Спосіб утилізації зношених автомобільних покришок та установка для його здійснення

1. Спосіб утилізації зношених гумових автомобільних покришок, який включає піроліз покришок без доступу повітря при температурах, що відповідають теплоті екзотермічної реакції їх розкладу, з отриманням газів піролізу та твердого залишку, спалювання твердого залишку, відсмоктування газів піролізу, їх фазове розділення, який відрізняється тим, що спосіб реалізується в інфраструктурі коксохімічного заводу на спеціальній установці, з якої гази піролізу зношених автомобільних покришок відсмоктуються в газозбірник коксової батареї для початкового охолодження з фазовим розділенням, далі - в систему очистки коксового газу від сірки та її сполук, з наступним використанням як палива разом з коксовим газом, при цьому спалення твердого залишку після піролізу гумових покришок при подачі підігрітого повітря забезпечує температуру газів спалювання 1700-1750°С, з отриманням розплаву металу і мінерального шлаку, які самочинно розділяються і періодично зливаються зовні. 2. Установка для утилізації зношених гумових автомобільних покришок, яка містить камеру, пристрій для подачі повітря, патрубок подачі повітря, пристрій для подавання тепла, пристрій для утилізації тепла відхідних газів теплоносія, пристрій для фазорозділення, патрубок для відведення продуктів піролізу, патрубок відведення відхідних газів, 2 (19) 1 3 75638 4 морегулюючий шлюз оснащений противаговим для перекриття подачі повітря в камеру спалюванважелем зі стопором, який з'єднаний з пристроєм ня при повороті шлюзу. Винахід відноситься до способів термічної переробки твердих органічних побутових та промислових відходів, зокрема, зношених автомобільних гумових покришок та установок для його реалізації і може бути застосований в енергетичній, хімічній промисловостях і т.д. Відомий спосіб [Патент України №25813 А "Спосіб термічної переробки твердих органічних відходів та установка для його здійснення" F23G5/027 опублік. 26.02.99р. Бюл. №1] термічної переробки зношених подрібнених автомобільних покришок, коли сушку і нагрів покришок до температур початку піролізу (деструкції) здійснюють продуктами спалювання піролізного газу, в той час як теплоносієм для процесу піролізу є самі піролізні гази нагріті в автономній топці теплообмінника, твердий залишок виводиться з процесу і вивантажується зовні, відпрацьовані гази від спалювання піролізного газу подаються в систему очистки і скидаються в атмосферу, підігріті циркулюючі піролізні гази разом з парогазовою сумішшю подаються до розподільної колони для конденсації бензинових фракцій та мазуту; газ, що не сконденсувався частково подається на спалювання для отримання теплоносія, частково - для підігрівання піролізного газу, частково - споживачам. Основним недоліком даного способу є часткове використання газів піролізу для спалювання і використання отриманих газів в якості теплоносія. Гази піролізу в своєму складі крім вуглеводнів містять сірку, а гази від їх спалювання містять двоокис сірки, що потребує їх очистки, бо вони не можуть бути скинутими в атмосферу після спалювання. В даному способі утворюються відходи у вигляді твердого залишку, який виводиться з процесу як відхід, хоча до його складу входить до 50% вуглецю, який може бути спаленим, а димові гази можуть бути використані в якості теплоносія і скинуті в атмосферу без будь якої очистки, бо сірка і її сполуки відходять з газами піролізу. Відомий спосіб [патент України №14513 А "Спосіб отримання штучного палива з вуглецевої, у тому числі й органічної, сировини і установка для його здійснення, С10В1/00, С10J3/00 Бюл. №2 25.04.97] отримання штучного палива з вуглецевої, у тому числі й органічної сировини, де газифікацію здійснюють в герметичному корпусі реактора сухою перегонкою без доступу повітря при температурах, що відповідають теплоті екзотермічної реакції, у ролі палива для теплоносія (циркуляційного газу) у робочому режимі реактора використовують сам піролізний газ, тобто частина піролізного газу спалюється, неочищені гази від окису сірки викидаються в атмосферу, частина газу проходить повну очистку і подається на споживання. Недоліки ті ж самі, що і в вищезгаданому способі: твердий залишок вивантажується як відхід; піролізні гази, що нагадують продукти крекінгу нафти з домішками сірки, є цінною сировиною для паливно-енергетичної та хімічної промисловості використовуються частково для отримання теплоносія; напівкокс - твердий залишок після процесу піролізу покришок, в своєму складі має до 50% вуглецю з домішками металу (корд покришок) не знаходить свого використання, до того ж переробляються тільки подрібнені покришки, а це потребує значних енергетичних затрат. Відомий спосіб, вибраний як прототип, що описаний в установці для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів [патент України №46577 А "Установка для піролізу твердих вуглеводневих матеріалів", C10J3/00, Бюл. №5 2002р.], де тверді відходи гуми - спрацьовані автомобільні покришки - завантажуються в камеру без доступу повітря, нагріваються через стінки димовими газами від спалювання твердого залишку до температур екзотермічної реакції (піролізу), при цьому на спалювання твердого залишку подається підігріте повітря, яке нагрівається в теплообміннику при проходженні через нього відпрацьованих димових газів. Гази піролізу при цьому відсмоктуються для розділення на фракції газ і рідина. Недоліком цього способу є відсутність очищення газів піролізу покришок після їх розділення на рідку та газову фракцію від сірки та її складових, потреба в використанні якихось способів очистки газу від сірки, і відповідного устаткування, а це потребує великих затрат. Самі гази піролізу органічної сировини схожі з коксовим газом. До недоліків цього способу слід віднести і те, що при спалюванні твердого залишку не проводиться розподіл на метал, склоподібний шлак і т.д., він видаляється як відхід, повітря підігрівається в окремому агрегаті. Відомі установки для проведення утилізації зношених автомобільних покришок [патент України №14513 А "Спосіб отримання штучного палива з вуглецевої, у тому числі й органічної сировини і установка для його здійснення", C10J3/00, С10В1/00, бюл. №2 від 25.04.97], що містить реактор з патрубком для входу циркуляційного газу та патрубком для виходу циркуляційного та піролізного газів, з люками завантаження сировини та вивантаження твердого залишку. Реактор з'єднаний патрубком з системою очистки газів піролізу, що йдуть споживачеві, - холодильником, смоловідокремлювачем, ексгаустером, скрубером. Холодильник, в свою чергу, додатково з'єднаний з теплообмінником і повітродувкою, які подають газ на спалювання в газогенератор, з якого через теплообмінник димові гази від спалювання потрапляють в реактор. Основним недоліком даної установки є її дорожнеча із-за наявності значної кількості устаткування. До недоліків слід віднести і те, що процес піролізу покришок йде при прямому контакті з теплоносієм - димовими газами від спалювання частини піролізного газу, піролізні гази відсмоктують 5 75638 6 ся разом з теплоносієм, наявні горючі відходи більних покришок шляхом їх піролізу без доступу твердий залишок після процесу піролізу, де є вугповітря з протіканням їх розкладу при температулець, метали та мінеральна частина, який виванрах, що відповідають теплоті екзотермічної реактажується як відхід. ції, з отриманням газу піролізу та твердого залишВідома установка, вибрана як прототип, [паку, відсмоктуванням газів піролізу, їх фазовим тент України №46577А "Установка для піролізу розділенням, очищенням від сірки та її сполук, твердих вуглеводневих матеріалів" С10J3/00 Бюл. спалюванням твердого залишку з отриманням №5 2002p.], що містить камеру у вигляді корпуса з газів, які є підігрівачем як для процесу піролізу, так футерівкою, в який з утворенням порожнини, встаі для повітря, що подається на спалювання тверновлена металева реторта, співвісно з нею метадого залишку відрізняється тим, що спосіб реалілевий кесон, всередині кесона співвісно з ним з зується в інфраструктурі коксохімічного заводу утворенням порожнини розміщена труба для відбіля коксової батареї на спеціальній установці, з ведення газів спалювання твердого залишку після якої гази піролізу зношених гумових автомобільних піролізу покришок. Зазори-порожнини, по яким покришок, відсмоктуються в газозбірник коксової переміщаються гази теплоносія від спалювання батареї для початкового охолодження з фазовим твердого залишку, нагрівають реторту і кесон з розділом, далі в систему очистки коксового газу завантаженими покришками до температур піролівід сірки та її сполучень з послідуючим викорисзу покришок. Камера має патрубок відведення танням в якості палива разом з коксовим газом; газів піролізу в пристрій для фазового розділення спалення твердого залишку після піролізу гумових газ-рідина. Гази теплоносія з порожнини відвопокришок при подачі підігрітого повітря з отримандяться в теплообмінник для підігрівання повітря, ням газів спалювання температурою 1700-1750°С, яке подається на спалювання твердого залишку, що дозволяє отримати розплав металу і мінеральщо накопичується внизу реторти з кесоном і спаного шлаку, які самочинно розділяються і періодилюється за допомогою підігрітого повітря. чно зливаються зовні. До недоліків даної установки слід віднести виРеалізація способу утилізації зношених гумокористання металевих реторти та кесона, бо темвих автомобільних покришок в інфраструктурі кокпература при спалюванні твердих залишків досясохімічного заводу на спеціальній установці догає 1000-1700°С, що веде до прогорання, зволяє використати існуючі способи температурних деформацій, корозії металу, можвідсмоктування газів піролізу в газозбірник коксоливість проникнення газів теплоносія в ємність, що вої батареї, потім в існуючу систему очистки кокутворена ретортою і кесоном, де йде процес піросового газу від сірководню, далі в існуючу систему лізу гумових покришок. При спалюванні твердого подачі коксового газу разом з піролізним газом в залишку після піролізу покришок залишок від спаякості палива для коксових печей. Така реалізація лювання вміщає мінеральний шлак в перемішку з способу значно зменшує затрати на будівництво металом, що не використовуються, а є відходом, та освоєння способу, вирішує енергетичну провідсутня очистка газів від сірки та її окислів. блему - збільшує кількість палива, яке необхідне В основу першого із групи винаходів покладедля коксування вугілля і, взагалі, для народного но задачу удосконалення способу утилізації зногосподарства. Інфраструктура коксохімічного вишених гумових автомобільних покришок шляхом робництва використовується тому, що піролізні реалізації безвідходного способу утилізації з видігази за їх складом з їх забрудненням сіркою, схожі ленням при спалюванні твердого залишку металу до неочищеного коксового газу. Реалізація безвідта мінерального шлаку; максимального викорисхідного способу утилізації покришок за рахунок тання енергетичних властивостей матеріалів, що спалювання твердого залишку після піролізу гумоутилізуються; отриманням очищених газів піролізу вих покришок при температурах плавлення металу від сірки та її сполучень для використання їх в яко1700-1750°С веде до максимального використання сті палива; здешевлення самого способу утилізації паливних властивостей гумових покришок, які утиза рахунок використання існуючих способів очилізуються з виділенням і видаленням металу та щення газів та їх використання. мінерального шлаку, як сировинних та готових В основу другого із групи винаходів покладено продуктів. Метал у вигляді чавунних злитків перезадачу удосконалення установки для утилізації дається на послідуючу переробку, склоподібний зношених гумових автомобільних покришок шлямінеральний шлак передається як компонентхом використання вже існуючого устаткування по наповнювач будівельного матеріалу. Тобто, з точочищенню газів та їх використанню; виконанням ки зору енергетики, спосіб не тільки самоокупний, конструкції камери без використання металу при але й прибутковий. Твердий залишок після піролівисоких температурах; об'єднати в конструкції казу 1 тони завантажених покришок складає 50-45%, мери - і камеру піролізу, і камеру спалювання, і 50% з них це вуглець (~250кг), що спалюється. теплообмінник для підігріву повітря, що подається Спалення цієї кількості твердого залишку достатна спалювання твердого залишку; забезпечити ньо для піролізу гумових покришок та плавлення згорання твердого залишку з утворенням теплоношлаку і металу, бо виділяється 8352МДж тепла, сія для розплавлення металу і мінерального шлатоді як на піроліз 1тони гумових матеріалів потрібку; видалення металу та шлаку з камери; забезпено ~1800МДж. чення завантаження як цілих гумових покришок, Друга поставлена задача вирішується тим, що так і подрібненого гумового матеріалу або пластиустановка для утилізації зношених автомобільних чних матеріалів. гумових покришок, що містить камеру, пристрій Перша поставлена задача вирішується тим, для подавання тепла, патрубок подачі повітря, що в способі утилізації зношених гумових автомопристрій для утилізації тепла відхідних газів теп 7 75638 8 лоносія, пристрій для фазорозділення, патрубок періодично зливаються зовні. Така установка додля відведення продуктів піролізу, патрубок відвезволяє реалізувати безвідходний, самоокупаємий і дення відхідних газів згідно з винаходом камера прибутковий процес утилізації гумових покришок. разом з пристроями подачі тепла і утилізації відхіДо того ж, використання інфраструктури кокдних газів розміщені в одному корпусі, камера з сохімічного виробництва для очистки піролізних вогнетривкої кладки виконана у вигляді двох цилігазів від сірки та її сполучень зменшує затрати на ндричних стаканів - зовнішнього і внутрішнього, устаткування для очистки, поповнює запаси палирозміщених коаксіально один до одного з єдиним ва на коксохімічних заводах, бо гази піролізу очидном знизу та перекриттям простору між стаканащаються від сірки разом з коксовим газом і разом ми зверху, внутрішній стакан розділений по висоті подаються на опалення коксових печей, що, в розподільним, поворотним навколо своєї вісі сасвою чергу, зменшує затрати на отримання коксу. морегулюючим шлюзом на камеру піролізу та каПри цьому вирішуються і соціальні проблеми екомеру спалювання твердого залишку; камера спалогічного забруднення оточуючого середовища, бо лювання твердого залишку оснащена знизу гази, які скидаються в оточуюче середовище, числьотками; пристрій для подачі повітря виконаний у ті. вигляді канала між внутрішнім і зовнішнім стакаНаявність в стінках камери піролізу виступів у нами, який зверху з'єднаний з патрубком подачі вигляді 3х бортових поясів зі зменшенням діаметповітря, знизу входить в нижню частину камери ру згори вниз відповідає фізиці процесу - зменспалювання твердого залишку; пристрій для подашенню розмірів покришок при температурній девання тепла в камеру піролізу виконаний у вигляді струкції гуми без доступу повітря, наявність каналів в кладці внутрішнього стакана, які знизу виступів дозволяє протримати матеріал відповідвиходять у верхню частину камери спалювання ний час в відповідній зоні для повного завершення твердого залишку, а зверху об'єднані в колектор; процесу деструкції без перевантаження розподіякий містить патрубок відведення відхідних газів льного поворотного шлюзу. Забезпечення розпотеплоносія, патрубок відведення продуктів піролізу дільного, поворотного навколо своєї вісі, саморез камери піролізу з'єднаний з газозбірником коксогулюючого шлюзу противаговим важелем зі вої батареї, який і являється фазорозділювачем стопором дозволяє не тільки витримати покришки для продуктів піролізу; газозбірник сполучений з технологічно потрібний час в камері піролізу, а й системою очистки коксового газу від сірки та її постійно скидати однакову порцію твердого залисполучень; зверху камера піролізу оснащена гершку в камеру їх спалювання для підтримання іденметичним шлюзовим пристроєм для подачі цілих тичного температурного режиму. зношених автомобільних покришок та шнековим Доповнення камери завантажувальним шнеживильником для подачі в камеру піролізу подрібковим живильником дозволяє раціональніше виконених гумових матеріалів. ристовувати об'єм камери піролізу, додаючи до До того ж, всередині камери піролізу на внутпокришок ще і подрібнену гуму, або завантажуючи рішньому стакані виконані виступи, які утворюють камеру тільки подрібненим матеріалом. три бортових пояси по висоті з діаметрами, що Таке виконання установки дозволяє реалізузменшуються на 2см в кожному поясі згори вниз, вати процес утилізації гумових покришок з отритобто верхній пояс має діаметр на 2см більше ніж манням таких продуктів: наступний, а розподільний, поворотний навколо висококалорійного палива - гази піролізу; своєї вісі, саморегулюючий шлюз оснащений прозлитки металу для подальшої їх переробки та тиваговим важелем зі стопором, який з'єднаний з склоподібного мінерального шлаку, як компонента пристроєм для перекриття патрубку подачі повітря будівничих матеріалів. в камеру спалювання твердого залишку при повоСуть винаходу пояснюється кресленням, на роти шлюзу. якому зображена установка для утилізації зношеВиконання камери разом з пристроями для них гумових автомобільних покришок, на якій реаутворення і подачі теплоносія та утилізації тепла у лізується спосіб утилізації зношених гумових покєдиному конструктиві суцільної вогнетривкої кладришок. ки відповідає найбільш раціональній реалізації Установка містить в собі камеру з пристроями способу утилізації гумових покришок, економному для подачі повітря, для подавання тепла, для утивикористанню палива для підтримання темпералізації відхідних газів, з патрубками подачі повітря, тур технологічних процесів, які реалізуються. відведення газів піролізу, відведення відхідних Конструкція камери нагадує конструкцію коксових газів, які розміщені в одному корпусі з суцільної батарей, яка відпрацьована століттями і по сей вогнетривкої кладки 2-х циліндричних стаканів день зазнає мало змін і є найбільш оптимальною з зовнішнього 1 та внутрішнього 2, які розміщені точки зору акумуляції тепла. Таке виконання камекоаксіально один відносно одного з утворенням ри дозволяє збільшити тривалість її експлуатації, каналу 3. Порожнина внутрішнього стакана 2 розбо анульовані металеві елементи, які деформуділена поворотним навколо своєї вісі, саморегуються при високих температурах, а це, в свою черлюючим шлюзом 4 на дві камери - камеру піролізу гу, збільшує термін її експлуатації. Така конструк5 і камеру спалювання твердого залишку 6. У внуція камери дозволяє за допомогою трішньому стакані 2 є канали 7, які зверху об'єднасаморегулюючого шлюзу забезпечити проведення ні в колектор 8, який має патрубок для відведення безперервного процесу утилізації покришок при відхідних газів 9, знизу канали 7 входять в камеру безперервному їх завантаженні з отриманням в спалювання твердого залишку 6. Канал 3 зверху камері спалювання температур плавлення заліза виходить в колектор 10 з патрубком подачі повітря та мінерального шлаку, які за наявності льоток 11, внизу канал 3 входить в камеру спалювання 9 75638 10 твердого залишку 6 як горни. Камера спалювання патрубок подачі повітря в колектор 10 далі прохотвердого залишку 6 знизу оснащена льотками 12. дить по каналам 3 і знизу входить в камеру спаЗверху камера піролізу 5 герметично закрита лювання 6, як горни. При спалюванні твердого шлюзовим пристроєм для завантаження покришок залишку, що являє собою вуглець, мінеральний 14 та шнековим живильником для подачі гумових шлак, метал, температура в камері спалювання та органічних матеріалів 15. До того ж поворотний піднімається до 1700-1750°С, вуглець спалюється навколо своєї вісі, саморегулюючий шлюз 4 додатповністю з утворенням газів спалювання, метал та ково оснащений противажелем зі стопором 16. На шлак розплавляються і самочинно розділяються стінках камери піролізу 5 є 3 бортових пояси 17 по шлак зверху, розплавлений метал знизу. Періодивисоті, кожний із котрих утворює діаметр на 2см чно через льотки 12 метал та шлак зливаються. менше, ніж той, що вище. Гази від спалювання твердого залишку після Заявлений спосіб реалізується в заявленій піролізу гумових покришок знизу - вгору проходять установці таким чином. по каналах 7 внутрішнього стакана 2 - розігрівають За допомогою шлюзового пристрою для завайого кладку, яка в свою чергу розігріває камеру нтаження покришок 14 в камеру піролізу 5 подапіролізу 5 з завантаженими покришками 14 та підіються покришки, діаметр камери піролізу більший гріває повітря, що подається на спалювання твердіаметра покришки на 1-2см, покришки лягаючи дого залишку по каналам 3, і яке зверху потрапляє одна на одну спираються на перший бортовий в колектор 8, а з нього скидаються через патрубок пояс 17. Температура в верхній частині камери відведення газів спалювання 9 в атмосферу. При піролізу 5 близько 200°С, тут починається екзотепровороті розподільного поворотного навколо свормічна реакція розкладу гумових покришок, почиєї вісі саморегулюючого шлюза 4 з противажелем нають виділятися гази піролізу, при цьому покришзі стопором 16 тверді залишки скидаються в камеки зменшуються в об'ємі і проходять через верхній ру спалювання 6, а стопор противажеля 16 діє на пояс, опускаються нижче в камеру піролізу 5, де механізм перекриття подачі повітря в патрубок, екзотермічна реакція розкладу покришок продоввідповідно, і в камери спалювання та піролізу. жується, вони продовжують зменшуватися в об'ємі Запуск установки при відсутності твердого заі опускаються нижче 2-го та 3-го бортових поясів і лишку після піролізу покришок, як і самого піролізу, внизу перед поворотним навколо своєї вісі самопроводиться шляхом завантаження камери спарегулюючим шлюзом 4 маємо уже тільки твердий лювання коксом і його спалюванням при завантазалишок. Всі гази, котрі утворилися із камері піроженій покришками 14 камері піролізу 5. При цьому лізу 5, як низькотемпературного, середньотемпепроходить розігрів кладки камери, починається ратурного та високотемпературного, піднімаються піроліз завантажених гумових покришок і установвгору, додатково підігрівають покришки, охолока починає працювати в стаціонарному режимі. джуються самі і відсмоктуються через патрубок Зараз спроектована установка з діаметром для відведення продуктів піролізу 13 в газозбірник камери піролізу 1300мм, що відповідає КаМАЗівськоксової батареї для охолодження та фазового ким та МАЗівським гумовим покришкам вагою 30розділення, далі в систему очистки коксового газу 50кГ кожна, яка одночасно вміщує 30 покришок, для його очистки від сірки та її сполучень. Після тобто продуктивність 60 покришок на годину, або очистки піролізного газу разом з коксовим газом 3т/годину. Добова продуктивність установки від сірки та її сполучень гази використовуються в 72т/добу, річна продуктивність 26400т/рік по гумоякості палива для опалення коксових батарей або вим покришкам. як паливо. Темп .завантаження гумових покришок Вихід газів піролізу гумових покришок вибраний таким, щоб час перебування кожної пок1500кг/год., з них 1000кг рідких продуктів (вуглеворишки в камері піролізу 5 був рівним 30 хвилинам, днів), 500кг газу з густиною 0,7-0,8кг/м3, тобто що, як встановлено дослідним шляхом, достатньо 700м3 висококалорійного газу. Установка може для реалізації повного процесу піролізу. дати щорічно 2640т чавуна в зливках, 7340 рідких Тверді залишки після піролізу гумових покривуглеводнів, біля 10млн. м3 газу, 5400т шлаку, шок падають на поверхню поворотного навколо 600т сірки. своєї вісі, саморегулюючого шлюза 4 доти, поки Економічний ефект від експлуатації цієї устапротиважиль зі стопором 16 утримують вагу, коли новки може складати мільйони гривень за рік без шлюз 4 не утримує вагу і провертається, він скиврахування сплати за утилізацію зношених автодає на подину камери спалення 6 твердий залимобільних покришок. Велике значення має еколошок, в цей час стопор противажеля 16 діє на мегічний аспект реалізації запропонованого способу ханізм перекриття подачі повітря в камеру та установки, на якій реалізується цей спосіб, спалювання 6. В камері спалювання 6 твердий захист оточуючого середовища від шкідливих відзалишок після піролізу покришок спалюється в ходів гумових покришок. потоці підігрітого повітря, яке нагнітається через 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 75638 Підписне 12 Тираж 26 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