Установка піролізу

Винахід відноситься до хімічної техніки і до тепло електроенергетики, 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 шахтної печі, пристрій завантаження і пристрій видалення й очищення газів і вуглецю. Це установки Торакс, Пьюрокс, Лангард (США), [1]. 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 пристрій видалення й очищення газів і вуглецю (пат. України № 57984). Відомі установки піролізу мають малу ефективність піролізу, тому що сирі органічні речовини короткочасно охолоджують розплав і він перестає працювати. У відомих установках піролізу складними й енергоємними є пристрій сортування, здрібнювання, завантаження органічних речовин і пристрій видалення й очищення газів і вуглецю. Подача повітря виробляється дорогим і складним компресором. В основу винаходу поставлена задача завантаження органічних речовин без сортування і здрібнювання, видалення й очищення вуглецю і газів простимо й економічним механізмом. 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 трудомісткості. Поставлено задачу виконують за рахунок того, що в реакторі над пластом розплаву речовин установлені щілинні затвори утримуючі зазори з поверхнею розплаву зменшувані в напрямку до виходу сировини, а пристрій видалення й очищення газів і вуглецю містить лопати вентилятора, магнітні кулі і котушку, що містить індуктивність і ємність. Для кращого видалення й очищення газів від вуглецю лопати виконані з вигином, а швидкість їхнього обертання вище швидкості руху вуглецю. Котушка виконана як конденсатор з висновками на протилежних кінцях обкладок. Суть винаходу пояснюється кресленням. На фіг. представлень загальний вид пропонованої установки піролізу. Установка піролізу містить реактор 1, що утримує пласт розплаву речовин 2. У реакторі над пластом розплаву речовин установлені щілинні затвори 3, 4, що містять зазори з поверхнею розплаву зменшувані в напрямку до виходу сировини, а пристрій видалення й очищення газів і вуглецю містить лопати вентилятора 5, магнітні кулі 6 і котушку 7, що містить індуктивність і ємність, бак 8. Бункер 9 і патрубок із краном уведенню повітря 10. Робота установки піролізу здійснюється таким чином. Сировина - промислові, побутові відходи чи вугілля з бункера, завантажуються пуансоном у камеру реактора. Сортування, сушіння і дроблення речовин не потрібні. Розігрів і нагрівання реактора роблять за рахунок струмів у шару 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 10. 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 показано), 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 побутових 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 хімічних каталізаторів. Гази і вуглець барботіруют через розплав, спливають на його поверхню і проходять через щілини затворів 3, 4, що містять зазори з поверхнею розплаву зменшувані в напрямку до виходу сировини не накопичуючи в реакторі. Вентилятор утягує повітря через пласт сировини і через патрубок. Сировина починає горіти перед розплавом і надходить у розплав нагрітим і збезводненим, тому що пара виходить через щілини, не тільки не прохолоджуючи розплав, а підвищуючи його температуру. За рахунок рівномірного нагрівання і тільки в обсязі розплаву твердих побутових 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 чи крейда 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 межбазисные ґрати графіту, зменшують енергію зв'язку і служать каталізатором горіння вуглецю і СО. Наприклад, СаСО3 прискорює швидкість їхнього горіння в 7 разів, NaCl 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. Піролізні установки 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 пожаробезпечними, 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, гартувати 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 температури і тиску. Далі газ з вуглецем проходить через пристрій видалення й очищення газів і вуглецю, що містить лопати вентилятора, кулі і котушку, що містить індуктивність і ємність. Лопати вентилятора відкидають вуглець до країв і далі в бак для збору вуглецю. Магнітні кулі що рухаються під дією перемінного поля котушки також скидають вуглець у бак. Для кращого видалення й очищення газів від вуглецю лопати виконані з вигином, а швидкість їхнього обертання вище швидкості руху вуглецю. Для підвищення кпд котушка містить конденсатор. 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. Диоксины, фураны й окисли азоту відсутні. Склад газоподібних продуктів і коксу відповідає екологічним вимогам і припустимим концентраціям. Результати іспитів продукції піролізной установки приведені нижче. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в реакторі пропонованої піролізной установки дозволяють перетворити шкідливі речовини, наприклад, сірководень і хлор в екологічно безпечні з'єднання і чисту сірку і довести викиди в атмосферу до необхідних ДСТ. Диоксины, фураны 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, W a 0,6; Зольність, Аa 6,7; Зміст загальної сірки, Sat 0,93; Вихід летучих речовин, Vd 2,7; Вуглець, Сd 90,7; Водень, Нa 0,62. теплота згоряння. Вища, Qsdaf 7760 ккал/кг (32,47 МДж/кг). Результати аналізу складу газу: Водень 40%, метан 42%, CO 15%, азот 2%, домішки інше.