Спосіб утилізації пластикових медичних і подібних відходів з отриманням альтернативних видів компонентів моторних палив

1. Спосіб утилізації пластикових медичних і подібних відходів з отриманням альтернативних видів компонентів моторних палив, що включає піроліз пластикових відходів у реторті піролізної печі, яку нагрівають переважно теплом неконденсованих піролізних газів, і отримання сконденсованої піролізної рідини, який відрізняється тим, що після цього зазначену піролізну рідину подають у реторту піролізної печі, нагрівають і піддають атмосферній ректифікації у встановленій на реторті ректифікаційній колоні насадочного типу, після U 2 (19) 1 3 собу, що заявляється, є піроліз пластикових відходів у реторті піролізної печі, яку нагрівають переважно теплом неконденсованих піролізних газів, і отримання сконденсованої піролізної рідини. У відомому способі піролізна рідина є готовим продуктом для подальшого використання як пічного палива. Однак, піролізна рідина може бути шляхом атмосферної ректифікації розділена на фракції і використана як альтернативний додаток до моторних палив, що сприяє економії природної сировини. У цьому випадку необхідно мати окрему ректифікаційну установку, тобто реалізація повного технологічного циклу від пластикових відходів до компонентів моторних палив передбачає наявність двох установок - піролізної і ректифікаційної, що значно ускладнює спосіб утилізації пластикових відходів. А використання піролізної рідини тільки як пічного палива не сприяє ефективності її використання. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу утилізації пластикових відходів, в якому з метою утилізації пластикових медичних і подібних відходів з отриманням альтернативних видів компонентів моторних палив шляхом введення додаткових операцій забезпечується виконання операцій піролізу відходів і атмосферної ректифікації піролізної рідини на одній тій самій піролізній установці з деяким її переобладнанням на другому етапі і сприяє збільшенню ефективності використання піролізної рідини. У результаті досягається спрощення і здешевлення отримання альтернативних видів компонентів моторних палив, зумовлені створенням замкнутого технологічного циклу в межах однієї установки, й економія мінерального палива. Поставлена задача вирішується тим, що в способі утилізації пластикових медичних і подібних відходів з отриманням альтернативних видів компонентів моторних палив, що включає піроліз пластикових відходів у реторті піролізної печі, яку нагрівають переважно теплом неконденсованих піролізних газів, і отримання сконденсованої піролізної рідини, згідно з корисною моделлю новим є те, що після цього зазначену піролізну рідину подають у реторту піролізної печі, нагрівають і піддають атмосферній ректифікації у встановленій на реторті ректифікаційній колоні насадочного типу, після чого збирають сконденсовану фракцію, температура кипіння якої переважно від 40 °С до 170 °С, для використання переважно як компонента моторного палива при виготовленні компаундованих (сумішевих) автомобільних бензинів і сконденсовану фракцію, температура кипіння якої переважно від 170 °С до 320 °С, для використання переважно як компонента моторного палива при виготовленні компаундованого (сумішевого) дизельного палива. Новим також є те, що піролізний газ і зазначені фракції конденсують у блоці охолоджувачівконденсаторів, по якому пропускають оборотну воду. Новим також є те, що у процесі атмосферної ректифікації піролізну піч нагрівають теплом неконденсованих газів та/або пічним паливом, в яко 58832 4 сті якого використовують кубовий залишок з реторти. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Уведення додаткових операцій, а саме: - подача піролізної рідини у реторту піролізної печі; - нагрівання піролізної рідини у реторті; - піддавання піролізної рідини атмосферній ректифікації у встановленій на реторті ректифікаційній колоні насадочного типу; - збирання сконденсованої фракції, температура кипіння якої переважно від 40 °С до 170 °С; - збирання сконденсованої фракції, температура кипіння якої переважно від 170 °С до 320 °С; у сукупності з відомими ознаками корисної моделі, що заявляється, забезпечує отримання альтернативних видів компонентів моторних палив з пластикових медичних і подібних відходів на одній установці у два етапи: спочатку шляхом піролізу відходів на піролізній установці, після цього шляхом атмосферної ректифікації піролізної рідини на піролізній установці із встановленій на ній ректифікаційною колоною, тобто у замкнутому технологічному процесі в межах однієї установки, що значно спрощує і здешевлює спосіб у порівнянні з проведенням двох процесів окремо - піролізу і ректифікації на двох окремих установках. Крім цього, заявлений спосіб дозволяє використовувати піролізну рідину не тільки як пічне паливо, що не є ефективним, а і як компонент моторних палив, що сприяє економії мінеральних палив. Крім того, нагрівання піролізними газами на етапі піролізу і зазначеними фракціями на етапі ректифікації оборотної води, яку пропускають по блоку охолоджувачів-конденсаторів, сприяє підвищенню ефективності використання тепла, що також здешевлює спосіб, і створенню замкнутого технологічного циклу. А нагрівання піролізної печі у процесі атмосферної ректифікації теплом неконденсованих газів та/або пічним паливом, в якості якого використовують кубовий залишок з реторти, значно зменшує використання додаткового палива, що також здешевлює спосіб. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображена технологічна схема піролізної установки для проведення першого етапу способу - піролізу пластикових відходів; на фіг. 2 - технологічна схема переобладнаної піролізної установки для проведення другого етапу способу - атмосферної ректифікації піролізної рідини. На схемах позначені: 1 - піролізна піч, 2 - футеровка піролізної печі, 3 - реторта, 4 пальник, 5, 13, 15, 16, 17, 18 - запірна арматура, 6 - технологічний трубопровід, 7 - котельна труба, 8 блок охолоджувачів-конденсаторів, 9 - прийомна ємність - сепаратор, 10 - сконденсовані продукти, 11 - трубопровід неконденсованих газів, 12 - ректифікаційна колона, 14 - кришка реторти, 19 - опорний кронштейн, 20 - насадочний блок ректифікаційної колони, 21 - термопара. Заявлений спосіб реалізують таким чином. 5 Для проведення першого етапу в реторту 3 піролізної ретортної печі 1 (фіг. 1) завантажують попередньо здрібнені пластикові медичні відходи (шприци, одноразові системи тощо). Щільно за допомогою болтів закривають кришку 14 реторти 3. Завантажену медичними відходами реторту 3 поміщають у піч 1. За допомогою запірної арматури 13 з'єднують технологічний трубопровід 6 з патрубком, ввареним у кришку 14 реторти 3. Весь технологічний трубопровід 6 і запірна арматура 5, 13, 15, 16, 17, 18 мають для складання між собою фланцеві розбірні з'єднання. Підпалюють пальник 4, працюючий на пічному паливі, який оснащений вентилятором високого тиску для подачі в камеру згоряння печі 1 необхідної кількості повітря для підтримки процесу горіння. Пічні гази виходять з котельної труби 7. Відразу після початку процесу горіння в печі 1 вмикають насос подачі оборотної води для циркуляції її в блоці 8 охолоджувачівконденсаторів. Нагріті гази з реторти 3 по трубопроводу 6, через блок 8 і прийомну ємність-сепаратор 9 проходять у камеру згоряння печі 1. Для руху нагрітих газів із ємності-сепаратора 9 у камеру згоряння печі 1 передбачений газовідвідний трубопровід 11. Внутрішній об'єм реторти 3 заповнений медичними відходами й повітрям, у міру нагрівання повітря в реторті 3 розширюється і через трубопровід 6 витісняється з реторти 3 через блок 8 у ємністьсепаратор 9, потім по трубопроводу 11 у камеру згоряння печі 1. При досягненні у внутрішньому об'ємі реторти 3 температури 290 °С починається процес деструкції пластикових відходів, у результаті якого утворюються піролізні гази, які потрапляють з реторти 3 по трубопроводу 6, блоку 8, трубопроводу 11 у камеру згоряння печі 1, де вони повністю згоряють, при цьому створюючи додаткове тепло для підігріву реторти 3. Це дозволяє зменшити подачу пічного палива на пальник 4. У міру збільшення температури у внутрішньому об'ємі реторти 3 (процес піролізу залежно від виду пластикових відходів проходить у температурному режимі від 290 °С до 600 °С) кількість піролізних газів збільшується настільки, що пальник 4 працює на найменшій потужності для підтримки процесу горіння. Тобто нагрівання внутрішнього об'єму реторти 3 відбувається практично за рахунок тепла, отриманого від згоряння піролізних газів. Для нагрівання реторти 3 можуть також використовувати пічні гази. При температурному режимі від 400 °С до 600 °С піролізні гази, що виходять з реторти 3, через трубопровід 6 частково конденсуються в блоці 8 і збираються в ємності-сепараторі 9. Неконденсовані гази з ємності-сепаратора 9 через трубопровід 11 відводять у камеру згоряння печі 1, де вони повністю згоряють, не наносячи шкоди довкіллю. У внутрішньому об'ємі реторти 3 конструктивно передбачена термопара для контролю температурного режиму процесу піролізу. Показання термопари виведені на пульт управління піролізної установки. Для контролю тиску у внутрішньому об'ємі реторти 3 також конструктивно передбачений манометр. Процес піролізу медичних відходів за даною технологією проводять при 58832 6 атмосферному тиску. Для запобігання нагрівання зовнішньої стінки корпуса печі 1 його внутрішня частина обладнана футеровкою 2 з шамотного жароміцного бетону. Отриману на першому етапі піролізну рідину піддають атмосферній ректифікації на тій самій, але дещо переобладнаній, піролізній установці (фіг. 2). Для цього заміняють кришку 14 реторти 3 на аналогічну кришку з встановленою на ній ректифікаційною колоною 12 насадочного типу, трубопроводом 6 з'єднують ректифікаційну колону 12 з блоком 8 охолоджувачів-конденсаторів. Після цього заповнюють реторту 3 на 2/3 об'єму піролізною рідиною, закривають кришку 14 реторти 3, вмикають пальник 4. Контролюють температуру парів, швидкість нагрівання компонентів моторних палив, що утворюються в результаті нагрівання піролізної рідини, за допомогою термопари 21. Температура початку кипіння піролізної рідини близько 40 °С, кінець кипіння близько 320 °С. Як і на першому етапі, пари компонентів моторних палив охолоджують у блоці 8, по якому пропускають оборотну воду. Неконденсовані у блоці 8 гази трубопроводом 11 подають у камеру згоряння печі 1, де вони згоряють, нагріваючи реторту 3. Сконденсовану в блоці 8 фракцію, температура кипіння якої від 40 °С до 170 °С, збирають у ємності-сепараторі 9, звідки її викачують, відкриваючи і закриваючи запірну засувку 17. Після цього підвищують температуру в печі 1 за допомогою пальника 4 і продовжують ректифікацію піролізної рідини, що залишилася. Сконденсовану в блоці 8 фракцію, температура кипіння якої від 170 °С до 320 °С, збирають у ємності-сепараторі 9, звідки її викачують, відкриваючи і закриваючи запірну засувку 17. По закінченню процесу реторту 3 звільняють від кубового залишку. Для більш якісної ректифікації піролізної рідини насадочну колону 12 можна обладнати вузлом зрошення, так званою флегмою. Фракція, температура кипіння якої від 40 °С до 170 °С, може бути використана як компонент моторного палива при виготовленні компаундованих (сумішевих) автомобільних бензинів. Фракція, температура кипіння якої від 170 °С до 320 °С, може бути використана як компонент моторного палива при виготовленні компаундованого (сумішевого) дизельного палива. Кубовий залишок або мазутносолідольна фракція може бути використана як пічне паливо або може бути піддане вакуумній ректифікації для одержання широкої масляної фракції й бітумів. Таким чином, заявлений спосіб утилізації відходів твердих полімерних матеріалів на піролізній установці пропонованої конструкції забезпечує одержання не просто піролізної рідини, а конкретно альтернативних видів компонентів моторного палива. З огляду на зменшення природних запасів вуглеводної сировини у світовому масштабі, спосіб одержання альтернативних видів моторного палива практично з пластикового сміття дуже актуальний. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 58832 8 Підписне Тираж 23 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