RU2248881C2

RU2248881C2 - Method of heat processing of used tires and industrial rubber articles

Info

Publication number: RU2248881C2
Application number: RU2003117792A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Антоненко (RU); В.Ф. Антоненко; Ю.П. Заика (RU); Ю.П. Заика; В.Н. Аникеев (RU); В.Н. Аникеев
Original assignee: Антоненко Владимир Федорович; Заика Юрий Павлович
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: recovery of plastics or other constituents of waste materials.

SUBSTANCE: method includes heat processing of used tires and industrial rubber articles in recirculating pyrolysis gases in a reactor at 200-500°C and separating the pyrolysis products in a separation apparatus. The pyrolysis products, C₁-C₄ hydrocarbons, are fed to the bottom section of the reactor from the separation apparatus. The flue gases outflow from the furnace of the reactor, flow through the heat exchanger mounted inside the reactor in order to heat the recirculating gases and material to be processed, and are fed to the hopper for heating grinded material.

EFFECT: reduced power consumption.

2 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к термическому пиролизу и может быть использовано при утилизации шин и других резинотехнических изделий (РТИ).The invention relates to thermal pyrolysis and can be used in the disposal of tires and other rubber products (RTI).

Известен способ термической переработки изношенных шин вакуумным пиролизом при 450-510°С и абсолютном давлении менее 5 кПа с получением углеродной сажи с поглощением йода 0,13-0,15 кг/кг, масляным числом по ДБФ (80-100) 10⁵ м³/кг и числом красящей способности 55-63 (US 5087436, кл. С 09 С 1/48, опублик. 11.02.1992).A known method of thermal processing of used tires by vacuum pyrolysis at 450-510 ° C and an absolute pressure of less than 5 kPa to produce carbon black with an iodine absorption of 0.13-0.15 kg / kg, an oil number of DBP (80-100) 10 ⁵ m ³ / kg and the number of coloring ability 55-63 (US 5087436, CL 09 C 1/48, published. 02/11/1992).

Известен способ термической переработки изношенных шин, при котором пиролиз ведут при 550-800°С в среде восстановительного газа с разделением продуктов пиролиза и выделением твердого остатка (RU 2319187, кл. В 29 В 17/00, опублик. 10.10.1999).There is a method of thermal processing of worn tires, in which pyrolysis is carried out at 550-800 ° C in a reducing gas medium with separation of the pyrolysis products and separation of solid residue (RU 2319187, class B 29 B 17/00, published. 10.10.1999).

Недостатком известных способов являются большие энергетические затраты.A disadvantage of the known methods are high energy costs.

Известен способ термической переработки изношенных шин в среде рециркулируемых газов, получаемых при проведении процесса. Реакция пиролиза шин идет при 200-500°С в течение 3-6 часов. Данным способом получают жидкую фракцию с удельным весом 0,927, которая содержит большое количество тяжелых углеводородов, что затрудняет ее дальнейшую переработку (авторское свидетельство НРБ 19857, кл. В 29 Н 19/00, опублик. 15.12.1980).A known method of thermal processing of worn tires in the environment of recirculated gases obtained during the process. The tire pyrolysis reaction occurs at 200-500 ° C for 3-6 hours. This method produces a liquid fraction with a specific gravity of 0.927, which contains a large amount of heavy hydrocarbons, which complicates its further processing (copyright certificate NRB 19857, class B 29 N 19/00, published. 15.12.1980).

Техническим результатом изобретения является снижение энергетических затрат и повышение выхода легких углеводородных фракций.The technical result of the invention is to reduce energy costs and increase the yield of light hydrocarbon fractions.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе термической переработки изношенных шин и резинотехнических изделий в среде рециркулирующих газов пиролиза в реакторе, при температуре 200-500°С, с разделением продуктов пиролиза посредством аппарата разделения, согласно изобретению продукты пиролиза газообразные углеводороды от С₁ до С₄ из аппарата разделения подают в нижнюю часть реактора, а выходящие из топки реактора дымовые газы пропускают через теплообменник,The claimed technical result is achieved by the fact that in the method for the thermal processing of used tires and rubber products in the environment of recycle pyrolysis gases in a reactor at a temperature of 200-500 ° C, with the separation of the pyrolysis products by means of a separation apparatus, according to the invention pyrolysis products are gaseous hydrocarbons from C ₁ to With ₄ from the separation apparatus serves in the lower part of the reactor, and the flue gases leaving the furnace of the reactor are passed through a heat exchanger,

расположенный внутри ректора, для нагрева рециркулируемых газов и перерабатываемого материала, при этом подают в бункер для нагрева находящегося в нем измельченного материала. Технический результат достигается также тем, что в качестве топлива для получения продуктов сгорания используют газообразные или жидкие углеводороды пиролиза.located inside the rector, for heating the recirculated gases and the processed material, while this is fed into the hopper for heating the ground material contained therein. The technical result is also achieved by the fact that gaseous or liquid pyrolysis hydrocarbons are used as fuel for the production of combustion products.

На приведенном чертеже схематично изображено устройство для проведения способа, где 1 - бункер, 2 - питатели, 3 - реактор, 4 - теплообменник, 5 - топка, 6 - воздухо- и газодувки, 7 - аппарат разделения (конденсатор или отпарная колонна), 8 - нагнетатель, 9 - бункер.The drawing schematically shows a device for carrying out the method, where 1 is a hopper, 2 is a feeder, 3 is a reactor, 4 is a heat exchanger, 5 is a furnace, 6 is air and gas blowers, 7 is a separation apparatus (condenser or stripper), 8 - supercharger, 9 - hopper.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Измельченные изношенные шины или РТИ загружают в бункер 1, обогреваемый продуктами горения, где их нагревают до температуры 180-200°С, и через герметичный питатель 2 направляют в реактор 3. В реакторе 3 крошку нагревают за счет тепла продуктов сгорания, проходящих через теплообменник 4, и за счет рециркулируемых газов, подаваемых в нижнюю часть реактора 3, в соотношении 0,3-0,5:1 к материалу. В качестве топлива для получения продуктов сгорания, поступающих из топки в теплообменник, используют газообразные углеводороды или тяжелую фракцию жидких углеводородов, полученных при разложении шин. Продукты пиролиза (пары углеводородов и углеводородные газы) выводят из верхней части реактора 3 и при температуре 230-280°С подают газодувкой 6 в аппарат разделения 7, где газообразные углеводороды от C₁ до С₄ подают нагнетателем 8 в нижнюю часть реактора 3, а жидкие углеводороды от С₅ до С₁₄ идут на переработку. Твердые продукты, содержащие углеродную сажу, металл, минеральные составляющие резиновых смесей (двуокись цинка, мел, серу и др.) охлаждают рециркулируемыми газообразными углеводородами в нижней части ректора 3 и выводят в охлаждаемый воздухом бункер 9, из бункера 9 через герметичный питатель 2 материал поступает на разделение остатка на трехуглерод с минеральными составляющими и металл. Нагретый воздух после охлаждения бункера 9 подаютThe crushed worn tires or rubber goods are loaded into a hopper 1 heated by combustion products, where they are heated to a temperature of 180-200 ° C, and sent through a sealed feeder 2 to the reactor 3. In the reactor 3, the crumbs are heated due to the heat of the combustion products passing through the heat exchanger 4 , and due to the recirculated gases supplied to the lower part of the reactor 3, in the ratio of 0.3-0.5: 1 to the material. Gaseous hydrocarbons or a heavy fraction of liquid hydrocarbons obtained by decomposition of tires are used as fuel for obtaining combustion products coming from the furnace to the heat exchanger. The pyrolysis products (hydrocarbon vapors and hydrocarbon gases) are removed from the upper part of the reactor 3 and, at a temperature of 230-280 ° C, are supplied with a gas blower 6 to a separation apparatus 7, where gaseous hydrocarbons from C ₁ to C ₄ are supplied by a supercharger 8 to the lower part of the reactor 3, and liquid hydrocarbons from C ₅ to C ₁₄ go for processing. Solid products containing carbon black, metal, mineral constituents of rubber compounds (zinc dioxide, chalk, sulfur, etc.) are cooled by recirculated gaseous hydrocarbons in the lower part of the reactor 3 and discharged into the air-cooled hopper 9, from the hopper 9 through the sealed feeder 2 the material enters for the separation of the residue into three-carbon with mineral components and metal. Heated air after cooling the hopper 9 serves

в топку 5 на горение топлива. Из топки 5 дымовые газы с температурой до 500°С проходят через теплообменник 4, расположенный внутри реактора, где через стенку нагревают рециркулируемые газы и перерабатываемый материал. Из теплообменника 4 дымовые газы поступают в обогреваемый бункер 1 и нагревают измельченный материал. Часть дымовых газов выбрасывается в атмосферу, другая часть идет в топку 5 на разбавление продуктов горения.into the furnace 5 for burning fuel. From the furnace 5, flue gases with temperatures up to 500 ° C pass through a heat exchanger 4 located inside the reactor, where recirculated gases and the processed material are heated through the wall. From the heat exchanger 4, flue gases enter the heated hopper 1 and heat the crushed material. Part of the flue gas is released into the atmosphere, another part goes to the furnace 5 to dilute the combustion products.

ПРИМЕР 1. Измельченный материал (крошку изношенных шин и РТИ) загружают в обогреваемый бункер 1, нагревают до температуры 180°С, герметичным питателем 2 подают в реактор 3, где разлагают в среде рециркулируемых газов при температуре 420°C. Количество рециркулируемых газов в соотношении к материалу 0,4:1. Время переработки 1 час 34 мин. В результате пиролиза получают 8,2% газообразных и 56,7% жидких углеводородов, 35,1% твердого остатка от веса загружаемого материала. Жидкая фракция углеводородов имеет плотность 0,85 г/см³. Количество фракций, выкипающих до температуры 360°С, составляет 97,1%. Твердый остаток после выделения металла имеет следующие показатели по ASTM: йодное число, г/кг, 96, внешняя поверхность,м²/г, 90, светопропускание толуольного экстракта, %, 84, ДБФ, см³/100 г, 92.EXAMPLE 1. The crushed material (crumbs of worn tires and rubber goods) is loaded into a heated hopper 1, heated to a temperature of 180 ° C, a sealed feeder 2 is fed into the reactor 3, where it is decomposed in a medium of recirculated gases at a temperature of 420 ° C. The amount of recirculated gases in the ratio to the material is 0.4: 1. Processing time 1 hour 34 minutes As a result of pyrolysis, 8.2% of gaseous and 56.7% of liquid hydrocarbons, 35.1% of solid residue from the weight of the loaded material are obtained. The liquid fraction of hydrocarbons has a density of 0.85 g / cm ³ . The number of fractions boiling up to a temperature of 360 ° C is 97.1%. The solid residue after the separation of the metal has the following characteristics according to ASTM: iodine number, g / kg, 96, the outer surface, m ² / g, 90, a toluene extract light transmittance,%, 84, DBP, ^cm3 / 100g, 92.

ПРИМЕР 2. Измельченные шины загружают в обогреваемый бункер 1, нагревают дымовыми газами до температуры 190°С, герметичным питателем 2 подают в реактор 3 и разлагают в среде рециркулируемых газов при температуре 450°С. Количество рециркулируемых газов в соотношении к перерабатываемому материалу 0,5: 1. Время переработки 1 час 25 мин. В результате пиролиза получают 8,7% газообразных, 63,4% жидких углеводородов и 27,9% твердого остатка от веса загружаемого материала. Жидкая фракция углеводородов имеет плотность 0,86 г/см³. Количество фракций, выкипающих до температуры 360°С, составляет 95,8%. Твердый остаток после выделения металла имеет следующие показатели по ASТМ: йодное число, г/кг, 109, внешняя поверхность, м²/г, 105, светопропускание толуольного экстракта,%, 91, ДБФ, см³/100 г, 95.EXAMPLE 2. The crushed tires are loaded into a heated hopper 1, heated by flue gases to a temperature of 190 ° C, a sealed feeder 2 is fed into the reactor 3 and decomposed in a medium of recirculated gases at a temperature of 450 ° C. The amount of recirculated gases in relation to the processed material is 0.5: 1. Processing time 1 hour 25 minutes. As a result of pyrolysis, 8.7% of gaseous, 63.4% of liquid hydrocarbons and 27.9% of solid residue from the weight of the loaded material are obtained. The liquid fraction of hydrocarbons has a density of 0.86 g / cm ³ . The number of fractions boiling up to a temperature of 360 ° C is 95.8%. The solid residue after the separation of the metal has the following characteristics according to ASTM: iodine number, g / kg, 109, the outer surface, ^m2 / g 105, a toluene extract light transmittance,% 91, DBP cm ^3/100 g., 95

Сравнительный анализ результатов пиролиза по предлагаемому способу и прототипу дан в таблице.A comparative analysis of the results of pyrolysis by the proposed method and prototype is given in the table.

ТаблицаTable ПоказателиIndicators по прототипуprototype пример 1 example 1 пример 2example 2 Плотность при 20°C, г/см³ Density at 20 ° C, g / cm ³ 0,9290.929 0,850.85 0,860.86 % фракций, выкипающих до 360°C,% fractions boiling up to 360 ° C, 7070 97,197.1 95,895.8 Содержание серы, % мас.Sulfur content,% wt. 0,840.84 0,530.53 0,600.60 Температура процесса, °СProcess temperature ° C 480480 420420 450450 Время переработкиProcessing time 4 часа 15 мин4 hours 15 minutes 1 час 34 мин1 hour 34 min 1 час 25 мин1 hour 25 min

Claims

1. The method of thermal processing of used tires and rubber products in the environment of recycle pyrolysis gases in a reactor at a temperature of 200-500 ° C, with the separation of the pyrolysis products by means of a separation apparatus, characterized in that the pyrolysis products are gaseous hydrocarbons from C ₁ to C ₄ from the separation apparatus fed to the lower part of the reactor, and the flue gases leaving the furnace of the reactor are passed through a heat exchanger located inside the reactor to heat the recirculated gases and the processed material, and a hopper for heating the ground material contained therein.

2. The method according to claim 1, characterized in that gaseous or liquid pyrolysis hydrocarbons are used as fuel for the production of combustion products.