RO120487B1

RO120487B1 - Procedeu şi instalaţie de descompunere a deşeurilor de cauciuc şi mase plastice

Info

Publication number: RO120487B1
Application number: ROA200400294A
Authority: RO
Inventors: Jeno Tikos; Andras Urban
Original assignee: Jeno Tikos; Andras Urban
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2006-02-28
Also published as: EP1668092A1; WO2005021685A1; MD3343C2; MD3343B1

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de cracare termică a deşeurilor de cauciuc şi mase plastice şi la o instalaţie pentru realizarea procedeului. Procedeul conform invenţiei constă în aceea că descompunerea termică a deşeurilor de cauciuc sau mase plastice, cu dimensiuni între 15 şi 200 mm, se face pe baza energiei proprii, prin refluxarea unei părţi din uleiul de cracare obţinut, care se foloseşte atât pentru încălzirea deşeurilor din reactor, cât şi pentru încălzirea şi preîncălzirea reactorului. Instalaţia conform invenţiei este constituită dintr-un reactor de cracare (1), prevăzut cu amestecător melcat (15) cu ax vertical (23), cu sistem de acţionare (24, 10 şi 21), fixat pe peretele cilindric şi pe partea inferioară conică a reactorului, cu o unitate de repartizare a refluxului (39 şi 22), cu un spaţiu de încălzire (2), în care sunt amplasate două preîncălzitoare tubulare, în formă de spirală (5), în care circulă uleiul de reflux obţinut în urma descompunerii termice a deşeurilor şi nişte lamele (4) pentru dirijarea produşilor de ardere, iar pe peretele exterior al reactorului, sunt dispuse tangenţial două arzătoare (3) şi o conductă de evacuare a produşilor de ardere (26),pe care este înfăşurat preîncălzitorul de reflux (27), în care circulă uleiul de reflux, în partea superioară, reactorul (1) fiind prevăzut cu o conductă de evacuare (6), prin care fluxul rezultat din descompunerea termică a deşeurilor este trecut într-un ciclon care, la rândul său, este racordat la o instalaţie de răcire-rectificare, de spălare şi condensare a gazelor, produsul obţinut fiind dirijat pentru valorificare, iar o parte, pentru refluxare şi ut

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de descompunere a deșeurilor de cauciuc și mase plastice, pentru obținerea unor hidrocarburi, în vederea valorificării lor industriale.

Sunt cunoscute diferite procedee, metode și instalații pentru descompunerea termică a cauciucului și a maselor plastice, fie prin cracare în cuptoare, la temperaturi și presiuni înalte, în cuptoare cu pat fluidizant sau prin piroliză, utilizând cuptoare orizontale, tip tambur, cum ar fi cele cunoscute sub denumirea de Mannesman, Tosco-Goodyear, Krauss-Maffei, Kiener și altele.

Aceste procedee și instalații au dezavantajul că sunt mari consumatoare de energie, necesitând, totodată, ca deșeurile să fie mărunțite în prealabil, la dimensiuni foarte mici, de ordinul a 1...5 mm; instalațiile sunt de construcție complicată, scumpe, ridicând, totodată, probleme ecologice serioase.

Cuptoarele orizontale, de tip tambur pentru piroliză, sunt scumpe, necesitând o investiție, iar automatizarea și întreținerea lor este complicată, necesitând un personal de înaltă calificare. De asemenea, necesită o prelucrare prealabilă a deșeurilor și sunt mari consumatoare de energie.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unei tehnologii de cracare și a unui reactor cu o construcție simplă și consum redus de energie, pentru descompunerea termică a deșeurilor de cauciuc și mase plastice, în vederea valorificării industriale a hidrocarburilor obținute, fără probleme ecologice asupra mediului.

Procedeul pentru descompunerea deșeurilor de cauciuc și mase plastice, prin cracare termică, pentru obținerea unor materii prime chimice, elimină dezavantajele menționate mai sus prin aceea că se introduc deșeurile având dimensiuni de 15...200 mm, printr-un sistem de alimentare și amestecare, într-un reactor vertical, la temperatura de descompunere termică din domeniul 450...700’0 și presiune de 50...350 mbar, rezultând 25...40% negru de fum, cu o puritate de 97% și granulație de maximum 10 mm, și 25...75% hidrocarburi, cu o densitate, la 15°C, între 0,7284...0,9474 kg/dm³, constând din gaze, benzină de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,7284...0,82 kg/dm³, și ulei de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,82...0,9475 kg/dm³, din care se refluxează o parte din uleiul de cracare, pentru a se asigura încălzirea directă a deșeurilor, încălzirea și preîncălzirea reactorului și reglarea proporției dintre hidrocarburile obținute.

Instalația pentru aplicarea procedeului de descompunere a deșeurilor de cauciuc și mase plastice, prin cracare termică, pentru obținerea unor materii prime chimice, cuprinde un reactor de cracare vertical, prevăzut cu un sistem de alimentare și de evacuare, separator de fracțiuni, coloane de răcire-rectificare și condensare a gazelor, și elimină dezavantajele menționate mai sus prin aceea căreactorul vertical este prevăzut cu un amestecător melcat, cu ax vertical și cu sistem de acționare, fixat pe perete cilindric și pe partea inferioară, conică, a reactorului, acționat din partea inferioară a reactorului, în sensul de rotație invers acelor de ceasornic, cu un spațiu de încălzire concentric, în care sunt amplasate două încălzitoare tubulare, în formă de spirală, în care circulă uleiul de reflux, obținut în urma descompunerii termice a deșeurilor, și niște lamele pentru dirijarea produșilor de ardere, iar pe peretele exterior al reactorului, sunt dispuse, tangențial, două arzătoare, în partea superioară fiind amplasată o conductă de evacuarea produșilor de ardere, pe care este înfășurat un preîncălzitor de reflux, și, în partea inferioară, o unitate de repartizare a refluxului.

în reactor, deșeurile sunt descompuse la o temperatură între 450.. ,700’C și presiune de

50...350 mbar, în 25...40% negru de fum, cu o puritate de 97% și granulație de maximum 10 mm, și în 25...75% hidrocarburi cu o densitate, la 15°C, între 0,7284...0,9474 kg/dm³, care

RO 120487 Β1 părăsesc reactorul în partea superioară, trecându-se într-un ciclon de separare, de unde con- 1 densatul greu, împreună cu impurități solide, se reintroduce în reactor, iar gazele obținute sunt trecute printr-o instalație de răcire, rectificare, spălare și condensare a gazelor în sine cunos- 3 cute, dirijate pentru valorificare: gaze, benzină de cracare, cu o densitate, la 15’0, între 0,7284...0,82 kg/dm³, și ulei de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,82...0,9475 kg/dm³. O 5 parte din uleiul de cracare este refluxat într-o cameră de repartizare a refluxului, aflată în partea inferioară a reactorului, de unde se reintroduce în preîncălzitorul de reflux, fixat pe conducta de 7 evacuare a produșilor de ardere, în cele două încălzitoare tubulare, spiralate, din interiorul spațiului de încălzire, după care este dirijat direct pe deșeuri de cauciuc. 9

După ce în reactor a început descompunerea termică a deșeurilor, datorită construcției speciale a reactorului, a sistemului de încălzire și de amestecare, este suficient a se menține 11 încălzirea indirectă, prin reglarea refluxului de ulei.

Produșii solizi, negrul de fum și reziduul solid, sunt evacuate în partea inferioară a reac- 13 torului, trecând într-un separator, de unde negrul de fum, având o puritate de 97% și o granulație între 1...10 mm, este trecut într-un container și dirijat spre valorificare. 15

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- instalația are o construcție simplă, siguranță în funcționare și întreținere ușoară, fără 17 a necesita personal de calificare înaltă;

- procedeul conduce la recuperarea în totalitate a deșeurilor de cauciuc;19

- reducerea factorului de poluare, prin recircularea produșilor de reacție;

- obținerea unor hidrocarburi care se valorifică;21

- procedeul este economic, cu consum redus de energie;

- utilizează propria enegie, obținută în sistem, prin refluxarea uleiului obținut, pentru 23 încălzirea și preîncălzirea atât a reactorului, cât și a deșeurilor de cauciuc, ce urmează să fie descompuse termic;25

- prin introducerea uleiului de reflux atât în preîncălzitorul și încălzitoarele spiralate, res- pectiv, direct în reactor, se mărește suprafața de transfer termic, timpul necesar obținerii tempe- 27 raturii de descompunere este foarte scurt, obținându-se un randament mult superior față de procedee cunoscute; 29

- datorită construcției speciale a reactorului, este suficientă menținerea temperaturii necesare pentru descompunerea cauciucului prin reglarea refluxului;31

- nu necesită o mărunțire prealabilă fină a deșeurilor, eliminând astfel dispozitivele costisitoare pentru acest scop, care sunt mari consumatoare de energie.33

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1...3, ce reprezintă:35

- fig. 1, vederea laterală și în secțiune a reactorului;

- fig. 2, vederea de sus a reactorului;37

- fig. 3, schema procesului tehnologic.

Instalația de cracare termică, pentru descompunerea deșeurilor de cauciuc și mase plas-39 tice, cu scopul obținerii unor hidrocarburi, în vederea valorificării lor industriale, cuprinde un reactor 1, de cracare, vertical, pe al cărui perete cilindric și parte inferioară conică este fixat un 41 amestecător 15, melcat, cu ax 23, vertical, un sistem 24 și 10, de acționare, un sistem 8 și 18, de alimentare, și 9 și 19, de evacuare, cu un spațiu 2, de încălzire, în care sunt amplasate 43 două preîncălzitoare 5, tubulare, în formă de spirală, în care circulă uleiul de reflux, obținut în urma descompunerii termice a deșeurilor de cauciuc, niște lamele 4, pentru dirijarea gazelor 45 arse, două arzătoare 3, dispuse tangențial, pe peretele exterior al reactorului, cu o conductă 26, de evacuare a produșilor de ardere, pe care este înfășurat un preîncălzitor de reflux 27 și 47

RO 120487 Β1 o unitate 22 și 39, de repartizare a refluxului. Deșeurile de dimensiuni între 15...200 mm sunt introduse în reactorul 1, vertical, prin sistemul 8 și 18, de alimentare, aflat în partea superioară a reactorului, în care, la o temperatură între 43O...58O‘C și presiune de 50...350 mbar, deșeurile sunt descompuse termic, în negru de fum și hidrocarburi: gaze, benzină de cracare și ulei de cracare.

Datorită temperaturii și presiunii gazelor, se formează un flux de materie, care părăsește reactorul 1, în partea sa superioară, prin conducta 6, trecându-se într-un ciclon 30, de separare, de unde condensatul greu, împreună cu impuritățile solide, se reintroduce în reactorul 1, iar gazele obținute cu o temperatură de 220 și 390’C, prin conducta 49, sunt trecute printr-o instalație 31,32,42, de răcire-rectificare, în sine cunoscută, 33, de spălare a gazelor, și 40, de condensare a gazelor, de asemenea, în sine cunoscute, dirijate pentru valorificare, iar negrul de fum, împreună cu reziduul solid, este evacuat prin sistemul 9 de evacuare, aflat în partea inferioară a reactorului 1, în separatorul 45, de unde negrul de fum, de o puritate de 97% și o granulație de maximum 10 mm, este trecut cu un transportor 46, pneumatic, într-un container 43. Hidrocarburile în stare lichidă, uleiul de cracare și benzina de cracare, sunt colectați în niște precontainere 34, 35 și 36. Datorită faptului că benzina de cracare, în această fază, conține și apa de condens, aceasta este separată într-un separator 51. Benzina de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,7284 și 0,8200 kg/dm³, este depozitată într-un container 38, de benzină de cracare, de unde, printr-o conductă 56, se trimite către depozitare. Uleiul de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,8200 și 0,9475 kg/dm³, este depozitat într-un container 37, de ulei de cracare, de unde o parte este dirijată printr-o conductă 55, de depozitare, iar o altă parte este redirijată într-o unitate 39, de repartizare a refluxului, de unde uleiul de cracare este refluxat întrun preîncălzitor 27, fixat pe conducta de evacuare a produșilor de ardere și, prin conducta 14, în cele două încălzitoare 5, tubulare, spiralate, din interiorul spațiului de încălzire 2 și, prin conducta 13, în unitatea 22, de repartizare a refluxului, de unde uleiul de cracare este refluxat direct pe deșeurile de cauciuc, aflate în reactorul 1.

După ce în reactorul 1 a început descompunerea termică a deșeurilor, datorită construcției speciale a acestuia, a sistemului 3, 5, 27, de încălzire și de amestecare 15,10, 21, 23, 24, este suficent a se menține încălzirea indirectă a reactorului 1 prin reglarea refluxului de ulei.

Astfel, se mărește mult suprafața de transfer termic, se menține temperatura necesară descompunerii termice și se poate regla, totodată, și proporția de hidrocarburi între fracțiile ușoare și grele, ce se obțin în urma cracării, realizând, astfel, reducerea cu 50% a timpului necesar obținerii temperaturii de aproximativ 450°C, la care începe descompunerea termică a deșeurilor de cauciuc, timp ce este constant și independent de volumul de deșeuri aflate în reactor, crescând, totodată, randamentul instalației la 99% și reducând consumul total de energie cu 30...40% față de tehnologiile cunoscute.

Claims

Revendicări

1. Procedeu de descompunere a deșeurilor de cauciuc și mase plastice, prin cracare termică, pentru obținerea unor materii prime chimice, caracterizat prin aceea că se introduc deșeurile având dimensiuni de 15...200 mm, printr-un sistem de alimentare și amestecare, într-un reactor vertical, la temperatura de descompunere termică din domeniul

450...700°C și presiune de 50...350 mbar, rezultând 25...40% negru de fum, cu o puritate de 97% și granulație de maximum 10 mm, și 25...75% hidrocarburi cu o densitate, la 15°C, între 0,7284...0,9474 kg/dm³, constând din gaze, benzină de cracare, cu o densitate, la 15°C, între

RO 120487 Β1

0,7284...0,82 kg/dm³, și ulei de cracare, cu o densitate, la 15°C, între 0,82...0,9475 kg/dm³, din 1 care se refluxează o parte, pentru a se asigura încălzirea directă a deșeurilor, încălzirea și preîncălzirea reactorului și reglarea proporției dintre hidrocarburile obținute. 3
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că raportul între hidrocarburi, benzina de cracare/ulei de cracare este cuprins între 1/4...4/1, fiind dependent atât de 5 compoziția chimică a deșeurilor, cât și de cantitatea de ulei refluxat.
3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că timpul necesar obținerii 7 temperaturii descompunerii termice a deșeurilor nu este dependent de volumul de deșeuri, fiind menținut constant, prin intermediul refluxului de ulei și gaz. 9
4. Instalație pentru aplicarea procedeului de descompunere a deșeurilor de cauciuc și mase plastice, definit la revendicarea 1, constând dintr-un reactor de cracare, vertical, prevăzut 11 cu un sistem de alimentare și de evacuare, separator de fracțiuni, coloane de răcire-rectificare și condensare a gazelor, caracterizată prin aceea că reactorul (1) vertical este prevăzut cu un 13 amestecător (15) melcat, cu ax (23) vertical, un sistem (24,10) de acționare, fixat pe peretele cilindric și pe partea inferioară, conică, a reactorului, un spațiu (2) de încălzire concentric, în 15 care sunt amplasate două încălzitoare (5) tubulare, în formă de spirală, în care circulă uleiul de reflux, obținut în urma descompunerii termice a deșeurilor, și niște lamele (4) pentru dirijarea 17 produșilor de ardere, două arzătoare (3), amplasate în spațiul de încălzire (2), dispuse tangențial pe peretele exterior al reactorului, o conductă (26) de evacuare a produșilor de ardere, pe 19 care este înfășurat un preîncălzitor (27) de reflux și, în partea inferioară, o unitate (22, 39) de repartizare a refluxului. 21
5. Instalație conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că reactorul (1) este pre- văzut, în partea superioară, cu o conductă (6) de evacuare, un ciclon (30) de separare, în sine 23 cunoscut, prin care trece fluxul de materie rezultat în procesul de descompunere termică a deșeurilor, racordat la o instalație (31, 32) de răcire-rectificare, spălare (33) și condensare (40) 25 a gazelor.
6. Instalație conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că reactorul (1) are ampla- 27 sată, în partea inferioară, o conductă (13) prin care se refluxează o parte din uleiul de cracare, obținut printr-o unitate (22, 39) de repartizare a refluxului direct pe deșeuri, prin racord (14), în29 spațiul de încălzire (2), în încălzitoarele (5) spiralate și în partea superioară a reactorului (1), în preîncălzitorul (27) înfășurat pe conducta (26) de evacuare a gazelor arse.31
7. Instalație conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că spațiul (2) de încălzire al reactorului (1) este prevăzut cu niște lamele (4), pentru dirijarea produșilor de ardere.33