Установка для термічної переробки твердих органічних відходів

Установка для термічної переробки твердих органічних відходів, що включає з'єднані трубопроводами реактор, обладнаний елементами зовнішнього обігріву і герметичною кришкою, конденсатор, компресор і ємкості для збору продуктів піролізу, а також розміщений над зоною реактора зонт витяжки з відводом на очисні споруди, виймальний контейнер для завантаження відходів і вивантаження твердого залишку, яка відрізняється тим, що установка додатково містить барботер, з'єднаний трубопроводами з реактором, обхопленим елементами електронагріву, і з конденсатором, пристрій для душування з дозатором, вмонтований в кришку реактора, що виконана знімною, обладнана підйомним механізмом і з'єднується з реактором за допомогою металопдрозатвора, випарник і вузол розвантаження твердого залишку, які розміщені автономно, а барботер t конденсатор споряджені відводами до ємкостей для збору рідких фракцій, що з'єднані трубопроводами з ємкістю для змішування продуктів піролізу. ~ Корисна модель відноситься до пристроїв для термічної переробки твердих органічних ВІДХОДІВ, зокрема, для утилізації зношених шин, переважно цільних, і може бути використана в ХІМІЧНІЙ, енергетичній галузях промисловості, а також як природоохоронний об'єкт. Відома установка для переробки твердих органічних ВІДХОДІВ, що включає герметичний реактор, трубопроводи для відводу піролізного газу, пристрій для завантаження сировини і виймання з реактора твердого залишку, (декл. патент України №36342 А "Способ утилизации органических твердих бытовых отходов", МПК 6 F23G 5/027, публ. 16.04.2001, бюл. №3, 2001р.). Установка призначена для проведення піролізу відходів з одержанням первинної парогазової суміші, її конденсації і одержання твердого вуглецевого залишку. До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомої установки, відноситься те, що у відомому пристрої не передбачена переробка цільних зношених шин, армованих текстильним, металевим або комбінованим кордом. Відома установка для переробки твердих органічних відходів, що включає реактор для піролізу зношених шин без попереднього подрібнювання, пристрій для завантаження відходів і вивантаження твердого залишку. (Шеин B.C. і ін. "Обезвреживание и утилизация выбросов и отходов при прои зводстве и переработке эластомеров", М., "Хімія", 1987р., стор. 229). До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомої установки, відноситься те, що переробка відходів здійснюється в псевдозрідженому шарі, процес безперервний, повинен бути забезпечений складним апаратурним оформленням і, що не менш важливо, безперебійним постачанням сировиною. Відома установка для термохімічної переробки твердих органічних відходів, що включає реактор, виймальний контейнер для завантаження відходів і вивантаження твердого залишку, трубопроводи відводу піролізного газу, компресор і ресивер. (Декл. патент України №45291А "Способ термохимической переработки твердых органических отходов", МПК 6 С 08 К 3/22, публ. 15.03 2002р., бюл. "Промислова власність" №3 2002р.) Установка призначена для сумарної переробки твердих органічних каучукомістких ВІДХОДІВ разом з наповнювачами й армуючими матеріалами, при цьому необхідне використання хімічних реагентів разом з гострою парою, що веде до руйнування трубопроводів, однак істотного поліпшення якості продукту, що випускається, не забезпечує. Найбільш близьким пристроєм того ж призначення до заявленої корисної моделі по сукупності ознак є установка для термічної переробки твер со 1413 дих органічних ВІДХОДІВ, ЩО включає з'єднані трубопроводами реаістор, обладнаний елементами зовнішнього обігріву і герметичною кришкою, конденсатор, компресор і ємності для збору продуктів піролізу, а також розташований над зоною реактора зонт витяжки з відводом на очисні споруди, виймальний контейнер для завантаження відходів І вивантаження твердого залишку {Рыжков С.С., Маркина Л.Н. и др. "Особенности процесса многоконтурного пиролиза высокомолекулярных органических отходов", "Экотехнологии и ресурсосбережение", 2001р. №5, crop. 5 6 - 6 1 ) прийнято за прототип. До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомого пристрою, який прийнято за прототип, відноситься те, що у відомій установці реактор обігрівається спалюванням у пальнику шролізного газу, при цьому ускладнене чітке регулювання температурного режиму процесу піролізу, крім того, згоряє піролізний газ - високотемпературний теплоносій, що представляє інтерес як товарний продукт; апаратурне оформлення процесу досить складне, а поділ піролізного газу і рідкої фракції на продукти різної якості і призначення сумнівні, якщо врахувати неоднорідний, часом невизначуваний склад сировини. Суть корисної моделі полягає у такому Тверді органічні каучукомісткі відходи - це промислові відходи (залишки сировини і матеріалів, що лишаються в процесі виробництва, які частково або цілком утратили свою якість) І відходи споживання (відпрацьовані матеріали, зношені вироби - шини, кабель та ін.) Згадані відходи характеризуються тим, що в них містяться матеріали, які не втратили своєї цінності в процесі використання. Гума, як конструктивний матеріал, до часу виходу виробу з експлуатації зазнає незначних структурних змін за рахунок присутності в ній різних протистарителів, пом'якшувачів та інших добавок, за рахунок чого каучукомісткі відходи і гумові вироби, найбільш масові з яких - зношені шини, є цінною вуглецевою сировиною Найбільш ефективним способом переробки твердих органічних ВІДХОДІВ на сучасному рівні розвитку техніки визнаний і широко використовується у СВІТОВІЙ практиці піроліз - термічне деструктивне розкладання, у результаті якого одержують продукти, подібні до продуктів крекінгу нафтової сировини, які використовуються в різних галузях народного господарства. Однак, варто мати на увазі, що склад сировини, особливо зношених утильних шин, неоднорідний, найчастіше невизначений, тому продукти піролізу виходять з нестабільними, але високоенергетичними характеристиками. З усіх відомих способів піролізу зважаючи на найменші капітальні витрати для забезпечення апаратурного, контрольно-вимірювального, лабораторного устаткування становить інтерес низькотемпературна деструктивна розгонка без доступу кисню, так званий сухий піроліз. У результаті сухого піролізу утворюються піролізний газ з високою теплотою згоряння, рідкі продукти і твердий вуглецевий залишок (напівкокс). Кількість і якість продуктів сухого піролізу залежать від складу відходів, що переробляються, і параметрів процесу; при температурі 450-550°С (напівкоксуванні) максимальний вихід рідких продуктів і твердого залишку і мінімальний вихід піролізного газу з максимальною теплотою згоряння. Здійснюється сухий піроліз переважно з метою одержання первинної смоли - найбільш цінного джерела рідкого палива і різних хімічних продуктів. При уявній простоті процес іде за законом випадку, тому не існує чисто теоретичних способів передбачити найбільш бажані результати. Обгрунтування параметрів процесу, регулювання в деяких межах якісного і кількісного складу продуктів піролізу є можливим у результаті додаткових досліджень і підбором параметрів на працюючій установці, і майже завжди залежить від апаратурного оформлення пристрою. Практично кожна установка піролізу - нестандартне устаткування з індивідуальною розробкою. Задача полягає в переробці твердих органічних каучукомістких відходів виробництва і відходів споживання, переважно цільних зношених шин. Технічний результат - створення досліднопромислової установки, що забезпечує спільну переробку твердих органічних каучукомістких відходів, як однорідних, так і армованих різними матеріалами і металом, в основному, зношених кабелів, шин, переважно цільних, періодичним способом низькотемпературної деструктивної розгонки без доступу кисню (сухим піролізом) з одержанням первинних продуктів піролізу. Зазначений технічний результат при здійсненні корисної моделі досягається тим, що у відомій установці для термічної переробки твердих органічних відходів, яка включає з'єднані трубопроводами реактор, обладнаний елементами зовнішнього обігріву і герметичною кришкою, конденсатор, компресор і ємності для збору продуктів піролізу, а також розташований над зоною реактора зонт витяжки з відводом на очисні споруди, виймальний контейнер для завантаження відходів і вивантаження твердого залишку, особливість полягає в тому, що установка додатково містить барботер, з'єднаний трубопроводами з реактором, охопленим елементами електронагріву, і з конденсатором, пристрій для душування з дозатором, вмонтований в кришку реактора, що виконана знімною, обладнана підйомним механізмом І з'єднується з реактором за допомогою металопдрозатвора, випарник і вузол розвантаження твердого залишку, які розміщені автономно, а барботер \ конденсатор споряджені відводами до збірних ємностей для збору рідких фракцій, що з'єднані трубопроводами з ємністю для змішування продуктів піролізу. При дослідженні відмітних ознак установки, що заявляється, не виявлено Інших аналогічних рішень, що дозволяють переробляти тверді каучукомісткі органічні відходи, переважно ЦІЛЬНІ зношені шини, з яких можна одержати первинну смолу (рідку фракцію), газоподібні і тверді продукти піролізу періодичним способом, обумовленим наявністю і необхідністю переробки крупних цільних відходів, що мають велику масу, а також неможливістю регулярного, безперебійного постачання, пов'язаного зі складністю збору і транспортування відходів. Для завантаження ма 1413 сивних відходів і вивантаження твердого залишку реактор обладнано виймальним контейнером і виконано зі знімною кришкою, при цьому герметичність закритого реактора забезпечує металопдрозатвор. По закінченні процесу піролізу у виймальному контейнері залишаються метал і вуглецевий залишок (напівкокс), для охолодження і карбонізації якого включають пристрій для душування з дозатором води, який вмонтовано в кришку реактора. Твердий залишок легко видаляється з реактора разом з виймальним контейнером. При періодичному процесі практично неможливо регулювати температурний режим процесу парогазовими носіями або піролізним газом, що повертається в реактор, як це описано в прототипі, тому передбачене нагрівання реактора елементами електронагріву, при цьому газоподібні продукти піролізу, нерозбавлені парогазовими теплоносіями, виходять з реактора з високою теплотворною здатністю і низьким ступенем запиленості, тобто високої якості. Барботер забезпечує мокре очищення піролізних газів: при пропущенні газів через шар води досягається не тільки високий ступінь витягу пилу з газу, але й охолодження незалежно від необхідності очищення. У барботері при охолодженні піролізних газів осідає важка рідка фракція (мазут). Для осадження більш легкої фракції установка оснащена конденсатором. У випарнику вуглецевий залишок піддають додатковій карбонізації. Змішувач служить для змішування продуктів піролізу в необхідних пропорціях І одержання товарного продукту. На підставі викладеного можна стверджувати, що сукупність істотних ознак, викладених у формулі корисної моделі, необхідна і достатня для одержання потрібного технічного результату. Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних І науковотехнічних джерелах інформації, і виявлення джерел, що містять відомості про аналоги заявленої корисної моделі, дозволив установити, що заявник не виявив аналог, який характеризується ознаками, тотожними всім істотним ознакам заявленої корисної моделі. Визначення з переліку виявлених аналогів прототипу, як найбільш близького по сукупності істотних ознак аналога, дозволив виявити сукупність істотних по відношенню до потрібного технічного результату відмінних ознак, викладених у формулі корисної" моделі. Отже, заявлена корисна модель відповідає умові «новизна». На кресленні показано: на фігурі зображена схема установки для переробки твердих органічних ВІДХОДІВ. Відомості, ЩО підтверджують можливість здійснення корисної моделі з одержанням вищевказаного технічного результату, полягають у наступному. Установка для переробки твердих органічних відходів включає реактор 1, корпус якого виготовлений з жароміцної сталі і виконаний з пазами (на кресленні не показано), що заповнюються металопдрозатворною масою. На знімній кришці 2 є відповідні виступи, які при з'єднанні з корпусом реактора утворюють металогідрозатвор. Знімна кришка закріплюється на реакторі струбцинами (на кресленні не показано) і обладнана механізмом пщйо 6 му 3. Реактор охоплено елементами електрообігріву 4 (ТЕНами) і має виводи 5 для відводу піролізного газу, які вмонтовано в знімну кришку або в корпус реактора. Також в знімну кришку вмонтовано пристрій для душування 6 з дозатором води 7. Для завантаження відходів 8 у реактор 1 і вивантаження з нього твердого залишку служить виймальний контейнер 9. Над зоною реактора розміщено витяжний зонт 10 з відводом на очисні споруди 11. Реактор з'єднано трубопроводами 12 з очисними спорудами 11 і барботером 13. Барботер являє собою ємність, що заповнюється під час роботи реактора водою; він послідовно з'єднаний трубопроводами з конденсатором 14, який обладнано холодильною установкою 15, і з компресором 16, далі - з ресивером 17. Одночасно барботер і конденсатор споряджені відводами піролізної рідини до збірних ємностей 18 і 19 ВІДПОВІДНО, які, у свою чергу, з'єднані трубопроводами з ємністю 20 для змішування продуктів піролізу. Автономно розташовані випарник 21, що представляє собою водогрійний куб з ємністю 22 для розміщення виймального контейнера 9 з твердим залишком, стіл 23 для розвантаження твердого залишку, магнітний сепаратор 24, вузол упакування (на кресленні не показано), молоткова дробарка 25 і прес для металобрухту 26. У залежності від кількості відходів, що переробляються, для оптимізаціі процесу можуть використовуватися 1, 2, 3, 4 або більше реакторів. Оскільки вони конструктивно ідентичні, в опису наводиться тільки один. Установка працює таким чином. У виймальний контейнер 9 завантажують кускові відходи 8: цільні зношені шини або суміш твердих каучу ко містких органічних відходів, що містять армуючі матеріали (текстильний корд, метал), наповнювачі і добавки. Реактор 1 розігрівають до температури 450°С зовнішнім обігрівом - елементами електронагріву 4 (ТЕНами). Якщо використовують декілька реакторів, автономних або об'єднаних у батареї (на кресленні не показано), їх розігрівають по черзі відповідно до графіка, який відпрацьовано дослідним шляхом. Після розігріву реактора 1 піднімають знімну кришку 2 підіймальним механізмом 3, перевіряють рівень металогідрозатворної маси в пазах корпусу реактора Завантажений виймальний контейнер 9 встановлюють у реактор за допомогою лебідки (на кресленні не показано), потім закривають кришку 2 і закріплюють її струбцинами. Низькотемпературний (сухий) піроліз здійснюють у реакторі без доступу кисню при температурі як правило 450-550°С. Піролізний газ з реактора 1 по трубопроводу відводять у барботер 13 для очищення від пилу, летких солей І смоли барботуванням через шар води. Одночасно в барботері газ охолоджується до температури 240°С, при цьому осідає важка фракція (мазут), яку відводять у збірну ємність 18. Очищений піролізний газ пропускають через конденсатор 13, звідки сконденсовану рідку фракцію (піролізну рідину) відводять у збірну ємність 12, а несконденсований охолоджений у конденсаторі піролізний газ стискають у компресорі 16 до необхідного об'єму і через ресивер 17 відпускають споживачу. По закінченні процесу 1413 включають вмонтований в знімну кришку реактора пристрій для душування 6, в який з дозатора 7 подається вода. Твердий залишок і метал, що залишилися в реакторі 1, охолоджуються, а вуглецевий залишок карбонізується, після чого видаляється разом з виймальним контейнером 9. При необхідності технічний вуглець піддають додатковій карбонізації у випарнику 21, що представляє собою водогрійний куб з ємністю для розміщення в ній виймального контейнера 22 з вмістом. Потім твердий залишок вивантажують на розвантажувальний стіл 23, пропускають через магнітний сепаратор 24 для вилучення металу, калібрують, дроблять у молотковій дробарці 26, упаковують. Важку фракцію (мазут) і піролізну рідину змішують у ємності 20 в необхідних пропорціях, додають подрібнений технічний вуглець, а також для зниження процентного вмісту сірки додають воду, перемішують, одержують пічне паливо. Крізь витяжний зонт 10, який розташовано над зоною реактора 1 відводяться на очисні споруди 11 різноманітні гази і парогазові суміші, які виходять з реактора при піднятій кришці. Таким чином, ви щев и кладені відомості свідчать про виконання при використанні заявленої' корисної моделі наступної сукупності умов: установка, що втілює заявлену корисну модель при її здійсненні, призначена для використання в промисловості, а саме для переробки твердих органічних відходів, зокрема, для утилізації зношених шин, переважно цільних, і може бути використана в ХІМІЧНІЙ, енергетичній галузях промисловості, а також як природоохоронний об'єкт; для заявленої установки в тому вигляді, як вона охарактеризована в незалежному пункті викладеної формули корисної моделі, підтверджена можливість її здійснення за допомогою наведених у заявці засобів; 8 установка, що втілює заявлену корисну модель при ЇЇ здійсненні, здатна забезпечити досягнення потрібного технічного результату. Установки для термічної переробки твердих органічних відходів методом сухого піролізу відносяться до розряду природоохоронних об'єктів, тому що в них ліквідуються "незручні" для спалювання відходи і відходи, які становлять великий інтерес по своїй цінності в якості енергетичної і хімічної сировини; вони щонайменше впливають на навколишнє середовище завдяки тому, що гази менше забруднені летучою золою і сажею, а важкі метали, що містяться у відходах, фіксуються у вуглецевому залишку, крім того, шестивалентний токсичний хром перетворюється в нетоксичний тривалентний. Сказане повною мірою відноситься до установки, що заявляється, перевага якої полягає також у тім, що її виготовлення не потребує великих капітальних витрат, і вона може бути швидко реалізована в промисловому масштабі для спільної переробки зношених шин, кабелів І інших гумовотехнічних виробів, армованих різними матеріалами й однорідних, з одержанням первинних продуктів термічної деструкції, які потім можна переробляти як на місці, так і реалізовувати як цінну хімічну й енергетичну сировину. Установка легко агрегатується з пристроями для очищення і поділу продуктів піролізу. Із зношених шин, які утилізуються на установці, що заявляється, можна одержати 46-50% рідких продуктів, 32-38% твердого залишку І 18-20% газу. Якщо у відходах присутній метал, у результаті переробки він практично не зазнає змін і відправляється на переплавку. Отже, корисна модель, що заявляється, відповідає умові "промислова придатність". 1413 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових 15 м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема 77 м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10