Спосіб переробки гумових відходів

1. Спосіб переробки гумових відходів шляхом піролізу в середовищі теплоносія, що включає нагрівання реактора до досягнення температури теплоносія в робочій камері реактора в діапазоні від 400 °С до 700 °С, завантаження гумових відходів в реактор, теплову ізоляцію робочої камери реактора, піроліз гумових відходів в середовищі перегрітої водяної пари, розділення продуктів піролізу на продукти газоподібної і твердої фази з подальшим виділенням з продукту газоподібної фази шляхом конденсації продукту рідкої фази, відведення газоподібної фази для повторного використання в процесі піролізу, зливання продукту рідкої фази і вивантаження продукту твердої фази, який відрізняється тим, що додатково здійснюють подачу теплоносія безпосередньо в робочу камеру реактора, перед завантаженням в реактор гумові відходи заздалегідь розміщують на транспортному засобі, який поміщають в камеру завантаження, а після піролізу - в камеру охолодження, де охолоджують тверду фазу продукту піролізу, і витягують транспортний засіб з камери охолодження для подальшого розвантаження, при цьому перед піролізом додатково герметизують робочу камеру реактора і продукт піролізу, що потрапив в камеру завантаження і камеру охолодження, збирають і подають на конденсацію з подальшим розділенням на газоподібну фазу і рідку фазу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що теплоносій подають щонайменше в одну зону придонної області робочої камери реактора. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як теплоносій подають пару з температурою від 280 °С до 750 °С. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що для охолодження твердої фази продукту піролізу в камеру охолодження подають воду. со Корисна модель стосується технології переробки промислових і побутових відходів, перш за все до способу переробки і/або утилізації виробів з гуми, що відпрацювали свій ресурс, або гумових відходів, наприклад зношених автомобільних шин, зокрема, до способу переробки таких виробів або відходів за допомогою піролізу в середовищі теплоносія з отриманням цільових вуглеводеньвмісних продуктів твердої рідкої і газоподібної фаз. Заявлений спосіб може бути використаний в найрізноманітніших областях життєдіяльності людини, наприклад в гумотехнічній промисловості, паливно-енергетичному комплексі, нафтохімії, промисловості нафтооргсинтезу, а також в житлово-комунальному господарстві для отримання паливних і сировинних ресурсів. При цьому заявлений спосіб забезпечує ефективну і екологічно безпечну утилізацію гумовмісних відходів, а також повторне використання вуглеводеньвмісної сировини. Проблема утилізації гумових відходів з кожним днем стає все більш актуальною. Викинуті на звалище або закопані гумові відходи, зокрема зношені шини, розкладаються в природних умовах не менше 100 років. Контакт гумових відходів з водою (осідання, грунтові води) супроводжується вимиванням з них цілого ряду токсичних органічних сполук, які потрапляють в грунт і забруднюють навколишнє середовище. З урахуванням щорічного об'єму гумових відходів тільки у вигляді зношених шин, який в світових масштабах обчислюється сотнями тисяч, стає зрозумілою актуальність проблеми ефективної і екологічно чистої переробки таких відходів. В даний час відома велика кількість різних способів переробки гумових відходів, зокрема з використанням властивості гуми розкладатися в певному середовищі, зокрема під дією високої температури, з утворенням різних фаз вуглеводеньвмісних продуктів. Відомий спосіб переробки зношених шин, що включає завантаження шин у високотемператур ю CD CM О) 10265 ний реактор, подачу в реактор газоподібного вугвищі теплоносія, що включає нагрівання реактора леводню і нагрівання від 250°С до 425°С в нижній до досягнення температури теплоносія в робочій частині реактора і від 130°С до 290°С у верхній камері реактора в діапазоні від 400°С до 700°С, частині реактора з отриманням рідких і газоподібзавантаження гумових ВІДХОДІВ В реактор, теплову них продуктів і твердого залишку, а також ВІДПОВІІЗОЛЯЦІЮ робочої камери реактора, піроліз гумових ДНИЙ пристрій для реалізації даного способу [паВІДХОДІВ в середовищі перегрітої водяної пари, тент РФ №2128196 С1, опубл 27 03 1999] Спосіб є розділення продуктів піролізу на продукти газоподостатньо економічним з погляду енерговитрат, а дібної і твердої фази з подальшим виділенням з пристрій має досить просту конструкцію Але, в продукту газоподібної фази шляхом конденсації той же час, значним залишається час «розгону» продукту рідкої фази, відведення газоподібної фа(нагрівання до робочої температури) робочої кази для повторного використання в процесі піролімери реактора Крім того, спосіб в об'ємі заявлезу, зливання продукту рідкої фази і вивантаження них суттєвих ознак не може бути реалізований в продукту твердої фази, при цьому в способі додатбезперервному режимі, а при завантаженні шин в ково здійснюють безперервну подачу теплоносія реактор і вивантаженні твердого залишку з реакбезпосередньо в робочу камеру реактора, перед тора відбувається викид в навколишнє середовизавантаженням в реактор гумові відходи заздалеще певної КІЛЬКОСТІ робочого середовища реактогідь розміщують на транспортному засобі, який ра, яке може містити ШКІДЛИВІ домішки, наприклад поміщають в камеру завантаження, а після піроліу вигляді продуктів піролізу шин попереднього (при зу - в камеру охолодження, де охолоджують тверзавантаженні) або поточного (при вивантаженні) ду фазу продукту піролізу і витягують транспортциклу Недоліком є також висока температура ний засіб з камери охолодження для подальшого твердого залишку, одержуваного на виході реакрозвантаження, при цьому перед піролізом додаттора ково герметизують робочу камеру реактора і збирають і подають на конденсацію з подальшим розБІЛЬШІСТЬ ІНШИХ ВІДОМИХ способів переробки діленням на газоподібну фазу і рідку фазу продукт гумових ВІДХОДІВ шляхом піролізу і пристроїв, припіролізу, що потрапив в камеру завантаження і значених для реалізації цих способів, в тій чи ІНШІЙ камеру охолодження мірі також не позбавлені згаданих вище недоліків Найближчим до способу, що заявляється, є Додаткова подача теплоносія безпосередньо в спосіб переробки гумових ВІДХОДІВ у вигляді зноробочу камеру реактора в безперервному режимі шених автомобільних покришок шляхом піролізу в дозволяє скоротити час «розгону» робочої камери, середовищі теплоносія з розділенням продуктів а також зменшити витрату енергії, необхідної для піролізу на тверді і газоподібні [заявка РБ №1018 підтримки робочої температури в робочій камері від 25 11 1993, опубл 15 12 1995р] Спосіб, зокререактора протягом всього процесу піролізу ма, включає нагрівання реактора до досягнення В переважному варіанті реалізації способу тетемператури теплоносія в робочій камері реактора плоносій подають, щонайменше, в одну зону прив діапазоні від 400°С до 700°С, завантаження гудонної області робочої камери реактора Це замових ВІДХОДІВ в реактор, теплову ІЗОЛЯЦІЮ робобезпечує можливість подальшого розповсюдження чої камери реактора, піроліз гумових ВІДХОДІВ В теплоносія у висхідному потоці по розміщених висередовищі перегрітої водяної пари, розділення ще областях робочої камери продуктів піролізу на продукти газоподібної і тверТакож переважною в рамках цієї корисної модої фази з подальшим виділенням з продукту гаделі є подача як теплоносія перегрітої пари, зокзоподібної фази шляхом конденсації продукту рідрема пари з температурою від 280°С до 750°С кої фази, відведення газоподібної фази для Теплоносій у вигляді перегрітої пари при надхоповторного використання в процесі піролізу, злидженні до робочої камери виконує також функцію вання продукту рідкої фази і вивантаження продуробочого середовища і сприяє підтримці процесу кту твердої фази піролізу З урахуванням безперервної подачі перегрітої В описаному способі зроблені спроби ще біпари в робочу камеру і за умови безперервного льше підвищити ефективність процесу піролізу, відведення на конденсацію газоподібної фази підвищити вихід кінцевих продуктів, знизити енерпроцес піролізу також безперервно активується говитрати за рахунок повторного використання в процесі продуктів піролізу, проте, в цілому, для Для охолодження твердої фази продукту піронього залишаються справедливими недоліки, згалізу в камеру охолодження, переважно, подають дані вище воду Це забезпечує скорочення часу охолодження температури твердої фази продукту піролізу до Таким чином, задачею створення цієї корисної безпечних меж При встановленні певних норм моделі є розробка способу переробки гумових ВІДвитрати води відносно маси твердої фази продукХОДІВ шляхом піролізу в середовищі теплоносія, ту піролізу можна, крім того, змінювати деякі фізиякий може бути реалізований в безперервному чні характеристики даного цільового продукту, циклічному режимі Заявлений спосіб має забезнаприклад вологість печити можливість повторного використання різних робочих і технологічних середовищ, а також Включення з технологічний процес переробки продуктів піролізу з попередніх циклів, а також гумових ВІДХОДІВ додаткових стадій розміщення зниження енергоємності і значне скорочення (аж ВІДХОДІВ на транспортному засобі і переміщення до повного виключення) викидів шкідливих речотранспортного засобу послідовно в камеру заванвин в навколишнє середовище таження, робочу камеру, камеру охолодження в поєднанні з іншими суттєвими ознаками неочевиПоставлена задача розв язана у способі передним для фахівців в даній області техніки чином робки гумових ВІДХОДІВ шляхом піролізу в середо 13 10285 О С о в о о о о О О О о * ґ~ \ I о Г о О О О О о 14 А7 г в о о о | / ' О I Фіг.З Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 , 01601 УКРАЇНА (is) U A (11)10265 (із) U (51)7 B29B17/00,C08J11/04 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ГУМОВИХ ВІДХОДІВ 1 (21)и200503012 (62) 20041008448/К, 18.10.2004 (46) 15.11.2005, Бюл. № 1 1 , 2005 р. (72) Рожновскій Ігорь Антоновіч, BY (73) Рожновскій Ігорь Антоновіч, BY (57) 1. Спосіб переробки гумових відходів шляхом піролізу в середовищі теплоносія, що включає нагрівання реактора до досягнення температури теплоносія в робочій камері реактора в діапазоні від 400 °С до 700 °С, завантаження гумових відходів в реактор, теплову ізоляцію робочої камери реактора, піроліз гумових відходів в середовищі перегрітої водяної пари, розділення продуктів піролізу на продукти газоподібної і твердої фази з подальшим виділенням з продукту газоподібної фази шляхом конденсації продукту рідкої фази, відведення газоподібної фази для повторного використання в процесі піролізу, зливання продукту рідкої фази і вивантаження продукту твердої фази, який відрізняється тим, що додатково здійснюють подачу теплоносія безпосередньо в робочу камеру реактора, перед завантаженням в реактор гумові відходи заздалегідь розміщують на транспортному засобі, який поміщають в камеру завантаження, а після піролізу - в камеру охолодження, де охолоджують тверду фазу продукту піролізу, і витягують транспортний засіб з камери охолодження для подальшого розвантаження, при цьому перед піролізом додатково герметизують робочу камеру реактора і продукт піролізу, що потрапив в камеру завантаження і камеру охолодження, збирають і подають на конденсацію з подальшим розділенням на газоподібну фазу і рідку фазу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що теплоносій подають щонайменше в одну зону придонної області робочої камери реактора. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що як теплоносій подають пару з температурою від 280 °С до 750 °С. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що для охолодження твердої фази продукту піролізу в камеру охолодження подають воду. Корисна модель стосується технології переробки промислових і побутових відходів, перш за все до способу переробки і/або утилізації виробів з гуми, що відпрацювали свій ресурс, або гумових відходів, наприклад зношених автомобільних шин, зокрема, до способу переробки таких виробів або відходів за допомогою піролізу в середовищі теплоносія з отриманням цільових вуглеводеньвмісних продуктів твердої рідкої і газоподібної фаз. Заявлений спосіб може бути використаний в найрізноманітніших областях життєдіяльності людини, наприклад в гумотехнічній промисловості, паливно-енергетичному комплексі, нафтохімії, промисловості нафтооргсинтезу, а також в житлово-комунальному господарстві для отримання паливних і сировинних ресурсів. При цьому заявлений спосіб забезпечує ефективну і екологічно безпечну утилізацію гумовмісних відходів, а також повторне використання вуглеводеньвмісної сировини. Проблема утилізації гумових відходів з кожним днем стає все більш актуальною. Викинуті на звалище або закопані гумові відходи, зокрема зношені шини, розкладаються в природних умовах не менше 100 років. Контакт гумових відходів з водою (осідання, грунтові води) супроводжується вимиванням з них цілого ряду токсичних органічних сполук, які потрапляють в грунт і забруднюють навколишнє середовище. З урахуванням щорічного об'єму гумових відходів тільки у вигляді зношених шин, який в світових масштабах обчислюється сотнями тисяч, стає зрозумілою актуальність проблеми ефективної і екологічно чистої переробки таких відходів. В даний час відома велика кількість різних способів переробки гумових відходів, зокрема з використанням властивості гуми розкладатися в певному середовищі, зокрема під дією високої температури, з утворенням різних фаз вуглеводеньвмісних продуктів. Відомий спосіб переробки зношених шин, що включає завантаження шин у високотемператур (22)18.10.2004 (24)15.11.2005 ю СЧ О) 10265 ний реактор, подачу в реактор газоподібного вуглеводню і нагрівання від 250°С до 425°С в нижній частині реактора і від 130°С до 290°С у верхній частині реактора з отриманням рідких і газоподібних продуктів і твердого залишку, а також ВІДПОВІДНИЙ пристрій для реалізації даного способу [патент РФ №2128196 С1, опубл 27 03 1999] Спосіб є достатньо економічним з погляду енерговитрат, а пристрій має досить просту конструкцію Але, в той же час, значним залишається час «розгону» (нагрівання до робочої температури) робочої камери реактора Крім того, спосіб в об'ємі заявлених суттєвих ознак не може бути реалізований в безперервному режимі, а при завантаженні шин в реактор і вивантаженні твердого залишку з реактора відбувається викид в навколишнє середовище певної КІЛЬКОСТІ робочого середовища реактора, яке може містити ШКІДЛИВІ домішки, наприклад у вигляді продуктів піролізу шин попереднього (при завантаженні) або поточного (при вивантаженні) циклу Недоліком є також висока температура твердого залишку, одержуваного на виході реактора БІЛЬШІСТЬ ІНШИХ ВІДОМИХ способів переробки гумових ВІДХОДІВ шляхом піролізу і пристроїв, призначених для реалізації цих способів, в тій чи ІНШІЙ мірі також не позбавлені згаданих вище недоліків Найближчим до способу, що заявляється, є спосіб переробки гумових ВІДХОДІВ у вигляді зношених автомобільних покришок шляхом піролізу в середовищі теплоносія з розділенням продуктів піролізу на тверді і газоподібні [заявка РБ №1018 від 25 11 1993, опубл 15 12 1995р ] Спосіб, зокрема, включає нагрівання реактора до досягнення температури теплоносія в робочій камері реактора в діапазоні від 400°С до 700°С, завантаження гумових ВІДХОДІВ в реактор, теплову ІЗОЛЯЦІЮ робочої камери реактора, піроліз гумових ВІДХОДІВ В середовищі перегрітої водяної пари, розділення продуктів піролізу на продукти газоподібної і твердої фази з подальшим виділенням з продукту газоподібної фази шляхом конденсації продукту рідкої фази, відведення газоподібної фази для повторного використання в процесі піролізу, зливання продукту рідкої фази і вивантаження продукту твердої фази В описаному способі зроблені спроби ще більше підвищити ефективність процесу піролізу, підвищити вихід кінцевих продуктів, знизити енерговитрати за рахунок повторного використання в процесі продуктів піролізу, проте, в цілому, для нього залишаються справедливими недоліки, згадані вище Таким чином, задачею створення цієї корисної моделі є розробка способу переробки гумових ВІДХОДІВ шляхом піролізу в середовищі теплоносія, який може бути реалізований в безперервному циклічному режимі Заявлений спосіб має забезпечити можливість повторного використання різних робочих і технологічних середовищ, а також продуктів піролізу з попередніх циклів, а також зниження енергоємності і значне скорочення (аж до повного виключення) викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище Поставлена задача розв'язана у способі переробки гумових ВІДХОДІВ шляхом піролізу в середо вищі теплоносія, що включає нагрівання реактора до досягнення температури теплоносія в робочій камері реактора в діапазоні від 400°С до 700°С, завантаження гумових ВІДХОДІВ В реактор, теплову ІЗОЛЯЦІЮ робочої камери реактора, піроліз гумових ВІДХОДІВ в середовищі перегрітої водяної пари, розділення продуктів піролізу на продукти газоподібної і твердої фази з подальшим виділенням з продукту газоподібної фази шляхом конденсації продукту рідкої фази, відведення газоподібної фази для повторного використання в процесі піролізу, зливання продукту рідкої фази і вивантаження продукту твердої фази, при цьому в способі додатково здійснюють безперервну подачу теплоносія безпосередньо в робочу камеру реактора, перед завантаженням в реактор гумові відходи заздалегідь розміщують на транспортному засобі, який поміщають в камеру завантаження, а після піролізу - в камеру охолодження, де охолоджують тверду фазу продукту піролізу і витягують транспортний засіб з камери охолодження для подальшого розвантаження, при цьому перед піролізом додатково герметизують робочу камеру реактора і збирають і подають на конденсацію з подальшим розділенням на газоподібну фазу і рідку фазу продукт піролізу, що потрапив в камеру завантаження і камеру охолодження Додаткова подача теплоносія безпосередньо в робочу камеру реактора в безперервному режимі дозволяє скоротити час «розгону» робочої камери, а також зменшити витрату енергії, необхідної для підтримки робочої температури в робочій камері реактора протягом всього процесу піролізу В переважному варіанті реалізації способу теплоносій подають, щонайменше, в одну зону придонної області робочої камери реактора Це забезпечує можливість подальшого розповсюдження теплоносія у висхідному потоці по розміщених вище областях робочої камери Також переважною в рамках цієї корисної моделі є подача як теплоносія перегрітої пари, зокрема пари з температурою від 280°С до 750°С Теплоносій у вигляді перегрітої пари при надходженні до робочої камери виконує також функцію робочого середовища і сприяє підтримці процесу піролізу З урахуванням безперервної подачі перегрітої пари в робочу камеру і за умови безперервного відведення на конденсацію газоподібної фази процес піролізу також безперервно активується Для охолодження твердої фази продукту піролізу в камеру охолодження, переважно, подають воду Це забезпечує скорочення часу охолодження температури твердої фази продукту піролізу до безпечних меж При встановленні певних норм витрати води відносно маси твердої фази продукту піролізу можна, крім того, змінювати деякі фізичні характеристики даного цільового продукту, наприклад вологість Включення з технологічний процес переробки гумових ВІДХОДІВ додаткових стадій розміщення ВІДХОДІВ на транспортному засобі і переміщення транспортного засобу послідовно в камеру завантаження, робочу камеру, камеру охолодження в поєднанні з іншими суттєвими ознаками неочевидним для фахівців в даній області техніки чином не тільки не збільшують загальну тривалість одного циклу переробки, але і забезпечують ряд додаткових переваг, серед яких: можливість реалізувати безперервність процесу з використанням, зокрема, чотирьох груп транспортних засобів, кожна з яких перебуває на певній стадії процесу; можливість заданого рівномірного розподілу відходів в робочій камері, який забезпечується при завантаженні транспортного засобу і залишається незмінним в процесі завантаження в робочу камеру; виключення з технологічної схеми додаткових спеціальних пристроїв для перевантаження відходів на різних стадіях процесу і т.п. Нижче корисна модель пояснюється з посиланням на позиції креслень, на яких схематично представлені: Фіг.1 процес переробки гумових відходів відповідно до одного з можливих переважних варіантів реалізації способу, що заявляється, з використанням одного з можливих переважних варіантів реалізації пристрою; Фіг.2 один з можливих переважних варіантів реалізації засобу безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру реактора; Фіг.З один з можливих переважних варіантів розподілу теплоносія за допомогою засобу рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери. На Фіг.1 схематично зображені завантажувальний бункер 1, реактор 2, візки 3, 4, 5, 6, що перебувають на різних стадіях технологічного процесу (3 - візок на стадії завантаження, 4 - візок на стадії піролізу, 5 - візок на стадії охолодження, 6 візок на стадії вивантаження), шлюзові затвори 7, 8, 9, 10 (7 - шлюзовий затвор входу в реактор, 8 шлюзовий затвор „камера завантаження - робоча камера", 9 - шлюзовий „затвор робоча камера камера охолодження", 10 - шлюзовий затвор виходу реактора), напрямні 11, по яких поступально переміщаються візки 3, 4, 5 і 6 під дією штовхачів 12 в камеру 13 завантаження, робочу камеру 14, камеру охолодження 15 і до бункера 16 розвантаження, нагрівальний пристрій, виконаний у вигляді топки 17. Топка 17 переважно встановлена в зоні робочої камери 14 реактора 2 таким чином, що є суміжною з корпусом реактора 2, приблизно, на 70% площі поверхні реактора 2 в зоні робочої камери 14, що забезпечує значне зниження втрат тепла при передачі від топки 17 в робочу камеру 14. Пристрій також містить витяжку 18 диму і димар 19. Трубопровід 20, по якому здійснюється подача перегрітої пари безпосередньо в робочу камеру 14, містить пропущену через топку 17 ділянку 21, і ділянку 22, що входить в робочу камеру 14. Камера 15 охолодження містить форсунки 23 для розпилення охолоджуючої рідини, в даному випадку - води. Робоча камера 14 оснащена газоаналізатором 24, барометром 25 і датчиком 26 температури. До складу пристрою входять також теплообмінники 27 і 28 з датчиками 29, ЗО температури, відповідно, і збірниками 31, 32 для рідких продуктів, сепаратор 33 для розділення твердої фази продукту піролізу, збірник 34 для металу і збірник 35 для вуглецевого залишку і підйомний кран 36. Розміщення датчика 37 температури передбачено також в камері 15 охолодження. З ро 10265 бочої камери 14 відведення газоподібної фази продукту піролізу в теплообмінник 27 здійснюється по трубопроводу 38, оснащеному витратоміром. Крім того, гілки 39 і 40 трубопроводу 38 сполучені з камерою 13 завантаження і камерою 15 охолодження, відповідно. Трубопровід 20 для подачі перегрітої пари в робочу камеру 14 оснащений на ділянці, розташованій зовні топки 17, краном 41, а на ділянці, що входить в робочу камеру 14 - засобом 42 рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери. Реактор 2 встановлений таким чином, що його вісь 43 орієнтована горизонтально. Більш детально один з можливих переважних варіантів реалізації засобу безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру 14 реактора 2 у вигляді ділянки 22 трубопроводу 20, що входить в робочу камеру 14, представлений на Фіг.2. Ділянка 22 трубопроводу 20 містить дві гілки 44 і 45, які горизонтально, а в даному прикладі реалізації і паралельно один відносно одного, розміщені в придонній області робочої камери 14. На торцях гілок 44 і 45 встановлені заглушки 46, а на ділянках поверхні гілок 44 і 45, що протилежать донній частині реактора 2, виконано велику кількість пар випускних отворів 47. Розташування отворів 47 вибрано таким чином, що випуск струменів теплоносія з пари випускних отворів 47 здійснюється під кутом а, що становить переважно приблизно 45° відносно горизонтальної площини, в якій розміщена вісь 43 реактора, тобто переважно під кутом 90° один відносно іншого. В пристрої також передбачений кран 48, що контролює подачу обчищеної парогазової суміші повторно в топку 17. Заявлений спосіб здійснюється таким чином (на прикладі одного не початкового циклу безперервного технологічного процесу). З бункера 1 у візок 3 завантажують гумові відходи, відкривають шлюзовий затвор 7 (входу реактора) і за допомогою штовхача 12 заштовхують візок 3 в камеру 13 завантаження, після чого затвор 7 (входу реактора) закривають і відкривають затвор 8 (камера завантаження - робоча камера). Потім візок 3 штовхачем 12 заштовхують в робочу камеру 14 і закривають затвор 8 (камера завантаження - робоча камера). Затвор 9 (робоча камера камера охолодження) також закритий. В топку 17 подають паливо, наприклад, дрова. Продукти згоряння палива після фільтрації з топки 17 виводяться в димар 19, при цьому тепло згоряння передається через корпус реактора 2 в робочу камеру 14. За допомогою крана 41 регулюють подачу в трубопровід 20 насиченої водяної пари. Проходячи по трубопроводу 20, пара на ділянці 21 трубопроводу 20, розташованому в топці 17, нагрівається до температури від 280°С до 750°С. У зв'язку з високотемпературним режимом як зовнішнього, так і внутрішнього середовища трубопровід 20 виготовлений з жароміцних труб і може бути виконаний, наприклад, у вигляді плоского змійовика. Перегріта насичена водяна пара далі поступає безпосередньо в робочу камеру 14. Для цього трубопровід 20 має ділянку 22, що входить в порожнину робочої камери 14 в придонній області 8 10265 забезпечити велику витрату охолоджуючої води. робочої камери 14. В описуваному прикладі реаліЗ другого теплообмінника 28 парогазову суміш зації ділянка 22 має дві гілки 44 і 45, розташовані з температурою 100°С і вище виводять в топку 17 і горизонтально під напрямними 11, а отже, під візспалюють. Подачу парогазової суміші регулюють ком 4, що перебуває в робочій камері 14. Перегрікраном 48. Таким чином запобігають скиданню та пара поширюється спочатку в придонній області забрудненого конденсату в навколишнє середоробочої камери, а потім у висхідному потоці провище і теплота згоряння низькокиплячих продуктів ходить через розміщені на візку 4 гумові відходи. розкладання відходів використовують для енергоДля поліпшення проникності дно візка 4 може бути забезпечення процесу. При цьому також знижувиконано ґратчастим і оснащене піддоном. Надхоється витрата палива. дження перегрітої пари в робочу камеру 14 реактора 2 в безперервному режимі забезпечує активКонденсовані продукти (рідина) з теплообмінне протікання процесу піролізу. ника 28 зливають в збірник 32 для рідких продуктів. Розміщення трубопроводу 20 безпосередньо в топці 17 дозволяє нагрівати пару до високої темПісля закінчення процесу розкладання відхоператури і найбільш ефективно передавати тепло дів (після припинення виходу газоподібних продукз потоком пари з топки 17 в робочу камеру 14. тів з відходів, яке встановлюють за показаннями газоаналізатора 24) відкривають шлюзовий затвор За допомогою крана 41, змінюючи потік пере9 і за допомогою штовхача 12 візок 4 з твердою грітої пари, що надходить до робочої камери 14, фазою продукту піролізу, що включає твердий вугможна регулювати температуру в робочій камері лецевий залишок і металевий корд, переміщають 14 для забезпечення оптимальної температури в камеру 15 охолодження, після чого закривають протікання процесу піролізу гумових відходів. затвор 9. Гумові відходи, що знаходяться на візку 4 в Після переміщення візка 4 в камеру 15 охолоробочій камері 14, нагріваються до температури дження за допомогою насоса (на кресленнях не близько 400-500°С, внаслідок чого протікає процес зображений) через форсунки 23 подають воду і піролізу (термічного розкладання) з утворенням розпилюють її на розміщену на візку 5 тверду фазу твердої і газоподібної фаз продуктів піролізу. Кільпродукту піролізу. Контроль температури твердої кість утворених в робочій камері 14 в процесі пірофази продукту піролізу здійснюють за показаннями лізу продуктів газоподібної фази контролюють за датчика температури 37, і при встановленні темпоказаннями газоаналізатора 24, а температуру ператури Т=150-170°С (такий рівень температури нагрівання відходів контролюють за допомогою дозволяє без займання вивести візок 5 з твердою датчика 26 температури. При зниженні температуфазою продукту піролізу з камери 15 охолодженри в робочій камері 14 нижче 400°С збільшують ня) припиняють зрошування, відкривають шлюзоподачу палива в топку 17, а при зростанні темпевий затвор 10 і за допомогою штовхача 12 візок 5 ратури вище 500°С зменшують подачу палива в виштовхують з камери 15 охолодження і подають топку 17, за допомогою витяжки 18 знижують кільна розвантаження. Для розвантаження візка 5 відкість відведених в димар продуктів згоряння і збікривають люки, виконані в її днищі, і тверда фаза льшують подачу пари через трубопровід 20. продукту піролізу під дією власної ваги просипаГазоподібну фазу продукту піролізу гумових ється в бункер 16 вивантаження і далі в сепаратор відходів в суміші з водяною парою через трубо33, де метал відділяють від вуглецевої складової і провід 38 з витратоміром подають в теплообмінвивантажують в збірник 34, а вуглецеву складову ник 27, де в результаті теплообміну з проточною вивантажують в збірник 35. Після розвантаження водою охолоджують їх і частково конденсують. візок 5 за допомогою підйомного крана 36 переміПри цьому залежно від заданих умов (наприклад, щають до бункера 1 і цикл повторюють. при необхідності виділити фракцію з температурою кипіння не нижче 200°С) забезпечують таку Слід зазначити також, що навіть при коротковитрату охолоджуючої води через теплообмінник часному відкритті шлюзових затворів 8 і 9, відбу27, при якій парогазова суміш, що виходить, мативається витікання парогазового середовища в каме температуру 200°С. Контроль температури меру 13 завантаження і в камеру 15 охолодження. суміші, що виходить з теплообмінника 27, контроДля утилізації парогазового середовища камера люють за показаннями датчика 29 температури. 13 завантаження і камера 15 охолодження оснащені виходами в гілки 39 і 40, відповідно, трубоКонденсовані продукти (рідка фаза) з теплопроводу 38 для відведення газоподібної фази обмінника 27 зливають до збірника 31 для рідких продукту піролізу. продуктів. Далі несконденсовану парогазову суміш поПри цьому слід враховувати, що опис повного дають в другий теплообмінник 28, де в результаті циклу технологічного процесу був даний тільки для теплообміну з проточною водою встановлюють одного візка, в той час, як в один і той же момент в температуру суміші 100°С і вище. Контроль темтехнологічному процесі беруть участь всі чотири ператури здійснюють за показаннями датчика ЗО візки, причому перехід візків на подальші стадії температури. Температуру 100°С і вище встановтехнологічного процесу здійснюється одночасно. люють шляхом регулювання витрати охолоджуюНижче наводяться приклади реалізації заявчої води для того, щоб запобігти конденсації водяленого способу переробки гумових відходів за доної пари. У разі протікання конденсації водяної помогою пристрою. Дані приклади слід розглядати пари утворюється забруднений продуктами розлише як ілюстративний матеріал, що підтверджує кладу гумових відходів конденсат, виділяється переваги заявленого способу, а не як єдино можвелика кількість тепла (2300кДж на 1 кг сконденсоливі варіанти реалізації, що обмежують домагання ваної пари), яке необхідне відводити, для чого слід заявника. 10 10265 кран 48 в кількості 199,5кг/г виводять в топку 17 і спалюють. В даному випадку спалюється 7кг/г продуктів піролізу з теплотою згоряння 40МДж/кг і 17,5кг/г несконденсованих газів з теплотою згоряння ЗОМДж/кг. Загальна кількість тепла, одержуваного від спалювання продуктів розкладання гумових відходів складе 805МДж/г. При спалюванні 140кг/г дров (280кг дров витрачається за 2г) виділяється 1960МДж/г тепла. Таким чином, витрата дров знижується до величини: (1960МДж/г-805МДж/г)/14МДж/кг=82,5кг/г. Витрата води на зрошування твердої фази продукту піролізу визначається вагою твердої фана нагрівання елементів пристрою зи продукту піролізу, його початковою температурою і заданою кінцевою температурою. В нашому на перегрівання 350кг пари (Т=500°С)25кг; випадку вага твердої фази продукту піролізу складля забезпечення нагрівання до 500°С і дає 175кг, його початкова температура 500°С, затермічного розкладання 350кг гумових дана кінцева температура 150°С, питома теплоємвідходів 42кг. ність 1 ,ЗкДж/кг°С. Таким чином, повна витрата дров на енергозабезпечення процесу (з урахуванням 25% теплоВ цьому випадку для охолодження твердої втрат)становить: фази необхідно відвести тепло в кількості (157кг+42кг+25кг)х1,25=280кг 79625кДж. Тепло відводиться в результаті нагрівання і випаровування води. Таким чином, для Температура перегрітої пари, що подається в відведення даної кількості тепла необхідно (за робочу камеру 14 по трубопроводу 20, становить умови, що початкова температура води становить 500°С. 20°С) подати на зрошування 30,2кг води. Температура в робочій камері 14 підтримується на рівні 500°С. Наведені в прикладі розрахунки демонструють За показаннями газоаналізатора 24 і витратовисоку ефективність способу, перш за все, з поміра трубопроводу 38 здійснюють контроль протігляду зниження енерговитрат і викиду забруднень кання процесу піролізу. в навколишнє середовище. Наприклад, за отриманими показаннями газоПриклад 2. аналізатора 24 концентрація газоподібної фази Здійснюють переробку зношених шин за опипродукту піролізу становить 0,1458кг/м3, а витрата саною вище схемою технологічного процесу. парогазової суміші за показаннями витратоміра В кожний візок 3 завантажують 1000кг гумових трубопроводу 38 становить 600м3/г. При цьому відходів (подрібнених до розмірів 300-400мм зноповний вихід газоподібної фази продукту піролізу шених шин) і здійснюють один цикл переробки. гумових відходів становить 175кг, тобто 50% від В топку 17 завантажують 400кг дров (вологість початкової кількості 350кг. Таким чином, за сталих 10%, зольність 2%, теплота згоряння 16МДж/кг). умов 140кг продуктів розкладання буде виведено з Для повного згоряння дров в топку 17 необхідно робочої камери за час: подати 5м 3 повітря на 1кг дров, тобто 2000м 3 . При згорянні дров утворюється 5,8м3/кг продуктів зго(175кг)/(0,1458кг/м3х600м3/г)=2 години. ряння, що у результаті складе 2320м 3 . Таким чином, в даному прикладі інтенсивність підведення тепла до гумових відходів забезпечує Витрата дров визначена таким чином: їх повне розкладання за заданий час 2 години. на нагрівання елементів пристрою 157кг; У разі, коли з розрахунків виходить, що повний на перегрівання 1000кг пари (Т=500°С)- 70кг; час розкладання більше заданого, необхідно інтедля забезпечення нагрівання до 500°С нсифікувати процес теплообміну будь-яким з опиі термічного розкладання 1000кг гумосаних вище способів так, щоб отримати заданий вих відходів 118кг. час розкладання 2 години. Таким чином, повна витрата дров на енергоГазоподібну фазу продукту піролізу гумових забезпечення процесу (з урахуванням 16% тепловідходів в суміші з водяною парою з витратою втрат) складе 600м3/г подають в теплообмінник 27, де в резуль(157кг+118кг+70кг)х1,16=400кг таті теплообміну з проточною водою охолоджують Температура перегрітої пари, що подається в їх до температури 250°С, внаслідок чого конденсуробочу камеру 14 по трубопроводу 20, становить ється 79% газоподібної фази продукту піролізу, 500°С. тобто 55,3кг/г. Температура в робочій камері 14 підтримуєтьНесконденсовану парогазову суміш подають в ся на рівні 500°С. другий теплообмінник 28, де в результаті теплоНаприклад, за показаннями газоаналізатора обміну з проточною водою встановлюють темпе24 і витратоміра трубопроводу 38 здійснюють конратуру суміші 193°С. В результаті конденсується троль протікання процесу піролізу. ще 7,7кг/г газоподібної фази продукту піролізу гуЗа отриманими показаннями газоаналізатора мових відходів. 24 концентрація газоподібної фази продукту піроЗ другого теплообмінника 28 несконденсовану лізу становить 0,100кг/м3, а витрата парогазової парогазову суміш з температурою 193°С через суміші за показаннями витратоміра трубопроводу Приклад 1 Здійснюють переробку зношених шин за описаною вище схемою технологічного процесу. В кожний візок 3 завантажують 350кг гумових відходів (зношені шини) і здійснюють один цикл переробки. В топку 17 завантажують 280кг дров (вологість 20%, зольність 2%, теплота згоряння 14МДж/кг). Для повного згоряння дров в топку 17 необхідно 3 3 подати 4,5м повітря на 1кг дров, тобто 1575м протягом 2 годин. При згорянні дров утворюється 3 5,3м /кг продуктів згоряння, що у результаті стано3 вить 1484м . Витрата дров визначена таким чином: 11 10265 12 3 38 становить 2000м /г. При цьому повний вихід ЗОМДж/кг. Загальна кількість тепла, одержуваного газоподібної фази продукту піролізу гумових відвід спалювання продуктів розкладання гумових ходів складає 400кг, тобто 40% від початкової ківідходів складе 1520МДж/г. При спалюванні лькості 1000кг. Таким чином, за сталих умов 400кг 200кг/г дров (400кг дров витрачається за 2ч) видіпродуктів розкладання буде виведено з робочої ляється 2800МДж/г тепла. камери за час: Таким чином, витрата дров знижується до ве(400кг)/(0,100кг/м3х2000м3/г)=2 години. личини: Таким чином, в даному прикладі інтенсивність (2800МДж/г-1520МДж/г)/14МДж/кг=91,4кг/г. підведення тепла до гумових відходів забезпечує Витрата води на зрошення твердої фази проїх повне розкладання за заданий час 2 години. дукту піролізу визначається вагою твердої фази У разі, коли з розрахунків виходить, що повний продукту піролізу, його початковою температурою і час розкладання більше заданого, слід інтенсифізаданою кінцевою температурою. В нашому випакувати процес теплообміну будь-яким з описаних дку вага твердої фази продукту піролізу складає вище способів так, щоб отримати заданий час роз600кг, його початкова температура 500°С, задана кладання 2 години. кінцева температура 150°С, питома теплоємність 1 ,ЗкДж/кг°С. Газоподібну фазу продукту піролізу гумових відходів в суміші з водяною парою з витратою В цьому випадку для охолодження твердої 2000м3/г подають в теплообмінник 27, де в резульфази необхідно відвести тепло в кількості таті теплообміну з проточною водою охолоджують 273000кДж. Тепло відводиться в результаті нагріїх до температури 250°С, внаслідок чого конденсування і випаровування води. Таким чином, для ється 79% газоподібної фази продукту піролізу, відведення даної кількості тепла необхідно (за тобто 138,25кг/г. умови, що початкова температура води становить 20°С) подати на зрошення 103,5кг води. Несконденсовану парогазову суміш подають в другий теплообмінник 28, де в результаті теплоНаведені в прикладі розрахунки, як і в попереобміну з проточною водою встановлюють темпедньому прикладі, також демонструють високу ефературу суміші 193°С. В результаті конденсується ктивність способу, перш за все, з погляду зниженще 19,25 кг/г газоподібної фази продукту піролізу ня енерговитрат і викиду забруднень в гумових відходів. навколишнє середовище. Заявлений спосіб переробки гумових відходів З другого теплообмінника 28 несконденсовану пройшов випробування в умовах експериментальпарогазову суміш з температурою 193°С через ного виробництва і вигідно відрізняється від відокран 48 в кількості 567,5кг/г виводять в топку 17 і мих поліпшеними показниками питомих енергетиспалюють. чних витрат на процес переробки відходів, а також В даному випадку спалюють 19,25кг/г продукбільш низькими викидами шкідливих речовин в тів піролізу з теплотою згоряння 40МДж/кг і 25кг/г навколишнє середовище. несконденсованих газів з теплотою згоряння Фіг. 1 10265 13 о о о о о о о 14 < о о о о г * Ґ К \ о Ґ " о d о о о О О О О О О Шу I ФІГ.З Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП 'Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 01601