Установка та спосіб для здійснення піролізу та їх застосування

Реферат: Установка для здійснення середньотемпературного піролізу, яка містить циліндричну піч піролізу, внутрішні поверхні якої забезпечені ізолюючим шаром з неорганічного теплоізоляційного матеріалу, причому нагрівальні елементи розташовані на або у внутрішніх поверхнях ізолюючих шарів, циліндричну реакційну ємність, яка введена в піч піролізу, яка відкрита вгорі і закривається кришкою в формі опуклої, переважно, сферичної основи, причому кришка має щонайменше один отвір виходу газу, зв'язаний лінією газовідводу з печі піролізу, і в кришці розташоване оточуюче отвір виходу газу ситове тіло, яке своїми зовнішніми краями примикає до внутрішньої поверхні кришки, в реакційній ємності, вище підлягаючого швелюванню матеріалу, розташований пристрій для відділення високочистої тонкої сажі, складений з перфорованого листа, який спирається збоку на стінку реакційної ємності і на якому розташовані спрямовані вертикально і вгору перфоровані листи, щонайменше один зв'язаний з лінією газовідводу охолоджуючий змійовик для конденсації масла піролізу, щонайменше один уловлюючий резервуар для масла піролізу і газозбірник для газу, що залишається, а також керуючий пристрій для керування і регулювання нагрівальних елементів, причому керуючий пристрій з'єднаний з засобами для детектування утворення газу піролізу і з щонайменше одним температурним датчиком для визначення температури газу піролізу так, щоб з урахуванням детектованого утворення газу піролізу і/або заданих температур газу UA 99172 C2 (12) UA 99172 C2 піролізу, і/або заданого часу керовано або регульовано здійснювати покрокове скорочення потужності нагрівання нагрівальних елементів до вимкнення всіх нагрівальних елементів. Спосіб експлуатації установки, в якому після завантаження печі піролізу реакційною ємністю, наповненою підлягаючим швелюванню матеріалом, на першій фазі піролізу окремі або всі нагрівальні елементи печі піролізу нагрівають до заданої першої температури нагрівання, причому за допомогою датчика для детектування утворення газу піролізу детектують утворення газу піролізу, причому за допомогою керуючого пристрою при детектуванні утворення газу піролізу нагрівальні елементи настроюють згідно з регулюванням на задану для другої фази піролізу другу температуру нагрівання, яка лежить нижче першої температури нагрівання, і/або згідно з настройкою окремих груп нагрівальних елементів на робочий стан "вимкнено", причому за допомогою температурного датчика детектують задану температуру газу піролізу, причому за допомогою керуючого пристрою при детектуванні заданої температури газу піролізу нагрівальні елементи настроюють згідно з настройкою всіх нагрівальних елементів на робочий стан "вимкнено". UA 99172 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується чистої промислової установки, яка задовольняє екологічні вимоги, для нівелювання вуглеводовмісних речовин будь-якого вигляду для одержання, наприклад ґрануляту вуглеводу, масла піролізу, газу піролізу і металевих компонентів. Способи піролізу для обробки органічних матеріалів і сумішей матеріалів, загалом, відомі. Так, наприклад DE 69511626 Т2 описує піроліз відходів в зсередини обертової печі, яка нагрівається. У DE 19930071 С2 описується спосіб і установка для піролізу і газифікації органічних матеріалів і сумішей матеріалів. При цьому органічний матеріал приводять в контакт з матеріалом псевдозрідженого шару згоряння. Продукти піролізу виникають в формі газів з речовинами, що конденсуються і вуглеводвмісними залишками. У DE 4441423 А1 описуються спосіб піролізу і пристрій, який забезпечує одержання придатного до застосування газу з сміття. При цьому застосовується барабан піролізу. У DE 4126319 А1 повідомляється про спосіб піролізу вулканізатів силіконового каучуку, в якому нагрівають вулканізати до 350-700 °C і виникаючі при цьому леткі сіл океани конденсують. Як продукти виникають, зокрема сілоксани і наповнювачі. DE 4011945 С1 описує низькотемпературний піроліз для дегазації органічного матеріалу в нагрітій камері піролізу, в якому матеріал піролізу ущільнюється і проходить в цьому стані камеру. Газоподібні продукти піролізу відводяться. У DE 3932803 А описується піролітичний спосіб, який дозволяє реагувати органічному матеріалу при додаванні борної кислоти/оксиду бору і органічних сполук азоту в неокислюючій атмосфері до вугілля і графіту. DE 2834475 С2 роз'яснює спосіб обробки мазуту піролізу. Внаслідок цього способу через застосування рідини-промотора виникає спеціальний вуглець (кокс-голки). Досі відомі способи експлуатуються з обертовою трубчастою піччю, барабанами піролізу, в псевдозрідженому шарі, під тиском, з ущільненням матеріалу або під інертною атмосферою. Тут необхідні підвищені витрати на пристрої, матеріал, енергію і логістику. При використанні інертних газів (неокислюючої атмосфери) продуктивність при порівнянних пристроях виявляється незначною. Створення псевдозрідженого шару обумовлює підвищену витрату енергії, оскільки, по-перше, псевдозріджений шар повинен "підтримуватися", з іншого боку, піролізуємі матеріали механічно повинні перероблятися так, щоб вони ефективно могли контактувати з псевдозрідженим шаром. Задачею установки є пропозиція нової енергетично і економічно особливо вигідної технології швелювання різних вуглеводвмісних речовин. Ця задача вирішується ознаками установки за п. 1, способом, за п. 23 і переважними застосуваннями за п. 29. Згідно з винаходом для проведення середньотемпературного піролізу пропонується установка з циліндричною піччю піролізу, внутрішні поверхні якої забезпечені ізолюючим шаром з неорганічного теплоізоляційного матеріалу, причому на або у внутрішніх поверхнях ізолюючих шарів розташовані -нагрівальні елементи. У піч піролізу вміщують реакційну ємність циліндричної форми, яка відкрита вгору і закривається кришкою в формі опуклої основи, переважно сферичної основи, причому кришка передбачає щонайменше один отвір виходу газу, що з'єднується з лінією газовідводу з печі піролізу, а в кришці розташоване ситове тіло, оточуюче отвір виходу газу і що примикає своїми зовнішніми краями до внутрішньої поверхні кришки. Далі, в реакційній ємності вище матеріалів, які зазнають швелювання, розташований пристрій для відділення високочистої тонкої сажі, який складається з перфорованого листа, який спирається збоку на стінку реакційної ємності і на якому розташовані спрямовані перпендикулярно і вгору перфоровані листи. З щонайменше однією лінією газовідводу зв'язаний охолоджуючий змійовик для конденсації масла піролізу. Масло піролізу збирається в ємності для уловлювання масла піролізу, в той час як газ піролізу, що залишається прямує в газоприймач. Центральне значення для функціонування печі піролізу має пристрій керування для керування і регулювання нагрівальних елементів, причому пристрій керування пов'язаний з засобами детектування утворення газу піролізу і щонайменше одним температурним датчиком для визначення температури газу піролізу таким чином, що в залежності від детектованого утворення газу піролізу і/або заданих температур газу піролізу і/або заданого часу керування або регулювання здійснюється покрокове скорочення потужності нагрівання нагрівальних елементів до вимкнення всіх нагрівальних елементів. У способі у випадку запропонованого середньотемпературного піролізу переважно після завантаження печі піролізу реакційною ємністю, наповненою матеріалом, що зазнає 1 UA 99172 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 швелювання, окремі або всі нагрівальні елементи печі піролізу нагріваються до заданої першої температури нагрівання, причому за допомогою датчика для детектування утворення газу піролізу детектується утворення газу піролізу. Іншими словами: в першій фазі піролізу окремі або ж, переважно, всі нагрівальні елементи в печі піролізу нагріваються до першої температури нагрівання. Температура нагрівання лежить між 650 і 820 °C. Першу фазу підтримують доти, поки процес піролізу в реакторі не розвинеться настільки, що виникає газ піролізу певної якості або складу або з певними властивостями. Переважно визначають горючість або займистість газу піролізу, які використовуються як якісна міра утворюючого газу. Займистість або горючість газу може бути одержана за допомогою відповідних датчиків, які, відповідно до вимог техніки безпеки, встановлені в або на лінії газовідводу. Альтернативно, проба на горючість може провестися також вручну. Оскільки інші властивості або склади газу піролізу притягуються як характеристика прогресу піролізу, то можуть застосовуватися відповідні датчики аналізу, такі як датчики для певних складових частин газу або їх концентрацій. Цей перелік не закритий і охоплює всі методи детектування. При детектуванні утворення газу піролізу, наприклад шляхом детектування займистості газу піролізу, за допомогою пристрою керування регулюють нагрівальні елементи згідно з регулюванням на другу температуру нагрівання, задану другою фазою піролізу, і лежачу нижче першої температури нагрівання, і/або згідно з установкою окремих груп нагрівальних елементів на робочий стан "вимкнено". Іншими словами, друга фаза піролізу починається з детектування газу піролізу з відповідною якістю або складом або властивостями. За допомогою детектування температура нагрівання в окремих або навіть у всіх нагрівальних елементах настроюється на значно більш низьку температуру нагрівання в порівнянні з першою фазою. У другій фазі піролізу друга температура нагрівання, що проводиться нагріваючим тілом становить, зокрема між 450 і 520 °C. Також окремі нагрівальні елементи можуть зовсім вимикатися, так що нагрівання реакційної ємності здійснюють тільки частиною нагрівальних елементів. Переважно у другій фазі вимикаються нагрівальні елементи у склепінні печі піролізу і нагрівання виробляється нагрівальними елементами, що тільки лише залишилися. Також може бути встановлена різна температура нагрівання окремих нагрівальних елементів. Потім за допомогою температурного датчика детектується задана температура газу піролізу, і при детектуванні заданої температури газу піролізу нагрівальні елементи знов настроюються пристроєм керування згідно з установкою всіх нагрівальних елементів на робочий стан "вимкнено". Фактична температура реакції лежить із-за екзотермічно протікаючого піролізу вище, ніж температура, що виробляється нагріваючими тілами. Задана температура газу, яка визначається за допомогою температурного датчика піролізу є, переважно, температурою нижче 140 °C, переважно, між 100 і 110 °C. За допомогою запропонованої установки згідно зі способом, наприклад з старих коліс, гуми або рапсової макухи, нарівні з газом піролізу як синтез-газ або горючий газ виробляють три наступні основні компонента. Першим компонентом є вуглець, який при цій технології складається з вуглецю з чистотою понад 90 % і найбільш різноманітно застосовується як м'яке дрібнозернисте активоване вугілля. У дослідах досягався вихід 350 кг вуглецю при швелюванні 1 т рапсової макухи. 3 1т старих коліс одержували 400 кг вуглецю. Другим компонентом є масло піролізу, що застосовується як середнє масло або мазут, а також у водній фракції як ароматичні речовини, зв'язуючі або розчинники, смоли або запашні речовини і т.д. 1 т рапсової макухи давала у випробувальній фазі 600 л палива BTL (biomass-toliquid (біомаса-в-рідину). 1 т старих коліс давала 330 л масла. Третім компонентом, у випадку старих коліс як вихідного матеріалу, є пружинна сталь, яка по суті внаслідок здійснення способу зберігає свою структуру і властивості. При піролізі 1 т старих коліс можна одержати близько 200 кг сталі. Щоб досягати оптимальних результатів, передбачений ряд конструктивних заходів, які стосуються, насамперед, як печі піролізу, так і реакційної ємності. Так, один переважний варіант передбачає, що внутрішні поверхні, ізолюючі шари і введена реакційна ємність передбачають центричне одне відносно одного розташування, і переважно піч піролізу і реакційна ємність мають круговий поперечний переріз. Це переважно діє на внутрішній розподіл тепла. 2 UA 99172 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Зовнішній кожух печі піролізу виробляється переважно з сталі з щільністю кожуха переважно