Спосіб утилізації вуглецевмісних відходів

1. Спосіб утилізації вуглецевмісних відходів, що включає стадію термічної газифікації вуглецевмісних відходів з отриманням синтез-газу, стадію охолодження та очистки синтез-газу, стадію каталітичного синтезу вуглеводнів на основі синтезгазу з отриманням рідкого палива, генерацію теплової та електричної енергії з використанням супу 2 (19) 1 3 Винахід належить до технології утилізації несортованих вуглецевмісних відходів з виробництвом палива, альтернативного мінеральному паливу, на основі газифікації відходів з одержанням синтез-газу і подальшого перетворення синтезгазу в рідкі моторні палива і/або інші корисні продукти. Зацікавленість в альтернативних видах палива обумовлена трьома міркуваннями: альтернативні види палива, як правило, дають менше шкідливих викидів, виробляються, як правило, з невичерпних запасів, використання альтернативних видів палива дозволяє будь-якій державі підвищити енергетичну незалежність і безпеку. Широко відомі технології отримання альтернативного палива з біомаси або отримання так званого "біодизеля". Біодизель або біодизельне паливо одержують з рослинних олій і використовують для заміни (економії) звичайного дизельного палива. Сировиною для виробництва біодизельного палива, як правило, є рослинні олії, що одержуються з олійних сільськогосподарських культур, таких як рапс (Європа), соя (США), канола, як різновид рапсу (Канада), пальмове масло (Індонезія, Філіппіни), ятрофа (Індія), соя, ятрофа (Африка), касторова олія (Бразилія). Масовий перехід на вирощування "біопаливних" сільськогосподарських культур викликає трансформацію сільського господарства, перепрофілювання посівних площ, виведення з обороту угідь під продовольчі культури (у Німеччині, Франції, Австрії, Чехії під рапс вже відведено 14 % угідь, (http://paskalex.blogspot.com/search/label/Europe), що здатне спровокувати глобальну кризу на ринку продовольства. Крім, того, відбувається виснаження земель, сировинна база сильно залежить і від погодних умов, мають місце великі транспортні витрати і витрати на утилізацію відходів. Актуальною задачею є виробництво альтернативного палива з використанням інших видів доступної і дешевої сировинної бази, використання якої не провокує кризу на ринку продовольства. Такою сировинною базою є вуглецевмісні відходи, такі як несортовані і не оброблені побутові відходи, міське сміття, вуглецевмісні промислові відходи, наприклад відпрацьовані гумові вироби (автомобільні шини, ізоляційні матеріали та подібне), вугільні шлами, відходи деревообробки, відходи об'єктів - сільського господарства та інші відходи. Загальна кількість різних вуглецевмісних відходів може бути дуже велика. Наприклад, в США вона досягає 1-1,2 млрд. т в рік. З цієї кількості можна одержати близько 1/4 моторних палив, тобто більше 100 млн. т. Проте велика частина відходів не використовуються, деяку частину застосовують для отримання біогазу (суміш CH4 з СО2), інша частина спалюється. Наприклад, фірма "Боінг" спалює відходи деревини і міське сміття для отримання приблизно 60 % тепла, необхідного для обігріву заводу [http://www.newgarbage.com/?id=10238]. Зазначені відходи мають низьку або нульову вартість, накопичуються у великій кількості в готовому для транспортування вигляді. Утилізація від 96098 4 ходів з одержанням альтернативного палива паралельно вирішує екологічну та паливноенергетичну проблеми. У світовій практиці широко відомі технології одержання синтетичних моторних палив із вуглецевмісної сировини по технологічній схемі: "вуглецевмісна сировина - термічна газифікація вуглецевмісної сировини – синтез-газ - каталітичний синтез вуглеводнів на основі синтез-газу". Ще в 1926 році була опублікована робота Ф. Фішера і Г. Тропша "Про прямий синтез нафтових вуглеводнів при звичайному тиску", в якій повідомлялося, що при відновленні воднем монооксиду вуглецю при атмосферному тиску у присутності каталізаторів (залізо - оксид цинку або кобальт оксид хрому) при 270 °C виходять рідкі гомологи метану. Так виник знаменитий синтез вуглеводнів з монооксиду вуглецю і водню, званий з тих пір синтезом Фішера-Тропша. Суміш СО і Н2 у різних співвідношеннях, що названа "синтез- газом", легко може бути одержана з будь-якої вуглецевмісної сировини. Промисловість штучного рідкого палива досягла найбільшого підйому в роки другої світової війни. Досить сказати, що синтетичне паливо майже повністю покривало потреби Німеччини в авіаційному бензині. Після 1945 року у зв'язку з розвитком нафтовидобутку і падінням цін на нафту відпала необхідність синтезу рідких палив із СО і Н2 [http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/282.html]. У 70-і роки співробітниками фірми "Mobil" створено новий клас синтетичних високо кремнеземних цеолітів, названих ZSM-5. Використання цих цеолітів, як каталізаторів відкрило можливість синтезу рідкого палива шляхом перетворення метанолу в суміш аліфатичних і ароматичних вуглеводнів при температурі 350-400 °C і тиску 15 атм. Унікальна структура синтетичних цеолітів (певний розмір пор і каналів) обмежує число атомів вуглецю в одержуваній суміші вуглеводнів до 11 (фракції С5-С11), тобто одержувана суміш вуглеводнів характерна для бензинової фракції. Такий "метанольний" бензин має октанове число 92-95 і високу якість. Процес утворення бензину з метанолу на каталізаторі ZSM-5 протікає через стадію дегідратації метанолу в диметиловий ефір, який далі перетворюється на суміш вуглеводнів (бензин), що складається більш ніж на 50 % з цінних високорозгалужених парафінів, [http://magicway2005.narod.ru/metanhim.htm]. Відома технологія "Цеосін" отримання моторних палив, (високооктанових бензинів, дизельних палив) і цінних органічних продуктів з супутнього нафтового газу, вугілля, вуглецевмісних відходів, і іншої вуглецевмісної сировини через синтез-газ на біфункціональних каталізаторах, яка дозволяє здійснити виробництво синтетичних моторних палив із синтез-газу в одну стадію. При цьому не потрібна додаткова каталітична переробка, одержуване паливо є сортним моторним паливом з октановим числом від 80 до 93. У технологічній схемі передбачена утилізація тепла, що виділяється в процесі, з одночасним виробництвом електроенергії. На вироблення електроенергії направ 5 96098 6 ляють частину синтез-газу, що не залучається до Винахід дозволяє поліпшити споживчі властисинтезу палива. Кількість електроенергії, що вировості вуглеводнів, збільшити вихід цільових продубляється, достатня для забезпечення 80 % потреб ктів. установки. У разі потреби збільшення об'єму елекЗагальними ознаками зазначених вище технотроенергії, що виробляється, потужність стадії логій утилізації вуглецевмісних відходів і виробнивиробництва синтез-газу може бути збільшена. цтвом палива, альтернативного мінеральному Виробництво на установці додатково до моторних паливу, є: спосіб утилізації вуглецевмісних відхопалив тепла і електроенергії покращує економічні дів, що включає стадію термічної газифікації вугпоказники проекту в цілому, лецевмісних відходів з отриманням синтез-газу та [http://www.sibai.ru/content/view/405/519]. стадію каталітичного синтезу вуглеводнів на осноТехнологічні схеми "вуглецевмісна сировина ві синтез-газу з отриманням рідкого палива. термічна газифікація вуглецевмісної сировини Сьогодні головним завданням розробників тесинтез-газ - каталітичний синтез вуглеводнів на хнологій виробництва альтернативних видів палиоснові синтез-газу" широко відомі з патентної дова є підвищення ефективності процесу та зниженкументації. Прикладом є спосіб переробки відхоня собівартості кінцевих продуктів. Результат дів, відомий за патентом Російської Федерації на можна буде вважати задовільним, досягши рівня винахід № 2333238, МПК C10J 3/16, В09В 3/00, собівартості палива $0,5/л, C02F 11/00, дата подання заявки 22.06.2006, дата [http://paskalex.blogspot.com/2009/11/2.html]. Саме публікації 10.01.2008. висока собівартість палива обмежує можливості Винахід належить до області утилізації відхоширокомасштабного промислового освоєння задів, зокрема міських стічних вод шляхом їх газифізначених технологій. кації з подальшим каталітичним перетворенням Як прототип вибрано спосіб переробки відхоодержаного синтез-газу в рідкі моторні палива дів, відомий за патентом Російської Федерації № і/або цінні хімічні продукти. 2217199, МПК A62D 3/00, C02F 11/00, дата поданЗапропоновані варіанти переробки відходів, ня заявки 29.03.2002, дата публікації 27.11.2003. що включають стадію газифікації з отриманням Спосіб належить до області утилізації відходів синтез-газу і твердих неорганічних продуктів і кашляхом їх газифікації з подальшим каталітичним талітичну переробку синтез-газу без або разом з перетворенням одержаного синтез-газу в рідкі рідкими органічними відходами з отриманням гамоторні палива і/або хімічні продукти. зоподібних і рідких вуглеводнів. Відповідно до зазначеного способу: По першому і другому варіанту як газифікую- відходи піддають термічній газифікації шлячий агент використовують водяну пару або кисень, хом їх обробки газифікуючим агентом у присутносабо водяну пару і кисень. ті горючого газу з отриманням газової суміші (синПри цьому по першому варіанту на стадії гатез-газу) і твердих неорганічних продуктів при зифікації горючий газ розділяють на декілька частемпературі вище 1000 °C, яка забезпечує необтин. Одну частину горючого газу і газифікуючий хідну глибину перетворення початкової сировини; агент спільно подають в плазмотрон, іншу частину газифікуючий агент містить кисень, і/або водяну горючого газу спільно з відходами і газифікуючим пару, і/або діоксид вуглецю, а як горючий газ викоагентом подають в плазмовий струмінь плазмотристовують природний газ при об'ємному віднорона і решту частини горючого газу подають в решенні кисень/природний газ, рівному 0,01-0,5; виактор парового каталітичного риформінгу з отрибір умов газифікації відходів визначається манням синтез-газу, збагаченого воднем, і максимальним ступенем перетворення органічної подальшим його змішуванням з основним потоком складової відходів і складом отриманого синтезсинтез-газу, одержаного після газифікації, з подагазу, який повинен бути придатний для синтезу льшою його каталітичною переробкою в двох реавуглеводнів; кційних зонах. У першій реакційній зоні розташо- одержаний після газифікації синтез-газ компваний каталізатор, оксидна частина якого і римують, піддають очищенню від механічних докислотний компонент знаходяться в змішаній або мішок і з'єднань сірки, азоту, важких металів для роздільній комбінації, а в другій реакційній зоні запобігання дезактивації каталізатора синтезу вугрозташований кислотний каталізатор, що містить леводнів; цеоліт із структурою ZSM-5 або ZSM-11. - стиснутий очищений синтез-газ або синте-газ По другому варіанту на стадії газифікації горазом з рідкими органічними відходами (водні або рючий газ розділяють на дві частини, одну частину безводні суміші спиртів, альдегідів, кетонів, карбогорючого газу і газифікуючий агент спільно поданових кислот і їх похідних, складних і простих ефіють в плазмотрон, іншу частину горючого газу спірів, вуглеводнів, що побічно утворюються на хімічльно з відходами і газифікуючим агентом подають них, нафтохімічних, коксохімічних, харчових і інших в плазмовий струмінь плазмотрона, одержаний підприємствах) подають в реактор синтезу вуглепісля газифікації синтез-газ піддають каталітичній воднів і піддають перетворенню в рідкі моторні переробці в двох реакційних зонах, при цьому в палива або рідкі моторні палива і компоненти бази першій реакційній зоні розташований каталізатор, масел на біфункціональному каталізаторі, що місоксидна частина якого і кислотний компонент знатить оксиди цинку і хрому або цинку, хрому і міді, ходяться в змішаній або роздільній комбінації, а в або заліза, або кобальту і рутенію в комбінації з другій реакційній зоні розташований кислотний кислотним компонентом - цеолітом типу ZSM-5, каталізатор, що містить цеоліт із структурою ZSMBeta, морденіт або силікоалюмофосфатом типу 5 або ZSM-11. SAPO-5, SAPO-11 aбo SAPO-31; 7 96098 8 - процес в реакторі синтезу вуглеводнів протез-газі в межах 1,8-2,4 з наступною подачею синводять при тиску 2-100 атм і температурі 200-500 тез-газу на стадію каталітичного синтезу вуглево°C, у вказаному діапазоні параметрів процесу і днів, а другий потік синтез-газу піддають повній залежно від складу каталізатора синтез-газ перетпаровій конверсії оксиду вуглецю в діоксид вуглеворюється в рідкі моторні палива або рідкі моторні цю та водень, на основі діоксиду вуглецю синтепалива і компоненти бази масел; зують карбамід, а водень використовують як пали- газоподібні побічні продукти, що одержують во для генерації теплової та електричної енергії. на стадії синтезу вуглеводнів, використовують на Зазначені ознаки є суттєвими ознаками винастадії газифікації, для генерації теплової та електходу. ричної енергії для енергозабезпечення технологічДоцільно перед стадією термічної газифікації в ного процесу, можливо їх використання в паливній вуглецевмісні відходи додавати вугілля та/або мережі підприємства: відпрацьовані гумотехнічні вироби, та/або інші - як відходи використовується суміш відходів, горючі добавки в кількості, необхідній для забезнаприклад міського сміття або осади міських стічпечення калорійності відходів не менше 10 МДж/кг, них вод, з горючими матеріалами, вибраними з що дозволяє понизити споживання горючих газів групи: мазут, відпрацьовані масла, важкі нафтові на стадії термічної газифікації відходів. залишки, вугільні шлами. Доцільно також стадію каталітичного синтезу Загальними ознаками прототипу та рішення, вуглеводнів виконувати шляхом синтезу метанолу що заявляється є: спосіб утилізації вуглецевмісних на основі синтез-газу з утворенням супутніх провідходів, що включає стадію термічної газифікацію дувних газів, які використати як паливо для геневуглецевмісних відходів з отриманням синтез-газу, рації теплової та електричної енергії, з наступним стадію охолодження та очистки синтез-газу, стадію синтезом палива на основі метанолу з утворенням каталітичного синтезу вуглеводнів на основі синсупутніх легких вуглеводнів, які використати для тез-газу з отриманням рідкого палива, генерацію підтримання режиму термічної газифікації вуглетеплової та електричної енергії з використанням цевмісних відходів. супутніх горючих газів технологічного процесу як При зазначених умовах термічну газифікацію палива. вуглецевмісних відходів доцільно виконувати з Можливості широкомасштабного промисловоподачею в ректор газифікації кисню в кількості 3 го освоєння технології утилізації вуглецевмісних 345-420 м /т відходів, частини отриманого синтез3 відходів на основі способу, що вибраний як протогазу в кількості до 120 м /т відходів, легких вуглетип, обмежені, як і в зазначених вище аналогах, воднів, що утворюються при синтезі палива, в кі3 високою собівартість палива, як єдиного кінцевого лькості 15-20 м /т відходів або з подачею кисню в продукту технології. Всі інші супутні продукти визазначеній кількості та горючих газоподібних прокористовуються для підтримання технологічного мислових відходів (наприклад, коксовий газ, супупроцесу, в тому числі і вироблені електроенергія тні гази нафтопереробки, продувні гази та інше) у 3 та теплова енергія, яке правило, використовуютькількості до 400 м /т відходів (до 5,6 ГДж/т відхося для енергетичного забезпечення технологічного дів). процесу. Доцільно супутні продувні гази синтезу метаОдним із можливих напрямків зниження собінолу використовувати як паливо для генерації вартості кінцевих продуктів є більш глибока перетеплової та електричної енергії. робка сировини з розширення асортименту кінцеСинтез карбаміду виконують по відомій технових корисних продуктів, що дозволить знизити їх логії на основі діоксиду вуглецю з залученням амісобівартість та забезпечити рентабельність вироаку як додаткової сировини. бництва. Суттєві ознаки винаходу знаходяться в приВ основу винаходу поставлена задача удоскочинно-наслідковому зв'язку з результантом, що налення способу утилізації вуглецевмісних відходосягається. дів, в якому за рахунок більш глибокої переробки Так, відмітні ознаки способу утилізації вуглесировини забезпечується підвищення ефективносцевмісних відходів (синтез-газ після охолодження ті переробки відходів, розширення асортименту та очистки розділяють на два потоки, перший потік кінцевих корисних продуктів та зниження їх собівасинтез-газу піддають коригуванню його складу ртості. шляхом парової конверсії частини оксиду вуглецю Поставлена задача вирішується тим, що в в діоксид вуглецю до досягнення співвідношення способі утилізації вуглецевмісних відходів, що водню і оксиду вуглецю в синтез-газі в межах 1,8включає стадію термічної газифікацію вуглецевмі2,4 з наступною подачею синтез-газу на стадію сних відходів з отриманням синтез-газу, стадію каталітичного синтезу вуглеводнів, а другий потік охолодження та очистки синтез-газу, стадію катасинтез-газу піддають повній паровій конверсії оклітичного синтезу вуглеводнів на основі синтезсиду вуглецю в діоксид вуглецю та водень, на осгазу з отриманням рідкого палива, генерацію тепнові діоксиду вуглецю синтезують карбамід, а волової та електричної енергії з використанням супудень використовують як паливо для генерації тніх горючих газів технологічного процесу як палитеплової та електричної енергії) спільно з істотнива, відповідно до винаходу, синтез-газ після ми ознаками винаходу, загальними з прототипом, охолодження та очистки розділяють на два потоки, забезпечують за рахунок більш глибокої переробперший потік синтез-газу піддають коригуванню ки сировини підвищення ефективності переробки його складу шляхом парової конверсії частини відходів, розширення асортименту кінцевих корисоксиду вуглецю в діоксид вуглецю до досягнення них продуктів та зниження їх собівартості. співвідношення водню до оксиду вуглецю в синПояснюється це наступним. 9 96098 10 Розділення отриманого синтез-газу на два попромислових відходів та легких вуглеводнів скла3 токи з наступним коригуванням складу синтез-газу дають, відповідно, 345-420 м /т відходів, до 120 3 3 3 першого потоку шляхом парової конверсії частини м /т відходів, до 400 м /т відходів, до 20 м /т відоксиду вуглецю в діоксид вуглецю до досягнення ходів. Зазначена температура необхідна для заспіввідношення водню і оксиду вуглецю в синтезбезпечення режиму утворення газу синтез-газу і газі в межах 1,8-2,4 з подачею відкоригованого перетворення неорганічної складової відходів в синтез-газу на стадію каталітичного синтезу вуглерідкий стан. В процесі термічної газифікації відховоднів, та повна парова конверсії оксиду вуглецю ди розділяються на газову фазу (синтез-газ) та в діоксид вуглецю та водень в другому потоці синрозплавлену тверду фазу, яка відводиться у витез-газу забезпечують: гляді гранул, що придатні для виробництва буді- оптимальне співвідношення Н2/СО (1,8-2,4) в вельних матеріалів. Це дозволяє уникнути попесинтез-газі, який використовується для каталітичреднього сортування відходів, які є сировиною ного синтезу вуглеводнів, що забезпечує максипроцесу, та використовувати спосіб для широкого мальний вихід цільового продукту (метанолу) та спектру відходів. Температура 2000 °C і більше мінімальний вихід побічних продуктів, на утворендосягається за рахунок згорання частини відходів, ня яких витрачається синтез-газ; в результаті поквугілля, горючих газоподібних промислових відхоращуються якісні показники синтезованого палива дів та відпрацьованих резино-технічних виробів, та ефективність процесу синтезу вуглеводнів; які добавлені для підвищення калорійності відхо- отримання концентрованого діоксиду вугледів, в потоці кисню. Кисень одержують від блока 3 цю, як вихідного продукту для синтезу карбаміду, розділення повітря. Для охолодження синтез-газу що забезпечує більш глибоку переробку сировини використовують відому технологію фірми "Термоз розширенням асортименту корисних кінцевих селект" швидкого (протягом мілісекунд) охолоджупродуктів та зниження їх собівартості; вання газу до 80-90 °C уприскуванням великої кі- використання водню, як продукту парової лькості води [патент України на винахід № 41263, конверсії оксиду вуглецю, для генерації теплової МПК С10В 49/00, С10В 53/00, F27B 3/00, F27D та електричної енергії для енергетичного забезпе3/06, дата подання заявки 18.06.1993]. Такий речення технологічного процесу, що зменшує залежжим охолодження синтез-газу запобігає утворенню ність від зовнішніх джерел енергії. діоксинів та фуранів, які не встигають при цьому Все зазначене дає можливість підвищити ефеутворитися. Синтез-газ після охолодження очиктивність переробки відходів, розширити асортищають від механічних домішок, з'єднань сірки та мент кінцевих корисних продуктів та знизити їх хлору відомими методами. Одержаний синтез-газ, собівартість, тобто забезпечити рентабельність як правило, має наступний склад: Н2 25-55 %, СО утилізації вуглецевмісних відходів. 20-37 %, СО2-5-35 %, N2-3-10 %. Вихід синтез-газу 3 Нижче наводиться опис способу утилізації вускладає 840-1200 м /т відходів. глецевмісних відходів, що заявляється, а також Отриманий синтез-газ направляють на дільнизасобів реалізації способу з посиланнями на кресцю 4 конверсії синтез-газу, де він розділяється на лення, на якому показана принципова схема сподва потоки по лініям 5, 6. собу. Перший потік 5 синтез-газу (54-56 % загальної вуглецевмісні відходи, такі як несортовані і не кількості) піддають коригуванню складу синтезоброблені побутові відходи, міське сміття, вуглегазу. Відомо, що для синтезу метанолу із синтезцевмісні промислові відходи, відходи деревооброгазу до синтез-газу пред'являють наступні вимоги: бки, відходи об'єктів сільського господарства, а Н2/СО=1,8-2,4 (оптимально 2,1-2,2); зміст СО2 1також інші вуглецевмісні відходи, як сировина, 5,0 %, які витікають з співвідношень: надходять на дільницю 1 попередньої обробки СО+2Н2=СН3ОН; СО2+3Н2=СН3ОН+ Н2О. З чого: відходів. На цю ж дільницю 1 подають вугілля, Н2:СО=2:1, а Н2:СО2=3:1. Виконання зазначених відпрацьовані гумотехнічні вироби (автомобільні вимог забезпечує максимальний вихід цільового покришки і т.п.), як горючі добавки для підвищення продукту (метанолу) та мінімальний вихід побічних калорійності відходів до не менше 10 МДж/кг, що продуктів, на утворення яких витрачається синтездозволяє понизити споживання горючого газу на газ. Для приведення отриманого синтез-газу до стадії термічної газифікації відходів. Витрати таких зазначених вимог склад синтез-газу коригують. добавок знаходяться в межах до 0,05-0,15 т/т відКоригування виконують за відомою технологією ходів в залежності від виду та стану відходів. Відпарової конверсії частини оксиду вуглецю СО в ходи перемішують. В залежності від виду та стану діоксид вуглецю СО2. Надмірний діоксид вуглецю відходів можливе їх брикетування, підігрів без досСО2 в концентрованому вигляді виділяють відомитупу повітря для видалення зайвої вологи та інше. ми методами абсорбцією із застосуванням селекПопередньо оброблені відходи подають на дітивних розчинників, або адсорбційним методом за льницю 2 термічної газифікації відходів, охолотехнологією короткоциклової адсорбції. Вихід синдження та очищення синтез-газу. Термічну газифітез-газу з відкоригованим складом для синтезу 3 кацію відходів з утворенням синтез-газу проводять вуглеводнів складає 360-440 м /т відходів. в реакторі газифікації при температурі не нижче Синтез-газ з відкоригованим складом направ2000 °C. Для підтримання технологічного режиму ляють на дільницю 7 синтезу вуглеводнів, де на газифікації в реактор подають кисень, частину його основі по відомих технологіях синтезують отриманого синтез-газу, горючі газоподібні промиметанол з утворенням продувних газів синтезу слові відходи та легкі гази (легкі вуглеводні - меметанолу (~ 60 % Н2 і 30 % N2), далі на основі метан, етан, пропан), що утворюються на стадії синтанолу за допомогою каталізаторів на основі цеотезу палива. Витрати кисню, синтез-газу, горючих літів синтезують вуглеводні, як рідке паливо та 11 96098 12 суміш легких газів (легкі вуглеводні - метан, етан, тезу вуглеводнів, для подачі легких газів (легкі пропан), які направляють на дільницю 2 термічної вуглеводні метан, етан, пропан), що утворюються газифікації відходів в реактор газифікації. Вихід в процесі синтезу палива, та лінією 12 подачі часпалива, легких вуглеводнів (газів), продувних газів тини синтез-газу для підтримання технологічного синтезу метанолу складають, відповідно, 0,05-0,12 режиму газифікації. 3 3 т/т відходів, 15,0-35,0 м /т відходів, 38-80 м /т відНа дільницю 4 конверсії синтез-газу по лінії 13 ходів. подається синтез-газ від дільниці 2 термічної гаДругий потік 6 синтез-газу (44-46 % загальної зифікації відходів, охолодження та очищення синкількості) на дільниці 4 конверсії синтез-газу підтез-газу. По лінії 14 відкоригований по складу синдають повній конверсії оксиду вуглецю СО в діоктез-газ подається на дільницю 7 синтезу сид вуглецю СО2 та водень Н2 з утворенням провуглеводнів. Виділений в результаті парової кондувних газів. Діоксид вуглецю СО2 в версії концентрований діоксид вуглецю СО2 подаконцентрованому вигляді виділяють відомими меється по лінії 15 на дільницю 9 синтезу карбаміду. тодами абсорбцією із застосуванням селективних На дільницю 8 генерації електроенергії та тепрозчинників, або адсорбційним методом за технолової енергії (пари) подають по лінії 16 водень Н2, логією коротко циклової адсорбції. Водень № виякий виділений в результаті парової конверсії окділяють, наприклад, з використанням проникних сиду вуглецю СО на дільниці 4 конверсії синтездля водню мембран. Вихід концентрованого СО2 газу, та по лінії 17 продувні гази синтезу метанолу для синтезу карбаміду - 0,8-1,0 т/т відходів. Вихід з дільниці 7 синтезу вуглеводнів. Зазначені компо3 водню Н2-300-600 м /т відходів. ненти використовують як паливо, яке перетворюПродувні гази, як продукт синтезу метанолу, ється відповідними когенераторами в електроеневодень № та продувні гази, як продукти повної ргію та теплову енергію (пару) для енергетичного конверсії оксиду вуглецю СО другого потоку 6 синзабезпечення технологічного процесу. тез-газу, подають, як паливо, на дільницю 8 генеНа дільницю 9 синтезу карбаміду подають по рації електроенергії та теплової енергії (пару). Гелінії 15 концентрований діоксид вуглецю СО2, винерацію зазначених видів енергії виконують за ділений в результаті парової конверсії оксиду вугдопомогою газотурбінної установки або інших вилецю СО на дільниці 4 конверсії синтез-газу, по дів генераторів. Виробляють електроенергію в лінії 18 теплову енергію в вигляді пари від дільниці кількості 250-470 кВт годин/т відходів, та теплову 8 генерації електричної та теплової енергії та аміенергію (пар) 470-870 кВт годин/т відходів. ак по лінії 19. Синтезують карбамід по відомій техВиділений на дільниці 4 конверсії синтез-газу нології. концентрований діоксид вуглецю СО2 направляВказані взаємозв'язки технологічних дільниць ють на дільницю 9 синтезу карбаміду. Синтез карта їх обладнання реалізують безвідходну перероббаміду проводять по відомій технології на основі ку вуглецевмісних відходів в альтернативне палидіоксиду вуглецю, аміаку та теплової енергії (паво, карбамід та гранулят як кінцеві продукти. Дири), яку подають від дільниці 8 генерації електроемові гази в основному складаються із водяної пари нергії та теплової енергії. Витрати аміаку складаі азоту. ють 0,3-0,6 т/т відходів. Вихід карбаміду 0,55-1,0 Слід відмітити, що можливі три режими роботи т/т відходів. комплексу. Спосіб утилізації відходів реалізується техно1. Виробництво палива, карбаміду та гранулялогічним комплексом утилізації відходів, який ту. Такий режим роботи комплексу описано вище. включає шість функціонально відособлених і зв'яВ такому режимі роботи для енергетичного забеззаних між собою відповідними лініями технологічпечення процесу близько 50 % електроенергії них дільниць: дільницю 1 попередньої обробки споживають від зовнішніх джерел. відходів, дільницю 2 термічної газифікації відходів, 2. Виробництво палива та грануляту. В такому охолодження та очищення синтез-газу, дільницю 4 режимі весь отриманий синтез-газ на дільниці 4 конверсії синтез-газу, дільницю 7 синтезу вуглевоконверсії синтез-газу піддають коригуванню складу днів, дільницю 8 генерації електроенергії та теппаровою конверсією частини оксиду вуглецю CO в лової енергії (пари), дільницю 9 синтезу карбаміду. діоксид вуглецю СО2. Тобто лінію 6 (2-й потік синТехнологічні дільниці 1, 2, 4, 7, 8, 9 обладнані тез-газу) перекривають. Весь синтез-газ з відкоривідповідним технологічним устаткуванням для загованим складом направляють на дільницю 7 синбезпечення процесів, що реалізуються на зазнатезу вуглеводнів. На дільницю 8 генерації теплової чених дільницях. Технологічні процеси та устаткуенергії (пари) надходять продувні гази синтезу вання для їх реалізації являються широко метанолу. Вироблену пару використовують для відомими. енергетичного забезпечення технологічного проЗазначені технологічні дільниці і їх устаткуванцесу на 100 %. Виділений СО2 не використовуєтьня зв'язані відповідними технологічними лініями в ся. Може бути реалізований як товарний продукт. єдину систему, що енергетично самопідтримуєть3. Виробництво карбаміду та грануляту. В тася, яка дозволяє виробляти рідке паливо та каркому режимі весь отриманий синтез-газ на дільнибамід, як кінцеві продукти, використовуючи, як ці 4 конверсії синтез-газу піддають повній конверсії сировину, будь-які вуглецевмісні відходи. оксиду вуглецю СО в діоксид вуглецю СО2 та воДільниця 2 термічної газифікації відходів, оходень Н2. Тобто лінію 5 (1-й потік синтез-газу) перелодження та очищення синтез-газу з'єднана: лінікривають. Весь діоксид вуглецю СО2 використоєю 10 з дільницею 1 попередньої обробки відходів вують для синтезу карбаміду. На дільницю 8 для подачі попередньо оброблених відходів на генерації електроенергії та теплової енергії (пари) термічну газифікацію; лінією 11 з дільницею 7 синнадходить водень Н2. Вироблені електроенергія та 13 96098 14 теплова енергія повністю покривають потреби Нижче в табличній формі наведені приклади комплексу. Тобто в такому режимі роботи комреалізації способу утилізації вуглецевмісних відплекс не залежить від зовнішніх джерел енергії. ходів, що заявляється. Таблиця Стадія Показники Тип та стан відходів Попередня обробка відходів Термічна газифікація відходів Конверсія синтез-газу Синтез вуглеводнів Генерація енергії Синтез баміду кар Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Несортовані Несортовані Несортовані Несортовані тверді побутові тверді побуто- тверді побуто- тверді побутовідходи ві відходи ві відходи ві відходи Калорійності відходів, 8,0 9,0 МДж/кг Тип та кількість вуглецевмісних горючих матеріалів, відпрацьовані кам'яне вугілщо додаються для підви- гумотехнічні виля 0,09 щення калорійності відхо- роби 0,15 дів, т/т відходів Калорійності відходів після добавки вуглецевмісних 10,0 11,0 горючих матеріалів, МДж/кг 3 Витрати кисню, м /т відхо345,0 385,0 дів Тип та кількість горючих газоподібних промислових 3 газів, що додаються м /т відходів Витрати легких вуглевод3 нів від синтезу палива, м /т 19,0 17,0 відходів Витрати зворотного син24,0 22,0 3 тез-газу, м /т відходів Вихід синтез-газу для по3 дальшої переробки, м /т 840,0 935,0 відходів Витрати синтез-газу, що піддають коригуванню 56,0 55,0 складу, % Витрати синтез-газу, що піддають повній конверсії 44,0 45,0 СО в СО2 для синтезу карбаміду, % Вихід синтез-газу з відкоригованим складом для 360,0 400,0 3 синтезу вуглеводнів, м /т відходів 3 Вихід водню Н2, м /т відхо295,0 325,0 дів Вихід СО2, т/т відходів 0,8 0,9 Вихід палива, т/т відходів 0,05 0,06 Вихід легких вуглеводнів 19,0 17,0 3 (газів), м /т відходів Вихід продувних газів син3 тезу метанолу, м /т відхо38,0 42,0 дів Вироблено електроенергії, 250,0 277,0 кВт годин/т відходів Вироблено теплової енергії (пар), кВт годин/т відхо470,0 520,0 дів Витрати аміаку, т/т відходів 0,30 0,33 Вихід карбаміду, т/т відхо0,55 0,6 дів 10,0 10,0 кам'яне вугілля 0,06 11,5 10 420,0 385 коксовий газ 376 15,0 20,0 1025,0 1190 54,0 55 46.0 45 440,0 400 355,0 325 1,0 0,07 0,85 0,11 15,0 31,0 46,0 77,0 305,0 460,0 570,0 870,0 0,36 0,57 0,65 1,0 15 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 96098 Підписне 16 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601