Виробнича лінія високошвидкісного піролізу

Виробнича лінія високошвидкісного піролізу, що має засіб для подачі сировини для піролізу з реакційною камерою, засіб для вивантаження, димар для відведення газоподібних продуктів горіння, завантажувальний бункер для завантаження побутових відходів органічного походження з механізмом для примусового переміщення відходів, яка відрізняється тим, що має котел пічного типу дії, подрібнювач сировини та послідовно з'єднані шнеком сушильну камеру безперервної дії, 3 піролізу, так як реактор являє собою конструкцію прямого нагріву, і має із-за конструктивних особливостей втрати 20% конденсованої фази. Також відомий деклараційний патент України на корисну модель № 16370, МПК F23G5/00 опублікований у офіційному бюлетені „Промислова власність" №8, 2006 р. "Пристрій для утилізації органічних відходів". Пристрій містить бункернакопичувач, димар, пальник, при цьому в пристрої послідовно з'єднані по потоку відходів бункер-накопичувач, випарник з каналом для випуску пари, піролізний котел з каналом для випуску газоподібних продуктів піролізу і топку з колосниками і димарем, при цьому бункер-накопичувач, випарник і піролізний котел обладнані відповідно першою, другою і третьою нагрівальними оболонками, при цьому порожнина третьої нагрівальної оболонки послідовно з'єднана по потоку газу з порожнинами другої і першої нагрівальник оболонок і містить газовий пальник, що сполучений з каналом для випуску газоподібних продуктів піролізу. Перша нагрівальна оболонка обладнана каналом для випуску води. Порожнина випарника сполучена з другою нагрівальною оболонкою через канал для випуску пари. Недоліком даної корисної моделі є те, що конструкція пристрою дещо громіздка, складна, технологічно дуже складна в використанні та енергетично затратна при експлуатації. Відомий також «Модуль для одержання альтернативних видів палива із полімерних органічних відходів», деклараційний патент України на корисну модель № 6809 МПК F23G5/00 опублікований у офіційному бюлетені „Промислова власність" №5, 2005 р. Модуль для одержання альтернативних видів палива із полімерних органічних відходів, переважно зношених автомобільних шин, включає котел-утилізатор із завантажувальним і розвантажувальним люками і патрубок для відведення паро газової суміші, конденсаційну установку, накопичувальні ємкості із водовідстійниками, блок фільтрів і накопичення газів, блок ректифікації і газопроводи низького та середнього тиску, при цьому котел-утилізатор виконаний у вигляді вертикального закритого з торців, трубчастого корпусу, розділеного по висоті на три секції за допомогою перегородок із отворами, розвантажувальний люк виконаний з боку трубчастого корпусу в нижній частині його середньої секції для вивантаження твердого залишку, в якому розміщені жарові подовжні труби, пропущені через отвори в перегородках, відвідний патрубок під парову газову суміш і завантажувальний люк виконані у верхній частині середньої секції, нижня секція виконана у вигляді жароміцної ванни із завантажувальним вікном під тверде паливо і фурмами під регульовану подачу повітря і газоподібного теплоносія, конденсаційна установка містить конденсаційну колону із дефлегматором і відвідним патрубком під газоподібну суміш, при цьому конденсаційна колона виконана у вигляді сполучених між собою за допомогою перехідних труб, встановлених одна над одною ємкостей із зливними патрубками під текучу і в'язку рідину, відповідно сполучені із накопичувальними ємкостями із водовідстійниками, діаметри перехід 44939 4 них труб і ємкості конденсаційної колони узято в співвідношенні не більше 1:3, блок фільтрів і накопичення газів містить циклон, вхід якого сполучений із відвідним патрубком під газоподібну суміш дефлегматора, а вихід через фільтр грубого очищення, газгольдер низького тиску і фільтр тонкого очищення із розподільною рампою, із двома виходами, один із виходів якого через компенсатор і газгольдер середнього тиску підключені через редукційний клапан до газопроводу низького тиску, інший вихід через систему замкової арматури - до газопроводу низького тиску, блок ректифікації містить колону ректифікації із відвідними патрубками, під відповідну фракцію продукту ректифікації і куб колони із нагрівальним елементом для підведення теплоти до киплячої в кубі рідини, як киплячу рідину куба колони використовують текучу рідину з виходу накопичувальних ємкостей із водовідстійниками, відвідні патрубки колони ректифікації сполучені із розгінними ємкостями, останні сполучені із відповідними ємкостями під альтернативні види палива. Недоліком даного рішення є те, що через проміжок часу після реакції потрібно охолодити реактор, ви грузити вручну кокс (продукти газифікації), що не технологічно і працює з порушенням екологічної та пожарної безпеки. За прототип заявленої корисної моделі прийнято найбільш близьку за суттєвими ознаками "Установка і спосіб переробки органічної сировини в паливні компоненти " патент на винахід Російської Федерації RU 2182684 МПК F23G5/027, F23G7/00, опублікований 20.05.2002 року. Установка для переробки органічної сировини має засіб для подачі сировини для піролізу з реакційною камерою, систему розділу паро газоподібної суміші та засіб для вигрузки, при цьому система розподілу паро газоподібної суміші виконана у вигляді послідовно встановлених циклону, каталітичної насадки, конденсатору, масово обмінної колони, відцентрово активного циклону, центр обіжного вентилятору і шиберного регулятора, в якості засобу для вивантаження встановлений шлюзовий дозатор вивантаження, виконаний у вигляді коробчатого корпусу, в середині якого закріплені верхня і нижня плити з двома циліндричними отворами і прямокутний блок, що має циліндричну камеру в середній частині і встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення між верхньою та нижньою плитами, при цьому верхня плита з'єднана через перший циліндричний отвір з нижньою частиною реактора для піролізу, а через другий циліндричний отвір з паровою камерою, обладнаною розпилювачем і кришкою, до якої прикріплений патрубок для відводу пару, а нижня плита через другий циліндричний отвір з'єднана з камерою гасіння, оснащеною відкидною кришкою, реактор для піролізу оснащений паливною камерою, розміщеною у нижній частині навколо його реакційної камери. Конденсатор з'єднаний з збірником конденсату через холодильник. Масово обмінна колона з'єднана зі збірником паливної рідини через холодильник. Відцентровий активний циклон з'єднаний зі збірником паливної рідини. Реактор для піролізу оснащений шлюзовим дозатором, 5 виконаним у вигляді коробчатого корпусу, в середині якого закріплені верхня і нижня плити з циліндричними отворами, між якими встановлений з можливістю зворотно-поступального руху прямокутний блок з циліндричною камерою в середній частині. Недоліком даного рішення є те, що конструкція шахтного типу роботи, що не дає змоги під час роботи контролювати процес сушки сировини, та температурний режим самого процесу піролізу, так як реактор являє собою конструкцію прямого нагріву, і має із-за конструктивних особливостей втрати 20% конденсованої фази, джерелом теплоти є плазмотрон, який є енергоємний та весь залишок відходів скидають у водяну ванну з великим паровим виділенням, насичену фенолами, що екологічно не прийнятна. В основу заявленого рішення поставлена задача створення надійної виробничої лінії по швидкісному піролізу побутових, промислових та сільськогосподарських відходів органічного походження для отримання альтернативних рідкого та газоподібного палива. Поставлена задача вирішується тим, що виробнича лінія по швидкісному піролізу побутових відходів органічного походження має засіб для подачі сировини для піролізу з реакційною камерою, засіб для вивантаження, димар для відводу газоподібних продуктів горіння, завантажувальний бункер для завантаження побутових відходів органічного походження з механізмом для примусового переміщення відходів, має котел пічного типу дії, подрібнювач сировини та послідовно з'єднані шнеком сушильну камеру безперервної дії, горизонтальний трубчатий реактор непрямого способу дії, причому реактор складений з камери сушіння, і з неї виведений паропровід, та з реакційної зони реактора і з неї виведена порожниста труба, послідовно з'єднана з вологовідділяючим сепаратором та масообмінним пристроєм (скрубером), конверсійним каталітичним реактором, розміщеним над горизонтальним трубчатим реактором, та конденсатором, що має конденсаційну колону з відвідним патрубком під газоподібну суміш, при цьому конденсаційна колона виконана у вигляді порожнистих труб одна в одній, їх вихід сполучений з адсорбером з відділенням для рідких продуктів, та з накопичувачем, по відвідних патрубках якого продукти виведені до каталітичного крекінгу. В основі роботи виробничої лінії лежить принцип високошвидкісного піролізу переробки органічних сполук на молекулярному рівні, з переходом цих сполук з твердого в рідкий або газоподібний стан, з миттєвим нагрівом первинної сировини (побутових відходів органічного походження в тому числі полімерних), зі швидкістю 10000град/сек. до кордонів розпаду в конденсованій фазі. В конструкції запропонованої корисної моделі цей процес проходить в наступній послідовності: кипіння переходу низькомолекулярних сполук, насамперед води в газоподібний стан, процес сушіння первинної сировини, газифікація високомолекулярних сполук в процесі високошвидкісного піролізу з отриманням синтез-газу та подальшою гідрогенізацією за процесом Фішера-Тропша. 44939 6 Суть корисної моделі пояснюється кресленнями на яких представлені: на Фіг.1: зображення загального вигляду виробничої лінії високошвидкісного піролізу відходів; на Фіг.2 представлене зображення блок - схеми виробничої лінії високошвидкісного піролізу відходів, де схематично зображені: завантажувальний бункер 1, сушильна камера 2, трубчатий реактор 3, шнек 4, волого відділяючий сепаратор 5, масообмінний пристрій (скрубер) 6, конверсійний каталітичний реактор 7, конденсатор 8, накопичувач 9, адсорбер 10, подрібнювач 11, котел 12 пічного типу дії з димарем 13. Виробнича лінія швидкісного піролізу побутових відходів органічного походження має подрібнювач сировини 11, завантажувальний бункер 1 для завантаження побутових відходів органічного походження з механізмом для примусового переміщення відходів, котел пічного типу дії 12 з димарем 13 для відводу газоподібних продуктів горіння, та послідовно з'єднані шнеком 4, сушильну камеру безперервної дії 2, горизонтальний трубчатий реактор З непрямого способу дії, причому реактор 3 складений з камери сушіння і з неї виведений паропровід, та з реакційної зони реактора і з неї виведена порожниста труба, послідовно з'єднана з вологовідділяючим сепаратором 5 та масообмінним пристроєм (скрубером) 6, конверсійним каталітичним реактором 7, розміщеним над горизонтальним трубчатим реактором 3, та конденсатором 8, що має конденсаційну колону з відвідним патрубком під газоподібну суміш, при цьому конденсаційна колона виконана у вигляді порожнистих труб одна в одній, їх вихід сполучений з адсорбером 10 з відділенням для рідких продуктів, та з накопичувачем 9, по відвідним патрубкам якого продукти виведені до каталітичного крекінгу. Виробнича лінія швидкісного піролізу працює наступним чином: перед завантаженням сировина завчасно подрібнена в подрібнювачі 11, проходить через завантажувальний бункер 1, з'єднаний з сушильною камерою безперервної дії 2, з подальшим виводом сухого продукту за допомогою шнека 4, в доведений до високої температури горизонтального трубчатого реактора непрямого способу дії 3. В реакторі 3 відбувається процес високошвидкісного піролізу. В реакційній зоні горизонтального трубчатого реактора 3 проходить високотемпературний нагрів сировини зі швидкістю 10000°С/ секунду, до границь існування органічних сполук в конденсованій фазі. Отриманий продукт піролізу через вологовідділяючий сепаратор 5 та масообмінний пристрій (скрубер) 6 після збагачення високо кисневими добавками направлений в конверсійний каталітичний реактор 7, що збільшує вихід високоякісного синтез продукту. До каталітичного реактору 7 підведений паропроводом пар, отриманий в сушильній камері 2 для гідрогенізації продукту з метою отримання високо кисневих добавок. Автоматичне вивантаження отриманого твердого продукту піролізу (коксу) зроблене по шнеку 4. З каталітичного реактору 7 синтез газ направлений в конденсатор 8, конденсований з безперервним виводом рідкого продукту до накопичувана 9. Неконденсовані залишки газу подані до адсорбера 10, де розділені на рідку і газову 7 фракції. Рідка фракція виведена до накопичувана 9, а газова фракція задіяна для підтримки температурного режиму роботи реактора 3. Рідка фракція нагріта до необхідної температури і задіяна для подальшого каталітичного крекінгу, з отриманням фракційних видів альтернативного рідкого палива. Для підтримки температури та розігріву реактора використаний котел 12 пічного типу дії з димарем 13 для відводу газоподібних продуктів горіння. Джерелом енергії для роботи котла використане тверде та газоподібне паливо, отримане при роботі піролізу самої виробничої лінії. Габаритні розміри виробничої лінії високошвидкісного піролізу: 2,5м´0,6м´1,8м. Виробнича потужність що найменше 360кг/год. Проведені випробування виробничої лінії високошвидкісного піролізу показали, що отриманий гарячий пар відведений і пропущений по трубах для обігріву приміщень дав можливість підтримувати сталу температуру 65°С в обігрівальних трубах для приміщень, теплиць, житлових будинків площею приблизно до 1000кв.м. При проведенні експериментального випробування виробничої лінії високошвидкісного піролізу були отримані альтернативні види палива, та вуглеподібний залишок, який є висококалорійною добавкою до сухих видів палива таких як вугілля, дрова, тощо. 44939 8 Основні технологічні дані виробничої лінії високошвидкісного піролізу: - Температура отриманого пару - 120°С і більше - Отримання газорідинної-фракції - 65-70% від сухої фракції - Вуглеподібна фракція - 10-15 від сухої фракції - Калорійність газу - 5500ккал/кг - Калорійність рідкої фракції - 9600ккал/кг - Калорійність вуглеподібного залишку 7200ккал/кг - Енергоспоживання - 2,2кВт/год. Конструкція даної виробничої лінії дозволяє отримати високий економічний ефект при її використанні, надійність у роботі, економічність, простота, невеликі габаритні розміри, дозволяють отримати з твердих відходів органічного походження: альтернативні види палива, в великих об'ємах пар з мінімальними затратами та для обігріву приміщень та вуглеподібний залишок, який є висококалорійною добавкою до сухих видів палива таких як вугілля, дрова. Виробнича лінія поряд з аналогічним обладнанням дасть змогу вітчизняним товаровиробникам поставляти на вітчизняний і закордонний ринок конкурентноздатну продукцію, мати значну економію та уникнути забруднення навколишнього середовища. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 44939 Підписне 10 Тираж 28 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