Спосіб та пристрій для переробки відходів полімерів у альтернативне паливо

Винахід відноситься до галузі хімічної технології, а саме до переробки відходів термопластичних полімерів, наприклад поліолефінів, в кінцевий продукт - альтернативне паливо. Винахід може бути використаний в енергетиці, нафтохімії та комунальному господарстві. Прототипом винаходу є те хнологія переробки відходів полімерів у альтернативне паливо яку наведено у патенті США №5,998,682 "Processes and apparatus for energy recovering through waste classification and calcination ". Суть способу, наведеного в прототипі, полягає у тому, що сировина, послідовно та безперервно переробляється шляхом здійснення процесів попередньої обробки, нагріву, плавлення, деполімеризації, крекінга та ректифікації продуктів крекінга з отриманням альтернативного палива. Пристрій прототипу містить: пристрої попередньої переробки; шнековий пристрій нагріву та плавлення відходів полімерів з бункером для завантаження твердих відходів та патрубком виходу розплаву полімерів у пристрій деполімеризації; пристрій деполімеризації , який обладнано перемішуючим пристроєм з електроприводом, патрубком відводу газоподібних продуктів деполімеризації у систему їх утилізації, патрубком відводу рідких продуктів деполімеризації у пристрій крекінга; пристрій крекінгу, який обладнано перемішуючим пристроєм та патрубком відводу продуктів крекінга у пристрій ректифікації, додатковий конденсатор та пристрій ректифікації з патрубками виходу газових та рідких фракцій. Недоліком способу та пристрою, що описані в прототипі, є низька економічність, як результат підвищених витрат енергії на перетворення термопластичних полімерів у альтернативне паливо, внаслідок використання продуктів згоряння для нагрівання технологічного обладнання, так і необхідністю утилізації газоподібних продуктів переробки. Винахід вирішує задачу зниження витрат енергії на вироблення кінцевого продукту переробки термопластичних полімерів - альтернативного палива - шляхом використання частини продуктів переробки у якості палива в тепловому двигуні, який приводить електрогенератор, використанням отриманої електроенергії та випускних газів теплового двигуна для здійснення технологічних процесів переробки термопластичних полімерів. Поставлена задача вирішується шля хом того, що газоподібні та частина рідких продуктів переробки спрямовуються у якості палива у тепловий двигун, який приводить електрогенератор, а отримана таким чином електроенергія використовується для здійснення теплових та механічних процесів нагріву, плавлення, деполімеризації та крекінга, при цьому, випускні гази теплового двигуна спрямовуються для додаткового забезпечення тепловою енергією процесів деполімеризації, крекінга. Вирішення поставленої задачі втілено в пристрої для переробки відходів термопластичних полімерів у альтернативне паливо, який містить: пристрої попередньої переробки; шнековий пристрій нагріву та плавлення відходів полімерів з бункером для завантаження твердих відходів та патрубком виходу розплаву полімерів у пристрій деполімеризації; пристрій де полімеризації , який обладнано перемішуючим пристроєм з електроприводом, патрубком відводу газоподібних продуктів деполімеризації у систему їх утилізації, патрубком відводу рідких продуктів деполімеризації у пристрій крекінга; пристрій крекінгу, який обладнано перемішуючим пристроєм та патрубком відводу продуктів крекінга у пристрій ректифікації; додатковий конденсатор та пристрій ректифікації з патрубками виходу газових та рідких фракцій. Окрім цього, цей пристрій містить тепловий двигун, з'єднаний з: електрогенератором та магістраллю всмоктування, в якій розташований пристрій змішування; магістраллю випускних газів, в котрій розташовані два теплообмінника газ-рідина; магістраллю паливопостачання, при цьому пристрій змішування магістралі всмоктування теплового двигуна з'єднано з патрубком виходу газових фракцій пристрою ректифікації, навколишнім середовищем і тепловим двигуном, магістраль паливопостачання з'єднана з патрубком виходу рідких фракцій пристрою ректифікації, а патрубки входу та виходу рідини першого за ходом випускних газів теплообмінника газ-рідина зв'язані магістралями, з насосами та пристроєм крекінга, патрубки входу та ви ходу рідини другого за ходом випускних газів теплообмінника газ-рідина зв'язані магістралями з насосами, з пристроєм деполімеризації, при цьому, шнековий пристрій нагріву та плавлення, пристрої деполімеризації, крекінга та всі з'єднувальні трубопроводи обладнані електричними нагрівачами, з'єднаними з електричним генератором, що приводиться тепловим двигуном. Спрямування газоподібних та частини рідких продуктів переробки у якості палива у тепловий двигун, який приводить електрогенератор, та використання отриманої електроенергії для здійснення теплових та механічних процесів нагріву, плавлення, деполімеризації та крекінга, дозволяє підвищити економічність роботи пристрою внаслідок того, що процеси переробки термопластичних полімерів проходять у діапазоні температур 650К .. 850К, а у цих умовах ККД електричного нагріву (навіть з урахуванням ККД теплового двигуна) суттєво перевищує ККД нагрівання технологічного обладнання продуктами згоряння. Додаткове використання випускних газів теплового двигуна для забезпечення тепловою енергією процесів деполімеризації та крекінга дозволяє ще підвищити економічність роботи пристрою внаслідок більш раціонального використання енергії палива. На Фігурі зображена схема пристрою, що заявляється. Ця схема пояснює спосіб переробки відходів термопластичних полімерів, що заявляється. Суцільними стрілками показані напрямки руху рідкої фази, контурними - газової фази, а комбінованими - твердих відходів термопластичних полімерів. Пристрій складається з пристрою попередньої переробки 1, шнекового пристрою 2 для нагріву та плавлення відходів полімерів з бункером для завантаження твердих відходів 3 та патрубком 4 виходу розплаву полімерів у пристрій деполімеризації 5, який обладнано перемішуючим пристроєм 6 з електроприводом 7, патрубком 8 відводу газоподібних продуктів деполімеризації у систему їх утилізації 9, патрубком 10 відводу рідких продуктів деполімеризації у пристрій крекінга 11. Пристрій крекінга 11, обладнано перемішуючим пристроєм 12 з електроприводом 13 та патрубком 14 відводу продуктів крекінга у додатковий конденсатор 15. Додатковий конденсатор 15 з'єднано з пристроєм ректифікації 16, який має патрубок 17 виходу газових та патр убок 18 виходу рідких фракцій - альтернативного палива. Патрубок 17 виходу газових фракцій з'єднаний з магістраллю всмоктування 19 теплового двигуна 20. В магістралі всмоктування 19 розташований пристрій змішування 21, з'єднаний з навколишнім середовищем і тепловим двигуном 20. Тепловий двигун 20 з'єднано також з електрогенератором 22 та магістраллю випускних газів 23, в котрій розташовані теплообмінники газ-рідина 24 і 25. Патрубки входу 26 та виходу 27 рідини першого теплообмінника газ-рідина 24 зв'язані магістралями 28 та 29, з насосом 30 та пристроєм крекінга 11. Патрубки 31 входу та 32 ви ходу рідини другого теплообмінника газ-рідина 25 зв'язані магістралями 33 та 34, з розташованим в них насосом 35, з пристроєм деполімеризації 5. Шнековий пристрій для нагріву та плавлення 2, пристрої деполімеризації 5, крекінга 11 обладнані електричними нагрівачами 36, з'єднаними з електричним генератором 22. З'єднувальні трубопроводи 28, 29, 33, 34 обладнані електричними нагрівачами 37, з'єднаними з електричним генератором 22. Патрубок 10 відводу рідких продуктів деполімеризації та пристрій крекінга 11 з'єднані магістраллю 38, обладнаною електричним нагрівачем 37 та насосом 39. Патрубок 18 виходу рідких фракцій - альтернативного палива - з'єднаний з магістраллю 40 паливопостачання теплового двигуна 20. Пристій працює таким чином. Відходи термопластичних полімерів надходять до пристрою попередньої переробки 1, де виконується їх сортування, дроблення та інші необхідні види попередньої обробки. Потім вони подаються до бункеру завантаження твердих відходів 3 шнекового пристрою 2 де нагріваються, плавляться та крізь патрубок 4 виходу розплаву полімерів надходять у пристрій деполімеризації 5. У пристрої деполімеризації 5 виконується термічна обробка розплаву полімерів за рахунок підводу тепла від електричного нагрівача 36. В наслідок цього, полімери частково деполімеризуються з отриманням газоподібних продуктів деполімеризації. За допомогою перемішуючого пристрою 6 з електроприводом 7, підвищується якість такої обробки. Газоподібні продукти деполімеризації направляють крізь патрубок 8 у систему їх утилізації 9. Рідкі продукти деполімеризації направляють крізь патрубок 10 відводу рідких продуктів деполімеризації, магістраль 38, обладнану електричним нагрівачем 37 та насосом 39 у пристрій крекінга 11. Тут виконують переробку полімерів у газ крекінгу, котрий направляють крізь патрубок 14 відводу продуктів крекінга у додатковий конденсатор 15. За допомогою перемішуючого пристрою 12 з електроприводом 13 підвищується якість переробки у пристрої крекінгу 11. Післ5. додаткового конденсатору 15 газоподібні продукти крекінгу надходять до пристрою ректифікації 16 де за рахунок багаторазового повторення процесів конденсація-випарювання виконується високоякісний розподіл газоподібних та рідких продуктів крекінгу. Газоподібні продукті крекінгу надходять до патрубка 17 виходу газових фракцій, а потім до пристрою змішування 21, якій розташовано у магістралі всмоктування 19 теплового двигуна 20. У пристрої змішування 21, повітря з навколишнього середовища змішується з газоподібними фракціями та подається магістраллю всмоктування 19 до теплового двигуна 20. Рідкі фракції крізь патрубок 18 виходу рідких фракцій - альтернативного палива - подають частково до магістралі 40 паливопостачання теплового двигуна 20, а частково - споживачу. Тепловий двигун 20 приводить у дію електрогенератор 22. Отримана електроенергія використовується електроприводами 7, 13, та електричними нагрівачами 36, 37, які забезпечують технологічний процес переробки. Продукти згоряння теплового двигуна 20 надходять до магістралі випускних газів 23, а потім, у теплообмінники газ-рідина 24 і 25. До патрубку входу 26 рідини першого теплообмінника газ-рідина 24 крізь магістраль 28 за допомогою насосу 30 подається рідина з пристрою крекінга 11. Нагріта рідина виходить з патрубку виходу 27 та по магістралі 29 повертається до пристрою крекінга 11. До патрубку 31 входу рідини другого теплообмінника газ-рідина 25 по магістралі 33 за допомогою насосу 35 подається рідина з пристрою деполімеризації 5. Нагріта рідина виходить з патрубку ви ходу 32 та по магістралі 34 повертається до пристрою деполімеризації 5.