SI9500158A - Postopek in naprava za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih odpadkov - Google Patents

Abstract

Postopek in naprava za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih odpadkov (ogljikovodikov) rešuje ekološki problem enostavno in ekonomično, ter nevarni odpad prevaja v nenevaren - koristen material, tako da se odpadno olje v reaktorju (6) meša z dodatki na bazi kalcija iz silosa (5) in v egzotermni reakciji na principu vakuumske plinske inkapsulacije solidificira v prah (10), sproščena vodna para pa se krožno filtrira v črpalnem sistemu (9), ter je edini produkt, ki izhaja iz kontroliranega in elektronsko nadgledovanega postopka le čisti, hidrofobni, inertni in ekološko sprejemljivi suhi prah - solidifikat.

Description

POSTOPEK IN NAPRAVA ZA OBDELAVO IN IZKORIŠČANJE ODPADNIH OLJ IN POSEBNIH ODPADKOV

Postopek in naprava za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih 2o odpadkov predstavlja elektro - mehanski sistem s pripadajočimi tehničnimi rešitvami za fizikalno - kemični postopek obdelave odpadnih olj in posebnih odpadkov (ogljikovodikov) kot anorganskih vrst odpadkov, ki nastajajo v industrijskih procesih (rafinerije, petrokemična industrija, termoelektrarne, železarne, avtomobilska industrija, železnica, lesna industrija, usnjame in podobna industrija, ter obrati in delavnice, farmacija, proizvodnja obutve, gum, ...). Odpadki so zaoljeni material, kurilno olje, motorno olje, raztopine in veliko število podobnih snovi, kateri imajo v pretežnem delu anorgansko sestavo, ogljikovodik, aciklične in alifatske spojine, kisline, karbide in bisulfide z elementi: C (Ogljik), S (Žveplo), N (Dušik), H₂ (Vodik) in O₂ (Kisik), tudi s težkimi kovinami kot so: Ti (Titan), Mn (Mangan), Fe (Železo), Cr (Krom), Al (Aluminij), Cu (Baker), Zn (Cink) itn., vsebovani v skupinah organskih in anorganskih spojin in snovi v osnovi metil - butil, vinil - karboksil, metoksil - nitro, alkani in alkeni, amorfni kristalični plastomeri in elastomeri, kot homogene in heterogene zmesi v skupinah žveplenih, halogenih in nitro - spojin v vodi.

Tehnični problem, ki ga predložen postopek in naprava uspešno rešujeta, je odstranjevanje nevarnega vpliva oljnih odpadkov in posebnih odpadkov na okolje. Reševanje problema, ki ga rešuje predložena postopek in naprava je posebej problematično, ker se odpadno olje nahaja v človeški oz. neposredni bližini narave in sicer v rezervoarjih, cisternah, v sodih in podobnih posodah, ki ne morejo zdržati agresivnega vpliva. Pri razkroju posod vsebina izteče ter onesnaži okolico. Pri shranjevanju odpadnega olja v odprtih jamah v naravi lahko prej ali slej pride do popolne devastacije terena, kontaminacije zemljišča, onesnaženja podtalnih voda, neprijetnega vonja in podobno.

Najnovejše rešitve, kjer se odpadno olje shranjuje v posebej izgrajenih bazenih iz vodoodpomega in neprepustnega materiala oz. betona premazanega z zaščitnimi sredstvi proti kislinam, so se pokazale, kot neekonomična in tudi le začasna rešitev.

Sežiganje odpadnih olj pa je, zaradi nevarnih plinov tako v nizkotemperatumih kot tudi v visokotemperatumih režimih, prepovedano zaradi razširjanja strupenih plinov (NO, Cl, SO, CO, Dioxin, ...), filterski sistemi pa so precej dragi in komplicirani.

Uničevanje odpadnih olj na drugačne načine, ki so se uporabljali v zadnjih 20 - tih letih, so opustili, ker so bili predragi (piroliza, inceneracija, centrifuga, nevtralizacija), ali pa prenevarni za okolje in zaradi tega prepovedani.

Edina ekonomsko in ekološko priznana rešitev za uničevanje nevarnega vpliva odpadnega olja je njegovo fizikalno - kemično spreminjanje in kondicioniranje v neko drugo obliko in nenevarno vsebino, ki se lahko vklopi v naravo, ali pa industrijsko naprej lahko izkorišča.

Bistvo izuma predstavlja postopek in naprava, ki omenjeni postopek omogoča ter v osnovi vsebuje pripravo zmesi odpadkov, katerih glavni nosilec je anorganski delež ogljikovodikov, v določenem zaporedju fizikalno - kemičnega preoblikovanje pripravljene zmesi in posamezne tehnične rešitve mehanskega izvajanja postopka.

Opadni oljni material, ki ga obdelujemo po postopku po izumu mora v osnovi vsebovati več kot 65% ogljikovodikov (naftni odpadki, oljni odpad, zaoljeni mulj, katran, mazut, parafin, gudron, gudronska glina, staro motorno in kurilno olje), medtem ko je okrog 5-10% v zmesi dodatka na bazi kalcija v obliki suhega prahu, kot je CaCO₃, kamniti prah, pesek, opečni prah, šuta, malta, prah odpadnega ometa, zemlja in podobno).

Ostalo razliko do 100% zapolnijo ogljikovodiki v drugi obliki, ki nosijo CnH_n, OH', H⁴, kislinsko radikalno vrsto SO₄ ²' komleksno vezano vodo, oljne emulzije, mineralna topila, sulfo - vrste likvidne, ali pa v pastozni obliki, mulj, prah, pepel,...

Drugo komponento v postopku predstavlja čisti kalcij - oksid, kalcij io hidroksid, kalcij karbonat (CaO, Ca (OH)₂, CaCO₃), ki v razmerju 0,3 - 0,5 proti ogljikovodikom vstopa v skupno reakcijo. Doziranja so strogo kontrolirana tako, da se spoštujejo fizikalno - kemična pravila (stehiometrijski račun, molekulami odnosi, volumno - težinska razmerja, hitrost posameznih reakcij, temperatura procesa itn.).

is V temperaturnem območju od 25-100°C vodimo proces tako, da plini ne izjajajo iz reaktorja, še posebej zaradi nevarnosti zastrupitve ozračja, saj so plini, ki se razvijajo zelo strupeni, kot npr. butin C₄H₆, freon 11, eter (C₂H₅)₂ O, propanal C₂H₅CHO, propanon (CH₃)₂CO v območju od 27-57°C, ter kloroform CHCI₃, metanol CH₃ OH, tetraklormetan CHCCU, etanol

C₂H₅OH, benzol CeH₆, propanol C₃H₇OH v območju od 57 do 98°C.

Zaradi te nevarnosti je potrebno takoj na začetku postopka z mehansko tehniko mešanja omogočiti ustvarjanje zaprte krogle, ki ne bo dovolila izhajanje par in plinov, ampak da se v njej ustvarja vakum z naraščanjem pritiska in temperature. V zaprti krogli, na temperaturnem nivoju 95-105°C, pritisk vodne pare stiska in zmanjšuje kroglo, to pa je tisti pogoj, ki je potreben da se ustvarja začetek plinske inkapsulacije, ki se v tem trenutku ne da več izogniti. Centralni del ( v teh pogojih je že disocirani kation) začne z ionsko fuzijo z anionom, ki ima večji elektropotencial, in proces vztraja vse do končnega zapiranja kompleksnega delca z kalcijevo ovojnico. To je trenutek prehoda krogle v stabilen - nevtralen produkt kompaktne, homogene konzistence - solidifikat.

Ko se enkrat začne, se proces solidifikacije vzdržuje sam, ker so verige io CH-O-R/Ca v teh pogojih intermedijalno popolnoma zaprte v celotni enotni krožni cikel.

Napravo, ki omogoča izvedbo opisanega postopka, sestavljajo štirje glavni sklopi in sicer: sprejemni sklop za priprave materiala s translacijo in mešanjem vložka; del, kjer obdelovano snov razbijemo in raztrosimo v namen ustvarjanja pogojev vakum-kroglic; del v katerem se izvaja plinska inkapsulacija in del za solidifikacijo (transformacijo materiala na osnovi agregatnega stanja, na osnovi fizikalno-kemijske sestave ter na osnovi oblike, barve, vonja in specifične teže-gostote).

Glavni deli naprave po izumu so: sprejemni del vloženega materiala za obdelavo, sprejemni del za kalcij in dodatke, reaktorska enota s štirimi razporejenimi funkcijami ter izhodni recipienti za solidifikat in vodno paro.

Postopek in napravo za obdelavo in izkoriščanje posebnih odpadkov po izumu bomo podrobneje obrazložili na osnovi izvedbenega primera in slik, od katerih kaže:

slika 1 napravo po izumu v shematskem pogledu in delnem prerezu s strani;

slika 2 napravo po izumu v shematskem pogledu in delnem prerezu v tlorisu.

io Postopek po izumu rešuje zastavljen tehnični problem s tehnologijo obdelave in načina medsebojnih interakcij v procesu, ki nastaja v trenutku mešanja odpadnega olja z dodatkom na bazi kalcija (Ca) in sicer kalcij oksida (CaO), kalcij - karbonata(CaCO₃) in kalcij - hidroksida )Ca(OH)₂). Postopek po izumu poteka po naslednjem zaporedju:

- priprava oljnega odpada (viskoznost in sl.);

- dodajanje aditiva na bazi kalcija;

- mešanje v reaktorju z nastajanjem egzotermne reakcije (osvobajanje toplote v reakciji);

- nastajanje plinske inkapsulacije (vakumsko zajemanje celic v zaprtem okrožju določenih pogojev temperature in pritiska);

- solidifikacija materiala z odvajanjem vodne pare (nastajanje suhega in drobnega prahu);

- izhajanje solidifikata iz reaktorja.

Naprava po izumu v shematskem pogledu in delnem prerezu, ki je prikazana na sliki 1 ima v bližini izvedeno zajetje za zbiranje odpadkov iz katerega po kanalu s pomočjo zapore 1 ali na drugi način s pomočjo bagerja, oz. z vlečno žičnico ali podobnim načinom transportiranja s (odvisno od sestave, gostote in agregatnega stanja oljnih odpadkov).

Vsebina tako imenovane črne jame, ki je prikazana na sliki 1 je v osnovi naslednja: tekoče lahko olje (c) na vrhu, zaoljena voda (d), gosto težko olje (e), in na dnu je zelo gost, trd in precej debela plast trdnega oljnega materiala (f). V tleh okrog črnih jam pa je zemlja z glino (a) in zaoljena io zemlja (b).

Zaoljeno vodo (d) najprej izčrpamo iz jame in posebej nevtraliziramo, ves ostali material transportiramo v korito s spiralno vlečnico 2. Priprava in nadaljevanje poti oljnega materiala gre skozi kanal 3 in 4 s pogonom transporterja v reaktor 6. Dodajanje aditiva na osnovi kalcija se is transportira iz silosa 5. V reaktorju se začne mešanje in egzotermna reakcija s temperaturo med 140 in 200°C.

Reaktor 6 obdeluje snov na principu ustvarjanja vakumskega prostora v centralni osi v katerem prihaja do možnosti plinske inkapsulacije, kjer pod določenimi pogoji pride do solidifikacije materiala, ki predstavlja končni cilj

2o postopka. Solidifikat 10 izhaja po neskončnem trakastem transporterju 7 in potem v rezervoar 8 (odlagališče, tovornjak, železniški vagon ali na kup v okolici obrata).

Filtrat vodne pare s pomočjo črpalke z zajemom kalcijevega oksida in hidroksida prevzame filterski krožni cevovod 9.

Regulacija procesa se vodi v centralni komandi z elektronskim vodenjem

11.

Dobljeni solidifikat 10 po izumu je nenevaren, hidrofoben prah, sivo - bele do svetlo ijave barve, brez posebnega vonja in okusa, z večjo lužnasto vrednostjo (pH 10,5 -12,5). Po laboratorijskih analizah je solidifikat brez toksičnih snovi in je dober hidroizolacijski material (k=5* IO⁸ cm/s) in energetski material (W=6 - 26 MJ/kg), lahko je pumpabilen s specifično io težo p=0,9-0,93 kg/dm³, ter se ne meša z vodo in plava na njej. Solidifikat je možno izkoriščati v gradbene in energetske namene, ali pa ga odlagati na urejeni komunalni deponiji.

Tako postopek in naprava, katerih produkti so predmet te prijave, popolno rešuje problem nevarnega vpliva odpadnega olja, zaoljenih materialov, is rafinerijskih - gudronskih odpadkov, oljevin, gošč, katranskih - mazutnih, smolastih in muljnih snovi, emulzij in drugih vrst odpadnih ogljikovodikov.

S pripravljenim odpadnim materialom (zmesi ogljikovodikov, dodatkom anorganskega dela, kislin in z polnili zaradi povečevanja kontaktne površine medsebojnega dejanja v reakciji kationa OH, SO₄ ²', ter

2o katalizacije z anioni H⁺, Ca⁺² ) pride do procesa egzotermne reakcije, vakumske plinske inkapsulacije in solidifikacije odpadnega olja.

Z napravo po tej patentni prijavi, ki je prilagojena za kontinuirano in diskontinuirano, tudi avtomatizirano delo, dobljeni solidifikat 10 je nevtralen, inaktiven, stabilen in homogen suh prah, belo-sivo do rjave temno sive barve, z visokimi hidrofobnimi lastnostmi, hidroizolacijskim koeficientom k=5* 10’⁹ cm/s, s spodnjo kalorično vrednostjo H = 6 MJ/kg, ter z gostoto nižjo od vode (p=0,900-0,930 kg/l).

Novost postopka in naprave za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih odpadkov je v primerjavi proti že znanim tehnologijam solidifikacije v tem da je:

- vložek odpadnih olj in posebnih odpadkov (ogljikovodikov) lahko sestava anorganskega in organskega deleža v različnih razmerjih io v katerem se pripravlja le kvantitativna prisotnost C - H - O neskončnih verig, ostalo pa je lahko posebni in nevarni odpad na drugi osnovi v različnem agregatnem stanju, obliki in sestavi za katerega se količina določi na osnovi analiz in stehiometrijskih razmerij, pa omejitev v spojinah CI, N, CN je prisotna v smislu teh is izračunov;

- plinska inkapsulacija ki je predhodnik solidifikacije se ustvarja kot fenomen v fizikalno - kemični brezatmosferski (vakumsko) zaprti krogli, ki nastane zaradi specifičnega mešanja v reaktorju, kjer se material razporedi tako, da se ustvarja krogla, ki s temperaturo od egzotermne reakcije izsuši jedro in se v pogojih p*v=n*R* T začne disociacija, ter notranji kation privlači prvi elektrokemično močnejši potencial aniona z Ca²*, ter se nad molekulo kalcija v presežku obnaša, kot ovojnica zelo odporne membrane, ki veže molekularne sile podobne Van der VVallsovim;

- solidifikacija proces strjevanja materiala in sicer kot pretvarjanje tekočih, pastoznih in trdnih snovi v prah;

- solidifikacija izvedena v predrežimski obdelavi in sicer v času začetka plinske inkapsulacije, torej solidifikacija je nastala v središču osnovega vložka, kjer je začeta, potem pa seje le nadaljevala zaradi ustvarjanja, za potek, nujnih pogojev.

Po postopku in napravi po izumu pridobljen solidifikat predstavlja kakovostni prahu, ki je v celoti obdelan, je enoten, zelo drobnih zrnc, mehak in suh lebdeči prah s konstantno kakovostjo in konstantnimi mehanskimi lastnostmi v celotnem procesu karakterističnega vložka.

Claims (2)

1. Postopek za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih odpadkov,

5 označen s tem, da pripravimo oljni odpad z več kot 65% ogljikovodikov in 5-10% zmesi dodatka na bazi kalcija v obliki suhega prahu, kot je CaCO3, kamniti prah, pesek, opečni prah, šuta, malta, prah odpadnega ometa, zemlja in podobno ter ostalo razliko do 100% zapolnimo z ogljikovodiki v drugi io obliki, ki nosijo C_nH„, OH’, H⁴, kislinsko radikalno vrsto SO<²' komleksno vezano vodo, oljne emulzije, mineralna topila, sulfo - vrste likvidne, ali pa v pastozni obliki, mulj, prah, pepel; da drugo komponento v postopku predstavlja čisti kalcij - oksid, kalcij - hidroksid, kalcij karbonat (CaO, Ca (OH)_2i CaCO₃), ki v razmerju 0,3 - 0,5 proti ogljikovodikom vstopa v is skupno reakcijo, nakar sledi mešanje v reaktorju z nastajanjem egzotermne reakcije in nastajanja plinske inkapsulacije; da vodimo proces v temperaturnem območju od 25-100°C z mehanskim mešanjem tako, da ustvarimo zaprto kroglo, ki ne dovoljuje izhajanja par in ampak se v njej ustvaija vakum z naraščanjem pritiska in temperature, nakar na

20 temperaturnem nivoju 95-105°C pritisk vodne pare stiska in zmanjšuje kroglo kar ustvarja začetek plinske inkapsulacije z ionsko fuzijo z anionom, ki ima večji elektropotencial, in proces vztraja vse do končnega zapiranja kompleksnega delca z kalcijevo ovojnico, nakar preide zaprta krogla v stabilen - nevtralen produkt kompaktne, homogene konzistence soldifikat (10); da se proces solidifikacije vzdržuje sam, ker so verige CHO-R/Ca v teh pogojih intermedialno popolnoma zaprte v celotni enotni krožni cikel, ki omogoča solidifikacijo materiala z odvajanjem vodne pare s in tako nastajanje suhega in drobnega prahu soldifikata (10), ki izhaja iz reaktorja (6).

2. Naprava za obdelavo in izkoriščanje odpadnih olj in posebnih odpadkov io po postopku po zahtevku 1, označena s tem, da je sestavljena iz reaktorja (6) v katerega z ene strani s pomočjo spiralne vlečnice (2) skozi kanala (3,4) in preko zapore (1) prihajajo odpadne sestavine (a,b,c,d,e,f) v reaktor (6), iz silosa (5) pa aditivi, pri is čemer produkt iz reaktorja (6) v obliki suhega praha pada na tračni transporter (7) in lahko se ga odvaža z vozilom (8), sproščena vodna para se prečiščuje skozi krožni filter (9), pri čemer se regulacija procesa vodi v centralni komandi (11).