Реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов (варианты) и установка для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодеражащих продуктов
Полезные модели относятся к области промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов и могут быть использованы, в частности, для переработки разнообразных техногенных и бытовых отходов, для переработки низкокачественных горючих полезных ископаемых, таких, например, как бурые угли, горючие сланцы и им подобных. Технический результат - повышение качества очистки парогазовой смеси от твердых и жидкокапельных примесей, увеличении производительности процесса и упрощении его аппаратного оформления.
Для этого в первом варианте реактора для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающем герметичную рабочую камеру с загрузочным отверстием в верхней крышке и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и/или кислорода и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и/или кислорода, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона рабочей камеры снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и/или кислорода, и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц.
Во втором варианте - в дополнение к признакам первого варианта верхняя часть реактора снабжена устройством подвода жидких углеводородов с равномерным распределением по сечению реактора.
В установке для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающая реактор, шлюз подачи шихты из продуктов переработки в загрузочное отверстие верхней крышки реактора, узел выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел вывода парогазовой смеси, узел очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа для грубой очистки, узел конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины конденсатов и сборник жидких углеводородсодержащих отходов, между узлом очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа и узлом конденсации жидких продуктов расположен дополнительный узел очистки парогазовой смеси, состоящий из центробежного сепаратора тонкой очистки и, по меньшей мере, одного циклона селективного типа, при этом сборник жидких углеводородсодержащих отходов снабжен устройством их подачи в распределительное устройство верхней крышки реактора. 3 н. и 6 з.п. ф-лы; 4 илл.; 3 табл.; 3 пр.
Полезные модели относятся к области промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов и могут быть использованы, в частности, для переработки разнообразных техногенных и бытовых отходов, для переработки низкокачественных горючих полезных ископаемых, таких, например, как бурые угли, горючие сланцы и им подобных.
Проблема переработки разнообразных низкокачественных горючих полезных ископаемых, бытовых и техногенных отходов, включающих углеродную и углеводородную составляющие, стоит весьма остро. Разработаны разнообразные способы, позволяющие разложить углерод- и углеводородсодержащие продукты на составляющие, однако при переходе с лабораторных установок на промышленные в составе продукта появляется значительное количество механических примесей разного уровня дисперсности, что делает парогазовую смесь (аэрозоль) несоответствующей по качественным показателям для дальнейшего использования, а затраты на очистку не окупаются экономически. Это является одним из основных сдерживающих факторов промышленной переработки низкокачественных горючих полезных ископаемых, а также углерод- и углеводородсодержащих отходов.
Известен реактор для переработки горючих углерод- и углеводородосодержащих отходов, представленный в виде схемы устройства периодического или непрерывного действия для экологически чистой утилизации маслоотходов или шламов и иных отходов [Описание изобретения к патенту РФ 
2116570 от 1996.09.25, МПК6 F23G 7/00, F23G 7/05, опубл. 1998.07.27], который включает оборудованную соответствующими контрольно-измерительными приборами герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и водяного пара, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования, пиролиза, нагрева отходов, отбора парогазовых продуктов с, по меньшей мере, одним каналом отбора и загрузки отходов со шлюзом, причем каждая зона снабжена температурными датчиками, а каналы подачи воздуха и отбора парогазовых продуктов снабжены датчиками давления.
Данному устройству присущи те же недостатки, что и реализованному на нем способу, т.е. в продукте переработки присутствует большое количество твердых и жидкокапельных примесей, включая их мелкодисперсные фракции, делающие оборудование при их извлечении неработоспособным за сравнительно короткий промежуток времени.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому устройству - реактору для переработки горючих углерод- и углеводородосодержащих отходов, - является промышленный реактор, включающий герметичную рабочую камеру с расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и водяного пара, горения, коксования и пиролиза, синтеза и гидрирования углеводородов, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона снабжена температурными датчиками или датчиками давления [Описание изобретения к патенту РФ 2385343 от 2008.12.10, МПК С10В 49/02, F23G 5/027, опубл. 2010.03.27, бюл. 9].
К недостаткам настоящего реактора следует отнести невысокое качество очистки парогазовой смеси, ограничивающее ее дальнейшую переработку с целью извлечения отдельных компонентов.
Задача, решаемая первой и второй полезными моделями группы и достигаемый технический результат заключается в создании очередных конструкций реакторов для экологически чистой промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов, повышении качества очистки парогазовой смеси от твердых и жидкокапельных примесей, увеличении производительности оборудования и упрощении его аппаратного оформления.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в первом варианте реактора для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающем герметичную рабочую камеру с загрузочным отверстием в верхней крышке и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и/или кислорода и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и/или кислорода, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона рабочей камеры снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и/или кислорода, и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц, а шлюз подачи шихты из продуктов переработки выполнен с двумя герметичными, последовательно установленными с образованием промежуточного бункера затворами, расположенными между загрузочным бункером и загрузочным отверстием верхней крышки реактора.
Кроме этого:
- зона сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С;
- верхняя часть реактора снабжена устройством подвода жидких углеводородов с их равномерным распределением по сечению реактора.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата во втором варианте реактора для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающем герметичную рабочую камеру с загрузочным отверстием в верхней крышке и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и/или кислорода и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и/или кислорода, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона рабочей камеры снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и/или кислорода, и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодер-жащих частиц, а шлюз подачи шихты из продуктов переработки выполнен с двумя герметичными, последовательно установленными с образованием промежуточного бункера затворами, расположенными между загрузочным бункером и загрузочным отверстием верхней крышки реактора, при этом верхняя часть реактора снабжена устройством подвода жидких углеводородов с равномерным распределением по сечению реактора.
Кроме этого:
- зона сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодер-жащих частиц выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С.
Реакторы не являются окончательной ступенью получения товарного продукта. Для этого они встраивается в соответствующую установку.
Известна установка для переработки конденсированных горючих, включающая реактор, узел подачи сырья, узел выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел вывода парогазовой смеси, узел очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц (как правило, это -циклон), узел конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины (водная и органическая фракции) конденсатов и сборник жидких углеводород-содержащих отходов [См. описание изобретения к патенту РФ 2152561].
Известна установка для переработки нефтешламов, которая в отличие от предыдущей установки оснащена, по меньшей мере, двумя, связанными между собой циклонами [Описание изобретения к патенту РФ 2229060 от 2002.07.22, МПК7 F23G 7/05, опубл. 2004.01.27].
Также известна установка для термохимической переработки твердого органического сырья в топливные компоненты, включающая реактор, узел подачи сырья в загрузочное отверстие верхней крышки реактора, узел выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел вывода парогазовой смеси, циклон-сепаратор (узел очистки от твердых -и жидких углеродсодержащих частиц) для грубой очистки, узел конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины (водная и органическая фракции) конденсатови сборник жидких углеводородсодержащих отходов [Описание изобретения к патенту РФ 2275416 от 2005.03.28, МПК C10L 5/48, F23G 5/027, опубл. 2006.04.27].
К общим особенностям настоящих установок следует отнести недостаточное качество очистки парогазовой смеси, поскольку циклонная очистка не позволяет отделить мелкие взвешенных в газе аэрозольные частицы. Наличие аэрозоля в парогазовой смеси приводит к осаждению смол и сажистого углерода на поверхностях аппаратов (теплообменников, сборников), арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики, что ограничивает срок их службы и требует неплановых ремонтов.
Задача, решаемая третьей полезной моделью группы и достигаемый технический результат заключается в создании очередного технического решения установки для экологически чистой промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов, повышении качества очистки парогазовой смеси от твердых и жидкокапельных примесей, увеличении производительности оборудования и упрощении его аппаратного оформления.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в установке для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающая реактор по любому из вышеперечисленных вариантов с загрузочным отверстием в верхней крышке и со шлюзом подачи шихты из продуктов переработки, узел выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел вывода парогазовой смеси, узел очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа для грубой очистки, узел конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины конденсатов и сборник жидких углеводородсодержащих отходов, между узлом очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа и узлом конденсации жидких продуктов расположен дополнительный узел очистки парогазовой смеси, состоящий из центробежного сепаратора тонкой очистки и, по меньшей мере, одного циклона селективного типа, при этом сборник жидких углеводородсодержащих отходов снабжен устройством их подачи в распределительное устройство верхней крышки реактора. Кроме этого, сборники-флорентины снабжены устройством подачи водной и/или органической фракции в зону горения реактора.
Полезные модели иллюстрируются чертежами, где:
- на фиг.1 показан реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов;
- на фиг.2 - вариант исполнения реактора фиг.1, оснащенного устройством подвода жидких углеводородов;
- на фиг.3 показано схематическое изображение реактора с выделенными характерными зонами;
- на фиг.4 изображена установка (технологическая линия) для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов на основе реакторов фиг.1 или фиг.2.
Реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов по первому варианту полезной модели включает герметичную рабочую камеру 1 с загрузочным отверстием 2 в верхней крышке 3 и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: 4 - выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном 5; 6 - подачи воздуха (и/или кислорода) через каналы 7; 8 - подачи водяного пара через каналы 9; 10 - нагрева воздуха (и/или кислорода); 11 - горения; 12 - коксования и пиролиза; 13 - нагрева продуктов переработки; 14 - отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом 15 отбора, и зоной 16 - загрузки продуктов переработки со шлюзом 17 подачи шихты из продуктов переработки (узел подачи сырья), причем каждая зона рабочей камеры 1 снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком 18, а зоны 10 - нагрева воздуха, и 14 - отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления 19, при этом рабочая камера 1 содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками 20 зону 21 - сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц, которая выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С - температуры кипения некоторых углеводородов, таких, как твердые отходы нефтепереработки, типа битумов.
В случае недостатка количества низкокипящих углеводородов в зоне 21 - сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц верхняя часть реактора может быть снабжена устройством 22 подвода со стороны (т.е. извне) жидких углеводородов, например, отработанных масел или органического слоя нефтешламов, жидких гудронов, с их равномерным распределением по сечению реактора.
Шлюз 17 подачи шихты из продуктов переработки выполнен с двумя условно герметичными (т.е. не допускающими утечек в рабочем режиме работы), последовательно установленными с образованием промежуточного бункера 23 затворами 24 и 25, расположенными между загрузочным бункером 26 и загрузочным отверстием 2 верхней крышки 3 реактора. Условная герметичность подразумевает исключение попадания в атмосферу продуктов переработки или, в случае попадания не превышать их предельно допустимые концентрации. Формирования незначительного разрежения при отборе парогазовой смеси в совокупности с имеющимся уровнем герметичности шлюза 17 позволяют говорить об отсутствии экологической нагрузки на окружающую природную среду настоящей технологии.
Реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов по второму варианту полезной модели включает те же самые элементы, что и в первом варианте, за исключением того, что верхняя часть реактора изначально снабжена устройством 22 подвода жидких углеводородов со стороны (т.е. извне) с равномерным распределением по сечению реактора.
Установка для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов включает один из вышеописанных вариантов реактора с загрузочным отверстием 2 в верхней крышке 3 и со шлюзом 17 подачи шихты из продуктов переработки, узел 27 выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел 28 вывода парогазовой смеси, узел 29 очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа для грубой очистки, узел 30 конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины (водная и органическая фракции) 31 конденсатов и сборник 32 жидких углеводородсодержащих отходов, при этом между узлом 29 очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа и узлом 30 конденсации жидких продуктов расположен дополнительный узел 33 очистки парогазовой смеси, состоящий из центробежного сепаратора 34 тонкой очистки и, по меньшей мере, одного циклона 35 селективного типа, при этом сборник 32 жидких углеводородсодержащих отходов снабжен устройством (например, насосом) 36 их подачи в устройство верхней крышки 3 реактора (для принудительного распределения через форсунки или самостоятельного распределения самотеком и т.д.)
Дополнительно, сборники-флорентины 31 снабжены устройствами 37 подачи водной и/или органической фракции в зону горения 11 реактора.
Технология переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов на вышеперечисленном оборудовании включает подготовку шихты из продуктов переработки (далее, просто - шихта) и их последовательную послойную переработку в реакторе в присутствии насадки при подаче кислородсодержащего агента и водяного пара, и включает стадии разогрева шихты, пиролиза горючих составляющих, коксования, горения, образования твердого остатка, который выводят из рабочего пространства (рабочей камеры 1) реактора, образования парогазовой смеси (аэрозоля), в состав которой входит углеродсодержащие частицы, охлаждение парогазовой смеси с осаждением части твердых и жидких частиц и ее выведение из рабочего пространства (рабочей камеры 1) реактора, при этом на стадии разогрева шихты и коксования и пиролиза формируют зону 21 - сорбции аэрозолей, путем, по меньшей мере, орошения верхней части шихты жидкими углеводородсодержащими продуктами и/или добавлением в шихту твердых углеводородсоставляющих продуктов с температурой размягчения выше 60°С и температурой выкипания выше 300°С.
Проанализируем существенные признаки полезных моделей.
Основная задача непрерывной промышленной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов по настоящей полезной модели является получение очищенной от твердых и жидкокапельных примесей парогазовой смеси. Причем любая возможная последующая «традиционная» очистка парогазовой смеси, как заведомо неэффективная, ведущая к осаждению смол и сажистого углерода на поверхностях аппаратов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики во внимание не принимается, как малоэффективная.
В реакторах, выполненных согласно полезной модели в рабочих камерах формируют специальные зоны с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С - зоны 21 сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц, которые оснащают дополнительными температурными датчиками 20 для управления процессом переработки и очистки парогазовой смеси от примесей. Настоящая зона - 21 - формируется в результате размягчения специально добавленных в состав шихты углеводородсоставляющих продуктов с температурой размягчения свыше 60°С (битумы, нефтяные пеки, крекинг-остатки, твердые остатки пиролиза и др.). Фактически продукты переработки и насадка «смачиваясь» низкоплавкими углеводородами становятся способными сорбировать на своей поверхности разнообразные сопутствующие примеси, как твердые (пыль, сажистый углерод), так и жидкие (жидкокапельная органика). Подбор низкоплавких углеводородов, вводимых в состав шихты, позволяет наделить ранее используемую исключительно для нагрева и коксования и пиролиза шихты зоны 13 и 12 реактора новой функцией - создать из нее эффективный «мокрый» фильтр, - зону 21 сорбции.
Формирование такой зоны 21 стало возможным лишь на реакторах, предназначенных для промышленной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов. Именно здесь, в зонах 13 и 12 нагрева и коксования и пиролиза, благодаря необходимости прогревать большие объемы постоянно подаваемых через шлюз 17 продуктов переработки и пропуску через них для охлаждения парогазовой смеси появилась потребность в увеличении размера зон 13 и 12.
То, что в малогабаритных, малотоннажных реакторах и реакторах периодической загрузки, т.е. в реакторах т.н. «лабораторного» класса, а также в реакторах, перерабатывающих углерод- и/или углеводородсодержащие продукты стабильного химического состава традиционно считалось недостатком, приводящим к уменьшению их полезного объема и росту габаритов, в настоящей полезной модели привело к неожиданному положительному эффекту - позволило очистить парогазовую смесь от большей части примесей (пылевые частицы, сажистый углерод, жидкокапельные углеводороды).
Если легкоплавких углеводородов в составе шихты недостаточно для формирования зоны 21 сорбции, верхнюю часть реактора снабжают устройством 22 подвода жидких углеводородов с их равномерным распределением по сечению реактора - для дополнительного орошения шихты через входящие в его состав форсунки, перфорированные трубы и т.д.
Соответственно, при использовании «чистой» шихты ее можно орошать исключительно жидкими углеводородсодержащими продуктами - не только для формирования зоны 21 сорбции в составе реактора, но также и для их целенаправленной переработки в составе шихты, - в этом состоит отличие двух вариантов реакторов.
Учитывая, что переработка углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов сопряжена с возможным выбросом в атмосферу продуктов переработки, шлюз 17 подачи шихты выполнен с двумя условно герметичными, последовательно установленными с образованием промежуточного бункера 23 затворами 24 и 25, расположенными между загрузочным бункером 26 и загрузочным отверстием 2 верхней крышки 3 реактора. В верхней части реактора может создаваться разрежение в пределах 500-5000 Па. Этой герметичности достаточно для того, чтобы обеспечить экологическую безопасность процесса.
Безусловно, использование любого из реакторов позволяет существенно снизить количество примесей в составе парогазовой смеси. Однако наибольший эффект будет получен от использования установки, в состав которой входит, по меньшей мере, один из вышеупомянутых упомянутых реакторов.
Установка для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающая вышеупомянутые реакторы подразумевает, что между узлом 29 очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа и узлом 30 конденсации жидких продуктов расположен дополнительный узел 33 очистки парогазовой смеси, состоящий из центробежного сепаратора 34 тонкой очистки и, по меньшей мере, одного циклона 35 селективного типа. Такое сочетание оборудования для очистки ранее не использовалось, поскольку традиционные установки отделяли из парогазовой смеси те примеси, которые были задержаны на уровне зон 21 сорбции двух вышеупомянутых реакторов. При этом те жидкие углеводородсодержащие отходы, которые попали в соответствующий сборник 38, могут направляться в распределительное устройство 22 верхней крышки 3 реактора - для орошения шихты - самостоятельно или в дополнение к сторонним жидким углеводородсодержащим продуктам из сборника 32, подаваемым в эту же зону - для формирования зоны 21 сорбции.
Водная и/или органическая фракции со сборников-флорентинов 31 частично подаются в зону 11 горения реактора через каналы 9 (изначально предназначенные для подачи водяного пара), а частично - на дальнейшую переработку.
На выходе парогазовой смеси из узла 30 конденсации жидких продуктов возможна установка дублирующего узла 39 для дополнительной очистки парогазовой смеси конструктивно аналогичного узлу 33 и доводящего уровень очистки смеси приближенным к санитарным нормам.
Реализацию полезных моделей рассмотрим на следующих примерах.
Пример 1. Переработке подлежат угольные брикеты 
40 мм и высотой 40 мм из отходов угольного производства.
Состав угольных брикетов, % масс:
- влажность - 20;
- зольность на сухую массу - 60;
- летучие на сухую массу - 15.
Элементный состав горючей массы, % масс:
С - 86,8; Н - 5,8; О - 5,6; N - 1,7; S - 0,7.
Производительность установки по сырью - 1600 кг/час
В качестве насадки используются кольца 32×32×3 из жаростойкой стали 20Х23Н18 в количестве 1000 кг/час.
В качестве газифицирующих агентов подают:
- перегретый водяной пар (Т=250°С, Р=1,4 МПа, степень разложения 50%) - 350 кг/час
- воздух - 1733 кг/час (1343 нм3/час).
Для связывания серы подают 35 кг/час СаСО3 в виде кусков с линейными размерами 10-80 мм.
Для формирования зоны 21 сорбции подают 200 кг/час отработанных нефтемасел и 400 кг/час некондиционного битума. (При этом решается задача утилизации отходов масел и битума).
Температура в зоне 11 горения не превышает 1100°С.
Выходной поток из зоны 28 выгрузки реактора составил по количеству 1819 кг/час и его структура включает, кг/час,
насадку - 1000; золу - 768; углеродсодержащие - 30;
CaS - 6,3; СаО - 15.
Выходной поток из реактора по данным хроматографического анализа конденсированной части на хроматографе «Кристаллюкс - 4000М» и по данным газоанализаторного оборудования КР - 1459 составил 3491 кг/час и его структура включает, кг/час,
| вода - 517; | бензол - 12,6; |
| диоксид углерода - 26,6; | оксид углерода - 997,6; |
| водород - 79; | метан - 105; |
| аммиак - 2; | фракции С 4-С8 - 125; |
| фракции С9-С12 - 120; | фракции>С 12 - 60; |
| фенолсодержащие - 99; | сероводород - 0,8. |
Содержание твердых и жидкокапельных примесей измерялось путем пропускания части потока газа компрессором (1-6 л/мин) через холодильник и фильтр с волокнистым материалом. По разнице веса чистого и загрязненного фильтра и количеству пропущенного газа определялось содержание частиц. Отбор газа на содержание примесей твердых и жидкокапельных осуществлялся на выходе из реактора, после циклона 900 мм (узел 29), после вновь устанавливаемого узла 33 центробежной сепарации и после дублирующего узла центробежной сепарации 39.
Полученные результаты эффективности очистки парогазовой смеси были сведены в Таблицу 1.
Пример 2 (сравнительный).
Как и в предыдущем Примере переработке подлежат угольные брикеты 40 мм и высотой 40 мм из отходов угольного производства. Состав брикетов и элементный состав горючей массы, количество брикетов, количество карбоната кальция то же, что и в Примере 1. Отличие заключается в отсутствии зоны сорбции, так как не подаются жидкие углеводороды, типа отходов нефтемасел, и некондиционный битум.
В качестве газифицирующих агентов подают:
- перегретый водяной пар (Т=250°С, Р=1,4 МПа, степень разложения 50%) - 200 кг/час;
- воздух - 1356 кг/час.
Температура в зоне горения не превышает 1100°С.
Выходной поток из зоны выгрузки реактора составил по количеству 1809 кг/час и его структура включает, кг/час:
насадку - 1000; золу - 768; углеродсодержащие - 20;
CaS - 6,3; СаО - 15.
Выходной поток из реактора по данным хроматографического анализа конденсированной части на хроматографе «Кристаллюкс - 4000М» и по данным газоанализаторного оборудования КР - 1459 составил 2382 кг/час и его структура включает, кг/час:
| вода - 442; | бензол - 12,6; |
| диоксид углерода - 26,6; | оксид углерода - 728,6; |
| водород - 25,5; | метан - 50,5; |
| аммиак - 2,9; | фенолсодержащие - 99; |
| сероводород - 0,8; | азот - 1044. |
Содержание твердых и жидкокапельных примесей измерялось путем пропускания части потока газа компрессором (1-6 л/мин) через холодильник и фильтр с волокнистым материалом. По разнице веса чистого и загрязненного фильтра и количеству пропущенного газа определялось содержание частиц. Отбор газа на содержание твердых и жидкокапельных примесей осуществлялся на выходе из реактора, после циклона 900 мм (узел 27), после вновь устанавливаемого узла 31 центробежной сепарации, после дублирующего узла центробежной сепарации 39.
Полученные результаты эффективности очистки парогазовой смеси были сведены в Таблицу 2.
Пример 3. Переработке подлежит углеродсодержащее сырье - кокс, полученный при коксовании малометаморфизированных углей пониженной спекаемости (т.е. кокс, не идущий на выплавку металла).
Качественные характеристики кокса, % масс:
- влажность, Wr - 8;
- зольность, Ad - 14;
- выход летучих, Vdaf - 2.
Элементный состав горючей массы, % масс:
С - 96; Н - 0,8; N - 1,0; S - 1,4; О - 0,8.
Средняя крупность - 40
Производительность по коксу - 1000 кг/час.
В качестве насадки используются кольца 32×32×3 из жаростойкой стали 20Х23Н18 в количестве 300 кг/час.
В качестве газифицирующих агентов в реактор подают:
- перегретый водяной пар (Т=250 С, Р=1,4 МПа, степень разложения 50%) - 800 кг/час;
- технический кислород с содержанием азота 5% - 678 кг/час.
Для связывания серы подают 112 кг/час СаСО3 в виде кусков с линейными размерами 10-80 мм.
Для формирования зоны 21 сорбции подают отходы нефтемасел в количестве 300 кг/час.
Температура в зоне 11 горения не превышает 1200°С.
Выходной поток из зоны 28 выгрузки реактора составил по количеству 525 кг/час и его структура включает, кг/час:
насадку - 300; золу - 129; углеродсодержащие - 30;
CaS - 14,8; СаО - 51,5;
Выходной поток парогазовой смеси из реактора по данным хроматографического анализа конденсированной части на хроматографе «Кристаллюкс - 4000М» и по данным газоанализаторного оборудования КР - 1459 составил 2671 кг/час и его структура включает, кг/час:
| вода - 484; | диоксид углерода - 49; |
| оксид углерода - 1749; | водород - 77; |
| метан - 13; | сероводород - 4; |
| азот - 40; | кислород - 6,3; |
| фракция С4-С 8 - 150; | фракция С9-С 12 - 60; |
фракция>С 13 - 30.
Содержание твердых и жидкокапельных примесей измерялось путем пропускания части потока газа компрессором (1-6 л/мин) через холодильник и фильтр с волокнистым материалом. По разнице веса чистого и загрязненного фильтра и количеству пропущенного газа определялось содержание частиц. Отбор газа на содержание твердых и жидкокапельных примесей осуществлялся на выходе из реактора, после циклона 900 мм (узел 29), после вновь устанавливаемого узла 33 центробежной сепарации и после дублирующего узла центробежной сепарации 39.
Полученные результаты эффективности очистки парогазовой смеси были сведены в Таблицу 3.
Аналогично приведенным Примерам 1-3 перерабатываются и другие горючие углерод- и/или углеводородсодержащие продукты, например, автомобильные покрышки и другие.
Таким образом, выполненные согласно полезной модели технические решения обеспечивают экологически чистую промышленную переработку горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов, повышение качества очистки парогазовой смеси от твердых и жидкокапельных примесей, увеличение производительности оборудования и упрощение его аппаратного оформления.
| Таблица 1 | |
| Результаты эффективности очистки парогазовой смеси по Примеру 1 | |
| Место отбора | Содержание суммарное примесей, г/нм3 |
| Непосредственно после реактора | 0,8-1,2 |
| После циклона 900 мм | 0,5-0,8 |
| После узла центробежной сепарации | 0,05 |
| После дублирующего узла центробежной сепарации | 0,005-0,001 |
| Таблица 2 | |
| Результаты эффективности очистки парогазовой смеси по Примеру 2 | |
| Место отбора | Содержание суммарное примесей, г/нм3 |
| Непосредственно после реактора | 20 |
| После циклона 900 мм | 15 |
| После узла центробежной сепарации | 0,5 |
| После дублирующего узла центробежной сепарации | 0,05 |
| Таблица 3 | |
| Результаты эффективности очистки парогазовой смеси по Примеру 3 | |
| Место отбора | Содержание суммарное примесей, г/нм3 |
| Непосредственно после реактора | 3-5 |
| После циклона 900 мм | 1-2 |
| После узла центробежной сепарации | 0,08-0,10 |
| После дублирующего узла центробежной сепарации. | 0,009-0,010 |
1. Реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий герметичную рабочую камеру с загрузочным отверстием в верхней крышке и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и/или кислорода и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и/или кислорода, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона рабочей камеры снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и/или кислорода и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, отличающийся тем, что рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц, а шлюз подачи шихты из продуктов переработки выполнен с двумя герметичными, последовательно установленными с образованием промежуточного бункера затворами, расположенными между загрузочным бункером и загрузочным отверстием верхней крышки реактора.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что зона сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С.
3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть реактора снабжена устройством подвода жидких углеводородов с их равномерным распределением по сечению реактора.
4. Реактор для непрерывной переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающий герметичную рабочую камеру с загрузочным отверстием в верхней крышке и расположенными в технологической последовательности рабочими зонами: выгрузки твердых остатков переработки с выгрузным окном, подачи воздуха и/или кислорода и водяного пара через соответствующие каналы, нагрева воздуха и/или кислорода, горения, коксования и пиролиза, нагрева продуктов переработки, отбора парогазовой смеси с, по меньшей мере, одним каналом отбора, и зоной загрузки продуктов переработки со шлюзом, причем каждая зона рабочей камеры снабжена, по меньшей мере, одним температурным датчиком, а зоны нагрева воздуха и/или кислорода и отбора парогазовой смеси снабжены датчиками давления, отличающийся тем, что рабочая камера содержит оснащенную дополнительными температурными датчиками зону сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц, а шлюз подачи шихты из продуктов переработки выполнен с двумя герметичными, последовательно установленными с образованием промежуточного бункера затворами, расположенными между загрузочным бункером и загрузочным отверстием верхней крышки реактора, при этом верхняя часть реактора снабжена устройством подвода жидких углеводородов с равномерным распределением по сечению реактора.
5. Реактор по п.4, отличающийся тем, что зона сорбции твердых и жидких углерод- и/или углеводородсодержащих частиц выполнена с возможностью поддерживания рабочей температуры не выше 300°С.
6. Установка для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, включающая реактор по любому из пп.1-3 или 4, 5 с загрузочным отверстием в верхней крышке и со шлюзом подачи шихты из продуктов переработки, узел выгрузки твердых и негорючих продуктов переработки, узел вывода парогазовой смеси, узел очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа для грубой очистки, узел конденсации жидких продуктов, сборники-флорентины (водная и органическая фракции) конденсатов и сборник жидких углеводородсодержащих отходов, при этом между узлом очистки от твердых и жидких углеродсодержащих частиц циклонного типа и узлом конденсации жидких продуктов расположен дополнительный узел очистки парогазовой смеси, состоящий из центробежного сепаратора тонкой очистки и, по меньшей мере, одного циклона селективного типа, при этом сборник жидких углеводородсодержащих отходов снабжен устройством их подачи в распределительное устройство верхней крышки реактора.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что сборники-флорентины снабжены устройством подачи водной и/или органической фракции в зону горения реактора.
