Спосіб утилізації відходів

1. Спосіб утилізації відходів, які вибрано з групи, що складається з оброблених, необроблених відходів та таких, що містять забруднюючі, небезпечні та біологічні матеріали, який полягає в тому, що відходи піддають зональному термічному удару і термічному перетворенню відходів, і отримані тверді залишки перетворюють у високотемпературний розплав, причому відходи пресують порціями, утворюючи компактні пакети і пропускаючи їх у напрямку підвищення температури крізь зони термічної обробки, що складаються із щонайменше однієї низькотемпературної зони і щонайменше однієї високотемпературної зони, в яких з відходів утворюють синтез-газ, і одержаний синтез-газ пропускають крізь газопроникний шар, а також крізь зону стабілізації синтез-газу, розташовану над газопроникним шаром, і потім виводять із зони стабілізації, який відрізняється тим, що щонайменше 70 % синтез-газу перетворюють у наступній реакції на вуглеводні, а частину синтез-газу, не використану у цій реакції, використовують на власні потреби в енергії на утилізацію відходів. U 2 (19) 1 3 66411 4 Хімічний механізм реакції синтезу (полімерива електрики, пари і тепла або як синтез-газ, який зації) Фішера-Тропша приводить в основному до за допомогою процесу Фішера-Тропша використодовголанцюгових, тільки мало розгалужених (тобвують для виробництва "сандизельного" пального. то по суті лінійних) молекул вуглеводню. У отриНедоліками цього процесу є те, що газифікацію маній суміші знаходять різні довжини ланцюгів. проводять у декілька стадій, а біококс необхідно Довжина ланцюга на рівні С5-С20 є особливо прирозмелювати. Крім того, цей спосіб не є неприйнявабливою для отримання пального. Довжину лантним для газифікації відходів всіх типів. цюга можна регулювати вибором каталізатора Тому задачею корисної моделі є забезпечення (кобальт, залізо, промотори) і умов синтезу (вперш способу, який дозволяє газифікацію відходів і наза все температура, композиція синтез-газу, тиск). ступний синтез пального, а також можливість виПервинні продукти синтезу Фішера-Тропша потім користання всіх відходів. піддаються хімічній обробці у напрямку забезпеЦя задача вирішується способом, який має чення більш високого виходу і якості палива (нахарактеристики, наведені у 1 пункті формули коприклад, гідрокрекінг, ізомеризація, тобто методи рисної моделі. У залежних пунктах наведені переобробки сировинної нафти). важні вдосконалення способу. Так як характерною ознакою механізму хімічЗа корисною моделлю забезпечується спосіб ного синтезу є формування в основному тільки позбавлення і утилізації відходів всіх типів, в якому мало розгалужених молекул вуглеводню, то провідходи піддають зональному температурному дукт є прийнятним головним чином як високоякісне оброблянню і термічній сепарації або перетворендизельне паливо з високим цетановим числом і ню матеріалу і отримані в результаті цього тверді надзвичайно низьким вмістом сірки і сполук арозалишки перетворюють у високотемпературний матичного ряду. Отримані суміші в залежності від розплав, причому відходи пресують у порції для довжини різних ланцюгів вуглеводнів, крім того, формування компактних пакетів і пропускають в можуть бути зшиті в залежності від тиску насиченапрямку підвищення температури крізь зони терного газу, дистиляційних кривих, серед іншого, мічної обробки, що складаються з щонайменше шляхом застосування високо розвинених способів однієї низькотемпературної зони і щонайменше переробки нафти. Ці синтезовані види дизельного однієї високотемпературної зони, в якій виробляпального мають перевагу в тому, що є, зокрема, ють синтез-газ з матеріалу, якого позбавляються, і низько токсичними і тому є безпечними для навкоотриманий синтез-газ пропускають крізь газопролишнього середовища. никний шар і також крізь зону стабілізації для синВ теперішній час Південна Африка є единою тез-газу, який розташований над шаром і який далі країною, яка покриває велику частку своїх потреб виводять із зони стабілізації, синтез-газ перетвопальним, отриманим із застосуванням реакції Фірюють у наступній реакції на молекули вуглеводшера-Тропша. Синтез-газ для синтезу там виробню. Продуктом реакції переважно є паливо, зокреляють з вугілля. ма переважно дизельне паливо. В Німеччині вперше компанія Choren розробиСуттєвою перевагою способу за корисною мола спосіб виробництва спочатку синтез-газу з біоделлю є те, що тепер відходи всіх типів, тобто відмаси із застосуванням Carbo-V процесу, а потім ходи, які є обробленими, необробленими, які вміпалива (так зване "сан дизельне" паливо) за дощують забруднюючі речовини і небезпечні помогою процесу Фішера-Тропша. Carbo-V® проматеріали, а також біомаса, можуть бути викорисцес - це тристадійний процес газоутворення з натані без попереднього повного розділення. Спосіб ступними стадіями: такого типу відомий як спосіб термоселекції і опи- низькотемпературне газоутворення, саний більш детально, наприклад, у патентах ЕР 1 - високотемпературне газоутворення і 187 891 В1, ЕР 1 252 264 В1, ЕР 1 377 358 В1, ЕР - ендотермічне газоутворення у димовому по0 790 291 В1 або ЕР 0 726 307 В1. Повний розкритоці. тий вміст цих Європатентів наводиться в описі. Біомасу (вміст води 15-20 %) карбонізують на У переважному втіленні спосіб забезпечує, що першій стадії процесу безперервно шляхом частщонайменше 70 %, переважно 100 %, виробленокового окиснення (карбонізації) повітрям або кисго синтез-газу використовують для реакції перетнем при температурі 400-500 °C, тобто має місце ворення у вуглеводні. Тому невикористану частину перетворення у газ, що містить смолу, (летючі синтез-газу використовують переважно для поккомпоненти) і у твердий вуглець (біококс). риття невід'ємної необхідної енергії, яка потрібна На другій стадії процесу, газ, що містить смодля забезпечення способу позбавлення відходів. лу, піддають повторному окисненню повітрям і/або Це забезпечує перевагу, яка полягає в тому, що киснем сабстехіометрично у камері згорання при зберігається середній енергетичний баланс при температурі вище точки плавлення золи матеріареалізації способу. Крім того, суттєвою перевагою лів горіння для формування гарячого газового сеспособу є те, що зберігається вільний від квазіеміредовища. сії хід реакції. На третій стадії процесу, біококс, який розмеУ додатковому переважному втіленні газові, люють для утворення розпилюваного пального, рідинні і/або тверді побічні продукти, які отримані вдувають у гаряче газове середовище. Розпилюпри реакції перетворення синтез-газу у вуглеводні, ване пальне і газове середовище таким чином повертають у високотемпературну зону виробницвступають ендотермічно у реакцію у реакторі для тва синтез-газу і синтез Фішера-Тропша може бути газифікації для утворення сировинного синтезтакож здійснений без додаткових відходів, яких газу. Він, після відповідної обробки, потім може було б потрібно позбавлятися пізніше. бути використаний, як горючий газ для виробницт 5 66411 6 У додатковому переважному втіленні, побічні Спосіб за корисною моделлю пояснюється продукти синтезу Фішера-Тропша використовують більш детально з посиланням на установку для для покриття невід'ємних енергетичних потреб термоселекції, яка має дві лінії з продуктивністю способу позбавлення відходів. відповідно 15 т/год. відходів, тобто загальна доЩоб досягти гарного виходу, бажано, щоб резволена потужність складає 30 т/год. відходів. Сеакція проходила при температурі 200-350 °C і тисредня теплотворна спроможність відходів, яка ку 10-30 бар згідно із загальним рівнянням реакції: складає 12 МДж/кг, є базою для роботи. У випадку + безперервної роботи установки може бути отриnСО + (2n+1)Η2  СnН2n+2 nН2О. 3 мано приблизно 30 000 нм /год. синтез-газу з Ця реакція відома як процес Фішера-Тропша. складом по об'єму 38 %СО, 38 % Н2 і 14 % СО2. Умовами для оптимізації цього способу, відомими Виробництво палива відбувається за процесом спеціалістам з рівня техніки, є, наприклад, відповіФішера-Тропша. Щоб встановити відношення дні тиски, температури і каталітичні системи. СО/Н2, яке є прийнятним для реакції ФішераКрім того, перевагою є те, що спосіб регулюТропша, частину СО використовують для утворенється так, що вуглеводні мають у середньому 5-20 ня Н2 під час реакції зміни кількісного складу. атомів карбону і є по можливості нерозгалужениОтриманий в результаті газ СО2 відокремлюють. ми. При здійснені процесу Фішера-Тропша синтез СО + Н2О  Н2 + СО2 довголанцюгових вуглеводнів взагалі також є можливим; однак, довголанцюгові вуглеводні, напри13 % СО з 38 % СО у синтез-газі перетворюклад парафіни, мають занадто високу точку плавється під час операції зміни кількісного складу, лення, щоб було можливо їх використати як тобто, після операції зміни кількісного складу рідинне паливо. Але вуглеводні, які мають в сереотримують синтез-газ з 25 % СО і 52 % Н2, який дньому 5-20 атомів карбону є достатньо прийнятдалі використовують при синтезі Фішера-Тропша. ними для використання як синтетичне дизельне Синтез-газ, який таким чином збагачений воднем і паливо. приведений до відношення об'ємів СО до Н2, яке є Так як синтез-газ для процесу Фішера-Тропша, прийнятним для реакції Фішера-Тропша, тепер який отримують з процесу газоутворення, має відполімеризують у дизельне паливо носно небажане відношення об'ємів карбон монок25 %СО + 51 %Н2  дизельне паливо. сиду до водню, тому, переважно додатково, відПри виконанні всіх операцій досягають того, ношення об'ємів карбон моноксиду до водню що 60 % використаного синтез-газу іде на виробзмінюють під час реакції зміни кількісного складу ництво палива. Це є дуже близьким до величини, на користь водню перед реакцією полімеризації. яка наведена в літературі і яка складає 75 % для Ця реакція зміни кількісного складу є відомою фаспособу, реалізованого в оптимальних лабораторхівцям з рівня техніки; посилання зроблені з ураних умовах. Характерні об'ємні маси СО і водню хуванням оптимізованих умов реакції і використабули базою для розрахунку балансу матеріалів. них каталізаторів. Рівняння є наступним: 3 3 У додатковому втіленні, яке є переважним, ві21 000 м /год. (0,251,258 кг/м +0.51 3 дношення об'ємів карбон моноксиду до водню ре0,089 кг/м ) = 7557 кг/год. гулюють за допомогою реакції зміни кількісного У випадку середньої густини синтезованого складу до відношення, щонайменше, 1 до 1,5, педизельного палива 0,83 кг/л виробляють дизельреважно, щонайменше, 1 до 2. ного палива у кількості 7 800 л/год. Таким чином, Цей спосіб далі буде пояснений більш детальустановка для термоселекції з 2-ма лініями може но на прикладі, який не обмежує корисну модель виробляти 7 800 літрів дизельного пального за параметрами, які використані в ньому. годину. Приклад керування способом Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601