Спосіб утилізації виробів з гуми

Винахід відноситься до термохімічної переробки речовин, зокрема до процесів піроліза вуглеводеньвміщуючих матеріалів. Відомий спосіб утилізації зношених гумових покришок шляхом піроліза з одержанням сажі, рідких вуглеводнів, газів і стали, що включає завантаження покришок у реактор, підведення тепла для нагрівання завантаженого матеріалу і забезпечення проходження процесу піроліза гуми, відвод парогазових продуктів з реактора, відділення сажі від парогазових продуктів, о холодження і дистиляцію парогазової суміші (Пальгунов П.П., Сумароков М.В. «Утилизация промышленных отходов», Москва, Стройиздат, 1990г., стр.165-166). Проведення у відомому способі поділу газоподібних і рідких продуктів піроліза в процесі дистиляції не дозволяє одержувати високий вихід рідких продуктів унаслідок виносу частини їхньої пари з газами з дистиляційної колони. Рідкі продукти уявляють собою суміш вуглеводнів та є найбільш коштовними з продуктів, одержуваних під час піроліза гуми. У процесі піроліза одночасно протікають хімічні реакції розкладання молекул вихідної речовини й утворення молекул нових речовин: твердого вуглецевого залишку, рідких вуглеводнів і газів. Причому, у різні моменти часу і при різній температурі має місце перевага реакцій одного з зазначених напрямків і для збільшення кількості рідких вуглеводнів, що утворюються, необхідно регулювати у часі кількість тепла, що підводиться до реактора. У відомому способі не виконується регулювання у часі кількості тепла, що підводиться до реактора, що не дозволяє досягати високого виходу рідких продуктів піроліза гуми внаслідок переважного протікання реакцій, що йдуть у напрямку утворення твердих і газоподібних речовин. Найбільш близьким аналогом винаходу, що заявляється, є спосіб термохімічної переробки твердих органічних відходів, при якому відходи завантажують у реактор, нагрівають і піддають піролізу газоподібним теплоносієм, виводять з реактора піролізні гази і твердий залишок, газоподібні і рідкі продукти реакції подають на ректифікацію, причому тверді органічні каучукові відходи, однорідні чи армовані синтетичним волокном і металом, обробляють у реакторі періодичної дії при температурі 300-530°С перегрітою парогазовою сумішшю в присутності кислотного гідролітичного агента і екстрагента, обраного з кетонового ряду, а парогазову суміш пропускають швидкісними струменями через об'єм матеріалу, що переробляється (Патент України №45291 А, МПК7 С08К3/22, опубл. 15.03.2002, бюл. №3, 2002p.). Ознаки найближчого аналога, що збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється: періодичне завантаження утилізуємих відходів у реактор, нагрів і проведення процесу піроліза, виведення з реактора й охолодження парогазових продуктів піроліза, відділення охолоджених газів від рідких вуглеводнів, що скондесувалися, ректифікація рідких продуктів піроліза, періодичне вивантаження з реактора твердого залишку. Відомий спосіб не забезпечує одержання необхідного результату по наступних причинах. Протягом часу процесу піроліза в реакторі відбувається зміна співвідношення кількостей сировини і продуктів реакцій, що приводить до зміни величин теплових потоків, і для забезпечення переваги реакцій, що йдуть у напрямку утворення рідких продуктів, необхідно робити регулювання у часі кількості тепла, яке підводиться до реактора. У відомому способі зміна кількості тепла, що підводиться до реактора, здійснюється в залежності від зміни температури в реакторі виходячи з умови забезпечення підтримки цієї температури в інтервалі 300-530°С. Такий варіант проведення процесу не дозволяє забезпечувати перевагу реакцій, що йдуть у напрямку утворення рідких продуктів, протягом усього часу роботи реактора внаслідок інерційності тепломасообмінних процесів, що проходять під час піроліза гуми. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу утилізації виробів з гуми, у якому за рахунок оптимізації режиму підведення тепла в реактор для піроліза забезпечується перевага реакцій, що йдуть у напрямку утворення рідких речовин, що дозволяє збільшити кількість вироблених рідких продуктів піроліза. Поставлена задача вирішується тим, що в способі утилізації виробів з гуми, при якому гумові вироби періодично завантажують у реактор, нагрівають і піддають піролізу з регулюванням кількості тепла, що підводиться до реактора, виводять з реактора і охолоджують парогазові продукти піролізу, відокремлюють охолоджені гази від вуглеводнів, що скондесувалися, піддають ректифікації рідкі вуглеводневі продукти піролізу і періодично вивантажують з ректора твердий залишок, відповідно до винаходу регулювання кількості тепла, що підводиться до реактора, виконують відповідно до залежності: 2 q = 4000 + 203 * t - 0,74 * t де: q - питома кількість тепла, що підводиться до реактора, дж/хв*кг сировини; t - час від моменту завантаження сировини в реактор, хв. Відповідно до запропонованого способу порцію виробів з гуми завантажують у реактор. Підведення тепла в реактор роблять до початку завантаження сировини. Кількість тепла, що підводиться до реактора перед завантаженням, установлюють на рівні 4000дж/хв*кг сировини. Після закінчення завантаження порції сировини кількість тепла, що підводиться до реактора, збільшують відповідно до запропонованої залежності. Між 130-ю і 150-ю хвилинами від моменту завантаження починають зменшувати кількість тепла, що підводиться до реактора. Закінчують процес піролізу між 200-ю і 250-ю хвилинами від моменту завантаження. Парогазові продукти, що виділяються під час піролізу, безупинно відводять з реактора і охолоджують. Рідкі вуглеводневі продукти, що скондесувалися під час охолодження, відокремлюють від газів і піддають ректифікації. Після закінчення піроліза порції сировини роблять вивантаження з реактора твердих продуктів піроліза, установлюють кількість тепла, що підводиться до реактора, на рівні 4000дж/хв*кг сировини і завантажують нову порцію виробів з гуми. Проведення процесу піроліза гумових виробів, при якому регулювання кількості тепла, що підводиться до реактора, роблять відповідно до запропонованої залежності, забезпечує перевагу реакцій, що йдуть у напрямку утворення рідких речовин, що дозволяє збільшувати кількість вироблених рідких продуктів піролізу. Приклад Проведено процес піролізу трьох порцій гумових автомобільних покришок. Маса кожної порції складала відповідно: 1000кг; 700кг; 500кг. Процес піролізу проводили в реакторі, що складається з робочої камери і топки. Зношені гумові покришки завантажують в робочу камеру. У топці спалюють природний газ. Тепло з топки в робочу камеру підводять крізь стінку. Зміну кількості тепла, що підводиться до робочої камери реактору, здійснювали шляхом зміни витрат газу і повітря, що подаються у топку, з урахуванням тепла, що виноситься з топки продуктами горіння. Перед завантаженням кожної порції кількість тепла, що підводиться до реактора, встановлювали на рівні 4000дж/хв*кг. Регулювання кількості тепла, що підводиться до реактора в процесі піролізу, виконували відповідно до залежності: 2 q = 4000 + 203 * t - 0,74 * t де: q - питома кількість тепла, що підводиться до реактора, дж/хв*кг сировини; t - час від моменту завантаження сировини в реактор, хв. Значення питомої кількості тепла, що підводиться до реактора під час піроліза кожної порції, змінювали однаково (таблиця 1). Парогазові продукти, що виділяються, відводили з реактора і охолоджували до температури 30-40°С. Вуглеводні, що скондесувалися при цьому, відводили перед ректифікацією в збірник, де вимірювали їхню кількість. Результати визначень приведені в таблиці 2. Закінчували проведення процесу піроліза кожної порції після припинення виділення рідких продуктів. Після вивантаження з реактора твердого залишку кількість тепла, що підводиться, встановлювали на рівні 4000дж/хв*кг сировини і проводили завантаження наступної порції. З результатів, приведених у таблиці 2, видно, що під час проведення процесу піроліза відповідно до пропонованого способу вихід рідких вуглеводневих продуктів складає 54-55%, що не менш чим у 1,3 раза вище, ніж у прототипі. Таким чином, застосування пропонованого способу при утилізації виробів з гуми дозволяє збільшувати кількість вироблених рідких продуктів. Таблиця 1 Питома кількість тепла, що підводиться до реактора у процесі пролізу Час від моменту завантаження сировини, хв 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Питома кількість тепла, що подводиться до реактора, дж/хв*кг сировини 4000 5960 7760 9420 10940 12300 13520 14580 15500 16280 16900 17380 17700 17880 17920 17800 17540 17120 16560 15860 15000 14000 12840 11540 10100 8500 Таблиця 2 Вихід рідких продуктів пролізу Маса порції Кількість Вихід рідких автомобільних шин, рідких продуктів, % по завантажених у продуктів, кг масі реактор 1000 540 54,0 700 380 54,3 500 275 55,0