Установка для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів

1 Установка для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів, що містить камеру, яка складена з футерованого корпуса з розміщеною в ньому з зазором металевою ретортою з перфорованою частиною, пристрій для подачі газа-теплоносія в камеру, патрубок для відведення продуктів піролізу, зв'язаний з теплообмінником, і патрубок для відведення ВІДХІДНИХ газів, яка відрізняється тим, що пристрій для подачі газа-теплоносія в камеру виконаний у вигляді патрубка, взаємозв'язаного з нижньою перфорованою частиною реторти через розподільну камеру, яка розміщена в корпусі під ретортою, патрубок для відведення продуктів пі ролізу з регулюючим вентилем розміщений в верхній частині реторти, а патрубок для відведення ВІДХІДНИХ газів взаємозв'язаний з пристроєм для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів 2 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що перфорована частина реторти обладнана колосниковою решіткою 3 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що пристрій для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів виконаний у вигляді теплообмінника, взаємозв'язаного пристроєм для подачі газа-теплоносія в камеру 4 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що пристрій для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів виконаний у вигляді нагрівника рідини 5 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що пристрій для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів виконаний у вигляді калорифера 6 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що металева реторта обладнана футерованою кришкою з газозатвором 7 Установка по п 1, яка відрізняється тим, що нижні частини корпуса і металевої реторти виконані конусоподібними Винахід відноситься до хімічної промисловості, а саме для утилізації твердих вуглеводневих матеріалів шляхом їхнього піролізу Відомий реактор для сухого піролізу твердих вуглеводневих ВІДХОДІВ, яка уявляє собою вертикальну футеровану шахту з розміщеною всередині неї металевою ретортою, яка обладнана пальниками, встановленими в бокових стінках нижній частині шахти і патрубком для відведення ВІДХІДНИХ газів, розміщеним в верхній и частині Під футерованою шахтою розміщений вузол гасіння і вилучення твердого залишку з патрубком для відведення піролізного газу (Бернадшер М Н , Шурипн А П Вогнева переробка і занешкоджування смоли Частина очищеного піролізного газу (4050%) вертається в реактор для обігріва реторти Недоліками відомого реактора є 1 Низький вихід корисних продуктів піролізу, бо біля половини отриманого очищеного піролізного газу зпалюється для підтримання процесу піролізу в установці і з ВІДХІДНИМИ газами потрапляє в атмосферу 2 Високі енергетичні втрати при роботі реактора на гасіння утвореного коксового залишку водою 3 Неможливість використання реактора для здійснення окислювального або суміщеного піролізу при утилізації в'язких, пастоподібних, вологих, забруднених маслом і нафтою земель 4 Неможливість здійснення низькотемпературного і середньотемпературного піролізу, бо леткі речовини, що утворюються в процесі термічного розкладу ВІДХОДІВ, рушають в реторті прямотоком з відходами Тому речовини, що виділилися в верхній частині реторти, в нижній високотемпературній частині підлягають вторинному піролізу При високих температурах в нижній частині реторти промислових ВІДХОДІВ - М ХІМІЯ, 1990 -С 20-21) Заздалегідь здрібнені відходи завантажуються в реторту, що обігрівається зовні ВІДХІДНИМИ газами Відходи рушають згори вниз під чинністю сили тяжіння, швидкість їхнього руху регулюється швидкістю вилучення твердого залишку Процес піролізу безперервний Піролізний газ через патрубок спрямовується на очистку від пилу, летких солі і 00 (О со 42368 (до 1000°С) одержується праісгично безсмольний газ Отже, отримання рідких продуктів піролізу практично неможливо Найбільш близьким по технічній суттєвості і результату, що досягається, є установка для піролізу гумових покришок, що містить дві камери, кожна з яких складається з футерованого корпуса з розміщеною в ньому металевою ретортою з перфорованою частиною, пристрої для подачі газатеплоносія в кожну з камер для його спалювання, що зв'язані з теплообмінником і постачені вентиляторами і камерами змішування, патрубки для відведення продуктів піролізу і відведення ВІДХІДНИХ газів, які розміщені в кожній камері і зв'язані з теплообмінником (Пат США № 5783046, кл С10В51/00, опубл 21 07 1998) Суттєві ознаки відомого пристрою, що співпадають з ознаками запропонованого винаходу 1 Камера, яка складена з футерованого корпуса 2 Металева реторта з перфорованою частиною, яка розміщена в корпусі з зазором 3 Теплообмінник 4 Пристрій для подачі газа-теплоносія в камеру 5 Патрубок для відведення продуктів піролізу, зв'язаний з теплообмінником 6 Патрубок для відведення ВІДХІДНИХ газів Однак відома установка не забезпечує можливості регулювання тепломасообмінними процесами, що не дозволяє поширити температурний діапазон процесу піролізу, а саме 1 Необхідною умовою роботи відомої установки є контакт ВІДХІДНИХ газів з перероблюваним матеріалом, що призводить до збільшення вмісту в піролізному газі часток пилу 2 На ВІДОМІЙ установці здійснюють процес тільки високотемпературного окислювального піролізу матеріалів і перехід на інший режим неможливий, або вимагає додаткової реконструкції або модифікації всієї установки В установці використовується велика КІЛЬКІСТЬ регулюючої апаратури, електрообладнання і системи трубопроводу 3 Отримані на ВІДОМІЙ установці продукти піролізу характеризуються низькими споживчими показниками, оскільки в склад піролізного газу входять баластні компоненти, такі як азот, двоокис вуглецю, сірководень Крім того вихід рідких продуктів піролізу низький (на рівні 25%), бо в процесі піролізу відбувається їхній вторинний розклад і газифікація 4 Для забезпечення тривкої роботи відомої установки КІЛЬКОСТІ і теплотворної спроможності зворотного після теплообмінника піролізного газу недостатньо, тому установка додатково обладнана вентиляторами, що призводить до підвищення енерговитрат 5 Висока температура (до 1300°С) в реакторі відомої установки зумовлена допалюванням коксового залишку за наявності повітряного дуття, що призводить до прогару внутрішніх стінок реактора, знижуючи надійність роботи В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення установки для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів, в якій за рахунок зміни конструкції забезпечується можливість регулювання тепломасообмінними процесами, що дозволяє поши рити температурний діапазон процесу піролізу з одержанням продуктів піролізу будь-який фази Поставлена задача вирішується тим, що в установці для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів, яка містить камеру, що складена з футерованого корпуса з розміщеною в ньому з зазором металевою ретортою з перфорованою частиною, пристрій для подачі газа-теплоносія в камеру, патрубок для відведення продуктів піролізу, зв'язаний з теплообмінником і патрубок для відведення ВІДХІДНИХ газів, згідно винаходу пристрій для подачі газа-теплоносія в камеру виконаний в вигляді патрубка взаємозв'язаного з нижньою перфорованою частиною реторти через розподільну камеру, яка розміщена в корпусі під ретортою, патрубок для відведення продуктів пірорлізу з регулюючим вентилем розміщений в верхній частині реторти, а патрубок для відведення ВІДХІДНИХ газів взаємозв'язаний з пристроєм для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів Доцільно, щоб нижня перфорована частина реторти була обладнана колосниковою решіткою Доцільно виконання пристрою для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів в вигляді теплообмінника, взаємозв'язаного з пристроєм для подачі газатеплоносія в камеру або в вигляді нагрівника рідини або в вигляді калорифера Доцільно металеву реторту обладнати футерованою кришкою з газозатвором Доцільно виконання нижніх частин корпуса і металевої реторти конусоподібними Запропонована установка для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів показана на рисунку (фіг), повздовжній розріз Установа містить камеру 1, яка складена з корпуса 2 з футеровкою З В корпусі 2 з нижньою конусоподібною частиною розміщена металева реторта 4 з нижньою конусоподібною частиною, яка встановлена з зазором 5 Нижня частина реторти 4 виконана в вигляді перфорованої корзини 6 Нижня частина корпуса 2 виконана в вигляді розподільної камери 7, розміщеної під корзиною 6 Розподільна камера 7 постачена патрубком 8 для подавання повітря В верхній частині металевої реторти 4 розміщений патрубок 9 для відведення продуктів піролізу, постачений дросельним вентилем 10, а в верхній частині корпуса 3 розміщений патрубок 11 для відведення ВІДХІДНИХ газів, взаємозв'язаний з пристроєм 12 для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів, виконаний в вигляді теплообмінника 13, взаємозв'язаного з патрубком 8 для подавання повітря в розподільну камеру 7 Днище перфорованої корзини 6 виконане в вигляді колосникової решітки 14 Металева реторта 4 постачена футерованою кришкою 15 з газозатвором 16 Патрубок 9 для відведення продуктів піролізу взаємозв'язаний з пристроєм 17 для розподілу фаз продуктів піролізу Установка працює слідуючим чином Тверді відходи гуми, наприклад автомобільні покришки завантажуються в металеву реторту 4 Заздалегідь в перфоровану корзину 6 на колосникову решітку 14 поміщується шар твердого палива, наприклад коксовий залишок піролізу гуми, дрова або ІНШІ тверді пальні речовини Металева реторта 4 закривається футерованою кришкою 15 з газозатвором 16, що служить для герметизації ме 42368 талевої реторти 4 і здійснюється розпалювання палива Після розпалювання в розподільну камеру 7 подається повітря через патрубок 8, яке через колосникову решітку 14 надходить в зону горіння твердого палива Гарячі ВІДХІДНИ гази надходять через перфорацію корзини 6 в зазор 5 і передають тепло металевої реторті 4, в якій по мірі підвищення температури починається процес піролізу гуми Підіймаючись вверх по зазору 5 ВІДХІДНІ гази через патрубок 11 надходять в пристрій 12 для утилізації тепла ВІДХІДНИХ газів і минаючи через теплообмінник 13 охолоджуються і віддають тепло повітрю, яке подається через патрубок 8 в розподільну камеру 7 і через колосникову решітку 14 попадає в зону горіння, забезпечуючи тривкий режим процесу піролізу Продукти піролізу, підіймаючись вверх в робочому просторі металевої реторти 4 через патрубок 9 і дросельний вентиль 10 надходять в пристрій 17, де відбувається розподіл на газоподібні і рідкі фази продуктів піролізу Регулювання роботи установки в залежності від заданого режиму тепломасообмінних процесів піролізу здійснюється дросельним вентилем 10 Процес сухого піролізу відбувається втому випадку, коли тиск ВІДХІДНИХ газів в зазорі 5 і в металевій реторті 4 будуть рівні При цьому повітря, минаючи через шар твердого палива виходить через перфорацію корзини 6, бо подальше просування його в верхні горизонти реторти 4 неможливо із-за підпору власної газової середи Тиск газової середи в реторті 4 регулюється за допомогою дросельного вентиля 10, який створює додатковий опір виходу продуктів піролізу, при цьому тиск в реторті 4 зростає, що перешкоджає проходженню ВІДХІДНИХ газів, тому процес піролізу відбувається в режимі сухого піролізу При такому режимі процесу піролізу можливі варіанти - низькотемпературний піроліз, або напівкоксовання (450-550°С), при якому максимальний вихід рідких продуктів і твердого залишку і мінімальний вихід піролізного газу з максимальною теплотою згоряння, - середньотемпературний піроліз, або середньотемпературне коксования (до 800°С), при якому вихід газу збільшується при зменшенні його теплоти згоряння, а вихід рідких продуктів і твердого залишку зменшується, - високотемпературний піроліз, або коксования (900-1000°С), при якому мінімальний вихід рідких продуктів і твердого залишку і максимальний вихід піролізних газів з мінімальною теплотою згоряння Процес окислювального піролізу відбувається втому випадку, коли ВІДХІДНІ гази проходять через зазор 5 і нагрівають реторту 4 зовні, а частина ВІДХІДНИХ газів проходить через тверді відходи гуми і змішуються з продуктами піролізу Продуктивність утановки зростає, процес піролізу протікає в гарячому швидкісному режимі, але калорійність продуктів піролізу знижується із-за присутності газів азоту і двоокиси вуглецю Продукти піролізу складаються в основному з газової фази і твердого залишку (кокс, що йде на горіння в установці) Регулювання температурного режиму здійснюється видатком повітря, що подається через патрубок 8 Чим більше видаток повітря, тим швидше протікає процес горіння коксового залишку, отже вище температура ВІДХІДНИХ газів, швидкість процесу піролізу підвищується, продуктивність установки зростає Зниження видатку повітря призводить до уповільнення процесу горіння коксового залишку, зниження температури процесу горіння, зменшенню об'єму ВІДХІДНИХ газів Після закінчення процесу піролізу в реторту 4 подається невелика КІЛЬКІСТЬ ВОДИ ДЛЯ гасіння коксового залишку Після продування реторти 4 і вилучення з її об'єму моноокису вуглецю, перекривається дросельний вентиль 10 Подальшою подачею повітря продувається порожнина зазора 5 і теплообмінник 13 від ВІДХІДНИХ газів Після припинення подачі повітря відкривається кришка 15 і витягається корзина 6 для очистки колосникової решітки 14 і розподільної камери 7 відзоли і пилу Для одержання основного продукту - коксового залишку, обігрів реторти 4 ведуть шляхом зпалювання частини піролізного газу Піролізний газ подається в розподільну камеру 7, де змішується з повітрям і минаючи через колосникову решітку 14 згорає в корзині 6 з утворенням ВІДХІДНИХ газів, що надходять в зазор 5 і через патрубок 11 надходять в теплообмінник 13 В результаті такого ведення процесу вихід КІЛЬКОСТІ коксового залишку максимальний Таким чином, пропонований винахід забезпечує можливість регулювання тепломасообмінними процесами, що дозволяє поширити температурний діапазон процесу піролізу з отриманням продуктів піролізу будь-який фази 42368 15 Фіг. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22