Установка для переработки углеродосодержащих отходов

 

Полезная модель относится к области термической переработки твердых углеродосодержащих отходов (резины, пластика, медицинских отходов, отходов нефтепереработки и др.), может использоваться в частности для переработки изношенных автомобильных шин методом пиролиза с получением жидкого, газообразного и твердого топливных компонентов. Установка для переработки углеродосодержащих материалов содержит установленные последовательно реактор с каналом подвода газа, с загрузочным и разгрузочным устройствами, соединенный через канал отбора газа с циклоном для сбора пыли, сепаратор аэрозолей конусовидной формы с каплеотбойником и щеткой для завихрения газовой смеси, теплообменник и разделительная колонна с керамическими кольцами Рашига, связанные с резервуаром для пиролизной жидкости, дымосос, соединенный через газоход с каналом подвода газа в реактор, на внутренней поверхности реактора и разгрузочного устройства выполнена футеровка. Установка содержит блок механической выгрузки с конвейерной лентой из стальной цепи с лопатками и электрическим приводом. Внутренняя поверхность реактора теплоизолирована, например, шамотным кирпичом. Разгрузочное устройство и реактор снабжены внешней теплоизоляцией, например, из стекловаты. Технический результат полезной модели состоит в повышении эффективности процесса переработки углеродосодержащих отходов, повышении надежности и срока службы установки.

Полезная модель относится к области термической переработки твердых углеродосодержащих отходов (резины, пластика, медицинских отходов, отходов нефтепереработки и др.), может использоваться в частности для переработки изношенных автомобильных шин методом пиролиза с получением жидкого, газообразного и твердого топливных компонентов.

При пиролизе автомобильные шины разлагаются на углеродосодержащий остаток с металлокордом и парогазовую смесь, в дальнейшем используемые в качестве топлива и сырья в строительстве и в различных энергетических установках. Парогазовая смесь представляет собой пары нефтеобразной жидкости (жидкое пиролизное топливо), пары воды (пиролизная вода) и горючие газы. Горючие газы состоят из смеси газов, выделенных из сырья в процессе пиролиза, а также продуктов горения обратных газов.

Известна установка для термической переработки твердых органических отходов (RU 2393200, МПК C10G 1/10, C10L 5/48, C10B 49/02, C08J 11/00, F23G 5/027, опубл. 27.06.2010 г.), содержащая реактор с реакционной камерой и датчиками контроля массы загружаемых отходов, топку с горелкой для получения газообразного теплоносителя, конденсаторы получаемой в реакторе парогазовой смеси, а также устройства для загрузки отходов и выгрузки твердых углеродистых остатков с приспособлением для их охлаждения, выполненные в виде шлюзовых камер. Установка снабжена барботером-промывателем с гидроциклоном для очистки парогазовой смеси от смолистых и сажистых фракций.

Недостатком установки является использование топки с горелкой для получения газообразного теплоносителя, обеспечивающего разогрев реактора, что приводит к значительному загрязнению атмосферы дымовыми газами, не эффективному использованию получаемого пиролизного газа, снижению производительности технологического процесса установки из-за отсутствия замкнутого цикла термической переработки отходов. Кроме того, в установке не предусмотрена система очистки реактора и шлюзовых камер от сажи, углерода и смолообразующих веществ, скапливающихся и налипающих на их поверхности, вызывающих в том числе ухудшение газодинамики в реакторе, что снижает эффективность работы и срок службы установки.

В качестве ближайшего аналога выбрана установка по переработке изношенных автопокрышек (RU 43546, МПК C10J 3/02, C10G 1/10, опубл. 27.01.2005 г.), содержащая пиролизную камеру (реактор) с загрузочным бункером и дозатором выгрузки обуглероженного остатка и металлокорда, с каналом подвода газа в реактор и каналом отбора газа из реактора, соединенного с циклоном для сбора пыли, каталитическую насадку, теплообменник и сепаратор, выполненный в виде разделительной колонны (колонны тонкой очистки) и каплеотбойника, соединенных с емкостью для сбора пиролизной жидкости, второй циклон для сбора пыли, компрессор (дьмосос) для перекачки газов, выход которого связан с каналом подвода газа в реактор.

Известная установка имеет замкнутый цикл технологического процесса и простую конструкцию, однако характеризуется рядом недостатков.

В установке также не предусмотрена система очищения реактора, загрузочного бункера и дозатора выгрузки от сажи, углерода и смолообразующих веществ, скапливающихся и налипающих на их поверхности в процессе эксплуатации, которая бы обеспечивала быстрое и простое по-технологичности удаление отложений.

В результате непосредственного контакта корпуса реактора с обрабатываемым сырьем, и наличием низкой теплоизоляция корпуса особенно в зоне высоких температур, снижается срок службы работы реактора.

Кроме того, система приема выгруженного обуглероженного остатка и металлокорда не автоматизирована, что снижает эффективность работы установки.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении эффективности процесса переработки углеродосодержащих отходов, повышении надежности и срока службы установки.

Решение поставленной задачи в установке для переработки углеродосодержащих материалов, содержащей установленные последовательно реактор с каналом подвода газа, с загрузочным и разгрузочным устройствами, соединенный через канал отбора газа с циклоном для сбора пыли, сепаратор с каплеотбойником, теплообменник и разделительная колонна, связанные с резервуаром для пиролизной жидкости, дымосос, соединенный через газоход с каналом подвода газа в реактор, достигается тем, что разделительная колонна содержит керамические кольцевые насадки, сепаратор конусовидной формы выполнен в виде сепаратора аэрозолей с щеткой для завихрения газовой смеси, на внутренней поверхности реактора и разгрузочного устройства выполнена футеровка.

Кроме того, внутренняя поверхность реактора теплоизолирована, например, шамотным кирпичом.

Кольцевые насадки разделительной колонны выполнены в виде керамических колец Рашига.

В загрузочном, разгрузочном устройствах и реакторе выполнены люки для очищения их от нефтепродуктов.

Загрузочное устройство представляет собой бункер, выполненный в виде камеры со шлюзом.

Разгрузочное устройство представляет собой бункер, снабженный дозирующим устройством.

Разгрузочное устройство и реактор снабжены внешней теплоизоляцией, например, в виде стекловаты.

В разделительной колонне выполнены окна для загрузки керамических колец и форсунки для чистки их от нефтепродуктов.

Установка дополнительно содержит блок механической выгрузки с конвейерной лентой из стальной цепи с лопатками и электрическим приводом.

Блок механической выгрузки может быть снабжен реле времени.

Выход дымососа связан с газораспределителем.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в следующем.

Сепаратор аэрозолей с щеткой обеспечивает улавливание паров смолобразующих веществ, размер частиц которых порядка десятых долей микрона, позволяя более качественно удалять сконденсировавшиеся капли жидкости из парогазового потока продуктов пиролиза в сравнении с ближайшим аналогом.

Конусообразная форма сепаратора обеспечивает лучшее завихрение парогазовой смеси и как следствие лучшее разделение газовой и жидкой фаз.

Наличие в технологическом процессе разделительной колонны с керамическими кольцами Рашига улучшает разделение газожидкостной смеси на фракции, повышая выделение жидко-топливного компонента.

Выполнение на внутренней поверхности реактора и разгрузочного бункера футеровки повышает огнестойкость материала и стойкость к действию агрессивных сред, что увеличивает срок служб и надежность установки.

Наличие внутренней теплоизоляции реактора, представляющей собой обкладку его шамотным кирпичом, повышает огнеупорные свойства реактора в зоне сгорания, обеспечивает более эффективный процесс пиролиза сырья по всему объему камеры.

В загрузочном и разгрузочном бункерах, реакторе выполнены люки для чистки их от сажи, углерода и смолообразующих веществ, скапливающихся и налипающих на их поверхности, что обеспечивает эффективность работы установки и увеличивает срок службы.

В установке предусмотрено очищение керамических колец разделительной колонны посредством форсунок от нефтепродуктов, что улучшает эффективность и надежность работы установки.

Наличие внешней теплоизоляции на реакторе и разгрузочном бункере исключает возможность возникновения хлопов в реакторе, вызванных перепадом температур, и увеличивает выход переработанного сырья.

Наличие блока механической выгрузки с конвейерной лентой и электрическим приводом повышает технологичность установки.

Сущность полезной модели поясняется общей схемой установки, представленной на чертеже.

Полезная модель используется для переработки как измельченных, так и цельных шин.

Установка для переработки углеродосодержащих материалов, в том числе изношенных автомобильных шин, содержит соединенные в общую технологическую линию реактор 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 устройствами, канал отбора 4 пиролизных газов которого соединен с устройством для отделения твердых частиц от газовой смеси - циклоном 5 со сборником пыли 6, сепаратор 7 конусовидной формы с каплеотбойником 8, вертикально установленный теплообменник 9 и связанная с ним разделительная колонна 10, дымосос (вентилятор) 11, обеспечивающий движение газовой смеси, с газораспределителем 12. Часть полученной газовой смеси отводится для сбора и хранения с дальнейшей транспортировкой потребителю, либо выбрасывается в атмосферу, а часть, порядка 50%, по газоходу 13 подается в нижнюю часть реактора 1 для поддержания процесса терморазложения сырья при температуре 450 - 600°С.

Реактор 1 выполнен в виде вертикальной пиролизной камеры с каналом отбора газов 4, выполненным в виде патрубка и расположенным в верхней части камеры, и каналом для подачи 14 газовой смеси в нижнюю часть камеры, соединенным через газоход 13 с дымососом 11. Реактор 1 изнутри обложен шамотным кирпичом для повышения огнеупорных свойств реактора 1 в зоне сгорания. В верхней части реактора 1 выполнен люк для чистки его от остатков сажи, углерода и смолообразующих веществ.

Загрузочное устройство 2 представляет собой бункер, выполненный в виде камеры со шлюзом, обеспечивающей процесс дозированной подачи сырья в реактор 1 без доступа кислорода воздуха.

Разгрузочное устройство 3 представляет собой бункер, снабженный дозирующим устройством, обеспечивающим равномерный сброс твердого углеродосодержащего остатка и металлокорда.

В реакторе 1 и разгрузочном бункере 3 выполнена футеровка внутренней поверхности для повышения огнестойкости материала, а также наружная теплоизоляция, например, из стекловаты.

В загрузочном 2 и разгрузочном 3 бункерах выполнены люки для чистки их от сажи, углерода и смолообразующих веществ, проводимой во время профилактических работ и при аварийных ситуациях.

Сбор и транспортировка углеродосодержащего остатка и металлокорда осуществляется посредством блока механической выгрузки 15 с электрическим приводом, имеющим конвейерную ленту из стальной цепи с лопатками. Блок механической выгрузки 15 может быть снабжен реле времени.

Конусовиднаяя форма центробежного сепаратора 7 обеспечивает лучшее завихрение газовой смеси.

В вертикальном теплообменнике 9 за счет теплообмена с хладагентом -охлаждающей водой происходит охлаждение пиролизного газа с конденсацией капель жидкости, стекающих в резервуар для пиролизной жидкости.

Разделительная колонна 10 представляет собой вертикальный блок с установленными в нем керамическими кольцами Рашига, снабженный окнами 16 для загрузки керамических колец и форсунками для дальнейшего очищения их от нефтепродуктов.

В теплообменнике 9 также установлены форсунки для очищения его от нефтепродуктов.

Выделенное жидкое топливо из разделительной колонны 10 стекает в резервуар для пиролизной жидкости. В пиролизном топливе содержится до 1,5% воды, которая в последствии может быть отделена посредством сепаратора.

Установка работает следующим образом.

Перед началом процесса переработки изношенные автомобильные шины при необходимости подвергаются измельчению.

В загрузочный бункер 2 засыпают сырье - изношенные автомобильные шины. Далее открывают шлюзовой затвор и порция сырья поступает в реактор 1, шлюзовый затвор закрывают. Загрузку реактора 1 осуществляют отдельными порциями по мере уменьшения объема и опускания вниз массы сырья в результате термохимической реакции.

Сырье под своей тяжестью поступает в нижнюю часть реактора 1, где оно постепенно подсушивается поднимающимся вверх нагревающим газом и далее прогревается до температуры разложения сырья, составляющей порядка 450-600°С. Газовый продукт разложения шин (пиролизный газ) уносится общим потоком движущихся вверх газов и поступает из верхней части реактора 1 через патрубок 4 в циклон 5, где осуществляется первичное отделение смол и сажистых частиц из парогазовой смеси, собираемых в сборнике пыли 6.

Затем парогазовая смесь поступает в центробежный сепаратор 7, где осуществляется более тонкая очистка газов от капельной влаги и механических примесей с осаждением в каплеотбойнике 8 жидко-топливного компонента. Попадая в теплообменник 9 парогазовая смесь остывает, и из нее конденсируются высококипящие компоненты и большое количество пиролизной воды. Далее парогазовая смесь попадает в разделительную колонну 10, где конденсируются жидко-топливные компоненты путем прохождения смеси через керамические кольца Рашига, и стекают в резервуар для пиролизной жидкости. Жидко-топливные компоненты из теплообменника 9 также стекают в резервуар для пиролизной жидкости.

Очищенная газовая смесь посредством дымососа 11, обеспечивающего движение газообразного продукта в полостях установки, и газораспределителя 12 делится на два потока. Один поток направляется по газоходу 13 в нижнюю рабочую зону реактора 1 для поддержания процесса пиролиза, второй поток направляется в устройство сбора и хранения газообразного продукта, либо выбрасывается в атмосферу.

Образовавшиеся в процессе пиролиза углеродосодержащий остаток и металлокорд скапливаются в нижней части реактора 1 и периодически выгружаются через разгрузочный бункер 3 на конвейерную ленту блока механической выгрузки 15.

Металлокорд, находящийся в твердом углеродосодержащем остатке, далее извлекается, например, с использованием магнитного сепаратора.

При загрязнении загрузочного 2, разгрузочного 3 бункеров и реактора 1 сажей, углеродом и смолообразующими веществами они очищаются через люки при проведении профилактических работ и аварийных ситуациях

1. Установка для переработки углеродосодержащих материалов, содержащая установленные последовательно реактор с каналом подвода газа, с загрузочным и разгрузочным устройствами, соединенный через канал отбора газа с циклоном для сбора пыли, сепаратор с каплеотбойником, теплообменник и разделительную колонну, связанные с резервуаром для пиролизной жидкости, дымосос, соединенный через газоход с каналом подвода газа в реактор, отличающаяся тем, что разделительная колонна содержит керамические кольцевые насадки, сепаратор конусовидной формы выполнен в виде сепаратора аэрозолей с щеткой для завихрения газовой смеси, на внутренней поверхности реактора и разгрузочного устройства выполнена футеровка.

2. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность реактора теплоизолирована.

3. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.2, отличающаяся тем, что она теплоизолирована шамотным кирпичом.

4. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что в загрузочном, разгрузочном устройствах и реакторе выполнены люки для очищения их от нефтепродуктов.

5. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что загрузочное устройство представляет собой бункер, выполненный в виде камеры со шлюзом.

6. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство представляет собой бункер, снабженный дозирующим устройством.

7. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что кольцевые насадки разделительной колонны выполнены в виде керамических колец Рашига.

8. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство и реактор снабжены внешней теплоизоляцией.

9. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.8, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство и реактор теплоизолированы стекловатой.

10. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что в разделительной колонне вьполнены окна для загрузки керамических колец и форсунки для чистки их от нефтепродуктов.

11. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что содержит блок механической выгрузки с конвейерной лентой и электрическим приводом.

12. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.11, отличающаяся тем, что блок механической выгрузки снабжен реле времени.

13. Установка для переработки углеродосодержащих материалов по п.1, отличающаяся тем, что выход дымососа связан с газораспределителем.



 

Наверх