Установка для сухого піролізу відпрацьованих гумопластикових технічних виробів типу покришок, шин та коліс

1. Установка для сухого піролізу відпрацьованих гумопластикових технічних виробів типу покришок, шин та коліс, що містить футеровану камеру, в якій розміщені кілька металевих реакторів, кожний яких має завантажувальний отвір, оснащений заслінкою і відвідний патрубок, колектор, в який виходять відвідні патрубки реакторів, щонайменше один пристрій для подачі теплоносія до реакторів, теплообмінник, який зв'язаний з колектором, та газгольдер, вхід якого зв'язаний з теплообмінником, а вихід - з пристроєм для подачі теплоносія до реакторів, яка відрізняється тим, що реактори знаходяться в спільній камері, ширина U 1 3 подібних продуктів піролізу за хімічним складом (510 % від маси одержуваного продукту піролізу) і знижує їхню калорійність, тобто споживчу цінність. Одержуваний продукт піролізу неоднорідний за якостями, погіршує свої показники до закінчення процесу переробки. Відома установка для піролізу гумових покришок, що містить дві камери, кожна з яких утворена футерованим корпусом з розміщеними в них перфорованими реакторами, пристрої для подачі газу - теплоносія в кожну з камер його спалювання, які зв'язані з теплообмінником і обладнані вентиляторами і камерами змішування, відвідний патрубок для відводу продуктів піролізу та відхідних газів, розміщений в кожній камері і зв'язаний з теплообмінником, який взаємозв'язаний з газгольдером [патент на винахід США, № 5783046, МПК С10В51/00, опубл. 21.07.1998]. Недоліками такої установки для піролізу гумових покришок є те, що необхідною умовою роботи відомої установки є наявність контакту перероблюваного матеріалу з твердим (коксовий залишок) і газоподібним (продукти спалювання надмірного газу і коксового залишку) теплоносіями, що призводить до підвищеного вмісту пилу в продуктах піролізу. Крім того, на відомій установці здійснюють процес високотемпературного окислювального піролізу перероблюваних матеріалів, що потребує ускладнення установки і підвищення енергетичних витрат. Отримані продукти піролізу характеризуються низькими споживчими показниками, оскільки до складу піролізного газу входять такі баластні додатки, як азот, двоокис вуглецю, сірководень, а вихід рідких продуктів піролізу низький (на рівні 25 %), бо в процесі піролізу відбувається їхній вторинний розклад і газифікація. Для забезпечення стійкої роботи відомої установки кількості і теплотворної здатності піролізного газу, що повертається після теплообмінника, недостатньо, тому установка додатково обладнана вентиляторами, що призводить до підвищення енергетичних витрат. Висока температура (до 1300 °С) в реакторі відомої установки обумовлена допалюванням коксового залишку при наявності повітряного дуття (сажу як паливо використати не можна), тому вимагається внутрішні стінки реактора або футерувати від прогару, або проводити охолоджування окремих зон, що також призводить до підвищення енергетичних витрат. За найближчий аналог прийнята установка для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів, що містить не менше, ніж три камери, розташовані в одному футерованому корпусі і відділені одна від одної футерованими перегородками, металеві реактори, розміщені в футерованих камерах, при чому верхня частина кожного з реакторів закрита не футерованою кришкою, яка знаходиться над футерованою камерою, пристрої для подачі теплоносія в кожну з камер його спалювання, які зв'язані з теплообмінником, взаємозв'язаним з газгольдером, відвідний патрубок, розміщений в кожній камері, взаємозв'язаний з теплообмінником (патент України на винахід, № 28131, МПК С10J3/00, опубл. 16.10.2000). 60972 4 Недоліком найближчого аналога є те, що реактори розміщені в окремих камерах, нагрів реактора відбувається в кожній камері автономно, а перероблювані вироби розміщуються в реакторі стовпчиком. Це приводить до створення неоднорідного температурного поля, так як реактор закритий не футерованою кришкою, внизу реактора температура набагато вища, ніж вверху, що супроводжується значними тепловими втратами. Автономний нагрів у кожній камері окремо вимагає установку спеціальних горілок, що потребують їх індивідуального обслуговування. Установка покришок в корзині одна на одну приводить до перегріву по зовнішньому контуру покришок і до недогріву по внутрішньому. Неоднакові теплові умови переробки приводять до великої кількості непрореагованого залишку (до 20 %). Така конструкція не дозволяє повністю автоматизувати процес, що в сукупності приводить до зменшення КПД установки в цілому. В основу корисної моделі поставлено завдання створити таку установку для сухого піролізу відпрацьованих гумопластикових технічних виробів типу покришок, шин та коліс, в якій шляхом зміни конструкції реакторів і їх взаємного розташування досягаються створення умов для автономного оброблювання одного виробу або одного контейнера з виробами при його вертикальному розташуванні однаковим за температурою і інтенсивністю полем що забезпечує більш повне проходження процесу піролізу і повністю виключає утворення непрореагованого залишку. Поставлена задача вирішується тим, що запропонована установка для сухого піролізу відпрацьованих гумопластикових технічних виробів типу покришок, шин та коліс, що містить футеровану камеру, в якій розміщені кілька металевих реакторів, кожний яких має завантажувальний отвір, оснащений заслінкою і відвідний патрубок, колектор, в який виходять відвідні патрубки реакторів, щонайменше один пристрій для подачі теплоносія до реакторів, теплообмінник, який зв'язаний з колектором та газгольдер, вхід якого зв'язаний з теплообмінником, а вихід - з пристроєм для подачі теплоносія до реакторів, у якій, згідно з корисною моделлю, реактори знаходяться в спільній камері, ширина кожного з них вибрана такою, що забезпечує вертикальне розміщення виробу, що обробляють, причому отвір з заслінкою знаходиться з боку розташування торця виробу, а пристрій для подачі теплоносія до реакторів виконаний таким, що забезпечує фронтальне розташування факелу. В запропонованій установці завдяки реакторам, в яких автономно оброблювальний виріб або контейнер з виробами розташований у вертикальній площині, забезпечується можливість обробляння кожного виробу одноковим за температурою і інтенсивністю полем по всьому його об'єму. Це дає можливість по-перше, досягти більш повного піролізу а значить виключити утворення непрореагованого залишку, по-друге, забезпечити задання певного постійного регламенту процесу, а значить можливість його автоматизування. 5 У переважному варіанті при переробці малогабаритних матеріалів для забезпечення фронтального розташування факелу і створення рівномірного теплового поля пристрій для подачі теплоносія до реакторів виконаний у вигляді щілиноподібного сопла. У переважному варіанті при переробці крупно габаритних матеріалів для забезпечення фронтального розташування факелу і створення рівномірного теплового поля пристрій для подачі теплоносія до реакторів виконаний у вигляді набору форсунок, встановлених під кожним реактором та/або в проміжках між ними. Для забезпечення можливості переробки подрібнених матеріалів установка додатково містить контейнери, для розміщення всередині реакторів. Подрібнені або маломірні матеріали можна обробляти одночасно, наприклад з шинами або покришками, розміщуючи їх в центральному отворі. Для більш повного підсушення газоподібних продуктів піролізу установка містить додатковий теплообмінник, який встановлений послідовно з основним. Установка пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображена блок-схема запропонованої установки; на фіг. 2 - футерований корпус в поперечному та повздовжньому перерізі. Установка містить футеровану камеру 1, в якій розміщені кілька металевих реакторів 13, кожний з яких має завантажувальний отвір 17, оснащений заслінкою 14 і відвідний патрубок 15 з вентилем 2 колектор 3, в який виходять відвідні патрубки реакторів 15, пристрій для подачі теплоносія 16 до реакторів, основний 4 та додатковий 7 теплообмінник, який зв'язаний з колектором 3, газгольдер 9, вхід якого зв'язаний з теплообмінником (вхідний патрубок 21), а вихід - з пристроєм для подачі теплоносія 16 до реакторів (вихідний патрубок 22). Для відводу тепла до основного теплообмінника 4 під'єднана система охолодження 5, обладнана насосом 10. Для виділення рідкої фракції установка обладнана накопичувачем 11, зливним патрубком 12 і зливним трубопроводом 18. Між основним 4 та додатковим 7 теплообмінником установлений краплиноуловлювач 6 через трубопровід 20. Для накопичення сухого охолодженого піролізного газу перед газгольдером 9 установлений компресор 8, зв'язаний по газопроводу 19 з пристроєм для подачі теплоносія 16. Установка працює наступним чином. Відпрацьовану покришку чи шину 23 (на кресленні не вказано) поміщують через завантажувальний отвір 17 у вертикальному положенні в металевий реактор 13, установлений у футерованій камері 1, і щільно закривають заслінку 14. В футеровану камеру 1 через пристрій для подачі теплоносія 16 подають газоподібний теплоносій і запалюють. Після нагрівання реактора до заданої робочої температури піролізу (близько 350-850 °С) підтримують робочий тиск шляхом відведення продуктів піролізу через відвідний патрубок 15, робота якого регулюється вентилем 2. В результа 60972 6 ті піролізу утворюються три фракції - тверда, рідка і газоподібна. Тверду фракцію залишають в металевому реакторі 13 і після зупинки роботи установки видаляють. Рідкі і газоподібні продукти піролізу з відвідного патрубка 15 подають основний теплообмінник 4 через колектор 3. У основному теплообміннику 4 продукти піролізу розділяють на рідку та газоподібну фракції. Рідку фракцію збирають у накопичувачі 11 у по зливному патрубку 12 направляють для подальшого транспортування до споживача. Для відводу тепла до основного теплообмінника 4 під'єднана система охолодження 5, обладнана насосом 10. Газоподібну фракцію по трубопроводу 20 подають через краплиноуловлювач 6 на додатковий теплообмінник 7. У додатковому теплообміннику піролізний газ доохолоджується, скраплену рідку фракцію по зливному трубопроводу 18 подають в накопичувачі 1. Сухий охолоджений піролізний газ компресором 8 закачують через вхідний патрубок 21 в газгольдер 9, з якого через вихідний патрубок 22 по газопроводу 19 подають у пристрій для подачі теплоносія 16. Установка забезпечує високий вихід рідких продуктів піролізу, що пов'язано з низькою швидкістю нагрівання перероблюваного матеріалу. При повільному нагріванні щільного перероблюваного матеріалу відбувається деполімеризація каучуку з частковим крекінгом вуглеводню, випаровування та відгонка рідких продуктів піролізу без їхнього вторинного розкладу. На виході отримують висококалорійні продукти піролізу в трьох фазах. Максимальний вихід рідких продуктів піролізу (близько 58 % від маси перероблюваного матеріалу) має високу калорійність (30-40 МДж) і низьку зольність. Рідкі продукти піролізу можуть бути використані в енергетиці і металургійній промисловості як ефективне паливо, альтернативне мазуту та іншим рідкопаливним матеріалам. Окремі фракції рідкого продукту можуть бути використані як зв'язуюче для дорожнього покриття за рахунок високого вмісту в них смол. Газоподібні продукти піролізу - знепилений і незабаластований двоокисом вуглецю, азотом, сіркою газ - є висококалорійним паливом і має теплотворну здатність порядку 32 МДж. Твердий залишок піролізу, що утвориться в реакторі, являє собою практично чистий вуглець з незначним вмістом оксидів кальцію заліза, має високу сорбційну ємність, а при додатковій обробці може бути використаний як ефективний адсорбент для очистки продуктів коксохімії при виробництві нафталіну, фталевої кислоти тощо. Робота запропонованої установки значно знижує енергетичні витрати при переробці твердих вуглеводневих матеріалів, оскільки не вимагає попередньої підготовки перероблюваного матеріалу - сортування, подрібнення, фракціонування та інше, не вимагає додаткових джерел тепла, так як установка автономна, в установці відсутні тепловтрати шляхом випромінювання. Незважаючи на те, що завантаження і вивантаження контейнерів в реакторі здійснюють дискретно, при створенні касетного циклу установка працює в безперервному режимі, забезпечуючи високу продуктивність. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 60972 8 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