RU2763026C2

RU2763026C2 - Печь

Info

Publication number: RU2763026C2
Application number: RU2017125095A
Authority: RU
Inventors: Джулиан ИНСКИП
Original assignee: Пилкингтон Груп Лимитед
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2021-12-24
Also published as: WO2016097742A1; AU2015365675A1; JP6924305B2; KR20170096120A; JP6720182B2; RU2017125095A; KR102502323B1; US20200103107A1; MY186393A; EP3234071B1; CN107407523A; JP2018505256A; US20170336070A1; HUE054514T2; PL3234071T3; CN107407523B; EP3858951A1; US10551059B2; AU2015365675B2; JP2021178975A

Abstract

Группа изобретений относится к способу розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы в установке для производства указанного топлива, и устройству для розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы и для производства указанного топлива. Способ включает осуществление розжига печи поочередно в первом и втором противоположных направлениях, причем направление розжига периодически переключается между первым направлением и вторым направлением и временное прерывание введения топлива в печь при переключении направления розжига, при этом осуществляют размещение топлива, которое производят при временном прерывании, в средстве для размещения топлива. Устройство содержит печь, разжигаемую посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы, и установку для производства топлива путем деполимеризации отходов пластмассы, при этом установка выполнена с возможностью введения топлива в печь для се розжига, а печь выполнена с возможностью использования тепла, отходящего от отходящих газов для ускорения деполимеризации. Технический результат заключается в эксплуатации регенеративной печи таким образом, чтобы отходящее тепло отходящих газов из печи использовалось для ускорения деполимеризации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к промышленному процессу, осуществляемому в печи, к производству топлива и, более конкретно, к способу производства топлива. Настоящее изобретение также относится к способу и устройству для производства топлива из отходов пластмассы в процессе деполимеризации. Часть топлива для печи может производиться таким способом, и отходящее тепло печи может использоваться для ускорения процесса деполимеризации. Печь может представлять собой регенеративную печь, и, согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения, печь может представлять собой стеклоплавильную печь.

Разумеется, топливо представляет собой дорогостоящий и ценный товар, и ископаемое топливо также представляет собой исчерпаемые ресурсы. Следовательно, прилагаются значительные усилия, чтобы сделать промышленные процессы и печи более эффективными в целях сокращения соответствующего расхода топлива. Альтернативная стратегия представляет собой поиск альтернативных источников топлива, которые являются менее дорогостоящими, чем традиционные источники, такие как ископаемое топливо.

В последние годы один из вариантов, которому уделяется внимание, представляет собой производство топлива из отходов пластмассы. Каждый год образуются большие количества отходов пластмассы, и хотя некоторые из них регенерируются, основная часть по-прежнему утилизируется на мусорных свалках. Лишь определенные типы пластмассы регенерируются в большом масштабе, и некоторые процессы регенерации определяют ограничения в отношении допустимой формы пластмассы или степени загрязнения пластмассы. Это означает, что большие количества отходов пластмассы утилизируется на мусорных свалках; было бы выгодным, если бы указанные отходы пластмассы, которые не могут в настоящее время регенерироваться, направлялись на лучшее применение, например, использовались для производства топлива.

В существующих способах производства топлива из отходов пластмассы часть производимого топлива используется для ускорения процесса деполимеризации, т. е. для удовлетворения потребности в энергии в процессе деполимеризации. Поскольку топливо является ценным, недостаток указанных способов заключается в том, что они сами расходуют часть своей продукции, уменьшая ее количество, доступное для других применений. Таким образом, был предложен пиролиз отходов пластмассы с использованием отходящего тепла другого процесса.

Например, патент США № 6807916 описывает способ пиролиза отходов с использованием отходящего тепла цементообжигательной печи, а также описывает систему для его осуществления. Однако система пиролиза ограничена отходами, которые вводятся в систему в барабанах.

Кроме того, известно производство топлива из отходов в процессе газификации. Газификация представляет собой процесс превращения углеродсодержащих материалов на основе органического или ископаемого топлива в горючий газ. Это достигается посредством реакции углеродсодержащего материала при высоких или очень высоких температурах с регулируемым количеством кислорода, но без сжигания. Кислород может присутствовать в форме воздуха или водяного пара. Получаемый в результате горючий газ содержит монооксид углерода, водород и диоксид углерода и может называться термином «синтетический газ» (сокращенно «синтез-газ». Генераторный газ представляет собой форму синтетического газа.

Патентная заявка США № 2011/0107670 описывает способ производства горючего газа посредством газификации твердых или жидких горючих материалов, таких как биомасса и/или отходы. Последние могут включать использованные шины, пластмассу, измельченный автомобильный лом, ил, заменители топлива или бытовые отходы. Указанные материалы могут сначала превращаться в масло посредством первой операции пиролиза. Отходы газифицируются в ванне, содержащей расплавленные силикаты.

Однако газификация имеет несколько недостатков. Например, производимый газ имеет низкую теплотворную способность, и поскольку для процесса газификации требуются такие высокие температуры (например, превышающие 1000°C), отходящее тепло, присутствующее в отходящих газах, не может использоваться для ускорения газификации.

Таким образом, оказывается предпочтительным производство топлива из отходов пластмассы с помощью процесса деполимеризации, а не газификации, чтобы отходящее тепло, присутствующее в отходящих газах, могло использоваться в качестве источника тепла. Однако многие печи, в которых осуществляются промышленные процессы, представляют собой регенеративные печи, т. е. печи, оборудованные регенераторами, представляющими собой устройства для регенерации отходящего тепла. Это создает определенные проблемы для использования отходящего тепла в процессе деполимеризации, и, разумеется, было бы желательным решение указанных проблем.

В настоящее время обнаружен способ интеграции производства топлива в процессе деполимеризации отходов пластмассы с эксплуатацией регенеративной печи таким образом, чтобы отходящее тепло отходящих газов из печи могло использоваться для ускорения деполимеризации.

Настоящее изобретение предлагает способ розжига печи посредством сжигания топлива, включающий обеспечение введения топлива в печь, в котором часть топлива, вводимого в печь и сжигаемого в печи, производится из отходов пластмассы с помощью процесса деполимеризации, отходящее тепло печи используется для ускорения процесса деполимеризации, печь оборудована регенераторами для регенерации отходящего тепла, розжиг печи поочередно в первом и втором противоположных направлениях, причем направление розжига периодически переключается между первым направлением и вторым направлением, временное прерывание введения топлива в печь, когда переключается направление розжига, причем присутствует средство для размещения топлива, производимого в течение временного перерыва.

Предпочтительно практически все тепло, требуемое для ускорения процесса деполимеризации, вводится из печи.

Посредством использования отходящего тепла печи для удовлетворения энергетических потребностей процесса деполимеризации устраняется необходимость использования части продукта процесса производство топлива для осуществления указанного процесса. Следовательно, указанное топливо становится доступным для других целей, таких как розжиг печи. Поскольку указанное топливо обычно имеет высокое качество, очевидным преимуществом является использование отходящего тепла вместо топлива в процессе деполимеризации, в результате чего высококачественное топливо сберегается для других целей. Посредством данного процесса ценное топливо может извлекаться из отходов пластмассы, которые могли бы в противном случае подвергаться утилизации на мусорных свалках. В результате этого создается цикл, в котором отходящее тепло печи ускоряет процесс деполимеризации, и топливо, производимое с помощью процесса деполимеризации, расходуется в печи. Данный цикл может обеспечивать высокую эффективность и значительно сокращать эксплуатационные расходы.

Использование отходящего тепла печи, у которого существует относительно малое число других применений, для ускорения процесса деполимеризации имеет особое преимущество, поскольку это означает, что практически все топливо, производимое с помощью процесса деполимеризации, является доступным для сжигания в печи. Кроме того, относительно высококачественное топливо, обычно производимое с помощью процесса производства топлива из отходов пластмассы посредством деполимеризации, является особенно подходящим для сжигания в печи вследствие своей чистоты и своего относительно высокого содержание углерода, и это означает, что в случае необходимости может производиться пламя высокой яркости.

Термины «низкокачественное» или «высококачественное» по отношению к топливу означают его теплотворную способность, которая представляет собой общепринятую меру качества топлива.

Процесс деполимеризации может представлять собой процесс пиролиза или разрушающей дистилляции, который может также называться термином «крекинг» в контексте углеводородов, пластмасс и нефтегазовой геологии. Твердый материал, который остается после удаления всех углеводородов и других летучих материалов, известен как кокс. Производство и утилизация кокса на практике представляют собой неизбежное следствие использования отходов пластмассы в качестве исходного материала; далее это будет обсуждаться более подробно.

Отходы пластмассы, используемые в качестве исходного материала для процесса, как правило, представляют собой отходы пластмассы, собираемые по распоряжению муниципальными или местных властей сборными службами из бытовых и торговых источников, а также промышленные отходы пластмассы. Отходы пластмассы могут включать, помимо прочих, полиэтилен (в том числе высокой и низкой плотности), полипропилен, полистирол, нейлон, поливинилхлорид (PVC), полиэтилентерефталат (PET), сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS), а также каучук многих разнообразных типов. Однако PET вызывает чрезмерное образование кокса и предпочтительно ограничивается, составляя не более чем 5 мас.% исходного материала. Кроме того, при разложении PVC образуется хлористый водород, который усиливает коррозию установки и может вызывать загрязнение окружающей среды. Содержание PVC в исходном материале ограничивается уровнем, составляющим предпочтительно не более чем 5% и предпочтительнее менее чем 1%.

Хотя каучук представляет собой приемлемый исходный материал, оказывается желательным исключение использованных шин вследствие стальной армирующей проволоки, которая обычно в них присутствует. Перед тем, как они могут быть введены в процесс, такие шины должны измельчаться, что представляет собой энергозатратную операцию. Кроме того, проволока может повреждать измельчающее устройство и может обматываться вокруг мешалок.

Отходы пластмассы неизбежно содержат грязь, влагу и инертные материалы. Грязь и инертные материалы уменьшают производительность процесса и увеличивают образование кокса. Такие примеси, как камни, кирпичи и бетон, могут блокировать или повреждать оборудование. Аналогичным образом, влага не только уменьшает тепловой коэффициент полезного действия процесса деполимеризации, но также уменьшает теплотворную способность газообразной части производимого топлива. Присутствие воды удерживает температуру исходного материала на уровне 100°C в течение нагревания до тех пор, пока не испарится вся вода, и, таким образом, расходуется избыточная энергия до того, как может начинаться пиролиз.

Таким образом, оказывается предпочтительным, чтобы содержание грязи и инертных материалов в исходном материале составляло менее чем 10 мас.% и предпочтительнее менее чем 5%. Аналогичным образом, содержание влаги в исходном материале составляет менее чем 10 мас.% и предпочтительнее менее чем 5%. Однако поскольку часто является доступным отходящее тепло печи, оказывается целесообразным включение стадии промывания и высушивания для удаления грязи или очистки влажных отходов пластмассы перед введением их в процесс деполимеризации. Отходящее тепло печи может использоваться для высушивания пластмассы.

Исходный материал может содержать биомассу, хотя она предпочтительно присутствует в качестве составляющего меньшую долю компонента.

Регенеративная печь, т. е. печь, оборудованная регенераторами для регенерации отходящего тепла, обеспечивает более высокий уровень регенерации тепла, чем печь, оборудованная другими устройствами для регенерации отходящего тепла, такая как рекуперативная печь. Регенеративная печь может быть оборудована двумя или большим числом регенераторов, причем каждый регенератор содержит теплоаккумулирующую среду, имеющую высокую теплоемкость, такую как огнеупорные кирпичи. В любое время отходящие газы проходят через один регенератор, отдавая тепло теплоаккумулирующей среде, в результате чего она нагревается, а воздух для сжигания проходит через другой регенератор, поглощая тепло от теплоаккумулирующей среды. Через соответствующий период времени направление потока газа переключается на противоположное, и, таким образом, регенеративная печь разжигается поочередно в двух различных направлениях, а именно, в первом и втором противоположных направлениях. Даже после прохождения через регенератор отходящие газы все же содержат значительное количество отходящего тепла.

Являются возможными различные конструкции регенеративной печи; например, печь может представлять собой печь с поперечным направлением пламени или печь с подковообразным пламенем. Порты представляют собой отверстия в стенке печи, которые ведут к регенераторам. Печь с поперечным направлением пламени имеет порты, расположенные в боковых стенках печи, а также обычно имеет продолговатую линейную конфигурацию с продольной осью, параллельной по отношению к производственной линии, которую обслуживает печь. Кроме того, печь с поперечным направлением пламени имеет поперечный розжиг, причем регенератор располагается на каждой сторона печи.

Печь с подковообразным направлением пламени имеет торцевой розжиг, а также имеет, как правило, два порта, которые располагаются рядом друг с другом на торцевой стенке печи. В результате этого получается пламя, которое изгибается по направлению к другому порту в подковообразной конфигурации, и регенераторы также располагаются рядом друг с другом сзади портов на торцах печи. В любом случае, печь оборудована горелками, расположенными в портах, и, таким образом, топливо может перемешиваться в надлежащей степени с предварительно нагретым воздухом для сжигания, чтобы получалось пламя желательного типа.

Настоящее изобретение может быть полезным для регенеративной печи любого из указанных выше типов.

В регенеративных печах обоих типов направление розжига регулярно переключается для доведения до максимума регенерации тепла. В течение переключения горелки выключаются, и, таким образом, введение топлива временно прерывается. Таким образом, оказывается желательным обеспечение устройства, такого как резервуар, камера или приемник для размещения топлива, производимого в процессе деполимеризации, в течение временного перерыва, который происходит в течение переключение.

Топливо, производимое с помощью процесса деполимеризации отходов пластмассы, может содержать, по меньшей мере, 70% углеводородов, предпочтительно, по меньшей мере, 80%, предпочтительнее, по меньшей мере, 90% углеводородов. Крекинг полиэтилена низкой плотности производит в значительных пропорциях пропан, пропен, бутан и 1-бутен, в то время как крекинг полипропилена производит пропен, метилпропен и пентан, помимо прочих веществ. Другие производимые углеводороды могут, как правило, включать метан, этан, этилен и 1-пентен. Таким образом, состав топлива, производимого с помощью процесса деполимеризации отходов пластмассы, весьма отличается от состава газа, производимого с помощью процесса газификации такой пластмассы.

Кроме того, топливо, производимое в процессе деполимеризации отходов пластмассы, может иметь низшую теплотворную способность (LHV) в интервале от 10 до 100 МДж/Нм³, предпочтительно от 20 до 80 МДж/Нм³, предпочтительнее от 25 до 70 МДж/Нм³ и наиболее предпочтительно от 30 до 50 МДж/Нм³. Указанные значения значительно превышают соответствующие значения для газа, производимого в процессе газификации отходов пластмассы.

Когда происходит конденсация с образованием масла, топливо может иметь теплотворную способность, составляющую от 20 до 70 МДж/кг, предпочтительно от 30 до 60 МДж/кг и предпочтительнее от 40 до 50 МДж/кг.

Деполимеризация отходов пластмассы может также осуществляться при значительно менее высокой температуре, чем газификация. Как правило, деполимеризация осуществляется при температуре, составляющей от 350°C до 650°C и предпочтительно от 400°C до 450°C.

Топливо может храниться перед введением в печь, или оно может вводиться непосредственно в печь, т. е. без хранения топлива. Хранение топлива может включать его конденсацию, если часть или вся масса топлива находится в газообразном состоянии.

Непосредственное введение топлива в печь представляет собой преимущество, потому что во многих печах оказывается необходимым нагревание топлива до температуры воспламенения, прежде чем может происходить сжигание. Однако топливо из процесса деполимеризации может уже находиться при достаточной температуре для использования в печи, и посредством введения топлива непосредственно в печь процесс упрощается, и достигается более высокая эффективность, поскольку не осуществляются конденсация и повторное нагревание топлива.

Необязательно топливо может модифицироваться посредством фракционирования или каталитического воздействия, чтобы становиться более подходящим для печи. Например, может выбираться фракция, имеющая определенную молекулярную массу. Кроме того, является желательным регулирование соотношения углерода и водорода, причем обычно являются благоприятными более высокие соотношения. Соотношение углерода и водорода топлива может составлять от 65 мас.% до 95 мас.%. Что касается алифатических углеводородов, сжигание топлива с соотношением углерода и водорода, составляющим приблизительно 85%, производит пламя высокой яркости, которое имеет хорошие характеристики теплопереноса. Кроме того, отходящие газы, производимые пламенем, содержат меньше воды, и, таким образом, меньше тепла теряется форме скрытой теплоты испарения воды в отходящих газах.

Процесс деполимеризации может происходить в устройстве, таком как реактор, включающий устройство для теплообмена между отходящими газами печи и отходами пластмассы.

Отходящие газы, содержащие отходящее тепло печи, могут вводиться в реактор непосредственно или косвенно. В том случае, где это разрешено, и когда отходящие газы являются достаточно чистыми, чтобы не производить неблагоприятного воздействия на реактор, например, когда они пропускаются через устраняющие загрязнения установку, отходящие газы могут вводиться непосредственно в теплообменник в реакторе. Однако когда отходящие газы не являются достаточно чистыми для этой цели, или когда это запрещено местным законодательством, например, по причинам безопасности, или практические соображения делают нецелесообразным непосредственное введение отходящих газов в реактор, может присутствовать контур вторичного (косвенного) теплообмена. В таком случае отходящие газы вводятся в дополнительный теплообменник, который отбирает тепло отходящих газов и вводит указанное тепло в реактор через вторичный контур. Например, вторичная текучая среда может циркулировать между теплообменником отходящих газов и теплообменником реактора. Для этой цели могут использоваться разнообразные текучие среды. Предпочтительно текучая среда не содержит свободный кислород; особенно подходящими являются инертные газы, такие как азот.

Оказывается предпочтительным уплотнение отходов пластмассы перед процессом деполимеризации. Отходы пластмассы, первоначально включающие разнообразные пластмассовые изделия, имеющие различные формы и размеры, естественно, присутствуют в рыхлой упаковке и содержат большое количество воздуха. Таким образом, оказывается желательным измельчение отходов пластмассы до частиц, имеющих одинаковые размеры. Если топливо, производимое из пластмассы, содержит воздух в значительных количествах, его теплотворная способность уменьшается. Разбавление топлива случайными газами может также увеличивать загрязнение воздуха, когда расходуется данное топливо.

Таким образом, оказывается желательным удаление максимально возможного количества воздуха из отходов пластмассы. Это может осуществляться частично посредством уплотнения отходов пластмассы и частично на начальных стадиях плавления отходов пластмассы. Используемые устройства для уплотнения включают вакуумные или механические устройства, такие как шнековый питатель или гидравлический плунжер.

Предпочтительно, процесс деполимеризации осуществляется в инертной атмосфере. Например, может присутствовать система продувания азотом. Присутствие кислорода в течение деполимеризации является нежелательным, потому что он вызывает окисление углеводородов, производимых в течение деполимеризации, образуя монооксид или диоксид углерода и водяной пар, и в результате этого уменьшается теплотворная способность производимого топлива. Разумеется, существует риск взрыва, если присутствует высокий уровень кислорода.

Печь может представлять собой печь для производства стекла, т. е. стеклоплавильную печь, которая используется в стекольной промышленности. Стекольная промышленность может разделяться на отрасли, включая производство контейнеров, например, бутылок и банок, столовой посуды, стекловолокна (включая изоляционное и армирующее стекловолокно), осветительных приборов (включая трубки для ламп), прессованного стекла и плоского стекла. Настоящее изобретение может быть полезным для любого из указанных промышленных процессов.

Регенеративная печь может использовать воздух для сжигания, предварительно нагретый до температуры, составляющей 1250°C или более. Это способствует достижению максимальной температуры печи, составляющей приблизительно 1600°C или более.

Указанные высокие температуры, с которыми сочетается продолжительность высокотемпературного выдерживания сжигаемых продуктов, составляющая, по меньшей мере, 1 секунду, обеспечивают достижение очень высокой степени полноты сжигания топлива. Это, в свою очередь, уменьшает риск присутствия загрязняющих веществ от неполного сжигания в отходящих газах, и поэтому оказывается особенно благоприятной интеграция процесса деполимеризации отходов пластмассы с регенеративной печью. Продолжительность выдерживания сжигаемых продуктов рассматривается как период времени от момента исходного смешивания топлива и воздуха с образованием первого корня пламени до момента падения температуры продуктов сгорания ниже 1000°C.

В наиболее энергоемких промышленных процессах имеет большое значение эффективный теплоперенос от пламени к нагреваемому материалу. Теплоперенос посредством излучения представляет собой наиболее эффективный механизм, и для усиления радиационного теплопереноса является желательным пламя высокой яркости.

Повышенная яркость пламени может достигаться посредством изменения переработки топлива или перемешивания отходов пластмассы, вводимых в реактор. Например, отходы пластмассы могут нагреваться в реакторе в течение более продолжительного времени, или может использоваться катализатор, или отходы пластмассы могут многократно проходить через реактор, или производимое топливо может подвергаться фракционированию или дистилляции. Может также использоваться сочетание указанных подходов.

Алифатические углеводороды производят более яркое пламя, чем ароматические соединения, и, как упомянуто выше, соотношение углерода и водорода в алифатической фракции, составляющее приблизительно 85 мас.%, является особенно подходящим для производства пламени высокой яркости.

Согласно следующему аспекту, настоящее изобретение также предлагает печь, которая разжигается посредством сжигания топлива, и установку для производства топлива из отходов пластмассы с помощью процесса деполимеризации, причем установка вводит топливо в печь, и отходящее тепло печи используется для ускорения процесса деполимеризации, печь оборудована регенераторами для регенерации отходящего тепла, печь разжигается поочередно в первом и втором противоположных направлениях, направление розжига периодически переключается между первым направлением и вторым направлением, присутствует средство для размещения топлива, производимого в течение переключения направления розжига.

Предпочтительно производящая топливо установка включает реактор крекинга и устройство для введения отходящего тепла из печи в реактор крекинга.

Предпочтительнее установка включает устройство для введения топлива, производимого в реакторе крекинга из реактора крекинга в печь.

Вследствие большого количества отходящего тепла, обычно доступного в форме отходящих газов (также известных как топочные газы) регенеративной печи, оказывается возможным осуществление многостадийной эксплуатации для использования отходящего тепла с максимальной выгодой. В максимально горячем состоянии отходящие газы могут использоваться для ускорения деполимеризации отходов пластмассы. Однако после выхода из этого процесса отходящие газы все же содержат существенное количество отходящего тепла, которое может использоваться для других целей, например, для производства пара, для смягчения и уплотнения отходов пластмассы до или в течение введения в процесс, или для высушивания влажных или промытых отходов пластмассы.

Кокс предпочтительно устраняется посредством нагревания в субстехиометрических условиях в вагранке. Производимый дым направляется на сторону сживания в воздухе регенеративной печи, где он окисляется и, наконец, проходит через установку удаления примесей печи.

Расплавленный металл из кокса выходит в выпускное отверстие вагранки, и остается инертный минеральный шлак, который может использоваться в качестве заполнителя, например, в дорожном строительстве.

Далее настоящее изобретение будет подробно описано посредством следующих неограничительных конкретных вариантов осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых:

фиг. 1 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую устройство, включающее печь, соединенную с установкой для производства топлива из отходов пластмассы с помощью процесса деполимеризации, и

фиг. 2 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую альтернативный вариант осуществления установки для производства топлива из отходов пластмассы с помощью процесса деполимеризации.

Рассмотрим фиг. 1, где чертеж представляет устройство, включающее печь и установку для производства топлива из отходов пластмассы в процессе деполимеризации, в которой используется отходящее тепло печи. Печь представляет собой регенеративную печь, и это может быть стеклоплавильная печь, более печь для производства полированного листового стекла.

Сначала будет описана установка 11 для производства топлива из отходов пластмассы. Она может быть кратко описана как установка пиролиза. Отходы пластмассы, подлежащие пиролизу, могут подвергаться первоначальной обработке, такой как измельчение до частиц, имеющих одинаковые размеры. В зависимости от источника отходов пластмассы и чувствительности к веществам, загрязняющим реактор пиролиза, в котором производится топливо, отходы пластмассы могут также подвергаться промыванию, высушиванию и сортировке. Однако эти процессы, естественно, увеличивают затраты, и, таким образом, осуществляются только в том случае, если они являются необходимыми или полезными.

Деполимеризация в процессе пиролиза осуществляется наилучшим образом при отсутствии посторонних газов, таких как воздух, которые разбавляют производимое топливо. Разбавление топлива посторонними газами уменьшает теплотворную способность топлива, а также увеличивает загрязнение воздуха, производимое при сжигании топлива в печи. В случае кислорода, если он присутствует в реакторе в достаточном количестве, смесь может становиться пожароопасной или создавать риск взрыва. Таким образом, установка пиролиза 11 оборудована продувающей инертным газом системой 13, которая также выступает в качестве подавляющей возгорание системы.

Устройство 10 включает шлюзовый бункер 12, который принимает отходы пластмассы, которая служит в качестве сырья или исходного материала для процесса деполимеризации. Шлюзовый бункер может быть герметизированным, чтобы предотвращать поступление воздуха, и присутствует выпуск для продувания инертного газа (например, азота) 13 в целях удаления из бункера кислорода, например, воздуха, захваченного внутри отходов пластмассы. Отходы пластмассы поступают из шлюзового бункера 12 во впуск питающего устройства, такого как нагреваемое уплотнительное устройство, которое, согласно данному варианту осуществления, принимает форму шнекового питателя 14, приводимого в действие электромотором 6. Возможные альтернативы шнекового питателя включают экструзионный питатель или гидравлический плунжер.

В отличие от описания патента США № 6807916, отходы пластмассы не должны обязательно присутствовать в барабанах или контейнерах какого-либо другого типа. В качестве альтернативы, отходы пластмассы могут поступать как рыхлый материал, в том числе в непрерывном или прерывистом потоке, например, через конвейер (не представлено на чертеже). Скорость введения регулируется для поддержания соответствующего уровня отходов пластмассы в шлюзовом бункере 12.

Полимеры в отходах пластмассы начинают размягчаться при температуре, превышающей приблизительно 65°C, в зависимости от состава. Это приводит к естественному уплотнению, которое происходит при удалении внедренного воздуха, когда указанный воздух выводится из пластмассы для повышения теплотворной способности производимого топлива. Шнековый питатель 14 содействует этому процессу путем выдавливания дополнительного внедренного воздуха из фрагментов отходов пластмассы.

Уплотнение могут также осуществлять валик, прижимная плита, экструдер, вакуумный конвейер, вибрационный конвейер, гидравлический плунжер или просто сила тяжести. Независимо от использования устройства или способа, уплотняющая сила прилагается для удаления внедренного воздуха из пространства между частицами измельченной пластмассы. Уменьшение размера происходит под действием силы тяжести, когда полимер достигает температуры, составляющей приблизительно 65°C, и, таким образом, становится возможным осуществление процесса пиролиза на нескольких стадиях, идеально на двух стадиях для экономической эффективности, но может быть принята каскадная конфигурация.

Выпуск шнекового питателя присоединяется к нагреваемому сушильному и дехлорирующему резервуару 18, обеспечивая загрузку уплотненных отходов пластмассы, которые поступают в указанный резервуар посредством шнекового питателя. В резервуаре 18 отходы пластмассы нагреваются до температуры в интервале от 180°C до 280°C, которая вызывает их плавление. Таким образом, резервуар содержит расплавленную пластмассу, и на чертеже представлена гипотетическая поверхность жидкости.

Захваченные воздух и влага вытесняются из расплавленной пластмассы, равно как и другие разнообразные летучие соединения в зависимости от типа и степени загрязнения отходов пластмассы. Кроме того, любая пластмасса на основе PVC или другого хлорсодержащего или бромсодержащего соединения начинает разлагаться, высвобождая хлорсодержащие или бромсодержащие газы. Например, хлористоводородная кислота может образовываться в паровом пространстве резервуара 18, который, таким образом, должен быть изготовлен из устойчивой к коррозии жаропрочной стали, возможно, покрытой устойчивым к коррозии материалом. Все выделяющиеся газы отводятся по трубам через выпуск 20 и термический окислитель 25 в вытяжной канал, который ведет в устраняющую загрязнение установку, описанную ниже.

Смесь расплавленных и еще не расплавленных отходов пластмассы перемешивается для увеличения скорости теплопереноса в смесь пластмассы. Кроме того, при данном переменном и чрезвычайно разнообразном качестве отходов пластмассы, перемешивание способствует улучшению гомогенности смеси. Мешалка 22, которая входит в расплавленную пластмассу, присутствует, таким образом, чтобы осуществлять перемешивание; оказывается предпочтительным перемешивание смеси в достаточной степени для достижения турбулентности.

В целях безопасной эксплуатации резервуара 18 присутствует предохранительный клапан 24, который действует в случае чрезмерного роста давления в резервуаре. Кроме того, присутствует устройство 26 для подавления пожара, которое может представлять собой часть продувающей азот системы, и туманоуловитель 27 предотвращает перенос жидкости в выпуски, предназначенные для газов.

В отходах пластмассы могут присутствовать твердые загрязняющие вещества, такие как металл, земля, камни и т. д., а также другие материалы, которые не плавятся при температурах, преобладающих в резервуаре. Ловушка и выпуск 28 для твердых остатков присутствуют в основании резервуаре 18.

Расплавленная пластмасса выходит из резервуара 18 через канал 30 и поступает в нагреваемый реактор крекинга 32, который, таким образом, аналогично резервуару 18 частично заполняется расплавленной пластмассой. В нагреваемом канале 30 может устанавливаться манометр 34. В реакторе крекинга 32 расплавленная пластмасса нагревается до температуры в интервале от 300°C до 650°C, предпочтительно 400°C до 450°C, и в результате этого пластмасса подвергается деполимеризации и разложению на углеводороды с получением топлива из отходов пластмассы. Фактическая достигаемая температура зависит от температуры топочного газа и способности обработки отходов пластмассы.

Топливо, которое производится в реакторе крекинга, состоит из неконденсирующейся газовой фазы и конденсирующейся фазы. Неконденсирующаяся газовая фаза включает углеводороды и другие вещества, которые присутствуют в газовой фазе при комнатной температуре, такие как азот или другие загрязняющие вещества. Хотя теоретически указанные газы могут конденсироваться в случае достаточного охлаждения до температуры ниже их температуры кипения, для многих углеводородов и других соединений температура кипения находится значительно ниже 0°C. Таким образом, поскольку на практике считается невозможной конденсация указанных газов, они рассматриваются как неконденсирующаяся газовая фаза. В зависимости от природы отходов пластмассы, которые подвергаются пиролизу, от 5% до 40% продуктов реактора крекинга могут находиться в неконденсирующейся газовой фазе. Указанное содержание может изменяться посредством использования катализатора крекинга, если это желательно. Например, хромит меди может использоваться для ускорения образования газообразного этилена.

Реактор крекинга 32 также оборудован мешалкой 22, которая увеличивает скорость теплопереноса, распределяет тепло в загружаемом веществе и перемешивает расплавленную пластмассу. Перемешивание является желательным для обеспечения максимально возможной полноты пиролиза, а также для обеспечения повышенной скорости пиролиза.

По существу, скорость пиролиза может частично регулироваться скоростью перемешивания. Скорость пиролиза зависит от температуры и состава отходов пластмассы, скорости теплопереноса в отходы пластмассы и катализа (если он используется. Продолжительность выдерживания отходов пластмассы в реакторе крекинга может составлять приблизительно от 5 до 90 минут, в зависимости от размера реактора и уровня его заполнения. Естественно, чем больше продолжительность выдерживания или чем больше желательная скорость производства топлива, тем больше требуемый размер реактор крекинга.

Реактор крекинга дополнительно включает предохранительный клапан 24, средство пожаротушения 26, туманоуловитель 27, ловушку и выпуск 28 для твердого остатка, такого как кокс и загрязняющие вещества. Предохранительные клапаны 24 ведут в термический окислитель 25, посредством которого газ может окисляться и утилизироваться, если это необходимо.

Как правило, движущая сила для перемещения материала в процессе деполимеризации представляет собой силу тяжести, помимо первоначального механизированного шнекового питателя; однако насосы или шнеки представляют собой альтернативные устройства для перемещения материала.

Главный дымоход 36 переносит отходящие газы из печи в дымовую трубу 38, которая создает тягу дымовой трубы и обеспечивает рассеивание отходящих газов на высоте. Главный дымоход 36 может быть также оборудован вытяжным вентилятором 39, который используется в том случае, когда тяга дымовой трубы индивидуально не является достаточной для вытяжки отходящих газов через устраняющую загрязнение установку (описанную ниже). Вытяжной вентилятор 39, таким образом, компенсирует падение давления, получаемое в результате использования устраняющей загрязнение установки.

Шнековый питатель 14, сушильный и дехлорирующий резервуар 18 и реактор крекинга 32 нагреваются за счет отходящего тепла, содержащегося в отходящих газах печи. Каждое устройство, включая шнековый питатель 14, сушильный и дехлорирующий резервуар 18 и реактор крекинга 32, оборудовано теплообменником для отбора тепла у отходящих газов.

Теплообменники, представленные схематически на чертеже, представляют собой нагревательные рубашки 40, 42, 44, и отходящие газы циркулируют вокруг рубашек 40, 42, 44 посредством снабженных клапанами труб 46. Трубы 46 для шнекового питателя 14, сушильного и дехлорирующего резервуара 18 и реактора крекинга 32 присоединяются к главному дымоходу 36 в обратном порядке, и, таким образом, отходящие газы циркулируют вокруг рубашки реактора крекинга 32 сначала, сушильного и дехлорирующего резервуара 18 далее и шнекового питателя 14 в последнюю очередь. Таким образом, отходящие газы имеют более высокую температуру и, следовательно, передают больше тепла в реактор крекинга 32, когда они циркулируют вокруг его рубашки, чем когда они циркулируют вокруг рубашки сушильного и дехлорирующего резервуара 18. Аналогичным образом, отходящие газы имеют относительно меньшую температуру, когда они циркулируют вокруг рубашки шнекового питателя 14.

Могут использоваться более сложные теплообменники, например, теплообменники, в которых используются плиты или трубы для увеличения площади поверхности, над которой может осуществляться теплообмен. Стрелки, приведенные на главном дымоходе 36 и трубах 46, показывают направления потоков газов.

Реактор крекинга 32 оборудован выпускной трубой 48, через которую летучие продукты пиролиза, а именно горючие материалы, производимые в реакторе крекинга 32, выходят из реактора в газообразной форме. Выпускная труба 48 оборудована дополнительным расходомером 50 и ведет к соединению 32 горячего топлива, из которого горячее топливо может вводиться в печь по вводящей горячее топливо трубе 54 или проходить через конденсатор 56 через трубу 58 конденсатора в целях конденсации топлива в жидкость. Труба 58 конденсатора затем продолжается через вспомогательный резервуар 59 в содержащий холодное топливо резервуар 60 через регулирующий клапан 62, перенося жидкое топливо в резервуар 60. Вводящая горячее топливо труба 54 оборудована регулирующим и изолирующим клапаном 64.

Горячее газообразное топливо, производимое реактором крекинга, включает конденсирующиеся и неконденсирующиеся фракции. Неконденсирующаяся фракция включает углеводороды и другие вещества, которые находятся в газовой фазе при комнатной температуре. Хотя указанные вещества, разумеется, могут конденсироваться в случае достаточного охлаждения, у многих из них температуры кипения является ниже 0°C, и, таким образом, конденсация практически не происходит. Следовательно, неконденсирующаяся фракция не может конденсироваться в жидкость и не может храниться в содержащем холодное топливо резервуаре 60. Приемник для хранения газа (не представлен на чертеже) может присутствовать для хранения неконденсирующейся фракции, если это требуется. В качестве альтернативы, в течение временного перерыва потока горячего топлива (например, в течение переключения регенеративной печи), горячее топливо может просто храниться в реакторе крекинга посредством временного увеличения давления в реакторе. В крайнем случае, топливо может сжигаться посредством термического окислителя 25.

По соображениям безопасности и предотвращения загрязнения, установку пиролиза покрывает вентиляционный колпак 66 для устранения запаха и улавливания газов в случае их выхода, причем данный колпак оборудован предохранительным клапаном 67 и системой пожаротушения 68.

Что касается печи 70, она изготовлена из огнеупорного материала и может представлять собой стеклоплавильную печь, в частности, печь для производства полированного листового стекла, как упомянуто выше. В этом случае печь включает плавильный аппарат 72 и выработочную часть 74, присоединенную к плавильному аппарату через проток 76. Исходные материалы плавятся в плавильном аппарате 72, и получается расплавленное стекло, которое течет в выработочную часть 74 через проток 76 в направлении стрелки A. Расплавленное стекло кондиционируется в выработочной части 74, а затем выходит из выработочной части 74 через канал 78, который ведет в устройство для формования стекла (не представлено на чертеже), такое как ванна с расплавленным металлом или прокатная машина.

Печь 70 представляет собой регенеративную печь и включает два регенератора, левый регенератор 80 и правый регенератор 82, причем левая и правая сторона определяются по отношению к направлению потока стекла, указанному стрелкой A. Левый регенератор 80 располагается на левой стороне печи, и правый регенератор, соответственно, на правой стороне печи, которая является симметричной относительно центральной линии, параллельной стрелке A.

Могут присутствовать несколько регенераторов, и/или регенераторы могут иметь внутренние отделения или перегородки. Независимо от формата, регенераторы присоединяются к плавильному аппарату 72 через портовые шейки 84. Портовые шейки ведут к портам в верхнем строении плавильного аппарата, причем термин «верхняя строение» означает часть огнеупорного строения, которая находится выше уровня расплавленного стекла. Каждый порт оборудован горелкой (не представлено на чертеже), подходящей, чтобы сжигать заданное топливо, например, природный газ, тяжелое дизельное топливо или топливо из отходов пластмассы. В результате соединения топлива с предварительно нагреваемым воздухом для сжигания горелки производят пламя 86, которое выходит из горелок на сторону печи, что представляет собой розжиг по направлению к противоположной стороне, т. е. стороне выпуска.

Регенераторы присоединяются к левому и правому дымоходам 88, 89 печи, вдоль которых отходящие газы выходят из регенераторов, и в них поступает воздух для сжигания. Более конкретно, в любое заданное время, согласно направлению розжига, один регенератор предварительно нагревает воздух для сжигания, а другой регенератор поглощает тепло отходящих газов, и переключающий клапан 90 направляет поток воздуха для сжигания и отходящих газов соответствующим образом. Вентилятор 92 воздуха для сжигания обеспечивает введение воздуха для сжигания через трубу 96 воздуха для сжигания, которая также оборудована аварийным впуском 94 воздуха для сжигания.

Продолжительность времени, в течение которого конкретная печь разжигается в одном направлении, прежде чем переключается направление розжига, определяют теплоемкость регенераторов, качество огнеупорных материалов, а также температура и скорость потока отходящих газов через них. Чем больше длина печи, разжигаемой в одном направлении, тем более высокой становится температура огнеупорных материалов на выпускном регенераторе, и это ограничивает продолжительность времени розжига одном направление. Эта продолжительность времени составляет, как правило, от 15 до 30 минут для большинства стеклоплавильных печей. В течение переключения переключающий клапан 90 своим действием направляет воздух для сжигания вдоль противоположной дымовой трубы 88 печи в противоположный регенератор. Переключающий клапан 90 аналогичным образом изменяет направление потока отходящих газов.

В процессе переключения пламя 86 гасится, и топливо не сжигается. Так называемый «период гашения» может составлять от 25 до 90 секунд. Поскольку установка пиролиза производит топливо непрерывно, требуется решение проблемы топлива, производимого в течение периода гашения, когда введение топлива в печь временно прерывается.

Например, чтобы уменьшить скорость производства топлива, можно остановить перемешивание в реакторе пиролиза и направить образующийся газ в приемник для хранения (не представленный на чертеже), где допускается повышение давления. Кроме того, газообразное топливо может отделяться от конденсирующейся фракции посредством пропускания через конденсатор 56 в течение периода гашения в целях уменьшения количества газа, направляемого в приемник для хранения. Сконденсированное жидкофазное топливо может затем направляться обратно в реактор пиролиза 32 или направляться в содержащий жидкое топливо резервуар 60.

Приемник для хранения газообразного топлива при высокой температуре может быть оборудован вентилятором для увеличения рабочего давления топлива, независимо от положения переключения регенератора, и в результате этого улучшается функциональность системы. Приемник для хранения должен иметь соответствующие размеры и быть оборудован конденсационными ловушками, которые обеспечивают безопасное отделение конденсата и его направление в содержащий холодное жидкое топливо резервуар 60. Конечное устройство, используемое в случае неисправности установки или высокого давления в высокотемпературном газоприемнике, представляет собой технологический факел 25, где может безопасно сжигаться избыточное топливо.

Доля от 0 до 100% конденсирующейся фракции продуктов пиролиза может охлаждаться, конденсироваться и направляться в содержащий жидкое топливо резервуар 60. Непосредственная выгода от возможности заполнения содержащего жидкое топливо резервуара заключается в том, что топливо, производимое в превышение потребности печи, может храниться в течение продолжительных периодов времени, когда установка пиролиза является недоступной, например, вследствие отключения устраняющей загрязнение установки печи или неисправности последующего оборудования. Кроме того, перемешивающие устройства, такие как лопастные колеса, могут устанавливаться внутри резервуара 60 для хранения жидкости в целях гомогенизации топлива и предотвращения накопления отложений воска на дне резервуара для хранения. В качестве альтернативы, для перемешивания топлива может использоваться вращающийся резервуар.

После прохождения через переключающий клапан 90 отходящие газы проходят вдоль главного вытяжного канала 98, который оборудован клапаном, регулирующим давление печи (не представлено на чертеже), для регулирования давления внутри печи. Главный вытяжной канал 98 ведет к дымоотводному соединению 100, от которого отходящие газы могут направляться в устраняющую загрязнение установку или вдоль обводной трубы 102 мимо устраняющей загрязнение установки. Газообразные продукты сгорания, производимые факелом 25, также объединяются с отходящими газами в этом дымоходном соединении.

Устраняющая загрязнение установка, как правило, включает нейтрализующий кислые газы скруббер 104, электростатический пылеуловитель 106 и селективный каталитический реактор 108, и отходящие газы поочередно проходят через каждое из указанных устройств. В нейтрализующем кислые газы скруббере 104 щелочь вводится через инжектор 110 для нейтрализации отходящих газов. Отходящие газы затем проходят в электростатический пылеуловитель 106, где прилагается напряжение для осаждения пыли и ее отделения от отходящих газов. После этого отходящие газы проходят в селективный каталитический реактор 108, который оборудован слоем катализатора 112 и распылителем аммиака 114 для восстановления газообразных оксидов азота NO и NO₂ с образованием азота и воды.

После выхода из селективного каталитического реактора 108 очищенные отходящие газы проходят в главный дымоход 36. Обводная труба 102 мимо устраняющей загрязнение установки установлена таким образом, что если по какой-либо причине отходящие газы не могут проходить через устраняющую загрязнение установку, оказывается возможным альтернативное пропускание отходящих газов по обводной трубе.

Выше уже было описано, как интеграция установки пиролиза с печью допускает использование отходящего тепла печи для ускорения пиролиза отходов пластмассы. Следующее преимущество такой интеграции заключается в том, что топливо, производимое установкой пиролиза, может использоваться для розжига печи. Предпочтительно горячее топливо вытекает из реактора крекинга 32 непосредственно в горелки печи через вводящую горячее топливо трубу 54, которая имеет изоляцию и нагревательное устройство 116. Качество топлива наблюдается в пункте 118 анализа качества топлива, и поток топлива регулируется управляющей потоком топлива системой 120. Система доставляющих топливо труб 122 вводит топливо в горелки печи 70. Для целей ясности доставляющие топливо трубы представлены только для горелок с правой стороны. Непосредственное использование горячего топлива из реактора крекинга 32 исключает необходимость охлаждения топлива, аккумулирует и экономит физическое тепло, требуемое для повторного нагревания топлива до температуры сжигания.

Учитывая тот факт, что иногда скорость производства топлива из установки пиролиза может превышать скорость расхода топлива в печи, присутствует также система хранения топлива. Она включает содержащий холодное топливо резервуар 60, перекачивающий холодное топливо насос 124 и доставляющие холодное топливо трубы 126. Пункт 118 анализа качества топлива и регулирующая поток топлива система 120 также присутствуют для топлива, которое хранится в содержащем холодное топливо резервуаре 60. Может потребоваться повторное нагревание находящегося на хранении топлива перед его сжиганием, и, таким образом, регулирующая поток топлива система 120 может включать нагреватель топлива. Желательная кинематическая вязкость топлива для хорошего распыления и сжигания в печи составляет 18,5 сантистокс (18,5 сСт=1,85⋅10^-5 м²/с), и температура топлива регулируется для достижения этого уровня. Если это необходимо, нагреватель топлива может также устанавливаться на выпуске содержащего холодное топливо резервуара 60 для снижения вязкости до достаточного уровня, допускающего перекачивание топлива.

Целесообразно установить систему доставки топлива, включающую трубы и другие детали, для горячего топлива из отходов пластмассы, которая отделена от системы доставки для традиционного топлива, чтобы, таким образом, становилось возможным дублирование.

Следующий аспект предлагаемого изобретения заключается в том, что становится возможной доставка горячего топлива непосредственно в печь посредством исключения стадии конденсации из производственного процесса. Первая стадия любого процесса сжигания представляет собой повышение температуры топлива до температуры воспламенения; это физическое тепло должно учитываться при измерении теплового коэффициента полезного действия процесса, поскольку некоторая часть тепловой энергии топлива может использоваться для нагревания топлива до температуры его самовоспламенения. На заключительной стадии реактор пиролиза 32 работает при температуре, составляющей от 300°C до 450°C, и становятся возможными вывод и доставка газообразного топлива непосредственно в сопла горелок, причем температура топлива лишь уменьшается вследствие потерь от изолированных и, в случае необходимости, подогреваемых доставочных трубопроводов.

В результате доставки горячего топлива в первичные горелки печи при 400°C может происходить чистая экономия топлива, составляющая приблизительно 3%. Высокотемпературные измерительные диафрагмы, которые скорректированы на давление и температуру, могут использоваться для измерения скорости потока топлива, и газовый хроматограф может использоваться для определения качества топлива и, следовательно, энергии, вводимой в печь за единицу времени. Типичная большая регенеративная печь для производства полированного листового стекла может расходовать топливо в эквивалентном количестве 5000 м³/ч природного газа. Топливо, полученное из реактора пиролиза 32, может модифицироваться посредством фракционирования или каталитического действия в целях увеличения производства подвергнутого крекингу топлива согласно потребностям печи. Выпуск подвергнутого крекингу топлива из реактора может быть оборудовано дефлегматором для возврата жидкого топлива в реактор для повторной обработки, и в результате этого увеличивается производство низкомолекулярного топлива. Кроме того, система может быть оборудована катализаторами крекинга текучей среды в целях получения жидкой фракции или газообразной фракции в зависимости от того, что полученное посредством пиролиза топливо направляется на хранение или немедленно расходуется в печи.

Фиг. 2 представляет упрощенный вариант установки для производства топлива из отходов пластмассы. Основное отличие данной установки 211 по сравнению с установкой, представленной на фиг. 1, заключается в том, что здесь отсутствует отдельный резервуар для высушивания/дехлорирования, а также отсутствует отдельный реактор крекинга. Вместо этого все стадии высушивания, дехлорирования и пиролиза или крекинга происходят в устройстве для введения отходов пластмассы, т. е. в шнековом питателе. Шнековый питатель должен иметь соответствующую длину по отношению к плановой производительности, чтобы обеспечивать время и пространство для осуществления всех указанных стадий. Очевидно, что шнековый питатель также должен быть изготовлен из соответствующих материалов, которые способны выдерживать агрессивную среду, которая, вероятно, может присутствовать, например, горячий HCl из PVC в отходах пластмассы, и относительно высокие температуры (вплоть до приблизительно 650°C плюс запас прочности), которые могут преобладать в течение стадии пиролиза. Однако, как отмечено выше, указанные температуры являются значительно меньше, чем температуры, требуемые для газификации.

Как в варианте осуществления на фиг. 1, отходы пластмассы поступают в шлюзовый бункер 212, из которого пластмасса проходит в шнековый питатель 214. Шнековый питатель приводится в действие электромотором 216, который оборудован устройствами для измерения силы тока, который он потребляет, и его скорости вращения. Шнековый питатель нагревается отходящими газами печи (не представлено на фиг. 2), т. е. топочными газами. Простейший способ нагревания шнекового питателя топочными газами представляет собой помещение шнекового питателя 214 в канал отходящих газов, например, главный дымоход 236. В результате этого возникает следующее отличие по сравнению с вариантом осуществления на фиг. 1, заключающееся в том, что отсутствуют нагревательные рубашки для шнекового питателя и связанные с ними трубопроводы.

Устройства для измерения температуры 218, обозначенные «TI» на чертеже, установлены вдоль шнекового питателя. Отходы пластмассы подвергаются уплотнению, высушиванию, дехлорированию и пиролизу с помощью шнекового питателя. Топливо, включающее летучие продукты пиролиза, выходит из шнекового питателя через выпуск 248 и проходит в сборник конденсата 220. Выпуск 248 оборудован термометром TI и барометром PI.

Некоторая начальная конденсация наиболее тяжелых фракций топлива происходит немедленно после поступления топлива в сборник конденсата 220, и получаемая в результате жидкость проходит в содержащий холодное топливо резервуар 260. Фракции, которые остаются газообразными, проходят вверх в конденсаторы 256 и 257, которые охлаждаются охлаждающей водой из системы водяного охлаждения 222. Сконденсированное топливо протекает вниз через сборник конденсата 220 в содержащий топливо резервуар 260. Как содержащий топливо резервуар 260, так и резервуар для сбора кокса 230 вентилируются в безопасную зону, обозначенную 226. система водяного охлаждения 222 является традиционной, и представлена только ее существенная часть, проходящая от источника охлаждающей воды 223 к возврату охлаждающей воды 224. Присутствуют стандартные средства регулирования, такие как термометры TI, расходомеры и клапаны.

После конденсации конденсирующихся фракций топлива неконденсирующиеся газы проходят в резервуар для хранения 232, который также оборудован системой пожаротушения 233. Выпуск из резервуара 232 направляет газы в горелки печи через трубу 234 для сжигания в печи. Выпуск из резервуара 232 оборудован точками отбора проб для измерения содержания кислорода и для анализа состава газов посредством газового хроматографа GC.

По соображениям безопасности, а также в целях обеспечения того, чтобы теплотворная способность производимого топлива не ухудшалась посредством нежелательного окисления, установка 211 оборудована продувающей инертным газом системой 213, которая также служит в качестве системы пожаротушения. Естественно, она является традиционной, но для полноты она будет кратко описана.

Источник азота 238, например, баллон, подает азот через соответствующие клапаны и манометр PI в коллектор 239, из которого азот распределяется в ряд труб 240, которые направляют азот в те места, где он требуется. Указанные места включают оба конца шлюзового бункера 212, шнековый питатель 214 и резервуар для сбора кокса 230. Трубы 240 оборудованы клапанами и расходомерами FI традиционным образом.

Производительность работы шнекового питателя в пересчете на способность обработки отходов пластмассы определяется, главным образом, его размером, в первую очередь, его диаметром. Однако существует еще один важный фактор, а именно теплоперенос от топочного газа, через стенку шнекового питателя, в находящиеся внутри отходы пластмассы. Смешанные отходы пластмассы имеют низкую теплопроводность, даже когда они уплотняются, и это ограничивает диаметр шнекового питателя, который может использоваться. Таким образом, для увеличения производительности работы установки используется множество шнековых питателей, установленных параллельно.

Claims

1. Способ розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы в установке для производства указанного топлива, включающий:

- обеспечение введения топлива в печь, причем часть топлива, введенного в печь для его последующего сжигания в печи, производят путем деполимеризации отходов пластмассы и используют во время ускорения деполимеризации в виде тепла, отходящего от отходящих газов печи,

- причем отходы пластмассы подают в виде рыхлого материала,

- деполимеризацию осуществляют в инертной атмосфере,

- причем печь выполняют оборудованной левым регенератором, установленным с левой стороны печи для регенерации тепла, отходящего от отходящих газов, и правым регенератором, установленным с правой стороны печи для регенерации тепла, отходящего от отходящих газов,

- осуществление розжига печи поочередно в первом и втором противоположных направлениях, причем направление розжига периодически переключается между первым направлением и вторым направлением,

- осуществляют временное прерывание введения топлива в печь при переключении направления розжига, при этом осуществляют размещение топлива, которое производят при временном прерывании, в средстве для размещения топлива.

2. Способ по п. 1, в котором используют топливо, содержащее, по меньшей мере, 70%, предпочтительно 80% и наиболее предпочтительнее 90% углеводородов.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором используют топливо, в котором соотношение углерода и водорода составляет от 65 мас.% до 95 мас.%.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором указанное топливо, произведенное из отходов пластмассы, имеет теплотворную способность (LHV), равную от 10 до 100 МДж/М³, предпочтительно от 20 до 80 МДж/М³, более предпочтительно от 25 до 70 МДж/М³, наиболее предпочтительно от 30 до 50 МДж/М³.

5. Способ по пп. 1-4, в котором указанное топливо производят путем деполимеризации отходов пластмассы при температуре, составляющей от 350°C до 650°C и предпочтительно от 400°C до 450°C.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором топливо, которое производят путем деполимеризации отходов пластмассы, хранят перед введением в печь.

7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором топливо, которое производят путем деполимеризации, вводят непосредственно в печь, т.е. без его хранения.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором сжигание топлива в печи производят посредством отходящих газов, имеющих отходящее тепло, которое используют для ускорения деполимеризации, при этом деполимеризацию обеспечивают в реакторе крекинга печи, который выполняют содержащим теплообменник для отбора тепла от отходящих газов и от отходящего тепла, создаваемого во время деполимеризации.

9. Способ по п. 8, в котором отходящие газы вводят непосредственно в реактор крекинга.

10. Способ по п. 8, в котором тепло, отходящее от отходящих газов, вводят в реактор крекинга посредством теплообменника, который выполняют содержащим вторичный контур.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором перед деполимеризацией отходы пластмассы уплотняют.

12. Устройство для розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы и для производства указанного топлива, содержащее печь, разжигаемую посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы, и установку для производства топлива путем деполимеризации отходов пластмассы, причем установка содержит систему для продувания инертным газом, нагреваемый сушильный и дехлорирующий резервуар для расплавленной пластмассы, нагреваемый реактор крекинга, при этом нагреваемый сушильный и дехлорирующий резервуар выполнен с возможностью продувания инертным газом посредством указанной инертной системы и соединен каналом с реактором крекинга для поступления в него расплавленной пластмассы из упомянутого резервуара, причем установка выполнена с возможностью введения топлива в печь для се розжига, а печь выполнена с возможностью использования тепла, отходящего от отходящих газов для ускорения деполимеризации, при этом печь оборудована левым регенератором, установленным с левой стороны печи, для регенерации тепла, отходящего от отходящих газов, и правым регенератором, установленным с правой стороны печи, для регенерации тепла, отходящего от отходящих газов, горелкой, установленной на левой стороне печи и соединенной с регенератором, установленным с левой стороны печи для ее розжига, причем печь выполнена с возможностью поочередного розжига в первом и втором противоположных направлениях, причем направление розжига периодически переключается между первым направлением и вторым направлением, причем печь оборудована средством для размещения топлива, произведенного установкой в течение переключения розжига.

13. Устройство по п. 12, в котором реактор крекинга выполнен с устройством для отбора тепла от отходящих газов и отбора тепла от отходящего тепла, создаваемого во время крекинга.

14. Устройство по п. 12, которое содержит устройство для введения топлива, полученного в реакторе крекинга, из реактора крекинга в печь.