WO2017007361A1 - Установка для переработки органического сырья способом пиролиза - Google Patents

Установка для переработки органического сырья способом пиролиза Download PDF

Info

Publication number
WO2017007361A1
WO2017007361A1 PCT/RU2015/000422 RU2015000422W WO2017007361A1 WO 2017007361 A1 WO2017007361 A1 WO 2017007361A1 RU 2015000422 W RU2015000422 W RU 2015000422W WO 2017007361 A1 WO2017007361 A1 WO 2017007361A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactor
pyrolysis
pyrolysis chamber
gas
raw materials
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000422
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Константин Владимирович ЛАДЫГИН
Семен СТОМПЕЛЬ
Дмитрий Сергеевич ЯНКОВОЙ
Original Assignee
Константин Владимирович ЛАДЫГИН
Семен СТОМПЕЛЬ
Дмитрий Сергеевич ЯНКОВОЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Константин Владимирович ЛАДЫГИН, Семен СТОМПЕЛЬ, Дмитрий Сергеевич ЯНКОВОЙ filed Critical Константин Владимирович ЛАДЫГИН
Priority to US15/737,280 priority Critical patent/US20180187085A1/en
Priority to EA201690367A priority patent/EA030255B1/ru
Priority to EP15897823.9A priority patent/EP3321344A4/en
Priority to PCT/RU2015/000422 priority patent/WO2017007361A1/ru
Publication of WO2017007361A1 publication Critical patent/WO2017007361A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C10B7/10—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with conveyor-screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B33/00—Discharging devices; Coke guides
    • C10B33/02—Extracting coke with built-in devices, e.g. gears, screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28—Other processes
    • C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
    • C10B47/44—Other processes in ovens with mechanical conveying means with conveyor-screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the invention relates to the processing by a method of pyrolysis of raw materials containing organic substances, including heavy hydrocarbons and polymers, to produce liquid and / or gaseous fuels and dry mineral residue at the enterprises of the chemical, oil and gas processing, construction, woodworking, light, food industries, in the transport industry industries, in the municipal sphere, etc.
  • a plant for the pyrolytic processing of organic raw materials containing cellulose is known to produce gaseous fuel.
  • the installation contains a horizontal pyrolysis chamber, inside which a longitudinal screw conveyor is horizontally located, while the raw material passes through several heating zones during movement along the conveyor, and the temperature in each subsequent heating zone is higher than in the previous one; gaseous fuel obtained during pyrolysis is burned in the engine rotating an electric generator, and combustion products from the engine are used to heat raw materials in the pyrolysis chamber.
  • a plant for the pyrolytic processing of organic raw materials comprising an inclined pyrolysis chamber, inside which a longitudinal twin screw conveyor is located, having a slope with a decrease in the direction of movement of the mass of raw materials, and the liquid fuel obtained during pyrolysis is removed from the installation.
  • known pyrolysis plants are intended for pyrolytic processing of organic raw materials of a certain composition or with a certain state of aggregation and consistency;
  • the reactor for thermal destruction of organic substances contains:
  • a screw mechanism located in the lower part of the pyrolysis chamber at an angle to the longitudinal axis of the pyrolysis chamber and containing a group of screws from at least two screws;
  • the pyrolysis chamber may be made of corrosion-resistant steel and may have a substantially cylindrical shape.
  • the pyrolysis chamber in its lower part may contain a tray, the cross-sectional shape of which corresponds to the shape of the group of screws of the screw mechanism located in the tray.
  • a temperature gradient of the internal environment of the pyrolysis chamber can be provided with increasing temperature in the direction of movement of the feedstock, for example, from about 200 ° C to about 500 ° C, and pressure from
  • compaction of the pyrolysis chamber compounds and the supply of nitrogen to it can be provided to prevent oxygen from entering the atmosphere.
  • the angle between the screw mechanism and the longitudinal axis of the pyrolysis chamber of the reactor can be from 5 ° to 15 ° with a rise in the direction of movement of the raw material.
  • the screws of the screw mechanism can be made of corrosion-resistant steel and can be arranged in a horizontal row or in several horizontal rows parallel to each other with overlapping from 10% to 30% of the diameter of the screws, while adjacent screws can have the opposite direction of rotation.
  • the combustion chamber of the reactor can have a substantially rectangular shape in its lower part and a substantially cylindrical shape in its upper part, and the opening for the discharge of flue gases from the combustion chamber can be located closer to the side of the feedstock feed into the reactor or to the side of the discharge of ash residue from the reactor .
  • the burners can be configured to burn liquid and / or gaseous fuels and can be located in the combustion chamber in such a way as to provide a temperature gradient of the internal environment of the pyrolysis chamber with increasing temperature in the direction of movement of the feedstock, for example, from about 200 ° C to about 500 ° FROM.
  • the hole for the release of the gas mixture can be located in the region of the initial section of the movement of raw materials in the pyrolysis chamber.
  • the gas flue for the gas-vapor mixture can be made of corrosion-resistant steel and can be located in the combustion chamber outside the pyrolysis chamber along it in the path of the fuel combustion products, for example, at a place where the temperature of the fuel combustion products is from about 150 ° C to about 450 ° FROM.
  • Installation for pyrolytic processing of raw materials containing organic substances contains:
  • a fuel tank for liquid pyrolysis fuel connected to a residual water separator.
  • the fuel tank can be connected to the reactor and a hydraulic shutter can be connected to the reactor to supply pyrolysis fuel to it.
  • the hydraulic shutter may be a scrubber with a hydraulic shutter function.
  • the installation may contain an intermediate storage tank for liquid pyrolysis fuel, included between the gas-liquid separator,
  • the installation may contain a catalytic reactor connected between the reactor and the gas-vapor mixture filter.
  • the installation may include an autonomous power supply unit connected to the fuel tank and / or with a hydraulic shutter for supplying pyrolysis fuel to it.
  • the loading means may comprise a level gauge with a predetermined blocking level to ensure a continuous supply of feed to the reactor, and may include a heater to reduce the viscosity of the liquid feed.
  • the discharging means may comprise a cooled auger, for example, liquid or gas cooled.
  • Unloading means may contain a removable holder located between the screw and the housing of the unloading auger mechanism.
  • the unloading means can be connected to a nitrogen source, while the nitrogen supplied from the nitrogen source to the unloading means can be heated.
  • the installation may have a modular design.
  • the method of pyrolytic processing of raw materials containing organic substances includes the following steps:
  • Gaseous pyrolysis fuel can be further processed in a scrubber.
  • the method may include continuous loading of the feed into the reactor and may include heating the liquid feed to reduce its viscosity before loading into the reactor.
  • the method may include the movement of raw materials inside the pyrolysis chamber in such a way that heavier pyrolysis products due to convection and pressure gradient move from the zone of the pyrolysis chamber with a higher temperature
  • the method may include providing a temperature gradient of the internal environment of the pyrolysis chamber in the direction of movement of the feedstock from about 200 ° C to about 500 ° C and pressure in the pyrolysis chamber 107 from about minus 10 mbar to about 50 mbar.
  • the method may include cooling the screw of the discharge screw mechanism.
  • the method may include supplying nitrogen to the discharge means and may include heating the nitrogen supplied to the discharge means.
  • the method may include the use of part of the obtained liquid or gaseous pyrolysis fuel to generate electricity by means of an autonomous power supply unit.
  • the reactor can also be used for the regeneration of inorganic filter materials, sorbents or catalysts and for processing essentially
  • FIG. 1 shows a diagram of a plant for the pyrolytic processing of organic raw materials.
  • FIG. 2 shows the construction of an intermediate screw mechanism 20 on a perspective view in partial longitudinal section.
  • FIG. 3 shows the construction of the intermediate screw mechanism 20 in cross section.
  • FIG. 4 is a general top view of the apparatus for pyrolytic processing of organic raw materials in the working position.
  • FIG. 5 is a general side view of the apparatus for pyrolytic processing of organic raw materials in the working position.
  • FIG. 6 shows a design of a reactor 1 in a perspective view in partial longitudinal section.
  • FIG. 7 shows the design of the reactor 1 in cross section.
  • FIG. 1 shows a diagram of a plant for the pyrolytic processing of raw materials containing organic substances (hereinafter - the installation).
  • Raw materials for processing can be municipal waste, industrial waste (for example, chemical, petrochemical, oil refining or woodworking
  • raw materials for processing containing organic substances collectively called raw materials or organic raw materials.
  • the feed may contain a very small amount of organic matter, i.e. be essentially inorganic, for example, water-salt based drill cuttings.
  • the processing may mainly consist in converting the feed to a mineral dry residue by evaporation of water.
  • the installation includes a reactor 1, a loading hopper 2 for solid raw materials, a loading screw mechanism 3, a loading tank 4 for liquid raw materials, a loading pump 5, a smoke exhauster 7, a chimney 8, an intermediate screw mechanism 20, a collecting tank 21 for ash residue, a discharge screw mechanism 22, gas-vapor mixture filter 9, heat exchanger 10, device 11
  • the installation may include a flue gas purification device 6, a catalytic reactor 25, and an autonomous power supply unit 24 of the installation.
  • the raw materials are transported to the installation by road, rail, water or other transport and unloaded, depending on the composition and consistency, in the loading hopper 2 for solid raw materials or in the loading tank 4 for liquid raw materials. It is possible to take liquid raw materials directly from the technological capacities of objects, for example, oil sludge from sludge lakes or sludge pits, sludge from sedimentation tanks, when the installation is located close to them.
  • the loading hopper 2 can be equipped with a level gauge with advance
  • the loading tank 4 can also be equipped with a level gauge with a pre-set threshold of blocking and a heater to reduce the viscosity of liquid raw materials. It should be noted that the simultaneous supply of liquid and solid raw materials to the reactor 1, restrictions on
  • moisture content in raw materials are absent.
  • the raw material From the feed hopper 2, the raw material enters the vibrating screen 27, where it is cleaned of large mechanical impurities (tree branches, stones, metal objects, etc.) that can disable the equipment, and then fed
  • loading means 26 The nodes designed to ensure the loading of raw materials into the reactor 1 are collectively referred to as loading means 26.
  • loading means 26 for solid raw materials may contain a loading hopper 2, a vibrating screen 27 and a loading screw mechanism 3, and loading means 26 for liquid raw materials may contain a loading capacity 4 and a loading pump 5.
  • the loading means 26 while feeding liquid and solid raw materials to the reactor 1, may include units designed to provide liquid loading th raw materials, and nodes designed to ensure the loading of solid raw materials.
  • the feed is heated without oxygen and the thermal destruction of its organic part.
  • Raw material heating produced by burners 103, 104, 105 installed in the combustion chamber 106 of reactor 1. Heating of the raw materials occurs gradually due to the movement of raw materials by the screw mechanism 101 along the reactor 1.
  • the uniformity of the temperature field in the volume of the pyrolysis chamber 107 is provided by regulating the supply of fuel and air to the burners, setting the burners and controlling the degree of depression in the combustion chamber.
  • liquid pyrolysis (i.e. generated during the operation of the installation) fuel is used as fuel, in the absence of which diesel or other suitable liquid fuel from an additional tank (not shown in the drawings) can be used.
  • Liquid pyrolysis fuel is fed to the burners 103, 104, 105 by gravity from the fuel tank 19. If there is an external source of gaseous fuel, it is possible to start and initially heat the reactor 1 with natural, associated or liquefied gas. In the established operating mode, the installation fully or partially operates on the pyrolysis gas generated during its operation. All burners 103, 104, 105, or some of them are gas-liquid burners capable of using liquid fuel, gaseous fuel, or a combination of liquid and gaseous fuels. When the burners 103, 104, 105 are operated on liquid pyrolysis or diesel fuel by a compressor 26 (shown in Fig. 4), air is supplied to them for atomizing the liquid fuel.
  • Air from the compressor 26 is also supplied to a nitrogen source 23, in front of which an air dryer (not shown in the drawings) is installed.
  • the nitrogen source 23 contains a receiver (not shown in the drawings) and provides a pressure of approximately 6 bar to automatically supply nitrogen to the reactor in order to prevent air leaks when starting or stopping the installation.
  • Nitrogen is fed into the pyrolysis chamber 107 of the reactor 1, which prevents the formation of an explosive fuel-air mixture in the pyrolysis chamber 107.
  • the nitrogen source 23 contains a nitrogen ramp (not shown in the drawings).
  • nitrogen from a pressure of about 3 bar to about 7 bar is supplied to the reactor 1 through pressure regulators installed on each of the ramp cylinders, and in an emergency, nitrogen from the ramp is supplied to the reactor through a shut-off valve that opens at a negative pressure in the chamber of about 10 mbar and closing at a positive pressure of approximately 3 mbar.
  • the removal of flue gases from the combustion chamber 106 and maintaining a working vacuum (from 10 to 30 Pa) in it is provided by a smoke exhauster 7, before which the flue gases are cooled to a temperature of approximately 170 ° C due to dilution with atmospheric air and, if necessary, are cleaned in the device 6 for cleaning flue gases and then through the chimney 8 are discharged into the atmosphere.
  • the thermal energy of the flue gas can be used for household or industrial needs, for example, for heating water or other coolant.
  • smoke removal means 28 may include a smoke exhaust 7, a flue gas purification device 6 and a chimney 8.
  • the ash residue formed during the thermal degradation of raw materials from the screw mechanism 101 enters the intermediate screw mechanism 20 and then into the storage tank 21.
  • the construction of the intermediate screw mechanism 20 is shown in FIG. 2 and FIG. 3.
  • the screw 201 is made of corrosion-resistant steel of sufficient thickness, ensuring its long service life.
  • the use of an equally thick material for the housing of the intermediate screw mechanism 20 would lead to its excessive material consumption and excess weight. Therefore, the intermediate screw mechanism 20 contains an internal removable clip 202 of relatively small thickness of corrosion-resistant steel located between the screw 201 and the inner housing 204.
  • the design of the intermediate screw mechanism 20 allows you to quickly replace the replaceable clip 202 by removing the end cap 206, removing the worn replaceable clip 202 from the inner housing 204 and the installation of a new interchangeable clip 202.
  • the intermediate screw mechanism 20 includes an outer casing 203 that performs the function of a protective fence.
  • nitrogen is supplied to it from a nitrogen source 23.
  • Nitrogen may be supplied to the ash residue tank 21 directly or through the nozzle 207 of the intermediate screw mechanism 20.
  • nitrogen supplied to the ash residue vessel 21 may be heated to a temperature close to the temperature of the ash residue in a heat exchanger (not shown in the drawings) gas-vapor mixture or flue gases.
  • nitrogen, intended to be supplied to the ash container 21 may pass through the channel 205 of the screw 201, heating while cooling the screw 201.
  • nitrogen intended to be supplied to the ash tank 21 may pass through the gap between the outer casing 203 and the inner casing 204, while heating and at the same time providing cooling of the inner casing 204.
  • the heating of nitrogen supplied to the ash residue tank 21 avoids the sharp cooling of the ash residue even in Rank this vacuum in the vessel 21 to the ash residue that can result in air entering and binding moisture therefrom.
  • the ingress of moisture into the ash residue container 21 can cause undesirable consequences - loss of adhesive properties by the ash residue, agglomeration of ash residue particles (clumping), increase in the abrasiveness of the ash residue and its sticking to the elements of the ash residue vessel 21 and the discharge screw mechanism 22.
  • supply of heated nitrogen to the ash residue tank 21 helps to ensure the desired properties of the ash residue.
  • Unloading the ash residue is carried out by an unloading screw mechanism 22 in bags, containers or other containers, or in the vehicle body. If it is necessary to create a protective atmosphere in bags, containers, other containers, or in the back of a vehicle, nitrogen can also be supplied to them from a nitrogen source 23.
  • a viscous ash residue for example, an asphalt-like type
  • the ash residue tank 21 and the discharge screw mechanism 22 can be additionally provided with a heater (not shown in the drawings), for example, a heater operating due to the thermal energy of a gas-vapor mixture or flue gases, or an electric heater .
  • the nodes designed to ensure the discharge of ash residue from the reactor 1 are collectively referred to as the discharge mechanism 26.
  • the discharge mechanism 26 may include an intermediate screw mechanism 20, a storage tank 21 and a discharge screw mechanism 22.
  • the temperature rise in the pyrolysis chamber 107 occurs smoothly at a speed of 2- ⁇ 3 deg / min.
  • the vapor-gas mixture from the reactor 1 through the filter 9 of the vapor-gas mixture enters the heat exchange device 10.
  • the beginning of the process of thermal degradation is indicated by an increase in the pressure in the pyrolysis chamber 107 and an increase in the temperature of the gas-vapor mixture in front of the heat exchange device 10 to approximately 40 ° C.
  • a catalytic reactor 25 is installed at the outlet of the reactor 1 to increase the cracking depth and the formation of lighter hydrocarbon fractions and their catalytic isomerization.
  • the type and technical characteristics of the catalytic reactor 25 depend on the chemical composition of the feed.
  • the catalytic reactor 25 comprises a microspherical zeolite-containing catalyst with the addition of rare earth elements.
  • the particle size of the catalyst is not more than 130 ⁇ m, the specific surface area of the catalyst is 320-370 m / g, the zeolite content in the catalyst is not more than 25%.
  • the degree of filling the reactor with a catalyst is approximately 90%.
  • the catalytic reactor 25 may be equipped with a lens compensator to prevent thermal deformation.
  • the gas-vapor mixture filter 9 is approximately 80% filled with filter material, for example, a highly porous granular catalyst. The gas-vapor mixture passes through the filter layer, and the heavy fractions deposited on it
  • gas-vapor mixture is controlled by the pressure drop across the filter.
  • the heat exchange device 10 may be a shell-and-tube type heat exchanger.
  • means 29 cooling the vapor-gas mixture are called means 29 cooling the vapor-gas mixture.
  • means 29 for cooling a gas-vapor mixture may comprise a heat exchange device 10,
  • the cooled pyrolysis products from the heat exchanger 10 enter the gas-liquid separator 13, where the separation of liquid and gaseous fractions of pyrolysis products.
  • a drain valve is installed through which the settled water is periodically drained into the portable container. With large volumes of settled water, it can be supplied to the separator 17 of residual water.
  • the liquid fraction of the pyrolysis products — liquid pyrolysis fuel — is gravity drained into the storage tank 16, and the gaseous fraction of the pyrolysis products — pyrolysis gas — enters
  • liquid pyrolysis fuel is also gravity drained into the storage tank 16, and the pyrolysis gas enters the hydraulic shutter 15, from where it is supplied to the respective burners.
  • the function of the hydraulic shutter 15 can perform a scrubber, performing
  • Excess gas can be vented through a safety valve (not shown in the drawings) for use for household needs or for incineration in a standby flare. In the normal course of the process, the pressure of the pyrolysis gas does not exceed 50 mbar and the safety valve is in the closed state.
  • Liquid pyrolysis fuel from the storage tank 16 through the separator 17 of residual water enters the fuel tank 19 or in the finished goods warehouse (not shown in the drawings). Water through a valve (not shown in the drawings) is discharged into a water tank 18. The valve is controlled by the signal of the phase separation sensor installed in the residual water separator 17.
  • Liquid pyrolysis fuel from the fuel tank 19 and / or pyrolysis gas from the hydraulic shutter 15 can be supplied to the power unit 24 autonomous
  • Power unit 24 autonomous power supply
  • power unit 24 represents a generator of electricity based on a turbine operating on gas, liquid or combined fuel, or on the basis of any other engine with suitable characteristics, for example, an internal combustion engine.
  • the use of power unit 24 autonomous power supply can reduce the consumption of electricity from an external power supply network or completely transfer the installation to autonomous power supply, ensuring its cost-effective operation in remote areas where there is no external power supply network.
  • the installation is equipped with instrumentation, control devices and automation tools (not shown in the drawings) that allow you to set and control process parameters, as well as manage them, moreover process control can be performed automatically, including remotely, or in manual mode.
  • the installation has a modular design, which enables the installation of the installation in hard-to-reach places, for example, in the immediate vicinity of oil and gas wells, sludge fields and oil spills, as well as the possibility of its rapid movement due to the low complexity of installation and dismantling and the absence of the need for special equipment, in particular, welding equipment, heavy handling equipment, the need for special access roads her, the need to obtain special building permits, etc.
  • the installation in the transport position is located in three modules having the dimensions of standard 40-foot containers and weighing no more than 21 tons each, which makes it possible to transport it by any type of transport, including automobile and aviation.
  • the installation is mounted on a flat solid base.
  • a concrete foundation, a pile foundation with strapping or another foundation with a permissible static load of at least 10 kg / cm can be used as a foundation. Installation in the operating position is shown in FIG. 4 and FIG. 5.
  • FIG. 6 and FIG. 7 shows the design of the reactor 1.
  • the reactor 1 is a unit for the thermal destruction of organic raw materials and contains a substantially cylindrical pyrolysis chamber 107, in the lower part of which there is a screw mechanism 101 that feeds the raw materials into the pyrolysis chamber 107, moves the raw materials along the pyrolysis chamber 107 during processing, and removes them from the pyrolysis chamber 107 ash residue.
  • the design and operation mode of the screw mechanism 101 provides a dense filling with a mass of wet or liquid raw materials of its initial section 1 1 1, which, together with the sealing of the compounds of the pyrolysis chamber 107 prevents atmospheric oxygen from entering the pyrolysis chamber 107 and contributes to the stability and controllability of the process of thermal destruction, as well as explosion safety and fireproof TM installations. Since the ash residue has a smaller volume than the raw material, and therefore does not completely fill the final section 112 of the screw mechanism 101, and also does not have gas impermeability, nitrogen is supplied to the reactor 1 in order to prevent atmospheric oxygen from entering the pyrolysis chamber 107. The supply of nitrogen to the reactor 1 is especially important when operating the plant on loose raw materials, which does not provide a sufficiently dense filling of the initial portion 1 1 1 of the screw mechanism 101.
  • pressure is maintained from minus 10 mbar to 50 mbar. Close to atmospheric operating pressure helps to reduce the risk of explosive mixtures in the reactor, in other parts of the plant or in close proximity to it, for example, in the event of depressurization of plant equipment or automation failure.
  • the optimal pressure in the specified range is determined depending on the composition of the raw materials on the basis of statistical data collected by the automated control system during the operation of the installation or determined experimentally. Criterion
  • the optimum pressure in the pyrolysis chamber 107 is the content of organic substances in the ash residue, which, as a rule, should not exceed 0.1 mg / kg If necessary, the content of organic substances in the ash residue can be increased to ensure proper viscosity, for example, in relation to the ash residue, intended for use in construction for the device of the lower layers of the road surface.
  • a vacuum in the pyrolysis chamber 107 is required, then it is provided by cooling the vapor-gas mixture in the heat exchanger 10, and, if necessary, by an additional pump (not shown in the drawings) controlled by an automated control system.
  • the limitation of excess pressure in the pyrolysis chamber 107 is provided by a valve controlled by an automated control system.
  • the pyrolysis chamber 107 is made of corrosion-resistant steel and is located essentially horizontally, and in the lower part of the pyrolysis chamber 107 there is a tray 1 13 installed at an angle from 2 ° to 15 ° to the longitudinal horizontal axis of the pyrolysis chamber 107 with the rise in the direction of movement of raw materials.
  • the optimal value of the angle depends on the type of raw material - a small angle (for example, from 2 ° to 7 °) is preferable for dry raw materials, a large angle (for example, from 12 ° to 15 °) for liquid raw materials.
  • the angle also affects the performance of the installation - a larger value of the angle provides greater productivity, since it allows to increase the speed of movement of raw materials in the pyrolysis chamber 107 without reducing the residence time of the raw materials in the pyrolysis chamber 107 by lengthening the trajectory of this movement.
  • the average value of the angle can be a compromise solution for the installation with a variable composition of raw materials, which contributes to the ability of the installation to process solid and liquid raw materials in any combination with abnormal moisture content.
  • a tilt angle of a tray of 10 ° in the prototype of the installation provided acceptable characteristics of the installation when working on raw materials of various consistencies and with different water contents - from drill cuttings and used motor oil to plastic film waste and car tire rubber.
  • a screw mechanism 101 is located in the tray 113.
  • the cross-sectional shape of the tray 113 corresponds to the shape of the screw group of the screw mechanism 101.
  • a hatch 114 is provided for servicing and repairing the pyrolysis chamber 107, located in its end part from the feed loading side.
  • the length of the open section of the screw mechanism 101 inside the pyrolysis chamber 107, the speed of movement of the raw materials and the angle of inclination of the screw mechanism 101 determine the performance of the installation and affect the composition of the gas-vapor mixture at the outlet of the reactor 1, and, consequently, the composition of the pyrolysis liquid fuel.
  • the screw mechanism 101 comprises several screws made of corrosion-resistant steel and arranged in parallel with a transverse overlap of 10% to 30% of the diameter of the screws, with adjacent screws having the opposite direction of rotation.
  • the screws can be arranged in several horizontal rows.
  • the use of several screws with such an arrangement provides an efficient movement of fluid raw materials in the initial section 11 1 of the screw mechanism 101, sufficient loosening and mixing of the mass of raw materials during their movement along the pyrolysis chamber 107, and an acceptable movement of ash residue in the final section 112.
  • the direction of their rotation ensures their self-cleaning during operation, which is especially important for the initial section of the screw mechanism 101, where the viscosity of the raw material is maximum.
  • the screw mechanism 101 comprises two screws, its open area inside the pyrolysis chamber 107 is approximately 5 m long, its angle of inclination is approximately 10 °, and the effective feed rate inside the pyrolysis chamber 107 is maintained at approximately 3 mm / s that provides installation performance by
  • the use of three screws in a horizontal row in the screw mechanism 101 allows, with approximately the same dimensions of the installation, to ensure its productivity on the order of 1,100 kg / h.
  • An increase in the productivity of the installation is also possible by increasing the length of the pyrolysis chamber 107 and the open section of the screw mechanism 101 while increasing the effective speed of movement of the raw materials so that the residence time of the raw materials inside the pyrolysis chamber 107 remains essentially unchanged.
  • the temperature of the raw material gradually increases as it is moved by the screw mechanism 101 along the pyrolysis chamber 107.
  • Such a temperature distribution makes it possible to separate in time and in space the extraction of various constituents of the gas-vapor mixture from the mass of raw materials.
  • first section of the pyrolysis chamber 107 (approximately 1/4 of its length), where the temperature is approximately 200 ° C, water and low boiling fractions of hydrocarbons are removed from the feed.
  • the cylindrical shape and a significant volume of the pyrolysis chamber 107 contribute to the circulation of the pyrolysis products inside it, namely, heavy hydrocarbon fractions formed in the third section of the pyrolysis chamber 107 at a temperature of about 500 ° C, being due to convection and a pressure gradient in the region of the first pyrolysis section chambers 107 with a temperature of the order of 200 ° C are deposited on a relatively cold mass of raw materials, as well as on the walls pyrolysis chamber 107, from where they flow onto the screw mechanism 101 and return to the middle of the pyrolysis chamber 107. This contributes to homogenization
  • the vapor-gas mixture is discharged from the pyrolysis chamber 107 through openings 108 in the region of the first section of the pyrolysis chamber 107 and enters the gas ducts 102,
  • the flues 102 are in the path of the combustion products of the fuel in the combustion chamber 106, where the temperature is from about 150 ° C to about 450 ° C.
  • the relatively high temperature of the walls of the flues 102 prevents the deposition of pyrolysis products on them and promotes the homogenization of the composition of the vapor-gas mixture, since the process of thermal destruction continues during the movement of the vapor-gas mixture along the flues 102. It is possible to use flues 102 of complex shape to increase the residence time of the vapor-gas mixture in the temperature zone, sufficient to continue the process of thermal destruction.
  • combustion chamber 106 of a substantially rectangular shape in its lower part and a substantially cylindrical shape in its upper part, lined with refractory material.
  • the required temperature profile of the pyrolysis chamber 107 is provided by several burners 103, 104, 105.
  • the number and calorific value of the burners is determined by the size and
  • three gas-liquid burners are used, two of which are located in the middle of the side walls of the combustion chamber 106, and the third in the far
  • combustion chamber 106 Several superchargers 109, 110 supply atmospheric air to the combustion chamber 106. Diesel fuel, boiler (furnace) fuel, waste oil, pyrolysis gas, natural gas, associated petroleum gas, etc. can be used as fuel in the installation. Combustion products heat tray 113, walls the pyrolysis chamber 107 and the flues 102. The exhaust products are released through a hole 1 16 or 1 17 in the upper part of the combustion chamber 106. In the example
  • the combustion products leave the combustion chamber 106 through an opening 1 16 located in the region of the first portion of the pyrolysis chamber 107, which contributes to a more uniform heating of the upper part of the pyrolysis chamber 107 and flues 102.
  • the combustion products can leave the reactor 1 through the opening 117 located in the area of the third section of the pyrolysis chamber 107, which contributes to a greater heating of the upper part of the last section of the pyrolysis chamber 107 and distant sections of the gas ducts 102 in the direction of the gas-vapor mixture. This allows t installation adapted for specific types of materials.
  • hatches 115 are provided located in its side walls.
  • Corrosion-resistant steel used for the manufacture of the corresponding elements of the installation may be steel grades 12X18H10T, 20X23H18, 20X23H13 and their analogues. Some elements can be made of low alloy steel, for example, 09G2S and its analogues.
  • the plant is capable of processing organic raw materials in various combinations. This property provides high operational flexibility and installation efficiency.
  • Some technological parameters for example, the magnitude of the pressure in the pyrolysis chamber 107 and / or its temperature regime, can change quickly depending on the composition of the raw material, for example, by selecting the appropriate profile through the operator interface of the automated control system of the installation.
  • the raw material for processing was the rubber of worn automobile tires.
  • Table 1 presents the properties of liquid pyrolysis fuel obtained during operation of a prototype installation on such raw materials.
  • the processing was a mixture of rubber from worn-out car tires with used engine oil in a proportion of approximately 1: 1 by weight.
  • Table 2 presents the properties of liquid pyrolysis fuel obtained during operation of a prototype installation on such raw materials.
  • Table 3 presents the properties of liquid pyrolysis fuel obtained during operation of a prototype installation on such raw materials.
  • the raw material for processing was used engine oil.
  • Table 4 presents the properties of liquid pyrolysis fuel obtained during the operation of a prototype installation on such raw materials.
  • the raw material for processing was shale cake of approximately 20% moisture, obtained as a solid residue by centrifugation of shale fus.
  • Table 5 presents the properties of liquid pyrolysis fuel obtained during the operation of a prototype installation on such raw materials.
  • Liquid pyrolysis fuel the indicators of which are presented in table 4, was additionally subjected to separation into three fractions - gasoline
  • the data presented in tables 1-6 indicate the possibility of obtaining conditioned heating oil from various raw materials, and in the case of further processing, also conditioned motor fuel, and confirm the plant’s ability to process organic raw materials in various combinations with the predetermined properties of liquid pyrolysis fuel obtained during the operation of the installation.
  • the technological process can be adjusted to provide a predetermined composition of the ash residue, which, depending on the raw material, can be a dry mineral fine powder, applicable in construction as a filler and / or binder, dry fine carbon powder, applicable in various industries as a filler and / or pigment, or carbon-mineral residue containing a predetermined amount of heavy hydrocarbons, applicable in construction for the lower layer of the roadway, etc.
  • the ash residue is a non-toxic or low-toxic product that does not require additional measures for its processing for disposal.
  • the technical result achieved by the present invention lies in the ability of the installation to process solid and liquid raw materials in any combination with an abnormal moisture content.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide increased safety for the operation of the installation.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide increased installation performance.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide an increased service life of the installation to overhaul.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide increased time for non-stop operation of the installation equipment.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide a predetermined fractional composition of the liquid pyrolysis fuel obtained during operation of the installation.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide a predetermined chemical and fractional composition of the ash residue.
  • the technical result achieved by the present invention is to ensure the mobility of the installation and to reduce the resource consumption of its installation and dismantling, commissioning and decommissioning.
  • the technical result achieved by the present invention is to provide energy autonomy of the installation.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Установка для переработки органического сырья способом пиролиза содержит реактор (1), загрузочный бункер (2) для твердого сырья, загрузочный шнековый механизм (3), загрузочную емкость (4) для жидкого сырья, загрузочный насос (5), дымосос (7), дымовую трубу (8), промежуточный шнековый механизм (20), накопительную емкость (21) для зольного остатка, разгрузочный шнековый механизм (22), фильтр (9) парогазовой смеси, теплообменное устройство (10), устройство (11) охлаждения, циркуляционный насос (12) охлаждающей жидкости, газожидкостный разделитель 13, газоосушительную колонну (14), гидравлический затвор (15), накопительный бак (16), сепаратор (17) остаточной воды, бак (18) для воды, топливный бак (19), источник (23) азота, а также трубопроводы и не показанные на фиг. 1 компрессор для подачи воздуха в камеру сгорания, запорную и регулировочную арматуру, расширительные и компенсаторные емкости, автоматизированную систему управления. При необходимости установка может содержать устройство (6) очистки дымовых газов, каталитический реактор (25) и энергоблок (24) автономного электроснабжения установки. Реактор (1) представляет собой агрегат для термической деструкции и содержит по существу цилиндрическую пиролизную камеру (107), в нижней части которой расположен шнековый механизм (101), обеспечивающий подачу сырья в пиролизную камеру (107), перемещение сырья вдоль пиролизной камеры (107) в процессе обработки и выведение из пиролизной камеры (107) зольного остатка. Технический результат заключается в способности установки перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги, в обеспечении повышенной безопасности эксплуатации и увеличенного срока службы установки до капитального ремонта и в обеспечении заранее заданного химического и фракционного состава жидкого пиролизного топлива и зольного остатка.

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ СПОСОБОМ
ПИРОЛИЗА
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к переработке способом пиролиза сырья, содержащего органические вещества, в том числе, тяжелые углеводороды и полимеры, с получением жидкого и/или газообразного топлива и сухого минерального остатка на предприятиях химической, нефтегазоперерабатывающей, строительной, деревообрабатывающей, легкой, пищевой промышленности, в транспортной отрасли, в коммунально-бытовой сфере и т.п.
Уровень техники
Из патентной заявки WO9925790A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащего целлюлозу, с получением газообразного топлива. Установка содержит горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом сырье в процессе движения по транспортеру проходит через несколько зон нагрева, причем температура в каждой последующей зоне нагрева выше, чем в предыдущей, получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается в двигателе, вращающем электрический генератор, а продукты сгорания из двигателя используются для нагрева сырья в пиролизной камере.
Из патента US5993751 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая две горизонтальные пиролизные камеры с
несколькими горизонтально расположенными продольными шнековыми транспортерами в каждой, причем температура во второй пиролизной камере нагрева выше, чем в первой, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизных камерах.
Из патентной заявки ЕР1577367А1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом сырье в процессе движения по транспортеру проходит через несколько зон нагрева, причем температура в каждой последующей зоне нагрева выше, чем в предыдущей, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нейтрализации выхлопных газов.
Из патентной заявки JP2005272529A известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный транспортер со шнековым участком, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизной камере.
Из патентной заявки WO2008034263A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом в пиролизной камере реализован температурный градиент с увеличением
температуры по ходу движения сырья, получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки, а газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в осушителе.
Из патентной заявки WO2012156769A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая две наклонные пиролизные камеры, внутри каждой из которых расположен продольный транспортер со шнековым участком, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, причем температура во второй пиролизной камере нагрева выше, чем в первой.
Из патентной заявки US2014130404A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный сдвоенный шнековый транспортер, имеющий наклон со снижением в сторону движения массы сырья, а получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки.
Из патентной заявки RU2010151482A известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный шнековый транспортер, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, отводная труба для пиролизных газов обогревается продуктами сгорания из нагревателя пиролизной камеры, получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки, а газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизной камере.
Из патентной заявки RU2011138977 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая коническую горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный конический шнековый транспортер, при этом отводная труба для пиролизных газов проходит по всей длине нижней части камеры сгорания.
Из патентной заявки UAa200603076 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом место отбора пиролизных газов из пиролизной камеры расположено вблизи места подачи сырья в пиролизную камеру.
Из патентной заявки RU20141 16917 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный шнековый транспортер, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья.
Для уровня техники характерны следующие недостатки, на преодоление которых направлено настоящее изобретение:
- неспособность перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги; известные пиролизные установки предназначены для пиролитической переработки органического сырья определенного состава или с определенным агрегатным состоянием и консистенцией;
- недостаточная безопасность эксплуатации пиролизных установок вследствие применения в реакторах значительного разрежения или значительного избыточного давления; и то и другое создает повышенный риск образования взрывоопасной смеси в реакторе или в других частях пиролизных установок либо вблизи них;
- недостаточная производительность пиролизных установок, связанная с прерывистым режимом их работы из-за необходимости загрузки сырья, либо связанная с небольшими габаритами установок с непрерывной загрузкой сырья вследствие конструктивной сложности обеспечения устойчивости режимов работы
крупногабаритных установок с непрерывной загрузкой сырья;
- значительное потребление пиролизными установками электроэнергии от внешнего источника из-за отсутствия собственного электрогенератора, что ограничивает их применение или приводит к низкой эксплуатационной рентабельности в местности, где отсутствуют линии электропередачи;
- недостаточный срок службы установки до капитального ремонта или
недостаточный интервал технического обслуживания и текущего ремонта, вызванный возникновением вязких или коксовидньгх отложений внутри трубопроводов и других частей пиролизных установок, что связанно с конструктивными особенностями этих установок;
- нестабильность фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки, вызванная чувствительностью
технологического процесса к составу сырья и другим факторам; - токсичность и нестабильность состава зольного остатка, затрудняющие его использование или утилизацию;
- неперемещаемость установки и/или высокая трудоемкость ее монтажа и запуска в эксплуатацию, а также демонтажа и выведения из эксплуатации, вызванные
стационарной конструкцией известных установок высокой производительности, т.е. необходимостью применения специального оборудования в процессе монтажа и демонтажа установки, в частности, сварочного оборудования, тяжелого подъемно- транспортного оборудования, необходимостью устройства специальных подъездных путей, необходимостью получения специальных разрешений на строительство и т.д.
Раскрытие изобретения
Реактор для термической деструкции органических веществ содержит:
- пиролизную камеру удлиненной формы, расположенную по существу горизонтально;
- шнековый механизм, расположенный в нижней части пиролизной камеры под углом к продольной оси пиролизной камеры и содержащий группу шнеков из, по меньшей мере, двух шнеков;
- камеру сгорания, охватывающую по существу всю пиролизную камеру;
- по меньшей мере, один газоход для парогазовой смеси, соединенный с отверстием для выпуска парогазовой смеси из пиролизной камеры;
- по меньшей мере, одну горелку, расположенную в камере сгорания;
- по меньшей мере, один нагнетатель для подачи воздуха в камеру сгорания.
Пиролизная камера может быть выполнена из коррозионно-стойкой стали и может иметь по существу цилиндрическую форму. Пиролизная камера в нижней своей части может содержать лоток, форма поперечного сечения которого соответствует форме группы шнеков шнекового механизма, расположенных в лотке.
В реакторе может быть обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры с повышением температуры в направлении движения сырья, например, от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С, и давление от
приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.
В реакторе может быть обеспечено уплотнение соединений пиролизной камеры и подача в нее азота для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.
Угол между шнековым механизмом и продольной осью пиролизной камеры реактора может составлять от 5° до 15° с подъемом в направлении движения сырья.
Шнеки шнекового механизма могут быть выполнены из коррозионно-стойкой стали и могут быть расположены в горизонтальный ряд или в несколько горизонтальных рядов параллельно друг другу с перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков, при этом соседние шнеки могут иметь противоположное направление вращения.
Камера сгорания реактора может иметь по существу прямоугольную форму в нижней ее части и по существу цилиндрическую форму в верхней ее части, а отверстие для выпуска дымовых газов из камеры сгорания может быть расположено ближе к стороне загрузки сырья в реактор или к стороне выгрузки зольного остатка из реактора.
Горелки могут быть выполнены с возможностью сжигания жидкого и/или газообразного топлива и могут быть расположены в камере сгорания таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры с повышением температуры в направлении движения сырья, например, от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.
Отверстие для выпуска парогазовой смеси может быть расположено в районе начального участка движения сырья в пиролизной камере. Газоход для парогазовой смеси может быть выполнен из коррозионно-стойкой стали и может быть расположен в камере сгорания снаружи пиролизной камеры вдоль нее на пути продуктов сгорания топлива, например, в месте, где температура продуктов сгорания топлива составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С.
Установка для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, содержит:
- реактор;
- загрузочные средства, соединенные со шнековым механизмом реактора;
- разгрузочные средства, соединенные со шнековым механизмом реактора;
- средства дымоудаления, соединенные с камерой сгорания реактора;
- источник азота под давлением, соединенный с пиролизной камерой реактора;
- фильтр парогазовой смеси, соединенный с, по меньшей мере, одним газоходом реактора;
- средства охлаждения парогазовой смеси, соединенные с фильтром парогазовой смеси;
- газожидкостный разделитель, соединенный со средствами охлаждения парогазовой смеси;
- газоосушительную колонну, соединенную с газожидкостным разделителем;
- гидравлический затвор, соединенный с газоосушительной колонной;
- сепаратор остаточной воды, соединенный с газоосушительной колонной;
- топливный бак для жидкого пиролизного топлива, соединенный с сепаратором остаточной воды. Топливный бак может быть соединен с реактором и гидравлический затвор может быть соединен с реактором для подачи в него пиролизного топлива.
Гидравлический затвор может представлять собой скруббер с функцией гидравлического затвора.
Установка может содержать промежуточный накопительный бак для жидкого пиролизного топлива, включенный между газожидкостным разделителем,
газоосушительной колонной и сепаратором остаточной воды.
Установка может содержать каталитический реактор, включенный между реактором и фильтром парогазовой смеси.
Установка может содержать энергоблок автономного электроснабжения, соединенный с топливным баком и/или с гидравлическим затвором для подачи в него пиролизного топлива.
Загрузочные средства могут содержать уровнемер с заранее заданным уровнем блокировки для обеспечения непрерывной подачи сырья в реактор и могут содержать обогреватель для снижения вязкости жидкого сырья.
Разгрузочные средства могут содержать охлаждаемый шнек, например, с жидкостным или газовым охлаждением. Разгрузочные средства могут содержать сменную обойму, расположенную между шнеком и корпусом разгрузочного шнекового механизма.
Разгрузочные средства могут быть соединены с источником азота, при этом может быть обеспечен подогрев азота, подаваемого от источника азота в разгрузочные средства.
Установка может иметь модульную конструкцию.
Способ пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, включает в себя следующие действия:
- загружают сырье в реактор посредством загрузочных средств;
- обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры реактора посредством шнекового механизма;
- обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры реактора с повышением в направлении движения сырья;
- обеспечивают циркуляцию продуктов пиролиза внутри пиролизной камеры реактора;
- отводят парогазовую смесь из пиролизной камеры реактора;
- обрабатывают парогазовую смесь посредством фильтра парогазовой смеси, средств охлаждения парогазовой смеси, газожидкостного разделителя, газоосушительной колонны и сепаратора остаточной воды с целью получения жидкого и газообразного пиролизного топлива;
- подают, по меньшей мере, часть полученного жидкого и/или газообразного
пиролизного топлива а камеру сгорания реактора.
- выгружают зольный остаток из реактора посредством разгрузочных средств.
Газообразное пиролизное топливо может дополнительно обрабатываться в скруббере.
Способ может предусматривать непрерывную загрузку сырья в реактор и может предусматривать подогрев жидкого сырья для снижения его вязкости перед загрузкой в реактор.
Способ может предусматривать движение сырья внутри пиролизной камеры таким образом, что более тяжелые продукты пиролиза за счет конвекции и градиента давления перемещаются из зоны пиролизной камеры с большей температурой
внутренней среды в зону пиролизной камеры с меньшей температурой внутренней среды, конденсируются в зоне пиролизной камеры с меньшей температурой внутренней среды и возвращаются шнековым механизмом в зону пиролизной камеры с большей температурой внутренней среды.
Способ может предусматривать обеспечение градиента температуры внутренней среды пиролизной камеры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С и давления в пиролизной камере 107 от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.
Способ может предусматривать охлаждение шнека разгрузочного шнекового механизма.
Способ может предусматривать подачу азота в разгрузочные средства и может предусматривать подогрев азота, подаваемого в разгрузочные средства.
Способ может предусматривать использование части полученного жидкого или газообразного пиролизного топлива для выработки электроэнергии посредством энергоблока автономного электроснабжения установки.
Реактор может применяться также для регенерации неорганических фильтрующих материалов, сорбентов или катализаторов и для переработки по существу
неорганического сырья.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема установки для пиролитической переработки органического сырья. На фиг. 2 представлена конструкция промежуточного шнекового механизма 20 на аксонометрической проекции в частичном продольном разрезе.
На фиг. 3 представлена конструкция промежуточного шнекового механизма 20 в поперечном разрезе.
На фиг. 4 представлен общий вид сверху установки для пиролитической переработки органического сырья в рабочем положении.
На фиг. 5 представлен общий вид сбоку установки для пиролитической переработки органического сырья в рабочем положении.
На фиг. 6 представлена конструкция реактора 1 на аксонометрической проекции в частичном продольном разрезе.
На фиг. 7 представлена конструкция реактора 1 в поперечном разрезе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлена схема установки для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества (далее - установка). Сырьем для переработки могут быть коммунально-бытовые отходы, отходы производства (например, химического, нефтехимического, нефтеперерабатывающего или деревообрабатывающего
производства), шламы, образующиеся при добыче нефти и газа (например, буровые шламы), кислые гудроны, резина (например, автомобильные покрышки), пластиковые изделия, лигнин, иловый осадок, отработанный кизельгур и т.п. в твердом, жидком или пастообразном состоянии. В данном описании сырье для переработки, содержащее органические вещества, обобщенно называется сырьем или органическим сырьем.
В некоторых случаях сырье может содержать очень небольшое количество органических веществ, т.е. быть по существу неорганическим, например, буровые шламы на водно-солевой основе. В этом случае переработка может, в основном, заключаться в преобразовании сырья в минеральный сухой остаток путем выпаривания воды.
Установка содержит реактор 1 , загрузочный бункер 2 для твердого сырья, загрузочный шнековый механизм 3, загрузочную емкость 4 для жидкого сырья, загрузочный насос 5, дымосос 7, дымовую трубу 8, промежуточный шнековый механизм 20, накопительную емкость 21 для зольного остатка, разгрузочный шнековый механизм 22, фильтр 9 парогазовой смеси, теплообменное устройство 10, устройство 11
охлаждения, циркуляционный насос 12 охлаждающей жидкости, газожидкостный разделитель 13, газоосушительную колонну 14, гидравлический затвор 15,
накопительный бак 16, сепаратор 17 остаточной воды, бак 18 для воды, топливный бак 19, источник 23 азота, а также трубопроводы и не показанные на фиг. 1 компрессор для подачи воздуха в камеру сгорания, запорную и регулировочную арматуру, расширительные и компенсаторные емкости, автоматизированную систему управления. При необходимости установка может содержать устройство 6 очистки дымовых газов, каталитический реактор 25 и энергоблок 24 автономного электроснабжения установки.
Сырье подвозится к установке автомобильным, железнодорожным, водным или иным транспортом и разгружается, в зависимости от состава и консистенции, в загрузочный бункер 2 для твердого сырья или в загрузочную емкость 4 для жидкого сырья. Возможен забор жидкого сырья непосредственно из технологических емкостей объектов, например, нефтешламов - из шламовых озер или шламовых амбаров, илового осадка - из отстойников, при размещении установки близи них.
Загрузочный бункер 2 может быть оборудован уровнемером с заранее
установленным порогом блокировки, что позволяет обеспечить непрерывную подачу сырья в реактор 1 и избежать холостого хода шнекового механизма 101 и попадания атмосферного кислорода в пиролизную камеру 107. Загрузочная емкость 4 также может быть оборудована уровнемером с заранее установленным порогом блокировки и обогревателем для снижения вязкости жидкого сырья. Следует отметить, что возможна одновременная подача жидкого и твердого сырья в реактор 1 , ограничения по
содержанию влаги в сырье отсутствуют.
Из загрузочного бункера 2 сырье поступает на вибросито 27, где происходит его очистка от крупных механических примесей (ветви деревьев, камни, металлические предметы и т.п.), способных вывести оборудование из строя, и далее подается
загрузочным шнековым механизмом 3 в шнековый механизм 101 реактора 1. Из загрузочной емкости 4 сырье подается загрузочным насосом 5 в шнековый механизм 101 реактора 1.
Узлы, предназначенные для обеспечения загрузки сырья в реактор 1 , совместно именуются загрузочными средствами 26. Например, загрузочные средства 26 для твердого сырья могут содержать загрузочный бункер 2, вибросито 27 и загрузочный шнековый механизм 3, а загрузочные средства 26 для жидкого сырья могут содержать загрузочную емкость 4 и загрузочный насос 5. В варианте осуществления изобретения с одновременной подачей жидкого и твердого сырья в реактор 1 загрузочные средства 26 могут содержать узлы, предназначенные для обеспечения загрузки жидкого сырья, и узлы, предназначенные для обеспечения загрузки твердого сырья.
В пиролизной камере 107 реактора 1 происходит нагрев сырья без доступа кислорода и термическая деструкция его органической части. Нагрев сырья производится горелками 103, 104, 105, установленными в камере 106 сгорания реактора 1. Нагрев сырья происходит постепенно за счет перемещения сырья шнековым механизмом 101 вдоль реактора 1. Равномерность температурного поля в объеме пиролизной камеры 107 обеспечивается регулированием подачи топлива и воздуха к горелкам, настройкой горелок и управлением степенью разрежения в камере сгорания.
При первичном разогреве реактора 1 в качестве топлива используется жидкое пиролизное (т.е. выработанное в процессе работы установки) топливо, в отсутствие которого может использоваться дизельное или другое подходящее жидкое топливо из дополнительного бака (не показан на чертежах). Жидкое пиролизное топливо подается на горелки 103, 104, 105 самотеком из топливного бака 19. При наличии внешнего источника газообразного топлива возможен пуск и первичный разогрев реактора 1 на природном, попутном или сжиженном газе. В устоявшемся режиме работы установка полностью или частично работает на пиролизном газе, выработанном в процессе ее работы. Все горелки 103, 104, 105 или часть из них представляют собой газожидкостные горелки, способные использовать жидкое топливо, газообразное топливо или сочетание жидкого и газообразного топлива. При работе горелок 103, 104, 105 на жидком пиролизном или дизельном топливе компрессором 26 (показан на фиг. 4) в них подается воздух для распыления жидкого топлива.
Воздух от компрессора 26 подается также к источнику 23 азота, перед которым установлен осушитель воздуха (не показан на чертежах). Источник 23 азота содержит ресивер (не показан на чертежах) и обеспечивает давление приблизительно 6 бар для автоматической подачи азота в реактор с целью предотвращения подсоса воздуха при пуске или останове установки. Азот подается в пиролизную камеру 107 реактора 1, что позволяет предотвратить образование в пиролизной камере 107 взрывоопасной топливно-воздушной смеси. В качестве резервного источника азота источник 23 азота содержит азотную рампу (не показана на чертежах). От рампы азот давлением от приблизительно 3 бар до приблизительно 7 бар подается в реактор 1 через регуляторы давления, установленные на каждом из баллонов рампы, а в аварийной ситуации азот от рампы подается в реактор через отсечной клапан, открывающийся при отрицательном давлении в камере приблизительно 10 мбар и закрывающийся при положительном давлении приблизительно 3 мбар.
Удаление дымовых газов из камеры 106 сгорания и поддержание в ней рабочего разрежения (от 10 до 30 Па) обеспечивается дымососом 7, перед которым дымовые газы охлаждаются до температуры приблизительно 170°С за счет разбавления атмосферным воздухом и при необходимости подвергаются очистке в устройстве 6 очистки дымовых газов и далее через дымовую трубу 8 выводятся в атмосферу. При необходимости тепловая энергия дымовых газов может использоваться для хозяйственных или производственных нужд, например, для нагрева воды или иного теплоносителя.
Узлы, обеспечивающие удаление дымовых газов из установки, совместно называются средствами 28 дымоудаления. Например, средства 28 дымоудаления могут содержать дымосос 7, устройство 6 очистки дымовых газов и дымовую трубу 8.
Образующийся в процессе термической деструкции сырья зольный остаток из шнекового механизма 101 поступает в промежуточный шнековый механизм 20 и далее в накопительную емкость 21. Конструкция промежуточного шнекового механизма 20 представлена на фиг. 2 и фиг. 3.
В промежуточном шнековом механизме 20 может применяться шнек с
жидкостным или газовым охлаждением, в котором охлаждающая жидкость (например, вода) или газ (например, азот) подается в канал 205 шнека 201. Зольный остаток, перемещаемый промежуточным шнековым механизмом 20, обладает высокой
абразивностью, что приводит к интенсивному износу элементов, непосредственно контактирующих с ним. Шнек 201 выполнен из коррозионно-стойкой стали достаточной толщины, обеспечивающей его длительный срок службы. Применение столь же толстого материала для корпуса промежуточного шнекового механизма 20 привело бы к излишней его материалоемкости и избыточной массе. Поэтому промежуточный шнековый механизм 20 содержит внутреннюю сменную обойму 202 из коррозионно- стойкой стали сравнительно небольшой толщины, расположенную между шнеком 201 и внутренним корпусом 204. Конструкция промежуточного шнекового механизма 20 позволяет быстро заменять сменную обойму 202 путем снятия торцевой крышки 206, извлечения изношенной сменной обоймы 202 из внутреннего корпуса 204 и установки новой сменной обоймы 202. Промежуточный шнековый механизм 20 содержит внешний кожух 203, выполняющий функцию защитного ограждения.
Для предотвращения образования взрывоопасной топливно-воздушной смеси в емкости 21 для зольного остатка в нее подается азот от источника 23 азота. Азот может подаваться в емкость 21 для зольного остатка непосредственно или через патрубок 207 промежуточного шнекового механизма 20. Кроме того, азот, подаваемый в емкость 21 для зольного остатка, может подогреваться до температуры, близкой температуре зольного остатка, в теплообменнике (не показан на чертежах) парогазовой смесью или дымовыми газами. В одном из вариантов осуществления изобретения азот, предназначенный для подачи в емкость 21 для зольного остатка, может проходить через канал 205 шнека 201, нагреваясь и одновременно обеспечивая охлаждение шнека 201. В другом варианте осуществления изобретения азот, предназначенный для подачи в емкость 21 для зольного остатка, может проходить через зазор между внешним кожухом 203 и внутренним корпусом 204, нагреваясь и одновременно обеспечивая охлаждение внутреннего корпуса 204. Подогрев азота, подаваемого в емкость 21 для зольного остатка, позволяет избежать резкого охлаждения зольного остатка и вызванного этим разрежения в емкости 21 для зольного остатка, которое может приводить к поступлению атмосферного воздуха и связыванию из него влаги. Попадание влаги в емкость 21 для зольного остатка способно вызвать нежелательные последствия - потерю зольным остатком вяжущих свойств, агломерацию частиц зольного остатка (комкование), повышение абразивности зольного остатка и его налипание на элементы емкости 21 для зольного остатка и разгрузочного шнекового механизма 22. Таким образом, подача подогретого азота в емкость 21 для зольного остатка способствует обеспечению заданных свойств зольного остатка.
Выгрузка зольного остатка выполняется разгрузочным шнековым механизмом 22 в мешки, контейнеры или иную тару, либо в кузов транспортного средства. При необходимости создания защитной атмосферы в мешках, контейнерах, иной таре, либо в кузове транспортного средства, в них также может подаваться азот от источника 23 азота. В случае вязкого зольного остатка (например, асфальтоподобного вида) емкость 21 для зольного остатка и разгрузочный шнековый механизм 22 могут дополнительно снабжаться обогревателем (не показан на чертежах), например, обогревателем, действующим за счет тепловой энергии парогазовой смеси или дымовых газов, или электрическим обогревателем.
Узлы, предназначенные для обеспечения выгрузки зольного остатка из реактора 1, совместно именуются разгрузочным механизмом 26. Например, разгрузочный механизм 26 может содержать промежуточный шнековый механизм 20, накопительную емкость 21 и разгрузочный шнековый механизм 22.
При пуске установки подъем температуры в пиролизной камере 107 происходит плавно со скоростью 2-^3 град/мин. Парогазовая смесь из реактора 1 через фильтр 9 парогазовой смеси поступает в теплообменное устройство 10. О начале процесса термической деструкции свидетельствует увеличение давления в пиролизной камере 107 и подъем температуры парогазовой смеси перед теплообменным устройством 10 до приблизительно 40°С. При необходимости на выходе реактора 1 устанавливается каталитический реактор 25 для увеличения глубины крекинга и образования более легких фракций углеводородов и их каталитической изомеризации. Вид и технические характеристики каталитического реактора 25 зависят от химического состава сырья. В одном варианте осуществления изобретения каталитический реактор 25 содержит микросферический цеолитсо держащий катализатор с добавками редкоземельных элементов. Размер частиц катализатора составляет не более 130 мкм, удельная площадь поверхности катализатора составляет 320- 370 м /г, содержание цеолита в катализаторе составляет не более 25%. Степень заполнения реактора катализатором - приблизительно 90%. Каталитический реактор 25 может быть снабжен линзовым компенсатором для предупреждения температурных деформаций.
Из каталитического реактора 25 парогазовая смесь поступает в фильтр 9
парогазовой смеси для очистки от сажи и остаточных тяжелых углеводородов. Фильтр 9 парогазовой смеси приблизительно на 80% заполнен фильтрующим материалом, например, высокопористым гранулированным катализатором. Парогазовая смесь проходит через фильтрующий слой, а осажденные на нем тяжелые фракции
углеводородов периодически сливаются в приемную емкость (не показана на чертежах) через клапан, установленный в нижней точке фильтра. При работе установки на некоторых видах сырья попадание этих тяжелых фракций углеводородов в топливный бак не желательно, поскольку это может приводить к закислению топлива. В этом случае слитая жидкость возвращается в реактор 1 на переработку. Состояние фильтра 9
парогазовой смеси контролируется по перепаду давления на фильтре.
Далее парогазовая смесь охлаждается в теплообменном устройстве 10
циркулирующей охлаждающей жидкостью. Теплообменное устройство 10 может быть теплообменником кожухотрубного типа. Циркуляция охлаждающей жидкости через устройство 11 охлаждения, в качестве которого, в зависимости от условий эксплуатации установки, может использоваться аппарат воздушного охлаждения или чиллер, обеспечивается циркуляционным насосом 12.
Узлы, предназначенные для охлаждения парогазовой смеси, совместно
называются средствами 29 охлаждения парогазовой смеси. Например, средства 29 охлаждения парогазовой смеси могут содержать теплообменное устройство 10,
устройство 1 1 охлаждения и циркуляционный насос 12.
Охлажденные продукты пиролиза из теплообменного устройства 10 поступают в газожидкостный разделитель 13, где происходит разделение жидкой и газообразной фракций продуктов пиролиза. В нижней точке газожидкостного разделителя 13 установлен дренажный клапан, через который в переносную емкость периодически производится слив отстоявшейся воды. При больших объемах отстоявшейся воды она может подаваться в сепаратор 17 остаточной воды. Жидкая фракция продуктов пиролиза - жидкое пиролизное топливо - самотеком сливается в накопительный бак 16, а газообразная фракция продуктов пиролиза - пиролизный газ - поступает в
газоосушительную колонну 14. Из газоосушительной колонны 14 жидкое пиролизное топливо также самотеком сливается в накопительный бак 16, а пиролизный газ поступает в гидравлический затвор 15, откуда он подается на соответствующие горелки. Функцию гидравлического затвора 15 может выполнять скруббер, осуществляющий
дополнительную очистку пиролизного газа. Избыток газа может отводиться через предохранительный клапан (не показан на чертежах) с целью использования для хозяйственных нужд или для сжигания в дежурном факеле. При нормальном течении технологического процесса давление пиролизного газа не превышает 50 мбар и предохранительный клапан находится в закрытом состоянии.
Жидкое пиролизное топливо из накопительного бака 16 через сепаратор 17 остаточной воды попадает в топливный бак 19 или на склад готовой продукции (не показан на чертежах). Вода через клапан (не показан на чертежах) сливается в бак 18 для воды. Клапан управляется сигналом датчика раздела фаз, установленного в сепараторе 17 остаточной воды.
Жидкое пиролизное топливо из топливного бака 19 и/или пиролизный газ от гидравлического затвора 15 может подаваться в энергоблок 24 автономного
электроснабжения установки. Энергоблок 24 автономного электроснабжения
представляет собой генератор электроэнергии на основе турбины, работающей на газовом, жидком или комбинированном топливе, или на основе любого другого двигателя с подходящими характеристиками, например, двигателя внутреннего сгорания. Применение энергоблока 24 автономного электроснабжения позволяет снизить потребление электроэнергии от внешней сети электропитания или вовсе перевести установку на автономное электроснабжение, обеспечив ее рентабельную эксплуатацию в удаленных районах, где отсутствует внешняя сеть электропитания.
Установка оснащена контрольно-измерительными приборами, приборами управления и средствами автоматизации (не показаны на чертежах), позволяющими задавать и контролировать технологические параметры, а также управлять ими, причем управление технологическим процессом может выполняться автоматически, в том числе, удаленно, или в ручном режиме.
Установка имеет модульную конструкцию, обеспечивающую возможность монтажа установки в труднодоступных местах, например, в непосредственной близости от нефтедобывающих и газодобывающих скважин, шламовых полей и мест разлива нефтепродуктов, а также возможность ее быстрого перемещения за счет низкой трудоемкости монтажа и демонтажа и отсутствия необходимости в применении специального оборудования, в частности, сварочного оборудования, тяжелого подъемно- транспортного оборудования, необходимости устройства специальных подъездных путей, необходимости получения специальных разрешений на строительство и т.д.
Установка в транспортировочном положении размещается в трех модулях, имеющих размеры стандартных 40-футовых контейнеров и массу не более 21 т каждый, что обеспечивает возможность ее перевозки любым видом транспорта, включая автомобильный и авиационный. После доставки на место эксплуатации установка монтируется на ровном твердом основании. В качестве основания может использоваться бетонный фундамент, свайный фундамент с обвязкой или иной фундамент с допустимой статической нагрузкой не менее 10 кг/см . Установка в рабочем положении представлена на фиг. 4 и фиг. 5.
На фиг. 6 и фиг. 7 представлена конструкция реактора 1.
Реактор 1 представляет собой агрегат для термической деструкции органического сырья и содержит по существу цилиндрическую пиролизную камеру 107, в нижней части которой расположен шнековый механизм 101, обеспечивающий подачу сырья в пиролизную камеру 107, перемещение сырья вдоль пиролизной камеры 107 в процессе обработки и выведение из пиролизной камеры 107 зольного остатка.
Конструкция и режим работы шнекового механизма 101 обеспечивают плотное заполнение массой влажного или жидкого сырья его начального участка 1 1 1, что совместно с уплотнением соединений пиролизной камеры 107 препятствует попаданию внутрь пиролизной камеры 107 атмосферного кислорода и способствует стабильности и управляемости процесса термической деструкции, а также взрывобезопасности и пожаробезопасное™ установки. Поскольку зольный остаток имеет меньший объем, чем сырье, и поэтому не полностью заполняет конечный участок 112 шнекового механизма 101, а также не обладает газонепроницаемостью, в реактор 1 подается азот с целью препятствовать попаданию внутрь пиролизной камеры 107 атмосферного кислорода. Подача азота в реактор 1 особенно важна при работе установки на рыхлом сырье, которое не обеспечивает достаточно плотного заполнения начального участка 1 1 1 шнекового механизма 101.
В устоявшемся режиме работы установки в пиролизной камере 107
поддерживается давление от минус 10 мбар до 50 мбар. Рабочее давление, близкое к атмосферному, способствует снижению риска образования взрывоопасной смеси в реакторе, в других частях установки или в непосредственной близости от нее, например, в случае разгерметизации оборудования установки или отказа автоматики. Оптимальное давление в указанном диапазоне определяется в зависимости от состава сырья на основе статистических данных, собираемых автоматизированной системой управления в процессе работы установки или определяемых экспериментально. Критерием
оптимальности давления в пиролизной камере 107 служит содержание органических веществ в зольном остатке, которое, как правило, не должно превышать 0,1 мг/кг. При необходимости содержание органических веществ в зольном остатке может быть увеличено для обеспечения должной вязкости, например, в отношении зольного остатка, предназначенного для применения в строительстве для устройства нижних слоев дорожного покрытия.
Если для оптимальной работы установки требуется разрежение в пиролизной камере 107, то оно обеспечивается охлаждением парогазовой смеси в теплообменном устройстве 10, а при необходимости - дополнительным насосом (не показан на чертежах), управляемым автоматизированной системой управления. Ограничение избыточного давления в пиролизной камере 107 обеспечивается клапаном, управляемым автоматизированной системой управления.
Пиролизная камера 107 выполнена из коррозионно-стойкой стали и расположена по существу горизонтально, а в нижней части пиролизной камеры 107 расположен лоток 1 13, установленный под углом от 2° до 15° к продольной горизонтальной оси пиролизной камеры 107 с подъемом в сторону движения сырья. Оптимальное значение угла зависит от вида сырья - малый угол (например, от 2° до 7°) предпочтителен для сухого сырья, большой угол (например, от 12° до 15°) - для жидкого сырья. Угол влияет также на производительность установки - большее значение угла обеспечивает большую производительность, поскольку позволяет увеличить скорость движения сырья в пиролизной камере 107 без уменьшения времени пребывания сырья в пиролизной камере 107 за счет удлинения траектории этого движения. Среднее значение угла может представлять собой компромиссное решение для установки с переменным составом сырья, что способствует способности установки перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги. В частности, угол наклона лотка величиной 10° в опытном образце установки обеспечил приемлемые характеристики установки при работе на сырье различной консистенции и с различным содержанием воды - от буровых шламов и отработанного моторного масла до отходов полиэтиленовой пленки и резины автомобильных шин.
В лотке 113 расположен шнековый механизм 101. Форма поперечного сечения лотка 113 соответствует форме группы шнеков шнекового механизма 101. Для обслуживания и оперативного ремонта пиролизной камеры 107 предусмотрен люк 114, расположенный в ее торцовой части со стороны загрузки сырья.
Длина открытого участка шнекового механизма 101 внутри пиролизной камеры 107, скорость перемещения сырья и угол наклона шнекового механизма 101 определяют производительность установки и влияют на состав парогазовой смеси на выходе из реактора 1 , а, следовательно, и на состав пиролизного жидкого топлива.
Шнековый механизм 101 содержит несколько шнеков, выполненных из коррозионно-стойкой стали и расположенных параллельно с поперечным перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков, при этом соседние шнеки имеют противоположное направление вращения. Для облегчения экстракции парогазовой смеси из массы сырья предпочтительно расположение шнеков в горизонтальный ряд. При количестве шнеков, превышающем два, шнеки могут располагаться в несколько горизонтальных рядов. Применение нескольких шнеков с таким расположением обеспечивает эффективное перемещение текучего сырья на начальном участке 11 1 шнекового механизма 101, достаточное рыхление и перемешивание массы сырья в процессе его перемещения вдоль пиролизной камеры 107 и приемлемое перемещение зольного остатка на конечном участке 112. Кроме того, поперечное перекрытие шнеков и противоположное
направление их вращения обеспечивают их самоочищение в процессе работы, что особенно актуально для начального участка шнекового механизма 101, где вязкость сырья максимальна.
В одном из вариантов осуществления изобретения шнековый механизм 101 содержит два шнека, его открытый участок внутри пиролизной камеры 107 имеет длину приблизительно 5 м, угол его наклона составляет приблизительно 10°, а эффективная скорость перемещения сырья внутри пиролизной камеры 107 поддерживается равной приблизительно 3 мм/с, что обеспечивает производительность установки по
перерабатываемому сырью порядка 800 кг/ч. Применение в шнековом механизме 101 большего количества шнеков позволяет наращивать производительность установки без существенного увеличения ее
массогабаритных характеристик, материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Например, применение в шнековом механизме 101 трех шнеков, расположенных в горизонтальный ряд, позволяет при приблизительно тех же габаритах установки обеспечить ее производительность порядка 1 100 кг/ч.
Увеличение производительности установки возможно также и путем увеличения длины пиролизной камеры 107 и открытого участка шнекового механизма 101 с одновременным повышением эффективной скорости перемещения сырья таким образом, чтобы время пребывания сырья внутри пиролизной камеры 107 оставалось по существу неизменным.
Температура сырья плавно увеличивается по мере его продвижения шнековым механизмом 101 вдоль пиролизной камеры 107. Такое распределение температуры позволяет разделить во времени и в пространстве экстракцию из массы сырья различных составляющих парогазовой смеси. На начальном, первом участке пиролизной камеры 107 (приблизительно 1/4 ее длины), где температура составляет приблизительно 200°С, происходит удаление из сырья воды и легкокипящих фракций углеводородов.
Ограничение температуры на первом участке пиролизной камеры 107 и плавное ее увеличение позволяет предотвратить взрывное вскипание сырья, способное привести к нежелательным последствиям - резкому повышению давления в пиролизной камере 107, попаданию большого количества аэрозоля в газоходы 102 и нестабильности
фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого в результате работы установки.
На втором участке пиролизной камеры 107 в средней ее части (приблизительно 1/2 ее длины) происходит деструкция органических веществ, а на последнем, третьем участке пиролизной камеры 107 (приблизительно 1/4 ее длины), где температура составляет приблизительно 500°С, деструкции подвергаются наиболее тяжелые фракции углеводородов и термостойкие полимерные материалы, образуется и прокаливается зольный остаток. При этом цилиндрическая форма и значительный объем пиролизной камеры 107 способствуют циркуляции продуктов пиролиза внутри нее, а именно, тяжелые фракции углеводородов, образовавшиеся на третьем участке пиролизной камеры 107 при температуре порядка 500°С, оказавшись за счет конвекции и градиента давления в районе первого участка пиролизной камеры 107 с температурой порядка 200°С, осаждаются на сравнительно холодную массу сырья, а также на стенки пиролизной камеры 107, откуда они стекают на шнековый механизм 101 и возвращаются в среднюю часть пиролизной камеры 107. Это способствует гомогенизации
фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при работе установки.
Парогазовая смесь выводится из пиролизной камеры 107 через отверстия 108 в районе первого участка пиролизной камеры 107 и поступает в газоходы 102,
выполненные из коррозионно-стойкой стали и расположенные снаружи с двух сторон вдоль пиролизной камеры 107. Газоходы 102 находятся на пути продуктов сгорания топлива в камере 106 сгорания, где температура составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С. Сравнительно высокая температура стенок газоходов 102 препятствует отложению на них продуктов пиролиза и способствует гомогенизации состава парогазовой смеси, поскольку процесс термической деструкции продолжается во время движения парогазовой смеси по газоходам 102. Возможно применение газоходов 102 сложной формы для увеличения времени пребывания парогазовой смеси в зоне с температурой, достаточной для продолжения процесса термической деструкции.
Регламентные работы, периодически проводимые заявителем на установках,
находящихся в опытной эксплуатации, не выявили заметных отложений в газоходах 102. Это способствует увеличению времени безостановочной работы (без останова
технологического процесса и частичного демонтажа оборудования для технического обслуживания и текущего ремонта), а также увеличению срока службы установки до капитального ремонта.
Ниже пиролизной камеры 107 находится камера 106 сгорания по существу прямоугольной формы в нижней ее части и по существу цилиндрической формы в верхней ее части, футерованная огнеупорным материалом. Требуемый температурный профиль пиролизной камеры 107 обеспечивается несколькими горелками 103, 104, 105. Количество и теплотворная способность горелок определяется размерами и
производительностью установки. В частности, в одном из вариантов осуществления изобретения применены три газожидкостные горелки, две из которых расположены в средней части боковых стенок камеры 106 сгорания, а третья - в дальней по
направлению движения сырья торцевой стенке камеры 106 сгорания.
Несколько нагнетателей 109, 110 обеспечивают подачу в камеру 106 сгорания атмосферного воздуха. В качестве топлива в установке может применяться дизельное топливо, котельное (печное) топливо, отработанное масло, пиролизный газ, природный газ, попутный нефтяной газ и т.п. Продукты сгорания нагревают лоток 113, стенки пиролизной камеры 107 и газоходы 102. Выпуск продуктов сгорания осуществляется через отверстие 1 16 или 1 17 в верхней части камеры 106 сгорания. В примере
практической реализации изобретения на фиг. 4 продукты сгорания покидают камеру 106 сгорания через отверстие 1 16, расположенное в районе первого участка пиролизной камеры 107, что способствует более равномерному прогреву верхней части пиролизной камеры 107 и газоходов 102. В альтернативном варианте продукты сгорания могут покидать реактор 1 через отверстие 117, расположенное в районе третьего участка пиролизной камеры 107, что способствует большему прогреву верхней части последнего участка пиролизной камеры 107 и дальних по ходу движения парогазовой смеси участков газоходов 102. Это позволяет адаптировать установку под конкретные виды сырья. Для обслуживания и оперативного ремонта камеры 106 сгорания предусмотрены люки 115, расположенные в ее боковых стенках.
Коррозионно-стойкая сталь, используемая для изготовления соответствующих элементов установки, может представлять собой сталь марок 12Х18Н10Т, 20Х23Н18, 20Х23Н13 и их аналогов. Часть элементов может изготавливаться из низколегированной стали, например, 09Г2С и ее аналогов.
Установка способна перерабатывать органическое сырье в различных сочетаниях. Это свойство обеспечивает высокую эксплуатационную гибкость и эффективность установки. Некоторые технологические параметры, например, величина давления в пиролизной камере 107 и/или ее температурный режим, могут изменяться оперативно в зависимости от состава сырья, например, путем выбора соответствующего профиля посредством интерфейса оператора автоматизированной системы управления установки.
В первом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлась резина изношенных автомобильных покрышек. В таблице 1 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.
Таблица 1
Показатель Величина Единицы Метод испытаний
Температура начала 41 °С ГОСТ 2177 кипения
Температура конца 335 °С ГОСТ 2177 кипения
Фракционный состав:
Перегоняется до 100°С 13,0 % по объему ГОСТ 2177
Перегоняется до 120°С 14,5
Перегоняется до 140°С 18,5
Перегоняется до 160°С 28,0 Перегоняется до 180°С 36,0
Перегоняется до 200°С 42,5
Перегоняется до 220°С 49,0
Перегоняется до 240°С 55,0
Перегоняется до 260°С 60,0
Перегоняется до 280°С 65,0
Перегоняется до 300°С 70,0
Перегоняется до 320°С 75,0
Цетановый индекс 32,6 — ASTM D 976
Содержание серы 0,486 % по массе ASTM D 4294
Во втором примере практической реализации изобретения сырьем для
переработки являлась смесь резины изношенных автомобильных покрышек с отработанным моторным маслом в пропорции приблизительно 1 : 1 по массе. В таблице 2 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.
Таблица 2
Figure imgf000023_0001
В третьем примере практической реализации изобретения сырьем для
переработки являлись отходы полиэтилена. В таблице 3 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье. Таблица 3
Figure imgf000024_0001
В четвертом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлось отработанное моторное масло. В таблице 4 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.
Таблица 4
Показатель Величина Единицы Метод испытаний
Температура начала 65 °С ASTM D 86 кипения
Температура конца 383 °С ASTM D 86 кипения
Фракционный состав:
Перегоняется до 100°С 2,5 % по объему ASTM D 86
Перегоняется до 120°С 7,0
Перегоняется до 140°С 13,0
Перегоняется до 160°С 21 ,0
Перегоняется до 180°С 27,0
Перегоняется до 200°С 30,5
Перегоняется до 220°С 37,0
Перегоняется до 240°С 44,0
Перегоняется до 260°С 48,0
Перегоняется до 280°С 52,5
Перегоняется до 300°С 57,0
Перегоняется до 320°С 63,0
Перегоняется до 340°С 72,5 Перегоняется до 360°С 82,5
Перегоняется до 380°С 97,0
Содержание серы 0,169 % по массе ASTM D 4294
В пятом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлся сланцевый кек приблизительно 20% влажности, полученный в качестве твердого остатка при центрифугировании сланцевых фусов. В таблице 5 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.
Таблица 5
Figure imgf000025_0001
Жидкое пиролизное топливо, показатели которого представлены в таблице 4, было дополнительно подвергнуто разделению на три фракции - бензиновую
(температура кипения до 180°С), керосиновую (температура кипения от 180°С до 240°С) и дизельную (температура кипения от 240°С до 360°С). В таблице 6 представлены основные показатели этих фракций.
Таблица 6
Показатель Величина Единицы Метод испытаний
Бензиновая фракция
Плотность при 20°С 0,7651 кг/см ASTM D 4052
Содержание серы 0,05 % по массе ASTM D 4294
Керосиновая фракция
Плотность при 20°С 0,7864 Kr/cMJ ASTM D 4052
Вязкость кинематическая при 20°С 1,431 сСт ASTM D 445
Температура вспышки 32 °С ГОСТ 6356 Содержание серы 0,12 % по массе ASTM D 4294
Дизельная фракция
Плотность при 20°С 0,8289 кг/см3 ASTM D 4052
Вязкость кинематическая при 20°С 2,861 сСт ASTM D 445
Температура вспышки 46 °С ASTM D 93
Цетановый индекс 48 - ГОСТ 27768
Содержание серы 0,192 % по массе ASTM D 4294
Данные, представленные в таблицах 1-6, указывают на возможность получения из различного сырья кондиционного печного топлива, а в случае соответствующей дальнейшей переработки - также и кондиционного моторного топлива, и подтверждают способность установки перерабатывать органическое сырье в различных сочетаниях с заранее заданными свойствами жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки.
Возможно применение установки для регенерации неорганических фильтрующих материалов и сорбентов, например, кизельгура, используемого в пивоваренной и пищевой промышленности, за счет пиролитической деструкции органических
отложений. Кроме того, возможно применение установки для регенерации некоторых видов каталитических материалов, например, гранулированных металлических катализаторов или цеолита, за счет пиролитической деструкции органических
отложений.
При необходимости технологический процесс может быть настроен так, чтобы обеспечить заранее заданный состав зольного остатка, который, в зависимости от сырья, может представлять собой сухой минеральный мелкодисперсный порошок, применимый в строительстве в качестве наполнителя и/или вяжущего, сухой мелкодисперсный углеродный порошок, применимый в различных отраслях в качестве наполнителя и/или пигмента, или углеродно-минеральный остаток, содержащий заранее заданное количество тяжелых углеводородов, применимый в строительстве для устройства нижних слоев дорожного полотна, и т.п. В любом случае зольный остаток представляет собой нетоксичный или малотоксичный продукт, не требующий дополнительных мер по его переработке для целей утилизации.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в способности установки перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении повышенной безопасности эксплуатации установки. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении повышенной производительности установки.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении увеличенного срока службы установки до капитального ремонта.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении увеличенного времени безостановочной работы оборудования установки.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении заранее заданного фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении заранее заданного химического и фракционного состава зольного остатка.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении перемещаемости установки и в сокращении ресурсоемкости ее монтажа и демонтажа, запуска в эксплуатацию и выведения из эксплуатации.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении энергетической автономности установки.
Устройства, средства, способы и их части, упомянутые в настоящем документе, относятся к одному или нескольким определенным вариантам осуществления
изобретения, если они упоминаются со ссылкой на числовое позиционное обозначение, или ко всем вариантам осуществления изобретения, в которых возможно их применение, если они упоминаются без ссылки на числовое позиционное обозначение.
Последовательность действий в описании способа в настоящем документе носит иллюстративный характер и в различных вариантах осуществления изобретения эта последовательность может отличаться от описанной при условии сохранения
выполняемой функции и достигаемого результата.
Части и признаки настоящего изобретения могут сочетаться в различных вариантах осуществления изобретения, если они не противоречат друг другу. Описанные выше варианты осуществления изобретения приведены исключительно с
иллюстративной целью и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Все разумные модификации, модернизации и эквивалентные замены в конструкции, составе и принципе действия, выполненные в пределах сущности настоящего изобретения, входят в объем настоящего изобретения. Позиционные обозначения на чертежах
- реактор
- загрузочный бункер
- загрузочный шнековый механизм
- загрузочная емкость
- загрузочный насос
- устройство очистки дымовых газов
- дымосос
- дымовая труба
- фильтр парогазовой смеси
- теплообменное устройство
1 - устройство охлаждения
- циркуляционный насос
- газожидкостный разделитель
- газоосушительная колонна
- гидравлический затвор
- промежуточный накопительный бак
- сепаратор остаточной воды
- бак для воды
- топливный бак
- промежуточный шнековый механизм
1 - накопительная емкость
- разгрузочный шнековый механизм
- источник азота
- энергоблок автономного электроснабжения установки5 - каталитический реактор
- загрузочные средства
7 - разгрузочные средства
8 - средства дымоудаления
9 - средства охлаждения парогазовой смеси
01 - шнековый механизм
02 - газоход
03 - горелка
04 - горелка 105 - горелка
106 - камера сгорания
107 - пиролизная камера
108 - отверстие
109 - нагнетатель ПО - нагнетатель
111 - начальный участок
1 12 - конечный участок
113 - лоток
1 14 - люк
115 - люк
116 - отверстие
117 - отверстие
201 - шнек
202 - обойма
203 - кожух
204 - корпус
205 - канал

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Реактор (1) для термической деструкции органических веществ, содержащий:
- пиролизную камеру (107) удлиненной формы, расположенную по существу
горизонтально;
- шнековый механизм (101), расположенный в нижней части пиролизной камеры (107) под углом к продольной оси пиролизной камеры (107) и содержащий группу шнеков из, по меньшей мере, двух шнеков;
- камеру (106) сгорания, охватывающую по существу всю пиролизную камеру (107);
- по меньшей мере, один газоход (102) для парогазовой смеси, соединенный с отверстием (108) для выпуска парогазовой смеси из пиролизной камеры (107);
- по меньшей мере, одну горелку (103, 104, 105), расположенную в камере (106) сгорания;
- по меньшей мере, один нагнетатель (109, 1 10) для подачи воздуха в камеру (106) сгорания.
2. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) выполнена из коррозионно- стойкой стали.
3. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) имеет по существу цилиндрическую форму.
4. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) в нижней своей части содержит лоток (1 13), форма поперечного сечения которого соответствует форме группы шнеков шнекового механизма (101).
5. Реактор по п. 1 , в котором обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья.
6. Реактор по п. 1, в котором обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.
7. Реактор по п. 1, в котором давление в пиролизной камере (107) составляет от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.
8. Реактор по п. 1, в котором обеспечено уплотнение соединений пиролизной камеры (107) для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.
9. Реактор по п. 1, в котором обеспечена подача азота в пиролизную камеру (107) для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.
10. Реактор по п. 1, в котором угол между шнековым механизмом (101) и продольной осью пиролизной камеры (107) составляет от 5° до 15° с подъемом в направлении движения сырья.
1 1. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) выполнены из коррозионно-стойкой стали.
12. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены параллельно с перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков.
13. Реактор по п. 1, в котором соседние шнеки шнекового механизма (101) имеют противоположное направление вращения.
14. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены в горизонтальный ряд.
15. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены в несколько горизонтальных рядов.
16. Реактор по п. 1, в котором камера (106) сгорания имеет по существу прямоугольную форму в нижней ее части и по существу цилиндрическую форму в верхней ее части.
17. Реактор по п. 1, в котором отверстие (116) для выпуска дымовых газов из камеры (106) сгорания расположено ближе к стороне загрузки сырья в реактор (1).
18. Реактор по п. 1, в котором выпускное отверстие (117) для выпуска дымовых газов из камеры (106) сгорания расположено ближе к стороне выгрузки зольного остатка из реактора (1).
19. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) выполнены с возможностью сжигания жидкого и/или газообразного топлива.
20. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) расположены в камере (106) сгорания таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья.
21. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) в камере (106) сгорания расположены таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.
22. Реактор по п. 1, в котором отверстие (108) для выпуска парогазовой смеси расположено в районе начального участка движения сырья в пиролизной камере (107).
23. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси выполнен из коррозионно-стойкой стали.
24. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в камере (106) сгорания снаружи пиролизной камеры (107).
25. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в верхней части камеры (106) сгорания снаружи пиролизной камеры (107) вдоль пиролизной камеры (107).
26. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в камере (106) сгорания на пути продуктов сгорания топлива, в месте, где температура продуктов сгорания топлива составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С.
27. Установка для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, содержащая:
- реактор (1), охарактеризованный в п. 1;
- загрузочные средства (26), соединенные со шнековым механизмом (101) реактора (1);
- разгрузочные средства (27), соединенные со шнековым механизмом (101) реактора (1);
- средства (28) дымоудаления, соединенные с камерой (106) сгорания реактора (1);
- источник (23) азота под давлением, соединенный с пиролизной камерой (107) реактора
(1);
- фильтр (9) парогазовой смеси, соединенный с, по меньшей мере, одним газоходом (102) реактора (1);
- средства (29) охлаждения парогазовой смеси, соединенные с фильтром (9) парогазовой смеси;
- газожидкостный разделитель (13), соединенный со средствами (29) охлаждения парогазовой смеси;
- газоосушительную колонну (14), соединенную с газожидкостным разделителем (13);
- гидравлический затвор (15), соединенный с газоосушительной колонной (14);
- сепаратор (17) остаточной воды, соединенный с газоосушительной колонной (14);
- топливный бак (19) для жидкого пиролизного топлива, соединенный с сепаратором (17) остаточной воды.
28. Установка по п. 27, в которой топливный бак (19) соединен с реактором (1).
29. Установка по п. 27, в которой гидравлический затвор (15) соединен с реактором (1).
30. Установка по п. 27, в которой гидравлический затвор (15) представляет собой скруббер с функцией гидравлического затвора.
31. Установка по п. 27, дополнительно содержащая промежуточный накопительный бак (16) для жидкого пиролизного топлива, включенный между газожидкостным разделителем (13), газоосушительной колонной (14) и сепаратором (17) остаточной воды.
32. Установка по п. 27, дополнительно содержащая каталитический реактор (25), включенный между реактором (1) и фильтром (9) парогазовой смеси.
33. Установка по п. 27, дополнительно содержащая энергоблок (24) автономного электроснабжения, соединенный с топливным баком (19) и/или с гидравлическим затвором (15).
34. Установка по п. 27, в которой загрузочные средства (26) содержат уровнемер с заранее заданным уровнем блокировки для обеспечения непрерывной подачи сырья в реактор (1).
35. Установка по п. 27, в которой загрузочные средства (26) содержат
обогреватель для снижения вязкости жидкого сырья.
36. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат
охлаждаемый шнек (201).
37. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат шнек (201) с жидкостным или газовым охлаждением.
38. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат сменную обойму (202), расположенную между шнеком (201) и корпусом (204) разгрузочного шнекового механизма (22).
39. Установка по п. 27, в которой источник (23) азота соединен с разгрузочными средствами (27).
40. Установка по п. 27, в которой обеспечен подогрев азота, подаваемого от источника (23) азота в разгрузочные средства (27).
41. Установка по п. 27, имеющая модульную конструкцию.
42. Способ пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, включающий в себя следующие действия:
- загружают сырье в реактор (1), охарактеризованный в п. 1, посредством загрузочных средств (26);
- обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры (107) реактора (1) посредством шнекового механизма (101);
- обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) реактора (1) с повышением в направлении движения сырья; - обеспечивают циркуляцию продуктов пиролиза внутри пиролизной камеры (107) реактора (1);
- отводят парогазовую смесь из пиролизной камеры (107) реактора (1);
- обрабатывают парогазовую смесь посредством фильтра (9) парогазовой смеси, средств (29) охлаждения парогазовой смеси, газожидкостного разделителя (13),
газоосушительной колонны (14) и сепаратора (17) остаточной воды с целью получения жидкого и газообразного пиролизного топлива;
- подают, по меньшей мере, часть полученного жидкого и/или газообразного
пиролизного топлива а камеру (106) сгорания реактора (1).
- выгружают зольный остаток из реактора (1) посредством разгрузочных средств (27).
43. Способ по п. 42, в котором газообразное пиролизное топливо дополнительно обрабатывают посредством скруббера (15).
44. Способ по п. 42, в котором обеспечивают непрерывную загрузку сырья в реактор (1).
45. Способ по п. 42, в котором обеспечивают подогрев жидкого сырья для снижения его вязкости перед загрузкой в реактор (1).
46. Способ по п. 42, в котором обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры (107) таким образом, что более тяжелые продукты пиролиза за счет конвекции и градиента давления перемещаются из зоны пиролизной камеры (107) с большей температурой внутренней среды в зону пиролизной камеры (107) с меньшей
температурой внутренней среды, конденсируются в зоне пиролизной камеры (107) с меньшей температурой внутренней среды и возвращаются шнековым механизмом (101) в зону пиролизной камеры (107) с большей температурой внутренней среды.
47. Способ по п. 42, в котором обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.
48. Способ по п. 42, в котором обеспечивают давление в пиролизной камере (107) от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.
49. Способ по п. 42, в котором обеспечивают охлаждение шнека (201)
разгрузочного шнекового механизма (22).
50. Способ по п. 42, в котором подают азот в разгрузочные средства (27).
51. Способ по п. 42, в котором обеспечивают подогрев азота, подаваемого в разгрузочные средства (27).
52. Способ по п. 42, в котором используют часть полученного жидкого или газообразного пиролизного топлива для выработки электроэнергии посредством энергоблока (24) автономного электроснабжения установки.
53. Применение реактора (1), охарактеризованного в п. 1, для регенерации неорганических фильтрующих материалов, сорбентов или катализаторов.
54. Применение реактора (1), охарактеризованного в п. 1, для переработки по существу неорганического сырья.
PCT/RU2015/000422 2015-07-07 2015-07-07 Установка для переработки органического сырья способом пиролиза WO2017007361A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/737,280 US20180187085A1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Pyrolysis method and plant for processing organic material by pyrolysis
EA201690367A EA030255B1 (ru) 2015-07-07 2015-07-07 Установка для переработки органического сырья способом пиролиза
EP15897823.9A EP3321344A4 (en) 2015-07-07 2015-07-07 ORGANIC RAW MATERIAL TRANSFORMATION FACILITY BY PYROLYSIS PROCESS
PCT/RU2015/000422 WO2017007361A1 (ru) 2015-07-07 2015-07-07 Установка для переработки органического сырья способом пиролиза

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000422 WO2017007361A1 (ru) 2015-07-07 2015-07-07 Установка для переработки органического сырья способом пиролиза

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017007361A1 true WO2017007361A1 (ru) 2017-01-12

Family

ID=56550609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000422 WO2017007361A1 (ru) 2015-07-07 2015-07-07 Установка для переработки органического сырья способом пиролиза

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180187085A1 (ru)
EP (1) EP3321344A4 (ru)
EA (1) EA030255B1 (ru)
WO (1) WO2017007361A1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182327U1 (ru) * 2018-05-31 2018-08-14 Игорь Иванович Зоткин Реактор для пиролиза углеродсодержащих материалов
RU2725434C1 (ru) * 2020-03-18 2020-07-02 Юрий Федорович Юрченко Способ термической деструкции сыпучей органики в вертикальном реакторе газификации
RU2749665C1 (ru) * 2020-10-16 2021-06-16 Юрий Фёдорович Юрченко Способ получения и каталитического крекинга синтез-газа в вертикальном реакторе газификации непрерывного действия.
RU208051U1 (ru) * 2021-08-18 2021-11-30 Владимир Борисович Афанасьев Устройство для термической переработки углеродсодержащего материала
RU2768809C1 (ru) * 2021-04-23 2022-03-24 Дмитрий Витальевич Соколов Мобильный модуль реактора пиролиза для комплексов термической переработки отходов

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016345054B2 (en) * 2015-10-27 2022-12-01 Cos Ipt Pty Ltd Apparatus for storing organic material
RU2683073C2 (ru) * 2018-05-25 2019-03-26 Игорь Иванович Зоткин Реактор непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов
RU2734311C1 (ru) * 2019-06-03 2020-10-15 Геннадий Георгиевич Сосин Пиролизная установка непрерывного действия и способ переработки твердых бытовых отходов
JP6729906B1 (ja) * 2019-10-24 2020-07-29 柴田　勝美 加熱処理装置
RU2743702C1 (ru) * 2020-03-17 2021-02-24 Валерий Григорьевич Лурий Агрегат термохимической переработки углеродосодержащего сырья (варианты)
GR1009990B (el) * 2020-07-27 2021-04-26 Αλεξανδρος Χρηστου Παπαδοπουλος Συστημα προστασιας απο την κλιματικη αλλαγη με μοναδες ηλεκτροπαραγωγης αρνητικων εκπομπων διοξειδιου του ανθρακα
RU2749755C1 (ru) * 2020-09-28 2021-06-16 Клеймёнов Александр Филиппович Установка быстрого пиролиза для утилизации отходов
CN112646592A (zh) * 2020-10-09 2021-04-13 江苏金陵环保科技有限公司 一种低能耗热解及热脱附工艺与装备
CN112745864A (zh) * 2020-12-31 2021-05-04 重庆市雨雾生物科技有限公司 一种碳氢有机质能量转化炉
RU207663U1 (ru) * 2021-04-23 2021-11-10 Дмитрий Витальевич Соколов Мобильный модуль реактора пиролиза для комплексов термической переработки отходов
CN113862014B (zh) * 2021-11-03 2023-05-09 武汉蓝颖新能源有限公司 一种生物质热解供热装置及其使用方法
CN114688560B (zh) * 2022-03-09 2023-06-16 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 分级燃烧室掺混器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2349624C1 (ru) * 2007-09-06 2009-03-20 Дмитрий Семенович Стребков Способ и установка для переработки органического и минерального вещества в жидкое и газообразное топливо
RU2370519C1 (ru) * 2008-06-11 2009-10-20 Андрей Николаевич Ульянов Установка для термической переработки битумно-рубероидных отходов
US20130098750A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Robert Nickerson Gasifying system and method

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1708362A (en) * 1926-10-25 1929-04-09 Alphonse M Duperu Regeneration of kieselguhr
JPS5331642B2 (ru) * 1975-02-10 1978-09-04
US4210491A (en) * 1976-11-01 1980-07-01 Tosco Corporation Method and apparatus for retorting a substance containing organic matter
US4217175A (en) * 1978-04-28 1980-08-12 Reilly Bertram B Apparatus for solid waste pyrolysis
GB9109814D0 (en) * 1991-05-07 1991-06-26 Christian Engineering Apparatus for continuously mixing and heating flowable materials
RU2042703C1 (ru) * 1992-08-10 1995-08-27 Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности Устройство для термической переработки пиролизного сырья
US5589599A (en) * 1994-06-07 1996-12-31 Mcmullen; Frederick G. Pyrolytic conversion of organic feedstock and waste
RU16193U1 (ru) * 2000-06-15 2000-12-10 Двоскин Григорий Исакович Установка для переработки отходов
KR20040048368A (ko) * 2002-01-25 2004-06-09 요우이치 와다 플라스틱의 유화방법 및 유화플랜트
BRPI0400305B1 (pt) * 2004-03-19 2014-01-21 Sistema e processo para tratamento de resíduos multifásicos
RU2380615C1 (ru) * 2008-10-01 2010-01-27 ГринЛайтс Энерджи Солюшнс, Общество с ограниченной ответственностью Способ переработки бытовых отходов с использованием пиролизного реактора, система для его осуществления и пиролизный реактор
US8328993B2 (en) * 2009-05-18 2012-12-11 Greenlight Energy Solutions, Llc Pyrolysis reactor for processing municipal wastes
US8551294B2 (en) * 2009-10-15 2013-10-08 Feather N Time Corporation Pyrolysis system for producing one or a combination of a solid, liquid and gaseous fuel
RU2459843C1 (ru) * 2010-12-15 2012-08-27 Андрей Николаевич Ульянов Способ переработки отходов термопластов и установка для его реализации
RU2479617C1 (ru) * 2011-09-23 2013-04-20 Андрей Николаевич Ульянов Газогенератор обращенного процесса газификации
AT512145B1 (de) * 2011-10-14 2015-02-15 Erema Vorrichtung zum aufbereiten von kunststoffmaterial

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2349624C1 (ru) * 2007-09-06 2009-03-20 Дмитрий Семенович Стребков Способ и установка для переработки органического и минерального вещества в жидкое и газообразное топливо
RU2370519C1 (ru) * 2008-06-11 2009-10-20 Андрей Николаевич Ульянов Установка для термической переработки битумно-рубероидных отходов
US20130098750A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Robert Nickerson Gasifying system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3321344A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182327U1 (ru) * 2018-05-31 2018-08-14 Игорь Иванович Зоткин Реактор для пиролиза углеродсодержащих материалов
RU2725434C1 (ru) * 2020-03-18 2020-07-02 Юрий Федорович Юрченко Способ термической деструкции сыпучей органики в вертикальном реакторе газификации
RU2749665C1 (ru) * 2020-10-16 2021-06-16 Юрий Фёдорович Юрченко Способ получения и каталитического крекинга синтез-газа в вертикальном реакторе газификации непрерывного действия.
RU2768809C1 (ru) * 2021-04-23 2022-03-24 Дмитрий Витальевич Соколов Мобильный модуль реактора пиролиза для комплексов термической переработки отходов
RU208051U1 (ru) * 2021-08-18 2021-11-30 Владимир Борисович Афанасьев Устройство для термической переработки углеродсодержащего материала

Also Published As

Publication number Publication date
EP3321344A4 (en) 2019-01-23
EP3321344A1 (en) 2018-05-16
EA201690367A3 (ru) 2016-10-31
EA030255B1 (ru) 2018-07-31
EA201690367A2 (ru) 2016-07-29
US20180187085A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017007361A1 (ru) Установка для переработки органического сырья способом пиролиза
US11773330B2 (en) System and process for converting waste plastic into fuel
CN104185672B (zh) 双阶段区域-划定的热解设备
US20150368564A1 (en) Mobile plant for thermally treating a contaminated or uncontaminated feed stream, processes thereof and uses of products thereof
CN102939153A (zh) 混合物热处理反应器及其制造方法、使用工艺和所得产品的用法
RU2393200C2 (ru) Способ термической переработки твердых органических отходов и установка для его осуществления
CA2899362A1 (en) Thermal process to transform contaminated or uncontaminated feed materials into useful oily products
WO2013057735A1 (en) "process and plant for conversion of segregated or unsegregated carbonaceous homogeneous and non- homogeneous waste feed into hydrocarbon fuels"
EP3312223B1 (en) Method for thermally decomposing polyethylene and polypropylene waste
EP2942382A1 (en) Method for the thermal decomposition of elastomeric waste, in particular tires, and a plant for the implementation of this method
WO2010024700A1 (en) The method of thermocatalytic depolymerization of waste plastics, a system for thermocatalytic depolymerization of waste plastics and a reactor for thermocatalytic depolymerization of waste plastics
EP3029372A1 (en) Plant and process for recovering energy from organic matrix waste material
EA028708B1 (ru) Устройство и способ для глубокой переработки сырья
EP1511823B1 (en) Indirectly heated waste plastic pyrolysis device
CA2757061A1 (en) Mobile plant for thermally treating a contaminated or uncontaminated feed stream, processes thereof and uses of products thereof
WO2005097448A1 (en) A method and a plant for continuous processing waste plastic materials into a hydrocarbon mixture
RU2078112C1 (ru) Способ извлечения углеводородов из нефтесодержащего сырья и устройство для его осуществления
RU2348676C1 (ru) Установка для переработки углеводородного сырья
WO2016092516A1 (en) Conversion of hydrocarbon based waste material into fuel
RU72692U1 (ru) Установка для переработки углеводородного сырья
CZ308787B6 (cs) Způsob kontinuálního termického zpracování ojetých nebo poškozených či jinak znehodnocených pneumatik a zařízení k provádění tohoto způsobu
EA042502B1 (ru) Способ деполимеризации пластикового материала для производства углеводородов и установка для этого способа
HU226541B1 (en) Apparatus for pyrolyzing scrap rubber and for separation products

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201690367

Country of ref document: EA

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15897823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201712621

Country of ref document: UA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015897823

Country of ref document: EP