик уровня 67; накопитель 68; кран-расходомер 69; смеситель 70; кран-расходомер 71; кран-регулятор 72; кран 73, подключенный к дистиллятору 74; теплообменник 75 с краном 76; накопительные емкости 77 и 78; датчик температуры 79; прибор для определения температуры вспышки 80; кран 81; кран 82, подключенный к форсункам 83; датчик температуры 84; клапан 85; дымовой патрубок 86; поворотный механизм 87; транспортер 88; двигатель 89; патрубок 90.The device comprises a
Согласно изобретению переработку резиновых отходов осуществляют следующим образом.According to the invention, the processing of rubber waste is as follows.
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например измельченными изношенными шинами, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4 при закрытом шиберном затворе 5, подают отходы. После этого открывают шиберный затвор 5 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 4 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11 контейнера 6 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.From the
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16 при закрытом шиберном затворе 17, подают отходы. После этого открывают шиберный затвор 17 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18. Контейнер 18 полностью загружают отходами.From the
Из емкости 19 в парогенератор 20 подают жидкое топливо, сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С. Полученный пар через кран-расходомер 21 с заданным расходом подают в кожухотрубный теплообменник 13 (далее - теплообменник). Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере 6 по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и частично водяной пар отводят в конденсатор 24, конденсируют его путем охлаждения водой.From the
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор воздух из слоя отходов и далее с потоком пара воздух из реактора вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его через кран 25 подают в парогенератор 19 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до заданного содержания, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе). Таким образом, продувают реактор водяным паром для удаления воздуха.Water vapor filtered through the waste layer displaces air from the waste layer into the reactor and then, with the steam stream, the air from the reactor is displaced into the
Содержание воздуха в реакторе контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе 10, вывод пара в конденсатор прекращают путем закрытия крана 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора в теплообменник 13 (закрывают кран-расходомер 21).The air content in the reactor is controlled by the readings of the
Из емкости 19 через кран-расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания поступают в кожух теплообменника 13 и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.From the
Протекая через кожух теплообменника 13, продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар, а затем поступают в рубашку 30 реактора 10 и далее через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, который подают в парогенератор и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.Flowing through the casing of the
Таким образом, тепло продуктов сгорания передается в реактор не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.Thus, the heat of the combustion products is transferred to the reactor not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достижении определенной температуры (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразная и твердая фазы.As a result of heat supply (with steam flow and through the wall of the jacket 30), the temperature in the reactor rises, the waste heats up and when a certain temperature is reached (for different types of waste this temperature is different), which is controlled by the
Газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяется, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении определенного давления открывают кран-расходомер 23 и отводят часть парогазовой смеси из реактора 10 в конденсатор 24. При этом регулируют краном-расходомером 23 количество отводимой парогазовой смеси таким образом, чтобы давление в реакторе было постоянным. Одновременно с выводом из реактора парогазовой смеси с помощью крана-расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар, так как часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора.The gaseous phase is mixed with the circulating water vapor and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of the decomposition of waste is continuously released, the pressure in the
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.The content of the gaseous phase of the decomposition of tires in a gas-vapor mixture is controlled by the readings of a
Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар.The moment of completion of the process of thermal decomposition of waste corresponds to the time when the content of the gaseous phase in the vapor-gas mixture decreases to almost zero, i.e. almost pure water vapor begins to leave the reactor.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза, которую через кран 36 подают в сепаратор 37, где выделяют воду из жидкой фазы и подают ее через кран 38 в накопитель 39. Данная вода содержит растворенные органические вещества (продукты разложения отходов) и поэтому не может быть возвращена обратно в парогенератор для производства рабочего водяного пара. Известные системы очистки такой воды являются технически сложными (воду необходимо очищать в несколько стадий), энергоемкими и при очистке образуются вторичные отходы (шламы), которые также необходимо утилизировать.As a result of cooling the gas-vapor mixture in the
В данном изобретении предложено использовать загрязненную воду из накопителя 39 для получения горючего газа, который расходуется на энергообеспечение процесса переработки отходов.The present invention proposes the use of contaminated water from the
Жидкую фазу после выделения воды из сепаратора 37 через кран 40 подают в накопительную емкость 41.The liquid phase after the allocation of water from the
Газообразную фазу после выделения жидкой фазы из конденсатора 24 через кран 25 частично подают в парогенератор 19 и сжигают в смеси с жидким топливом, а частично газообразную фазу через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают. При этом с помощью крана-расходомера 27 снижают подачу жидкого топлива из емкости 19 в горелку 28. Сжигание газообразной фазы позволяет предотвратить ее выброс в окружающую среду и одновременно снизить расход топлива для осуществления процесса переработки.The gaseous phase after the liquid phase is separated from the
При достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 3. Затем затвор 7 закрывают. С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер 18 устанавливают таким образом, что патрубок 90 контейнера 18 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.Upon reaching the moment of termination of the release of gaseous products using the actuator 7, the
После вывода контейнера 6 в камеру загрузки 3 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердого остатка в контейнере 6. Вода попадает на твердый остаток и охлаждает его, а сама испаряется и образующийся водяной пар в смеси продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 3 в реактор 10.After the container 6 is led into the
В этом случае загрязненная вода испаряется и образуется смесь, содержащая в основном водяной пар и испарившиеся продукты разложения отходов, которые находились в воде в растворенном состоянии. Данная газообразная смесь возвращается в реактор 10, т.е. в окружающую среду не выбрасывается.In this case, the contaminated water evaporates and a mixture is formed, which contains mainly water vapor and the evaporated waste decomposition products that were in the dissolved water. This gaseous mixture is returned to the
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после достижения Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают.The cooling temperature of the solid phase in the container 6 is controlled according to the testimony of the
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на ленточный транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение, и твердую фазу подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано выше.Using the
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего металлический корд отделяется от твердой фазы разложения отходов. После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют металл от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу подают в накопитель 57.In the
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор 59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора, загружают твердую фазу в количестве, чтобы твердая фаза в газогенераторе не превышала по высоте 0,1 диаметра шахты газогенератора. Зажигают твердую фазу на решетке газогенератора и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 в газогенератор сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора через кран 61 в дымовую трубу 33.From the
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают в заданном количестве твердую фазу. Из накопителя 37 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают заданное количество воды. Твердую фазу и воду подают в емкость в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1:(0,5-1,0).Next, from the
Твердая фаза имеет пористую структуру и хорошо пропитывается водой, поэтому в емкости создается смесь твердой фазы и воды (пропитанные водой частицы твердой фазы).The solid phase has a porous structure and is well impregnated with water, so a mixture of the solid phase and water (water-impregnated particles of the solid phase) is created in the tank.
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве, чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах (2-3) D (D - диаметр шахты газогенератора), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.From the
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).Thus, a solid phase layer is formed in the
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора отводят снизу (из под решетки).In the
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.In the upper part of the solid phase layer, water evaporates due to heating and water vapor is formed, which mixes with the supplied air and enters the lower part of the gas generator, i.e. in the gasification zone, where the reaction of water vapor interaction with the carbon of the solid phase with the formation of a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as some methane and resins.
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора.The mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора (проседает) и поэтому в газогенератор из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 непрерывно подают твердую фазу в таком количестве, чтобы уровень его в шахте газогенератора оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67. Образующуюся в газогенераторе золу выводят в накопитель 68.As a result of combustion and gasification processes, the solid phase layer is lowered through the shaft of the gas generator (sags) and therefore, the solid phase is continuously fed into the gas generator from the
В зоне горения твердой фазы температура составляет 1000°С и выше, поэтому при прохождении смеси газов и смол через данную зону происходит очистка газа от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений (метан, этилен и др.). Таким образом, горючий газ обогащается газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания. Такой газ практически не содержит смолистых соединений и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи (см. С.Д.Федосеев, А.Б.Чернышов. Полукоксование и газификация твердого топлива. - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1960. - с.131-133).In the combustion zone of the solid phase, the temperature is 1000 ° C and higher, therefore, when a mixture of gases and resins passes through this zone, the gas is purified from resins and organic components, which decompose under the influence of high temperature to low molecular weight compounds (methane, ethylene, etc.). Thus, the combustible gas is enriched with gaseous components with a high specific heat of combustion. Such gas practically does not contain resinous compounds and therefore, when it is burned, harmful compounds and soot are not formed (see S.D. Fedoseev, A.B. Chernyshov. Semi-coking and gasification of solid fuels. - M.: State Scientific and Technical Publishing House of Petroleum and mining and fuel literature, 1960. - p.131-133).
При массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1:0,5 (т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 кг воды) количество образующегося водяного пара (водяной пар образуется при испарении содержащейся в порах остатка воды) будет недостаточным для протекания реакции:С+Н2О=СО+Н2. Поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа (CO2), который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа.If the mass ratio of the solid phase and water is less than 1: 0.5 (i.e., less than 0.5 kg of water per one kg of the solid phase), the amount of water vapor generated (water vapor is formed by evaporation of the remaining water in the pores) will be insufficient for reaction progress: C + H 2 O = CO + H 2 . Therefore, part of the carbon in the solid phase will not enter the gas generation reaction, but will burn in the combustion zone to form non-combustible gas (CO 2 ), which will mix with the combustible gas from the gasification zone, which will ultimately lead to a decrease in the specific heat of combustion of the combustible gas.
При массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации (зона газификации охлаждается избыточным водяным паром) и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов.When the mass ratio of the solid phase and water is more than 1: 1, the heat consumption for water evaporation increases significantly, a large amount of water vapor is formed, which leads to a sharp decrease in temperature in the gasification zone (the gasification zone is cooled by excess water vapor) and to the termination of gasification reactions, t .e. in this case, the formation of combustible gases is sharply reduced.
Таким образом, для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в данной фазе поддерживать в пределах 1:(0,5-1,0).Thus, in order to efficiently obtain combustible gases from the solid phase, it is necessary to maintain the mass content of water in this phase in the range of 1: (0.5-1.0).
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69 и газ (смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с заданным массовым расходом подают в смеситель 70, куда через кран-расходомер 71 с заданным массовым расходом подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах 1:(0,1-0,5).Simultaneously with the start of the gasification process, the
В смесителе получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59, и газообразной фазы продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы.In the mixer, a mixture of combustible gas obtained in the
Газообразная фаза продуктов разложения резиновых отходов содержит ароматические, непредельные и другие высокомолекулярные углеводороды, прямое сжигание которых (прямое сжигание газообразных продуктов разложения) требует использования специальных горелочных устройств, а также приводит образованию в продуктах сгорания вредных веществ.The gaseous phase of the decomposition products of rubber waste contains aromatic, unsaturated and other high molecular weight hydrocarbons, the direct combustion of which (direct combustion of gaseous decomposition products) requires the use of special burner devices, and also leads to the formation of harmful substances in the combustion products.
Смешивание газообразной фазы с горючим газом (содержит оксид углерода и водород) приводит к протеканию реакций восстановления (гидрирования непредельных соединений), т.е. снижению в смеси непредельных соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, а также с использование стандартных горелочных устройств.Mixing the gaseous phase with a combustible gas (contains carbon monoxide and hydrogen) leads to the occurrence of reduction reactions (hydrogenation of unsaturated compounds), i.e. reduction in the mixture of unsaturated compounds, which allows you to burn this mixture without the formation of toxic compounds in the combustion products, as well as using standard burner devices.
Образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1:0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают, и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу. Образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1:0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду.The formation of a mixture of combustible gas and a gaseous phase with a mass ratio of less than 1: 0.1 leads to the fact that reactions of interaction of hydrogen and carbon monoxide with unsaturated compounds of the gaseous phase practically do not occur, and the combustion of such a mixture leads to increased emissions of harmful substances into the atmosphere. The formation of a mixture of combustible gas and a gaseous phase with a mass ratio of more than 1: 0.5 leads to the fact that the mixture also disrupts the reaction of hydrogen and carbon monoxide with organic compounds of the gaseous phase, as a result of which the combustion of such a mixture also leads to increased emissions of harmful substances into the environment.
Таким образом, для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1:(0,1-0,5).Thus, for the environmentally friendly burning of a mixture of combustible gases and the gaseous phase, it is necessary to maintain the mass content of these products in the range of 1: (0.1-0.5).
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 часть смеси подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13. Образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора и теплоносителя. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.From the
Жидкая фаза продуктов разложения резиновых отходов имеет низкую температуру вспышки (около 30-37°С), высокое содержание ароматических и непредельных углеводородов и не может использоваться как топливо. В то же время жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты, аналогичные дизельному топливу. Таким образом, из жидкой фазы могут быть получены высококачественные продукты.The liquid phase of the decomposition products of rubber waste has a low flash point (about 30-37 ° C), a high content of aromatic and unsaturated hydrocarbons and cannot be used as fuel. At the same time, the liquid phase contains low-boiling products similar to high-octane gasolines, as well as products similar to diesel fuel. Thus, high-quality products can be obtained from the liquid phase.
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 подают в дистиллятор 74, где при температуре 90-100°С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 35-40°С, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 61-85°С) из дистиллятора 74 сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе контролируют по показаниям датчика 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции.From the
При этом количество продуктов сгорания, которые выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора 74, регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе оставалась равной 90-100°С.In this case, the amount of combustion products that are removed from the
При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки в пределах 61-85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток сливают в емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в теплообменнике 75, имеет температуру вспышки в пределах 35-40°С. Жидкость с температурой вспышки 35-40°С соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 61-85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.During the process of distillation of the liquid phase, its flash point increases, and when the flash temperature reaches 61-85 ° C, the distillation of the liquid phase is stopped and the residue is poured into a
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора 10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы. Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции.The products of combustion, which are formed by burning a mixture of combustible gases and a gaseous phase in the
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.Similarly carry out the process of processing rubber waste, which are located in the
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 16.After the thermal decomposition of the waste in the
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 17 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 18 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу.To cool the solid phase in the
После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение и твердую фазу остаток подают в валковую мельницу 54.After cooling using the
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например измельченными изношенными шинами до размеров частиц 100 мм, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4 при закрытом шиберном затворе 5, подают отходы до заполнения бункера. В нашем случае вес отходов в бункер 3 составляет 200 кг. После этого открывают шиберный затвор 5 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. При полной загрузке контейнера 6 вес отходов составляет 1000 кг. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 3 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11 контейнера 6 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.From the
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16 при закрытом шиберном затворе 17, подают отходы до заполнения бункера 15. В этом случае вес отходов в бункере загрузки составляет 200 кг. После этого открывают шиберный затвор 17 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18.From the
Операцию загрузки повторяют 5 раз и контейнер 18 полностью загружают отходами, вес которых составит 1000 кг.The loading operation is repeated 5 times and the
Из емкости 19 в парогенератор 20 с расходом 10 кг/ч подают жидкое топливо (удельная теплота сгорания топлива 40 МДж/кг), сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 130°С в количестве 75 кг/ч. Полученный пар через кран-расходомер 21 с расходом 75 кг/ч подают в кожухотрубный теплообменник 13 (далее - теплообменник). Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере 6 по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и водяной пар с расходом 75 кг/ч отводят в конденсатор 24, где конденсируют его путем охлаждения водой.From the
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор воздух из слоя отходов и далее с потоком пара воздух из реактора вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его через кран 25 подают в парогенератор 19 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до 10 мас.%, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе).Water vapor filtered through the waste layer displaces air from the waste layer into the reactor and then, with the steam stream, the air from the reactor is displaced into the
Содержание воздуха в реакторе контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до 10 мас.% вывод пара в конденсатор прекращают путем закрытия крана 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора в теплообменник 13 (закрывают кран-расходомер 21).The air content in the reactor is controlled by the readings of the
Из емкости 19 через кран-расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо с расходом 70 кг/ч и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания с расходом 968 кг/ч (при сжигании 1 кг топлива образуется 13,83 кг продуктов сгорания) поступают в кожух теплообменника 13 и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.From the
Протекая через кожух теплообменника 13, продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар до температуры 600°С, который из теплообменника поступает в слой отходов, отдает тепло отходам и вновь поступает в теплообменник. Прошедшие через кожух теплообменника 13 продукты сгорания охлаждаются от 1000°С до 600°С (тепло продуктов сгорания передается водяному пару) и затем поступают в рубашку 30 реактора 10, охлаждаются и при температуре 400°С через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, который подают в парогенератор и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.Flowing through the casing of the
Тепло продуктов сгорания передается в реактор не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.The heat of the combustion products is transferred to the reactor not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the
Продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср=1,24 кДж/с°С и их охлаждение от 1000°С до 400°С при расходе G=0,269 кг/с или 968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор (с водяным паром и через стенку рубашки 30) количество тепла:The combustion products have an average specific heat capacity of Cp = 1.24 kJ / s ° C and their cooling from 1000 ° C to 400 ° C at a flow rate of G = 0.269 kg / s or 968 kg / h provides a supply to the reactor (with water vapor and through shirt wall 30) amount of heat:
Q=CpG(1000°С-400°С)=1,24 кДж/кг°С 0,269 кг/с 600°С=200 кДж/с=200 кВт.Q = CpG (1000 ° C-400 ° C) = 1.24 kJ / kg ° C 0.269 kg / s 600 ° C = 200 kJ / s = 200 kW.
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достиженииAs a result of heat supply (with a steam stream and through the wall of the jacket 30), the temperature in the reactor rises, the waste heats up and when it reaches
температуры 300°С (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты.temperature 300 ° C (for different types of waste, this temperature is different), which is controlled by the
В нашем случае при подводе в реактор 10 тепла в количестве 200 кВт полное время термического разложения резиновых отходов составляет 120 минут. Количество образующихся газообразных продуктов составляет 50 мас.%, т.е. при термическом разложении 1000 кг отходов образуется 500 кг газообразной фазы и 500 кг твердой фазы, которая содержит 150 кг металлического корда. Поскольку процесс разложения составляет 120 минут и в течение данного времени в реактор подают водяной пар с расходом 75 кг/ч и выводят его с таким же расходом, то средняя скорость вывода газообразных продуктов в смеси с водяным паром из реактора 10 будет равна [(500 кг)+(75 кг/ч).2 ч]:7200 с=0,09 кг/с.In our case, when heat is supplied to the
Выделяющаяся в реакторе из отходов газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяется, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении давления 2 атм открывают кран-расходомер 23 и отводят парогазовую смесь с расходом 0,09 кг/с из реактора 10 в конденсатор 24. Одновременно с выводом из реактора парогазовой смеси с помощью крана-расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар со средним расходом 0,021 кг/с. Такой расход водяного пара обусловлен тем, что в реакторе 10 выделяется газообразная фаза со средней скоростью 500 кг/7200 с=0, 069. Поэтому суммарно в реактор поступает следующее количество парогазовой смеси: 0,021 кг/с +0,069 кг/с=0,09 кг /с.The gaseous phase released in the reactor from the waste is mixed with the circulating water vapor and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of waste decomposition is continuously released, the pressure in the
Поскольку из реактора выводится парогазовая смеси со скоростью 0,09 кг/с и поступает с такой же скоростью, то давление в реакторе сохраняется постоянным, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса (колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы).Since the vapor-gas mixture is removed from the reactor at a rate of 0.09 kg / s and arrives at the same rate, the pressure in the reactor remains constant, which is important for the process of thermal decomposition and the formation of decomposition products of constant composition throughout the process (pressure fluctuations the reactor will inevitably lead to changes in the composition of the gaseous phase).
Таким образом, давление в реакторе поддерживают постоянным, т.е. равным 2 атм.Thus, the pressure in the reactor is kept constant, i.e. equal to 2 atm.
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения термического разложения отходов. Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар.The content of the gaseous phase of the decomposition of the tires in the gas-vapor mixture is controlled by the readings of the
В нашем случае процесс термического разложения отходов завершается в течение 120 минут.In our case, the process of thermal decomposition of waste is completed within 120 minutes.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза в количестве 80 мас.% и остаются 20 мас.% газообразной фазы разложения отходов, а также конденсируется водяной пар и образуется вода в количестве 150 кг.As a result of cooling the vapor-gas mixture in the
Таким образом, в конденсаторе в течение 120 минут выделяют из газообразной фазы жидкую фазу в количестве 500 кг, 0,8=400 кг, т.е. в конденсаторе образуется смесь жидкой фазы и воды в количестве 400 кг+150 кг=550 кг. Данную смесь через кран 36 подают в сепаратор 37, где отделяют воду от жидкой фазы и подают ее через кран 38 в количестве 150 кг в накопитель 39.Thus, a liquid phase in the amount of 500 kg, 0.8 = 400 kg, is separated out from the gaseous phase in the condenser within 120 minutes, i.e. a mixture of a liquid phase and water is formed in the capacitor in an amount of 400 kg + 150 kg = 550 kg. This mixture is fed through a
Жидкую фазу из сепаратора 37 через кран 40 в количестве 400 кг подают в накопительную емкость 41.The liquid phase from the
Газообразную фазу разложения резиновых отходов из конденсатора 24 через кран 25 с расходом 16 кг/ч подают в парогенератор 19 и сжигают. При этом подачу жидкого топлива из емкости 19 в парогенератор 20 полностью прекращают. Это позволяет при переработке 1000 кг отходов снизить затраты жидкого топлива, используемого для поучения рабочего водяного пара.The gaseous phase of the decomposition of rubber waste from the
Остаток газообразной фазы с расходом 34 кг/ч через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают совместно с жидким топливом, подаваемым из емкости 19 в горелку 28.The remainder of the gaseous phase with a flow rate of 34 kg / h through the
Удельная теплота сгорания газообразной фазы 25000 кДж/кг и сжигание 34 кг/ч данной фазы эквивалентно сжиганию 21 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поскольку процесс разложения отходов протекает 120 минут, то сжигание газообразной фазы в горелке 28 позволяет снизить расход жидкого топлива с 70 кг/ч до (70-21)=49 кг/ч. Снижение расхода топлива, подаваемого в горелку 28, осуществляют с помощью крана-расходомера 27.The specific heat of combustion of the gaseous phase of 25,000 kJ / kg and the burning of 34 kg / h of this phase is equivalent to the combustion of 21 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Since the process of decomposition of waste takes 120 minutes, the combustion of the gaseous phase in the
При достижении момента прекращения выхода газообразной фазы с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 3. Затем затвор закрывают. С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер устанавливают таким образом, что патрубок 90 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.When the moment of termination of the exit of the gaseous phase is reached using the actuator 7, the
После вывода контейнера 6 в камеру загрузки 3 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердой фазы в контейнере 6 в количестве 100 кг. Вода попадает на твердую фазу и охлаждает ее, а сама испаряется и образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 3 в реактор 10, затем из реактора пар поступает в конденсатор, где конденсируется и через систему сепарации возвращается в накопитель 39. Такой замкнутый цикл позволяет не только исключить выброс загрязненной воды в окружающую среду, но и снизить потребление чистой воды для осуществления процесса переработки отходов.After withdrawing the container 6 into the
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после достижения Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза не воспламеняются, распыление воды прекращают.The cooling temperature of the solid phase in the container 6 is controlled according to the readings of the
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на ленточный транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение, и твердую фазу в количестве 500 кг подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано вышеUsing the
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего от нее отделяется металлический корд. После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют 150 кг металла от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу в количестве 350 кг подают в накопитель 57.In the
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор 59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора, загружают твердую фазу в количестве 50 кг. Зажигают твердую фазу на решетке газогенератора и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 с расходом 250 кг/ч в газогенератор сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора через кран 61 в дымовую трубу 33.From the
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают 300 кг твердой фазы. Из накопителя 39 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают 150 кг воды.Next, from the
В этом случает массовое соотношение твердой фазы и воды составляет: 300 кг:150 кг, т.е. 1:0,5.In this case, the mass ratio of solid phase and water is: 300 kg: 150 kg, i.e. 1: 0.5.
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве 225 кг (содержит 100 кг твердой фазы и 50 кг воды), чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах 3D (D - диаметр шахты газогенератора), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.From the
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы высотой 1,5 м, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).Thus, in the
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора отводят снизу (из-под решетки).In the
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева из нее испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.In the upper part of the solid phase layer, water evaporates from it and water vapor forms, which mixes with the supplied air and enters the lower part of the gas generator, i.e. in the gasification zone, where the reaction of water vapor interaction with the carbon of the solid phase with the formation of a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as some methane and resins.
В нашем случае в результате газификации в газ превращается 202 кг/ч пропитанной водой твердой фазы и образуется 23 кг золы (расходуется 225 кг/ч пропитанной водой твердой фазы). При этом сгорает в зоне горения 25 кг/ч твердой фазы и образуется 2,5 кг/ч золы. Сухая твердая фаза содержит 85 мас.% углерода, 5 мас.% водорода и 10 мас.% золы, в состав которой входят оксиды цинка, кремния, железа и др.In our case, as a result of gasification, 202 kg / h of solid phase impregnated with water is converted into gas and 23 kg of ash is formed (225 kg / h of solid phase impregnated with water is consumed). In this case, 25 kg / h of solid phase is burned in the combustion zone and 2.5 kg / h of ash is formed. The dry solid phase contains 85 wt.% Carbon, 5 wt.% Hydrogen and 10 wt.% Ash, which includes oxides of zinc, silicon, iron, etc.
При сгорании 25 кг/ч твердой фазы образуется 298 кг/ч негорючих продуктов сгорания (содержат азот, диоксид углерода, водяной пар и др. газы) и образуется 2,5 кг/ч золы. Таким образом, в результате реализации обращенного процесса газификации в газогенераторе 59 образуется 202 кг/ч+298 кг/ч=500 кг/ч горючих газов и 23 кг/ч+2,5 кг/ч=25,5 кг/ч золы. Удельная теплота сгорания такого газа составляет 10000 кДж/кг. Такая удельная теплота сгорания обусловлена разбавлением горючих газов, полученных путем газификации твердой фазы, негорючими продуктами сгорания (298 кг/ч) части твердой фазы.When 25 kg / h of solid phase is burned, 298 kg / h of non-combustible products of combustion (containing nitrogen, carbon dioxide, water vapor and other gases) are formed and 2.5 kg / h of ash is formed. Thus, as a result of the implementation of the reversed gasification process in the
Известно, что горючие газы, получаемые путем газификации в газогенераторах твердого топлива с высоким содержанием влаги, имеют низкую удельную теплоту сгорания. Например, при газификации бурого угля с влажностью 36 мас.% образуется газ с удельной теплотой сгорания 6000 кДж/м3 (см. С.Д.Федосеев, А.Б.Чернышев. Полукоксование и газификация твердого топлива. - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1960. - с.125, таблица 35).It is known that combustible gases obtained by gasification in gas generators of solid fuels with a high moisture content have a low specific heat of combustion. For example, gasification of brown coal with a moisture content of 36 wt.% Produces gas with a specific heat of combustion of 6000 kJ / m 3 (see S.D. Fedoseev, A.B. Chernyshev. Semi-coking and gasification of solid fuel. - M .: State Scientific -technical publishing house of oil and mining and fuel literature, 1960. - p.125, table 35).
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора.The mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора (проседает) и поэтому в газогенератор из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 с расходом 225 кг/ч непрерывно подают твердую фазу, чтобы уровень ее в шахте газогенератора оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67.As a result of combustion and gasification processes, the solid phase layer is lowered through the gasifier shaft (sags) and therefore, the solid phase is continuously fed into the gas generator from the
Образующуюся в газогенераторе золу с расходом 25,5 кг/ч выводят в накопитель 68.The ash generated in the gas generator with a flow rate of 25.5 kg / h is discharged into the
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69 и газ (смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с расходом 500 кг/ч подают в смеситель 70, куда через кран-расходомер 71 с расходом 50 кг/ч подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах: 500 кг:50 кг, т.е. 1:0,1.Simultaneously with the start of the gasification process, the
В смесителе получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59 и газообразной фазы в количестве 500 кг/ч+50 кг/ч=550 кг/ч. Удельная теплота сгорания такой смеси составит 11000 кДж/кг. Это вызвано тем, что к горючему газу добавляют газообразную фазу с удельной теплотой сгорания 25000 кДж/кг в количестве 50 кг/ч.In the mixer, a mixture of combustible gas obtained in the
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 смесь с расходом 50 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси с расходом 500 кг/ч сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13.From the
Сжигание 500 кг/ч смеси с удельной теплотой сгорания 11000 кДж/кг эквивалентно сжиганию 138 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поэтому подачу жидкого топлива из емкости 19 в горелку 28 полностью прекращают. Образующиеся продукты сгорания используют для перегрева водяного пара и нагрева реактора. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.Burning 500 kg / h of a mixture with a specific heat of combustion of 11,000 kJ / kg is equivalent to burning 138 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Therefore, the supply of liquid fuel from the
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 в количестве 400 кг подают в дистиллятор 74, где при температуре 90°С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 35°С в количестве 100 кг, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 61°С) из дистиллятора 74 в количестве 300 кг сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе контролируют по показаниям датчика температуры 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции. При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки 61°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток сливают в емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в теплообменнике 75, имеет температуру вспышки 35°С. Жидкость с температурой вспышки 35°С соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 61°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.From the
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора 10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы.The products of combustion, which are formed by burning a mixture of combustible gases and a gaseous phase in the
При этом количество продуктов сгорания, которые выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора, регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе оставалась равной 90°С. Избыточные продукты сгорания из рубашки 30 через кран 31 выводят в теплообменник 32 и используют для подогрева воздуха, подаваемого в парогенератор и горелку 28.In this case, the amount of combustion products that are removed from the
Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, получение водяного пара и переработку отходов.This makes it possible to use the thermal energy of combustion products, which reduces the consumption of additional fuel for the distillation process, the production of water vapor and waste treatment.
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.Similarly carry out the process of processing rubber waste, which are located in the
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 16.After the thermal decomposition of the waste in the
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 17 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 18 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу.To cool the solid phase in the
После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение и твердую фазу подают в валковую мельницу 54.After cooling using the
Пример 2Example 2
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например измельченными изношенными шинами до размеров частиц 50 мм, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4 при закрытом шиберном затворе 5, подают отходы до заполнения бункера. В нашем случае вес отходов в бункер 3 составляет 250 кг. После этого открывают шиберный затвор 5 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. При полной загрузке контейнера 6 вес отходов составляет 1250 кг. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 3 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11 контейнера 6 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.From the
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16 при закрытом шиберном затворе 17 подают отходы до заполнения бункера 15. В этом случае вес отходов в бункере загрузки составляет 250 кг. После этого открывают шиберный затвор 17 и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18.From the
Операцию загрузки повторяют 5 раз и контейнер 18 полностью загружают отходами, вес которых составит 1250 кг.The loading operation is repeated 5 times and the
Из емкости 19 в парогенератор 20 с расходом 20 кг/ч подают жидкое топливо (удельная теплота сгорания топлива 41 МДж/кг), сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 130°С в количестве 150 кг/ч. Полученный пар через кран-расходомер 21 с расходом 150 кг/ч подают в кожухотрубный теплообменник 13 (далее теплообменник). Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере 6 по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и водяной пар с расходом 150 кг/ч отводят в конденсатор 24, где конденсируют его путем охлаждения водой.From the
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор воздух из слоя отходов, и далее с потоком пара воздух из реактора вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его через кран 25 подают в парогенератор 19 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до 10 мас.%, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе).Water vapor filtered through the waste layer displaces air from the waste layer into the reactor, and then with the steam stream, the air from the reactor is displaced into the
Содержание воздуха в реакторе контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до 10 мас.% вывод пара в конденсатор прекращают путем закрытия крана 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора в теплообменник 13 (закрывают кран-расходомер 21).The air content in the reactor is controlled by the readings of the
Из емкости 19 через кран-расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо с расходом 86 кг/ч и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания с расходом 1204 кг/ч поступают в кожух теплообменника 13 и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.From the
Протекая через кожух теплообменника 13 продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар до температуры 650°С, который из теплообменника поступает в слой отходов, отдает тепло отходам и вновь поступает в теплообменник. Прошедшие через кожух теплообменника 13 продукты сгорания охлаждаются от 1000°С до 650°С (тепло продуктов сгорания передается водяному пару) и затем поступают в рубашку 30 реактора 10, охлаждаются и при температуре 400°С через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, который подают в парогенератор и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.Flowing through the casing of the
Тепло продуктов сгорания передается в реактор не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.The heat of the combustion products is transferred to the reactor not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the
Продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср=1,24 кДж/с°С, и их охлаждение от 1000°С до 400°С при расходе G=0,334 кг/с или 1204 кг/ч обеспечивает подвод в реактор (с водяным паром и через стенку рубашки 30) количество тепла: Q=CpG(1000°С-400°С)=1,24 кДж/кг°С 0,336 кг/с 600°С=250 кДж/с=250 кВт.The combustion products have an average specific heat capacity of Cp = 1.24 kJ / s ° C, and their cooling from 1000 ° C to 400 ° C at a flow rate of G = 0.334 kg / s or 1204 kg / h provides a supply to the reactor (with steam and through the wall of the shirt 30) the amount of heat: Q = CpG (1000 ° С-400 ° С) = 1.24 kJ / kg ° С 0.336 kg / s 600 ° С = 250 kJ / s = 250 kW.
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достижении температуры 300°С (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты.As a result of heat supply (with a steam stream and through the wall of the jacket 30), the temperature in the reactor rises, the waste heats up and when the temperature reaches 300 ° C (for different types of waste this temperature is different), which is controlled by the
В нашем случае при подводе в реактор 10 тепла в количестве 250 кВт полное время термического разложения резиновых отходов составляет 120 минут. Количество образующихся газообразных продуктов составляет 55 мас.%, т.е. при термическом разложении 1250 кг отходов образуется 700 кг газообразной фазы и 550 кг твердой фазы, которая содержат 200 кг металлического корда. Поскольку процесс разложения составляет 120 минут и в течение данного времени в реактор подают водяной пар с расходом 150 кг/ч и выводят его с таким же расходом, то средняя скорость вывода газообразных продуктов в смеси с водяным паром из реактора 10 будет равна [(700 кг)+(150 кг/ч).2 ч]:7200 с=0,138 кг/с.In our case, when heat is supplied to the
Выделяющаяся в реакторе из отходов газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром, и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяются, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении давления 2 атм. открывают кран-расходомер 23 и отводят парогазовую смесь с расходом 0,138 кг/с из реактора 10 в конденсатор 24. Одновременно с выводом из реактора парогазовой смеси с помощью крана-расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар со средним расходом 0,042 кг/с. Такой расход водяного пара обусловлен тем, что в реакторе 10 выделяется газообразная фаза со средней скоростью 690 кг/7200 с=0, 096. Поэтому суммарно в реактор поступает следующее количество парогазовой смеси: 0,042 кг/с+0,096 кг/с=0,138 кг /с.The gaseous phase released in the reactor from the waste is mixed with the circulating water vapor, and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of the decomposition of waste is continuously released, the pressure in the
Поскольку из реактора выводится парогазовая смеси со скоростью 0,138 кг/с и поступает с такой же скоростью, то давление в реакторе сохраняется постоянным, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса (колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы).Since the vapor-gas mixture is removed from the reactor at a rate of 0.138 kg / s and arrives at the same speed, the pressure in the reactor remains constant, which is important for the process of thermal decomposition and the formation of decomposition products of constant composition throughout the process (pressure fluctuations in the reactor are inevitable lead to changes in the composition of the gaseous phase).
Таким образом, давление в реакторе поддерживают постоянным, т.е. равным 2 атм.Thus, the pressure in the reactor is kept constant, i.e. equal to 2 atm.
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения термического разложения отходов. Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар.The content of the gaseous phase of the decomposition of the tires in the gas-vapor mixture is controlled by the readings of the
В нашем случае процесс термического разложения отходов завершается в течение 120 минут.In our case, the process of thermal decomposition of waste is completed within 120 minutes.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза в количестве 60 мас.% и остаются 40 мас.% газообразной фазы разложения отходов, а также конденсируется водяной пар и образуется вода в количестве 300 кг.As a result of cooling the gas-vapor mixture in the
Таким образом, в конденсаторе в течение 120 минут выделяют из газообразной фазы жидкую фазу в количестве 700 кг, 0,6=420 кг, т.е. в конденсаторе образуется смесь жидкой фазы и воды в количестве 420 кг+300 кг=720 кг. Данную смесь через кран 36 подают в сепаратор 37, где отделяют воду от жидкой фазы и подают ее через кран 38 в количестве 300 кг в накопитель 39.Thus, the liquid phase in the amount of 700 kg, 0.6 = 420 kg, i.e. in the condenser, a mixture of a liquid phase and water is formed in an amount of 420 kg + 300 kg = 720 kg. This mixture is fed through a
Жидкую фазу из сепаратора 37 через кран 40 в количестве 420 кг подают в накопительную емкость 41.The liquid phase from the
Газообразную фазу разложения резиновых отходов из конденсатора 24 через кран 25 с расходом 40 кг/ч подают в парогенератор 19 и сжигают. При этом подачу жидкого топлива из емкости 19 в парогенератор 20 полностью прекращают. Это позволяет при переработке 1250 кг отходов снизить затраты жидкого топлива, используемого для получения рабочего водяного пара.The gaseous phase of the decomposition of rubber waste from the
Остаток газообразной фазы с расходом 100 кг/ч через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают совместно с жидким топливом, подаваемым из емкости 19 в горелку 28.The remainder of the gaseous phase with a flow rate of 100 kg / h through the
Удельная теплота сгорания газообразной фазы 25000 кДж/кг и сжигание 100 кг/ч данной фазы эквивалентно сжиганию 63 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поскольку процесс разложения отходов протекает 120 минут, то сжигание газообразной фазы в горелке 28 позволяет снизить расход жидкого топлива с 86 кг/ч до (86-63)=23 кг/ч. Снижение расхода топлива, подаваемого в горелку 28, осуществляют с помощью крана-расходомера 27.The specific heat of combustion of the gaseous phase of 25,000 kJ / kg and the burning of 100 kg / h of this phase is equivalent to the combustion of 63 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Since the process of decomposition of waste takes 120 minutes, the combustion of the gaseous phase in the
При достижении момента прекращения выхода газообразной фазы с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 3. Затем затвор 7 закрывают.Upon reaching the moment of termination of the exit of the gaseous phase using the actuator 7, the
С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер устанавливают таким образом, что патрубок 90 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.Using the
После вывода контейнера 6 в камеру загрузки 3 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердой фазы в контейнере 6 в количестве 140 кг. Вода попадает на твердую фазу и охлаждает ее, а сама испаряется и образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 3 в реактор 10.After the container 6 is brought into the
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после достижения Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза не воспламеняется, распыление воды прекращают.The cooling temperature of the solid phase in the container 6 is controlled according to the readings of the
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на ленточный транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение и твердую фазу в количестве 550 кг подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано выше.Using the
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего от нее отделяется металлический корд. После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют 200 кг металла от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу в количестве 350 кг подают в накопитель 57.In the
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор 59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора, загружают твердую фазу в количестве 50 кг. Зажигают твердую фазу на решетке газогенератора и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 с расходом 250 кг/ч в газогенератор сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора через кран 61 в дымовую трубу 33.From the
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают 300 кг твердой фазы. Из накопителя 39 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают 300 кг воды.Next, from the
В этом случает массовое соотношение твердой фазы и воды составляет: 300 кг:300 кг, т.е. 1:1.In this case, the mass ratio of solid phase and water is: 300 kg: 300 kg, i.e. 1: 1.
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве 300 кг (содержит 150 кг твердой фазы и 150 кг воды), чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах 3D (D - диаметр шахты газогенератора), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.From the
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы высотой 2,5 м, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).Thus, a solid phase layer 2.5 m high is formed in the
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора отводят снизу (из под решетки).In the
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева из нее испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.In the upper part of the solid phase layer, water evaporates from it and water vapor forms, which mixes with the supplied air and enters the lower part of the gas generator, i.e. in the gasification zone, where the reaction of water vapor interaction with the carbon of the solid phase with the formation of a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as some methane and resins.
Пусть в нашем случае в результате газификации в газ превращается 280 кг/ч пропитанной водой твердой фазы и образуется 20 кг золы (расходуется 300 кг/ч пропитанной водой твердой фазы). При этом сгорает в зоне горения 25 кг/ч твердой фазы и образуется 3 кг/ч золы. Сухая твердая фаза содержит 83 мас.% углерода, 5 мас.% водорода и 12 мас.% золы, в состав которой входят оксиды цинка, кремния, железа и др.Let in our case, as a result of gasification, 280 kg / h of solid phase impregnated with water is converted into gas and 20 kg of ash is formed (300 kg / h of solid phase impregnated with water is consumed). In this case, 25 kg / h of solid phase is burned in the combustion zone and 3 kg / h of ash is formed. The dry solid phase contains 83 wt.% Carbon, 5 wt.% Hydrogen and 12 wt.% Ash, which includes oxides of zinc, silicon, iron, etc.
При сгорании 25 кг/ч твердой фазы образуется 272 кг/ч негорючих продуктов сгорания (содержат азот, диоксид углерода, водяной пар и др. газы) и образуется 3 кг/ч золы. Таким образом, в результате реализации обращенного процесса газификации в газогенераторе 59 образуется 288 кг/ч+272 кг/ч=560 кг/ч горючих газов и 20 кг/ч+3 кг/ч=23 кг/ч золы. Удельная теплота сгорания такого газа составляет 9000 кДж/кг. Такая удельная теплота сгорания обусловлена разбавлением горючих газов, полученных путем газификации твердой фазы, негорючими продуктами сгорания (272 кг/ч) части твердой фазы.During the combustion of 25 kg / h of the solid phase, 272 kg / h of non-combustible combustion products (containing nitrogen, carbon dioxide, water vapor and other gases) are formed and 3 kg / h of ash are formed. Thus, as a result of the implementation of the reversed gasification process in the
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора.The mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора (проседает), и поэтому в газогенератор из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 с расходом 300 кг/ч непрерывно подают твердую фазу, чтобы уровень ее в шахте газогенератора оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67.As a result of combustion and gasification processes, the solid phase layer is lowered through the gasifier shaft (sags), and therefore, the solid phase is continuously fed into the gas generator from the
Образующуюся в газогенераторе золу с расходом 23 кг/ч выводят в накопитель 68.The ash generated in the gas generator with a flow rate of 23 kg / h is discharged into the
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69 и газ (смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с расходом 560 кг/ч подают в смеситель 70, куда через кран-расходомер 71 с расходом 1 кг/ч подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах: 560 кг:280 кг, т.е. 1:0,5.Simultaneously with the start of the gasification process, the
В смесителе получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59, и газообразной фазы в количестве 560 кг/ч+280 кг/ч=840 кг/ч. Удельная теплота сгорания такой смеси составит 14000 кДж/кг. Это вызвано тем, что к горючему газу добавляют газообразную фазу с удельной теплотой сгорания 25000 кДж/кг в количестве 280 кг/ч.In the mixer, a mixture of combustible gas obtained in the
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 смесь с расходом 80 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси с расходом 760 кг/ч сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13.From the
Сжигание 760 кг/ч смеси с удельной теплотой сгорания 14000 кДж/кг эквивалентно сжиганию 266 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поэтому подачу жидкого топлива из емкости 19 в горелку 28 полностью прекращают. Образующиеся продукты сгорания используют для перегрева водяного пара и нагрева реактора. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.Burning 760 kg / h of a mixture with a specific heat of combustion of 14,000 kJ / kg is equivalent to burning 266 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Therefore, the supply of liquid fuel from the
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 в количестве 420 кг подают в дистиллятор 74, где при температуре 100°С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 40° С в количестве 100 кг, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 85°С) из дистиллятора 74 в количестве 320 кг сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе контролируют по показаниям датчика температуры 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции. При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет и при достижении температуры вспышки 85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток сливают в емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в теплообменнике 75, имеет температуру вспышки 40°С. Жидкость с температурой вспышки 40°С соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.From the
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора 10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы.The products of combustion, which are formed by burning a mixture of combustible gases and a gaseous phase in the
При этом количество продуктов сгорания, которое выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора, регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе оставалась равной 100°С.At the same time, the amount of combustion products, which is removed from the
Избыточные продукты сгорания из рубашки 30 через кран 31 выводят в теплообменник 32 и используют для подогрева воздуха, подаваемого в парогенератор и горелку 28. Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции.Excessive combustion products from the
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.Similarly carry out the process of processing rubber waste, which are located in the
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 16.After the thermal decomposition of the waste in the
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 17 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 18 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу. После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение и твердую фазу подают в валковую мельницу 54.To cool the solid phase in the
За счет использования твердой и газообразной фаз (продуктов разложения отходов) для энергообеспечения процесса переработки достигается эффект снижения энергоемкости, так как в сравнении с известными технологиями переработки (измельчение, пиролиз, термическая деструкция в маслах и др.) отпадает необходимость в дополнительном топливе, что в свою очередь обеспечивает снижение выбросов продуктов сгорания в окружающую среду. Путем переработки отходов получают высококачественное жидкое топливо, что подтверждает соответствие заявленного изобретения критерию «промышленная применимость».Due to the use of solid and gaseous phases (waste decomposition products) for energy supply of the processing process, the effect of reducing energy intensity is achieved, since in comparison with the known processing technologies (grinding, pyrolysis, thermal degradation in oils, etc.), there is no need for additional fuel, which in turn, provides a reduction in emissions of combustion products into the environment. By processing waste, high-quality liquid fuel is obtained, which confirms the compliance of the claimed invention with the criterion of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110084/05A RU2502596C2 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of rubber wastes processing |
PCT/RU2013/000169 WO2013147646A2 (en) | 2012-03-15 | 2013-03-04 | Method for processing scrap rubber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110084/05A RU2502596C2 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of rubber wastes processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012110084A RU2012110084A (en) | 2013-09-27 |
RU2502596C2 true RU2502596C2 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49253518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110084/05A RU2502596C2 (en) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Method of rubber wastes processing |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502596C2 (en) |
WO (1) | WO2013147646A2 (en) |
Cited By (3)
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 |
EA031040B1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Модум-Техно" | Method for production of soot from rubber waste |
RU2780839C1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф .Горбачева" | Method for complex processing of rubber waste |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1504169A (en) * | 1974-05-14 | 1978-03-15 | Piovanelli Macch Impianti | Method for reclaiming cured rubber scraps |
RU2174911C1 (en) * | 2000-11-09 | 2001-10-20 | Аристархов Дмитрий Викторович | Rubber waste recycling method |
RU2245247C2 (en) * | 2002-10-16 | 2005-01-27 | Государственное научное учреждение "Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова" Национальной Академии наук Беларуси | Method of processing of a waste rubber |
RU43814U1 (en) * | 2004-11-15 | 2005-02-10 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | ORGANIC WASTE PROCESSING DEVICE |
RU2283761C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-09-20 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | Organic waste recycling device |
BY11589C1 (en) * | 2006-12-19 | 2009-02-28 | ||
RU2008137470A (en) * | 2007-01-10 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТАНТА" (RU) | METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING RUBBER WASTES |
-
2012
- 2012-03-15 RU RU2012110084/05A patent/RU2502596C2/en active
-
2013
- 2013-03-04 WO PCT/RU2013/000169 patent/WO2013147646A2/en active Application Filing
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1504169A (en) * | 1974-05-14 | 1978-03-15 | Piovanelli Macch Impianti | Method for reclaiming cured rubber scraps |
RU2174911C1 (en) * | 2000-11-09 | 2001-10-20 | Аристархов Дмитрий Викторович | Rubber waste recycling method |
RU2245247C2 (en) * | 2002-10-16 | 2005-01-27 | Государственное научное учреждение "Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова" Национальной Академии наук Беларуси | Method of processing of a waste rubber |
RU43814U1 (en) * | 2004-11-15 | 2005-02-10 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | ORGANIC WASTE PROCESSING DEVICE |
RU2283761C2 (en) * | 2004-11-15 | 2006-09-20 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | Organic waste recycling device |
BY11589C1 (en) * | 2006-12-19 | 2009-02-28 | ||
RU2008137470A (en) * | 2007-01-10 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТАНТА" (RU) | METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING RUBBER WASTES |
Cited By (4)
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 |
EA031040B1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Модум-Техно" | Method for production of soot from rubber waste |
RU2780839C1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-10-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф .Горбачева" | Method for complex processing of rubber waste |
RU2814105C1 (en) * | 2023-07-24 | 2024-02-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева" (КузГТУ) | Method of producing pure metal cord and carbon residue when processing industrial rubber wastes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013147646A2 (en) | 2013-10-03 |
RU2012110084A (en) | 2013-09-27 |
WO2013147646A3 (en) | 2014-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2495066C2 (en) | Method of producing soot from rubber wastes | |
KR100843585B1 (en) | The system for manufacturing energy from combustible waste | |
RU2561793C2 (en) | Power plant with gasificator and waste processing | |
CN103241886B (en) | Treatment process of wastewater containing organic matters | |
RU2763026C2 (en) | Furnace | |
MX2008013049A (en) | Methods and apparatus for solid carbonaceous materials synthesis gas generation. | |
RU2621107C2 (en) | Method for processing carbon-containing substances through steam thermolysis | |
RU2602147C2 (en) | Method and device for producing soot from waste rubber | |
WO2009104981A1 (en) | Method and device for processing domestic and industrial organic waste | |
RU2394680C2 (en) | Method and device for processing rubber wastes | |
CN109990301B (en) | Negative pressure reverse burning equipment for oil pollutants and oil recovery method | |
EA000667B1 (en) | Process and apparatus for the treatment of waste oils | |
RU2502596C2 (en) | Method of rubber wastes processing | |
RU2543619C1 (en) | Device for processing rubber wastes | |
WO2018097757A1 (en) | Device for processing scrap rubber | |
CN107513392A (en) | It is a kind of to handle house refuse and the system and method for sewage sludge | |
WO2016036278A2 (en) | Device for processing petroleum waste | |
KR100695457B1 (en) | Preparation for the clean reforming gas and recycling vitrification materials from the waste oil and sludge containing and equipment thereof | |
RU2245247C2 (en) | Method of processing of a waste rubber | |
US20190177621A1 (en) | Hydrocarbon recycling of carbonizer hot gases | |
RU2627784C1 (en) | Device for oil wastes recycling | |
WO2012167185A2 (en) | Pyrolysis-based apparatus and methods | |
RU2305032C1 (en) | Aggregate for the waste reprocessing | |
AU2021202520A1 (en) | Valuable materials from solid organic waste (vmw) | |
RU2566407C1 (en) | Method of oil wastes recycling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150417 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20150928 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160809 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180619 |