Спосіб електротермічної переробки відходів у метанол

Корисна модель, що пропонується, має відношення до області електротермічної переробки побутових та промислових експлуатаційних відходів і може бути використана в комунально-побутовому господарстві і промисловості для їх утилізації. Відомий спосіб термічної переробки відходів [А.С. СРСР №699287, М. Кл.2, F 23 G 5/00, Би. І. №43, 1979 (аналог)], що включає дозоване завантаження відходів в газогенератор, підігрів повітря у повітронагрівачі до 600°С для спалювання вуглецевих залишків і подачу його в нижню частину газогенератора, піроліз відходів і плавлення неорганічної частини відходів з виведенням шлаків, а також відведення димових газів через систему очищення газів в атмосферу, а горючих газів - через конденсатор з конденсацією рідких продуктів і отриманням горючих рідин і газів, які використовують як паливо. Недоліком відомого способу термічної переробки відходів є значне забруднення атмосфери димовими газами, а також низький коефіцієнт корисної дії газогенератора через відсутність замкнутості циклу термічної переробки відходів, що включає попередній нагрів повітря у повітронагрівачі від додаткового джерела енергії. Найбільш близьким за технологічною суттю до пропонованого є спосіб термічної переробки відходів [А.С. СРСР №1474381, М. Кл.2, F 23 G 5/00, Би. І. №15, 1989 (прототип)], що включає запуск і попередній нагрів газогенератора горючими вихлопними газами двигуна, дозоване завантаження попередньо обчищеними від металевого лому і будівельного сміття побутовими або промисловими відходами, переміщення оброблюваних відходів по замкнутому контуру газогенератора з реверсивним приводом з термообробкою вихлопними газами двигуна, спалювання термооброблених відходів гріючим газом спалюваного в паливних форсунках палива, подачу зольних залишків за допомогою реверсу приводу переміщення відходів в газогенераторі і вивантаження золи, а також відведення димових горючих і вихлопних газів в атмосферу. Недоліком відомого способу переробки відходів є значне забруднення атмосфери димовими і вихлопними газами, а також низький коефіцієнт корисної дії газогенераторів, що працюють за даним способом в умовах, наприклад, суші на території звалищ міського або промислового сміття, де використовування вихлопних газів і спалювання відходів пов'язано з витратою додаткового палива для роботи двигуна і паливних форсунок, а робота двигуна ведеться з метою розігрівання газогенератора і відходів вихлопними газами, при цьому з електромережі йде відбір електроенергії рівномірного подавання відходів у плазмовий факел з постійним контролем конвертації. Пропонований спосіб електротермічної переробки відходів у метанол може бути ефективно реалізований в стаціонарних умовах на території звалища або промислового підприємства, при опалюванні житлових споруд, а також на пересувному транспорті, зокрема судах, автомобілях, при повному захисті навколишнього середовища від забруднення, тим самим розширюється і область вживання пропонованого способу. Спеціальне використання двигуна для реалізації способу стає економічно доцільним, виправдано в стаціонарних умовах, оскільки він працюватиме більш економічно на горючих газах і горючій рідині, одержуваній при піролізі відходів, а вироблена двигуном через генератор електроенергія іде повністю для роботи газогенератора. Коефіцієнт корисної дії від пропонованого способу переробки відходів зростає за рахунок замкнутості циклу, коли горючі продукти переробки відходів повертаються в газогенератор, залишаються на виході тільки золи, шлаки і сажа, які за новими технологіями можуть бути використані в дорожньому будівництві, при виробництві фарбників і т.п. Вивантаження зольних залишків і шлаків доцільно і продуктивно проводити за допомогою кристалізатора, який охолоджується водою. Корисна модель, що пропонується, дозволяє отримати значний економічний ефект за рахунок зниження витрат активних матеріалів, підвищення продуктивності праці за рахунок ліквідації високозатратної ручної праці при реалізації повністю автоматизованого технологічного процесу перероблення відходів при його використанні у народному господарстві. Так, вартість активних матеріалів знижується в 6 разів у порівнянні з відомими технологіями утилізації відходів. Порівняно з типовою камерою згоряння установки для спалювання відходів, камера реакції плазмового перетворення в два рази менше за розмірами. Система згоряння використовує повітря для спалювання органічних матеріалів. Оскільки 79%повітря - азот, вторинними реагентами згоряння є окисли азоту (NOх). Процес перетворення індукованої плазми (ІСР) може обійтися без повітря і тому виробляє дуже чисті пальні гази, які альтернативно можуть бути використані як початкова хімічна сировина. Реакції газифікації технічно можуть бути також досягнуті в заснованих на згорянні системах часткових окислювальних процесів. Одна з причин вибору процесу перетворення індукованої плазми (ІСР) для системи переробки відходів і енергосистеми міської моделі - мінімізація використання і імпорту викопного палива. Передбачається, що процес перетворення індукованої плазми (ІСР) буде більш гнучким інструментом переробки для різних органічних відходів, які виробляються в процесі життєдіяльності міста. Технологічне тепло рекуперується для опалювальних цілей. Річний економічний ефект від запровадження запропонованого способу переробляння відходів на 1т відходів складає приблизно 1500грн. потреба України у переробці відходів складає приблизно подаються потоки органічних відходів від сільського господарства, лісового господарства, промисловості, домашніх господарств і підприємств подають в плазмовий факел, де конвертуються електричним розрядом, що використовує електроенергію і працює без доступу атмосферного повітря, ізольовано від навколишнього середовища при стійкій температурі плазми електричного розряду від 3000°С і більше, залежно від вибраного режиму, в перегріті гази, які складаються з атомарного водню (Н+), атомарного кисню (О-), атомарного вуглецю (С+) і гідроксильної групи (ОН- ). Це дуже активні хімічні частинки, які корисні в реакції перетворення (або конверсії) органічних вихідних матеріалів (наприклад, біомаси і т.д.) у водень і синтетичний газ, який на залізному каталізаторі за реакцією CO+2Н2=СН3ОН перетворюється на метанол, при цьому видалення неорганічних шлаків відбувається автоматично за допомогою водоохолоджуючого кристалізатора. Парове перетворення або комбінація пари і сухого перетворення краще всього підходить для високоорганічної початкової сировини. Метали та гірські породи, які не піддаються газифікації, переплавляються енергією плазми. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення якості перетворення побутових та промислових відходів у метанол, що переробляються шляхом електропіролізу. Головною перевагою запропонованого способу є запобігання потрапляння в оточуюче середовище шкідливих речовин, підвищення якості та повноти переробляння промислових та побутових відходів у метанол, зменшення вартості технологічного процесу перетворення промислових та побутових відходів у метанол. Зменшення собівартості та підвищення якості і повноти переробляння промислових та побутових відходів у цінні енергетичні воднево-вуглецеві продукти досягається завдяки застосуванню принципово нової схеми потоків органічних відходів від сільського господарства, лісового господарства, промисловості, домашніх господарств і підприємств, які конвертуються електричним розрядом, що використовує електроенергію і працює без доступу атмосферного повітря, ізольовано від навколишнього середовища при стійкій температурі плазми електричного розряду від 3000°С і більше, залежно від вибраного режиму, в синтез-газ, який на залізному каталізаторі за реакцією СО+2Н2=СН3ОН перетворюється на метанол, при цьому видалення неорганічних шлаків відбувається автоматично за допомогою водоохолоджуючого кристалізатора. Технічний результат пропонованого корисної моделі полягає в розширенні області застосування і в підвищенні коефіцієнта корисної дії технологічного процесу електротермічної переробки відходів у метанол, зниженні забруднення навколишнього середовища, а також у розширенні бази паливно-енергетичних ресурсів. Запропонована корисна модель забезпечує захист навколишнього середовища за рахунок можливості реалізувати повну ізоляцію процесів перетворення відходів у цінні енергетичні воднево-вуглецеві продукти внаслідок для живлення приводів газогенератора. Таким чином, можливості використовування відомого способу переробки відходів в умовах суші, в порівнянні з умовами утилізації сміття на судні, сильно обмежені через холосту роботу двигуна в умовах суші, що працює тільки для отримання вихлопних газів. Пальні гази, що виділяються при переробці відходів за даним способом, не використовуються. Спосіб електротермічної переробки відходів у метанол включає запуск газогенератора, переміщення відходів по замкнутому контуру в гарячих вихлопних газах двигуна внутрішнього згоряння з випалюванням вуглецевих залишків, що переробляються, подачу зольних залишків і шлаків в камеру вивантаження через колосникові грати газогенератора і очищення газогенератора в період обслуговування. Газогенератор по замкнутому контуру переміщення відходів підігрівають гарячим повітрям від теплоелектронагрівачів, які живлять енергією електрогенератора двигуна. Вихлопні, димові і горючі гази з газогенератора одночасно відводять в каталізатор і далі допалюють при температурі більше 3000°С, а також в конденсатор для їх зріджування в рідкі пальні продукти, які спрямовують в дозатор паливної системи двигуна. Вивантаження зольних залишків і шлаків ведуть при обертанні колосникових ґрат. Технічний результат: розширення галузі вживання, підвищення коефіцієнта корисної дії, зниження забрудненості навколишнього середовища. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб електротермічної переробки відходів у метанол шляхом введення до способу додаткових потоків органічних відходів від сільського господарства, лісового господарства, промисловості, домашніх господарств і підприємств, які піддаються дії електричного розряду, через який конвертують без доступу атмосферного повітря, щоб забезпечити одержання синтез-газу, який на залізному каталізаторі перетворюють на метанол і видалення неорганічних шлаків за допомогою кристалізатора, який охолоджується водою. Поставлена задача удосконалити Корисна модель досягається тим, що електротермічна переробка відходів у метанол полягає у переміщенні оброблюваних відходів по замкнутому контуру згідно з корисною моделю вуглеводнева сировина, відходи від сільських, лісових, домашніх господарств і промислових підприємств піддають дії електричного розряду, через який конвертують без доступу атмосферного повітря в синтез-газ, який на залізному каталізаторі перетворюють на метанол, а після закінчення газифікації електричний розряд знімають, при цьому неорганічні шлаки оплавляють і видаляють. Спосіб, що розглядається, реалізується наступним чином. Запуск газогенератора відбувається шляхом подавання на розрядний проміжок плазмотрона електричного розряду високої напруги та частоти для іонізації дугового проміжку і забезпечення умов існування стабільного основного електричного розряду факелу плазмової системи газифікації, в який дозовано 50млн.т на рік, річний економічний ефект від запровадження запропонованого корисної моделі у народне господарство країни складе 75млрд.грн.., або заміщення викопного вуглеводневого палива 50млн. т. Корисна модель відноситься до способів термічної переробки побутових і промислових експлуатаційних відходів з додатковим електричним нагріванням і може бути використана в комунально-побутовому господарстві і промисловості для їх утилізації. Спосіб електротермічної переробки побутових та промислових відходів у метанол, що пропонується, може бути використаний в усіх галузях народного господарства, де продукуються органічні відходи, включно з медичними установами, в яких забезпечуються перероблення відходів медичної практики у стерильні вуглеводневі продукти з повною стерилізацією небезпечних хвороботворних бактерій, особливо зважаючи на екологічну безпечність запропонованого корисної моделі у порівнянні з традиційними технологіями поховання побутових та промислових відходів. Приклад. Вуглеводнева сировина, відходи від сільських, лісових, домашніх господарств і промислових підприємств, що підлягають переробленню і які більш ніж на 90% складаються з органічних речовин, які містять вуглець, водень, і кисень. Їхнє співвідношення у відходах відповідає співвідношенню в целюлозі (С6Н10О5)n, яку піддають дії електричного розряду, через який конвертують без доступу атмосферного повітря в синтез-газ, який на залізному каталізаторі за реакцією СО+2Н2=СН3ОН перетворюється на метанол, а після закінчення газифікації електричний розряд знімають, при цьому неорганічні шлаки оплавляють і видаляють.