Установка піролізу органічних речовин

Винахід відноситься до хімічної техніки і до тепло електро енергетики, зокрема до установок піролізу органічних речовин - побутових і промислових відходів і нафти, а також для виготовлення парі для котелень і ТЭЦ, одержання водню, сажі. Відомі установки піролізу органічних речовин, що містять реактор у виді ша хтної печі, пристрій завантаження і розвантаження. Це установки Торакс, Пьюрокс, Лангард (США), (П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков, бібліотечка "Охорона навколишнього середовища". Утилізація промислових відходів, Стройіздат, 1990, с. 75). Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є установка піролізу органічних речовин що включає герметичний реактор, що містить пласт розплаву речовин, пристрій завантаження і розвантаження (пат. України № 579840). Відомі установки піролізу мають малу ефективність піролізу, тому що сирі органічні речовини короткочасно остуджують розплав і він перестає працювати. У відомих установках піролізу складними й енергоємними є пристрій сортування, здрібнювання, завантаження органічних речовин і розвантаження шлаков. В основу винаходу поставлена задача завантаження органічних речовин і розвантаження шлаков без охлаждения расплава в реакторе, без сортування і здрібнювання простим й економічним пристроєм. Технічний результат, що може бути отриманий при здійсненні винаходу, складається в підвищенні ефективності піролізу - розкладання (чи синтезу) речовин і надійності. У зниженні маса габаритних характеристик вартості і тр удомісткості. Поставлену задачу виконують за рахунок того, що в реакторі встановлена труба з прорізами, а пристрій видалення й очищення газів і вуглецю містить шайби з можливістю переміщення їх по трубі. Для спрощення завантаження труба з прорізами вигнута по дузі. Шайби з'єднані штирями чи ланцюгом. Суть винаходу пояснюється кресленням. На фіг. представлений загальний вид пропонованої установки піролізу. Установка піролізу органічних речовин містить реактор 1, що утримує пласт розплаву речовин 2. У реакторі у пласту розплаву речовин установлена вигнута дугою труба з прорізами 3, а пристрій видалення й очищення газів і вуглецю містить шайби 4 з можливістю переміщення їх по трубі ланцюгом, що з'єдн ує чи штоком (не показан, що подає шайби, з'єднані шпильками 5, бункер 6 і бак 7, пристрій розвантаження й очищення газів і вуглецю 8. Робота установки піролізу органічних речовин здійснюється таким чином. Сировина - промислові, побутові відходи чи вугілля з бункера, завантажуються в пространство между шайбами и подаются у реактор. Сортування, сушіння і дроблення речовин не потрібні. Розігрів і нагрівання реактора роблять за рахунок струмів у шар у шлаку з добавками графіту і вуглецю між електродами. Надалі установка працює автономно. Температурний режим підтримується за рахунок внутрішнього окислювання в розплаві солей частини газу і вуглецю сировини. Повітря подається через органічні речовини і патрубок (не показано). При повному окислюванні вуглецю в розплаві 95% хімічної енергії палива використовується на нагрівання розплаву і відходів. Тобто кпд і швидкість піролізу збільшуються до 10 разів, у порівнянні з відомими установками. Відповідно зменшуються маса габаритні характеристики і вартість установок. Вусі це тепло відбирається теплопровідністю на одержання парі в розплаві й у змійовиках, установлених на корпусі установки (не показана), а передача тепла теплопровідністю солі в сотні разів вище, ніж конвекційним нагріванням повітря. Тобто кпд підвищується в два рази. Відходи в реакторі прогріваються зверху до 1000°С і до 3000°С у центрі розплаву. У розплаві і над ним, відбувається піроліз твердих побутови х відходів, тобто відбувається руйнування структури сировини і його розкладання на вуглець і водень, за рахунок впливу на кожну молекулу по всьому обсязі речовини температури, електрохімічних реакторі і хімічних каталізаторів. За рахунок рівномірного нагрівання і тільки в обсязі розплаву твердих побутови х відходів у розплаві при температурі 850-3000°С, практично не утворяться шкідливі речовини сірководень, двооксині. Для додаткового очищення до складу легкоплавкої речовини в реактор введені обпилювання активних речовин і каталізаторів, наприклад, бокситу, заліза й окислів, що утворять хлориди і сульфіди металів. Вводяться також крейда чи вапняк. Практично немає необхідності їхнього введення, тому що в складі твердих побутових відходів присутні металеві банки й ін. брухт, будівельна штукатурка, а розплави багатьох солей розчиняють метали. При застосуванні суміші солей з металами й окислами солей на порядок збільшується швидкість нагрівання і передачі тепла ТБО в порівнянні з відомими установками піролізу типу Торакс, Пьюрокс, Лангард і ін., причому одночасно з піролізом відбувається очищення від шкідливих речовин. Відповідно збільшуються продуктивність установок піролізу і зменшуються маса габаритні характеристики і вартість. Зменшення температури нагрівання корпуса до 800-1000°С дозволяє виготовляти надійні малогабаритні промислові установки при зменшенні до 10 разів їхньої вартості. Солі й окисли прискорюють розкладання вугілля за рахунок упровадження Na, Са в міжбазисні грати графіту, зменшують енергію зв'язку і служать каталізатором горіння вуглецю і 3. Наприклад, СаСО3 прискорює швидкість їхнього горіння в 7 разів, Сl у 3 рази. Парі води також служать каталізатором горіння. Без пари води оксид вуглецю не горить. За таких розумів у зоні окислювання розвиваються високі температури і тиски. Швидкістю горіння легко керувати. Наприклад, уведення 1% чи йоду його солей зменшує швидкість окислювання в 100 разів. Установки піролізу можуть установлюватися безпосередньо на борті транспорту, а їхні двигуни при цьому працюють від будь-якого виду палива. Установка ПК 1, розміром з цебро дозволяє одержати з відходів, водень і синтез газ у кількості достатнім для роботи легкового автомобіля. При застосуванні ПК для забезпечення паливом двигунів автомобілів, тракторів, літаків смороду стають абсолютно пожежобезпечними, тому що в секунди з ТБО виділяються грами водню і вуглецю, що при вибуху не можуть заподіяти шкоди транспортному засобу. Комплекс не чуттєвий до хімічного і тепло фізичного складу сировини. Сортування не потрібно. Працює і на рудах і на отрута хімікатах і на вугільній породі і на сланцях і на токсичному паливі. Одночасно при роботі може відновлювати метали, миттєво плавити алюміній, плавити, гартува ти і нагрівати для вигину стекло, запікати кераміку, виробляти до 50% по масі чи коксі активованого вуглецю, вапно і цемент, одержувати пари з температурою 1000°С, одержувати недосяжні для хімічних палив температуру і тиск. Далі вентилятор (не показано) утягує повітря через пласт сировини і герметизуючи шайби. Сировина починає горіти перед розплавом і надходить у розплав нагрітим і збезводненої, тому що пара виходить через щілини, не тільки не прохолоджуючи розплав, а підвищуючи його температуру. Гази і вуглець барботіруют через розплав, спливають на його поверхню і проходять через щілини трубы. Далі газ з вуглецем проходить через пристрій розвантаження й очищення газів і вуглецю 8, що містить лопати вентилятора (не показано). Лопати вентилятора відкидають вуглець до країв і далі в бак для збору вуглецю. На виході реактора шлаки висипаються разом із шайбами в бак, періодично виймаються і подаються на вхід пристрою завантаження. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в реакторі пропонованої установки піролізу дозволяють перетворити шкідливі речовини, наприклад, сірководень і хлор в екологічно безпечні з'єднання і чисту сірку і довести викиди в атмосферу до необхідних ДСТ. Діоксини, фурани й окисли азоту відсутні. Склад газоподібних продуктів і коксу відповідає екологічним вимогам і припустимим концентраціям. Результати іспитів продукції піролізной установки приведені нижче. 1. Технічний аналіз технічного вуглецю отриманого при газифікації відходів гуми, (%): Волога аналітична, Wa 0,6; Зольність, Аa 6,7; Зміст загальної сірки, Sat 0,93; Вихід летучи х речовин, Vd 2,7; Вуглець, Сd 90,7; Водень, Нa 0,62. Теплота згоряння. Вища, Qs daf 7760ккал/кг (32,47МДж/кг). Результати аналізу складу газ у: Водень 40%, Метан 10%, CO 15%, Азот 2%, Інше домішки. Аналізи проведені АН України на установці ПК 100 АНАСША (газети Хрещатик, 31.07.2003, Сьогодні, 4.08.2003).