RU2700424C1 - Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste - Google Patents

Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste Download PDF

Info

Publication number
RU2700424C1
RU2700424C1 RU2019112629A RU2019112629A RU2700424C1 RU 2700424 C1 RU2700424 C1 RU 2700424C1 RU 2019112629 A RU2019112629 A RU 2019112629A RU 2019112629 A RU2019112629 A RU 2019112629A RU 2700424 C1 RU2700424 C1 RU 2700424C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
gaseous
products
pyrolysis
combustion
Prior art date
Application number
RU2019112629A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ярослав Александрович Бирюков
Григорий Исакович Двоскин
Николай Алексеевич Зройчиков
Александр Александрович Каверин
Сергей Александрович Фадеев
Original Assignee
Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") filed Critical Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН")
Priority to RU2019112629A priority Critical patent/RU2700424C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700424C1 publication Critical patent/RU2700424C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L11/00Methods specially adapted for refuse
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/18Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material
    • C08J11/20Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material by treatment with hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: waste processing and disposal.
SUBSTANCE: invention relates to the field of thermal recycling of medical wastes, including chlorine-containing wastes. Waste is subjected to thermal decomposition in two thermal decomposition chambers (TDC) placed in the heating chamber and located above each other low-temperature and high-temperature chambers under conditions of a layer of solid material moving from top to bottom, the speed of which is set by the motion controller. Both TDC are heated by heat from combustion of gaseous pyrolysis products. Temperature in low-temperature TDC, which does not exceed 350 °C is controlled by the air flow supplied to the upper part of the heating chamber. Gaseous products extracted from low-temperature TDC are washed with an aqueous alkaline solution, and gaseous products which are not washed during flushing are burnt together with the main part of gaseous pyrolysis products. Fumes gases formed during combustion of gaseous pyrolysis products are cooled in a heat exchanger, purified in a gas cleaning system and discharged to atmosphere. Solid residue is removed from high-temperature TDC separately from gaseous products, inorganic inclusions are separated, and coke residue is gasified by superheated steam at atmospheric pressure and temperature of 800–900 °C to complete or partial exhaustion of carbon. Activated carbon formed after partial gasification of carbon is used for additional cleaning of flue gases, and combustible water (synthesis) gas is released from water vapor, compressed and directed for combustion into electric power generator.
EFFECT: creation of conditions that minimize possibility of formation of dioxins, provision of ecologically safe emissions, production of materials for additional cleaning of flue gases and provision of autothermal process.
4 cl, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области утилизации медицинских отходов, содержащих органические материалы, в том числе хлорсодержащие и инфицированные.The invention relates to the field of disposal of medical waste containing organic materials, including chlorine-containing and infected.

К наиболее радикальным и универсальным методам обезвреживания инфицированных медицинских отходов, гарантирующих полную ликвидацию инфекционной опасности, относится высокотемпературное обезвреживание, которое обеспечивается различными процессами: сжигание, пиролиз, газификация.The most radical and universal methods of disposal of infected medical waste, guaranteeing the complete elimination of infectious hazards, include high-temperature disposal, which is provided by various processes: burning, pyrolysis, gasification.

Одним из основных требований, предъявляемых к технологиям высокотемпературного обезвреживания хлорсодержащих отходов, является обеспечение условий, максимально предотвращающих возможность образования полихлорированных дибензо-пара-диоксинов и дибензофуранов (диоксинов и фуранов), являющихся высокотоксичными стойкими органическими загрязнителями. Из перечисленных технологий высокотемпературного обезвреживания медицинских отходов наименьшим потенциалом образования диоксинов и фуранов обладают пиролизные технологии.One of the main requirements for high-temperature neutralization of chlorine-containing waste is to ensure conditions that maximally prevent the formation of polychlorinated dibenzo-para-dioxins and dibenzofurans (dioxins and furans), which are highly toxic persistent organic pollutants. Of the above technologies for the high-temperature disposal of medical waste, pyrolysis technologies have the least potential for the formation of dioxins and furans.

Известен способ утилизации медицинских и биологических отходов, предусматривающий загрузку отходов в камеру сжигания механизированным загрузочным устройством через шлюзовой поворотный лоток, совмещение процессов сушки, термического разложения и сжигания за счет того, что отходы подсушивают и частично пиролизуют на поворотном лотке в верхней части камеры утилизации, одновременно сжигая твердый остаток в нижней части камеры. Безопасность выбросов предусматривается за счет огневого обезвреживания газообразных продуктов в камере дожигания, их последующей очистке от твердых включений в циклоне и промывке в мокром скруббере [1].A known method of disposal of medical and biological waste, comprising loading the waste into the combustion chamber with a mechanized loading device through a rotary lock tray, combining the drying, thermal decomposition and burning processes due to the fact that the waste is dried and partially pyrolyzed on the rotary tray in the upper part of the recycling chamber, at the same time burning solid residue at the bottom of the chamber. Emissions safety is provided due to fire neutralization of gaseous products in the afterburner, their subsequent cleaning from solid inclusions in a cyclone and washing in a wet scrubber [1].

Недостатком способа является то, что при совместном сжигании газообразных и твердых продуктов пиролиза сохраняется возможность образования диоксинов. Это объясняется тем, что в продуктах сгорания при одновременном наличии кислорода, соединений хлора и коксовых частиц сохраняются условия повторного образования диоксинов и фуранов в низкотемпературной области (250-450°С) на поверхности частиц и оборудования по гетерогенному каталитическому и некаталитическому механизмам [2, 3].The disadvantage of this method is that with the joint combustion of gaseous and solid pyrolysis products, the possibility of the formation of dioxins remains. This is because in the products of combustion with the simultaneous presence of oxygen, chlorine compounds and coke particles, the conditions for the repeated formation of dioxins and furans in the low-temperature region (250-450 ° C) on the surface of particles and equipment by heterogeneous catalytic and non-catalytic mechanisms are preserved [2, 3 ].

Поэтому, одним из ключевых мероприятий, позволяющих предотвратить саму возможность образования диоксинов, является максимально полное исключение из процесса термического разложения основного компонента - хлора.Therefore, one of the key measures to prevent the very possibility of the formation of dioxins is the most complete exclusion from the process of thermal decomposition of the main component - chlorine.

Известны исследования, показавшие, что удаление хлора из поливинилхлорида (ПВХ-пластиков) возможно в процессе его плавления и первой стадии пиролиза в интервале температур 280-320°С [4].Studies are known that have shown that removal of chlorine from polyvinyl chloride (PVC plastics) is possible during its melting and the first stage of pyrolysis in the temperature range 280-320 ° C [4].

В этих исследованиях использовался лабораторный газожидкостный реактор с псевдоожижением навески измельченного ПВХ потоком нагретого азота. Результаты исследований представляют научный интерес и могут быть частично использованы при реализации предлагаемого изобретения, но использование такого способа дехлорирования при утилизации больших количеств медицинских и биологических отходов в промышленных условиях практически нереально из-за невозможности организации псевдоожижения тяжелых многокомпонентных отходов большим количеством нагретого инертного газа.In these studies, a laboratory gas-liquid reactor was used with a fluidized bed of a portion of shredded PVC by a stream of heated nitrogen. The research results are of scientific interest and can be partially used in the implementation of the present invention, but the use of such a dechlorination method for the disposal of large amounts of medical and biological waste in an industrial environment is almost impossible due to the impossibility of organizing fluidization of heavy multicomponent waste with a large amount of heated inert gas.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ термического разложения отходов, содержащих поливинилхлорид [5]. Способ предусматривает измельчение отходов, их подачу в дегалогенизационный реактор вместе с тяжелой фракцией масла пиролиза, нагревание реакционной смеси до температуры 210-250°С, при которой выделяется и выводится из процесса газообразный галогенизированный водород (HCl), подачу оставшейся в камере смеси в реактор, температура которого повышается до 480-600°С, экстракцию образующейся газообразной смеси углеводородов, ее разделение на фракции, конденсацию и возвращение части тяжелой фракции масла в дегалогенизационный реактор для получения смеси из крошки полимерных отходов и тяжелого масла.Closest to the claimed invention is a method of thermal decomposition of waste containing polyvinyl chloride [5]. The method involves grinding the waste, feeding it into a dehalogenation reactor together with a heavy fraction of pyrolysis oil, heating the reaction mixture to a temperature of 210-250 ° C, at which gaseous halogenated hydrogen (HCl) is released and removed from the process, feeding the mixture remaining in the chamber into the reactor, the temperature of which rises to 480-600 ° C, the extraction of the resulting gaseous mixture of hydrocarbons, its separation into fractions, condensation and the return of part of the heavy oil fraction to a dehalogenation reactor to obtain mixture of crumbs of polymer waste and heavy oil.

Недостатком способа является то, что он предусматривает цикличное проведение процесса с длительным пребыванием веществ на разных стадиях процесса, необходимость использования систем конденсации и фракционирования для получения тяжелой фракции масла и ориентирование всего процесса, в первую очередь, на получение продукта, предназначенного для получения энергии, а не на уничтожение отходов.The disadvantage of this method is that it provides for a cyclic process with a long stay of substances at different stages of the process, the need to use condensation and fractionation systems to obtain a heavy oil fraction and the orientation of the whole process, primarily to obtain a product intended for energy, and not for waste disposal.

Недостатками способа является также необходимость использования «внешнего» топлива для проведения процесса, отсутствие систем огневого обезвреживания и дополнительной очистки дымовых газов.The disadvantages of the method is the need to use "external" fuel for the process, the lack of fire neutralization systems and additional purification of flue gases.

Техническим результатом, на решение которого направлено данное изобретение, является создание условий, максимально исключающих возможность образования диоксинов (ПХДД/Ф), обеспечение экологически безопасных выбросов, получение материалов, пригодных для очистки дымовых газов и обеспечение автотермичности процесса за счет собственных энергоресурсов.The technical result to which this invention is directed is to create conditions that exclude the possibility of the formation of dioxins (PCDD / F) as much as possible, ensure environmentally friendly emissions, obtain materials suitable for flue gas purification, and ensure the process is autothermal due to its own energy resources.

Технический результат достигается за счет того, что отходы подвергают термическому разложению в двух размещенных в камере обогрева и расположенных друг над другом низкотемпературной и высокотемпературной камерах термического разложения (КТР) в условиях движущегося сверху - вниз слоя твердого материала, скорость движения которого задают регулятором движения твердого материала. Регулятором движения материала, расположенным под нижней КТР, могут быть механизмы непрерывного или дискретного действия. Обе камеры термического разложения обогреваются снаружи теплом от сжигания газообразных продуктов пиролиза, выведенных из высокотемпературной КТР, температура в которой не превышает 600°С. Температура в низкотемпературной КТР не превышает 350°С. Газообразные продукты, выведенные из низкотемпературной КТР промывают водным щелочным раствором, а несконденсировавшиеся при промывке газообразные продукты сжигают совместно с основной частью газообразных продуктов пиролиза. Образующиеся при сжигании газообразных продуктов пиролиза дымовые газы охлаждают в теплообменнике, очищают в системе газоочистки и выводят в атмосферу. Твердый остаток выводят из высокотемпературной КТР отдельно от газообразных продуктов, отделяют неорганические включения, а коксовый остаток газифицируют перегретым при атмосферном давлении водяным паром при температуре 800-900°С до полного или частичного исчерпания углерода. Остающийся после газификации примерно 50% углерода активированный уголь используют для доочистки дымовых газов, а образующийся при газификации горючий водяной (синтез) газ освобождают от паров воды, компримируют и направляют на сжигание в генератор электроэнергии.The technical result is achieved due to the fact that the waste is subjected to thermal decomposition in two low-temperature and high-temperature thermal decomposition chambers (KTR) located in the heating chamber and located one above the other under conditions of a layer of solid material moving from top to bottom, the speed of which is set by the motion controller of the solid material . The regulator of the movement of material located under the lower CTE can be continuous or discrete mechanisms. Both thermal decomposition chambers are heated from the outside by heat from the combustion of gaseous pyrolysis products removed from the high-temperature KTP, the temperature in which does not exceed 600 ° C. The temperature in the low-temperature KTP does not exceed 350 ° C. Gaseous products removed from the low-temperature KTP are washed with an aqueous alkaline solution, and gaseous products that are not condensed during washing are burned together with the main part of the gaseous pyrolysis products. The flue gases generated during the combustion of gaseous pyrolysis products are cooled in a heat exchanger, cleaned in a gas purification system and vented to the atmosphere. The solid residue is removed from the high-temperature KTP separately from the gaseous products, inorganic inclusions are separated, and the coke residue is gasified with water vapor superheated at atmospheric pressure at a temperature of 800-900 ° С until the carbon is completely or partially exhausted. The activated carbon remaining after gasification of approximately 50% of carbon is used for the post-treatment of flue gases, and the combustible water (synthesis) gas formed during gasification is freed from water vapor, compressed and sent to the electric power generator for burning.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом на фиг. 1, где представлена принципиальная схема процесса и чертеж установки, реализующей способ.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing in FIG. 1, which shows a schematic diagram of a process and a drawing of an installation that implements the method.

Установка содержит шлюзовое загрузочное устройство 1, загрузочный бункер 2, низкотемпературную камеру термического разложения (КТР) 3 и высокотемпературную КТР 4, снабженные внешним спиральным газоходом 5 и размещенные в камере обогрева 6 с горелочным устройством 7, горелкой розжига 8 и воздушным регулятором температуры 9, регулятором движения твердого материала 10; мокрый скруббер 11, камеру сжигания 12, сепаратор твердых включений 13, газификатор 14, теплообменник 15 с пароперегревателем 16 и системой отвода тепла 17, генератор электроэнергии 18, систему газоочистки 19, дымосос 20. Газификатор 14 снабжен конденсатором водяного пара 21.The installation comprises a lock loading device 1, a loading hopper 2, a low-temperature thermal decomposition chamber (KTP) 3 and a high-temperature KTP 4, equipped with an external spiral gas duct 5 and placed in a heating chamber 6 with a burner device 7, an ignition burner 8 and an air temperature regulator 9, a regulator movement of solid material 10; a wet scrubber 11, a combustion chamber 12, a solid separator 13, a gasifier 14, a heat exchanger 15 with a superheater 16 and a heat removal system 17, an electric power generator 18, a gas purification system 19, a smoke exhauster 20. The gasifier 14 is equipped with a water vapor condenser 21.

Технологический процесс осуществляют следующим образом: При первом пуске всю систему, начиная от регулятора движения твердого материала 10 до заданного уровня в загрузочном бункере 2 заполняют инертным материалом (песком), который в дальнейшем, в ходе технологического процесса заменяется твердыми продуктами пиролиза (полукоксом) и отходами. Движение материала в направлении сверху - вниз осуществляют и регулируют регулятором движения твердого материала 10.The technological process is carried out as follows: At the first start-up, the entire system, starting from the regulator of movement of solid material 10 to a predetermined level in the loading hopper 2, is filled with inert material (sand), which is subsequently replaced during the technological process with solid pyrolysis products (semi-coke) and waste . The movement of the material in the direction from top to bottom is carried out and regulated by the motion controller of the solid material 10.

Камеру обогрева 6 и КТР 3, 4 предварительно разогревают с помощью горелки розжига 8. Медицинские отходы (МО) через шлюзовое загрузочное устройство 1 подают в загрузочный бункер 2 из которого они поступают в низкотемпературную КТР 3, температура в которой поддерживается на уровне не выше 350°С изменением расхода воздуха, подаваемого воздушным регулятором температуры 9 в верхнюю часть камеры обогрева 6. По мере движения отходов сверху - вниз они нагреваются и из них выделяется парогазовая смесь ПГС1, включающая водяной пар, газы (СО2, СО, H2S, NH3) и газообразный галогенизированный водород (HCl). Газообразные продукты, выведенные из секции 3, нейтрализуют водным щелочным раствором (ЩР) в скруббере 11, а неконденсируемые при промывке газообразные продукты сжигают совместно с основной частью парогазовой смеси ПГС2, образовавшейся в высокотемпературной секции 4, в факеле горелочного устройства камеры сжигания 12 при температуре 1000-1350°С. Другую часть газообразных парогазовых продуктов, образовавшихся в высокотемпературной секции 4, сжигают в горелочном устройстве 7 обогревательной камеры 6 при температуре 1000-1350°С, обеспечивая поддержание теплового баланса процесса пиролиза. Газообразные продукты пиролиза из высокотемпературной секции 4 сжигают в горелочном устройстве 7 и камере сжигания 12. Твердый остаток пиролиза (ТО) выводят отдельно от газообразных продуктов, выделяют из него неорганические включения (НО), а оставшийся коксовый остаток (КО) подвергают паровой газификации при атмосферном давлении в газификаторе 14 при температуре 800-900°С до полного или частичного исчерпания углерода. Необходимый для газификации высокотемпературный пар (ВП) получают в проточном парогенераторе 16, размещенном в теплообменнике 15. Образующийся при газификации влажный горючий газ (ВГГ) обезвоживают в конденсаторе 21, компримируют и направляют на сжигание в генератор электроэнергии 18. Как вариант, образующийся при пиролизе коксовый остаток (КО) газифицируют ВП при температуре 800-900°С и атмосферном давлении до исчерпания только половины углерода, а остающийся активированный уголь (АУ) используют для очистки дымовых газов (ДГ). Образующиеся при сжигании газообразных продуктов пиролиза ДГ охлаждают в теплообменнике 15, очищают в системе газоочистки 19 и с помощью дымососа 20 выводят в атмосферу.The heating chamber 6 and KTR 3, 4 are preheated using an ignition burner 8. Medical waste (MO) is fed through a lock loading device 1 to a loading hopper 2 from which it enters the low-temperature KTP 3, the temperature of which is maintained at a level not exceeding 350 ° With a change in the air flow rate supplied by the air temperature controller 9 to the upper part of the heating chamber 6. As the waste moves from top to bottom, it heats up and steam-gas mixture PGS1 is released, including water vapor, gases (СО 2 , СО, H 2 S, NH 3 ) and g halogenated hydrogen gas (HCl). Gaseous products removed from section 3 are neutralized with an aqueous alkaline solution (SHR) in a scrubber 11, and gaseous products non-condensable during washing are burned together with the main part of the steam-gas mixture ПГС2, formed in the high-temperature section 4, in the torch of the burner device of the combustion chamber 12 at a temperature of 1000 -1350 ° C. Another part of the gaseous vapor-gas products formed in the high-temperature section 4 is burned in the burner 7 of the heating chamber 6 at a temperature of 1000-1350 ° C, ensuring the maintenance of the heat balance of the pyrolysis process. The gaseous pyrolysis products from the high-temperature section 4 are burned in the burner 7 and the combustion chamber 12. The solid pyrolysis residue (TH) is removed separately from the gaseous products, inorganic inclusions (BUT) are isolated from it, and the remaining coke residue (KO) is subjected to steam gasification at atmospheric pressure in the gasifier 14 at a temperature of 800-900 ° C until the carbon is completely or partially exhausted. The high-temperature steam (VP) required for gasification is obtained in a flow-through steam generator 16 located in the heat exchanger 15. The moist combustible gas (SHG) generated during gasification is dehydrated in the condenser 21, compressed and sent to the electric power generator 18. For coke pyrolysis, as an option the remainder (KO) is gasified by VP at a temperature of 800-900 ° C and atmospheric pressure until only half of the carbon is exhausted, and the remaining activated carbon (AC) is used to clean the flue gases (DG). DG formed during the combustion of gaseous products of pyrolysis is cooled in a heat exchanger 15, cleaned in a gas purification system 19 and, with the help of a smoke exhauster 20, is discharged into the atmosphere.

Практическая достижимость предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами:The practical reachability of the proposed method is illustrated by the following examples:

1. Пример дехлорирования [4].1. An example of dechlorination [4].

Опыты проводились в экспериментальной установке, состоящей из реактора псевдоожиженного слоя с электрическим нагревом, систем контроля температуры и подачи газа N2 и поглотителя выделяющегося газа раствором NaOH. Образцами, используемыми для исследования, были гранулы ПВХ диаметром 2-3 мм. Для проверки влияния добавок были также исследованы обрезки трубок из ПВХ размером 2-3 мм.The experiments were carried out in an experimental setup consisting of a fluidized bed reactor with electric heating, temperature control systems and N 2 gas supply and an absorber of evolved gas with a NaOH solution. The samples used for the study were granules of PVC with a diameter of 2-3 mm. To check the effect of additives, we also studied the trimming of PVC pipes 2-3 mm in size.

Элементный состав исходного сырья представлен в таблице 1.The elemental composition of the feedstock is presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

По результатам исследований сделан вывод о том, что при нагреве до 350°С потеря массы составляет 65%, в том числе 86,4% исходной массы HCl.According to the results of studies, it was concluded that when heated to 350 ° C, the mass loss is 65%, including 86.4% of the initial mass of HCl.

2. Пример дехлорирования (АО «ЭНИН»).2. An example of dechlorination (JSC ENIN).

Проведены эксперименты по термогравиметрии ПВХ в инертном газе (азот) на приборе термохимического анализа Netzsch STA 449 F3.Thermogravimetric experiments on PVC in an inert gas (nitrogen) were carried out on a Netzsch STA 449 F3 thermochemical analysis device.

В качестве образцов для исследования были выбраны полихлорвиниловые трубки (ТУ 9393-018-00149535-2003), входящие в системы переливания крови, являющиеся составной частью медицинских отходов класса Б. Полихлорвиниловые трубки изготавливаются из гранулированного пластиката, включающего стабилизаторы и модифицирующие добавки, содержащие соединения кальция, цинка и патентованные пластификаторы.Polyvinyl chloride tubes (TU 9393-018-00149535-2003) included in blood transfusion systems, which are an integral part of class B medical waste, were selected as samples for research. Polyvinyl chloride tubes are made of granular plastic compound, including stabilizers and modifying additives containing calcium compounds , zinc and proprietary plasticizers.

Нагрев образца в эксперименте проводили поэтапно: до 250, 300 и 350°С. На каждом этапе газы пиролиза пропускали через систему поглотителей, в которых затем определялось количество поглощенного хлористого водорода и рассчитывалось количество хлора. Установлено, что при нагреве до 250°С выделяется около 10% от общего содержания хлора в исходном образце, в диапазоне температур 250-300°С выделяется 37% хлора, при достижении температуры 350°С суммарная масса высвобождаемого хлора соответствует 88,4% от исходного содержания в образце.The sample was heated in the experiment in stages: up to 250, 300, and 350 ° C. At each stage, the pyrolysis gases were passed through a system of absorbers, in which the amount of absorbed hydrogen chloride was then determined and the amount of chlorine was calculated. It was found that when heated to 250 ° C, about 10% of the total chlorine content in the initial sample is released, 37% of chlorine is released in the temperature range 250-300 ° C, and when the temperature reaches 350 ° C, the total mass of chlorine released corresponds to 88.4% of initial content in the sample.

3. Пример газификации полукокса с получением из него активированного угля (АО «ЭНИН»).3. An example of gasification of semicoke with obtaining activated carbon from it (JSC "ENIN").

Газификация производилась в режиме слоя взвешенного «острой» струей перегретого водяного пара. В газификатор, размещенный в нагревательной печи, помещали порцию полукокса, которую нагревали до температуры 500-600°С и сверху на слой полукокса подавали поток водяного пара, нагретого до 800-900°С при атмосферном давлении. Подача струи водяного пара на поверхность слоя полукокса обеспечивает его перевод в состояние взвешенного слоя, что создает условия для интенсивного тепло- и массопереноса. Частицы полукокса быстро прогреваются до требуемой температуры, углерод вступает во взаимодействие с водяным паром по реакции С+H2O=СО+Н2 с получением водяного (синтез) газа. Длительность процесса газификации зависит от температуры и соотношения пар/полукокс.Gasification was carried out in the mode of a layer suspended by a "sharp" stream of superheated water vapor. A portion of the semi-coke was placed in a gasifier placed in a heating furnace, which was heated to a temperature of 500-600 ° C and a stream of water vapor heated to 800-900 ° C at atmospheric pressure was supplied from above to the semi-coke layer. The supply of a jet of water vapor to the surface of the semicoke layer ensures its transfer to the state of the suspended layer, which creates conditions for intense heat and mass transfer. Particles of semicoke quickly warm up to the required temperature, carbon interacts with water vapor by the reaction C + H 2 O = CO + H 2 to produce water (synthesis) gas. The duration of the gasification process depends on temperature and the vapor / semi-coke ratio.

Результаты опытов представлены в таблице 2.The results of the experiments are presented in table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Условные обозначения:Legend:

α - степени газификации при активации;α - degree of gasification during activation;

П - прочность;P - strength;

ρнас - насыпная плотность;ρ us - bulk density;

V - суммарный объем пор;V is the total pore volume;

WS - объем сорбирующих пор;W S is the volume of sorbing pores;

VMA - объем микропор.V MA - micropore volume.

Из анализа результатов следует, что при прекращении процесса на уровне значения степени газификации ~ 50% коксовый остаток представляет собой достаточно качественный активированный уголь. При дальнейшем нагреве происходит увеличение доли макропор за счет выгорания стенок пористой структуры коксовой частицы, и при определенной продолжительности процесса степень газификации углерода составит 100%.From the analysis of the results it follows that when the process is terminated at a level of gasification degree of ~ 50%, the coke residue is a fairly high-quality activated carbon. With further heating, the proportion of macropores increases due to the burning of the walls of the porous structure of the coke particle, and with a certain duration of the process, the degree of carbon gasification will be 100%.

Таким образом:In this way:

Задача обеспечения экологической безопасности окружающей среды в предлагаемом способе достигается за счет того, что:The task of ensuring environmental safety of the environment in the proposed method is achieved due to the fact that:

- На первой стадии пиролиза, предшествующей термическому разложению основной массы твердой органики из отходов в газовую фазу помимо водяного пара и неорганических газов (СО2, СО, H2S, NH3), выводится основная масса хлора в виде HCl, что, в значительной степени, исключает возможность образования ПХДЦ/Ф на последующих стадиях процесса и обогащает ПГС, получаемую на второй стадии пиролиза. При дальнейшем пиролизе в интервале температуры 350-600°С оставшаяся часть хлора выходит с основной массой летучих горючих продуктов, которые сгорают в факеле горелочного устройства, а соединения хлора улавливаются и нейтрализуются щелочным раствором в скруббере.- In the first stage of pyrolysis, preceding the thermal decomposition of the bulk of solid organics from waste into the gas phase, in addition to water vapor and inorganic gases (CO 2 , CO, H 2 S, NH 3 ), the bulk of chlorine is discharged in the form of HCl, which, to a large extent, degree, eliminates the possibility of the formation of PCDC / F in the subsequent stages of the process and enriches the CBC obtained in the second stage of pyrolysis. With further pyrolysis in the temperature range 350-600 ° C, the remaining chlorine leaves with the bulk of the volatile combustible products that burn in the torch of the burner, and the chlorine compounds are trapped and neutralized with an alkaline solution in a scrubber.

- Выделяющиеся на второй стадии пиролиза отходов газообразные углеводородные продукты в виде концентрированной ПГС сжигаются при температуре 1000-1350°С, что гарантирует огневое обезвреживание продуктов горения.- Gaseous hydrocarbon products released in the second stage of waste pyrolysis in the form of concentrated ASG are burned at a temperature of 1000-1350 ° C, which ensures fire neutralization of combustion products.

- Принципиально важным является то, что максимально дехлорированный твердый остаток пиролиза, содержащий углерод и продукты уплотнения органического вещества отходов, отделяется от парогазовой смеси, в связи с чем в значительной степени ликвидируется основа для образования диоксинов при охлаждении продуктов сгорания в области температур 250-450°С;- It is fundamentally important that the maximum dechlorinated solid pyrolysis residue containing carbon and the waste products organic matter compaction is separated from the vapor-gas mixture, and therefore the base for the formation of dioxins during cooling of the combustion products in the temperature range of 250-450 ° C is eliminated. FROM;

- Комплексная очистка дымовых газов в системе газоочистки в конечном счете обеспечивает их экологическую безопасность.- Integrated flue gas treatment in the gas cleaning system ultimately ensures their environmental safety.

Паровая газификация коксового остатка пиролиза при температуре 800-900°С и необходимой продолжительности позволяет полностью израсходовать коксовый остаток по реакции С+H2O=СО+Н2 с получением водяного (синтез) газа, который после очистки от водяных паров используется для получения электроэнергии.Steam gasification of the coke residue of pyrolysis at a temperature of 800-900 ° C and the required duration allows the coke residue to be completely consumed by the reaction C + H 2 O = CO + H 2 to produce water (synthesis) gas, which after purification from water vapor is used to generate electricity .

Неполная паровая газификация позволяет получать коксовый остаток в виде активированного угля, который может быть использован для доочистки дымовых газов.Incomplete steam gasification allows to obtain coke residue in the form of activated carbon, which can be used for post-treatment of flue gases.

Задача получения экономического эффекта достигается за счет использования в качестве энергоносителя теплового потенциала утилизируемых отходов, что позволяет обеспечивать автотермичность процесса, так как использовать внешнее топливо необходимо только для пуска и разогрева установки. Экономический эффект достигается также за счет получения водяного (синтез) газа, который после очистки от водяных паров используется для получения электроэнергии. Экономический эффект достигается также за счет уменьшения металлоемкости теплообменника и удешевления системы газоочистки за счет использования собственного активированного угля, а также за счет повышения срока службы оборудования из-за снижения коррозионной активности газовых потоков.The objective of obtaining an economic effect is achieved by using the heat potential of utilized waste as an energy carrier, which allows for the process to be autothermal, since the use of external fuel is necessary only for starting and heating the installation. The economic effect is also achieved by producing water (synthesis) gas, which, after purification from water vapor, is used to generate electricity. The economic effect is also achieved by reducing the metal consumption of the heat exchanger and lowering the cost of the gas cleaning system by using its own activated carbon, as well as by increasing the service life of the equipment due to a decrease in the corrosion activity of gas flows.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает экологически безопасную термическую утилизацию хлорсодержащих медицинских отходов путем создания условий, максимально исключающих возможность образования диоксинов (ПХДД/Ф), делает возможным получение собственного средства (активированного угля) для доочистки дымовых газов и обеспечивает автотермичность процесса за счет собственных энергоресурсов.Thus, the combination of these essential features ensures an environmentally friendly thermal disposal of chlorine-containing medical waste by creating conditions that exclude the possibility of the formation of dioxins (PCDD / F) as much as possible, makes it possible to obtain one’s own agent (activated carbon) for the post-treatment of flue gases and ensures the process is autothermal due to its own energy resources.

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №2645057. Способ утилизации медицинских и биологических отходов.1. RF patent No. 2645057. The method of disposal of medical and biological waste.

2. Ballschmiter K., Swerev М. // Z. Anal. Chem. - 1987. - V. 328. - Р. 125-127.2. Ballschmiter K., Swerev M. // Z. Anal. Chem. - 1987. - V. 328. - R. 125-127.

3. Shaub W.M., Tsang W. Physical and Chemical Properties of Dioxins in Relation to the their Disposal.// Human and Environmental Risks of Chlorinated Dioxins and Related Compounds. - N-Y:Plenum Press, 1983. - P. 731-748.3. Shaub W. M., Tsang W. Physical and Chemical Properties of Dioxins in Relation to the their Disposal. // Human and Environmental Risks of Chlorinated Dioxins and Related Compounds. - N-Y: Plenum Press, 1983. - P. 731-748.

4. G. Yan, D. Chen, L. In, Z. Wang, L. Zhao, J. Y. Wang. High efficiency chlorine removal from polyvinyl chloride (PVC) pyrolysis with a gas-liquid fluidized bed reactor. //Waste Manag., 2014, Jun 14, 34(6), pp. 1045-1050.4. G. Yan, D. Chen, L. In, Z. Wang, L. Zhao, J. Y. Wang. High efficiency chlorine removal from polyvinyl chloride (PVC) pyrolysis with a gas-liquid fluidized bed reactor. // Waste Manag., 2014, Jun 14, 34 (6), pp. 1045-1050.

5. Патент РФ №2556934. Способ термического разложения отходов, содержащих поливинилхлорид.5. RF patent No. 2556934. The method of thermal decomposition of waste containing polyvinyl chloride.

Claims (4)

1. Способ утилизации твердых хлорсодержащих медицинских отходов, включающий их термическое разложение без доступа воздуха (пиролиз) с образованием газообразных и твердых продуктов, сжигание продуктов пиролиза, охлаждение и очистку дымовых газов, отличающийся тем, что отходы подвергают термическому разложению в последовательно расположенных низкотемпературной и высокотемпературной камерах термического разложения (КТР), обогреваемых снаружи теплом от сжигания газообразных продуктов пиролиза, выведенных из высокотемпературной КТР, температура в которой не превышает 600°С, а температура в низкотемпературной КТР не превышает 350°С, газообразные продукты, выведенные из низкотемпературной КТР, промывают водным щелочным раствором, несконденсировавшиеся при промывке газообразные продукты сжигают совместно с основной частью газообразных продуктов пиролиза, образующиеся при сжигании газообразных продуктов пиролиза дымовые газы охлаждают в теплообменнике, очищают в системе газоочистки и выводят в атмосферу, твердые продукты пиролиза выводят из высокотемпературной секции КТР отдельно от газообразных продуктов, выделяют из них неорганические включения, а коксовый остаток подвергают паровой газификации в отдельном устройстве.1. The method of disposal of solid chlorine-containing medical waste, including their thermal decomposition without air (pyrolysis) with the formation of gaseous and solid products, burning of pyrolysis products, cooling and purification of flue gases, characterized in that the waste is subjected to thermal decomposition in successively located low-temperature and high-temperature thermal decomposition chambers (CTE), heated externally by heat from the combustion of gaseous pyrolysis products removed from high-temperature CTE, the temperature at which does not exceed 600 ° C, and the temperature in the low-temperature KTP does not exceed 350 ° C, the gaseous products removed from the low-temperature KTP are washed with an aqueous alkaline solution, the gaseous products that are not condensed during washing are burned together with the main part of the gaseous pyrolysis products formed during combustion gaseous pyrolysis products, flue gases are cooled in a heat exchanger, purified in a gas purification system and vented to the atmosphere, solid pyrolysis products are removed from the high-temperature section KTP is separate from gaseous products, inorganic inclusions are isolated from them, and the coke residue is subjected to steam gasification in a separate device. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс пиролиза проводят в двух размещенных в камере обогрева и расположенных друг над другом камерах термического разложения, в условиях движущегося слоя твердого материала, скорость движения которого задают регулятором движения материала.2. The method according to p. 1, characterized in that the pyrolysis process is carried out in two heat decomposition chambers located in the heating chamber and located one above the other, in the conditions of a moving layer of solid material, the speed of which is set by the material movement regulator. 3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что температуру в верхней низкотемпературной КТР регулируют изменением количества воздуха, подаваемого воздушным регулятором температуры в верхнюю часть камеры обогрева.3. The method according to PP. 1, 2, characterized in that the temperature in the upper low-temperature KTP is controlled by changing the amount of air supplied by the air temperature controller to the upper part of the heating chamber. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что образующийся при пиролизе коксовый остаток газифицируют перегретым водяным паром при атмосферном давлении при температуре 800-900°С до исчерпания примерно половины углерода, образующийся активированный уголь используют для доочистки дымовых газов, а образующийся при газификации горючий водяной (синтез) газ освобождают от паров воды, компримируют и направляют на сжигание в генератор электроэнергии.4. The method according to PP. 1-3, characterized in that the coke residue formed during pyrolysis is gasified with superheated water vapor at atmospheric pressure at a temperature of 800-900 ° C until about half of the carbon is exhausted, the activated carbon formed is used to purify flue gases, and the combustible water formed during gasification (synthesis ) gas is freed from water vapor, compressed and sent for combustion in an electric power generator.
RU2019112629A 2019-04-25 2019-04-25 Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste RU2700424C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112629A RU2700424C1 (en) 2019-04-25 2019-04-25 Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112629A RU2700424C1 (en) 2019-04-25 2019-04-25 Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700424C1 true RU2700424C1 (en) 2019-09-17

Family

ID=67989907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112629A RU2700424C1 (en) 2019-04-25 2019-04-25 Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700424C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121050A (en) * 2019-11-29 2020-05-08 湖州森诺环境科技有限公司 Garbage fly ash dioxin removal system and treatment method thereof
RU2807335C1 (en) * 2023-05-11 2023-11-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Installation for thermal decomposition of partially prepared solid organic waste

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1120009A1 (en) * 1976-05-03 1984-10-23 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Method of heat treatment of dust like solid fuel
RU2338122C1 (en) * 2007-03-20 2008-11-10 Ооо "Вп-Сервис" Method for recycling of wastes that contain organics
RU2464294C2 (en) * 2010-11-08 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук (КазНЦ РАН) Method of complex thermochemical solid fuel processing with serial discharge of division products
RU2556934C2 (en) * 2010-08-26 2015-07-20 Ахд Вадьонкезелё Эш Таначадо Кфт, Method for thermal decomposition of polyvinylchloride waste
RU2645057C1 (en) * 2016-11-22 2018-02-15 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Method of recycling medical and biological waste
RU2684263C1 (en) * 2018-10-31 2019-04-04 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of recycling solid medical wastes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1120009A1 (en) * 1976-05-03 1984-10-23 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Method of heat treatment of dust like solid fuel
RU2338122C1 (en) * 2007-03-20 2008-11-10 Ооо "Вп-Сервис" Method for recycling of wastes that contain organics
RU2556934C2 (en) * 2010-08-26 2015-07-20 Ахд Вадьонкезелё Эш Таначадо Кфт, Method for thermal decomposition of polyvinylchloride waste
RU2464294C2 (en) * 2010-11-08 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук (КазНЦ РАН) Method of complex thermochemical solid fuel processing with serial discharge of division products
RU2645057C1 (en) * 2016-11-22 2018-02-15 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Method of recycling medical and biological waste
RU2684263C1 (en) * 2018-10-31 2019-04-04 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of recycling solid medical wastes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121050A (en) * 2019-11-29 2020-05-08 湖州森诺环境科技有限公司 Garbage fly ash dioxin removal system and treatment method thereof
RU2807335C1 (en) * 2023-05-11 2023-11-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Installation for thermal decomposition of partially prepared solid organic waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0764196B1 (en) Improved pyrolytic conversion of organic feedstock and waste
US20220411698A1 (en) A method and system for pyrolysis
RU2763026C2 (en) Furnace
EA023478B1 (en) Waste management system
BRPI0606737B1 (en) method for reforming steam carbonaceous material
CN106398771A (en) Solid organic waste gasifying process capable of reducing dioxin emission
RU2700424C1 (en) Method for utilization of solid chlorine-containing medical waste
JP5721832B2 (en) Process for pyrolysis of PVC and other waste containing halogen containing polymer waste
JP2004209314A (en) Treatment method and treatment apparatus of waste or the like by superheated steam
RU2684263C1 (en) Method of recycling solid medical wastes
CN101883746A (en) Method for the production of calcium carbide on an industrial scale in an electric low-shaft furnace
JP3731678B2 (en) Waste volume reduction treatment method
US20190276746A1 (en) Plasma arc carbonizer
JPH11199215A (en) Production of activated carbon from refuse-derived fuel
RU2359007C1 (en) Method of receiving of hydrocarbon fuel, technological hydrogen and carbon-base materials from biomass
CN114410325A (en) Resourceful treatment process and device for organic waste
CN212770570U (en) A segmentation processing system for chlorine-containing waste plastic
KR102081956B1 (en) Apparatus for pyrolyzing waste
RU2696231C1 (en) Method of recycling carbon-containing materials
JP7056793B1 (en) Waste treatment equipment and waste treatment method
JP2005179509A (en) Method of heating
RU2711422C1 (en) Unit for recycling solid medical wastes
CN206861547U (en) A kind of device for the processing sludge that burnt based on heat accumulating type chemical chain
US20240141235A1 (en) Hydrogen production system and hydrogen production method using biochar oven
SK278524B6 (en) Disposal method for waste and device for carrying out this method

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200313

Effective date: 20200313