WO2013147646A2 - Способ переработки резиновых отходов - Google Patents
Способ переработки резиновых отходов Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013147646A2 WO2013147646A2 PCT/RU2013/000169 RU2013000169W WO2013147646A2 WO 2013147646 A2 WO2013147646 A2 WO 2013147646A2 RU 2013000169 W RU2013000169 W RU 2013000169W WO 2013147646 A2 WO2013147646 A2 WO 2013147646A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- reactor
- waste
- solid phase
- phase
- water
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 232
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 191
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 177
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 123
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 78
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 216
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 154
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 146
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 107
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 60
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 38
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 31
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 29
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 28
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 15
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 claims description 9
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 6
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 3
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 claims 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 42
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 22
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
Definitions
- the invention relates to a technology for the processing of organic waste and can be used in the chemical and rubber industry to obtain analogues of fuels and rubber compounds from petrochemical waste.
- a known method of processing rubber waste includes its thermal decomposition in a furnace, separation of decomposition products into solid and gaseous, separation of the liquid phase from gaseous products and removal of the latter to incineration to maintain the decomposition process.
- the waste Prior to thermal decomposition, the waste is mixed with 5-15 wt.% Water, and then it is mixed again with water by spraying it in an oven in 50-150 wt.% Of the waste mass, and solid decomposition products are irrigated with water in an amount of 10 - 20% by weight of rubber waste.
- condensate is used, which is obtained by separation from the liquid phase.
- a known method of processing used tires involves pyrolyzing them in a reactor, producing a hydrocarbon-containing gas and solid carbon-containing material, removing solid carbon-containing material from the reactor, supplying the hydrocarbon-containing gas to the filter reactor, treating it with a coolant, releasing non-condensable gas and burning it.
- Solid carbon-containing material is fed to a gasification reactor, where water gas and ash are obtained by filtering superheated water vapor through a layer of material at 800 - 900 ° ⁇ , one part of water gas is used as a heat carrier, which is supplied to the filter reactor and at 400 - 600 ° C is mixed with a hydrocarbon-containing gas at their mass ratio (0.2 - 1.0): 1, another part of the water gas is mixed with water vapor at a mass ratio of 1: (1 - 10) and fed to the reactor in an amount of (0.20 - 0.62) kg per 1 kg of tires, and the remainder of the water gas is burned into a steam generator
- the ash is granulated to a particle size of 3-30 mm and used as filling in the filter reactor; from the mixture of water and hydrocarbon-containing gases obtained in the filter reactor, the bitumen fraction is first isolated by condensation with a boiling point of 300 - 390 ° ⁇ which is fed into the reactor in an amount of 0.05 -
- the method includes pyrolysis of waste in a reactor in a coolant medium, separation of the pyrolysis products into gaseous and solid phases, cooling of the solid phase by supplying water, removal from the gaseous phase by condensation of the liquid phase and burning of the gaseous phase to heat the coolant in the heat exchanger.
- the solid fraction is fed to the mill, where water is simultaneously sprayed to carry out wet grinding to obtain a suspension, and the first and second fractions of the liquid phase are isolated from the gaseous fraction by condensation, and then water is extracted from the second fraction, and the first fraction is mixed with the suspension and by excitation of cavitation the mixture is subjected to mechanochemical activation.
- a part of the gaseous phase is burned, and the rest of the gaseous phase is mixed with superheated water vapor and used as a coolant.
- water to obtain a suspension water extracted from the second fraction is used.
- a known method of processing organic waste and a device for the processing of organic waste includes feeding the waste into the reactor, thermolizing it in the reactor in a coolant medium passing through the waste layer to form a gaseous and solid phases, withdrawing the gaseous phase from the reactor, cooling it, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning non-condensed gaseous phase, withdrawal of the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process, its cooling, solid discharge the phases from the container and its magnetic treatment, while a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is used as the heat carrier, the heat carrier is heated to 750 - 1150 ° C and passed through the waste layer at a speed of 2 - 25 m / s at a pressure in the reactor of 0.1 - 1.0 MPa.
- a method for processing rubber waste includes feeding waste into the reactor in a mobile container from the first loading / unloading chamber, thermolizing it in the reactor in a medium containing water vapor coolant passed through the waste layer to form a gaseous and solid phases, withdrawing the gaseous phase from the reactor, returning part the gaseous phase into the reactor, the removal of the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process in the reactor into the first loading / unloading chamber, unloading phase when turning the container relative to the longitudinal axis, grinding the solid phase to a particle size of 1.0 - 3.0 mm, its magnetic treatment and further grinding, cooling the gaseous phase, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, separating part of the water from the liquid phase, mixing the liquid
- Thermolysis is carried out at a mass ratio of water vapor and gaseous phase in the mixture equal to 1: (1.0 - 5.0). Part of the water is separated from the liquid phase to its content in the liquid phase in the range of 5 to 18 mass. %
- the objective of the invention is to reduce the energy costs of processing rubber waste, reducing harmful emissions into the environment and improving the quality of waste products.
- the problem is solved in that the method of processing rubber waste, including feeding waste into the reactor in a mobile container from the first chamber, thermolysis of it in the reactor in a coolant medium, passed through the waste layer, with the formation of a gaseous and solid phases, the withdrawal of the gaseous phase from the reactor, the conclusion the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process into the first chamber, unloading the solid phase and its electromagnetic treatment, isolating the liquid phase from the gas by cooling it the allocation of water from the liquid phase, the combustion of the gaseous phase, the subsequent repetition of the process in which the waste is supplied to the reactor in a mobile container from the second chamber, and the container is transferred from the reactor to the second chamber at the end of the thermolysis process, characterized in that liquid fuel is burned and obtained saturated water vapor with a temperature of 105 ° C, pumping water vapor through a heat exchanger and a layer of waste in the container in a closed loop, excessive pressure buildup in the reactor is prevented
- the formation of flammable gases is sharply reduced, therefore, to efficiently obtain flammable gases from the solid phase, the mass content of water in the solid phase must be maintained within the range of 1: (0.5 - 1.0), and at the same time as the gasification process begins, gas withdrawal is stopped and gas - a mixture of solid phase combustion products, hydrogen, carbon monoxide and decomposition products ⁇ resins - combustible gas is mixed with the gaseous phase of the waste decomposition products after the liquid phase is separated from it at a mass ratio of 1: (0.1 - 0.5), when mixed a gaseous phase with the fuel gas which contains carbon monoxide and hydrogen reduction reaction is carried out - the hydrogenation of unsaturated compounds, i.e., a reduction in the mixture of unsaturated compounds, which allows you to burn this mixture without the formation of toxic compounds in the combustion products, the formation of a mixture of combustible gas and gaseous phase with a mass ratio of less than 1: 0.1 leads to the fact that the reaction of
- liquid phase after separation of water is separated by distillation at a temperature of 90 - 100 ° C into a fraction with a flash point of 61 - 85 ° C and a fraction with a flash point of 35 - 40 ° C.
- Figure 1 shows a General view of the device, which implements a method of processing rubber waste.
- the device comprises a drive 1 connected to a conveyor belt 2 and a loading hopper 3; loading chamber 4; slide gate 5; container 6; actuator 7 connected to the shutter 8; a feeding device 9 of the container 6 into the reactor 10; nozzle 11; a pipe 12 connected to a shell-and-tube heat exchanger 13; belt conveyor 14 connected to the loading hopper 15; loading chamber 16; slide gate 17; container 18; capacity with fuel 19; a steam generator 20; flow meter 21; gas blower 22; the tap is a flow meter 23 connected to a capacitor 24; crane 25; gas analyzer 26; crane - flow meter 27; burner 28; smoke exhaust 29; shirt 30; crane 31; heat exchanger 32; chimney 33; temperature sensor 34; sensor pressure 35; a crane 36 connected to the separator 37; a crane 38 connected to the drive 39; a crane 40 connected to the storage tank 41; crane 42; an actuator 43 connected to the gate 44; feeder 45; crane - flow meter 46; a pump 47 connected to the nozzles 48; valve 49; temperature sensor 50
- the processing of rubber waste is as follows.
- waste is fed to the loading hopper 3 mounted on the loading chamber 4, with the shutter gate 5 closed.
- the slide gate 5 is opened, and the waste is poured under the influence of its own weight into the container 6.
- the waste feed operation is repeated until the container 6 is fully loaded.
- the shutter 8 is opened using the actuator 7 and the feed device 9 moves the container 6 from the loading chamber 4 to the reactor 10.
- the container 6 is installed in such a way that the pipe 11 of the container 6 is connected to the pipe 12 of the shell-and-tube heat exchanger 13. The shutter 8 is closed.
- waste is fed to the loading hopper 15 mounted on the loading chamber 16, with the shutter gate 17 closed. After that, the slide gate 17 is opened, and the waste is poured under the influence of its own weight into the container 18.
- the container 18 is completely loaded with waste.
- liquid fuel is supplied to the steam generator 20, it is burned and saturated water vapor is obtained with a temperature of 105 ° C.
- the resulting steam through a flow meter 21 with a given flow rate is fed into a shell-and-tube heat exchanger 13 (hereinafter, the heat exchanger 13).
- a gas blower 22 is turned on and water vapor is pumped through the heat exchanger 13 and the waste layer in the container 6 in a closed loop.
- the flow meter 23 is opened and partially steam is diverted to the condenser 24, condensed by water cooling.
- the water vapor filtered through the waste layer displaces air from the waste layer into the reactor 10, and then with the steam stream, the air from the reactor 10 is displaced into the condenser 24. Since the air does not condense, it is supplied through the valve 25 to the steam generator 20 and used to burn fuel.
- the output of water vapor in the mixture with air into the condenser 24 is carried out until the air concentration in the reactor 10 decreases to a predetermined content, which is necessary to prevent oxidation of the decomposition products of the waste (their combustion in the reactor). Thus, the reactor is blown with steam to remove air.
- the air content in the reactor 10 is controlled by the readings of the gas analyzer 26 and when the air content is reduced to a predetermined one, in which it is impossible to ignite the decomposition products in the reactor 10, the steam output to the condenser 24 is stopped by closing the flow meter 23. At the same time, the steam supply from the steam generator 20 heat exchanger 13 (close the valve - flow meter 21).
- the combustion products of the fuel heat the water vapor flowing through the pipes of the heat exchanger 13, and then enter the jacket 30 of the reactor 10 and then through the valve 31 are discharged to the heat exchanger 32, in which the combustion products are cooled to 150 ° C by a stream of air, which is supplied to the steam generator 20 and to the burner 28 for burning fuel. After this, the products of combustion are discharged into the chimney 33.
- the heat of the combustion products is transferred to the reactor 10 not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the jacket 30.
- the gaseous phase is mixed with the circulating water vapor, and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of the decomposition of waste is continuously released, the pressure in the reactor 10 begins to increase, which is monitored by the pressure sensor 35. When a certain pressure is reached, the flow meter 23 is opened and a part of the gas-vapor mixture is removed from the reactor 10 a condenser 24. In this case, the amount of steam-gas mixture discharged by the flow meter 23 is controlled so that the pressure in the reactor 10 is constant. Simultaneously with the removal of the vapor-gas mixture from the reactor 10 using a flow meter 21 from the steam generator 20, water vapor is supplied to the heat exchanger 13, since part of the water vapor with the vapor-gas mixture is removed from the reactor 10.
- the content of the gaseous phase of the decomposition of tires in a gas-vapor mixture is controlled by the readings of a gas analyzer 26, which is necessary for accurate determination of the time for completion of the process of thermal decomposition of waste. After this, the products of combustion are discharged into the chimney 33.
- the moment of completion of the process of thermal decomposition of waste corresponds to the time when the content of the gaseous phase in the vapor-gas mixture decreases to almost zero, i.e. almost pure water vapor begins to leave the reactor 10.
- a liquid phase is formed, which is supplied through a tap 36 to a separator 37, where water is removed from the liquid phase and fed through a tap 38 to a storage tank 39.
- This water contains dissolved organic substances (waste decomposition products) and therefore cannot be returned back to the steam generator 20 to produce working water vapor.
- Known purification systems for such water are technically complex (water must be cleaned in several stages), energy-intensive, and secondary waste (sludge) is generated during cleaning, which must also be disposed of.
- the present invention proposes the use of contaminated water from the accumulator 39 to obtain combustible gas, which is spent on energy supply of the waste processing process.
- the liquid phase after the allocation of water from the separator 37 through the valve 40 is fed into the storage tank 41.
- the gaseous phase after the liquid phase is separated from the condenser 24 through the valve 25 is partially fed to the steam generator 20 and burned in a mixture with liquid fuel, and the gas phase is partially fed through the valve 42 to the burner 28 and burned.
- the supply of liquid fuel from the fuel tank 19 to the burner 28 is reduced.
- the combustion of the gaseous phase prevents its release into the environment and at the same time reduces fuel consumption for the processing process.
- the shutter 8 Upon reaching the moment of termination of the release of gaseous products using the actuator 7, the shutter 8 is opened and the supply device 9 moves the container 6 from the reactor 10 to the loading chamber 4. Then, the shutter 8 is closed. With the help of the actuator 43, the shutter 44 is opened and with the supply device 45, the container 18 from the loading chamber 16 is fed into the reactor 10. The container 18 is installed so that the pipe 90 of the container 18 is connected to the pipe 12 of the heat exchanger 13. Then the shutter 44 is closed.
- the contaminated water evaporates, and a mixture is formed that contains mainly water vapor and the evaporated waste decomposition products that were in water in a dissolved state.
- This gaseous mixture is returned to the reactor 10, i.e. is not released into the environment.
- the container 6 is turned and set upside down, as a result of which the solid phase falls out of the container 6 under the influence of its own weight onto the conveyor 52, which is driven by the motor 53, and the solid phase is fed to the roller mill 54. After unloading, the container 6 is installed in the working position (bottom part down) and load it, as described above.
- the solid phase, passing through the rolls, is milled, as a result of which the metal cord is separated from the solid phase of the decomposition of waste.
- the solid phase and the metal cord are fed to an electromagnetic separator 55, in which the metal is separated from the solid phase.
- the metal is fed to a press 56 and pressed into briquettes, and the solid phase is fed to a storage 57.
- the solid phase is loaded onto the grate installed in the lower part of the gas generator 59 so that the solid phase in the gas generator 59 does not exceed the height of 0.1 of the diameter of the shaft of the gas generator 59.
- the solid phase is ignited on the grate of the gas generator 59 and a burning layer is created.
- air is supplied to the gas generator 59 from above, and the combustion products are removed from under the gas generator 59 through the faucet 61 into the chimney 33.
- from the drive 57 through the weighing batcher 62 into the tank 63 is loaded in a predetermined amount of the solid phase.
- the solid phase has a porous structure and is well saturated with water; therefore, a mixture of the solid phase and water (water-impregnated solid phase particles) is created in the vessel 63.
- the solid phase impregnated with water by means of a screw conveyor 66 is loaded into the gas generator 59 in an amount so that the layer of the solid phase along the height of the shaft of the gas generator 59 is within 2 - 3 D (D is the diameter of the shaft of the gas generator 59), which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- a solid phase layer is formed in the gas generator 59, in the lower part (on the grate) of which the combustion process proceeds, as a result of which heat is generated, due to which the overlying layers of the solid phase are heated (above the combustion layer).
- a reversed gasification process is carried out in which a solid phase impregnated with water and air are supplied to the shaft of the gas generator 59 from above, and the resulting combustible gas from the gas generator 59 is removed from below (from under the grate).
- a mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator 59.
- the solid phase layer is lowered along the shaft of the gas generator 59 (sags), and therefore, continuously fed into the gas generator 59 from the tank 63 by means of a screw conveyor 66 the solid phase in such an amount that its level in the shaft of the gas generator 59 remains constant, which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- the ash generated in the gas generator 59 is removed to the drive 68.
- the temperature is 1000 ° C and higher, therefore, when a mixture of gases and resins passes through this zone, the gas is purified from resins and organic components, which decompose under the influence of high temperature to low molecular weight compounds (methane, ethylene, etc.).
- the combustible gas is enriched with gaseous components with a high specific heat of combustion.
- Such gas practically does not contain resinous compounds, and therefore, when it is burned, harmful compounds and soot are not formed (see S.D. Fedoseev, A.B. Chernyshov. Semi-coking and gasification of solid fuels. - M: State Scientific and Technical Publishing House of Petroleum and mining and fuel literature, 1960. - p.131 - 133).
- the valve 61 is closed, as a result of which the gas flow from the gas generator 59 to the chimney 33 is stopped, the flow meter 69 is opened, and gas (a mixture of solid combustion products phase, hydrogen, carbon monoxide and tar decomposition products — combustible gas) with a predetermined mass flow rate is supplied to a mixer 70, where, through a flow meter 71, a gaseous phase of waste decomposition products is fed after a liquid phase is removed from it.
- the mass ratio of combustible gas to the gaseous phase is set within 1: (0, 1 - 0.5).
- the mixer 70 a mixture of the combustible gas obtained in the gas generator 59 and the gaseous phase of the waste decomposition products after the liquid phase is expelled from it is obtained.
- the gaseous phase of the decomposition products of rubber waste contains aromatic, unsaturated. and other high molecular weight hydrocarbons, the direct combustion of which (direct combustion of gaseous decomposition products) requires the use of special burner devices, and also leads to the formation of harmful substances in the combustion products.
- the liquid phase of the decomposition products of rubber waste has a low flash point (about 30-37 ° C), a high content of aromatic and unsaturated hydrocarbons and cannot be used as fuel.
- the liquid phase contains low-boiling products similar to high-octane gasolines, as well as products similar to diesel fuel. Thus, high-quality products can be obtained from the liquid phase.
- the liquid phase through the valve 73 is fed to the distiller 74, where at a temperature of 90-100 ° C, a fraction with a flash point of 35-40 ° C is isolated from the liquid phase, which is condensed by cooling in the heat exchanger 75 and poured into the storage tank through the valve 76 capacity 77, and the remainder (liquid phase with a flashpoint of 61 - 85 ° C) from the distiller 74 is poured into the storage tank 78.
- the temperature in the distiller 74 is monitored by the temperature sensor 79, and the flash temperature is monitored by the indications of the device 80 and adjusted th temperature by the time of the distillation process.
- the amount of combustion products that are removed from the shirt 30 into the shirt of the distiller 74 is controlled by a valve 81 so that the temperature in the distiller 74 remains equal to 90-100 ° C.
- the resulting fraction is condensed in heat exchanger 75, has a flash point in the range of 35 - 40 ° C.
- a liquid with a flash point of 35–40 ° C corresponds to the kerosene-gas oil fraction and can be used as high-grade fuel, for example, for gas turbine engines.
- a liquid with a flash point of 61 - 85 ° ⁇ corresponds to diesel fuel in its parameters and can be used as fuel for diesel engines.
- the shutter 44 is opened using the actuator 43 and the container 18 is withdrawn from the reactor 10 into the loading chamber using the feeding device 45
- the cooling temperature is controlled by the temperature sensor 84.
- the generated vapor from the chamber 16 enters the reactor 10 through the valve 85.
- the products of fuel combustion in the steam generator 20 through the smoke pipe 86 are released into the atmosphere.
- the container 18 After cooling using the rotary mechanism 87, the container 18 is rotated and set upside down.
- the solid phase from the container 18 falls out onto the conveyor 88, which is driven by a motor 89, and the solid phase is fed to the roller mill 54.
- Example 1 From the drive 1, filled with crushed rubber waste, for example, crushed worn tires to a particle size of 100 mm, using a conveyor belt 2 to the loading hopper 3 installed on the loading chamber 4, with the shutter gate 5 closed, waste is fed until the hopper 3 is filled. In our In case of waste weight in the loading hopper 3 is 200 kg. After this, the slide gate 5 is opened, and the waste is poured under the influence of its own weight into the container 6. The waste supply operation is repeated until the container 6 is fully loaded. When the container 6 is fully loaded, the waste weight is 1000 kg. After that, using the actuator 7, the shutter 8 is opened and the supply device 9 moves the container 6 from the loading chamber 4 to the reactor 10. The container 6 is installed so that the pipe 11 of the container 6 is connected to the pipe 12 of the heat exchanger 13. The shutter 8 is closed.
- crushed rubber waste for example, crushed worn tires to a particle size of 100 mm
- waste is fed to the loading hopper 15 installed on the loading chamber 16, with the shutter gate 17 closed, until the hopper 15 is filled.
- the weight of the waste in the loading hopper 15 is 200 kg.
- the slide gate 17 is opened, and the waste is poured under the influence of its own weight into the container 18.
- the loading operation is repeated 5 times, and the container 18 is completely loaded with waste weighing 1000 kg.
- liquid fuel is supplied to the steam generator 20 with a flow rate of 10 kg / h (specific heat of combustion of the fuel is 40 MJ / kg), it is burned and saturated water vapor with a temperature of 130 ° C in the amount of 75 kg / h is obtained.
- the resulting steam through a flow meter 21 with a flow rate of 75 kg / h is supplied to the heat exchanger 13.
- a gas blower 22 is turned on and water vapor is pumped through the heat exchanger 13 and the waste layer in the container b in a closed loop.
- the flow meter 23 is opened and steam with a flow rate of 75 kg / h is discharged to the condenser 24, where it is condensed by cooling with water.
- Water vapor filtered through the waste layer displaces air into the reactor 10 from the waste layer, and then with the steam stream, air from the reactor 10 is displaced into the condenser 24. Since the air does not condense, it through the crane 25 serves in the steam generator 20 and is used to burn fuel. The withdrawal of water vapor in a mixture with air into the condenser 24 is carried out until the air concentration in the reactor 10 is reduced to 10 wt.%, Which is necessary to prevent oxidation of the decomposition products of waste (burning in the reactor).
- the air content in the reactor 10 is controlled by the readings of a gas analyzer 26 and, when the air content is reduced to 10 wt.%, The steam output to the condenser 24 is stopped by closing the flow meter 23. At the same time, the steam supply from the steam generator 20 to the heat exchanger 13 is stopped (the valve is closed - the flow meter 21 )
- the fuel combustion products heat the water vapor flowing through the pipes of the heat exchanger 13 to a temperature of 600 ° C, which enters the waste layer from the heat exchanger, transfers heat to the waste and again enters the heat exchanger 13.
- the combustion products passed through the casing of the heat exchanger 13 are cooled from 1000 ° C to 600 ° C (the heat of the combustion products is transferred to water vapor) and then enter the jacket 30 of the reactor 10, cooled and, at a temperature of 400 ° C, are discharged through a valve 31 to a heat exchanger 32, in which the combustion products cool to 150 ° C with a stream of air, which is fed into the steam generator 20 and into the burner 28 for burning fuel. After this, the products of combustion are discharged into the chimney 33.
- the heat of the combustion products is transferred to the reactor 10 not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the jacket 30.
- the total thermal decomposition time of the rubber waste is 120 minutes.
- the gaseous phase released in the reactor from the waste is mixed with the circulating water vapor, and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of the decomposition of waste is continuously released, the pressure in the reactor 10 begins to increase, which is controlled by the readings of the pressure sensor 35. When the pressure reaches 2 atm. open the flow meter 23 and transfer the vapor-gas mixture with a flow rate of 0.09 kg / s from the reactor 10 to the condenser 24. Simultaneously with the removal of the vapor-gas mixture from the reactor 10 using the flow meter 21 from the steam generator 20, water vapor is supplied to the heat exchanger 13 with an average flow rate 0.021 kg / s.
- the pressure in the reactor 10 is kept constant, i.e. equal to 2 atm.
- the content of the gaseous phase of the decomposition of the tires in the gas-vapor mixture is controlled by the readings of the gas analyzer 26, which is necessary for accurate determination of the completion time of the thermal decomposition of waste.
- the moment of completion of the process of thermal decomposition of waste corresponds to the time when the content of the gaseous phase in the vapor-gas mixture decreases to almost zero, i.e. almost pure water vapor begins to leave the reactor 10.
- a liquid phase in the amount of 500 kg is separated out from the gaseous phase within 120 minutes.
- This mixture is fed through a tap 36 to a separator 37, where water is separated from the liquid phase and fed through a tap 38 in an amount of 150 kg to a reservoir 39.
- the liquid phase from the separator 37 through the valve 40 in the amount of 400 kg is fed into the storage tank 41.
- the gaseous phase of the decomposition of rubber waste from the condenser 24 through the valve 25 with a flow rate of 16 kg / h is fed into the steam generator 20 and burned.
- the supply of liquid fuel from the tank 19 to the steam generator 20 is fully stop it. This allows for the processing of 1000 kg of waste to reduce the cost of liquid fuel used to produce working water vapor.
- the shutter 8 Upon reaching the moment of termination of the exit of the gaseous phase using the actuator 7, the shutter 8 is opened and the supply device 9 moves the container 6 from the reactor 10 to the loading chamber 4. Then, the shutter 8 is closed.
- the shutter 44 is opened and using the feeder 45, the container 18 is fed from the loading chamber 16 to the reactor 10. The container 18 is installed so that the pipe 90 is connected to the pipe 12 of the heat exchanger 13. Then, the shutter 44 is closed.
- the container 6 is turned and set upside down, as a result of which the solid phase falls out of the container 6 under the influence of its own weight onto the conveyor 52, which is driven by the engine 53, and a solid phase of 500 kg is fed into the roller mill 54. After unloading, the container 6 is installed in the working position (bottom part down) and loaded as described above.
- the solid phase, passing through the rolls, is ground, as a result of which the metal cord is separated from it.
- the solid phase and the metal cord are fed to an electromagnetic separator 55, in which 150 kg of metal are separated from the solid phase.
- the metal is fed into a press 56 and pressed into briquettes, and a solid phase in the amount of 350 kg is fed to a storage 57.
- the mass ratio of solid phase and water is: 300 kg: 150 kg, i.e. 1: 0.5.
- the solid phase impregnated with water by means of a screw conveyor 66 is loaded into the gas generator 59 in an amount of 225 kg (contains 100 kg of the solid phase and 50 kg of water) so that the layer of the solid phase along the height of the shaft of the gas generator 59 is within 3 D (D is the diameter gas generator shafts), which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- a solid phase layer 1.5 m high is formed in the gas generator 59, in the lower part (on the grate) of which the process combustion, as a result of which heat is released, due to which the overlying layers of the solid phase are heated (above the combustion layer).
- a reversed gasification process is carried out in which a solid phase impregnated with water and air are supplied to the shaft of the gas generator 59 from above, and the resulting combustible gas from the gas generator 59 is removed from below (from under the grate).
- water evaporates from it and water vapor forms, which mixes with the supplied air and enters the lower part of the gas generator 59, i.e. in the gasification zone, where the reaction of water vapor interaction with the carbon of the solid phase with the formation of a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as some methane and resins.
- a mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator 59.
- the solid phase layer is lowered along the shaft of the gas generator 59 (sags), and therefore, the solid phase is continuously fed into the gas generator 59 from the tank 63 using a screw conveyor 66 with a flow rate of 225 kg / h so that its level in the gas generator shaft 59 remains constant, which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- the ash formed in the gas generator 59 with a flow rate of 25.5 kg / h is discharged into the accumulator 68.
- the valve 61 is closed, as a result of which the gas flow from the gas generator 59 to the chimney 33 is stopped, the flow meter 69 and gas are opened (a mixture of solid phase combustion products, hydrogen, carbon monoxide and tar decomposition products - combustible gas) with with a flow rate of 500 kg / h serves in the mixer 70, where through the tap-flow meter 71 with a flow rate of 50 kg / h serves the gaseous phase of the waste decomposition products after separation of the liquid phase from it.
- the mass ratio of combustible gas and gaseous phase is set within 500 kg: 50 kg, i.e. 1: 0.1.
- the specific calorific value of such a mixture will be 11,000 kJ / kg. This is because a gaseous phase with a specific heat of combustion of 25,000 kJ / kg in an amount of 50 kg / h is added to the combustible gas.
- a mixture with a flow rate of 50 kg / h is fed to a steam generator 20 and burned to produce working water vapor, and the remainder of the mixture with a flow rate of 500 kg / h is burned in a burner 28 connected to the casing of the heat exchanger 13.
- Burning 500 kg / h of a mixture with a specific heat of combustion of 11,000 kJ / kg is equivalent to burning 138 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Therefore, the supply of liquid fuel from the tank with fuel 19 to the burner 28 is completely stopped. The resulting combustion products are used to superheat water vapor and heat the reactor 10. This eliminates the use of additional fuel for waste treatment, and it is also useful to use the gaseous phase of the decomposition products.
- the liquid phase through the valve 73 in the amount of 400 kg is fed to the distiller 74, where at a temperature of 90 ° C, a fraction with a flash point of 35 ° C in the amount of 100 kg is isolated from the liquid phase, which is condensed by cooling in the heat exchanger 75 through the valve 76 is poured into the storage tank 77, and the remainder (liquid phase with a flash point of 61 ° C) from the distiller 74 in the amount of 300 kg is poured into the storage tank 78.
- the temperature in the distiller 74 is controlled by the temperature sensor 79, and the flash temperature is controlled comfort according to the testimony of the device 80 and regulate this temperature due to the time of the distillation process.
- the flash point thereof increases, and when the flash point reaches 61 ° C, the distillation of the liquid phase is stopped and the residue is poured into a container 78.
- the resulting fraction which is condensed in the heat exchanger 75, has a flash point of 35 ° C.
- a liquid with a flash point of 35 ° C corresponds to the kerosene-gas oil fraction and can be used as high-grade fuel, for example, for gas turbine engines.
- a liquid with a flash point of 61 ° C corresponds to diesel fuel in its parameters and can be used as fuel for diesel engines.
- the products of combustion which are formed by burning a mixture of combustible gases and a gaseous phase in the burner 28, after exiting the jacket 30 of the reactor 10 through the valve 81 are sent to the jacket of the distiller 74 and use their thermal energy to heat and distill the liquid phase.
- the amount of combustion products that are removed from the jacket 30 to the jacket of the distiller 74 is controlled by a valve 81 so that the temperature in the distiller 74 remains equal to 90 ° C. Excessive combustion products from the jacket 30 through the valve 31 are discharged into the heat exchanger 32 and used to heat the air supplied to the steam generator 20 and the burner 28. This makes it possible to use the thermal energy of the combustion products, which reduces the consumption of additional fuel for the distillation process, the production of water vapor and waste treatment.
- the shutter 44 is opened using the actuator 43 and the container 18 is withdrawn from the reactor 10 into the loading chamber 16 using the feeding device 45.
- the cooling temperature is controlled by the temperature sensor 84.
- the resulting vapor from chamber 16 enters the reactor 10 through the valve 85.
- the products of fuel combustion in the steam generator 20 through the smoke pipe 86 are released into the atmosphere.
- the container 18 After cooling using the rotary mechanism 87, the container 18 is rotated and set upside down.
- the solid phase from the container 18 falls out onto the conveyor 88, which is driven by a motor 89, and the solid phase is fed to the roller mill 54.
- waste is fed to the loading hopper 15 mounted on the loading chamber 16, with the shutter gate 17 closed until the hopper 15 is filled.
- the weight of the waste in the loading hopper is 250 kg.
- the slide gate 17 is opened, and the waste is poured into the container 18 under the influence of its own weight.
- the loading operation is repeated 5 times and the container 18 is completely loaded with waste weighing 1250 kg.
- liquid fuel is supplied to the steam generator 20 with a flow rate of 20 kg / h (specific heat of combustion of fuel 41 MJ / kg), it is burned and saturated water vapor is obtained with a temperature of 130 ° C in an amount of 150 kg / h.
- the resulting steam through a flow meter 21 with a flow rate of 150 kg / h is supplied to the heat exchanger 13.
- a gas blower 22 is switched on and water vapor is pumped through the heat exchanger 13 and the waste layer in the container 6 in a closed loop.
- the flow meter 23 is opened and steam with a flow rate of 150 kg / h is discharged to the condenser 24, where it is condensed by cooling with water.
- the water vapor filtered through the waste layer displaces air from the waste layer into the reactor 10, and then with the steam stream, the air from the reactor 10 is displaced into the condenser 24. Since the air does not condense, it is supplied through the valve 25 to the steam generator 20 and used to burn fuel. The withdrawal of water vapor in a mixture with air into the condenser 24 is carried out until the air concentration in the reactor 10 is reduced to 10 wt.%, Which is necessary to prevent oxidation of the decomposition products of waste (burning in the reactor).
- the air content in the reactor 10 is controlled by the readings of a gas analyzer 26 and, when the air content is reduced to 10 wt.%,
- the steam output to the condenser is stopped by closing the flow meter 23.
- the steam supply from the steam generator 20 to the heat exchanger 13 is stopped (the flow meter 21 is closed) .
- the fuel combustion products heat the water vapor flowing through the pipes of the heat exchanger 13 to a temperature of 650 ° C, which enters the waste layer from the heat exchanger 13, transfers heat to the waste and again enters the heat exchanger 13.
- the combustion products passed through the casing of the heat exchanger 13 are cooled from 1000 ° C to 650 ° C (the heat of the combustion products is transferred to water vapor) and then enter the jacket 30 of the reactor 10, cooled and, at a temperature of 400 ° C, are discharged through a valve 31 to a heat exchanger 32, in which the combustion products cooled to 150 ° C by a stream of air, which is supplied to the steam generator 20 and to the burner 28 for burning fuel. After this, the products of combustion are discharged into the chimney 33.
- the heat of the combustion products is transferred to the reactor 10 not only with a stream of heated water vapor, but also through the wall of the jacket 30.
- the total thermal decomposition time of rubber waste is 120 minutes.
- the gaseous phase released in the reactor 10 from the waste is mixed with the circulating water vapor, and a vapor-gas mixture is formed. Since the amount of circulating water vapor does not change, and the gaseous phase of the decomposition of waste is continuously released, the pressure in the reactor 10 begins to increase, which is controlled by the readings of the pressure sensor 35. When the pressure reaches 2 atm. open the flow meter 23 and divert the vapor-gas mixture with a flow rate of 0.138 kg / s from the reactor 10 to the condenser 24. Simultaneously with the removal of the vapor-gas mixture from the reactor 10 using the flow meter 21 from the steam generator 20, water vapor is supplied to the heat exchanger 13 with an average flow rate of 0.042 kg /from.
- the pressure in the reactor 10 remains constant, which is important for the process of thermal decomposition and the formation of decomposition products of constant composition throughout the process (pressure fluctuations the reactor will inevitably lead to changes in the composition of the gaseous phase).
- the pressure in the reactor 10 is kept constant, i.e. equal to 2 atm.
- the content of the gaseous phase of the decomposition of the tires in the gas-vapor mixture is controlled by the readings of the gas analyzer 26, which is necessary for accurate determination of the completion time of the thermal decomposition of waste.
- the moment of completion of the process of thermal decomposition of waste corresponds time when the content of the gaseous phase in the vapor-gas mixture decreases to almost zero, i.e. almost pure water vapor begins to leave the reactor 10.
- a liquid phase in the amount of 700 kg is isolated from the gaseous phase within 120 minutes.
- This mixture is fed through a tap 36 to a separator 37, where water is separated from the liquid phase, and fed through a tap 38 in an amount of 300 kg to a reservoir 39.
- the liquid phase from the separator 37 through the valve 40 in the amount of 420 kg is fed into the storage tank 41.
- the gaseous phase of the decomposition of rubber waste from the condenser 24 through the valve 25 with a flow rate of 40 kg / h is fed into the steam generator 20 and burned. In this case, the supply of liquid fuel from the fuel tank 19 to the steam generator 20 is completely stopped. This allows the processing of 1250 kg of waste to reduce the cost of liquid fuel used to produce working water vapor.
- the shutter 8 Upon reaching the moment of termination of the exit of the gaseous phase using the actuator 7, the shutter 8 is opened and the feeder 9 moves the container b from the reactor 10 to the loading chamber 4. Then, the shutter 8 is closed.
- the shutter 44 is opened and using the feeder 45, the container 18 is fed from the loading chamber 16 to the reactor 10.
- the container 18 is installed so that the pipe 90 is connected to the pipe 12 of the heat exchanger 13. Then, the shutter 44 is closed.
- water is supplied to the nozzles 48 through a flow meter 46 using a pump 47 and sprayed over a solid phase layer in the container 6 in an amount of 140 kg. Water enters the solid phase and cools it, and itself evaporates, and the resulting water vapor in a mixture with waste decomposition products through valve 49 leaves the feed chamber 4 to the reactor 10.
- the container 6 is turned and set upside down, as a result of which the solid phase falls out of the container 6 under the action of its own weight onto the conveyor 52, which is driven by the engine 53, and the solid phase in the amount of 550 kg is fed into the roller mill 54. After unloading, the container 6 is installed in the working position (bottom part down) and loaded as described above.
- the solid phase, passing through the rolls, is ground, as a result of which the metal cord is separated from it.
- the solid phase and the metal cord are fed to an electromagnetic separator 55, in which 200 kg of metal are separated from the solid phase.
- the metal is fed into a press 56 and pressed into briquettes, and a solid phase in the amount of 350 kg is fed to a storage 57.
- 300 kg of solid phase From the drive 39 through a flow meter 64 using a pump 65 in the tank 63 serves 300 kg of water. In this case, the mass ratio of solid phase and water is 300 kg: 300 kg, i.e. eleven.
- the solid phase impregnated with water by means of a screw conveyor 66 is loaded into the gas generator 59 in an amount of 300 kg (contains 150 kg of the solid phase and 150 kg of water) so that the layer of the solid phase along the height of the shaft of the gas generator 59 is within 3 D (D is the diameter gas generator shafts), which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- a solid phase layer 2.5 m high is formed in the gas generator 59, in the lower part (on the grate) of which the combustion process proceeds, as a result of which heat is generated, due to which the overlying layers of the solid phase are heated (above the combustion layer).
- a reversed gasification process is carried out in which a solid phase impregnated with water and air are supplied to the shaft of the gas generator 59 from above, and the resulting combustible gas from the gas generator 59 is removed from below (from under the grate).
- water evaporates from it and water vapor forms, which mixes with the supplied air and enters the lower part of the gas generator 59, i.e. in the gasification zone, where the reaction of water vapor interaction with the carbon of the solid phase with the formation of a combustible gas containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as some methane and resins.
- a mixture of gases and resins from the gasification zone enters the combustion zone of the solid phase layer on the grate, passes through this zone and enters the outlet of the gas generator 59.
- the solid phase layer is lowered along the shaft of the gas generator 59 (sags), and therefore, the solid phase is continuously fed into the gas generator 59 from the tank 63 using a screw conveyor 66 with a flow rate of 300 kg / h so that its level in the gas generator shaft 59 remains constant, which is controlled by the readings of the level sensor 67.
- the ash formed in the gas generator 59 with a flow rate of 23 kg / h is discharged to the storage 68.
- the valve 61 is closed, as a result of which the gas flow from the gas generator 59 to the chimney 33 is stopped, the flow meter 69 is opened, and gas (a mixture of solid phase combustion products, hydrogen, carbon monoxide and tar decomposition products - combustible gas) with a flow rate of 560 kg / h serves in the mixer 70, where through the tap-flow meter 71 with a flow rate of 1 kg / h serves the gaseous phase of the waste decomposition products after separation of the liquid phase from it.
- the mass ratio of combustible gas and gaseous phase is set within 560 kg: 280 kg, i.e. 1: 0.5.
- the specific calorific value of such a mixture will be 14,000 kJ / kg. This is because a gaseous phase with a specific heat of combustion of 25,000 kJ / kg in an amount of 280 kg / h is added to the combustible gas.
- a mixture with a flow rate of 80 kg / h is supplied to a steam generator 20 and burned to produce working water vapor, and the remainder of the mixture with a flow rate of 760 kg / h is burned in a burner 28 connected to the casing of the heat exchanger 13.
- Burning 760 kg / h of a mixture with a specific heat of combustion of 14,000 kJ / kg is equivalent to burning 266 kg / h of liquid fuel with a specific heat of combustion of 40,000 kJ / kg. Therefore, the supply of liquid fuel from the fuel tank 19 to the burner 28 is completely stopped. The resulting combustion products are used to overheat water vapor and heat the reactor 10. This eliminates the use of additional fuel for waste treatment, and it is also useful to use the gaseous phase of the decomposition products.
- the liquid phase through the valve 73 in the amount of 420 kg is fed to the distiller 74, where at a temperature of 100 ° C a fraction with a flash point of 40 ° C in the amount of 100 kg is isolated from the liquid phase, which is condensed by cooling in the heat exchanger 75 through the valve 76 is poured into the storage tank 77, and the remainder (liquid phase with a flash point of 85 ° C) from the distiller 74 in an amount of 320 kg is poured into the storage tank 78.
- the temperature in the distiller 74 is controlled by the temperature sensor 79, and the flash temperature is controlled businessmen on indications unit 80 and regulate this temperature by the time of the distillation process.
- the resulting fraction which is condensed in the heat exchanger 75, has a flash point of 40 ° C .
- a liquid with a flash point of 40 ° C corresponds to the kerosene-gas oil fraction and can be used as high-grade fuel, for example, for gas turbine engines.
- a liquid with a flash point of 85 ° C corresponds to diesel fuel in its parameters and can be used as fuel for diesel engines.
- the products of combustion which are formed by burning a mixture of combustible gases and a gaseous phase in burner 28, after exiting reactor jacket 30 10, they are directed through a tap 81 into the jacket of a distiller 74 and their thermal energy is used to heat and distill the liquid phase.
- the amount of combustion products that are removed from the jacket 30 to the jacket of the distiller 74 is controlled by a valve 81 so that the temperature in the distiller 74 remains equal to 100 ° C.
- Excessive combustion products from the jacket 30 through the valve 31 are discharged into the heat exchanger 32 and used to heat the air supplied to the steam generator 20 and the burner 28. This makes it possible to use the thermal energy of the combustion products, which reduces the consumption of additional fuel for the distillation process.
- the shutter 44 is opened using the actuator 43 and the container 18 is withdrawn from the reactor 10 into the loading chamber 16 using the feeding device 45.
- the cooling temperature is controlled by the temperature sensor 84.
- the resulting vapor from chamber 16 enters the reactor 10 through the valve 85.
- the products of fuel combustion in the steam generator 20 through the smoke pipe 86 are released into the atmosphere.
- the container 18 After cooling using the rotary mechanism 87, the container 18 is rotated and set upside down.
- the solid phase from the container 18 falls out onto the conveyor 88, which is driven by a motor 89, and the solid phase is fed to the roller mill 54.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии переработки органических отходов и может быть применено в химической и резинотехнической промышленности для получения из отходов нефтехимического сырья аналогов топлив и ингредиентов резиновых смесей. Известным в заявленном способе является подача отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения, выделение воды из жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру.
Description
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к технологии переработки органических отходов и может быть применено в химической и резинотехнической промышленности для получения из отходов нефтехимического сырья аналогов топлив и ингредиентов резиновых смесей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ переработки резиновых отходов (см. патент Российской Федерации J °2245247, опубликован 27.01.2005, Бюл. N° 3.). Способ переработки резиновых отходов включает их термическое разложение в печи, разделение продуктов разложения на твердые и газообразные, выделение жидкой фазы из газообразных продуктов и отвод последних на сжигание для поддержания процесса разложения. Предварительно перед термическим разложением отходы смешивают с 5-15 мас.% воды, а затем повторно их смешивают с водой путем распыления ее в печи в 50-150 мас.% от массы отходов, а твердые продукты разложения орошают водой в количестве 10 - 20 % от массы резиновых отходов. В качестве воды используют конденсат, который получают путем сепарации из жидкой фазы.
Недостатками данного способа являются:
- высокие затраты энергии, обусловленные необходимостью нагревать и испарять значительные количества воды (около 150 % от массы отходов), в результате чего время переработки увеличивается в сравнении с известными технологиями пиролизной переработки отходов, что, в свою очередь, приводит к росту тепловых потерь из реактора;
- большие выбросы вредных продуктов сгорания топлива в окружающую среду из-за длительной выдержки отходов в печи для их полной переработки, что связано с необходимостью не только нагрева самих отходов, но и нагрева и испарения большого количества воды;
- высокое содержание воды в жидких продуктах, а также большое содержание в твердых продуктах переработки вредных компонентов (серы, непредельных углеводородов, золы), что требует дополнительной очистки данных продуктов от воды и вредных соединений.
Известен способ переработки изношенных шин (см. патент Республики Беларусь N°11589, опубликован 30.08.2008). Способ переработки изношенных шин включает их пиролиз в реакторе, получение углеводородсодержащего газа и твердого углеродсодержащего материала, вывод твердого углеродсодержащего материала из реактора, подачу углеводородсодержащего газа в реактор-фильтр, обработку его теплоносителем, выделение неконденсирующегося газа и его сжигание. Твердый углеродсодержащий материал подают в реактор-газификатор, где получают водяной газ и золу путем фильтрации перегретого водяного пара через слой материала при 800 - 900°С, одну часть водяного газа используют в качестве теплоносителя, который подают в реактор - фильтр и при 400 - 600 °С смешивают с углеводородсодержащим газом при их массовом соотношении (0,2 - 1,0):1, другую часть водяного газа смешивают с водяным паром при массовом соотношении 1: (1 - 10) и подают в реактор в количестве (0,20 - 0,62) кг на 1 кг шин, а остаток водяного газа сжигают в парогенераторе для получения водяного пара, золу гранулируют до размеров частиц 3 - 30 мм и используют в качестве засыпки в реакторе- фильтре, из полученной в реакторе-фильтре смеси водяного и углеводородсодержащего газов путем конденсации вначале выделяют битумную фракцию с температурой кипения 300 - 390 °С, которую подают в реактор в количестве 0,05 - 0,1 кг битумной фракции на 1 кг изношенных шин, а затем - фракцию с температурой кипения 190 - 299 °С, которую сжигают в парогенераторе для получения водяного пара.
К недостаткам данного способа относятся:
- высокий расход энергии на перегрев водяного пара до температуры 800 - 900 °С, а также большие затраты энергии на обогрев реактора - газификатора и реактора - фильтра;
- большие выбросы в окружающую среду продуктов сгорания топлива, расходуемого на обогрев реактора - газификатора и перегрев водяного пара;
- низкое качество получаемых жидких продуктов (битумной фракции и фракции с температурой кипения 80 - 189 °) переработки отходов из-за наличия соединений серы и воды.
Известен способ и устройство для переработки резиновых отходов (см. патент Российской Федерации 2356731, опубликован 27.05.2009, Бюл. j °15).
Способ включает пиролиз отходов в реакторе в среде теплоносителя, разделение продуктов пиролиза на газообразную и твердую фазы, охлаждение твердой фазы путем подачи воды, вьщеление из газообразной фазы путем конденсации жидкой фазы и сжигание газообразной фазы для нагрева теплоносителя в теплообменнике. Твердую фракцию подают в мельницу, куда одновременно распыляют воду для осуществления мокрого размола с получением суспензии, а из газообразной фракции путем конденсации выделяют первую и вторую фракции жидкой фазы, а затем из второй фракции выделяют воду, а первую фракцию смешивают с суспензией и путем возбуждения кавитации смесь подвергают механохимической активации. После выделения второй фракции жидкой фазы сжигают часть газообразной фазы, а остальную часть газообразной фазы смешивают с перегретым водяным паром и используют в качестве теплоносителя. В качестве воды для получения суспензии используют выделенную из второй фракции воду.
К недостаткам данного способа относятся:
- высокий расход энергии на процесс переработки отходов из-за низкой энергетической эффективности кавитации, используемой для обработки продуктов с целью повышения их качественных показателей, а также большой расход электрической энергии, необходимой для работы специального насоса, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя;
- низкие качественные показатели получаемой топливной суспензии из-за повышенного содержания воды, что не позволяет использовать данное топливо при отрицательных температурах из-за замерзания воды и расслоения суспензии.
Известен способ переработки органических отходов и устройство для переработки органических отходов (см. патент Российской Федерации Ν°2422478, опубликован 27.04.2011). Способ переработки органических отходов включает подачу отходов в реактор, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, ее охлаждение, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы, вывод твердой фазы из реактора по окончании процесса термолиза, ее охлаждение, выгрузку твердой
фазы из контейнера и ее магнитную обработку, при этом в качестве теплоносителя используют газообразную смесь из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, теплоноситель нагревают до 750 - 1150 °С и пропускают через слой отходов со скоростью 2 - 25 м/с при давлении в реакторе 0,1 - 1,0 МПа.
Недостатками способа являются:
- высокий расход энергии, обусловленный необходимостью нагрева теплоносителя до 1150 °С и отсутствием системы рециркуляции тепла (возврата в процесс переработки отходов);
- выбросы вредных веществ в окружающую среду в результате сжигания несконденсированной газообразной фазы;
- низкое качество жидких (содержат большое количество воды) и твердых продуктов (содержат большое количество золы) переработки отходов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является принятый нами за прототип способ и устройство для переработки резиновых отходов (см. заявка PCT RU 2007/000392, публикация 13.03.2008, номер международной публикации WO 2008/030137 А1). Способ переработки резиновых отходов включает подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры загрузки/выгрузки, их термолиз в реакторе в среде содержащего водяной пар теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, возврат части газообразной фазы в реактор, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в реакторе в первую камеру загрузки/выгрузки, выгрузку твердой фазы при повороте контейнера относительно продольной оси, измельчение твердой фазы до размеров частиц 1,0 - 3,0 мм, ее магнитную обработку и дальнейшее измельчение, охлаждение газообразной фазы, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, отделение части воды из жидкой фазы, смешивание жидкой и твердой фаз в' смесителе при массовом соотношении (0,75 - 1,50): 1, циркуляцию смеси через смеситель с помощью насоса - диспергатора в течение 600 - 3600 с, сжигание несконденсированной газообразной фазы для нагрева водяного пара в теплообменнике, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов
в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры загрузки/выгрузки, и контейнер по окончании процесса термолиза в реакторе перемещают из реактора во вторую камеру загрузки/выгрузки. Термолиз проводят при массовом соотношении водяного пара и газообразной фазы в смеси равном 1: (1,0 - 5,0). Часть воды отделяют из жидкой фазы до ее содержания в жидкой фазе в пределах 5 - 18 масс. %.
Недостатками данного способа являются:
- высокий расход энергии на процесс переработки отходов из-за тепловых потерь в процессе подачи теплоносителя из реактора по трубопроводам в вентилятор, который следует поддерживать при высокой температуре, исключающей конденсацию части теплоносителя непосредственно в вентиляторе и забивание его конденсатом;
- большие выбросы в окружающую среду вредных газообразных веществ, которые содержатся в продуктах сгорания топлива, сжигаемого для обогрева реактора и перегрева больших количеств водяного пара;
- низкое качество получаемых продуктов (топливной дисперсии) из-за наличия значительных количеств воды (наличие воды снижает удельную теплоту сгорания и приводит к невозможности хранить данное топливо при отрицательных температурах), повышенной зольности (зола в больших количествах содержится в твердой фазе).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергетических затрат на переработку резиновых отходов, снижение вредных выбросов в окружающую среду и повышение качества продуктов переработки отходов.
Поставленная задача решается тем, что способ переработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения,
выделение воды из жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру, отличается тем, что сжигают жидкое топливо и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С, осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник и слой отходов в контейнере по замкнутому контуру, избыточный рост давления в реакторе предотвращают частичным отведением водяного пара и конденсации его путем охлаждения водой, фильтрующимся через слой отходов водяным паром вытесняют в реактор воздух из слоя отходов и далее потоком пара воздух вытесняют из реактора, поскольку воздух не конденсируется, то его используют для сжигания топлива, вывод водяного пара в смеси с воздухом осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе не снизится до содержания, необходимого для предотвращения окисления продуктов разложения отходов - их горения в реакторе, таким образом, продувают реактор водяным паром для удаления воздуха, вывод пара из реактора прекращают при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе, одновременно прекращают подачу пара в теплообменник, сжигают жидкое топливо, продукты сгорания топлива нагревают водяной пар, затем продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, после этого продукты сгорания выводят, подводимым теплом отходы нагревают и осуществляют процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуется газообразная и твердая фаза, газообразную фазу смешивают с циркулирующим водяным паром и создают парогазовую смесь, чтобы давление в реакторе было постоянным часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора, для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов контролируют содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси, момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар, парогазовую смесь охлаждают и получают жидкую фазу, из которой сепарацией выделяют воду и накапливают
ее, данная вода содержит растворенные органические вещества - продукты разложения отходов, эту загрязненную воду используют для получения горючего газа, который расходуют на энергообеспечение процесса переработки отходов, жидкую фазу после выделения воды накапливают, газообразную фазу после выделения жидкой фазы частично сжигают в смеси с жидким топливом, а частично просто сжигают, чем предотвращают ее выброс в окружающую среду и одновременно снижают расход топлива для осуществления процесса переработки, при достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов воду распыляют над слоем твердого остатка в контейнере, она охлаждает его, сама испаряется, а образующийся . водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов подают в реактор, когда температура охлаждения твердой фазы в контейнере достигает Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают, затем твердую фазу разламывают, отделяют от нее металлический корд, осуществляют их электромагнитную сепарацию, металл прессуют в брикеты, а твердую фазу накапливают, зажигают твердую фазу и создают горящий слой, твердую фазу и воду подают в емкость в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1 : (0,5 — 1,0), в емкости создают смесь твердой фазы и воды, создают слой твердой фазы, в нижней части которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы - над слоем горения, таким образом, реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают сверху, а образующийся горючий газ отводят снизу, в верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивают с подаваемым воздухом и подают в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол, смесь газов и смол из зоны газификации подают в зону горения твердой фазы, проводят через данную зону и выводят из нее, образующуюся золу накапливают, в зоне горения твердой фазы температура составляет 1000°С и выше, поэтому в этой зоне газ очищают от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений - метан, этилен и
другие, таким образом, горючий газ обогащают газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания, такой газ практически не содержит смолистых соединений и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи, при массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1 : 0,5, т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 воды, количество образующегося водяного пара будет недостаточным для протекания реакции С + Н20 = СО + Н2, поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа С02, который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа, при массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации, т.к. зона газификации охлаждается избыточным водяным паром, и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов, таким образом, для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в твердой фазе поддерживать в пределах 1: (0,5 - 1,0), одновременно с началом процесса газификации прекращают вывод газа и газ - смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения · смол - горючий газ смешивают с газообразной фазой продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы при их массовом соотношении 1: (0,1 - 0.5), при смешивании газообразной фазы с горючим газом, который содержит оксид углерода и водород осуществляют реакции восстановления - гидрирования непредельных соединений, т.е. снижение в смеси непредельных соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1: 0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают, и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1 : 0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается
протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду, таким образом, для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1: (0,1 - 0,5), часть смеси сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают, образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора и теплоносителя, жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты, аналогичные дизельному топливу, таким образом, из жидкой фазы получают высококачественные продукты, из жидкой фазы при температуре 90-100°С выделяют фракцию с температурой вспышки 35-40°С, которую охлаждают, конденсируют и накапливают, остаток - жидкую фазу с температурой вспышки 61-85°С - также накапливают, температуру вспышки контролируют и регулируют за счет времени проведения процесса дистилляции, при этом количество выводимых для дистилляции продуктов сгорания регулируют таким образом, чтобы температура дистилляции оставалась равной 90-100°С, при осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет и при достижении температуры вспышки в пределах 61-85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток накапливают, в этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют, имеет температуру вспышки в пределах 35-40°С, которая соответствует керосино-газойлевой фракции, и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей, жидкость с температурой вспышки 61-85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей, продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы, используют для нагрева и дистилляции жидкой фазы, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, твердую фазу в контейнере после завершения процесса термического разложения отходов охлаждают распыленной водой, образующийся пар выводят в реактор, продукты сгорания топлива выбрасывают в атмосферу, продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср = 1,24 кДж/°С, и их охлаждение от 1000°С до 400°С
при расходе G = 0,269 кг/с или 968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор количество тепла: Q = Ср G (1000°С - 400°С) = 1,24 кДж/кг°С х 0,269 кг/с · 600°С = 200 кДж/с = 200 кВт, температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются, и при достижении температуры 300°С - для разных видов отходов эта температура разная - начинается процесс термического разложения отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты, давление в реакторе поддерживают постоянным равным 2 атм., что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса, а колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы, после охлаждения твердую фазу измельчают (разламывают), затем цикл переработки повторяют, что подтверждает соответствие заявленного изобретения критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Важно то, что жидкую фазу после выделения воды разделяют путем дистилляции при температуре 90 - 100 °С на фракцию с температурой вспышки 61- 85 °С и фракцию с температурой вспышки 35 - 40 °С.
Существенно то, что продукты сгорания после нагрева реактора и теплоносителя используют для нагрева жидкой фазы и разделения ее путем дистилляции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 приведен общий вид устройства, на котором реализуют способ переработки резиновых отходов.
Устройство содержит накопитель 1, подключенный к ленточному транспортеру 2 и бункеру загрузки 3; камеру загрузки 4; шиберный затвор 5; контейнер 6; привод 7, подключенный к затвору 8; устройство подачи 9 контейнера 6 в реактор 10; патрубок 11; патрубок 12, подключенный к кожухо- трубному теплообменнику 13; ленточный транспортер 14, подключенный к бункеру загрузки 15; камеру загрузки 16; шиберный затвор 17; контейнер 18; емкость с топливом 19; парогенератор 20; кран-расходомер 21; газодувку 22; кран - расходомер 23, подключенный к конденсатору 24; кран 25; газовый анализатор 26; кран - расходомер 27; горелку 28; дымосос 29; рубашку 30; кран 31; теплообменник 32; дымовую трубу 33; датчик температуры 34; датчик
давления 35; кран 36, подключенный к сепаратору 37; кран 38, подключенный к накопителю 39; кран 40, подключенный к накопительной емкости 41; кран 42; привод 43, подключенный к затвору 44; устройство подачи 45; кран - расходомер 46; насос 47, подключенный к форсункам 48; клапан 49; датчик температуры 50; поворотный механизм 51; транспортер 52; двигатель 53; валковую мельницу 54; электромагнитный сепаратор 55; пресс 56; накопитель 57; шнековый транспортер 58, подключенный к газогенератору 59; воздуходувку 60; кран 61; весовой дозатор 62, подключенный к емкости 63; кран - расходомер 64; насос 65; шнековый транспортер 66; датчик уровня 67; накопитель 68; кран - расходомер 69; смеситель 70; кран - расходомер 71; кран - регулятор 72; кран 73, подключенный к дистиллятору 74; теплообменник 75 с краном 76; накопительные емкости 77 и 78; датчик температуры 79; прибор для определения температуры вспышки 80; кран 81, кран 82, подключенный к форсункам 83; датчик температуры 84; клапан 85; дымовой патрубок 86; поворотный механизм 87; транспортер 88; двигатель 89; патрубок 90.
Согласно изобретению переработку резиновых отходов осуществляют следующим образом.
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например, измельченными изношенными шинами, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4, при закрытом шиберном затворе 5 подают отходы. После этого открывают шиберный затвор 5, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 4 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11 контейнера 6 соединяется с патрубком 12 кожухо-трубного теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16, при закрытом шиберном затворе 17 подают отходы. После этого открывают шиберный затвор 17, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18. Контейнер 18 полностью загружают отходами.
Из емкости с топливом 19 в парогенератор 20 подают жидкое топливо, сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 105 °С. Полученный пар через кран- расходомер 21 с заданным расходом подают в кожухо-трубный теплообменник 13 (далее - теплообменник 13). Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере 6 по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и частично водяной пар отводят в конденсатор 24, конденсируют его путем охлаждения водой.
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор 10 воздух из слоя отходов, и далее с потоком пара воздух из реактора 10 вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его через кран 25 подают в парогенератор 20 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до заданного содержания, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе). Таким образом, продувают реактор водяным паром для удаления воздуха.
Содержание воздуха в реакторе 10 контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе 10, вывод пара в конденсатор 24 прекращают путем закрытия крана-расходомера 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора 20 в теплообменник 13 (закрывают кран - расходомер 21).
Из емкости с топливом 19 через кран - расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания поступают в кожух теплообменника 13, и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.
Протекая через кожух теплообменника 13 продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар, а затем
поступают в рубашку 30 реактора 10 и далее через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150 °С потоком воздуха, который подают в парогенератор 20 и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.
Таким образом, тепло продуктов сгорания передается в реактор 10 не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе 10 поднимается, отходы нагреваются, и при достижении определенной температуры (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуется газообразная и твердая фазы.
Газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром, и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяется, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении определенного давления открывают кран-расходомер 23 и отводят часть парогазовой смеси из реактора 10 в конденсатор 24. При этом регулируют краном- расходомером 23 количество отводимой парогазовой смеси таким образом, чтобы давление в реакторе 10 было постоянным. Одновременно с выводом из реактора 10 парогазовой смеси с помощью крана-расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар, так как часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора 10.
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.
Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора 10 начинает выходить практически чистый водяной пар.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза, которую через кран 36 подают в сепаратор 37, где вьщеляют воду из жидкой фазы и подают ее через кран 38 в накопитель 39. Данная вода содержит растворенные органические вещества (продукты разложения отходов) и поэтому не может быть возвращена обратно в парогенератор 20 для производства рабочего водяного пара. Известные системы очистки такой воды являются технически сложными (воду необходимо очищать в несколько стадий), энергоемкими, и при очистке образуются вторичные отходы (шламы), которые также необходимо утилизировать.
В данном изобретении предложено использовать загрязненную воду из накопителя 39 для получения горючего газа, который расходуется на энергообеспечение процесса переработки отходов.
Жидкую фазу после выделения воды из сепаратора 37 через кран 40 подают в накопительную емкость 41.
Газообразную фазу после выделения жидкой фазы из конденсатора 24 через кран 25 частично подают в парогенератор 20 и сжигают в смеси с жидким топливом, а частично газообразную фазу через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают. При этом с помощью крана-расходомера 27 снижают подачу жидкого топлива из емкости с топливом 19 в горелку 28. Сжигание газообразной фазы позволяет предотвратить ее выброс в окружающую среду и одновременно снизить расход топлива для осуществления процесса переработки.
При достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 4. Затем затвор 8 закрывают. С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер 18 устанавливают таким образом, что патрубок 90 контейнера 18 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.
После вывода контейнера б в камеру загрузки 4 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердого остатка в контейнере 6. Вода попадает на твердый остаток и охлаждает его, а сама испаряется, и образующийся водяной
пар в смеси с продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 4 в реактор 10.
В этом случае загрязненная вода испаряется, и образуется смесь, содержащая в основном водяной пар и испарившиеся продукты разложения отходов, которые находились в воде в растворенном состоянии. Данная газообразная смесь возвращается в реактор 10, т.е. в окружающую среду не выбрасывается.
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50, и после достижения Т=110 °С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают.
' С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение, и твердую фазу подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его, как описано выше.
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего металлический корд отделяется от твердой фазы разложения отходов.
После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют металл от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу подают в накопитель 57.
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор
59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора 59, загружают твердую фазу в количестве, чтобы твердая фаза в газогенераторе 59 не превышала по высоте 0,1 диаметра шахты газогенератора 59. Зажигают твердую фазу на решетке газогенератора 59 и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 в газогенератор 59 сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора 59 через кран 61 в дымовую трубу 33.
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают в заданном количестве твердую фазу. Из накопителя 57 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают заданное количество воды. Твердую фазу и воду подают в емкость 63 в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1 :(0,5 - 1 ,0).
Твердая фаза имеет пористую структуру и хорошо пропитывается водой, поэтому в емкости 63 создается смесь твердой фазы и воды (пропитанные водой частицы твердой фазы).
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве, чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах 2 - 3 D (D - диаметр шахты газогенератора 59), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора 59 сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора 59 отводят снизу (из-под решетки).
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода, и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора 59, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием -горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора 59.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора 59 (проседает), и поэтому в газогенератор 59 из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 непрерывно подают
твердую фазу в таком количестве, чтобы уровень его в шахте газогенератора 59 оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Образующуюся в газогенераторе 59 золу выводят в накопитель 68.
В зоне горения твердой фазы температура составляет 1000 °С и выше, поэтому при прохождении смеси газов и смол через данную зону происходит очистка газа от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений (метан, этилен и др.). Таким образом, горючий газ обогащается газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания. Такой газ практически не содержит смолистых соединений, и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи (см. С.Д.Федосеев, А.Б.Чернышов. Полукоксование и газификация твердого топлива. - М: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1960. - с.131 - 133).
При массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1: 0,5 (т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 кг воды), количество образующегося водяного пара (водяной пар образуется при испарении содержащегося в порах остатка воды) будет недостаточным для протекания реакции: С + Н2 О = СО + Н2. Поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа (С02), который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа.
При массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации (зона газификации охлаждается избыточным водяным паром) и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов.
Таким образом, для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в данной фазе поддерживать в пределах 1 : (0,5 - 1 ,0).
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора 59 в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69, и газ (смесь продуктов сгорания твердой
фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с заданным массовым расходом подают в смеситель 70, куда через кран- расходомер 71 с заданным массовым расходом подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после вьщеления из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах 1:(0, 1- 0,5).
В смесителе 70 получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59, и газообразной фазы продуктов разложения отходов после вьщеления из нее жидкой фазы. Газообразная фаза продуктов разложения резиновых отходов содержит ароматические, непредельные . и другие высокомолекулярные углеводороды, прямое сжигание которых (прямое сжигание газообразных продуктов разложения) требует использования специальных горелочных устройств, а также приводит к образованию в продуктах сгорания вредных веществ.
Смешивание газообразной фазы с горючим газом (содержит оксид углерода и водород) приводит к протеканию реакций восстановления (гидрирования непредельных соединений), т.е. снижению в смеси непредельных соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, а также с использованием стандартных горелочных устройств.
Образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1: 0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают, и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу.
Образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1:0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду.
Таким образом, для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1: (0,1 - 0,5).
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 часть смеси подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13. Образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора 10 и теплоносителя. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.
Жидкая фаза продуктов разложения резиновых отходов имеет низкую температуру вспышки (около 30-37°С), высокое содержание ароматических и непредельных углеводородов и не может использоваться как топливо. В то же время жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты аналогичные дизельному топливу. Таким образом, из жидкой фазы могут быть получены высококачественные продукты.
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 подают в дистиллятор 74, где при температуре 90 - 100 °С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 35 - 40 °С, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 61 - 85°С) из дистиллятора 74 сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе 74 контролируют по показаниям датчика температуры 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции.
При этом количество продуктов сгорания, которые выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора 74, регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе 74 оставалась равной 90 - 100 °С.
При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки в пределах 61 - 85 °С дистилляцию жидкой фазы прекращают, и остаток сливают в накопительную емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в
теплообменнике 75, имеет температуру вспышки в пределах 35 - 40°С.
Жидкость с температурой вспышки 35 - 40°С соответствует керосино- газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 61 - 85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора
10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы. Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции.
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 выводят из реактора 10 в камеру загрузки
16.
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 16 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 20 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу.
После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение, и твердую фазу подают в валковую мельницу 54.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например, измельченными изношенными шинами до размеров частиц 100 мм, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4, при закрытом шиберном затворе 5 подают отходы до заполнения бункера 3. В нашем случае вес отходов в бункере загрузки 3 составляет 200 кг. После этого открывают шиберный затвор 5, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. При полной загрузке контейнера 6 вес отходов составляет 1000 кг. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 4 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11 контейнера 6 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16, при закрытом шиберном затворе 17 подают отходы до заполнения бункера 15. В этом случае вес отходов в бункере загрузки 15 составляет 200 кг. После этого открывают шиберный затвор 17, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18. Операцию загрузки повторяют 5 раз, и контейнер 18 полностью загружают отходами, вес которых составит 1000 кг.
Из емкости с топливом 19 в парогенератор 20 с расходом 10 кг/ч подают жидкое топливо (удельная теплота сгорания топлива 40 МДж/кг), сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 130 °С в количестве 75 кг/ч. Полученный пар через кран-расходомер 21 с расходом 75 кг/ч подают в теплообменник 13. Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере б по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и водяной пар с расходом 75 кг/ч отводят в конденсатор 24, где конденсируют его путем охлаждения водой.
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор 10 воздух из слоя отходов, и далее с потоком пара воздух из реактора 10 вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его
через кран 25 подают в парогенератор 20 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до 10 масс.%, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе).
Содержание воздуха в реакторе 10 контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до 10 масс.% вывод пара в конденсатор 24 прекращают путем закрытия крана-расходомера 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора 20 в теплообменник 13 (закрывают кран - расходомер 21).
Из емкости с топливом 19 через кран-расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо с расходом 70 кг/ч и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания с расходом 968 кг/ч (при сжигании 1 кг топлива образуется 13,83 кг продуктов сгорания) поступают в кожух теплообменника 13, и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.
Протекая через кожух теплообменника 13, продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар до температуры 600 °С, который из теплообменника поступает в слой отходов, отдает тепло отходам и вновь поступает в теплообменник 13. Прошедшие через кожух теплообменника 13 продукты сгорания охлаждаются от 1000 °С до 600 °С (тепло продуктов сгорания передается водяному пару) и затем поступают в рубашку 30 реактора 10, охлаждаются и при температуре 400 °С через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150 °С потоком воздуха, который подают в парогенератор 20 и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.
Тепло продуктов сгорания передается в реактор 10 не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.
Продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср =1,24 кДж/с °С, и их охлаждение от 1000 °С до 400 °С при расходе G = 0,269 кг/с или
968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор (с водяным паром и через стенку рубашки 30) количество тепла:
Q = Ср G (1000 °С - 400 °С) = 1,24 кДж/кг °С 0,269 кг/с 600 °С = 200 кДж/с = 200 кВт.
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе 10 поднимается, отходы нагреваются, и при достижении температуры 300 °С (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты.
В нашем случае при подводе в реактор 10 тепла в количестве 200 кВт полное время термического разложения резиновых отходов составляет 120 минут. Количество образующихся газообразных продуктов составляет 50 масс.%, т.е. при термическом разложении 1000 кг отходов образуется 500 кг газообразной фазы и 500 кг твердой фазы, которая содержит 150 кг металлического корда. Поскольку процесс разложения составляет 120 минут, и в течение данного времени в реактор 10 подают водяной пар с расходом 75 кг/ч и выводят его с таким же расходом, то средняя скорость вывода газообразных продуктов в смеси с водяным паром из реактора 10 будет равна [(500 кг)+(75 кг/ч) .2 ч] : 7200 с = 0,09 кг/с.
Выделяющаяся в реакторе из отходов газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром, и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяется, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении давления 2 атм. открывают кран-расходомер 23 и отводят парогазовую смесь с расходом 0,09 кг/с из реактора 10 в конденсатор 24. Одновременно с выводом из реактора 10 парогазовой смеси с помощью крана- расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар со средним расходом 0,021 кг/с. Такой расход водяного пара обусловлен тем, что в реакторе 10 выделяется газообразная фаза со средней скоростью 500 кг/7200с = 0,069. Поэтому, суммарно в реактор 10 поступает следующее количество парогазовой смеси 0,021 кг/с + 0,069 кг/с = 0,09 кг /с.
Поскольку из реактора 10 выводится парогазовая смесь со скоростью 0,09 кг/с и поступает с такой же скоростью, то давление в реакторе 10 сохраняется постоянным, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса (колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы).
Таким образом, давление в реакторе 10 поддерживают постоянным, т.е. равным 2 атм.
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения термического разложения отходов. Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора 10 начинает выходить практически чистый водяной пар.
В нашем случае процесс термического разложения отходов завершается в течение 120 минут.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза в количестве 80 масс.% и остаются 20 масс.% газообразной фазы разложения отходов, а также конденсируется водяной пар и образуется вода в количестве 150 кг.
Таким образом, в конденсаторе 24 в течение 120 минут выделяют из газообразной фазы жидкую фазу в количестве 500 кг . 0,8 = 400 кг, т.е. в конденсаторе 24 образуется смесь жидкой фазы и воды в количестве 400 кг + 150 кг = 550 кг. Данную смесь через кран 36 подают в сепаратор 37, где отделяют воду от жидкой фазы и подают ее через кран 38 в количестве 150 кг в накопитель 39.
Жидкую фазу из сепаратора 37 через кран 40 в количестве 400 кг подают в накопительную емкость 41.
Газообразную фазу разложения резиновых отходов из конденсатора 24 через кран 25 с расходом 16 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают. При этом подачу жидкого топлива из емкости 19 в парогенератор 20 полностью
прекращают. Это позволяет при переработке 1000 кг отходов снизить затраты жидкого топлива, используемого для получения рабочего водяного пара.
Остаток газообразной фазы с расходом 34 кг/ч через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают совместно с жидким топливом, подаваемым из емкости 19 в горелку 28.
Удельная теплота сгорания газообразной фазы 25000 кДж/кг и сжигание 34 кг/ч данной фазы эквивалентно сжиганию 21 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поскольку процесс разложения отходов протекает 120 минут, то сжигание газообразной фазы в горелке 28 позволяет снизить расход жидкого топлива с 70 кг/ч до (70 - 21) = 49 кг/ч. Снижение расхода топлива, подаваемого в горелку 28, осуществляют с помощью крана-расходомера 27.
При достижении момента прекращения выхода газообразной фазы с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 4. Затем затвор 8 закрывают. С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер 18 устанавливают таким образом, что патрубок 90 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.
После вывода контейнера 6 в камеру загрузки 4 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердой фазы в контейнере 6 в количестве 100 кг. Вода попадает на твердую фазу и охлаждает ее, а сама испаряется, и образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 4 в реактор 10, затем из реактора 10 пар поступает в конденсатор 24, где конденсируется и через систему сепарации возвращается в накопитель 39. Такой замкнутый цикл позволяет не только исключить выброс загрязненной воды в окружающую среду, но и снизить потребление чистой воды для осуществления процесса переработки отходов.
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50 и после достижения Т=110 °С, при которой на открытом воздухе твердая фаза не воспламеняется, распыление воды прекращают.
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение, и твердую фазу в количестве 500 кг подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его как описано выше.
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего от нее отделяется металлический корд. После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют 150 кг металла от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу в количестве 350 кг подают в накопитель 57.
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор 59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора, загружают твердую фазу в количестве 50 кг. Зажигают твердую фазу на решетке газогенератора 59 и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 с расходом 250 кг/ч в газогенератор 59 сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора 59 через кран 61 в дымовую трубу 33.
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают 300 кг твердой фазы. Из накопителя 39 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают 150 кг воды.
В этом случае массовое соотношение твердой фазы и воды составляет: 300 кг: 150 кг, т.е. 1: 0,5.
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве 225 кг (содержит 100 кг твердой фазы и 50 кг воды), чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах 3 D (D - диаметр шахты газогенератора), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы высотой 1,5 м, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс
горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора 59 сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора 59 отводят снизу (из-под решетки).
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева из нее испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора 59, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.
Пусть в нашем случае в результате газификации в газ превращается 202 кг/ч пропитанной водой твердой фазы и образуется 23 кг золы (расходуется 225 кг/ч пропитанной водой твердой фазы). При этом сгорает в зоне горения 25 кг/ч твердой фазы и образуется 2,5 кг/ч золы. Сухая твердая фаза содержит 85 масс.% углерода, 5 масс.% водорода и 10 масс.% золы, в состав которой входят оксиды цинка, кремния, железа и др.
При сгорании 25 кг/ч твердой фазы образуется 298 кг/ч негорючих продуктов сгорания (содержат азот, диоксид углерода, водяной пар и др. газы) и образуется 2,5 кг/ч золы.
Таким образом, в результате реализации обращенного процесса газификации в газогенераторе 59 образуется 202 кг/ч + 298 кг/ч = 500 кг/ч горючих газов и 23 кг/ч + 2,5 кг/ч = 25,5 кг/ч золы. Удельная теплота сгорания такого газа составляет 10000 кДж/кг. Такая удельная теплота сгорания обусловлена разбавлением горючих газов, полученных путем газификации твердой фазы, негорючими продуктами сгорания (298 кг/ч) части твердой фазы.
Известно, что горючие газы, получаемые путем газификации в газогенераторах твердого топлива с высоким содержанием влаги, имеют низкую удельную теплоту сгорания. Например, при газификации бурого угля с влажностью 36 масс.% образуется газ с удельной теплотой сгорания 6000 кДж/м3 (см. С. Д. Федосеев, А. Б. Чернышов. Полукоксование и газификация
твердого топлива. - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1960. - с.125, таблица 35).
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора 59.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора 59 (проседает), и поэтому в газогенератор 59 из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 с расходом 225 кг/ч непрерывно подают твердую фазу, чтобы уровень ее в шахте газогенератора 59 оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Образующуюся в газогенераторе 59 золу с расходом 25,5 кг/ч выводят в накопитель 68.
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора 59 в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69 и газ (смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с расходом 500 кг/ч подают в смеситель 70, куда через кран-расходомер 71 с расходом 50 кг/ч подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах 500 кг: 50 кг, т.е. 1:0,1.
В смесителе получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59, и газообразной фазы в количестве 500 кг/ч + 50 кг/ч = 550 кг/ч. Удельная теплота сгорания такой смеси составит 11000 кДж/кг. Это вызвано тем, что к горючему газу добавляют газообразную фазу с удельной теплотой сгорания 25000 кДж/кг в количестве 50 кг/ч.
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 смесь с расходом 50 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси с расходом 500 кг/ч сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13.
Сжигание 500 кг/ч смеси с удельной теплотой сгорания 11000 кДж/кг эквивалентно сжиганию 138 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поэтому подачу жидкого топлива из емкости с
топливом 19 в горелку 28 полностью прекращают. Образующиеся продукты сгорания используют для перегрева водяного пара и нагрева реактора 10. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 в количестве 400 кг подают в дистиллятор 74, где при температуре 90 °С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 35°С в количестве 100 кг, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 61°С) из дистиллятора 74 в количестве 300 кг сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе 74 контролируют по показаниям датчика температуры 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции. При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки 61°С дистилляцию жидкой фазы прекращают, и остаток сливают в емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в теплообменнике 75, имеет температуру вспышки 35°С. Жидкость с температурой вспышки 35°С соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 61°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора 10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы.
При этом количество продуктов сгорания, которые выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора 74, регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе 74 оставалась равной 90°С. Избыточные продукты сгорания из рубашки 30 через кран 31 выводят в теплообменник 32 и используют для подогрева воздуха, подаваемого в парогенератор 20 и горелку 28.
Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, получение водяного пара и переработку отходов.
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 вьтодят из реактора 10 в камеру загрузки 16.
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер 18 и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 16 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 20 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу.
После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение, и твердую фазу подают в валковую мельницу 54.
Пример 2.
Из накопителя 1, заполненного измельченными резиновыми отходами, например, измельченными изношенными шинами до размеров частиц 50 мм, с помощью ленточного транспортера 2 в бункер загрузки 3, установленный на камере загрузки 4, при закрытом шиберном затворе 5 подают отходы до заполнения бункера 3. В нашем случае вес отходов в бункере 3 составляет 250 кг. После этого открывают шиберный затвор 5, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 6. Операцию подачи отходов повторяют до полной загрузки контейнера 6. При полной загрузке контейнера 6 вес отходов составляет 1250 кг. После этого с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер 6 перемещают из камеры загрузки 4 в реактор 10. Контейнер 6 устанавливают таким образом, что патрубок 11
контейнера 6 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затвор 8 закрывают.
Из накопителя 1 с помощью ленточного транспортера 14 в бункер загрузки 15, установленный на камере загрузки 16, при закрытом шиберном затворе 17 подают отходы до заполнения бункера 15. В этом случае вес отходов в бункере загрузки составляет 250 кг. После этого открывают шиберный затвор 17, и отходы под действием собственного веса высыпаются в контейнер 18.
Операцию загрузки повторяют 5 раз и контейнер 18 полностью загружают отходами, вес которых составит 1250 кг.
Из емкости с топливом 19 в парогенератор 20 с расходом 20 кг/ч подают жидкое топливо (удельная теплота сгорания топлива 41 МДж/кг), сжигают его и получают насыщенный водяной пар с температурой 130 °С в количестве 150 кг/ч. Полученный пар через кран-расходомер 21 с расходом 150 кг/ч подают в теплообменник 13. Одновременно с подачей пара в теплообменник 13 включают газодувку 22 и осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник 13 и слой отходов в контейнере 6 по замкнутому контуру. Для того чтобы предотвратить избыточный рост давления в реакторе 10 в результате подачи пара, открывают кран-расходомер 23 и водяной пар с расходом 150 кг/ч отводят в конденсатор 24, где конденсируют его путем охлаждения водой.
Фильтрующийся через слой отходов водяной пар вытесняет в реактор 10 воздух из слоя отходов, и далее с потоком пара воздух из реактора 10 вытесняется в конденсатор 24. Поскольку воздух не конденсируется, то его через кран 25 подают в парогенератор 20 и используют для сжигания топлива. Вывод водяного пара в смеси с воздухом в конденсатор 24 осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе 10 не снизится до 10 масс.%, что необходимо для предотвращения окисления продуктов разложения отходов (их горения в реакторе).
Содержание воздуха в реакторе 10 контролируют по показаниям газового анализатора 26 и при снижении содержания воздуха до 10 масс.% вывод пара в конденсатор прекращают путем закрытия крана-расходомера 23. Одновременно прекращают подачу пара от парогенератора 20 в теплообменник 13 (закрывают кран-расходомер 21).
Из емкости с топливом 19 через кран-расходомер 27 в горелку 28, подключенную к кожуху теплообменника 13, подают жидкое топливо с расходом 86 кг/ч и сжигают его. Образующиеся продукты сгорания с расходом 1204 кг/ч поступают в кожух теплообменника 13, и затем с помощью дымососа 29 продукты сгорания из кожуха теплообменника 13 выводят в рубашку 30 реактора 10 и далее в дымовую трубу 33.
Протекая через кожух теплообменника 13, продукты сгорания топлива нагревают протекающий по трубам теплообменника 13 водяной пар до температуры 650 °С, который из теплообменника 13 поступает в слой отходов, отдает тепло отходам и вновь поступает в теплообменник 13. Прошедшие через кожух теплообменника 13 продукты сгорания охлаждаются от 1000 °С до 650 °С (тепло продуктов сгорания передается водяному пару) и затем поступают в рубашку 30 реактора 10, охлаждаются и при температуре 400 °С через кран 31 выводятся в теплообменник 32, в котором продукты сгорания охлаждают до 150 °С потоком воздуха, который подают в парогенератор 20 и в горелку 28 для сжигания топлива. После этого продукты сгорания выводят в дымовую трубу 33.
Тепло продуктов сгорания передается в реактор 10 не только с потоком нагретого водяного пара, но и через стенку рубашки 30.
Продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср = 1,24 кДж/с °С, и их охлаждение от 1000 °С до 400 °С при расходе G = 0,334 кг/с или 1204 кг/ч обеспечивает подвод в реактор 10 (с водяным паром и через стенку рубашки 30) количество тепла:
Q = Ср G (1000 °С - 400 °С) = 1,24 кДж/кг °С 0,336 кг/с 600 °С = 250 кДж/с - 250 кВт.
В результате подвода тепла (с потоком пара и через стенку рубашки 30) температура в реакторе 10 поднимается, отходы нагреваются, и при достижении температуры 300°С (для различных видов отходов эта температура разная), что контролируют по показаниям датчика температуры 34, начинается процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты.
В нашем случае при подводе в реактор 10 тепла в количестве 250 кВт полное время термического разложения резиновых отходов составляет 120
минут. Количество образующихся газообразных продуктов составляет 55 масс.%, т.е. при термическом разложении 1250 кг отходов образуется 700 кг газообразной фазы и 550 кг твердой фазы, которая содержит 200 кг металлического корда. Поскольку процесс разложения составляет 120 минут, и в течение данного времени в реактор подают водяной пар с расходом 150 кг/ч и выводят его с таким же расходом, то средняя скорость вывода газообразных продуктов в смеси с водяным паром из реактора 10 будет равна [(700 кг) + (150 кг/ч) .2 ч] : 7200 с = 0,138 кг/с.
Выделяющаяся в реакторе 10 из отходов газообразная фаза смешивается с циркулирующим водяным паром, и образуется парогазовая смесь. Поскольку количество циркулирующего водяного пара не изменяется, а газообразная фаза разложения отходов непрерывно выделяется, то в реакторе 10 начинает возрастать давление, которое контролируют по показаниям датчика давления 35. При достижении давления 2 атм. открывают кран-расходомер 23 и отводят парогазовую смесь с расходом 0,138 кг/с из реактора 10 в конденсатор 24. Одновременно с выводом из реактора 10 парогазовой смеси с помощью крана- расходомера 21 от парогенератора 20 в теплообменник 13 подают водяной пар со средним расходом 0,042 кг/с. Такой расход водяного пара обусловлен тем, что в реакторе 10 выделяется газообразная фаза со средней скоростью 690 кг/7200с = 0,096. Поэтому суммарно в реактор поступает следующее количество парогазовой смеси 0,042 кг/с + 0,096 кг/с = 0,138 кг/с.
Поскольку из реактора 10 выводится парогазовая смесь со скоростью 0,138 кг/с и поступает с такой же скоростью, то давление в реакторе 10 сохраняется постоянным, что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса (колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы).
Таким образом, давление в реакторе 10 поддерживают постоянным, т.е. равным 2 атм.
Содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси контролируют по показаниям газового анализатора 26, что необходимо для точного определения времени завершения термического разложения отходов. Момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует
времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора 10 начинает выходить практически чистый водяной пар.
В нашем случае процесс термического разложения отходов завершается в течение 120 минут.
В результате охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе 24 образуется жидкая фаза в количестве 60 масс.% и остаются 40 масс.% газообразной фазы разложения отходов, а также конденсируется водяной пар и образуется вода в количестве 300 кг.
Таким образом, в конденсаторе 24 в течение 120 минут выделяют из газообразной фазы жидкую фазу в количестве 700 кг . 0,6 = 420 кг, т.е. в конденсаторе 24 образуется смесь жидкой фазы и воды в количестве 420 кг + 300 кг = 720 кг. Данную смесь через кран 36 подают в сепаратор 37, где отделяют воду от жидкой фазы, и подают ее через кран 38 в количестве 300 кг в накопитель 39.
Жидкую фазу из сепаратора 37 через кран 40 в количестве 420 кг подают в накопительную емкость 41.
Газообразную фазу разложения резиновых отходов из конденсатора 24 через кран 25 с расходом 40 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают. При этом подачу жидкого топлива из емкости с топливом 19 в парогенератор 20 полностью прекращают. Это позволяет при переработке 1250 кг отходов снизить затраты жидкого топлива, используемого для получения рабочего водяного пара.
Остаток газообразной фазы с расходом 100 кг/ч через кран 42 подают в горелку 28 и сжигают совместно с жидким топливом, подаваемым из емкости 19 в горелку 28.
Удельная теплота сгорания газообразной фазы 25000 кДж/кг, и сжигание 100 кг/ч данной фазы эквивалентно сжиганию 63 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поскольку процесс разложения отходов протекает 120 минут, то сжигание газообразной фазы в горелке 28 позволяет снизить расход жидкого топлива с 86 кг/ч до (86 - 63) = 23 кг/ч. Снижение расхода топлива, подаваемого в горелку 28, осуществляют с помощью крана-расходомера 27.
При достижении момента прекращения выхода газообразной фазы с помощью привода 7 открывают затвор 8 и устройством подачи 9 контейнер б перемещают из реактора 10 в камеру загрузки 4. Затем затвор 8 закрывают.
С помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 из камеры загрузки 16 подают в реактор 10. Контейнер 18 устанавливают таким образом, что патрубок 90 соединяется с патрубком 12 теплообменника 13. Затем затвор 44 закрывают.
После вывода контейнера 6 в камеру загрузки 4 из накопителя 39 через кран-расходомер 46 с помощью насоса 47 в форсунки 48 подают воду и распыляют ее над слоем твердой фазы в контейнере 6 в количестве 140 кг. Вода попадает на твердую фазу и охлаждает ее, а сама испаряется, и образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов через клапан 49 выходит из камеры загрузки 4 в реактор 10.
Температуру охлаждения твердой фазы в контейнере 6 контролируют по показаниям датчика температуры 50, и после достижения Т=110 °С, при которой на открытом воздухе твердая фаза не воспламеняется, распыление воды прекращают.
С помощью поворотного механизма 51 контейнер 6 поворачивают и устанавливают донной частью вверх, в результате чего твердая фаза под действием собственного веса из контейнера 6 вываливается на транспортер 52, который с помощью двигателя 53 приводят в движение, и твердую фазу в количестве 550 кг подают в валковую мельницу 54. После разгрузки контейнер 6 устанавливают в рабочее положение (донной частью вниз) и загружают его как описано выше.
В валковой мельнице 54 твердая фаза, проходя через валки, размалывается, в результате чего от нее отделяется металлический корд. После валковой мельницы 54 твердую фазу и металлический корд подают в электромагнитный сепаратор 55, в котором отделяют 200 кг металла от твердой фазы. Металл подают в пресс 56 и прессуют в брикеты, а твердую фазу в количестве 350 кг подают в накопитель 57.
Из накопителя 57 с помощью шнекового транспортера 58 в газогенератор 59 на его решетку, установленную в нижней части газогенератора, загружают твердую фазу в количестве 50 кг. Зажигают твердую фазу на решетке
газогенератора 59 и создают горящий слой. Для поддержания процесса горения твердой фазы на решетке с помощью воздуходувки 60 с расходом 250 кг/ч в газогенератор 59 сверху подают воздух, а продукты сгорания выводят из-под решетки газогенератора 59 через кран 61 в дымовую трубу 33.
Далее из накопителя 57 через весовой дозатор 62 в емкость 63 загружают
300 кг твердой фазы. Из накопителя 39 через кран-расходомер 64 с помощью насоса 65 в емкость 63 подают 300 кг воды. В этом случае массовое соотношение твердой фазы и воды составляет 300 кг : 300 кг, т.е. 1 : 1.
Из емкости 63 пропитанную водой твердую фазу с помощью шнекового транспортера 66 загружают в газогенератор 59 в количестве 300 кг (содержит 150 кг твердой фазы и 150 кг воды), чтобы слой твердой фазы по высоте шахты газогенератора 59 находился в пределах 3 D (D - диаметр шахты газогенератора), что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Таким образом, в газогенераторе 59 образуется слой твердой фазы высотой 2,5 м, в нижней части (на решетке) которого протекает процесс горения, в результате чего выделяется тепло, за счет которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы (над слоем горения).
В газогенераторе 59 реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают в шахту газогенератора 59 сверху, а образующийся горючий газ из газогенератора 59 отводят снизу (из-под решетки).
В верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева из нее испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивается с подаваемым воздухом и поступает в нижнюю часть газогенератора 59, т.е. в зону газификации, где протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол.
Пусть в нашем случае в результате газификации в газ превращается 280 кг/ч пропитанной водой твердой фазы и образуется 20 кг золы (расходуется 300 кг/ч пропитанной водой твердой фазы). При этом сгорает в зоне горения 25 кг/ч твердой фазы и образуется 3 кг/ч золы. Сухая твердая фаза содержит 83 масс.% углерода, 5 масс.% водорода и 12 масс.% золы, в состав которой входят оксиды цинка, кремния, железа и др.
При сгорании 25 кг/ч твердой фазы образуется 272 кг/ч негорючих продуктов сгорания (содержат азот, диоксид углерода, водяной пар и др. газы) и образуется 3 кг/ч золы.
Таким образом, в результате реализации обращенного процесса газификации в газогенераторе 59 образуется 288 кг/ч + 272 кг/ч = 560 кг/ч горючих газов и 20 кг/ч + 3 кг/ч = 23 кг/ч золы. Удельная теплота сгорания такого газа составляет 9000 кДж/кг. Такая удельная теплота сгорания обусловлена разбавлением горючих газов, полученных путем газификации твердой фазы, негорючими продуктами сгорания (272 кг/ч) части твердой фазы.
Смесь газов и смол из зоны газификации поступает в зону горения слоя твердой фазы на решетке, проходит через данную зону и поступает на выход из газогенератора 59.
В результате горения и процессов газификации слой твердой фазы опускается по шахте газогенератора 59 (проседает), и поэтому в газогенератор 59 из емкости 63 с помощью шнекового транспортера 66 с расходом 300 кг/ч непрерывно подают твердую фазу, чтобы уровень ее в шахте газогенератора 59 оставался постоянным, что контролируют по показаниям датчика уровня 67.
Образующуюся в газогенераторе 59 золу с расходом 23 кг/ч выводят в накопитель 68. (
Одновременно с началом процесса газификации перекрывают кран 61, в результате чего прекращают вывод газа из газогенератора 59 в дымовую трубу 33, открывают кран-расходомер 69, и газ (смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ) с расходом 560 кг/ч подают в смеситель 70, куда через кран-расходомер 71 с расходом 1 кг/ч подают газообразную фазу продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы. При этом массовое соотношение горючего газа и газообразной фазы устанавливают в пределах 560 кг : 280 кг, т.е. 1:0,5.
В смесителе 70 получают смесь горючего газа, полученного в газогенераторе 59, и газообразной фазы в количестве 560 кг/ч + 280 кг/ч = 840 кг/ч. Удельная теплота сгорания такой смеси составит 14000 кДж/кг. Это вызвано тем, что к горючему газу добавляют газообразную фазу с удельной теплотой сгорания 25000 кДж/кг в количестве 280 кг/ч.
Из смесителя 70 через кран-регулятор 72 смесь с расходом 80 кг/ч подают в парогенератор 20 и сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси с расходом 760 кг/ч сжигают в горелке 28, подключенной к кожуху теплообменника 13.
Сжигание 760 кг/ч смеси с удельной теплотой сгорания 14000 кДж/кг эквивалентно сжиганию 266 кг/ч жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40000 кДж/кг. Поэтому подачу жидкого топлива из емкости с топливом 19 в горелку 28 полностью прекращают. Образующиеся продукты сгорания используют для перегрева водяного пара и нагрева реактора 10. Это позволяет исключить использование дополнительного топлива для переработки отходов, а также полезно использовать газообразную фазу продуктов разложения.
Из накопительной емкости 41 жидкую фазу через кран 73 в количестве 420 кг подают в дистиллятор 74, где при температуре 100 °С из жидкой фазы выделяют фракцию с температурой вспышки 40°С в количестве 100 кг, которую путем охлаждения в теплообменнике 75 конденсируют и через кран 76 сливают в накопительную емкость 77, а остаток (жидкую фазу с температурой вспышки 85°С) из дистиллятора 74 в количестве 320 кг сливают в накопительную емкость 78. При этом температуру в дистилляторе 74 контролируют по показаниям датчика температуры 79, а температуру вспышки контролируют по показаниям прибора 80 и регулируют данную температуру за счет времени проведения процесса дистилляции. При осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки 85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают, и остаток сливают в накопительную емкость 78. В этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют в теплообменнике 75, имеет температуру вспышки 40°С. Жидкость с температурой вспышки 40°С соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей. Жидкость с температурой вспышки 85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может использоваться как топливо для дизельных двигателей.
Продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы в горелке 28, после выхода из рубашки 30 реактора
10 через кран 81 направляют в рубашку дистиллятора 74 и используют их тепловую энергию для нагрева и дистилляции жидкой фазы.
При этом количество продуктов сгорания, которые выводят из рубашки 30 в рубашку дистиллятора 74 регулируют с помощью крана 81 таким образом, чтобы температура в дистилляторе 74 оставалась равной 100 °С.
Избыточные продукты сгорания из рубашки 30 через кран 31 выводят в теплообменник 32 и используют для подогрева воздуха, подаваемого в парогенератор 20 и горелку 28. Это позволяет полезно использовать тепловую энергию продуктов сгорания, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции.
Аналогично осуществляют процесс переработки резиновых отходов, которые находятся в контейнере 18, установленном в реакторе 10.
После завершения процесса термического разложения отходов в контейнере 18 с помощью привода 43 открывают затвор 44 и с помощью устройства подачи 45 контейнер 18 выводят из реактора 10 в камеру загрузки 16.
Для охлаждения твердой фазы в контейнере 18 из накопителя 39 через кран 82 в форсунки 83 подают воду и распыляют ее над твердой фазой в контейнере 18, в результате чего контейнер 18 и твердая фаза охлаждаются, температуру охлаждения контролируют по показаниям датчика температуры 84. Образующийся пар из камеры 16 выходит в реактор 10 через клапан 85. Продукты сгорания топлива в парогенераторе 20 через дымовой патрубок 86 выбрасываются в атмосферу.
После охлаждения с помощью поворотного механизма 87 контейнер 18 поворачивают и устанавливают вверх дном. Твердая фаза из контейнера 18 вываливается на транспортер 88, который с помощью двигателя 89 приводят в движение, и твердую фазу подают в валковую мельницу 54.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
За счет использования твердой и газообразной фаз (продуктов разложения отходов) для энергообеспечения процесса переработки достигается эффект снижения энергоемкости, так как в сравнении с известными технологиями переработки (измельчение, пиролиз, термическая деструкция в маслах и др.) отпадает необходимость в дополнительном топливе, что в свою
очередь обеспечивает снижение выбросов продуктов сгорания в окружающую среду. Путем переработки отходов получают высококачественное жидкое топливо, что подтверждает соответствие заявленного изобретения критерию «промышленная применимость».
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ переработки резиновых отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в первую камеру, выгрузку твердой фазы и ее электромагнитную обработку, выделение жидкой фазы из газообразной путем ее охлаждения, выделение воды из жидкой фазы, сжигание газообразной фазы, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры, и контейнер по окончании процесса термолиза перемещают из реактора во вторую камеру, отличающийся тем, что сжигают жидкое топливо и получают насыщенный водяной пар с температурой 105°С, осуществляют прокачку водяного пара через теплообменник и слой отходов в контейнере по замкнутому контуру, избыточный рост давления в реакторе предотвращают частичным отведением водяного пара и конденсации его путем охлаждения водой, фильтрующимся через слой отходов водяным паром вытесняют в реактор воздух из слоя отходов и далее потоком пара воздух вытесняют из реактора, поскольку воздух не конденсируется, то его используют для сжигания топлива, вывод водяного пара в смеси с воздухом осуществляют до тех пор, пока концентрация воздуха в реакторе не снизится до содержания, необходимого для предотвращения окисления продуктов разложения отходов - их горения в реакторе, таким образом, продувают реактор водяным паром для удаления воздуха, вывод пара из реактора прекращают при снижении содержания воздуха до заданного, при котором невозможно возгорание продуктов разложения в реакторе, одновременно прекращают подачу пара в теплообменник, сжигают жидкое топливо, продукты сгорания топлива нагревают водяной пар, затем продукты сгорания охлаждают до 150°С потоком воздуха, после этого продукты сгорания выводят, подводимым теплом отходы нагревают и осуществляют процесс термического разложения резиновых отходов, в результате чего образуется газообразная и твердая фаза, газообразную фазу смешивают с циркулирующим водяным паром и создают парогазовую смесь, чтобы давление в реакторе было
постоянным, часть водяного пара с парогазовой смесью выводят из реактора, для точного определения времени завершения процесса термического разложения отходов контролируют содержание газообразной фазы разложения шин в парогазовой смеси, момент завершения процесса термического разложения отходов соответствует времени, когда содержание газообразной фазы в парогазовой смеси снизится практически до нуля, т.е. из реактора начинает выходить практически чистый водяной пар, парогазовую смесь охлаждают и получают жидкую фазу, из которой сепарацией выделяют воду и накапливают ее, данная вода содержит растворенные органические вещества - продукты разложения отходов, эту загрязненную воду используют для получения горючего газа, который расходуют на энергообеспечение процесса переработки отходов, жидкую фазу после выделения воды накапливают, газообразную фазу после выделения жидкой фазы частично сжигают в смеси с жидким топливом, а частично просто сжигают, чем предотвращают ее выброс в окружающую среду и одновременно снижают расход топлива для осуществления процесса переработки, при достижении момента прекращения выхода газообразных продуктов воду распыляют над слоем твердого остатка в контейнере, она охлаждает его, сама испаряется, а образующийся водяной пар в смеси с продуктами разложения отходов подают в реактор, когда температура охлаждения твердой фазы в контейнере достигает Т=110°С, при которой на открытом воздухе твердая фаза разложения шин не воспламеняется, распыление воды прекращают, затем твердую фазу разламывают, отделяют от нее металлический корд, осуществляют их электромагнитную сепарацию, металл прессуют в брикеты, а твердую фазу накапливают, зажигают твердую фазу и создают горящий слой, твердую фазу и воду подают в емкость в таком количестве, чтобы массовое количество твердой фазы и воды составляло 1 : (0,5 - 1,0), в емкости создают смесь твердой фазы и воды, создают слой твердой фазы, в нижней части которого происходит нагрев вышележащих слоев твердой фазы - над слоем горения, таким образом, реализуют обращенный процесс газификации, при котором твердую фазу, пропитанную водой, и воздух подают сверху, а образующийся горючий газ отводят снизу, в верхней части слоя твердой фазы за счет нагрева испаряется вода и образуется водяной пар, который смешивают с подаваемым воздухом и подают в зону газификации, где
протекают реакции взаимодействия водяного пара с углеродом твердой фазы с образованием горючего газа, содержащего в основном водород и оксид углерода, а также некоторое количество метана и смол, смесь газов и смол из зоны газификации подают в зону горения твердой фазы, проводят через данную зону и выводят из нее, образующуюся золу накапливают, в зоне горения твердой фазы температура составляет 1000°С и выше, поэтому в этой зоне газ очищают от смол и органических составляющих, которые под действием высокой температуры разлагаются до низкомолекулярных соединений - метан, этилен и другие, таким образом, горючий газ обогащают газообразными составляющими с высокой удельной теплотой сгорания, такой газ практически не содержит смолистых соединений, и поэтому при его сжигании не образуется вредных соединений и сажи, при массовом соотношении твердой фазы и воды менее 1: 0,5, т.е. на один кг твердой фазы приходится менее 0,5 воды, количество образующегося водяного пара будет недостаточным для протекания реакции С + Н20 = СО + Н2, поэтому часть углерода твердой фазы не вступит в реакцию образования газа, а сгорит в зоне горения с образованием негорючего газа С02, который смешается с горючим газом из зоны газификации, что в итоге приведет к снижению удельной теплоты сгорания горючего газа, при массовом соотношении твердой фазы и воды более 1:1 существенно возрастают затраты тепла на испарение воды, образуется большое количество водяного пара, что приводит к резкому снижению температуры в зоне газификации, т.к. зона газификации охлаждается избыточным водяным паром, и к прекращению протекания реакций газификации, т.е. в этом случае резко снижается образование горючих газов, таким образом, для эффективного получения горючих газов из твердой фазы необходимо массовое содержание воды в твердой фазе поддерживать в пределах 1: (0,5 - 1,0), одновременно с началом процесса газификации прекращают вывод газа и газ - смесь продуктов сгорания твердой фазы, водорода, оксида углерода и продуктов разложения смол - горючий газ смешивают с газообразной фазой продуктов разложения отходов после выделения из нее жидкой фазы при их массовом соотношении 1: (0,1 - 0.5), при смешивании газообразной фазы с горючим газом, который содержит оксид углерода и водород осуществляют реакции восстановления - гидрирования непредельных соединений, т.е. снижение в смеси непредельных
соединений, что позволяет сжигать данную смесь без образования токсичных соединений в продуктах сгорания, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении менее 1: 0,1 приводит к тому, что реакции взаимодействия водорода и оксида углерода с непредельными соединениями газообразной фазы практически не протекают, и сжигание такой смеси приводит к повышенным выбросам вредных веществ в атмосферу, образование смеси горючего газа и газообразной фазы при массовом соотношении более 1 : 0,5 приводит к тому, что в смеси также нарушается протекание реакций взаимодействия водорода и оксида углерода с органическими соединениями газообразной фазы, в результате чего сжигание такой смеси также приводит к повышенным выбросам вредных веществ в окружающую среду, таким образом, для экологически безопасного сжигания смеси горючих газов и газообразной фазы необходимо массовое содержание данных продуктов поддерживать в пределах 1: (0,1 - 0,5), часть смеси сжигают для получения рабочего водяного пара, а остаток смеси сжигают, образующиеся продукты сгорания используют для нагрева реактора и теплоносителя, жидкая фаза содержит легкокипящие продукты, аналогичные высокооктановым бензинам, а также продукты, аналогичные дизельному топливу, таким образом, из жидкой фазы получают высококачественные продукты, из жидкой фазы при температуре 90-100°С выделяют фракцию с температурой вспышки 35-40°С, которую охлаждают, конденсируют и накапливают, остаток - жидкую фазу - с температурой вспышки 61-85°С также накапливают, температуру вспышки контролируют и регулируют за счет времени проведения процесса дистилляции, при этом количество выводимых для дистилляции продуктов сгорания регулируют таким образом, чтобы температура дистилляции оставалась равной 90-100°С, при осуществлении процесса дистилляции жидкой фазы температура вспышки ее растет, и при достижении температуры вспышки в пределах 61- 85°С дистилляцию жидкой фазы прекращают и остаток накапливают, в этом случае образующаяся фракция, которую конденсируют, имеет температуру вспышки в пределах 35-40°С, которая соответствует керосино-газойлевой фракции и может использоваться как высокосортное топливо, например, для газотурбинных двигателей, жидкость с температурой вспышки 61-85°С соответствует по своим показателям дизельному топливу и может
использоваться как топливо для дизельных двигателей, продукты сгорания, которые образуются при сжигании смеси горючих газов и газообразной фазы используют для нагрева и дистилляции жидкой фазы, что снижает расход дополнительного топлива на процесс дистилляции, твердую фазу в контейнере после завершения процесса термического разложения отходов охлаждают распыленной водой, образующийся пар выводят в реактор, продукты сгорания топлива выбрасывают в атмосферу, продукты сгорания имеют среднюю удельную теплоемкость Ср = 1,24 кДж/°С, и их охлаждение от 1000°С до 400°С при расходе G = 0,269 кг/с или 968 кг/ч обеспечивает подвод в реактор количество тепла: Q = Ср G (1000°С - 400°С) = 1,24 кДж/кг°С х 0,269 кг/с · 600°С = 200 кДж/с = 200 кВт, температура в реакторе поднимается, отходы нагреваются и при достижении температуры 300°С - для разных видов отходов эта температура разная - начинается процесс термического разложения отходов, в результате чего образуются газообразные и твердые продукты, давление в реакторе поддерживают постоянным равным 2 атм., что является важным для протекания процесса термического разложения и образования продуктов разложения постоянного состава в течение всего процесса, а колебания давления в реакторе неизбежно приводят к изменениям состава газообразной фазы, после охлаждения твердую фазу измельчают (разламывают), затем, цикл переработки повторяют.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110084 | 2012-03-15 | ||
| RU2012110084/05A RU2502596C2 (ru) | 2012-03-15 | 2012-03-15 | Способ переработки резиновых отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013147646A2 true WO2013147646A2 (ru) | 2013-10-03 |
| WO2013147646A3 WO2013147646A3 (ru) | 2014-01-03 |
Family
ID=49253518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2013/000169 WO2013147646A2 (ru) | 2012-03-15 | 2013-03-04 | Способ переработки резиновых отходов |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502596C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013147646A2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543619C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-03-10 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Устройство для переработки резиновых отходов |
| EA031040B8 (ru) * | 2017-05-16 | 2019-03-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Модум-Техно" | Способ получения сажи из резиновых отходов |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1504169A (en) * | 1974-05-14 | 1978-03-15 | Piovanelli Macch Impianti | Method for reclaiming cured rubber scraps |
| BY11589C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2009-02-28 | ||
| RU2008137470A (ru) * | 2007-01-10 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТАНТА" (RU) | Способ и устройство для обработки резиновых отходов |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2174911C1 (ru) * | 2000-11-09 | 2001-10-20 | Аристархов Дмитрий Викторович | Способ переработки резиновых отходов |
| RU2245247C2 (ru) * | 2002-10-16 | 2005-01-27 | Государственное научное учреждение "Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова" Национальной Академии наук Беларуси | Способ переработки резиновых отходов |
| RU2283761C2 (ru) * | 2004-11-15 | 2006-09-20 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | Устройство для переработки органических отходов |
| RU43814U1 (ru) * | 2004-11-15 | 2005-02-10 | Закрытое акционерное общество НПФ "ЭКОТЕХ" | Устройство для переработки органических отходов |
-
2012
- 2012-03-15 RU RU2012110084/05A patent/RU2502596C2/ru active
-
2013
- 2013-03-04 WO PCT/RU2013/000169 patent/WO2013147646A2/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1504169A (en) * | 1974-05-14 | 1978-03-15 | Piovanelli Macch Impianti | Method for reclaiming cured rubber scraps |
| BY11589C1 (ru) * | 2006-12-19 | 2009-02-28 | ||
| RU2008137470A (ru) * | 2007-01-10 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТАНТА" (RU) | Способ и устройство для обработки резиновых отходов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012110084A (ru) | 2013-09-27 |
| RU2502596C2 (ru) | 2013-12-27 |
| WO2013147646A3 (ru) | 2014-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2495066C2 (ru) | Способ получения сажи из резиновых отходов | |
| KR100843585B1 (ko) | 가연성 폐기물 무공해 탄화처리 에너지생산 시스템 | |
| MX2008013049A (es) | Metodos y aparatos para la generacion de gas de sintesis de materiales carbonaceos solidos. | |
| JP5946906B2 (ja) | ガス化発電装置及び廃棄物取扱い方法 | |
| CN103241886B (zh) | 一种含有机物废水的处理工艺 | |
| RU2763026C2 (ru) | Печь | |
| RU2602147C2 (ru) | Способ и устройство получения сажи из резиновых отходов | |
| DK2964694T3 (en) | METHOD OF TREATING CARBON MATERIALS WITH VAPOR THERMOLYSE | |
| US9057028B2 (en) | Gasifier power plant and management of wastes | |
| US9346030B2 (en) | Device for production of soot from rubber waste | |
| RU2394680C2 (ru) | Способ и устройство для обработки резиновых отходов | |
| CN109990301B (zh) | 一种油类污染物负压反烧设备及回收油的方法 | |
| US8298304B1 (en) | Coal treatment process for a coal-fired power plant | |
| RU2543619C1 (ru) | Устройство для переработки резиновых отходов | |
| RU2502596C2 (ru) | Способ переработки резиновых отходов | |
| WO2018097757A1 (ru) | Устройство для переработки резиновых отходов | |
| US20120297775A1 (en) | Integrated gasifier power plant | |
| WO2013015719A1 (ru) | Способ переработки твердых отходов и устройство для его осуществления | |
| CN107513392A (zh) | 一种处理生活垃圾和污水污泥的系统和方法 | |
| GB2466260A (en) | Waste reduction and conversion process with syngas production and combustion | |
| WO2016036278A2 (ru) | Устройство для переработки нефтяных отходов | |
| WO2012167185A2 (en) | Pyrolysis-based apparatus and methods | |
| RU2391359C1 (ru) | Способ термической переработки изношенных шин | |
| RU2276170C2 (ru) | Способ получения сажи из резиновых отходов | |
| WO2017218162A1 (en) | Hydrocarbon recycling of carbonizer hot gases |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13767555 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13767555 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |