Спосіб переробки органовмісної сировини методом піролізу

1. Спосіб переробки органовмісної сировини методом піролізу, що включає сушіння сировини, нагрівання її до температури деструкції при одночасному контакті з поверхнею стінок піролізної камери, нагрітих газовим теплоносієм, що подається в робочий простір піролізного реактора, транспортування сировини і відведення парогазової фракції і твердих компонентів, що утворюються, для подальшої переробки, який відрізняється тим, що сушіння сировини здійснюють після попереднього його підігріву в процесі транспортування до піролізного реактора, при цьому як транспортний пристрій використовують стрижньовий гвинтовий конвеєр, а нагрівання і деструкція проводиться після перевантаження сировини в робочий простір піролізного реактора, при цьому як газовий теплоносій використовують пароповітряну суміш, що складається з підігрітого атмосферного повітря і водяної пари, що виділяються в процесі підігріву і сушіння сировини, причому як транспортний пристрій піролізного реактора використовують безстрижньовий гвинтовий конвеєр. U 2 (19) 1 3 Недоліками цього способу є: циклічність процесу переробки, складнощі виготовлення реактора, а також необхідність застосування механічних притискних пристроїв. Відомий спосіб переробки органічної сировини методом піролізу, де високошвидкісний нагрів сировини у реакторі проводять одночасно з його подрібненням шляхом перемішування з нагрітими билами, виготовленими з матеріалу з високою теплопровідністю (патент РФ №2260615, С10В49/00, 2004). Недоліками наведеного способу є: складнощі у виготовленні реактора, необхідність застосування металевих тіл, що мелють, внаслідок цього значна витрата палива на нагрів сировини і тіл, що мелють. Найбільш близькими за своєю суттю є два способи термічної переробки твердих органічних речовин. Перший спосіб термічної переробки твердих органічних речовин - методом нагріву органічної речовини прогоном усередині каналу, утвореного нагрітою поверхнею матеріалу з високою теплопровідністю, при цьому температуру в каналі, що звужується, підвищують у напрямі потоку речовини від 400 °С до 750 °С (патент РФ № 2242677, F23G5/027, 2003). Недолік першого способу - висока енергоємність процесу, низька продуктивність, складнощі конструкції реактора. Другий спосіб здійснюється методом нагріву органічної речовини прогоном усередині каналу, утвореного нагрітою поверхнею матеріалу з високою теплопровідністю, отриманням піролізних газів та їх конденсацією, при цьому температуру в каналі гвинтового конвеєра, вбудованого в піролізний реактор, підвищують у напрямі потоку речовини від 400 °С до 750 °С (патент RU № 2352606 С1, C10G1/02, 2006). Даний спосіб обраний прототипом. Недоліком способу є необхідність високого ступеня подрібнення при підготовці органічної речовини для отримання оптимальної кількості вихідного піролізного газу, утруднений перехід на інший тип початкової сировини (необхідність перебудови конструкції приводу), складнощі конструкції конвеєра через його довжину. Завданням корисної моделі, що заявляється, є збільшення продуктивності переробки сировини, що містить органіку, оснащення функціями зміни технологічних режимів для переробки різного типу сировини, спрощення конструкції піролізного реактора (технологія виготовлення і збірки), а також підвищення економічної ефективності від впровадження у виробництво та зниження енергетичних витрат. Поставлене завдання вирішується у способі переробки органовмісної сировини методом піролізу, що включає сушіння сировини, нагрівання її до температури деструкції при одночасному контакті з поверхнею стінок піролізної камери, нагрітих газовим теплоносієм, що подається в робочий простір піролізного реактора, транспортування сировини і відведення парогазової фракції та твердих компонентів, що утворюються, для подаль 59497 4 шої переробки, тим, що відповідно до корисної моделі, сушіння сировини здійснюють після попереднього її підігріву в процесі транспортування до піролізного реактора, при цьому як транспортний пристрій використовують стрижньовий гвинтовий конвеєр, а нагрівання і деструкція проводиться після перевантаження сировини в робочий простір піролізного реактора, при цьому як газовий теплоносій використовують пароповітряну суміш, що складається з підігрітого атмосферного повітря і водної пари, яка виділяється в процесі підігріву і сушіння сировини, а як транспортний пристрій піролізного реактора використовують безстрижньовий гвинтовий конвеєр. Крім того, газовий теплоносій подають на охолоджування твердих продуктів піролізу, далі на змішувач, де підігріте повітря змішується з водними парами, потім на піроліз сировини і далі на підігрів і сушіння сировини. Крім того, газовий теплоносій, перед його подачею у робочу зону піролізного реактора, додатково нагрівають за рахунок реакції окислення (спалювання) виділеного водню і несконденсованого пального піролізного газу. Крім того, у піролізному реакторі процес деструкції сировини здійснюється швидким піролізом. При цьому, нагрів атмосферного повітря виконується за рахунок інтенсивного охолоджування на виході твердих компонентів. Крім того, повітряний потік проходить із зовнішнього боку, уподовж жолоба стрижньового гвинтового конвеєра, між встановленими ребрами додаткової площі охолоджування, що збільшують інтенсивність нагріву атмосферного повітря і охолоджування твердих компонентів. Крім того, приводи конвеєрів забезпечені частотними перетворювачами швидкостей обертання. Причинно-наслідковий зв'язок між заявленими ознаками і технічним результатом полягає в наступному. Для зниження енергетичних витрат, при транспортуванні сировини до піролізного реактора, проводять одночасно його підігрів і сушіння газовим теплоносієм з піролізного реактора. Сушильним і підігріваючим пристроєм служить спеціально виконаний стрижньовий гвинтовий конвеєр з вбудованими газовими замками для неможливості взаємодії атмосферного повітря і піролізних газів. При цьому конвеєр вмонтований в робочий простір пристрою, виконаний термічно ізольованим від зовнішнього середовища. Для значного зниження енергетичних витрат застосовується газоподібний теплоносій для подачі у робочий простір піролізного реактора. Газоподібний теплоносій - водяні пари в суміші з нагрітим атмосферним повітрям. Водні пари утворюються від підігріву та сушіння сировини. Атмосферне повітря підігрівається теплом охолоджуваних твердих складових процесу переробки при одночасному їх транспортуванні з піролізного реактора. Як охолоджувальний пристрій застосовується стрижньовий гвинтовий конвеєр з вбудованими газовими замками для неможливості взаємодії атмосферного повітря та піролізних газів. 5 59497 Як транспортний пристрій піролізної камери використовують безстрижньовий гвинтовий конвеєр. Застосування такого конвеєра піролізної камери забезпечує умови швидкого піролізу. Привід конвеєра має функції зміни швидкості транспортування сировини. Використання даного приводу, дозволяє переробляти різноманітні типи органічної сировини без зміни конструкції піролізної камери. Все це також істотно зменшує енерговитрати процесу і спрощує конструкцію пристрою, підвищує ефективність впровадження в народне господарство. Спосіб здійснюють таким чином. Органічну сировину подають у приймальний бункер стрижньового гвинтового конвеєра, вбудованого в робочий простір підігріваючого сушильного пристрою, термічно ізольованого від зовнішнього середовища. При русі сировини нагрітого газовим теплоносієм усередині корпусу конвеєра, воно підігрівається і висушується за рахунок контакту частинок сировини з нагрітою стінкою корпусу. Водяна пара (парогазова суміш) виходить з корпусу конвеєра і поступає на змішування з підігрітим атмосферним повітрям з пристрою охолоджування твердих складових, потім у пристрій утворення газового теплоносія з додатковим нагрівом для підтримки процесу піролізу в реакторі. Далі підготовлена сировина поступає в піролізний реактор, виконаний термічно ізольованим від зовнішнього середовища, і транспортується через його робочий простір безстрижньовим гвинтовим конвеєром. При цьому в робочій зоні відбувається реакція швидкого піролізу. Парогазова фракція виводиться з корпусу реактора на подальшу конденсацію. Тверді складові піролізу виводяться з реактора шляхом надходження на стрижньовий гвинтовий конвеєр охолоджувального пристрою для охолоджування і віддачі своєї теплової енергії газовому тепловому носієві (атмосферному повітрю) і потім на подальшу переробку. Газовий теплоносій нагрівається і поступає з робочої зони охолоджувального пристрою в камеру змішувача, де змішується з парогазовою сумішшю, що поступає з сушильного пристрою, і далі в робочу зону піролізного реактора з додатковим нагрівом від теплової енергії окислення (спалювання) несконденсованих пальних піролізних газів, що поступають з конденсаційної колони. Відпрацьований газовий носій подається в робочу зону сушильного і підігріваючого пристрою, потім після очищення від шкідливих речовин і компонентів, випускають в атмосферу. Приклад 1. Розглянемо переробку твердих побутових відходів (міських відходів), що знаходяться на поліго Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 ні. Такі відходи мають вологість 18-25 % і зміст органічних речовин 50-70 %. Відходи, заздалегідь подрібнені до фракції не більше 6 мм, безперервно подають в приймальний бункер, і стрижньовим гвинтовим конвеєром прямують в сушильну камеру, далі в безстрижньовий гвинтовий конвеєр піролізного реактора, потім в стрижньовий гвинтовий конвеєр охолоджувальної камери. У зону охолоджувальної камери пристроєм змішувача засмоктується атмосферне повітря з температурою навколишнього середовища біля 18 °С. При проходженні повітря через охолоджувальну камеру відбувається його розігрів до температури від 250 °С до 280 °С. Розігріте повітря поступає в пристрій змішувача, де змішується з водяною парою з сушильної камери. Далі пароповітряна суміш нагнітається вентилятором змішувача в робочий простір піролізного реактора. При цьому відбувається підігрів теплоносія до температури 600 °С, за допомогою спалювання несконденсованого піролізного газу. Замість піролізного газу можливе спалювання отриманого рідкого піролізного палива в потоці пароповітряної суміші. Повітря на виході з робочої зони піролізного реактора має температуру 350 °С. Далі повітря відводиться в робочу зону підігріваюче-сушильного пристрою, а на виході з нього має температуру 120 °С. При цьому волога, присутня у відходах, перетворюється в пару і відводиться в пристрій змішувача, а самі відходи на виході із стрижньового гвинтового конвеєра сушильного пристрою мають температуру 240 °С. Тверді продукти піролізу, на виході з безстрижньового гвинтового конвеєра, мають температуру 550 °С, а на виході із стрижньового гвинтового конвеєра, мають температуру 160 °С. Вихід водяної пари з сушильної камери установки складає 195 кг, несконденсованого горючого газу 181 кг, рідких вуглеводнів 253 кг, твердих продуктів (напівкокс, метали і мінеральні складові) 373 кг. Приклад 2. Переробка бурого вугілля. Спосіб здійснюють аналогічно прикладу 1. Буре вугілля вологістю 45 %, зольністю 18 % і виходом летючих 58 %, подрібнений до фракції не більше 3 мм. З 1 тонни початкового бурого вугілля вихід водяної пари складає 420 кг, несконденсованого горючого газу 78 кг, рідких вуглеводнів 125 кг, твердих продуктів (напівкокс і мінеральні складові) 377 кг. Корисна модель дозволяє підвищити продуктивність переробки, економічність і ефективність процесу переробки органовмісної сировини методом піролізу. Підписне Тираж 24 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. Київ – 42, 01601