SK7182001A3 - Pyrolysing equipment for the production of hydrocarbon mixtures and furnace carbon black from rubber crumb - Google Patents

Description

- 1 Pyrolýzne zariadenie na výrobu uhľovodíkových zmesi a retortových sadzí z gumovej drviny

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na výrobu materiálov, ako sú uhľovodíkové zmesi a retortové sadze, ktoré sa dajú opätovne získať z gumovej drviny, ktorá ako gumový odpad znečisťuje životné prostredie a ťažko sa spracúva.

Doterajší stav techniky

Široko používaným, bežným spracovaním odpadov je spaľovanie v elektrárňach alebo ich recyklovanie a využívanie ako sekundárnych surovín.

Spaľovanie v elektrárňach a cementárňach sa dá aplikovať na všetky druhy odpadov, preto je to všeobecný postup, ktorý sa používa vo veľkom.

Opätovné spracovanie plastov a gumy viedlo k systému recyklačných postupov, pričom sa vyvinuli špecializované odvetvia týchto vied. Triedenie je však často nedostatočné, pretože tu existuje niekoľko rozličných materiálov; preto sa výrobky zriedka vrátia k výrobcovi, ktorý by ich použil ako sekundárne suroviny, ak tieto materiály nie sú triedené podľa tohto výrobcu.

Výroba gumových výrobkov, najmä gumových pneumatík, je veľmi náročná na kvalitu surovín. Technológia spaľovania vo veľkom si nemôže poradiť so spracovaním odpadových vôd a s problémami znečistenia ovzdušia dokonca ani s drahými investíciami v dôsledku prísnych predpisov o životnom prostredí; preto sa recyklácia odpadových materiálov z priemyselných gumových výrobkov uskutoční bez znečisťovania životného prostredia.

Metódu čiastočného pyrolytického rozkladu používajú od šesťdesiatych rokov viacerí výrobcovia, ktorí vyvinuli niekoľko rôznych postupov. Napríklad pokusné prevádzky nemeckých firiem Krauss-Maffei, Keiner a Mannemann sa pokúšali spracovať gumovú drvinu.

Špecifikácie vyššie uvedených postupov sú nasledujúce:

·· ····

a) gumové pneumatiky sa pomleli v niekoľkých krokoch na gumovú drvinu s priemerným priemerom 1 až 3 mm a potom sa priviedli do bubnového reaktora,

b) drvina sa rozložila pri teplote 500 °C na plyny, pary a sadze, pričom tieto produkty sa v tom čase nedali opätovne hospodárne použiť.

Avšak v USA TOSCO-GOODYEAR postavil a stále prevádzkuje mimoriadne zložitú veľkovýrobnú továreň, ktorá je ovládaná počítačom a má 52 pridružených tovární, pričom uvedená továreň spracúva 300 ton gumového odpadu denne, vyprodukovaného počas výroby gumy. Toto opätovné spracovanie sa uskutočňuje tak, ako vo vyššie uvedených nemeckých postupoch v bubnových reaktoroch, pri atmosférickom tlaku a pri nízkej teplote. V tomto postupe sa každý produkt opätovného spracovania recykluje do výroby.

Princípy vyššie uvedených čiastočných pyrolytických postupov sú všeobecne známe, zariadenie na uskutočnenie postupu môžu navrhnúť inžinieri, ktorí sú skúsení v tejto oblasti, ale tieto postupy sa vo všeobecnosti neaplikujú vo veľkom v dôsledku nasledujúcich problémov:

• bubnový reaktor je drahý, tesniaci systém je náročný, reaktor spotrebuje veľa energie a pracuje s drahou gumovou drvinou;

• aplikácia vo veľkom spôsobuje koncentrované znečistenie ovzdušia;

• automatizácia postupu je zložitá, údržba zariadenia je drahá;

• na zber gumy je potrebná sieť;

• výrobky potrebujú stabilný trh;

• vznikajú iné ekologické problémy.

V európskych krajinách sa v každej krajine ročne priemerne vyprodukuje 50 až 300 tisíc ton gumového odpadu z pneumatík a niekoľko 10 miliárd ton gumových pneumatík už čaká na likvidáciu. Tieto fakty nútia vedcov, aby vyvinuli všeobecnú stratégiu a postup opätovného spracovania týchto gumových výrobkov. Postupy, ktoré pracujú s vysokými teplotami a vysokými tlakmi, vyžadujú veľké investície a ich prevádzkovanie je tiež drahé, preto nemôžu slúžiť ako všeobecné riešenie tohto problému.

Problém, ktorý sa musí riešiť na základe požiadavky už pôsobiacich obchodníkov s gumovými pneumatikami v každom väčšom meste, sa dá zhrnúť

-3nasledovne: na hospodárnu výrobu čistých palív je potrebné nové zariadenie. Toto zariadenie by malo mať nízke investičné náklady a ľahkú údržbu, malo by pracovať pri nízkych teplotách a tlakoch, preto by malo mať prijateľné prevádzkové náklady, a nesmie znečisťovať životné prostredie. Problém sa dá vyriešiť širokým využitím týchto zariadení.

Cieľom tohto vynálezu bolo vyvinúť vyššie opísané zariadenie.

Podstata vynálezu

Tento vynález sa zakladá na predstave, že reakčný priestor všeobecne používaných veľkých bubnových reaktorov je takmer úplne vyplnený plynmi a parami v dôsledku rozkladu kontinuálne dodávanej, jemne mletej drviny, čo vedie k nežiaducej kondenzácii pár a k dlhým zdržaniam v prevádzke v dôsledku problémov s plnením, vyhrievaním alebo iných prevádzkových problémov; avšak reaktor so zvislým usporiadaním, do ktorého sa spracúvaný materiál môže dodávať vo väčších množstvách, pričom tieto množstvá vyplnia väčšinu reakčného priestoru, môže poskytnúť výrobky s požadovanou kvalitou, ak má spracúvaný materiál väčší priemerný priemer, a preto má voľnú štruktúru, a ak sa reaktor prevádzkuje s dávkovým spaľovaním a kontinuálnym, kontrolovaným miešaním pri stálom tlaku a kontrolovaných reakčných parametroch. V tomto prípade turbulentný prúd spalín povedie k intenzívnemu prenosu tepla medzi spalinami a tuhým materiálom s veľkou hmotnosťou a tiež povedie ku kontinuálnemu vyvíjaniu sa plynov/pár, ktoré opúšťajú reakčný priestor.

Podstatou tohto vynálezu je to, že pyrolýzny reaktor má zvislé usporiadanie, pričom plnenie sa uskutočňuje vo vrchnej časti reaktora a tuhý zvyšok sa odoberá v spodnej časti reaktora.

Reaktor je výhodne vybavený nepriamym ohrevom, ktorý zabezpečujú horáky, ktoré sú vodorovne a tangenciálne zabudované do spodnej časti kúreniska.

Reaktor je výhodne vybavený gravitačnou plniacou nádržou s tlmiacim prvkom. Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu je tiež medzi plniacou nádržou a horným krytom reaktora umiestnený automatický stavidlový otvor, aby sa zabezpečila dávková prevádzka reaktora.

-4·· ···· • · • ···

Konštantný tlak v reaktore výhodne kontrolujú miešacie prvky s nastaviteľnou rýchlosťou.

Reaktor je výhodne vybavený výstupovou rúrou, ktorá je napojená na destilačnú jednotku vratnou spojkou.

Prívod hasiaceho plynu do reaktora je spojený s výfukovou rúrou a plniacim stavidlovým otvorom, výhodne nevratnou spojkou.

Kvôli lepšiemu pochopeniu ilustrujeme reaktor podľa tohto vynálezu na obrázku. Treba však poznamenať, že tento príkladný obrázok nemá obmedziť rozsah tohto vynálezu.

Prehľad obrázkov na výkrese

Na obrázku je znázornený reaktor podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Obr. 1 ukazuje, že vnútorný priestor zvislého reaktora 1 je obklopený zvislým valcovým plášťom 2, vodorovnou plochou spodnou doskou 3 a kužeľovým horným krytom 4. Tepelne odolná oceľ zvislého valcového plášťa 2 tiež slúži ako vnútorný povrch kúreniska. Horná, spodná a stredná vystužovacia objímka zabezpečujú tuhosť konštrukcie. Otvor 5 pre hriadeľ miešača gumovej drviny je umiestnený v strede spodnej dosky 3. Na okraji spodnej dosky 3 je otvor 6 na odstraňovanie trosky, ktorý je vybavený skrutkovým uzáverom 7, ktorý sa dá uzavrieť zvonka (zdola). Otáčanie miešača 8 udržiava drvinu v pohybe a zabezpečuje, aby sa materiál dôkladne využil. Miešač 8 vytláča sadze cez otvor 6 na odstraňovanie trosky po tom, čo sa z materiálu, ktorý sa naplnil do reaktora, uvoľnili plyny a otvoril sa skrutkový uzáver 7.

Plniaca násypka 9, ktorej spodkom je motorom ovládaný skrutkový uzáver, je umiestnená na hornom kryte 4. Výfuková rúra H, ktorá sa nedá uzavrieť a cez ktorú opúšťajú reaktor plynné produkty, je spojená s horným krytom 4. Výfuková rúra H zabezpečuje spojenie medzi reaktorom 1 a štandardnou destilačnou jednotkou 12.

-5·· · ·· ···· ·· • · · · · • · · · · ··· · 9 • ···· · · · · · · · • · · · · · · ···· · ·· ··· ·· ···

Kúrenisko 13 je obklopené povrchmi vyššie uvedeného plášťa 2, spodnej dosky 3, prstencovej dosky 14, ktorá je sústredná s horným krytom 4, a vonkajšieho plášťa 15, ktorý drží prvky na akumuláciu tepla. Plynové horáky 16, ktoré zabezpečujú nevyhnutný ohrev, sú spojené s kúreniskom 13 v spodnej časti vonkajšieho plášťa 15 s tangenciálnymi dymovodmi. Prvkami na akumuláciu tepla sú šamotové tehly - ktoré tvoria výmurovku 17 - pričom výmurovka plameňových rúr je vyrobená z ohňovzdorného betónu. Komínová rúra 18 je privarenou súčasťou vonkajšieho plášťa 15, ktorá je spojená s vodorovným dymovodom komína 20 s objímkou 19. Miešač 8, ktorý je inštalovaný na spodnej doske 3, je poháňaný cez ohybnú kotúčovú spojku. Snímače teploty systému na kontrolu teploty sú inštalované vo výfukovej rúre 11 a spodnej doske 3.

Počas prevádzky je plniaca násypka 9 uzavretá motorizovaným skrutkovým uzáverom 10 v spodnej časti a kotúčovým ventilom 24 v hornej časti. Dopravný systém naplní plniacu nádrž 21. Plnenie zastaví kontrolná automatika. Po uvoľnení plynov doska miešača 8 vytlačí sadze von cez otvor 6 na odstraňovanie trosky a po uzavretí otvoru sa reaktor 1 naplní hasiacim plynom z oxidu uhličitého z nádrže 23. Potom sa drvina gravitáciou naplní do reaktora 1 z plniacej nádrže 21. Plnenie napomáha tlmiaci prvok 22 plniacej nádrže 21. Po naplnení sa motorizovaný skrutkový uzáver 10 uzavrie a drvina sa pyrolýzuje pri určenej teplote za neustáleho miešania teplom, vytváraným dávkovým spaľovaním. Po uvoľnení celého množstva plynov z drviny sa cyklus opakuje. Snímače v destilačnej jednotke 12, ktoré kontrolujú intenzitu miešania, zabezpečujú prevádzkovú teplotu a konštantný tlak.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Mf- 2.00/ ·· · ······ ·· · ··· · · ····· • · · · · ··· · ·e • ···· ··· ···· · * * · · 9 · ·· ···· · ·· ·· · ···

   1. Pyrolýzne zariadenie na výrobu uhľovodíkových zmesí a retortových sadzí z gumovej drviny, ktoré zahrnuje pyrolýzny reaktor, otvory na plnenie a na odstraňovanie produktov, vyhrievacie a miešacie prvky a destilačnú jednotku, vyznačujúce sa tým, že reaktor (1) je usporiadaný zvisle, pričom plnenie sa uskutočňuje v hornej časti a odstraňovanie tuhých látok sa uskutočňuje otvorom v spodnej časti, pričom reaktor (1) je vybavený ohrevom, zabezpečeným horákmi (16), ktoré sú inštalované vodorovne a tangenciálne v spodnej časti kúreniska, a spodná doska reaktora je plochá.
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že reaktor (1) je vybavený gravitačnou plniacou nádržou (21) s tlmiacim prvkom (22).
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že dávková prevádzka reaktora (1) je zabezpečená automaticky ovládaným stavidlovým otvorom medzi plniacou nádržou (21) a otvorom (5) na hornom kryte (4) reaktora.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že tlak sa udržiava konštantným miešacím prvkom (8), ktorého rýchlosť sa dá nastaviť.
5. 5. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že reaktor (1) je vybavený výfukovou rúrou, ktorá je spojená s destilačnou jednotkou (12) vratnou spojkou.
6. 6. Zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že prívod hasiaceho plynu do reaktora (1) je nevratne spojený s výfukovou rúrou (11) a plniacim stavidlovým otvorom.