SK41196A3

SK41196A3 - Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials

Info

Publication number: SK41196A3
Application number: SK411-96A
Authority: SK
Inventors: Motasimur R Khan; Christine C Albert; Stephen J Decanio
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1997-06-04
Also published as: WO1995009903A1; FI961367A; JP2756731B2; US5498827A; JPH09500687A; BG100475A; BR9407759A; NO961293D0; AU7926094A; PL313795A1; CA2173246A1; EP0722482A1; CZ98296A3; CN1136325A; FI961367A0; NO961293L; EP0722482A4; AU675596B2

Description

Hydrotermálna materiálov úprava a čiastočná oxidácia plastických

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu zachádzania s odpadom plastického materiálu, ktorý by bol v súlade so životným prostredím. Zvlášť sa týka spôsobu zhodnotenia odpadu plastických materiálov pre výrobu čerpateľných kalov uhľovodíkových tekutých roztokov a hydrotermálne upravených odpadov uhlíkatých materiálov obsahujúcich plastický materiál a zavádzanie zmieneného kalu do splynovača s čiastočnou oxidáciou, pre výrobu syntézneho plynu, redukčného plynu alebo vykurovacieho plynu.

Doterajší stav techniky

Odpad z plastov dosky, pretlačovaných plastov, laminátov a je pevný organický polymér vo forme tvarových plástov, výliskov,stužených penových plastov. V USA sa predáva ročne okolo 30 miliárd kilogramov plastov. Napríklad zvýšená výroba automobilov prináša i zvýšené množstvo použitých plastov. Vel'ká časť týchto plastických materiálov končí ako odpadné plasty na smetiskách. Aj keď množstvo plastov tvorí len malú časť odpadu na smetiskách, tj. okolo 7% hmotnosti a okolo 20% objemu, vyvoláva to ťažkosti pri ich zahrabávaní. Náklady na skladovanie na smetiskách robili v roku 1993 12$ až 100$ na tonu (mimo náklady na dopravu), pričom náklady neustále rastú. Skladovanie na smetiskách sa nejaví ako prijateľný a tolerovateľný spôsob zachádzania s plastickými materiálmi. Vplyvom kombinovaného javu nepopulárnosti dnešných zariadení a na druhej strane potreba štátu umožniť normálny rast obyvateľstva, sú smetiská aj tak všade na svete predmetom zákazu. Existujúce zariadenie-2takisto čelí problému, ako dlho ešte bude fungovať. Toxické odpady zo skladovaných plastov presakujú do spodných vôd, ktoré sú spoločným zdrojom pitnej vody. Takisto spaľovanie na mieste alebo v spaľovniach, čo je alternatívna metóda zachádzania s plastami, je veľmi nežiadúce, pretože silne zamoruje okolie škodlivými plynmi a sadzami. Pokiaľ ide o recyklovateľné plasty, je ekonomicky vhodné recyklovať len okolo 1% váhového množstva plastových odpadov. Z toho čo bolo povedané je zrejmé, že zachádzanie s odpadom problém, ktorý najviac zaťažuje.

hladiska životného prostredia, sa javí možnosť skvapalnenia širokého spektra plastických z hladiska Prijateľným plastických materiálov je životného prostredia národy spôsobom, z čiastočného surovín na spracovanie, čím sa zmenší objem a takisto náklady na spracovanie čiastočnou oxidáciou. Vyrába sa tak syntézny plyn, redukčný plyn a vykurovací plyn. Okrem toho je relatívna stredná výhrevnosť plastického materiálu väčšia ako 3,000 Btu/lb, čo je výhodné pre vnútorné tepelné procesy, alebo pre vedľajšiu výrobu horúcej vody alebo pary.

Podstata vynálezu

Vynález sa týka, z hladiska životného prostredia prijateľného spôsobu čiastočnej oxidácie čerpatel'ného vodného kalu hydrotermálne upraveného tuhého uhlíkatého plastického materiálu, obsahujúceho anorganické plnidlo alebo stužujúci materiál, pričom sa vyrába syntézny plyn, redukčný plyn alebo vykurovací plyn, kedy tento spôsob má nasledujúce kroky:

1) granulácia plastického materiálu obsahujúceho plnidlo alebo stužujúci materiál,

2) miesenie granulovaného plastu z 1) s vodou pre výrobu kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozsahu od 60

-3do 80 % hmotnosti,

3) predhrievanie kalu z 2) po dobu rozmedzia okolo 5 minút až 1 hodiny, pri teplote od 176,5°C do 246°C a bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme,

4) hydrotermálna úpravu predhriateho kalu z 3) v uzavretej nádobe bez prístupu vzduchu uskutočňovanú po dobu 15 až 90 minút a pri teplote v rozmedzí 232°C a pri tlaku okolo 100 do 120 psig a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri tejto teplote,

5) chladenie hydrotermálne upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37,7°C, až 93, 2°C, a separovanie aspoň jedného druhu plynu z kalu, a to zo skupiny skladajúcej sa z C0₂, CO, H₂S, NH_a a ľahkých uhlíkatých plynov,

6) miesenie ochladeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivom a vodou, za účelom výroby čerpateľného vodného kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozmedzí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostný pomer tuhého uhlíkového paliva ku kalu v rozmedzí 1 až 5 dielov hmotnosti tuhého paliva na každý diel hmotnosti kalu a

7) čiastočnou oxidáciou zmieneného čerpateľného kalu z 6) plynom obsahujúcim voľný kyslík, za účelom výroby surového syntézneho plynu, vykurovacieho plynu alebo redukčného plynu.

U iného uskutočnenia sa surový syntézny plyn, vykurovací plyn alebo redukčný plyn zavádza do obvyklej čistiacej zóny, kde sa odstraňujú z plynu nečistoty.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Predmet vynálezu rieši spôsob, akým je možné zbaviť sa odpadu z plastov, aby sa znečistilo životné prostredie národa. Súčasne s tým sa vyrábajú vedľajšie neznečisťujúce výrobky ako napríklad syntézny plyn, redukčný plyn, vykurovací plyn a nezávadná struska.

-4Spracovanie odpadu z plastických materiálov, ako to bolo popísané, na čerpateľnú suspenznú palivovú náplň generátora čiastočnej oxidácie obsahuje aspoň jeden tuhý uhlíkatý termoplastický materiál alebo obsahuje pridruženú anorganickú látku, a stužujúci materiál. V odpade plastov termoset, ktorý to je plnidlo sa takisto obvykle nachádza síra. Odpad z plastov môže pochádzať zo zastaralého zariadenia, domácich kontajnerov, obalov priemyslových zdrojov a vyradených automobilov. Zmes plastov obsahuje časti rôzneho veku a rôzneho zloženia a prítomnosti rôznych množstiev nespáliteľných anorganických látok obsiahnutých ,v plastoch ako plnidlá, katalyzátory, pigmenty a stužujúce činidlá, je obnova plastických materiálov obecne nevhodná. Okrem toho, úplné spálenie môže uvoľniť toxické a škodlivé zložky, vrátane prchavých a kovov a hydrogén halogény. Pridružené anorganické látky v odpade tuhých plastických látok zahrňujú plnidla, napríklad oxid titánu, steatit, oxid hliníka, siričitan bárnatý a uhličitany. Katalyzátory a urýchľovače pre plasty-termosety obsahujú zložky cínu u polyuretánov a kobalt a zložky mangánu u polyesterov. Vyskytujú sa farby a pigmenty, napríklad zložky kadmia, chrómu, kobaltu a medi, nekovové kovy ako hliník alebo meď v plášťoch odstrižkov drôtov, kovové filmy, tkané alebo netkané sklené vlákna, grafit a stužujúce látky obsahujúce bór (B), oceľ, mosadz a vložky z niklu, olovené zlúčeniny z plastických automobilových akumulátorov. Ostatné ťažké kovy ako kadmium, arzén, bárium, chróm, selén a ortuť sa môžu takisto vyskytovať. Anorganické zložky sa nachádzajú v tuhých uhlíkatých materiáloch s plastom v stopovom množstve až 60% hmotnosti, rovnako tiež množstvo hmotnosti 1 až 20% hmotnosti. Odpad plastického materiálu sa môže vyskytovať ako doska, fólia, výlisok, vytlačovaný materiál, stužený plast a penový plast. V tab.l je uvedený prehľad o predaji tuhých uhlíkatých plastov v USA v r. 1991, ktoré

-5materiály pre použitie u tohto sú vhodné ako počiatočné materiálu.

Tab.l

Materiál

Acrylobutadienstyren (ABS)

Ak ryl

Alkyd

Buničina

Epoxy

Nylon

Fenolová živica

Polyacetal

Polykarbonát

Polyester, termoplast.

Poplyester, nenasýtený

Polyetylén s vysok.hustotou

Polyetylén s nízk. hust.

Zliatiny na báze polyfenolov

Polypropylén a kopolyméry

Polystyrén

Ostatné styrény

Polyuretán

Polyvinylchlorid a kopolyméry

Ostatné vinyly

Styrén akrylonitril (SAN)

Termoplastické elastomery

Močovina a melamin

Ostatné

1991 (mil.libier)

1,125

672

315

840

428

536

2,556

140

601

2,549 1,081 9,193 12,143 195 8,155 4,877 1,180 2,985 9,130 120 117 584 1,467 345

Celkom 60,598

Tuhý uhlíkatý materiál s plastom, ktorý obsahuje

-6s plastom. Tento matenal je prostriedkami na maximálnu veľkosť menšie 0,32 cm. Granulovanie je prednosť, zmenšenie veľkosti plastu.

pridruženú anorganickú látku, to je plnidlo alebo stužujúci materiál, má vyššiu tepelnú hodnotu (HHV) v rozmedzí okolo 3000 až 19000 BTU na libru tuhého uhlíkatého materiálu granúlovaný obvyklými častíc 0,635 cm alebo na spôsob, ktorému sa dáva Použiť sa dá akýkoľvek obvyklý granulátor a mlyn. Granulátor napríklad ľahko rozdrví a zomelie tuhé kúsky plastu na častice o veľkosti, pri ktorej prejdú cez ASTM Eli Alternatíve Sieve Designation (sito s veľkosťou ôk 0,635 cm a menšími). Mlyn odoberá výrobok z granulátora a ihneď mení jeho veľkosť na 0,32 cm a menší u ASTM Eli čís.7.

Vhodný granulátor a mlyn sa vyrába napríklad u fy. Entoleter Inc., 251 Welton Street, Hamden, CT 06517. Množstvo popola v dodanej granulovanej vzorke tuhého uhlíkatého materiálu s plastom je v rozmedzí od zhruba 5 do 70 hmotnosti. Napríklad množstvo popola u rozdrvených zvyškov plastu z automobilov (ACR) je 58% hmotnosti. Granulovaný tuhý uhlíkatý materiál s plastom je zmiešaný s vodou, s ktorou vytvára kal plastu, ktorý má obsah pevných častíc okolo 60 až 80% hmotnosti a ktorý má minimálnu vyššiu hodnotu výhrevnosti (HHV) kalu okolo 2500 BTU/lb (British Termal Unit- BTU).

Kal plastu je predhrievaný na teplotu okolo 176,5°C až 245,8°C bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme po dobu 5 min. až 1 hod. Predhriatie sa dá napríklad uskutočniť vo výmenníku tepla s dvoma rúrkami alebo v opláštenom skrutkovom dopravníku. Tlak je rovnaký ako tlak vodných pár pri teplote predhrievania. Kal plastu je ďalej hydrotermálne upravovaný v uzavretej nádobe, napríklad v autokláve, a to bez prístupu vzduchu po dobu 15 až 90 minút, obvykle 60 minút, keď tlak má hodnotu medzi 100 až 1200 psing, obvykle 400 až 500 psing, pri teplote v rozmedzí 232°C až 343°C,

-7- ...:

obvykle 260°C až 287°C. U jedného uskutočnenia je krok predhrievania a hydrotermálnej úpravy realizovaný v rovnakej nádobe, napríklad vo vnútorne alebo z von vyhrievanom autokláve.

Voda pre výrobu kalu plastu sa môže získať z odpadovej vody, ktorá vzniká v systéme čiastočnej oxidácie, napríklad z vody používanej k ochladzovaniu horúceho prúdu syntézneho plynu. Ostatné zdroje vody zahrňujú odpadovú vodu z čistiarne odpadových vôd, závodu biochemickej úpravy kanalizačných kalov alebo karcinogénne a iné nebezpečné zdroje vody z chemických závodov.

U iného uskutočnenia sa prídavné množstvo rozomletého tuhého uhlíkatého paliva zmiesi s kalom plastu a spoločne predhrieva a hydrotermálne upravuje spôsobom, ktorý už bol popísaný. Napríklad od 0,5 do 2 dielov tuhého uhlíkatého paliva na každý diel kalu plastu sa spoločne rozomelie, predhreje pri teplote od 176,5°C do 245,8°C a hydrotermálne upraví. Tuhé uhlíkaté palivo obsahuje časticový uhlík, čierne uhlie, koks z uhlia, ropný koks, živičnú bridlicu, dechtové piesky, asfalt, živicu a ich zmesi. Uhlie obsahuje antracit, živicu, položivicu a lignit. Tuhé uhlíkaté palivo má maximálnu veľkosť častíc takú, že 10% častíc prejde cez sito ASTM E 11-70 SSD 2,8 mm (alternatívne číslo 7). Predhriata zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva sa zavedie do uzavretého autoklávu, kde sa hydrotermálne upravuje bez prítomnosti vzduchu po rovnakú dobu, pri rovnakej teplote a tlaku a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri rovnakej teplote, ako už bolo uvedené u hydrotermálnej úpravy kalu plastu bez tuhého uhlíkatého paliva. Hydrotermálnou úpravou kalu plastu bez prítomnosti tuhého uhlíkatého paliva, sú pevné častice kalu plastu viac suspenzné pri zmenách ich štruktúry a zloženia. Takisto častice plastu obsahujúce penu sa menia na viac suspenzný granulovaný materiál. Hydrotermálna úprava uholných častíc,

-8zvlášť častíc podradenejšieho uhlia, vyvoláva chemické zmeny v štruktúre uhlia tým, že odvádza funkčné skupiny obsahujúce kyslík, čím vzniká materiál s vyššími suspenznými vlastnosťami. Prítomnosť častíc uhlia v kale plastu v priebehu hydrotermálnej úpravy, bráni aglomerácii plastického materiálu a zvyšuje schopnosť tvorby suspenzie zmesi. Okrem toho, ak je použité menej hodnotné uhlie, častice tohto uhlia získajú vyššiu hodnotu, čo znamená, že sa zvýši hustota energie alebo výhrevnosť tohto uhlia.

Po hydrotermálnej úprave je kal plastu alebo zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva ochladzovaná na teplotu v rozmedzí 37,7°C až 93,2°C. Z autoklávu je vypudený najmenej jeden plyn zo skupiny obsahujúci C0₂, CO, H₂S, NH₃, a ľahké uhľovodíkové plyny C_i_C4. Prednosť sa dáva zaslaniu prúdu plynu do obvyklej zóny čistenia plynu. Odvolať sa je možné napríklad na U.S. patent 4,052,176, ktorý je tu uvedený pre porovnanie.

Ochladený hydrotermálne upravený kal plastu alebo zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva sa potom zmiesi s vodou a ďalším zomletým uhlíkatým palivom, ktoré má maximálnu veľkosť častíc takú, že ich 100% prejde sitom ASTM E11-70SSD 2,78 mm (alt.čís.7). Týmto spôsobom sa vyrobí čerpatelná vodná suspenzia, ktorá má obsah pevných častí v rozmedzí od 40 do 60% hmotnosti a pomer hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva a kalu plastu je v rozmedzí 1 ku 5.

Čerpatelná vodná suspenzia granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujúceho plast a tuhé uhlíkaté palivo a prúd plynu obsahujúceho voľný kyslík, sa zavedú do reakčnej zóny voľne priechodnej nezapchanej zvislej žiaruvzdorné nádoby s oceľovými stenami s tokom zhora smerom dolu, v ktorej prebieha čiastočná oxidácia pre výrobu surového syntézneho plynu, redukčného plynu a vykurovacieho plynu. Typický generátor plynu je znázornený a popísaný v U.S. patente 3,544,291, ktorý je tu uvedený pre

-9porovnanie.

Dva, tri alebo štvorprúdový prstencový horák popísaný a znázornený v U.S. patentoch 3,847,564 a 4,525,175, obidva sú tu uvedené pre porovnanie, sa môže použiť pre zavedenie prúdu plynu do generátoru plynu určeného pre čiastočnú oxidáciu. Pokiaľ ide o U.S. patent 3,847,564, môže sa plyn obsahujúci voľný kyslík súčasne viesť cez ústredné potrubie 18 a vonkajší prstencový priechod 14 zmieneného horáka. Plyn obsahujúci voľný kyslík je oddelený od skupiny skladajúcej sa z Čistého kyslíka, tj. obsahujúcej viac ako 95% molov 0₂, vzduchu obohateného kyslíkom s viac ako 21 % molov 0₂, a vzduchu. Plyn obsahujúci voľný kyslík sa používa pri teplote v rozmedzí od 37,7°C do 537,2°C. Čerpatelná suspenzia granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujúceho plast a tuhé uhlíkaté palivo prechádza do reakčnej zóny generátora čiastočnej oxidácie cez prstencový priechod 16 pri teplote v rozmedzí od okolnej teploty až do 343°C.

Zostava horáku sa vloží smerom dolu cez horný vstupný priechod generátora nekatalytického syntézneho plynu. Horák prechádza pozdĺž strednej pozdĺžnej osy generátora plynu, kde spodný koniec vypúšťa niekolkofázovú zmes paliva, plyn obsahujúci voľný kyslík a moderátor teploty priamo do reakčnej zóny.

Vzájomné pomery paliva a plynu obsahujúceho voľný kyslík, sú v prúde vchádzajúceho do generátora starostlivo regulované tak, aby došlo v suspenzii k premene podstatnej časti uhlíka, tj. až do 90% hmotnosti a viac, na oxidy uhlíka, a k udržaniu teploty autogénnej reakčnej zóny v rozmedzí od 981°C do 1925°C. Prednosť sa dáva teplote v splynovači v rozmedzí od 1314°C do 1536°C, pri ktorej sa vyrába roztavená struska. Tlak v reakčnej zóne čiastočnej oxidácie je v rozmedzí od 1 do 300 atm. Okrem toho hmotnostný pomer vody a uhlíku v náplni je v rozmedzí od

-100,2 -3,0 do 1,0, obvykle 0,5-2 do 1,0. Atómový pomer voľného kyslíka k uhlíku v náplni je v rozmedzí 0,8-1,5 do 1,0, obvykle 0,9 až 1,2 do 1,0. Pri zmienených prevádzkových podmienkach vzniká v reakčnej zóne redukčná atmosféra obsahujúca H₂+CO, spoločne s netoxickým kalom.

Doba zotrvania v reakčnej zóne plynového generátoru je v rozmedzí od 1 do 15 sekúnd, lepšie od 2 do 8 sekúnd. Ak je do generátora dodávaný čistý kyslík, môže byť zloženie odpadného plynu z generátora v % molov (suchý základ) nasledovný : H₂ od 10 do 60, CO od 20 do 60, CO₂ od 5 do 60 CH₄ od nuly do 5, H₂S+COS od nuly do 5, N₂ od nuly do 5, Ar od nuly do 1,5. Pri dodávke vzduchu do generátora sú hodnoty nasledujúce: H₂ od 2 do 20, CO od 5 do 35, CO₂ od 5 do 25, CH₄ od nuly do 2, H₂S+COS od nuly do 3, N₂ od 45 do 80, Ar od 0,5 do 1,5. Nepremenený uhlík, popol alebo roztavená struska (kal) sú v odpadnom plyne takisto prítomné.

V závislosti na zložení a použití sa odpadný plyn nazýva syntéznym plynom, redukčným plynom alebo vykurovacím plynom. Napríklad syntézny plyn obsahuje zmesi H₂+CO, ktoré môžu byť použité pre chemickú syntézu, redukčný plyn je bohatý na H₂CO a je používaný pri redukčných reakciách, vykurovací plyn obsahuje zmes H₂+CO a môže takisto obsahovať CH

V extrémnej horúcej redukčnej toxické prvky v anorganickej materiáli obsahujúcom plast a v nespáliteľným obsahom prítomným a premenený na netoxickú nevyluhovateľnú strusku. Netoxická struska sa tak môže predávať ako vedľajší produkt. Ochladená struska sa môže rozomlieť a rozdrviť na malé častice menšie ako 3,2 mm, a môže sa použiť do podložia cesty alebo stavebných tvárnic.

Prúd horúceho plynného odpadu z reakčnej zóny generátora syntézneho plynu sa rýchle ochladí vodou na teplotu, nižšiu ako je reakčná teplota, v rozmedzí od 121°C do 371°C alebo nepriamou výmenou tepla v chladiči pri výrobe pary. Ochladený prúd plynu sa môže čistiť obvyklým spôsobom.

atmosfére splynovača, sú látke v tuhom uhlíkatom uhlíkovom plyne, zachytené

-11Odvolávame sa napríklad na U.S. patent 4,052,176 uvádzajúci odstraňovanie H₂S COS, obsahujú haloidy, polytetrafluoroethylen,

CO₂. Pri splyňovaní plastov, ktoré napríklad polyvinylchlorid, čiastočnou oxidáciou, uvoľňujú sa haloidy ako hydrogén haloidy (HC1, HF) a sú zo syntézneho plynu vyprané vodou, ktorá obsahuje čpavok alebo iné základné materiály. Plasty obsahujúce prostriedok obsahujúci bróm a spomaľujúci šírenie ohňa, sa upravuje podobným spôsobom. Odvolávame sa uvádzame pre porovnanie.

na U.S. patent 4,468,376, ktorý

Príklad

Nasledujúci príklad popisuje podstatu vynálezu a nemal by byč chápaní ako obmedzenie rozsahu vynálezu.

Príklad 1

Štyri tony zmesi denne, obsahujúce niekoľko typov plastov, ktoré sa nachádzajú v automobiloch vrátane plastov bez plnidla, s plnidlom a stužených plastov z nasledujúcich živíc: polystyrénu, polyamidu, polyuretánu, polyvinylchloridu polypropylénu a iných, sú rozdrvené na častice o veľkosti menšej ako 3,2 mm. Konečná chemická analýza tejto zmesi plastov je uvedená v tab.I. Chemická analýza popola v zmesi plastov je uvedená v tabuľke II.

TABUĽKA I

Suchá analýza zmesi plastov z príkladu 1

Hmotnosť v %

23,8

4,2

-12Ν

S

Ο

Popol

0,9

0,5

12.3

58.3

TABUĽKA II

Chemická analvza oooola Drítomného v zmesi plastov
v príklade 1
SIO 2	Hmotnosť v % 33,2
Al 0	6,31
2 3
Fe 0	22,0
2 3
CaO	29,20
MgO	0, 94
Na 0 2	1,27
K 0 2	0,43
TiO 2	0, 89
P 0	0, 92
2 3
Cr_A	0,28
ZnO	2,31
PbO	0,09
BaO	0,80
CuO	0,89
NiO	0, 47
Granulovaný plast je zmiešaný	s vodou tak, že sa
vytvorí kal plastu, ktorý má obsah pevných látok okolo 70%
hmotnosti. Kal sa predhrieva po dobu	30 minút v uzavretej
nádobe bez prítomnosti vzduchu a pri	teplote okolo 232°C.
Ďalej je kal hydrotermálne upravovaný	v uzavretom autokláve

bez prítomnosti vzduchu a pri teplote 260°C a tlaku 800 psig a nad tlakom vodnej paty pri tejto teplote, po dobu 30

-13minút. Hydrotermálne upravený kal sa ochladí na teplotu 37, 7°C a zmes plynu z tab.III sa od plastického materiálu oddelí a pošle sa do zóny čistenia plynu.

TABUĽKA III

Objem v %

CO

80-99 <1,0 <2,0 <0,5 <1-20

Chladený hydrotermálne upravený kal plastu sa zmieša s vodou a živičným (čiernym) uhlím, ktoré má veľkosť častíc takú, že 100% častíc prejde sitom ASTM E-ll-70 SSD 2,8 (alt.čís.7), čím sa vytvorí čerpateľná suspenzia, ktorá má obsah tuhých častíc okolo 54% hmotnosti a pomer hmotnosti uhlia ku kalu plastu 4:1.

Čerpateľná suspenzia má maximálnu viskozitu 1000 cP, merané pri teplote 71°C a hodnote výhrevnosti 8500 BTU/lb.

Vhodná suspenzia sa zavedie do reakčnej zóny voľne prietočného zvislého generátora plynu so žiaruvzdorným vymurovaním pre čiastočnú oxidáciu, kde sa suspenzia reaguje s 20 tonami/den kyslíka v rámci čiastočnej oxidácie v obvyklom voľne pretekajúcom nekatalickom generátore plynu pri teplote okolo 1314°C a tlaku okolo 500 psig. Vyrobí sa syntézny plyn obsahujúci H₂+CO vedľa približne 4,6 ton kalu. Po ochladení sa kal stáva hrubým sklovitým nevyluhovateľným materiálom. Keby rovnaká zmes bola spálená za prítomnosti vzduchu, mohol by kal obsahovať toxické zložky, napríklad chróm vo vyluhovateľnej forme.

Ďalšie modifikácie a variácie vynálezu, tak ako boli uvedené skôr, sa môžu ľahko využiť, aby došlo k odklonu od myšlienky a rozsahu vynálezu, pričom je možné uplatniť len tie obmedzenia, ktoré sú uvedené v nárokoch.

n w- Μ

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob čiastočnej oxidácie a bezpečné zachádzanie s odpadom plastických materiálov, ktorý je v súlade s nárokmi na životné prostredie, kedy materiál obsahuje anorganické plnidlá a stužujúce materiály a kedy spôsob zahrňuje:

1) mletie plastického materiálu
2) miesenie granulovaného plastu z 1) s vodou pre výrobu kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozsahu od 60 do 80 % hmotnosti,
3) zahrievanie kalu z 2) po dobu rozmedzia okolo 5 minút až 1 hodiny, pri teplote od 176,5°C do 246°C a bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme,
4) hydrotermálnu úpravu zahriateho kalu z 3) v uzavretej nádobe bez prístupu vzduchu uskutočnenú po dobu 15 až 90 minút a pri teplote v rozmedzí 232°C až 343°C a pri tlaku okolo 100 do 1200 psig a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri tejto teplote,
5) chladenie hydrotermálne upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37, 7°C až 93,2°C, a separovanie generovaných plynov z kalu, kedy tieto plyny

obsahujú aspoň jeden člen, a to zo skupiny skladajúcej sa z C0₂, CO, h₂s, NH₃ a ľahkých uhlíkatých plynov, 6) miesenie ochladeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivom a vodou, za účelom výroby

čerpateľného vodného kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozmedzí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostný pomer tuhého uhlíkatého paliva ku kalu v rozmedzí 1 až 5 jednotiek hmotnosti tuhého uhlíkového paliva na každú jednotku hmotnosti kalu a

-157) čiastočnú oxidáciu zmieneného čerpateľného kalu z 6) plynom obsahujúcim voľný kyslík, za účelom výroby plynu, obsahujúceho H₂ a CO.

Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kroky 3 a 4 prebiehajú v rovnakej nádobe.

Spôsob tým, podľa nároku 2, vy že zmienenou nádobou je z n a č u autokláv.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že plastický materiál z kroku 1) je oddelený zo skupiny skladajúcej sa z polyesteru, polyuretánu, polyamidu, polystyrénu, polyvinylchloridu a polypropylénu.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že 0,5 až 2,0 dielov hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva je zmiešané s každým dielom hmotnosti zmieneného kalu plastu z kroku 2), a to pred predhriatím zmesi v kroku 3) a hydrotermálnou úpravou v kroku 4).

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že má krok, v ktorom sa plyn, z kroku 7) zavedie do čistiacej zóny, kde sa odstránia z plynu nečistoty.

7. Spôsob podľa nároku 1, vy značujúci sa tým, že v kroku 1) je plastický materiál rozomletý na častice o takej veľkosti, že prejdú cez sito ASTM Eli ASD čís.7 alebo menším.

8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 3) trvá predhrievanie okolo 15 až 90 minút.

-16“

9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 7) pôsobí na vodnú suspenziu z kroku
6) plyn s voľným kyslíkom v rámci čiastočnej oxidácie vo voľne prietočnom zvislom generátore plynu so žiaruvzdorným vymurovaním pri teplote v rozmedzí od 981°C až do 1925°C a tlaku v rozmedzí od 1 do 300 atm, atómovým pomerom 0/C v rozmedzí od 0,8-1,5 do 1,0 a hmotnostným pomerom vody k uhlíku v rozmedzí okolo 0,2-3,0 do 1,0.

10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že tuhé uhlíkaté palivo je oddelené od skupiny obsahujúcej časticový uhlík, uhlie, koks z uhlia, koks z ropy, živičnú bridlicu, dechtové piesky, asfalt, živicu, a zmesi týchto látok.

11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 2) zmienená voda sa získava z odpadnej vody, získanej v oxidačnom procese.

12. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 2) je pridaná voda získaná z čistiarni odpadných vôd, závodu biochemickej úpravy kalu z kanálu a z nebezpečných a karcinogénnych vôd z chemických závodov.