RU2768555C2

RU2768555C2 - Method for environmentally sustainable disposal of polymer waste and apparatus for implementation thereof

Info

Publication number: RU2768555C2
Application number: RU2019140835A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов; Сергей Геннадьевич Емельянов; Олег Гурьевич Добросердов; Наталья Владимировна Бредихина; Екатерина Геннадьевна Пахомова; Наталья Евгеньевна Семичева; Татьяна Владимировна Поливанова
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2022-03-24
Also published as: RU2019140835A3; RU2019140835A

Abstract

FIELD: environmental protection.

SUBSTANCE: group of inventions relates to environmental protection and can be used for recycling and disposal of polymer components of municipal and industrial waste, namely waste from production of elements of building structures. Apparatus for disposal of polymer waste comprises, interconnected at the inlet and outlet of the recycled polymer components, a grinder, an averager constituting an apparatus with a stirrer installed vertically on top of one another, a screw heater consisting of a screw placed in a heat jacket equipped with a combustion chamber with an oil-gas burner connected by a pyrolysis gas pipeline with a degasser, a network water heater, a belt conveyor for forming a gas-filled flexible strip from charge of the polymer waste, constituting an element of a building structure, a cooling chamber. The degasser is equipped with an inclined conical bottom connected, via an outlet branch pipe, with a gas filler consisting of a rectangular body with a pyramidal cover equipped with an exhaust branch pipe and an inclined bottom wherein an inclined contact grid is placed, dividing the gas filler into a gas area equipped with a flue gas inlet branch pipe and a perforated wall, and a contact area wherein a knockout drum is located, connected with a network water heater via an exhaust branch pipe. Above the lower part of the contact grid in the wall of the body of the gas filler, a rectangular outlet slot hole is provided, connected with a rectangular slot channel communicating with the gas area through the perforated wall, the outlet whereof is located above the conveyor at the level of the sides.

EFFECT: increase in the environmental and economic efficiency of polymer waste disposal.

3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для переработки и утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов, а именно производства элементов строительных конструкций.The present invention relates to the protection of the environment and can be used for the processing and disposal of polymer components of municipal and industrial waste, namely the production of elements of building structures.

Известен способ эффективной утилизации органических компонентов городских и промышленных отходов, включающий: измельчение и смешивание органических компонентов городского и промышленного мусора с добавкой торфа или древесных отходов; нагревание шихты в шнековом подогревателе дымовыми газами, поступающими из тепловой рубашки реактора, в результате чего шихта приобретает вид пасты, дегазацию шихты в дегазаторе с выделением первичного газа, непрерывную подачу шнековым питателем гранулированной шихты в реактор для проведения процесса пиролиза с одновременной подачей на горение в горелку камеры сгорания очищенного пиролизного газа, первичного газа и горячего воздуха, в результате горения которых получают горячие дымовые газы, деструкцию гранулированной шихты в пиролизной трубе с образованием пиролизного газа и полукокса, охлаждение и очистку горячего пиролизного газа, после чего очищенный и охлажденный пиролизный газ подается на сжигание в камеру сгорания, его избыток направляют к потребителю или в газгольдер, а дымовые газы из шнекового подогревателя подают в подогреватель сетевой воды.A known method for the effective disposal of organic components of urban and industrial waste, including: grinding and mixing the organic components of urban and industrial waste with the addition of peat or wood waste; heating the charge in a screw heater with flue gases coming from the heat jacket of the reactor, as a result of which the charge takes the form of a paste, degassing the charge in the degasser with the release of primary gas, continuous supply of granular charge by a screw feeder to the reactor for carrying out the pyrolysis process with simultaneous supply to combustion in the burner combustion chambers of purified pyrolysis gas, primary gas and hot air, as a result of which combustion produces hot flue gases, destruction of the granular charge in the pyrolysis tube with the formation of pyrolysis gas and semi-coke, cooling and purification of hot pyrolysis gas, after which the purified and cooled pyrolysis gas is fed to combustion into the combustion chamber, its excess is sent to the consumer or to the gas tank, and the flue gases from the screw heater are fed into the network water heater.

Устройство, реализующее способ, включает в себя соединенные между собой по выходу и входу перерабатываемых отходов измельчитель, усреднитель, установленные друг над другом по вертикали, шнековый подогреватель, дегазатор, экструдер, охладитель-гранулятор, шнековый питатель, кожухотрубчатый реактор, покрытый тепловой рубашкой с патрубком выхода дымовых газов, соединенной с камерой сгорания, сборник продуктов пиролиза, соединенный по полукоксу с разгрузочно-охладительным шнеком, охлаждаемым сетевой водой, а по газу последовательно с вертикальным холодильником, ротационным адсорбером, по дымовым газам, соединенным со шнековым подогревателем и подогревателем сетевой воды [Патент РФ № 2556645, МПК F23G 5/027, 2015].The device that implements the method includes a shredder, an equalizer connected to each other at the output and input of the processed waste, installed one above the other vertically, a screw heater, a degasser, an extruder, a cooler-granulator, a screw feeder, a shell-and-tube reactor covered with a thermal jacket with a branch pipe flue gas outlet connected to the combustion chamber, a collection of pyrolysis products connected via semi-coke with an unloading and cooling screw cooled by network water, and via gas in series with a vertical cooler, a rotary adsorber, via flue gases connected to a screw heater and a heater of network water [ RF patent No. 2556645, IPC F23G 5/027, 2015].

Основными недостатками известного способа являются сложность технологического процесса, необходимость цикла оборотной воды для осуществления процесса очистки пиролизного газа, утилизации его тепла и его составляющих компонентов, невозможность отдельной утилизации полимерных компонентов с получением элементов строительных конструкций, что снижает надежность и экономическую эффективность известного способа.The main disadvantages of the known method are the complexity of the technological process, the need for a cycle of circulating water to carry out the process of cleaning the pyrolysis gas, utilizing its heat and its constituent components, the impossibility of separate recycling of polymer components to obtain elements of building structures, which reduces the reliability and economic efficiency of the known method.

Основными недостатками известного устройства являются сложность его конструкции, необходимость оборудования для цикла оборотной воды (насосной станции, градирен и т.п.) и невозможность производства элементов строительных конструкций, что снижает надежность и экономическую эффективность известного устройства.The main disadvantages of the known device are the complexity of its design, the need for equipment for the cycle of circulating water (pumping station, cooling towers, etc.) and the impossibility of producing elements of building structures, which reduces the reliability and economic efficiency of the known device.

Более близким к предлагаемому изобретению является способ утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов, содержащий измельчение и смешивание полимерных компонентов (пластмассовых пленки, отрезков труб и бутылок); нагревание полученной шихты до жидкого состояния при ее медленном перемещении сверху вниз по шнековому подогревателю через стенку дымовыми газами до температуры 150-200°С дымовыми газами с температурой 500-600°С, поступающими из камеры сгорания шнекового подогревателя в его тепловую рубашку и охлаждающихся в ней до температуры 250-300°С, в результате чего в шихте образуются водяной пар, легкокипящие углеводороды, твердые полимерные компоненты становятся пластичной, повышается давление, а сама шихта приобретает вид жидкой пасты, которая поступает в дегазатор; удаление охлажденных дымовых газов из шнекового подогревателя, поступающих в подогреватель сетевой воды, которая нагревается до температуры 80-90°С, а газы охлаждаются там до температуры 140-150°С, в результате чего осуществляется дополнительная утилизация их тепла, после чего направляются на газоочистку и очищенные от вредных примесей, выбрасываются в атмосферу; одновременное выделение из шихты в дегазаторе, в результате увеличения объема и снижения давления, пиролизного газа с температурой 120-170°С, представляющего собой смесь паров воды, азота, двуокиси углерода, легкокипящих углеводородов и незначительного количества кислорода, который отводится в горелку камеры сгорания шнекового подогревателя, а дегазированная шихта под действием силы тяжести поступает в поддон дегазатора; одновременное подача доз наполнителя из бункера для наполнителя в формы, движущиеся на ленточном транспортере (вариант: в формы предварительно помещают арматуру при закрытии затвора-мигалки бункера для наполнителя); заполнение, в результате движения ленточного транспортера, свободной части внутреннего пространства форм дозами расплавленной шихты из дегазатора; поступление форм, заполненных элементами строительной конструкции в сборе, в камеру охлаждения, где происходит их охлаждение и затвердевание.Closer to the proposed invention is a method for recycling the polymer components of municipal and industrial waste, containing grinding and mixing of polymer components (plastic films, pipe segments and bottles); heating the resulting mixture to a liquid state while it slowly moves from top to bottom along the screw heater through the wall with flue gases to a temperature of 150-200 ° C, flue gases with a temperature of 500-600 ° C, coming from the combustion chamber of the screw heater into its thermal jacket and cooling in it up to a temperature of 250-300°C, as a result of which water vapor, low-boiling hydrocarbons are formed in the mixture, solid polymer components become plastic, pressure increases, and the mixture itself takes the form of a liquid paste that enters the degasser; removal of cooled flue gases from the screw heater entering the network water heater, which is heated to a temperature of 80-90 ° C, and the gases are cooled there to a temperature of 140-150 ° C, as a result of which their heat is additionally utilized, after which they are sent for gas cleaning and purified from harmful impurities are emitted into the atmosphere; simultaneous release from the charge in the degasser, as a result of an increase in volume and a decrease in pressure, pyrolysis gas with a temperature of 120-170 ° C, which is a mixture of water vapor, nitrogen, carbon dioxide, low-boiling hydrocarbons and a small amount of oxygen, which is discharged into the burner of the screw combustion chamber heater, and the degassed mixture under the action of gravity enters the degasser tray; simultaneous supply of filler doses from the filler hopper to molds moving on a belt conveyor (option: reinforcement is pre-placed in the molds when the filler hopper flasher shutter is closed); filling, as a result of the movement of the belt conveyor, the free part of the internal space of the molds with doses of molten charge from the degasser; receipt of molds filled with elements of the assembled building structure into the cooling chamber, where they are cooled and hardened.

Устройство для осуществления способа утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов содержит: соединенные между собой по входу и выходу перерабатываемых полимерных компонентов, измельчитель, усреднитель представляющий собой аппарат с мешалкой, установленные друг над другом по вертикали, шнековый подогреватель, состоящий из шнека, помещенного в тепловую рубашку, снабженную камерой сгорания с газомазутной горелкой, соединенной трубопроводом пиролизного газа с дегазатором и трубопроводом дымовых газов с подогревателем сетевой воды, при этом дегазатор представляет собой цилиндрическую обечайку, соединенную со шнековым подогревателем, снабженную патрубком с затвором-мигалкой; помещенный слева от шнекового подогревателя бункер для наполнителя, снабженный выходным патрубком с затвором-мигалкой; ленточный транспортер, расположенный под патрубками дегазатора и бункера для наполнителя; формы с элементами строительных конструкций, помещенные на ленточном транспортере; камеру охлаждения, расположенную после ленточного транспортера [Патент РФ № 2700862, МПК F23G 5/027, 2019].The device for implementing the method for recycling the polymer components of municipal and industrial waste contains: connected to each other at the inlet and outlet of the recycled polymer components, a grinder, an equalizer, which is an apparatus with a stirrer, installed vertically one above the other, a screw heater, consisting of a screw placed in a thermal a shirt equipped with a combustion chamber with a gas-oil burner connected by a pyrolysis gas pipeline to a degasser and a flue gas pipeline to a network water heater, while the degasser is a cylindrical shell connected to a screw heater, equipped with a pipe with a flasher shutter; placed to the left of the screw heater, the bunker for the filler, equipped with an outlet pipe with a flasher shutter; a belt conveyor located under the nozzles of the degasser and the filler hopper; forms with elements of building structures placed on a belt conveyor; a cooling chamber located after the belt conveyor [RF Patent No. 2700862, IPC F23G 5/027, 2019].

Основными недостатками известного способа являются невозможность получения теплоизоляционных материалов с использованием в качестве наполнителя дымовых газов, полученных при сжигании пиролизного газа и необходимость их очистки, т.к. они содержат значительное количество вредных примесей, что снижает экологическую и экономическую эффективность известного способа.The main disadvantages of the known method are the impossibility of obtaining heat-insulating materials using flue gases obtained by burning pyrolysis gas as a filler and the need to clean them, because. they contain a significant amount of harmful impurities, which reduces the environmental and economic efficiency of the known method.

Основными недостатками известного устройства являются отсутствие оборудования для использования дымовых газов в качестве наполнителя для теплоизоляционного материала, что снижает экологическую и экономическую эффективность известного устройства.The main disadvantages of the known device are the lack of equipment for the use of flue gases as a filler for heat-insulating material, which reduces the environmental and economic efficiency of the known device.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение экологической и экономической эффективности способа утилизации полимерных отходов и устройства для его осуществления.The technical result, the solution of which is directed by the present invention, is to increase the environmental and economic efficiency of the method of recycling polymer waste and the device for its implementation.

Технический результат достигается тем, что способ утилизации полимерных отходов содержит: измельчение и смешивание полимерных компонентов (пластмассовых пленки, отрезков труб и бутылок); нагревание полученной шихты до жидкого состояния при ее медленном перемещении сверху вниз по шнековому подогревателю через стенку дымовыми газами до температуры 150-200°С при давлении P₁ несколько большим атмосферного Р₀ дымовыми газами с температурой 500-600°С, поступающими из камеры сгорания шнекового подогревателя в его тепловую рубашку и охлаждающихся в ней до температуры 250-300°С, в результате чего в шихте образуются водяной пар, легкокипящие углеводороды, твердые полимерные компоненты становятся пластичными, повышается давление, а сама шихта приобретает вид пасты, которая поступает в дегазатор; дымовые газы с температурой 250-300°С удаляются из шнекового подогревателя по трубопроводу дымовых газов и поступают в газовую зону газонаполнителя с давлением Р₂, величина которого больше атмосферного Р₀; одновременно в дегазаторе, в результате увеличения объема и некоторого снижения давления, из шихты выделяется пиролизный газ с температурой 120-170°С, представляющий собой смесь паров воды, азота, двуокиси углерода, легкокипящих углеводородов и незначительного количества кислорода, который отводится в горелку камеры сгорания шнекового подогревателя, а дегазированная шихта, имеющая вид пасты под действием силы тяжести поступает в наклонный конический поддон дегазатора; по выходному патрубку дегазатора под действием разности давлений паста поступает в контактную зону газонаполнителя, давление в которой равно атмосферному Р₀, на контактную решетку, где происходит контакт пасты с дымовыми газами, поступающими из газовой зоны под действием давления Р₂ при температуре 200-250°, в результате которого вредные компоненты дымовых газов (NO_x, SO_x, СО, и другие) вступают в химические реакции с функциональными группами полимеров, значительная часть нейтральных газов (N₂, СО₂) насыщают пасту, образовав полимерогазовую эмульсию; последняя под действием силы тяжести по наклонной контактной решетке через щелевое отверстие поступает в щелевой канал, куда также частично поступают дымовые газы из газовой зоны через перфорированную стенку; готовая полимерогазовая эмульсия из выходного отверстия щелевого канала, сливается на движущееся полотно транспортера и при подходе к его концу, по мере застывания, приобретает вид газонаполненной гибкой полосы толщиной Δ и шириной равной расстоянию между боковыми бортами, которая поступает в камеру охлаждения, где происходит ее окончательное охлаждение и затвердевание; одновременно, очищенная от вредных компонентов, часть дымовых газов не заполнившая полимерную пасту, наполняет контактную камеру, освобождается от уносимых капель в каплеотбойнике, после чего через выхлопной патрубок очищенные дымовые газы поступают в подогреватель сетевой воды, которая нагревается до температуры 80-90°С, а дымовые газы охлаждаются до температуры 140-150°С, в результате чего осуществляется дополнительная утилизация их тепла, после чего они могут направляться на дополнительную газоочистку и окончательно очищенные от вредных примесей, выбрасываются в атмосферу.The technical result is achieved by the fact that the method of recycling polymer waste contains: grinding and mixing of polymer components (plastic films, pipe sections and bottles); heating the resulting mixture to a liquid state while it is slowly moving from top to bottom along the screw heater through the wall with flue gases to a temperature of 150-200 ° C at a pressure P ₁ slightly higher than atmospheric P ₀ with flue gases with a temperature of 500-600 ° C coming from the combustion chamber of the screw the heater into its thermal jacket and cooled in it to a temperature of 250-300°C, as a result of which water vapor, low-boiling hydrocarbons are formed in the charge, solid polymer components become plastic, pressure rises, and the charge itself takes the form of a paste that enters the degasser; flue gases with a temperature of 250-300°C are removed from the screw heater through the flue gas pipeline and enter the gas zone of the gas filler with a pressure P ₂ , the value of which is greater than atmospheric P ₀ ; simultaneously in the degasser, as a result of an increase in volume and a slight decrease in pressure, pyrolysis gas is released from the mixture with a temperature of 120-170 ° C, which is a mixture of water vapor, nitrogen, carbon dioxide, low-boiling hydrocarbons and a small amount of oxygen, which is discharged into the burner of the combustion chamber screw heater, and the degassed mixture, which has the form of a paste, under the action of gravity enters the inclined conical pan of the degasser; through the outlet pipe of the degasser, under the action of a pressure difference, the paste enters the contact zone of the gas filler, the pressure in which is equal to atmospheric Р ₀ , to the contact grid, where the paste contacts with flue gases coming from the gas zone under the influence of pressure Р ₂ at a temperature of 200-250 ° , as a result of which harmful components of flue gases (NO _x , SO _x , CO, and others) enter into chemical reactions with functional groups of polymers, a significant part of neutral gases (N ₂ , CO ₂ ) saturate the paste, forming a polymer-gas emulsion; the latter, under the action of gravity, along an inclined contact grid through a slotted hole enters the slotted channel, where flue gases from the gas zone also partially enter through the perforated wall; the finished polymer-gas emulsion from the outlet of the slotted channel merges onto the moving conveyor belt and, when approaching its end, as it solidifies, it takes the form of a gas-filled flexible strip with a thickness Δ and a width equal to the distance between the side walls, which enters the cooling chamber, where its final cooling and solidification; at the same time, cleaned of harmful components, part of the flue gases that did not fill the polymer paste fills the contact chamber, is freed from the entrained droplets in the droplet separator, after which, through the exhaust pipe, the purified flue gases enter the network water heater, which is heated to a temperature of 80-90 ° C, and the flue gases are cooled to a temperature of 140-150°C, as a result of which their heat is additionally utilized, after which they can be sent for additional gas cleaning and, finally cleaned of harmful impurities, are released into the atmosphere.

Устройство для осуществления способа экологичной утилизации полимерных отходов содержит, соединенные между собой по входу и выходу перерабатываемых полимерных отходов, измельчитель, усреднитель, представляющий собой аппарат с мешалкой, установленные друг над другом по вертикали; шнековый подогреватель, состоящий из шнека, помещенного в тепловую рубашку, снабженную камерой сгорания с газомазутной горелкой, соединенной трубопроводом пиролизного газа с дегазатором и трубопроводом дымовых газов с газонаполнителем; дегазатор представляет собой цилиндрическую обечайку, соединенную сверху со шнековым подогревателем, снабженную снизу наклонным коническим днищем с выходным патрубком, соединенным с газонаполнителем; газонаполнитель состоит из прямоугольного корпуса с пирамидальной крышкой, снабженной выхлопным патрубком и наклонным днищем, внутри которого размещена наклонная контактная решетка, делящая газонаполнитель на газовую зону, которая снабжена патрубком входа дымовых газов и перфорированной стенкой, и зону контакта, в которой расположен каплеотбойник, соединенную через выхлопной патрубок с подогревателем сетевой воды, причем углы наклона α контактной решетки и наклонного днища равны углу естественного откоса расплава полимерной шихты; над нижней частью контактной решетки в стенке корпуса газонаполнителя имеется прямоугольное выходное щелевое отверстие, соединенное с прямоугольным щелевым каналом, сообщающимся с газовой зоной через перфорированную стенку, выходное отверстие которого расположено над транспортером, на уровне его бортов, высота которых относительно ленты транспортера, равна Δ, а за концом ленточного транспортера расположена камера охлаждения, представляющая собой помещение с комнатной температурой.The device for implementing the method of environmentally friendly recycling of polymer waste contains, connected to each other at the inlet and outlet of the processed polymer waste, a grinder, an equalizer, which is an apparatus with a stirrer, installed vertically one above the other; screw heater, consisting of a screw placed in a thermal jacket, equipped with a combustion chamber with a gas-oil burner connected by a pyrolysis gas pipeline to a degasser and a flue gas pipeline to a gas filler; the degasser is a cylindrical shell connected from above to a screw heater, equipped with an inclined conical bottom from below with an outlet pipe connected to a gas filler; The gas filler consists of a rectangular body with a pyramidal lid, equipped with an exhaust pipe and an inclined bottom, inside of which there is an inclined contact grid dividing the gas filler into a gas zone, which is equipped with a flue gas inlet pipe and a perforated wall, and a contact zone in which a mist eliminator is located, connected via an exhaust pipe with a network water heater, and the angles of inclination α of the contact grid and the inclined bottom are equal to the angle of repose of the polymer charge melt; above the lower part of the contact grid in the wall of the gas filler housing there is a rectangular slotted outlet connected to a rectangular slotted channel communicating with the gas zone through a perforated wall, the outlet of which is located above the conveyor, at the level of its sides, the height of which relative to the conveyor belt is equal to Δ, and behind the end of the belt conveyor is a cooling chamber, which is a room with room temperature.

Общий вид устройства для осуществления способа экологичной утилизации полимерных отходов (СЭУПО) приведен на фиг. 1, на фиг 2 - разрез газонаполнителя, на фиг. 3 - узел стыковки контактной решетки с прямоугольным щелевым каналом.A general view of the device for implementing the method of environmentally friendly recycling of polymer waste (SEUPO) is shown in Fig. 1, Fig. 2 - section of the gas filler, Fig. 3 - docking unit of the contact grid with a rectangular slotted channel.

Устройство для осуществления способа экологичной утилизации полимерных отходов содержит, соединенные между собой по входу и выходу перерабатываемых полимерных отходов, измельчитель 1, усреднитель 2, представляющий собой аппарат с мешалкой, установленные друг над другом по вертикали; шнековый подогреватель 3, состоящий из шнека 4, помещенного в тепловую рубашку 5, снабженную камерой сгорания 6 с газомазутной горелкой (на фиг. 1 не показана), соединенной трубопроводом пиролизного газа 7 с дегазатором 8 и трубопроводом дымовых газов 9 с газонаполнителем 10, при этом дегазатор 8 представляет собой цилиндрическую обечайку, соединенную сверху со шнековым подогревателем 3, снабженную снизу наклонным коническим днищем 11 с выходным патрубком 12, соединенным с газонаполнителем 10, который состоит из прямоугольного корпуса 13 с пирамидальной крышкой 14, снабженной выхлопным патрубком 15, и наклонным днищем 16, внутри которого размещена наклонная контактная решетка 17, делящая газонаполнитель 10 на газовую зону 18, которая снабжена патрубком входа дымовых газов 19 и перфорированной стенкой 20, и зону контакта 21, в которой расположен каплеотбойник 22, соединенную через выхлопной патрубок 15 с подогревателем сетевой воды 23, причем углы наклона α контактной решетки 17 и наклонного днища 16 равны углу естественного откоса расплава полимерной шихты, над нижней частью контактной решетки 17 в стенке корпуса 13 имеется прямоугольное выходное щелевое отверстие 24, соединенное с прямоугольным щелевым каналом 25, сообщающимся с газовой зоной 18 через перфорированную стенку 20, выходное отверстие которого расположено над транспортером 26, на уровне его бортов 27, высота которых относительно ленты транспортера 26, равна Δ, а за концом ленточного транспортера 26 расположена камера охлаждения (на фиг. 1 не показана), представляющая собой помещение с комнатной температурой.The device for implementing the method of environmentally friendly recycling of polymer waste contains, interconnected at the inlet and outlet of the recycled polymer waste, a grinder 1, an equalizer 2, which is an apparatus with a stirrer, installed one above the other vertically; screw heater 3, consisting of a screw 4 placed in a thermal jacket 5, equipped with a combustion chamber 6 with a gas-oil burner (not shown in Fig. 1), connected by a pyrolysis gas pipeline 7 to a degasser 8 and a flue gas pipeline 9 with a gas filler 10, while the degasser 8 is a cylindrical shell connected from above with a screw heater 3, equipped with an inclined conical bottom 11 with an outlet pipe 12 connected to the gas filler 10, which consists of a rectangular body 13 with a pyramidal cover 14, equipped with an exhaust pipe 15, and an inclined bottom 16 , inside which there is an inclined contact grate 17, dividing the gas filler 10 into a gas zone 18, which is equipped with a flue gas inlet pipe 19 and a perforated wall 20, and a contact zone 21, in which a droplet eliminator 22 is located, connected through an exhaust pipe 15 with a network water heater 23 , and the angles of inclination α of the contact grid 17 and the inclination of this bottom 16 are equal to the angle of repose of the melt of the polymer charge, above the lower part of the contact grid 17 in the wall of the housing 13 there is a rectangular outlet slot 24 connected to a rectangular slot channel 25 communicating with the gas zone 18 through a perforated wall 20, the outlet of which is located above conveyor 26, at the level of its sides 27, the height of which relative to the conveyor belt 26 is equal to Δ, and behind the end of the conveyor belt 26 there is a cooling chamber (in Fig. 1 not shown), which is a room with room temperature.

Способ экологичной утилизации полимерных отходов осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом. Предварительно отсортированные полимерные отходы (остатки пластмассовых изделий - полиэтиленовая пленка, отрезки труб, пластмассовые бутылки) загружаются в измельчитель 1, где происходит измельчение вышеупомянутых полимерных компонентов, после чего полученная неоднородная шихта подается в усреднитель 2, где в результате перемешивания образуется более однородная шихта, которая поступает в приемный патрубок (на фиг. 1 не показан) шнекового подогревателя 3. В шнековом подогревателе 3, при давлении P₁ несколько большим атмосферного Р₀, при медленном перемещении шихты сверху вниз по шнеку 4, происходит ее нагревание через стенку до температуры 150-200°С дымовыми газами с температурой 500-600°С (относительно невысокая температура дымовых газов объясняется низким содержанием горючих компонентов в пиролизном газе), поступающими из камеры сгорания 6 в тепловую рубашку 5 и охлаждающихся в ней до температуры 250-300°С, в результате чего в шихте образуются водяной пар, легкокипящие углеводороды, значительная часть твердых органических компонентов (пластмасс и полиэтиленовой пленки) становится пластичной, повышается давление, а сама шихта приобретает вид пасты, которая поступает в дегазатор 8. Дымовые газы с температурой 250-300°С удаляются из шнекового подогревателя 3 по трубопроводу дымовых газов 9 и поступают газовую зону 18 газонаполнителя 10 с давлением Р₂, величина которого больше атмосферного Р₀. Одновременно, в дегазаторе 8, в результате увеличения объема и некоторого снижения давления, из шихты выделяется пиролизный газ с температурой 120-170°С, представляющий собой смесь паров воды, азота, двуокиси углерода, легкокипящих углеводородов и незначительного количества кислорода (точный состав пиролизного газа определяется составом шихты и температурой ее нагрева в шнековом подогревателе 3, который отводится в горелку камеры сгорания 6 шнекового подогревателя 3, а дегазированная шихта, имеющая вид пасты под действием силы тяжести поступает в наклонный конический поддон 11 дегазатора 8, откуда по выходному патрубку 12 под действием разности давлений поступает в контактную зону 21 газонаполнителя 10, давление в которой равно атмосферному Р₀, на контактную решетку 17, где происходит контакт полимерной пасты с дымовыми газами, поступающими из газовой зоны 18 под действием давления Р₂ при температуре 200-250°С. При этом, в результате этого контакта вредные компоненты дымовых газов (NO_x, SO_x, СО и другие вступают в химические реакции с функциональными группами полимеров [П.В. Зуев, М.В. Успенская, А.О. Олехович. Физика и химия полимеров. Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2010, с. 20; Неницеску К. Общая химия - М.: Мир, 1968, с. 476], значительная часть нейтральных газов (N₂, СО₂) насыщают пасту 28, образовав полимерогазовую эмульсию, которая под действием силы тяжести по наклонной контактной решетке 17 через щелевое отверстие 23 поступает в щелевой канал 24, куда также частично поступают дымовые газы из газовой зоны 18 через перфорированную стенку 20, после чего готовая полимерогазовая эмульсия из выходного отверстия щелевого канала 25, расположенного над траспортером 26 на уровне его боковых бортов 27, сливается на его движущееся полотно и при подходе к концу транспортера 26, по мере застывания приобретает вид газонаполненной гибкой полосы толщиной Δ и шириной равной расстоянию между боковыми бортами 27, которая поступает в камеру охлаждения (на фиг. 1 не показана), где происходит ее окончательное охлаждение и затвердевание. Одновременно, очищенная от вредных компонентов, часть дымовых газов не заполнившая пасту 28, наполняет контактную камеру 21, освобождается от уносимых капель в каплеотбойнике 22, после чего через выхлопной патрубок 15 очищенные дымовые газы поступают в подогреватель сетевой воды 23, которая нагревается до температуры 80-90°С, а дымовые газы охлаждаются до температуры 140-150°С, в результате чего осуществляется дополнительная утилизация их тепла, после чего направляются на газоочистку, если требуется доочистка (на фиг. 1 не показана) и очищенные от вредных примесей (оксидов серы, оксидов азота и пр.), выбрасываются в атмосферу.The method of environmentally friendly recycling of polymer waste is carried out in the proposed device as follows. Pre-sorted polymeric waste (remnants of plastic products - polyethylene film, pipe sections, plastic bottles) are loaded into grinder 1, where the aforementioned polymer components are crushed, after which the resulting heterogeneous mixture is fed into equalizer 2, where, as a result of mixing, a more homogeneous mixture is formed, which enters the intake pipe (not shown in Fig. 1) of the screw heater 3. In the screw heater 3, at a pressure P ₁ somewhat greater than atmospheric P ₀ , when the charge slowly moves from top to bottom along the screw 4, it is heated through the wall to a temperature of 150- 200°C flue gases with a temperature of 500-600°C (the relatively low flue gas temperature is explained by the low content of combustible components in the pyrolysis gas), coming from the combustion chamber 6 into the thermal jacket 5 and cooling in it to a temperature of 250-300°C, in resulting in the formation of water vapor, low-boiling hydrocarbons , a significant part of the solid organic components (plastics and polyethylene film) becomes plastic, the pressure rises, and the charge itself takes the form of a paste that enters the degasser 8. Flue gases with a temperature of 250-300 ° C are removed from the screw heater 3 through the flue gas pipeline 9 and enter the gas zone 18 of the gas filler 10 with a pressure P ₂ , the value of which is greater than atmospheric P ₀ . At the same time, in the degasser 8, as a result of an increase in volume and a slight decrease in pressure, pyrolysis gas is released from the mixture with a temperature of 120-170 ° C, which is a mixture of water vapor, nitrogen, carbon dioxide, low-boiling hydrocarbons and a small amount of oxygen (the exact composition of the pyrolysis gas is determined by the composition of the charge and the temperature of its heating in the screw heater 3, which is diverted to the burner of the combustion chamber 6 of the screw heater 3, and the degassed charge, which has the form of a paste under the action of gravity, enters the inclined conical pan 11 of the degasser 8, from where it goes through the outlet pipe 12 under the action of pressure difference enters the contact zone 21 of the gas filler 10, the pressure in which is equal to atmospheric P ₀ , to the contact grid 17, where the polymer paste contacts with flue gases coming from the gas zone 18 under the action of pressure P ₂ at a temperature of 200-250 ° C. At the same time, as a result of this contact, harmful components of flue gases ( NO _x , SO _x , CO and others enter into chemical reactions with functional groups of polymers [P.V. Zuev, M.V. Uspenskaya, A.O. Olehovich. Physics and chemistry of polymers. Tutorial. - St. Petersburg: St. Petersburg State University ITMO, 2010, p. twenty; Nenitescu K. General chemistry - M.: Mir, 1968, p. 476], a significant part of the neutral gases (N ₂ , CO ₂ ) saturate the paste 28, forming a polymer-gas emulsion, which, under the action of gravity along the inclined contact grid 17 through the slot 23, enters the slot channel 24, where flue gases from the gas zones 18 through the perforated wall 20, after which the finished polymer-gas emulsion from the outlet of the slotted channel 25, located above the conveyor 26 at the level of its side boards 27, merges onto its moving canvas and, when approaching the end of the conveyor 26, as it solidifies, takes the form of a gas-filled flexible a strip with a thickness Δ and a width equal to the distance between the side walls 27, which enters the cooling chamber (not shown in Fig. 1), where it is finally cooled and solidified. At the same time, cleaned of harmful components, part of the flue gases that did not fill the paste 28 fills the contact chamber 21, is released from the entrained droplets in the droplet eliminator 22, after which, through the exhaust pipe 15, the purified flue gases enter the heating water heater 23, which is heated to a temperature of 80- 90 ° C, and the flue gases are cooled to a temperature of 140-150 ° C, as a result of which additional utilization of their heat is carried out, after which they are sent for gas cleaning, if additional purification is required (not shown in Fig. 1) and purified from harmful impurities (sulfur oxides , nitrogen oxides, etc.), are emitted into the atmosphere.

Размеры газонаполненной полосы, представляющей собой элемент строительной конструкции - теплоизоляционный материал, регулируются шириной транспортера 26 и высотой боковых бортов 27 Δ, а ее газонаполненность - временем пребывания газонаполненной эмульсии на контактной решетке 17 и ее температурой.The dimensions of the gas-filled strip, which is an element of the building structure - a heat-insulating material, are regulated by the width of the conveyor 26 and the height of the side boards 27 Δ, and its gas content - by the residence time of the gas-filled emulsion on the contact grid 17 and its temperature.

Таким образом, предлагаемый способ экологичной утилизации полимерных отходов и устройство для его осуществления, наряду с улучшением экологической ситуации в месте обезвреживания отходов, обеспечивает полную утилизацию их наиболее опасной (органической) части с одновременным получением топливного газа, обеспечивающего собственные нужды утилизации, элементов строительных конструкций (теплоизоляционных материалов) и горячей воды для отопления и горячего водоснабжения.Thus, the proposed method for the environmentally friendly disposal of polymer waste and a device for its implementation, along with improving the environmental situation at the place of waste disposal, ensures the complete utilization of their most dangerous (organic) part with the simultaneous production of fuel gas, which provides for the own needs of recycling, elements of building structures ( thermal insulation materials) and hot water for heating and hot water supply.

Claims

1. A method for recycling polymer waste, comprising grinding and mixing polymer waste, heating the resulting mixture to a liquid state while slowly moving it from top to bottom along a screw heater through the wall with flue gases to a temperature of 150-200 ° C at a pressure P ₁ greater than atmospheric, flue gases with a temperature of 500-600°C, coming from the combustion chamber of the screw heater into its thermal jacket and cooling in it to a temperature of 250-300°C, as a result of which water vapor, low-boiling hydrocarbons are formed in the charge, and the solid polymer components become plastic, increases pressure, and the mixture itself takes the form of a paste that enters the degasser, flue gases with a temperature of 250-300 ° C are removed through the pipeline of the screw heater and enter the gas zone of the gas filler with a pressure P ₂ , the value of which is greater than atmospheric pressure, at the same time, pyrolysis gas is released from the degasser with a temperature of 120-170 ° C, which is a mixture of vapors water, nitrogen, carbon dioxide, low-boiling hydrocarbons and oxygen, which is discharged into the burner of the combustion chamber of the screw heater, and the degassed charge, which has the form of a paste, under the action of gravity enters the inclined pan of the degasser, through the outlet pipe of the degasser, under the action of a pressure difference, the paste enters the contact zone of the gas filler, the pressure in which is equal to atmospheric, to the contact grid, where the paste comes into contact with the flue gases coming from the gas zone under the action of pressure P ₂ at a temperature of 200-250 ° C, as a result of which the harmful components of the flue gases enter into chemical reactions with functional groups of polymers, a significant part of the neutral gases saturates the paste, forming a polymer-gas emulsion, which, under the action of gravity along an inclined contact grid through a slotted hole, enters the slotted channel, where flue gases from the gas zone also partially enter through a perforated wall, ready-made polymer gases th emulsion from the outlet of the slotted channel merges onto the moving canvas of the belt conveyor to form a gas-filled flexible strip, which is an element of the building structure, at the same time, the part of the flue gases cleaned of harmful components, which did not fill the paste, fills the contact chamber, is freed from entrained drops in the droplet separator, after after which, through the exhaust pipe, the purified flue gases enter the network water heater, which is heated to a temperature of 80-90 ° C, and the flue gases are cooled to a temperature of 140-150 ° C, as a result of which their heat is additionally utilized, after which they are sent to an additional gas treatment and finally cleaned of harmful impurities are released into the atmosphere.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure P ₁ is maintained in the screw heater, the value of which is greater than atmospheric P ₀ , the flue gases from the screw heater enter the gas zone of the gas filler with pressure P ₂ , the value of which is greater than atmospheric P ₀ , degassed the charge in the form of a paste under the action of gravity through the outlet pipe of the degasser under the action of a pressure difference enters the contact zone of the gas filler, the pressure in which is equal to atmospheric Р ₀ , to the contact grid, where the paste contacts with the flue gases coming from the gas zone under the action of pressure Р ₂ at a temperature of 200-250 ° C, as a result of which the harmful components of flue gases (NO _x , SO _x , CO) enter into chemical reactions with functional groups of polymers, a significant part of the neutral gases (N ₂ , CO ₂ ) saturate the paste, forming a polymer gas emulsion, which, under the action of gravity along an inclined contact grid through a slotted hole, will fill with gas Since the core enters the slotted channel, where flue gases from the gas zone also partially enter through the perforated wall of the gas filler, the finished polymer-gas emulsion from the outlet of the slotted channel merges onto the moving conveyor belt and, when approaching its end, as it solidifies, takes the form of a gas-filled flexible strip with a thickness Δ and a width equal to the distance between the side walls that enters the cooling chamber, at the same time, cleaned of harmful components, the part of the flue gases that did not fill the paste fills the contact chamber, is released from the entrained drops in the droplet separator, after which the purified flue gases through the exhaust pipe enter the hot water heater.

3. A device for implementing a method for recycling polymer waste, comprising a chopper connected to each other at the inlet and outlet of the processed polymer components, an equalizer, which is an apparatus with a stirrer installed vertically one above the other, a screw heater, consisting of a screw placed in a thermal jacket, equipped with a combustion chamber with a gas-oil burner connected by a pyrolysis gas pipeline to a degasser, a network water heater, a belt conveyor for forming a gas-filled flexible strip from a polymeric waste charge, which is an element of a building structure, a cooling chamber, characterized in that the degasser is equipped with an inclined conical bottom connected through the outlet pipe with a gas filler, consisting of a rectangular body with a pyramidal cover, equipped with an exhaust pipe and an inclined bottom, inside which there is an inclined contact grid dividing the gas filler into a gas zone, which the edge is equipped with a flue gas inlet pipe and a perforated wall, and a contact zone in which a droplet eliminator is located, connected through an exhaust pipe to the network water heater, and the angles of inclination α of the contact grid and the inclined bottom are equal to the angle of repose of the polymer charge melt, above the lower part of the contact grid in the wall of the gas filler housing there is a rectangular slotted outlet connected to a rectangular slotted channel communicating with the gas zone through a perforated wall, the outlet of which is located above the conveyor, at the level of its sides, the height of which relative to the conveyor belt is equal to Δ.