RU2543619C1 - Device for processing rubber wastes - Google Patents
Device for processing rubber wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543619C1 RU2543619C1 RU2013159260/04A RU2013159260A RU2543619C1 RU 2543619 C1 RU2543619 C1 RU 2543619C1 RU 2013159260/04 A RU2013159260/04 A RU 2013159260/04A RU 2013159260 A RU2013159260 A RU 2013159260A RU 2543619 C1 RU2543619 C1 RU 2543619C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- heat exchanger
- waste
- liquid fraction
- container
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
- B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии переработки отходов и может быть применено в резинотехнической, химической промышленности, топливно-энергетическом комплексе, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве для получения топливных и сырьевых ресурсов.The invention relates to waste processing technology and can be applied in the rubber, chemical industry, fuel and energy complex, as well as in the housing and communal services for obtaining fuel and raw materials.
Известен способ и устройство для пиролиза шинного материала (US, патент №6736940 В2, кл. F23G 5/12, 2004 г.). Устройство содержит реактор для пиролиза и получения углеводородсодержащего газового потока и углеродсодержащего твердого материала. Выход газового потока из реактора пиролиза подключен к сепаратору, который снабжен системой распыления масла, а сама система распыления подключена к охладителю масла и обеспечивает возврат части охлажденного масла обратно в сепаратор для создания масляного облака, в котором происходит контактное промывание и конденсация части газового потока в виде масел.A known method and device for the pyrolysis of tire material (US Patent No. 6,736,940 B2, class F23G 5/12, 2004). The device comprises a reactor for pyrolysis and obtaining a hydrocarbon-containing gas stream and carbon-containing solid material. The gas stream exit from the pyrolysis reactor is connected to a separator, which is equipped with an oil atomization system, and the atomization system is connected to an oil cooler and ensures that part of the cooled oil is returned back to the separator to create an oil cloud in which contact washing and condensation of part of the gas stream takes place in the form oils.
Выход неконденсируемого газа из сепаратора подключен к шнек-прессу и системе сжигания реактора, в которой сжигают неконденсируемый газ для обеспечения реактора теплом.The exit of non-condensable gas from the separator is connected to the screw press and the reactor combustion system, in which the non-condensable gas is burned to provide heat to the reactor.
Выход реактора по углеродсодержащему твердому материалу подключен к шнек-прессу, давление в котором, благодаря вводимой в него части неконденсируемого газа, выше, чем в реакторе, что предотвращает попадание воздуха в реактор пиролиза при выгрузке твердого материала.The reactor outlet through a carbon-containing solid material is connected to a screw press, the pressure of which, due to the part of the non-condensable gas introduced into it, is higher than in the reactor, which prevents air from entering the pyrolysis reactor when unloading the solid material.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- неполное извлечение жидкой фракции (масла) из газового потока, в результате чего теряется (сжигается в виде газа) часть ценных жидких продуктов;- incomplete extraction of the liquid fraction (oil) from the gas stream, as a result of which a part of valuable liquid products is lost (burned in the form of gas);
- низкое качество углеродсодержащего материала из-за высокого содержания летучих углеводородов, которые материал поглощает из неконденсируемого газа, подаваемого в шнек-пресс, с помощью которого из реактора выводят углеродсодержащий материал;- low quality of carbon-containing material due to the high content of volatile hydrocarbons that the material absorbs from non-condensable gas supplied to the screw press, with which carbon-containing material is removed from the reactor;
- высокая энергоемкость процесса, обусловленная необходимостью дополнительной обработки (термической) углеродсодержащего твердого материала для удаления летучих углеводородов.- high energy intensity of the process, due to the need for additional processing of (thermal) carbon-containing solid material to remove volatile hydrocarbons.
Известно устройство для пиролиза изношенных шин (Иванов С.Р. и др. «Современное состояние термических методов переработки изношенных шин и резиносодержащих отходов». Тематический обзор. Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Москва, 1985, с. 8-9). Устройство содержит вращающуюся трубчатую печь пиролиза, к выходу твердых продуктов которой подключены магнитный сепаратор, сушилка, вибросито, струйная мельница, накопитель с мешалкой, гранулятор. К выходу газа из печи подключен скруббер с форсунками для распыления жидких продуктов пиролиза, которые соединены с накопителем и холодильником, а выход газа из скруббера подключен к отстойнику легкого масла (легких продуктов пиролиза) и воды.A device for the pyrolysis of used tires (Ivanov SR and others. "The current state of thermal methods of processing used tires and rubber waste." Thematic review. Central Research Institute of Information and Technical and Economic Studies of the oil refining and petrochemical industries. Moscow, 1985 , p. 8-9). The device comprises a rotary tubular pyrolysis furnace, the output of the solid products of which are connected to a magnetic separator, dryer, vibrating screen, jet mill, drive with a stirrer, granulator. A gas scrubber with nozzles for spraying liquid pyrolysis products, which are connected to a storage device and a refrigerator, is connected to the gas outlet from the furnace, and a gas outlet from the scrubber is connected to a sump of light oil (light pyrolysis products) and water.
Газообразные продукты пиролиза изношенных шин из трубчатой печи поступают в скруббер, в котором их охлаждают путем распыления в поток газов жидкой фракции, образовавшейся ранее при охлаждении газообразных продуктов, которую забирают из скруббера, подают в накопитель, после чего охлаждают в холодильнике и возвращают в скруббер путем распыления с помощью форсунок. Остаточные газообразные продукты из скруббера подают в холодильник, а образующийся конденсат сливают в отстойник, где отделяют легкое масло от воды.The gaseous products of pyrolysis of worn tires from a tubular furnace enter a scrubber, in which they are cooled by spraying a liquid fraction into the gas stream, which was formed earlier by cooling the gaseous products, which were taken from the scrubber, fed to a storage ring, then cooled in a refrigerator and returned to the scrubber by spraying using nozzles. The residual gaseous products from the scrubber are fed to the refrigerator, and the condensate formed is poured into the sump, where light oil is separated from the water.
К недостаткам устройства относятся:The disadvantages of the device include:
- неполное извлечение жидкой фракции в скруббере, а также большой унос мелких капель распыленной жидкой фракции с потоком газа в отстойник, в результате чего образующаяся легкая фракция (имеет низкую температуру кипения) жидких продуктов пиролиза загрязняется тяжелой фракцией (имеет высокую температуру кипения), что требует последующего разделения данных фракций;- incomplete extraction of the liquid fraction in the scrubber, as well as large entrainment of small droplets of the atomized liquid fraction with the gas flow into the sump, as a result of which the light fraction formed (has a low boiling point) of the pyrolysis liquid products is contaminated with a heavy fraction (has a high boiling point), which requires subsequent separation of these fractions;
- низкое качество твердых продуктов разложения шин из-за наличия большого количество летучих продуктов, которые невозможно выделить в сушилке, и поэтому необходима дополнительная термическая обработка твердых продуктов;- low quality of solid decomposition products of tires due to the presence of a large number of volatile products that cannot be separated in the dryer, and therefore additional heat treatment of solid products is necessary;
- высокая энергоемкость процесса, обусловленная необходимостью проведения дополнительных операций обработки жидких и твердых продуктов с целью доведения их качественных показателей до требуемых стандартами на такого рода продукцию.- high energy intensity of the process, due to the need for additional processing operations for liquid and solid products in order to bring their quality indicators to the required standards for such products.
Известен способ и устройство для паротермической переработки резиновых отходов (BY, патент №13279, кл. C08J 11/00, 2010 г.). Устройство включает камеру нагрева, в которой размещен реактор, которая со стороны загрузки отходов подключена к выходу камеры сжигания топлива, а своим входом подключена к парогенератору, верхняя часть реактора соединена патрубком со шнеком загрузки отходов, снабженным бункером с шлюзовым водяным затвором, и с помощью трубопровода подключена к соединенным последовательно трем конденсаторам, выход горючего газа из третьего конденсатора подключен к камере сжигания топлива, а нижняя часть реактора соединена патрубком с бункером выгрузки с шлюзовым водяным затвором, к которому своим входом подключен шнек выгрузки, выход которого подключен ко входу барабанной сушилки, которая на входе с помощью трубопровода подключена к выходу продуктов сгорания из парогенератора, а на выходе подключена последовательно к шнеку выгрузки твердых продуктов и фильтру газоочистки продуктов сгорания, подключенному к дымовой трубе.A known method and device for the steam-thermal processing of rubber waste (BY, patent No. 13279, class C08J 11/00, 2010). The device includes a heating chamber, in which a reactor is located, which is connected to the outlet of the fuel combustion chamber on the waste loading side and connected to a steam generator with its input, the upper part of the reactor is connected by a pipe to the waste loading screw equipped with a hopper with a water lock and using a pipeline connected to three capacitors connected in series, the output of combustible gas from the third capacitor is connected to the fuel combustion chamber, and the lower part of the reactor is connected by a pipe to the discharge hopper and with a lock water gate to which an unloading screw is connected with its input, the output of which is connected to the inlet of the drum dryer, which is connected to the outlet of combustion products from the steam generator at the inlet, and is connected in series to the unloading screw of solid products and the gas treatment filter combustion connected to the chimney.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- неполное извлечение с помощью конденсаторов жидкой фракции из газообразных продуктов пиролиза изношенных шин, в результате чего теряется (сжигается в камере сжигания) часть ценной составляющей легкой фракции, а также загрязнение жидкой фракции мелкодисперсной пылью, которая образуется в результате измельчения твердых продуктов при работе шнеков и выносится из реактора в систему конденсации с потоком газообразных продуктов разложения;- incomplete extraction of worn tires by means of condensers of the liquid fraction from the gaseous pyrolysis products of the used tires, as a result of which a part of the valuable component of the light fraction is lost (burned in the combustion chamber), as well as contamination of the liquid fraction with fine dust, which is formed as a result of grinding solid products during the operation of the screws and removed from the reactor into a condensation system with a stream of gaseous decomposition products;
- низкое качество твердых продуктов пиролиза изношенных шин из-за наличия остаточных углеводородов (летучих продуктов), которые невозможно выделить в процессе сушки и поэтому необходима дополнительная термическая обработка данных продуктов при высокой температуре порядка 600-800°С;- low quality of solid products of the pyrolysis of worn tires due to the presence of residual hydrocarbons (volatile products), which cannot be distinguished during the drying process and therefore additional heat treatment of these products at a high temperature of about 600-800 ° C is necessary;
- высокая энергоемкость процесса, обусловленная большими тепловыми потерями в процессе пиролиза шин в реакторе, а также потерями тепла в конденсаторах (тепло отводится с охлаждающей водой).- high energy intensity of the process due to large heat losses during tire pyrolysis in the reactor, as well as heat losses in the capacitors (heat is removed with cooling water).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для переработки резиновых отходов, включающее реактор термолиза в виде камеры с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси, снабженный системой выгрузки твердых продуктов, конденсатор парогазовой смеси, мельницу, магнитный сепаратор, сепаратор жидкой фракции и смеситель (RU, патент №2394680, кл. В29В 17/00, 2007 г.).The closest in technical essence and the achieved result is a device for processing rubber waste, including a thermolysis reactor in the form of a chamber with flues for supplying and outputting a gas-vapor mixture, equipped with a solid product unloading system, a gas-vapor mixture condenser, a mill, a magnetic separator, a liquid fraction separator and a mixer (RU, patent No. 2394680, class B29B 17/00, 2007).
Известное устройство для обработки резиновых отходов включает также парогенератор, теплообменник для перегрева пара, образующегося в парогенераторе, топку для обогрева теплообменника, вентилятор для циркуляции парогазовой смеси через реактор и теплообменник, последовательно подключенные к газоходу для вывода парогазовой смеси из реактора, конденсатор и сепаратор, а также две камеры загрузки/ выгрузки с контейнерами на тележках, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, причем каждый контейнер содержит в нижней части камеру с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси, а также механизм поворота вокруг продольной оси, а каждая камера загрузки/выгрузки в донной части своим входом подключена к ленточному транспортеру, к которому последовательно подключена валковая мельница, магнитный сепаратор, центробежная мельница, бункер-накопитель и смеситель в виде емкости с мешалкой и циркуляционным насосом-диспергатором, причем смеситель подключен к выходу жидких продуктов из конденсатора через сепаратор и накопительную емкость.A known device for treating rubber waste also includes a steam generator, a heat exchanger for overheating the steam generated in the steam generator, a furnace for heating the heat exchanger, a fan for circulating the gas mixture through the reactor and heat exchanger, connected in series to the gas duct for withdrawing the gas mixture from the reactor, a condenser and a separator, and also two loading / unloading chambers with containers on trolleys located on two opposite sides of the reactor and connected with gate locks, each The first container contains in the lower part a chamber with a wireless grill and a gas-vapor mixture supply pipe, as well as a rotation mechanism around the longitudinal axis, and each loading / unloading chamber in the bottom part is connected to the conveyor belt with a roller mill and a magnetic separator connected to it in series, a centrifugal mill, a storage hopper and a mixer in the form of a container with a stirrer and a circulation pump-disperser, the mixer being connected to the outlet of liquid products from the condenser through a separator and storage capacity.
Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:
- неполное извлечение жидкой фракции из газообразных продуктов пиролиза резиновых отходов с помощью конденсатора и сепаратора, поскольку происходит растворение части легкой фракции в образующемся водяном конденсате, что требует последующей очистки водяного конденсата от растворенных углеводородов для обеспечения возможности его возврата в парогенератор с целью получения рабочего водяного пара;- incomplete extraction of the liquid fraction from the gaseous products of the pyrolysis of rubber waste using a condenser and a separator, since part of the light fraction is dissolved in the resulting water condensate, which requires subsequent purification of the water condensate from the dissolved hydrocarbons to allow it to be returned to the steam generator in order to obtain working water vapor ;
- низкое качество твердых продуктов пиролиза резиновых отходов из- за наличия остаточных углеводородов, что снижает смачиваемость данных продуктов и проводит к необходимости длительной обработки смеси твердой и жидкой фаз с помощью насоса-диспергатора и механической мешалки для получения однородной и нерасслаивающейся топливной дисперсии;- low quality solid products of pyrolysis of rubber wastes due to the presence of residual hydrocarbons, which reduces the wettability of these products and leads to the need for long-term processing of a mixture of solid and liquid phases using a dispersing pump and a mechanical stirrer to obtain a homogeneous and non-delaminating fuel dispersion;
- высокая энергоемкость процесса, обусловленная наличием мешалки, насоса-диспергатора, вентилятора, для работы которых требуется большое количество электрической энергии, а также тепловыми потерями в теплообменнике, конденсаторе и при охлаждении твердых продуктов в камере загрузки/выгрузки.- high energy intensity of the process, due to the presence of a mixer, dispersing pump, fan, which require a large amount of electrical energy, as well as heat losses in the heat exchanger, condenser and when cooling solid products in the loading / unloading chamber.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении качества получаемых продуктов из резиновых отходов (в частности, из изношенных шин), а также в уменьшении энергетических затрат на процесс переработки резиновых отходов.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to improve the quality of the products obtained from rubber waste (in particular, from worn tires), as well as to reduce energy costs for the processing of rubber waste.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для переработки резиновых отходов, включающем бункер с измельченными резиновыми отходами, камеру загрузки, содержащую контейнер, заполненный отходами, который перемещают в реактор термолиза и опрокидывают, реактор термолиза выполнен в виде камеры с газоходами для вывода и подачи парогазовой смеси, устройство, согласно изобретению, снабжено патрубком подачи газов в контейнер, соединенным с газоходом подачи парогазовой смеси, с помощью вентилятора через слой отходов в контейнере и трубы теплообменника прокачивают газовую среду, осуществляя циркуляцию газовой среды по контуру: слой отходов в контейнере - реактор термолиза - теплообменник - вентилятор, реактор термолиза снабжен также системой выгрузки твердых продуктов, система выгрузки твердых продуктов подключена к шнеку, размещенному в цилиндрическом корпусе, который установлен по оси цилиндрической печи с возможностью вращения и далее подключен к шнеку, размещенному в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения, который соединен с мельницей, подключенной к магнитному сепаратору, откуда твердые продукты через дозатор поступают в смеситель, который с помощью другого дозатора соединен с накопителем жидкой фракции, смеситель снабжен ультразвуковым диспергатором и электродами, подключенными к генератору электрических импульсов, обработанную в смесителе смесь твердых продуктов термолиза отходов в жидкой фракции сливают в емкость, устройство содержит смесительный теплообменник, который своим входом подключен к газоходу вывода парогазовой смеси из реактора термолиза, а ниже входа парогазовой смеси в смесительный теплообменник установлен кожухотрубный теплообменник, выход которого подключен к накопителю жидкой фракции, который подключен к форсункам распыления жидкой фракции в смесительном теплообменнике, патрубок выхода газов из смесительного теплообменника подключен к конденсатору парогазовой смеси, где из газов конденсируют углеводороды, а неконденсирующиеся газы подают в горелку на сжигание, сконденсировавшие углеводороды сливают в сепаратор жидкой фракции для разделения на воду и легкие углеводороды.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for processing rubber waste, including a hopper with crushed rubber waste, a loading chamber containing a container filled with waste, which is transferred to the thermolysis reactor and capsized, the thermolysis reactor is made in the form of a chamber with flues for output and supply gas-vapor mixture, the device according to the invention is equipped with a nozzle for supplying gases to a container connected to a gas duct for supplying a gas-vapor mixture with a fan through a layer of waste in the teiner and heat exchanger tubes circulate the gas medium by circulating the circuit: waste layer in the container - thermolysis reactor - heat exchanger - fan, the thermolysis reactor is also equipped with a solid product discharge system, a solid product discharge system is connected to a screw located in a cylindrical body, which mounted on the axis of a cylindrical furnace with the possibility of rotation and then connected to a screw placed in a cylindrical body with a cooling jacket, which is connected to the mill, to the magnetic separator, from where the solid products through the dispenser enter the mixer, which is connected to the liquid fraction accumulator using another dispenser, the mixer is equipped with an ultrasonic disperser and electrodes connected to an electric pulse generator, the mixture of solid products of waste thermolysis in the liquid fraction processed in the mixer is drained into the container, the device contains a mixing heat exchanger, which is connected by its input to the gas duct of the output of the vapor-gas mixture from the thermolysis reactor, and below the inlet a gas-and-gas mixture, a shell-and-tube heat exchanger is installed in the mixing heat exchanger, the outlet of which is connected to the liquid fraction accumulator, which is connected to the spray nozzles of the liquid fraction in the mixing heat exchanger, the gas outlet pipe from the mixing heat exchanger is connected to the vapor-gas mixture condenser, where hydrocarbons are condensed from the gases, and non-condensing gases are supplied into the burner for combustion, condensed hydrocarbons are poured into a liquid fraction separator for separation into water and light hydrocarbons.
Кроме того, технический результат достигается тем, что сепаратор жидкой фракции своим выходом по воде может быть подключен к емкости с водяным насосом, выход которого подключен к форсункам, установленным в шнеке, размещенном в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения.In addition, the technical result is achieved by the fact that the separator of the liquid fraction with its water outlet can be connected to a tank with a water pump, the outlet of which is connected to nozzles installed in a screw located in a cylindrical body with a cooling jacket.
А также тем, что шнек в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения соединен паропроводом со шнеком в цилиндрическом корпусе, размещенном в печи, который соединен паропроводом с реактором термолиза.And also by the fact that the screw in a cylindrical body with a cooling jacket is connected by a steam line to the screw in a cylindrical body placed in a furnace, which is connected by a steam line to a thermolysis reactor.
Подключение системы выгрузки твердых продуктов к шнеку в цилиндрическом кожухе, установленному по оси цилиндрической печи с возможностью вращения, позволяет достичь эффекта выделения летучих продуктов (легких углеводородов) из твердого остатка термолиза резиновых отходов. При этом снижаются энергетические затраты на выделение летучих продуктов за счет того, что твердые продукты выгружают из реактора термолиза без охлаждения (в нагретом состоянии) и осуществляют дальнейший нагрев данных продуктов до температуры 600-800°С при их перемещении шнеком в цилиндрическом кожухе, обогреваемом в печи.The connection of the solid product unloading system to the screw in a cylindrical casing, mounted rotatably along the axis of the cylindrical furnace, allows to achieve the effect of the release of volatile products (light hydrocarbons) from the solid residue of thermolysis of rubber waste. At the same time, energy costs for the emission of volatile products are reduced due to the fact that solid products are discharged from the thermolysis reactor without cooling (in the heated state) and further products are heated to a temperature of 600-800 ° C when they are moved by a screw in a cylindrical casing heated in ovens.
Именно нагрев твердых продуктов до вышеуказанной температуры обеспечивает полное удаление летучих. Вращение шнека вместе с цилиндрическим корпусом обеспечивает перемешивание твердых продуктов и их перемещение от входа к выходу. В тоже время, при перемешивании твердых продуктов интенсифицируется теплопередача от нагретого цилиндрического корпуса к частицам твердых продуктов, что обеспечивает снижение времени обработки и равномерный прогрев, необходимый для полного удаления летучих из всей массы твердых продуктов.It is the heating of solid products to the above temperature that ensures complete removal of volatiles. The rotation of the screw together with the cylindrical body ensures mixing of solid products and their movement from inlet to outlet. At the same time, when mixing solid products, the heat transfer from the heated cylindrical body to the particles of solid products is intensified, which ensures a reduction in processing time and uniform heating, necessary for the complete removal of volatile from the whole mass of solid products.
Снабжение шнека цилиндрическим корпусом позволяет достичь эффекта не только уменьшения абразивного износа, но и заклинивания шнека. Поскольку твердые продукты термолиза изношенных шин содержат металлический корд в виде кусков стальной проволоки, то использование обычного вращающегося в цилиндрическом корпусе шнека неизбежно приводит к заклиниванию из-за попадания стальной проволоки в зазор между шнеком и корпусом.The supply of the auger with a cylindrical body allows to achieve the effect of not only reducing abrasive wear, but also jamming of the auger. Since the solid thermolysis products of worn tires contain metal cord in the form of pieces of steel wire, the use of a conventional screw rotating in a cylindrical body inevitably leads to jamming due to the steel wire falling into the gap between the screw and the body.
В нашем случае, шнек вращается вместе с корпусом (шнек прикреплен к цилиндрическому корпусу), а твердые продукты скользят по винтовой линии и, таким образом, перемешиваются и перемещаются от входа в шнек к его выходу.In our case, the auger rotates together with the casing (the auger is attached to the cylindrical casing), and the solid products slide along the helix and, thus, mix and move from the entrance to the auger to its outlet.
Выведенные из реактора термолиза в нагретом состоянии твердые продукты обладают хорошей сыпучестью, т.е. они не прилипают к стенкам цилиндрического корпуса и шнеку.Solid products removed from the thermolysis reactor in a heated state have good flowability, i.e. they do not stick to the walls of the cylindrical body and the screw.
Следует отметить, что нагрев резиновых отходов до температуры 600-800°С непосредственно в самом реакторе термолиза с целью более полного извлечения летучих продуктов из твердого остатка приведет к коксованию стенок реактора термолиза путем отложения на них кокса, который образуется из парогазовой смеси, в результате чего будет потеряна значительная часть жидкой фракции. Отложение кокса приводит не только к потере значительной части жидкой фракции, но и к выходу из строя самого реактора в результате его закоксовывания. Поэтому снабжение установки системой в виде шнека в цилиндрическом корпусе, который установлен в печи, позволяет повысить ресурс работы реактора термолиза и увеличить извлечение жидкой фракции, т.е. улучшить показатели качества получаемых жидких и твердых продуктов переработки изношенных шин с использованием данного устройства.It should be noted that heating rubber waste to a temperature of 600-800 ° C directly in the thermolysis reactor itself in order to more fully recover volatile products from the solid residue leads to coking of the walls of the thermolysis reactor by depositing coke on them, which is formed from the gas-vapor mixture, resulting in a significant portion of the liquid fraction will be lost. Deposition of coke leads not only to the loss of a significant part of the liquid fraction, but also to failure of the reactor itself as a result of its coking. Therefore, supplying the installation with a system in the form of a screw in a cylindrical body, which is installed in the furnace, can increase the life of the thermolysis reactor and increase the extraction of the liquid fraction, i.e. to improve the quality indicators of the obtained liquid and solid products of the processing of used tires using this device.
Последовательное подключение к шнеку в цилиндрическом корпусе, размещенному в печи, шнека в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения позволяет осуществить эффективное охлаждение твердого остатка от температуры 600-800°С до температуры окружающей среды и подать данные продукты в валковую мельницу для измельчения. В противном случае, при подаче нагретых твердых продуктов в валковую мельницу произойдет их возгорание, что приведет к выходу мельницы из строя. В то же время, использование для охлаждения шнека в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения позволяет произвести предварительное перед измельчением дробление кусков твердых продуктов, которое происходит в результате контакта нагретых до 600-800°С кусков с холодной (температура окружающей среды) поверхностью цилиндрического корпуса. Возникающие при таком контакте термические напряжения приводят к растрескиванию (разрушению) кусков твердых продуктов, в результате чего освобождается металлический корд и осуществляется предварительное дробление, что снижает расход энергии на процесс измельчения твердых продуктов в валковой мельнице.Serial connection to the auger in a cylindrical housing located in the furnace, the auger in a cylindrical housing with a cooling jacket allows for efficient cooling of the solid residue from a temperature of 600-800 ° C to ambient temperature and to feed these products into a roller mill for grinding. Otherwise, when heated solid products are fed into the roller mill, they will ignite, which will lead to the failure of the mill. At the same time, the use of a screw for cooling in a cylindrical body with a cooling jacket allows preliminary crushing of pieces of solid products before grinding, which occurs as a result of contact of pieces heated to 600-800 ° C with a cold (ambient temperature) surface of the cylindrical body. The thermal stresses arising from this contact lead to cracking (destruction) of the pieces of solid products, as a result of which the metal cord is released and preliminary crushing is carried out, which reduces the energy consumption for the grinding of solid products in a roller mill.
Подключение шнека в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения к сепаратору жидких продуктов позволяет использовать отделенную в сепараторе воду для охлаждения путем ее распыления в самом шнеке, в результате чего не только интенсифицируется процесс охлаждения, но и образуется водяной пар за счет испарения воды, который предотвращает попадание воздуха в систему и, таким образом, повышается безопасность процесса переработки отходов.Connecting the screw in a cylindrical case with a cooling jacket to the liquid product separator allows you to use the water separated in the separator for cooling by spraying it in the screw itself, as a result of which not only the cooling process is intensified, but also water vapor is formed due to the evaporation of water, which prevents air from entering into the system and, thus, increases the safety of the waste recycling process.
При этом водяной пар из шнека с рубашкой охлаждения по паропроводу выходит в шнек, размещенный в печи, и создает паровую рубашку, которая не позволяет воздуху проникнуть в шнек, что неизбежно привело бы к возникновению процесса горения твердых продуктов в шнеке и выходу шнека из строя из-за перегрева, а также выгоранию части углерода и снижению качества твердых продуктов.In this case, steam from the auger with a cooling jacket leaves the auger located in the furnace through a steam line and creates a steam jacket that does not allow air to enter the auger, which would inevitably lead to the combustion of solid products in the auger and the auger failure due to overheating, as well as the burning of part of the carbon and lower quality of solid products.
Одновременно с водяным паром отводится тепловая энергия охлаждения твердых продуктов, которая по паропроводу из шнека в цилиндрическом корпусе, размещенного в печи, возвращается в реактор термолиза, за счет чего снижаются энергетические затраты на получение теплоносителя в виде перегретого водяного пара, что в итоге приводит к снижению энергетических затрат на процесс переработки резиновых отходов в целом.Simultaneously with the water vapor, the thermal energy of cooling the solid products is removed, which is returned to the thermolysis reactor from the screw in the cylindrical body placed in the furnace through the steam line, thereby reducing the energy cost of obtaining the heat carrier in the form of superheated water vapor, which ultimately leads to a decrease energy costs for the process of processing rubber waste in general.
Подключение входа смесительного теплообменника к газоходу вывода парогазовой смеси из реактора термолиза позволяет вывести парогазовую смесь и осуществить ее смешение с охлажденной и распыленной жидкой фракцией продуктов термолиза с помощью установленных в теплообменнике форсунок.Connecting the inlet of the mixing heat exchanger to the gas outlet of the steam-gas mixture from the thermolysis reactor allows you to remove the gas-vapor mixture and mix it with the cooled and sprayed liquid fraction of the thermolysis products using nozzles installed in the heat exchanger.
Распыление жидкой фракции в теплообменнике позволяет создать большую поверхность теплообмена между парогазовой смесью и охлажденной жидкой фракцией, в результате чего парогазовая смесь резко охлаждается и происходит конденсация тяжелой фракции жидких продуктов термолиза на капельках распыленной фракции. Таким образом, из парогазовой смеси выделяют фракцию с температурой кипения, которая определяется температурой охлажденной фракции.Spraying the liquid fraction in the heat exchanger allows you to create a large heat exchange surface between the vapor-gas mixture and the cooled liquid fraction, as a result of which the vapor-gas mixture is sharply cooled and the heavy fraction of the liquid thermolysis products condenses on droplets of the sprayed fraction. Thus, a fraction with a boiling point, which is determined by the temperature of the cooled fraction, is isolated from the gas-vapor mixture.
Резкое охлаждение парогазовой смеси подавляет химическое реагирование между составляющими смеси, которое может привести к образованию новых веществ, образованию твердых продуктов и различного рода смолистых соединений, что неизбежно приведет к снижению качества выделяемой из парогазовой смеси жидкой фракции.Sudden cooling of a gas-vapor mixture suppresses a chemical reaction between the components of the mixture, which can lead to the formation of new substances, the formation of solid products and various resinous compounds, which will inevitably lead to a decrease in the quality of the liquid fraction released from the gas-vapor mixture.
Известно, что жидкие продукты термолиза резиновых отходов имеют низкую температуру вспышки, равную 34-37°С. Такие жидкости могут воспламеняться при их транспортировке. Для повышения температуры вспышки необходимо из жидкой фракции выделить фракцию с низким молекулярным весом, т.е. легкую фракцию. Температура кипения такой фракции не превышает 200°С. Обычно для повышения температуры вспышки жидкой фракции применяют ректификацию, что связано с использованием сложного оборудования и дополнительными затратами энергии.It is known that the liquid products of thermolysis of rubber waste have a low flash point of 34-37 ° C. Such liquids can ignite during transportation. To increase the flash point, it is necessary to isolate a fraction with a low molecular weight from the liquid fraction, i.e. light fraction. The boiling point of such a fraction does not exceed 200 ° C. Typically, rectification is used to increase the flash point of the liquid fraction, which is associated with the use of sophisticated equipment and additional energy costs.
В предложенном устройстве для переработки резиновых отходов повышение температуры вспышки жидкой фракции осуществляют в смесительном теплообменнике путем распыления в парогазовую смесь фракции с заданной температурой вспышки. Однако в процессе конденсации на каплях распыленной фракции выделяется тепловая энергия и, если эту энергию не отводить, то произойдет разогрев смесительного теплообменника и нарушится режим конденсации, т.е. нарушится режим выделения жидкой фракции с заданной температурой вспышки. Для того чтобы исключить данный эффект в смесительном теплообменнике ниже входа парогазовой смеси установлен кожухотрубный теплообменник, выход которого подключен к накопителю жидкой фракции, который подключен к форсункам для распыления данной фракции.In the proposed device for processing rubber waste, the flash point of the liquid fraction is increased in a mixing heat exchanger by spraying a fraction with a predetermined flash point into the gas-vapor mixture. However, in the process of condensation, thermal energy is released on the droplets of the atomized fraction, and if this energy is not removed, the mixing heat exchanger will be heated and the condensation mode will be violated, i.e. the liquid fraction separation mode with a given flash point is violated. In order to eliminate this effect, a shell-and-tube heat exchanger is installed below the inlet of the gas-vapor mixture in the mixing heat exchanger, the outlet of which is connected to the liquid fraction accumulator, which is connected to nozzles for spraying this fraction.
На каплях жидкой фракции, распыленной форсунками, из парогазовой смеси конденсируется жидкая фракция, выделяется теплота конденсации, в результате чего капли разогреваются, а их размер увеличивается, и они осаждаются на входе кожухотрубного теплообменника, стекают по его трубкам под действием силы тяжести и охлаждаются, а затем поступают в накопитель, из которого охлажденная жидкая фракция подается в форсунки для распыления. Таким образом, при охлаждении жидкой фракции отводится из смесительного теплообменника тепловая энергия, которая выделяется в процессе конденсации, что обеспечивает стабильность температуры внутри теплообменника и его работоспособность.The liquid fraction condenses on the droplets of the liquid fraction sprayed by the nozzles from the vapor-gas mixture, the heat of condensation is released, as a result of which the droplets are heated, and their size increases, and they precipitate at the inlet of the shell-and-tube heat exchanger, flow down its tubes by gravity and cool, and then enter the drive from which the cooled liquid fraction is supplied to the nozzles for spraying. Thus, when cooling the liquid fraction, heat energy is removed from the mixing heat exchanger, which is released during the condensation process, which ensures the temperature stability inside the heat exchanger and its operability.
Подключение конденсатора парогазовой смеси к патрубку выхода газов из смесительного теплообменника позволяет вывести неконденсирующиеся при данной температуре в теплообменнике газы и пары, в противном случае произойдет рост давления в смесительном теплообменнике, что в свою очередь приведет к изменению температуры конденсации и нарушению режима работы теплообменника.Connecting the condenser of the gas-vapor mixture to the gas outlet pipe from the mixing heat exchanger allows gases and vapors non-condensing at a given temperature in the heat exchanger to be removed, otherwise pressure will increase in the mixing heat exchanger, which in turn will lead to a change in the condensation temperature and a disruption in the operation of the heat exchanger.
В конденсаторе парогазовой смеси в результате охлаждения осуществляют конденсацию водяного пара и части газов термолиза отходов. В данном конденсаторе образуется смесь легкой фракции с низкой температурой вспышки и воды. Данную смесь подают в сепаратор жидкой фракции, где отделяют воду от легкой фракции.As a result of cooling, in the condenser of the gas-vapor mixture, water vapor and part of the waste thermolysis gases are condensed. In this condenser, a mixture of a light fraction with a low flash point and water is formed. This mixture is fed to a liquid fraction separator, where water is separated from the light fraction.
Подключение сепаратора жидкой фракции своим выходом по воде к шнеку в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения позволяет загрязненную воду, которая содержит часть растворенных углеводородов, не выбрасывать в окружающую среду, а вернуть ее в процесс переработки отходов. При этом вода выступает в качестве теплоносителя, с помощью которого охлаждают твердые продукты и возвращают тепловую энергию в реактор термолиза.The connection of the liquid fraction separator with its water outlet to the screw in a cylindrical body with a cooling jacket allows polluted water, which contains part of the dissolved hydrocarbons, not to be released into the environment, but returned to the waste recycling process. In this case, water acts as a coolant, with the help of which solid products are cooled and thermal energy is returned to the thermolysis reactor.
В противном случае, для сброса воды в окружающую среду ее необходимо подвергнуть очистке, что требует расхода энергии и приведет к росту энергетических затрат на процесс переработки резиновых отходов (в частности, шин) в целом.Otherwise, to discharge water into the environment, it must be treated, which requires energy consumption and will lead to an increase in energy costs for the processing of rubber waste (in particular, tires) in general.
Последовательное соединение паропроводом шнека в цилиндрическом корпусе с рубашкой охлаждения со шнеком в цилиндрическом корпусе, размещенном в печи, и с реактором термолиза резиновых отходов создает контур, по которому тепловую энергию охлаждения твердых продуктов от температуры 600-800°С до температуры окружающей среды возвращают в процесс переработки, что обеспечивает снижение энергоемкости всего процесса переработки шин.Serial connection of a screw in a cylindrical case with a steam conduit with a cooling jacket with a screw in a cylindrical case placed in a furnace and with a rubber waste thermolysis reactor creates a circuit along which the thermal energy of cooling solid products from a temperature of 600-800 ° C to the ambient temperature is returned to the process processing, which reduces the energy consumption of the entire tire recycling process.
Подключение входа магнитного сепаратора к мельнице, а его выхода к смесителю позволяет выделить металлический корд (стальную проволоку) из твердых продуктов и подать очищенные твердые продукты в смеситель.Connecting the input of the magnetic separator to the mill, and its output to the mixer, allows you to select a metal cord (steel wire) from solid products and feed the purified solid products to the mixer.
Подключение дозатора к накопителю жидкой фракции, который подключен к сепаратору, позволяет из накопителя в заданном количестве подавать жидкую фракцию в смеситель, что необходимо для производства топливной дисперсии заданных параметров.Connecting the dispenser to the liquid fraction accumulator, which is connected to the separator, allows the liquid fraction to be supplied from the accumulator in a predetermined quantity to the mixer, which is necessary for producing a fuel dispersion of the specified parameters.
Снабжение смесителя ультразвуковым диспергатором позволяет исключить использование мельницы тонкого размола твердых продуктов, а их измельчение осуществить непосредственно в самом смесителе в среде жидкой фракции, что обеспечивает снижение энергии, необходимой для размола твердых продуктов, т.е. приводит к снижению энергоемкости процесса переработки и повышению качества получаемой смеси.The supply of the mixer with an ultrasonic disperser eliminates the use of a mill for fine grinding of solid products, and their grinding is carried out directly in the mixer in the liquid fraction environment, which reduces the energy required for grinding solid products, i.e. leads to a decrease in the energy intensity of the processing process and an increase in the quality of the resulting mixture.
Дробление твердых продуктов в смесителе происходит в результате образования кавитации в жидкой фракции, т.е. создания пузырьков, которые при схлопывании образуют микроструи, которые и разрушают частицы твердых продуктов.The crushing of solid products in the mixer occurs as a result of the formation of cavitation in the liquid fraction, i.e. creating bubbles, which when collapsing form microjets, which destroy particles of solid products.
Снабжение смесителя электродами, подключенными к генератору электрических импульсов, позволяет в процессе диспергирования твердых продуктов в жидкой фракции пропускать электрический ток через смесь.The supply of the mixer with electrodes connected to an electric pulse generator allows passing electric current through the mixture during dispersion of solid products in the liquid fraction.
Поскольку между твердыми частицами в процессе ультразвукового воздействия образуются и разъединяются электрические контакты, то электрический ток протекает по частицам, а между частицами ток протекает в виде микродуг (разрядов) в момент разъединения контактов между частицами.Since electrical contacts are formed and disconnected between solid particles during ultrasonic exposure, the electric current flows through the particles, and between the particles the current flows in the form of microarcs (discharges) at the moment of separation of the contacts between the particles.
В результате данных разрядов происходит эрозия материала частиц (измельчение их). Высокая температура (несколько тысяч градусов) в микродугах приводит к термической деструкции высокомолекулярных соединений, в результате чего в жидкой фазе снижается содержание смол и непредельных соединений, а повышается содержание бензиновых фракций.As a result of these discharges, the material of particles is eroded (grinding them). The high temperature (several thousand degrees) in the microarc leads to the thermal destruction of high molecular weight compounds, as a result of which the content of resins and unsaturated compounds in the liquid phase decreases, and the content of gasoline fractions increases.
В результате того, что энергия электрических микроразрядов переходит в энергию образующихся новых соединений, возрастает удельная теплота обработанной таким образом смеси.As a result of the fact that the energy of electric microdischarges passes into the energy of the resulting new compounds, the specific heat of the mixture thus treated increases.
В результате пропускания электрического тока через смесь часть твердой фазы под действием электрических микродуг измельчается под действием возникающих при гашении дуги ударных волн, а часть испаряется (в месте контакта электрической дуги с частицей температура становится выше температуры испарения углерода) и затем конденсируется с образованием углеродных кластеров, имеющих наноразмеры (наночастицы углерода).As a result of passing an electric current through the mixture, part of the solid phase under the influence of electric microarcs is crushed by the shock waves arising during arc extinction, and part is evaporated (at the point of contact of the electric arc with the particle, the temperature rises above the evaporation temperature of carbon) and then condenses to form carbon clusters, having nanoscale (carbon nanoparticles).
Известно, что углеродные наночастицы (фуллерены) растворяются в некоторых углеводородах, например бензоле, толуоле, гексане и др. («Физическая энциклопедия». Научное изд-во "Большая Российская энциклопедия, М., 1998 г., т. 5, с. 379). Поскольку в жидкой фракции присутствует бензол, толуол, то в данной фракции будет происходить растворение углеродных наночастиц. Таким образом, часть углерода твердых продуктов термолиза растворится в жидкой фракции, что повысит однородность получаемой смеси и обеспечит большую устойчивость смеси за счет снижения интенсивности осаждения частиц твердой фазы.It is known that carbon nanoparticles (fullerenes) are dissolved in certain hydrocarbons, such as benzene, toluene, hexane, etc. ("Physical Encyclopedia". Scientific Publishing House "Big Russian Encyclopedia, M., 1998, v. 5, p. 379) Since benzene and toluene are present in the liquid fraction, the carbon nanoparticles will dissolve in this fraction.Thus, part of the carbon of solid thermolysis products will dissolve in the liquid fraction, which will increase the homogeneity of the resulting mixture and provide greater stability of the mixture by reducing and intensity deposition of solid phase particles.
На чертеже изображен общий вид устройства для переработки резиновых отходов.The drawing shows a General view of a device for processing rubber waste.
Устройство содержит бункер 1 с отходами, весовой дозатор 2, подключенный к шлюзовому бункеру 3, заслонки 4 и 5, бункер 6, заслонку 7, контейнер 8, камеру 9 загрузки, снабженную устройством 10 перемещения контейнера 8, рельсы 11, шлюзовой затвор 12, установленный в реакторе 13 термолиза, патрубок 14 подачи газов в контейнер 8, газоход 15 подачи парогазовой смеси, емкость 16 с топливом, подключенную к горелке 17, дымосос 18, подключенный к рубашке кожухотрубного теплообменника 19, рубашку 20, установленную на реакторе 13 термолиза, дымовую трубу 21, вентилятор 22, кран 23, парогенератор 24, датчики 25 и 26 температуры, датчик 27 давления. Устройство также содержит газоход 28 вывода парогазовой смеси с краном 29, смесительный теплообменник 30, накопитель 31 жидкой фракции с насосом 32, подключенным к форсункам 33, кожухотрубный теплообменник 34, подключенный к крану 35, датчики 36 и 37 температуры, патрубок 38 вывода газов с краном 39, подключенным к конденсатору 40 парогазовой смеси, кран 41, подключенный к горелке 17, кран 42, подключенный к сепаратору 43 жидкой фракции, емкость 44 для легких углеводородов и емкость 45 для воды, устройство 46 для опрокидывания контейнера 8, бункер 47 со шлюзовым затвором 48, систему 49 выгрузки, подключенную к шнеку 50 в цилиндрическом корпусе 51. Кроме того, устройство содержит печь 52 с горелкой 53 и вентилятором 54, двигатель 55, датчик температуры 56, кран 57, шнек 58 с цилиндрическим корпусом 59 и рубашкой охлаждения 60, датчик температуры 61, форсунки 62, подключенные к насосу 63, паропровод 64, паропровод 65, датчик температуры 66, вращающийся дозатор 67, подключенный к мельнице 68, магнитный сепаратор 69, подключенный через накопитель 70 к смесителю 71 с весовым дозатором 72, дозатор 73, подключенный к накопителю 74 жидкой фракции и смесителю 72, ультразвуковой диспергатор 75, электроды 76, подключенные к генератору 77 электрических импульсов, емкость 78, подключенную к смесителю 72. Устройство для переработки резиновых отходов работает следующим образом. Из бункера 1 с измельченными резиновыми отходами (например, с изношенными шинами) через весовой дозатор 2 в шлюзовой бункер 3 при открытой заслонке 4 подают отходы до полного заполнения бункера. После этого закрывают заслонку 4 и открывают заслонку 5. Измельченные резиновые отходы под действием собственного веса из бункера 3 проваливаются в бункер 6 и заполняют его. Заслонку 5 закрывают, а заслонку 7 открывают, и отходы под действием собственного веса из бункера 6 проваливаются в контейнер 8, установленный в камере загрузки 9. Операцию загрузки отходов продолжают до тех пор, пока контейнер 8 не заполнится. После заполнения контейнер 8 с помощью устройства 10 по рельсам 11 при открытом шлюзовом затворе 12 перемещают в реактор 13 термолиза и закрывают шлюзовой затвор 12. При этом патрубок 14 подачи газов в контейнер 8 соединяется с газоходом 15 подачи парогазовой смеси, установленным между рельсами 11 в реакторе 13 термолиза. Из емкости 16 с топливом в горелку 17 с заданным расходом подают топливо и сжигают его, а продукты сгорания с помощью дымососа 18 прокачивают через рубашку кожухотрубного теплообменника 19, и далее продукты сгорания прокачивают через рубашку 20 реактора 13 термолиза и выбрасывают в дымовую трубу 21. Проходя через рубашку теплообменника 19, продукты сгорания нагревают его трубы. Одновременно с помощью вентилятора 22 через слой отходов в контейнере 8 и трубы теплообменника 19 прокачивают газовую среду с регулируемым расходом, т.е. осуществляют циркуляцию газовой среды по контуру: слой отходов в контейнере 8 - реактор 13 термолиза - кран 23 - теплообменник 19 - вентилятор 22.The device comprises a
В начальный момент времени после подачи контейнера 8 в реактор 13 в газовой среде содержится в основном воздух и водяной пар, который подают в реактор 13 термолиза от парогенератора 24 с расходом 104 кг/ч. Это необходимо для того, чтобы в период запуска устройства и наработки продуктов разложения разбавить воздух в реакторе 13 водяным паром, что предотвратит окисление отходов при их нагревании.At the initial time after feeding the
Проходя через трубы теплообменника 19, газовая среда нагревается до заданной температуры, которую контролируют по показаниям датчика 25 температуры. Фильтруясь через слой отходов в контейнере 8, газовая среда охлаждается, а отходы нагреваются. Температуру нагрева отходов в контейнере 8 контролируют по показаниям датчика 26 температуры. Таким образом, необходимая для термолиза (термического разложения) отходов тепловая энергия подводится через стенки контейнера 8, которые нагреваются путем конвективного теплообмена и излучением от рубашки 20 реактора 13 термолиза 12, через которую прокачивают продукты сгорания, а также тепловая энергия подается непосредственно в слой отходов с помощью циркулирующей газовой среды.Passing through the pipes of the
При нагревании отходов до заданной температуры (зависит от вида отходов), например в нашем случае до 300°С, начинается процесс термолиза резины с выделением газов термолиза. Газы термолиза поступают в циркулирующую газовую среду и в смеси с данной средой совершают процесс циркуляции. В результате выделения газов термолиза давление в реакторе 13 поднимается, что контролируют по показаниям датчика 27 давления. Для предотвращения значительного роста давления и разрушения реактора 13 часть нагретых газов через газоход 28 вывода парогазовой смеси и кран 29 из реактора 13 выводят в смесительный теплообменник 30. Одновременно с выводом газов из накопителя 31 жидкой фракции с помощью насоса 32 в форсунки 33, установленные в смесительном теплообменнике 30, подают с заданным расходом жидкую фракцию и распыляют ее. При этом через кожух кожухотрубного теплообменника 34 прокачивают охлаждающую воду. На распыленной жидкой фракции происходит конденсация части газообразных продуктов термолиза, в результате чего капли увеличиваются в объеме и под действием собственного веса осаждаются на теплообменнике 34, стекают по его трубам, охлаждаются и через кран 35 сливаются в накопитель жидкой фракции 31. Температуру в смесительном теплообменнике 30 контролируют по показаниям датчика 36 температуры и регулируют путем изменения расхода распыляемой жидкой фракции, а также изменения расхода охлаждающей жидкости (воды), которую прокачивают через кожух теплообменника 34. Температуру охлаждения жидкой фракции на выходе теплообменника 34 контролируют по показаниям датчика 37 температуры.When the waste is heated to a predetermined temperature (depending on the type of waste), for example, in our case, up to 300 ° C, the process of rubber thermolysis begins with the release of thermolysis gases. Thermolysis gases enter the circulating gas medium and, in a mixture with this medium, undergo a circulation process. As a result of the evolution of thermolysis gases, the pressure in the
Неконденсирующиеся в смесительном теплообменнике 30 газы через патрубок вывода газов 38 и кран 39 выводят в конденсатор 40 парогазовой смеси, где путем теплообмена с охлаждающей водой, протекающей по кожуху теплообменника, охлаждают газы, в результате чего из газов выделяются (конденсируются) углеводороды, а неконденсирующиеся газы через кран 41 подают в горелку 17 и сжигают. При этом снижают количество топлива, подаваемого из емкости 16 в горелку 17.Non-condensing gases in the mixing
Сконденсировавшиеся углеводороды (легкая фракция, имеющая низкий молекулярный вес) из конденсатора 40 парогазовой смеси через кран 42 сливают в сепаратор 43 жидкой фракции, в котором разделяют воду и легкие углеводороды. Легкие углеводороды (аналог бензиновой фракции) из сепаратора 43 сливают в емкость 44, а воду сливают в емкость 45.Condensed hydrocarbons (light fraction having a low molecular weight) from the vapor-gas mixture condenser 40 are discharged through a
Момент завершения процесса термолиза резиновых отходов соответствует времени, когда выделение газообразных продуктов разложения практически прекращается, что устанавливают по снижению практически до нуля расхода газов, отводимых через кран 29 в смесительный теплообменник 30.The moment of completion of the process of thermolysis of rubber waste corresponds to the time when the evolution of gaseous decomposition products practically ceases, which is set to reduce to almost zero the flow rate of gases discharged through the
При достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов разложения открывают шлюзовой затвор 12 и с помощью устройства 10 по рельсам 11 контейнер 8 с твердыми продуктами разложения резиновых отходов выводят из реактора 13 термолиза в камеру 9 загрузки. С помощью устройства 46 контейнер 8 опрокидывают и твердые продукты вываливаются в бункер 47 при открытом шлюзовом затворе 48. После выгрузки твердых продуктов из контейнера 8 в бункер 47 шлюзовой затвор 48 закрывают.When the moment of termination of the exit of gaseous decomposition products is reached, the
В контейнер 8 загружают новую порцию отходов и подают его в реактор 13 термолиза.A new portion of the waste is loaded into the
Из бункера 47 с помощью системы выгрузки 49 твердые продукты подают в шнек 50 в цилиндрическом корпусе 51, установленный в цилиндрической печи 52. Одновременно из емкости 16 с топливом в горелку 53 подают топливо и сжигают его, а продукты сгорания с помощью вентилятора 54 выводят из цилиндрической печи 52 в дымовую трубу 21. С помощью двигателя 55 приводят во вращение цилиндрический корпус 51 вместе со шнеком 50, и твердые продукты начинают перемещаться по винтовой линии от входа в шнек 50 к его выходу.From the
В процессе перемещения твердые продукты нагреваются в результате контактного теплообмена с цилиндрическим корпусом 51, тепло к которому передается от продуктов сгорания топлива, протекающих по цилиндрической печи 52. Температуру нагрева твердых продуктов контролируют по показаниям датчика 56 температуры. В результате нагрева из твердых продуктов удаляются летучие углеводороды, которые через кран 57 выводят в реактор 13 термолиза.During the movement, the solid products are heated as a result of contact heat exchange with the
Из шнека 50 твердые продукты поступают в шнек 58 в цилиндрическом корпусе 59 с рубашкой 60 охлаждения. Через рубашку охлаждения 60 прокачивают охлаждающую воду и, регулируя ее расход, поддерживают температуру цилиндрического корпуса 59Ю, близкую к температуре окружающей среды, что контролируют по показаниям датчика 61 температуры.From the
Одновременно с выводом твердых продуктов в шнек 58 через форсунки 62 распыляют воду, которую с помощью насоса 63 забирают из емкости 45 и подают в форсунки 62.Simultaneously with the withdrawal of solid products into the
Попадая на разогретые до температуры 600-800°С твердые продукты, вода нагревается и испаряется, а твердые продукты резко охлаждаются, что приводит к их растрескиванию и отделению металлического корда от углеродистой составляющей. В результате испарения воды в шнеке 58 поднимается давление, и пары воды по паропроводу 64 из шнека 58 поступают в шнек 50, где в результате теплообмена с движущимися по шнеку 50 твердыми продуктами нагреваются и смешиваются с выделяющимися летучими углеводородами. Образующаяся парогазовая смесь по паропроводу 65 из шнека 50 поступает в реактор 13 термолиза и смешивается там с выделяющимися газообразными продуктами разложения, в результате чего образуется парогазовая смесь, которую с заданным расходом выводят в смесительный теплообменник 30, а остальная часть циркулирует и выполняет роль теплоносителя.Getting on the solid products heated to a temperature of 600-800 ° C, the water heats up and evaporates, and the solid products cool sharply, which leads to their cracking and separation of the metal cord from the carbon component. As a result of the evaporation of water in the
Охлажденные твердые продукты, температуру которых контролируют по показаниям датчика 66 температуры, через вращающийся дозатор 67 выводят из шнека 58 в мельницу 68, где, проходя через валки мельницы 68, измельчаются и затем поступают в магнитный сепаратор 69, в котором отделяют металлический корд от углеродистой составляющей. Металлический корд из магнитного сепаратора 69 подают в накопитель 70, а твердые продукты без металлического корда (углеродистую составляющую) подают в смеситель 71 через весовой дозатор 72. Одновременно с помощью дозатора 73 из накопителя 74 жидкой фракции в заданном количестве в смеситель 71 подают жидкую фракцию.Cooled solid products, the temperature of which is monitored by the
В жидкой фракции с помощью ультразвукового дисперагатора 75 возбуждают кавитацию и одновременно с помощью электродов 76, подключенных к генератору 77 электрических импульсов, через смесь частиц твердых продуктов и жидкой фракции пропускают электрический ток. Под действием кавитации частицы твердой фракции измельчаются, а протекающий через смесь электрический ток в виде микродуг (разрядов между проводящими частицами, находящимися в непроводящей жидкой фракции) дополнительно измельчает твердые продукты с образованием мелкой фракции и углеродных нанокластеров, которые растворяются в жидкой фракции. Данную смесь из смесителя 71 через час обработки сливают в емкость 78, а в смеситель 71 подают новую порцию твердых продуктов и жидкой фракции.Cavitation is excited in the liquid fraction by means of an
Таким образом, образуется равномерная и устойчивая смесь твердых продуктов термолиза отходов в жидкой фракции, которая представляет собой высокосортное топливо, а также может выступать в качестве сырья, например, для получения технического углерода (сажи).Thus, a uniform and stable mixture of solid waste thermolysis products is formed in the liquid fraction, which is a high-grade fuel, and can also act as a raw material, for example, to produce carbon black (soot).
Использование предложенного устройства для переработки резиновых отходов позволяет повысить качество продуктов, получаемых из резиновых отходов (в частности, из изношенных шин), а также уменьшить энергетические затраты на процесс переработки резиновых отходов.The use of the proposed device for processing rubber waste can improve the quality of products obtained from rubber waste (in particular, from worn tires), as well as reduce energy costs for the processing of rubber waste.
Качество твердых продуктов переработки резиновых отходов зависит от количественного содержания летучих веществ (посторонних примесей в виде углеводородов), которые содержатся как остаточные продукты в твердом остатке, состоящем в основном из углерода (80-90% содержится углерода, а остальное - неорганические примеси в виде оксидов кремния, металлов, алюминия и др.).The quality of solid rubber waste processing products depends on the quantitative content of volatile substances (extraneous impurities in the form of hydrocarbons), which are contained as residual products in a solid residue consisting mainly of carbon (80-90% contains carbon, and the rest is inorganic impurities in the form of oxides silicon, metals, aluminum, etc.).
Чем меньше содержится летучих продуктов (углеводородов, которые представляют собой химические соединения углерода и водорода), тем выше качество твердых продуктов.The less volatile products (hydrocarbons, which are chemical compounds of carbon and hydrogen) are contained, the higher the quality of solid products.
Для удаления летучих необходимо нагреть твердые продукты до температуры 600-800°С, т.к. только при таком уровне температуры происходит удаление (испарение) углеводородов из твердого остатка, в результате чего твердый остаток очищается.To remove volatiles, it is necessary to heat solid products to a temperature of 600-800 ° C, because only at this temperature level does the removal (evaporation) of hydrocarbons from the solid residue occur, as a result of which the solid residue is purified.
Энергетические затраты на процесс нагрева твердых продуктов до температуры 600-800°С снижаются за счет интенсификации теплообмена (увеличения скорости подвода тепла к твердым продуктам), т.к. интенсификация теплообмена обеспечивает уменьшение времени, необходимого для нагрева твердых продуктов до заданной температуры.Energy costs for the process of heating solid products to a temperature of 600-800 ° C are reduced due to the intensification of heat transfer (increasing the rate of heat supply to solid products), because the intensification of heat transfer reduces the time required for heating solid products to a given temperature.
Интенсификация теплообмена достигается в результате перемешивания твердых продуктов при вращении шнека вместе с цилиндрическим корпусом.Heat transfer intensification is achieved as a result of mixing of solid products during the rotation of the screw together with the cylindrical body.
Уменьшение времени нагрева, в свою очередь, приводит к снижению количества энергии, которая теряется в результате тепловых потерь (тепловой энергии, которая сбрасывается в окружающую среду). Очевидно, что количество теряемой энергии за счет тепловых потерь прямо пропорционально времени нагрева, т.е. снижение времени нагрева приводит к уменьшению количества теряемой энергии, а, значит, снижаются энергетические затраты.Reducing the heating time, in turn, leads to a decrease in the amount of energy that is lost as a result of heat loss (heat energy that is discharged into the environment). Obviously, the amount of energy lost due to heat loss is directly proportional to the heating time, i.e. reduction of heating time leads to a decrease in the amount of energy lost, which means that energy costs are reduced.
Тепловые потери при температурах 600-800°С могут достигать 50% от всего количества энергии, необходимой для нагрева твердых продуктов. Поэтому за счет уменьшения тепловых потерь осуществляется существенное снижение энергетических затрат.Heat losses at temperatures of 600-800 ° C can reach 50% of the total amount of energy required for heating solid products. Therefore, by reducing heat loss, a significant reduction in energy costs is carried out.
Энергетические затраты на процесс переработки отходов снижаются также и в результате возврата тепловой энергии твердых продуктов в реактор термолиза с потоком теплоносителя в виде перегретого водяного пара. В этом случае тепло твердых продуктов не выбрасывается в окружающую среду, а используется для получения теплоносителя (перегретого водяного пара).The energy costs of the waste processing process are also reduced as a result of the return of the thermal energy of the solid products to the thermolysis reactor with a coolant stream in the form of superheated water vapor. In this case, the heat of solid products is not emitted into the environment, but is used to obtain a coolant (superheated water vapor).
Все остальные потребители энергии, которые указаны в описании, потребляют энергию в значительно меньшем количестве, чем расход энергии на процесс нагрева отходов в реакторе и на нагрев твердых продуктов до 600-800°С.All other energy consumers, which are indicated in the description, consume energy in a much smaller amount than the energy consumption for heating the waste in the reactor and for heating solid products to 600-800 ° C.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159260/04A RU2543619C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Device for processing rubber wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013159260/04A RU2543619C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Device for processing rubber wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2543619C1 true RU2543619C1 (en) | 2015-03-10 |
Family
ID=53290200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013159260/04A RU2543619C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Device for processing rubber wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2543619C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732911C2 (en) * | 2019-02-15 | 2020-09-24 | Частное образовательное учреждение высшего образования "Московский Университет им. С.Ю. Витте" | Method and device for processing polymer wastes |
| CN112080299A (en) * | 2020-10-08 | 2020-12-15 | 杨松 | Process for preparing pyrolytic carbon black from waste tires |
| RU2742422C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-02-05 | Сергей Яковлевич Чернин | Device for thermal processing of wastes containing organic substances, with multi-start single-turn auger-mixer and electric heating chamber |
| RU2791389C1 (en) * | 2019-06-27 | 2023-03-07 | ХЕРРЕРА Луис Хавьер РУИЗ | Thermolysis method and system for obtaining reduced soot and fuel from used tires |
| CN117065403A (en) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 中盐吉兰泰氯碱化工有限公司 | Technology development and application treatment system and technology for removing VOCs gas in polymeric latex |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356731C1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом Браско" | Method and device for recycling of rubber wastes |
| RU2394680C2 (en) * | 2007-01-10 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Константа" | Method and device for processing rubber wastes |
| WO2011008075A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Advanced Pyrotech Sdn. Bhd. | A pyrolysis process for decomposing rubber products |
| US20120065280A1 (en) * | 2009-05-20 | 2012-03-15 | Vr Tek Pty Ltd | Method, process and device for polymeric waste processing |
| RU2494128C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Device for producing soot from rubber wastes |
| RU2502596C2 (en) * | 2012-03-15 | 2013-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Method of rubber wastes processing |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159260/04A patent/RU2543619C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394680C2 (en) * | 2007-01-10 | 2010-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Константа" | Method and device for processing rubber wastes |
| RU2356731C1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Торговый Дом Браско" | Method and device for recycling of rubber wastes |
| US20120065280A1 (en) * | 2009-05-20 | 2012-03-15 | Vr Tek Pty Ltd | Method, process and device for polymeric waste processing |
| WO2011008075A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Advanced Pyrotech Sdn. Bhd. | A pyrolysis process for decomposing rubber products |
| RU2494128C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Device for producing soot from rubber wastes |
| RU2502596C2 (en) * | 2012-03-15 | 2013-12-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Method of rubber wastes processing |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732911C2 (en) * | 2019-02-15 | 2020-09-24 | Частное образовательное учреждение высшего образования "Московский Университет им. С.Ю. Витте" | Method and device for processing polymer wastes |
| RU2791389C1 (en) * | 2019-06-27 | 2023-03-07 | ХЕРРЕРА Луис Хавьер РУИЗ | Thermolysis method and system for obtaining reduced soot and fuel from used tires |
| RU2742422C1 (en) * | 2020-02-28 | 2021-02-05 | Сергей Яковлевич Чернин | Device for thermal processing of wastes containing organic substances, with multi-start single-turn auger-mixer and electric heating chamber |
| CN112080299A (en) * | 2020-10-08 | 2020-12-15 | 杨松 | Process for preparing pyrolytic carbon black from waste tires |
| CN117065403A (en) * | 2023-10-17 | 2023-11-17 | 中盐吉兰泰氯碱化工有限公司 | Technology development and application treatment system and technology for removing VOCs gas in polymeric latex |
| CN117065403B (en) * | 2023-10-17 | 2024-02-06 | 中盐吉兰泰氯碱化工有限公司 | Technology development and application treatment system and technology for removing VOCs gas in polymeric latex |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2495066C2 (en) | Method of producing soot from rubber wastes | |
| RU2392543C2 (en) | Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes | |
| RU2543619C1 (en) | Device for processing rubber wastes | |
| US5662052A (en) | Method and system including a double rotary kiln pyrolysis or gasification of waste material | |
| WO2015158016A1 (en) | Industrial treatment method and device for oil field wastes | |
| RU2394680C2 (en) | Method and device for processing rubber wastes | |
| US20110308158A1 (en) | Pyrolysis waste and biomass treatment | |
| RU2494128C2 (en) | Device for producing soot from rubber wastes | |
| EA031070B1 (en) | Device and method for the catalytic depolymerisation of materials containing hydrocarbon | |
| JP3836112B2 (en) | Waste plastic oil production facility | |
| BR112013026336B1 (en) | method of obtaining carbon black from rubber waste and device for the same | |
| AU719165B2 (en) | Process and apparatus for the treatment of waste oils | |
| JP2014503610A (en) | Processing apparatus and method | |
| CN108947157A (en) | A kind of processing method of oily sludge | |
| WO2017209638A1 (en) | Method and installation for thermochemical conversion of raw material containing organic compounds | |
| TW202026346A (en) | Thermochemical treatment system for plastic and / or elastomeric waste | |
| RU2632293C1 (en) | Device for processing rubber waste | |
| JP2017075294A (en) | Waste plastic decomposition apparatus and waste plastic liquefaction system | |
| CN109052889A (en) | Indirect heating packaged type industrial sludge continuous pyrolysis method and carbonizing plant | |
| CN110546240A (en) | device for treating coal and domestic garbage | |
| 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 | |
| US20220251392A1 (en) | Thermolysis system and method for obtaining recovered carbon black and fuel from disused tires | |
| CN202529962U (en) | Continuous feeding type oil sludge micro-wave heat treatment device | |
| CN110040922A (en) | The method and processing system of process tank bottom oily sludge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20150617 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160809 |