RU2212430C1 - Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырья - Google Patents
Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырьяInfo
- Publication number
- RU2212430C1 RU2212430C1 RU2002113858A RU2002113858A RU2212430C1 RU 2212430 C1 RU2212430 C1 RU 2212430C1 RU 2002113858 A RU2002113858 A RU 2002113858A RU 2002113858 A RU2002113858 A RU 2002113858A RU 2212430 C1 RU2212430 C1 RU 2212430C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- chamber
- gas
- heating
- channel
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 4
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 title abstract 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 172
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 76
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010800 human waste Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки и утилизации углеводородного сырья путем его термического разложения и может быть использовано для пиролиза изношенных автомобильных шин, как измельченных, так и неизмельченных. Способ заключается в термическом разложении твердого углеводородного сырья, включающего подачу его в герметичную пиролизную камеру с нагревом его и поддержанием температуры термического разложения отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса. Сепарацию газа от паров жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости. Твердые остатки охлаждают отобранным из камеры и охлажденным газом перепуском по замкнутому контуру. Описана также установка, включающая герметичную пиролизную камеру с каналами отбора и подвода газа и каналом отвода газа в атмосферу, устройство нагрева газа, включающее последовательно соединенные вентилятор, теплогенератор и теплообменник, устройство охлаждения газа, включающее теплообменник с вентилятором, подключенный к камере начального нагрева утилизируемого углеводородного сырья, сепаратор с емкостью для сбора пиролизной жидкости и компрессор. Все элементы установки с регулируемыми клапанами образуют систему замкнутых контуров. Контур предварительного нагрева газа в камере включает канал отбора газа из камеры, сообщенный через клапан со входом компрессора, теплообменник, вход которого через клапан сообщен с выходом компрессора, а выход теплообменника - с каналом подвода газа в камеру. Контур процесса пиролиза включает канал отбора газа из камеры, сообщенный через клапан с входом теплообменника, сепаратор с емкостью, выход которого сообщен через клапан со входом компрессора, теплообменник, вход которого сообщен через клапан со входом компрессора, а выход - с каналом подвода газа в камеру. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки утилизируемого углеводородного сырья: а именно повысить экономичность за счет снижения энергоемкости установки, увеличить выход пиролизной жидкости с одновременным сокращением времени переработки сырья, а также улучшить экологические показатели установки. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области переработки и утилизации твердого углеводородного сырья путем его термического разложения и может быть использовано для пиролизной утилизации как измельченных, так и неизмельченных изношенных автомобильных шин, отходов древесины, бумажных отходов и других твердых полимерных и органических отходов жизнедеятельности человека.
Известно устройство печи для пиролиза изношенных автомобильных шин и способ, реализуемый данным устройством (заявка Японии 58-24473, МПК C 10 J 3/02, опубл. 21.05.83), включающее вертикальную пиролизную камеру, установленный соосно внутри камеры трубчатый источник обогрева, взаимодействующий с механизмом его подъема и опускания, патрубки вывода газообразных продуктов разложения, узел вывода отделяемых от шин проволочных каркасов и шлаков, в которой пакет шин располагают с внешней стороны трубчатого источника обогрева.
Известно устройство печи для пиролиза углеводородного сырья, в частности изношенных шин, и способ, реализуемый данным устройством (заявка ФРГ 2949983, МПК С 10 В 53/00, 1981), содержащее верхнюю и нижнюю части, соединенные между собой с помощью конического разъемного соединения, установленную в полости верхней части печи с образованием с ее боковыми стенками и потолком общего зазора пиролизную камеру, обращенную вниз открытым торцем, патрубки для подвода и отвода греющего газа и средство для отвода продуктов пиролиза.
Недостатками известных устройств и способа, реализуемого в них, являются высокие энергозатраты, обусловленные интенсивным воздействием высоких температур при пиролизе только по внутреннему диаметру шин, сложность конструкции, трудоемкость загрузки и выгрузки.
Известен реактор для термической переработки полимерных отходов (а.с. 1713921, МПК C 10 G 1/10, опубл. 23.02.92. Бюл. 7), который содержит вертикальный обогреваемый снаружи цилиндрический корпус, снабженный загрузочным люком, штуцером для выхода жидких продуктов и штуцером для выхода газообразных продуктов, винтовую мешалку, установленную по оси реактора в его нижней части и расположенную над мешалкой разделительную решетку, которая содержит концентрично расположенные кольца, смещенные по высоте относительно друг друга и соединенные между собой радиальными пластинами, и цилиндр с радиальными отверстиями, подсоединенный к верхнему кольцу и снабженный сферической крышкой.
Ближайшей по технической сущности и принятой за прототип является печь для пиролиза углеводородного сырья и способ, реализованный в данном устройстве (патент РФ 2078111, МПК С 10 В 1/4, C 10 G 1/10, С 10 В 53/08, опубл. Бюл. 12 от 27.04.97), содержащая герметичную пиролизную камеру с каналами отбора газа из пиролизной камеры и подвода теплоносителя в рубашку пиролизной камеры, средство для отбора продуктов пиролиза, устройства нагрева и охлаждения пиролизного газа.
Сущность способа переработки углеводородного сырья, реализованного в прототипе, заключается в следующем: переработку углеводородного сырья осуществляют в следующей последовательности: загружают печь утилизируемым сырьем, например пакетом цельных автомобильных шин, подают теплоноситель, при этом происходит обогрев сырья, его термическое разложение с образованием внутри пиролизной камеры газа, паров пиролизной жидкости и твердого углеродистого остатка с металлическим кордом. Пары пиролизной жидкости конденсируются, и пиролизная жидкость поступает в емкость для сбора пиролизной жидкости, а газовая часть продуктов пиролиза поступает в газосборник.
В полости пиролизной камеры происходит постепенный нагрев сырья до температуры термического разложения. При относительно низких температурах, в зависимости от видов сырья (для автомобильных шин 320...400oC) вначале происходит выделение паров легких фракций пиролизной жидкости, которые только за счет увеличения парциального давления вытесняются из пиролизной камеры. Длительное время пребывания паров пиролизной жидкости в зоне высоких температур вызывает вторичный крекинг, при этом пары разлагаются на неконденсируемые при нормальных условиях газы. На вторичный крекинг тратится дополнительная тепловая энергия, а разложение паров пиролизной жидкости на газы ведет к снижению выхода пиролизной жидкости. Эти газы также увеличивают парциальные давления и способствуют вытеснению из пиролизной камеры как паров пиролизной жидкости, так и их самих. В связи с тем, что реакция происходит при атмосферном давлении, вытеснение газообразных продуктов (паров пиролизной жидкости и пиролизного газа) из пиролизной камеры происходит только за счет изменения их парциальных давлений. Насыщенность паров пиролизной жидкости в области реакции приводит к уменьшению интенсивности парообразования, что снижает темп увеличения парциальных давлений, а следовательно, снижается интенсивность вытеснения паров. Возникающее при этом динамическое равновесие определяется с одной стороны вторичным крекингом и парообразованием пиролизной жидкости, с другой стороны вытеснением этих продуктов из пиролизной камеры и поддержанием в ней избыточного давления, равного аэродинамическому сопротивлению канала отвода газообразных продуктов реакции пиролиза. Как показали эксперименты, проведенные на установке, принятой в качестве прототипа, в начальный момент пиролизной реакции в отводимых газах резко возрастает концентрация водорода, спустя некоторое время концентрация водорода падает и возрастает концентрация метана. Такое изменение состава и наличие отводимых пиролизных газов паров легких фракций, а также его низкое давление и цикличность образования не дают возможности его использования для технологических целей без дополнительной обработки (очистки, хранения, повышения его давления до величин, необходимых при сжигании на газовых технологических горелках). Качественная дополнительная переработка пиролизного газа технически затруднительна, весьма дорогостоящая и экономически убыточная. Поэтому такой пиролизный газ сжигается на утилизационных факелах. Непостоянство состава и пульсация давления пиролизного газа на головке факела приводит его к частому потуханию, а следовательно, к выходу пиролизного газа совместно с парами пиролизной жидкости в атмосферу. Этот факт говорит о степени экологической чистоты технологии, используемой в прототипе.
Дополнительным недостатком технологии в прототипе является низкое качество твердого остатка (технического углерода). Это объясняется следующими причинами. Время окончания процесса пиролиза определяется по окончанию поступления пиролизной жидкости, а следовательно, по моменту окончания интенсивного выделения ее паров. Однако определенная часть паров пиролизной жидкости, особенно ее тяжелых фракций, остается в пиролизной камере. Твердый остаток пиролиза представляет собой высокопористое углеродистое вещество при утилизации автомобильных шин, и активный уголь при утилизации древесины. При охлаждении пиролизной камеры твердый остаток пиролиза за счет высокой адсорбционной способности насыщается паром, который в свою очередь при понижении температуры конденсируется. Поэтому твердый остаток, полученный по технологии прототипа, не обладает высоким качеством.
Все это приводит к низкой эффективности работы установки, ее повышенной энергоемкости и, следовательно, к высоким затратам при переработке углеводородного сырья, кроме того, при работе установки происходит загрязнение окружающей среды за счет неполного и некачественного сгорания пиролизного газа на факельной установке.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении эффективности переработки утилизируемого твердого углеводородного сырья: а именно повышение экономичности за счет снижения энергоемкости установки, увеличение выхода пиролизной жидкости с одновременным сокращением времени переработки сырья, а также отсутствие необходимости в утилизации горючего газа путем его сжигания в факельных установках, что улучшает ее экологические показатели.
Технический результат достигается тем, что по способу переработки твердого углеводородного сырья путем термического разложения без доступа кислорода, включающему подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья в герметичную пиролизную камеру, нагрев его до температуры термического разложения, сепарацию паров пиролизной жидкости, образовавшихся в процессе термического разложения, охлаждение твердых остатков продуктов термического разложения и их удаление из пиролизной камеры, нагрев утилизируемого твердого углеводородного сырья и поддержание в камере температуры его термического разложения ведут отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса пиролизного разложения, при этом сепарацию паров пиролизной жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости, твердые остатки процесса термического разложения охлаждают отобранным из пиролизной камеры и охлажденным газом путем его перепуска по замкнутому контуру, при этом окончательное охлаждение твердых остатков процесса термического разложения ведут атмосферным воздухом, а тепло, выделяемое в процессе охлаждения газа, отобранного из пиролизной камеры, используют для начального нагрева вне пиролизной камеры последующей партии утилизируемого твердого углеводородного сырья. Кроме того, в процессе пиролизного разложения твердого углеводородного сырья ведут перепуск в атмосферу части газа из-за избыточного давления в результате его нагрева и расширения.
В установке для переработки твердого углеводородного сырья, содержащей герметичную пиролизную камеру с каналом отбора газа из пиролизной камеры и каналом подвода газа в пиролизную камеру, сепаратор, емкость для сбора пиролизной жидкости, компрессор, устройства нагрева и охлаждения, канал отбора газа из пиролизной камеры соединен со входом компрессора непосредственно, через теплообменник устройства охлаждения и через сепаратор, последовательно установленный за теплообменником устройства охлаждения, а канал подвода газа в пиролизную камеру соединен с выходом компрессора непосредственно и через теплообменник устройства нагрева, образуя систему замкнутых переключаемых посредством управляемых клапанов контуров, при этом пиролизная камера сообщена с атмосферой через компрессор посредством управляемых клапанов, кроме того, она имеет канал отвода газа из камеры в атмосферу. Установка дополнительно снабжена камерой для начального нагрева последующей партии утилизируемого твердого углеводородного сырья, сообщенной с теплообменником устройства охлаждения.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где:
1 - герметичная пиролизная камера;
2 - герметичная дверь пиролизной камеры;
3 - канал отбора газа из пиролизной камеры;
4 - канал подвода газа в пиролизную камеру;
5 - компрессор;
6 - теплообменник устройства нагрева;
7 - теплогенератор устройства нагрева;
8 - вентилятор устройства нагрева;
9 - теплообменник устройства охлаждения;
10 - вентилятор устройства охлаждения;
11 - сепаратор паров пиролизной жидкости;
12 - емкость для сбора пиролизной жидкости;
13 - камера начального нагрева твердого утилизируемого сырья;
14 - перепускной клапан;
15 - канал отвода газа из камеры в атмосферу;
16-23 - управляемые клапаны.
1 - герметичная пиролизная камера;
2 - герметичная дверь пиролизной камеры;
3 - канал отбора газа из пиролизной камеры;
4 - канал подвода газа в пиролизную камеру;
5 - компрессор;
6 - теплообменник устройства нагрева;
7 - теплогенератор устройства нагрева;
8 - вентилятор устройства нагрева;
9 - теплообменник устройства охлаждения;
10 - вентилятор устройства охлаждения;
11 - сепаратор паров пиролизной жидкости;
12 - емкость для сбора пиролизной жидкости;
13 - камера начального нагрева твердого утилизируемого сырья;
14 - перепускной клапан;
15 - канал отвода газа из камеры в атмосферу;
16-23 - управляемые клапаны.
Сущность предлагаемого способа переработки твердого углеводородного сырья заключается в следующем.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе пары пиролизной жидкости не находятся длительное время в зоне высоких температур, а постоянно эвакуируются газом, перекачиваемым по замкнутому контуру, и совместно с ним охлаждаются в теплообменнике. Это приводит к ликвидации эффекта вторичного крекинга и соответственно отсутствию неконденсируемых в нормальных условиях газообразных продуктов пиролиза. Поэтому, как показали проведенные эксперименты, при реализации технологии предлагаемого способа отсутствует необходимость отвода пиролизных газов и его сжигание на факеле. За счет того, что тепловая энергия не тратится на вторичный крекинг, энергетические затраты на проведение реакции снижаются. Постоянная эвакуация паров пиролизной жидкости приводит к снижению (практически обнулению) их парциальных давлений, что вызывает более интенсивное паровыделение и уменьшение времени термического разложения. Уменьшение времени реакции соответственно ведет к снижению энергозатрат на проведение реакции. Так, на экспериментальном реакторе время проведения реакции пиролизной утилизации изношенных автомобильных шин, а также древесины (время, исключая время нагрева до начала пиролиза) уменьшилось более чем в 2 раза по сравнению со временем проведения реакции по технологии, предлагаемой в прототипе, при одной и той же загрузке сырьем. Выход пиролизной жидкости составил 63% от исходного веса автомобильных шин, 24% технический углерод и 13% металлокорд. Для древесины 72% пиролизной жидкости и 28% древесного угля высокого качества. При использовании технологии, описанной в прототипе, при проведении реакции пиролиза автомобильных шин на одних и тех же температурных режимах выход пиролизной жидкости составил 32%, технический углерод - 31%, металлокорд - 13%. В неконденсируемый газ, сжигаемый на факеле, перешло 24% от веса автомобильных шин. Таким образом, предложенный способ позволил повысить выход ценной пиролизной жидкости на 31%. Повышение веса твердого остатка с 24% до 31% при использовании технологии прототипа по сравнению с предлагаемым способом объясняется насыщенностью технического углерода сконденсированными парами тяжелой фракции пиролизной жидкости.
Кроме указанного выше снижение энергозатрат в предлагаемом способе обеспечивается за счет предварительного разогрева сырья тепловой энергией, полученной при охлаждении циркулирующего по замкнутому контуру газа, постоянно эвакуирующего пары пиролизной жидкости из зоны реакции. Так при нагреве сырья до 120oС в камере начального нагрева утилизируемого продукта и температуре пиролиза 500oС экономия тепловой энергии только на нагрев сырья (исключая энергию на реакцию пиролиза и парообразования) составляет 24%.
Установка для переработки твердого углеводородного сырья включает теплоизолированную герметичную пиролизную камеру 1 с герметично закрываемой дверью 2. В камере имеются каналы 3 и 4 соответственно: отбора и подвода газа, перепускной клапан 14 и канал отвода газа в атмосферу 15 с управляемым клапаном 23.
Установка имеет устройства нагрева и охлаждения газа. Устройство нагрева газа включает последовательно соединенные вентилятор 8, теплогенератор 7 и теплообменник 6, вход которого через клапан 17 связан с выходом компрессора 5, а выход - с каналом 4 подвода газа в пиролизную камеру 1. Устройство охлаждения газа включает теплообменник 9 с вентилятором 10, подключенный к камере 13 начального нагрева утилизируемого твердого углеводородного сырья. Компрессор 5 может быть как поршневой, так и турбинный. Теплообменники 6 и 9 рекуперативного типа кожухотрубные с оребренными трубами рассчитаны на заданные температуры и тепловые мощности (Справочник по теплообменникам. Перевод с англ. под редакцией О. Г. Мартыненко и др. Том 2, Издательство "Энергоатомиздат", М., 1987), а вентиляторы 8 и 10 центробежные.
Канал 3 отбора газа из камеры 1 через клапан 18 соединен со входом теплообменника 9, последовательно соединенного с сепаратором 11, имеющим емкость 12 для сбора пиролизной жидкости, при этом выход теплообменника 9 через клапан 20 и выход сепаратора 11 через клапан 19 соединены со входом компрессора 5. Выход компрессора 5 непосредственно через клапан 22 соединен с каналом 4 подвода газа в пиролизную камеру 1, а вход через клапан 21 соединен с атмосферой и через клапан 16 - с каналом 3 отбора газа из пиролизной камеры 1. Сепаратор 11 проточного типа с прокачкой газа через слой пиролизной жидкости, а емкость для сбора пиролизной жидкости 12 аналогична емкости для хранения нефтепродуктов.
Все элементы установки с регулируемыми клапанами 16-23 образуют систему замкнутых контуров. Трубопроводы, образующие ветви контуров, представляют собой теплоизолированные металлические трубы, а клапаны могут быть как с ручным, так и с электроприводом, выдерживающие необходимые температуры газовых потоков.
Контур предварительного нагрева газа в камере 1 включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 16 со входом компрессора 5, теплообменник 6, вход которого через клапан 17 сообщен с выходом компрессора 5, а выход теплообменника 6 - с каналом 4 подвода газа в камеру 1.
Контур процесса пиролиза включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 18 с входом теплообменника 9, сепаратор 11 с емкостью 12, выход которого сообщен через клапан 19 со входом компрессора 5, теплообменник 6, вход которого сообщен через клапан 17 со входом компрессора 5, а выход - с каналом 4 подвода газа в камеру 1.
Контур предварительного охлаждения твердого остатка продуктов пиролиза в камере 1 включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 18 со входом теплообменника 9, компрессор 5, вход которого сообщен через клапан 20 с выходом теплообменника 9 и через клапан 22 с каналом 4 подвода газа в камеру.
Для окончательного охлаждения твердого остатка продуктов пиролиза в камере 1 вход компрессора 5 через клапан 21 сообщен с атмосферой, а выход через клапан 22 - с каналом 4 подвода газа в камеру, кроме того, пиролизная камера по каналу 15 через клапан 23 сообщена с атмосферой.
Работает установка следующим образом.
Процесс пиролизного разложения твердого углеводородного сырья осуществляется в четыре этапа. Первый этап включает подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья, например неизмельченных резиновых шин или отходов древесины, в камеру 1, которая герметично закрывается дверью 2, и предварительный нагрев до температуры 250...270oС. На данном этапе клапаны 18, 19, 20, 21, 22 и 23 закрыты и открыты клапаны 17 и 16. Запускают теплогенератор 7, воздух в который поступает из атмосферы через дутьевой вентилятор 8. Горячий воздух с температурой 750...800oС из теплогенератора 7 поступает в горячий контур теплообменника 6, в котором отдает тепло теплообменным поверхностям и, остывая, выходит в атмосферу. Включают компрессор 5. Воздух из пиролизной камеры 1 через канал отбора газа 3 и клапан 16 поступает на вход компрессора 5. С выхода компрессора 5 через клапан 17 воздух пиролизной камеры 1 поступает в холодный контур теплообменника 6, где нагревается до температуры 550...650oС и возвращается в пиролизную камеру 1 через канал подвода газа 4. Нагретый воздух отдает тепло твердому утилизируемому сырью и вновь проходит по замкнутому контуру. Избыточное давление за счет разогрева и расширения воздуха снимается за счет выхода его части через перепускной клапан 14, который настроен на срабатывание при давлении 2 кПа. Таким образом, разогрев твердого утилизируемого сырья производится до температуры, при которой начинают выделяться пары легкой фракции пиролизной жидкости (для резиновых шин эта температура равна 250...270oС). Разогретый воздух в пиролизной камере 1 за счет химических реакций с выделенными парами пиролизной жидкости обескислораживается, что не приводит к возгоранию утилизируемого углеводородного сырья.
На втором этапе при достижении в камере 1 температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости клапан 16 закрывают. Открывают клапаны 18, 19 и 17, при этом начинает работать контур процесса пиролиза. В горячий контур теплообменника 9 из камеры 1 через канал отбора 3 поступает обескислороженный воздух с парами пиролизной жидкости. Холодный воздух в теплообменник 9 поступает от вентилятора 10. Обескислороженный газ с парами пиролизной жидкости остывает в теплообменнике 9 до температуры 120...130oС. После теплообменника 9 газ поступает в сепаратор 11, где пары пиролизной жидкости конденсируются, и жидкость сливается в емкость для сбора пиролизной жидкости 12. Очищенный от паров пиролизной жидкости газ через клапан 19 поступает на вход компрессора 5. С выхода компрессора 5 газ поступает в теплообменник 6, где нагревается до температуры 550...650oС и возвращается в пиролизную камеру 1. Таким образом, технологический процесс позволяет постоянно нагревать и поддерживать температуру в пиролизной камере 1 на уровне 400... 450oС с постоянной (в процессе проведения реакции пиролиза) эвакуацией паров пиролизной жидкости из области реакции пиролиза. Снижение температуры газа от 550...650oС до температуры 400...450oС происходит как за счет поглощения тепла при нагреве утилизируемого сырья, так и за счет потребления тепловой энергии при проведении реакции пиролиза и испарения пиролизной жидкости.
Эвакуация паров пиролизной жидкости из пиролизной камеры 1 повышает скорость паровыделения и не позволяет парам пиролизной жидкости внутри камеры 1 разлагаться на водород, метан и другие газы. Такая эвакуация паров приводит к значительному увеличению выхода пиролизной жидкости и сокращению времени реакции пиролиза. Кроме этого, отпадает необходимость в утилизации горючих газов, образующихся при разложении паров пиролизной жидкости, так как использование таких газов в качестве топлива проблематично из-за непостоянства состава, низкого давления и наличия примесей.
В процессе охлаждения газа, поступающего из пиролизной камеры 1 в теплообменник 9, чистый воздух прокачивается вентилятором 10 по холодному контуру теплообменника 9, нагревается до температуры 150...170oС и поступает в камеру 13 для начального нагрева твердого утилизируемого сырья. Начальный нагрев сырья до температуры 120...130oС позволяет существенно сократить время разогрева его в пиролизной камере 1, сэкономить тепловую энергию и подготовить сырье для проведения качественной реакции пиролиза путем испарения с поверхности твердого утилизируемого сырья влаги, а в зимнее время предотвращает возможность попадания льда и снега в камеру 1. Начальный подогрев производится в процессе пиролиза и не требует дополнительной энергии. При окончании реакции пиролиза в пиролизной камере 1 последующая партия сырья уже готова к транспортировке в зону реакции - в пиролизную камеру 1. Из камеры 13 чистый и нагретый воздух поступает в атмосферу или производственные помещения.
Момент окончания реакции пиролиза определяется по прекращению сепарации паров пиролизной жидкости в сепараторе 11.
На третьем этапе производится предварительное охлаждение пиролизной камеры и твердого остатка реакции пиролиза (технического углерода и металлического корда при утилизации изношенных автомобильных шин). При этом клапаны 18, 20 и 22 открыты, а клапаны 19, 16, 17 и 23 закрыты. Газ из пиролизной камеры 1 прокачивают через теплообменник 9, в котором охлаждается холодным воздухом, поступающим в теплообменник 9 от вентилятора 10 и, минуя сепаратор 11, поступает на вход компрессора 5, далее, минуя теплообменник 6, вновь поступает в пиролизную камеру 1. Охлаждение производится до температуры 250... 270oС, при которой присутствие кислорода не дает возможности воспламенения твердого остатка реакции пиролиза. На этом этапе теплогенератор 7 и вентилятор 8 выключены (теплообменник 6 не работает).
На четвертом этапе производится окончательное охлаждение твердого остатка процесса пиролиза в пиролизной камере 1. Клапаны 18, 16, 19, 20 и 17 закрыты, а клапаны 21, 22 и 23 открыты. Атмосферный воздух закачивают в камеру 1 компрессором 5. В пиролизной камере 1 воздух охлаждает твердые остатки пиролиза и выходит в атмосферу через канал 15 и открытый клапан 23. Охлаждение проводят до температуры 120...130oС, при которой можно выгружать камеру 1 и складировать твердый остаток. Более глубокое охлаждение нерационально, так как ведет к потерям тепла, запасенного элементами конструкции камеры 1 и соответственно увеличению времени проведения реакции пиролиза. На этом этапе выключены теплогенератор 7 и вентилятор 8, а также вентилятор 10 (не работают теплообменики 6 и 9).
После загрузки в пиролизную камеру 1 начально подогретой в камере 13 очередной партии твердого утилизируемого сырья дверь 2 пиролизной камеры 1 герметично закрывают и вновь осуществляют процесс пиролиза.
Claims (6)
1. Способ переработки твердого углеводородного сырья путем термического разложения без доступа кислорода, включающий подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья в герметичную пиролизную камеру, нагрев его до температуры термического разложения, сепарацию паров пиролизной жидкости, образовавшихся в процессе термического разложения, охлаждение твердых остатков продуктов термического разложения и их удаление из пиролизной камеры, отличающийся тем, что нагрев утилизируемого углеводородного сырья и поддержание в камере температуры его термического разложения ведут отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса пиролизного разложения, при этом сепарацию газа от паров пиролизной жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости, твердые остатки процесса термического разложения охлаждают отобранным из пиролизной камеры, и охлажденным газом, путем его перепуска по замкнутому контуру.
2. Способ переработки твердого углеводородного сырья по п. 1, отличающийся тем, что окончательное охлаждение твердых остатков процесса термического разложения ведут атмосферным воздухом.
3. Способ переработки твердого углеводородного сырья по п. 1 или 2, отличающийся тем, что тепло, выделяемое в процессе охлаждения газа, отобранного из пиролизной камеры, используют для начального нагрева вне пиролизной камеры последующей партии утилизируемого углеводородного сырья.
4. Установка для переработки углеводородного сырья, содержащая герметичную пиролизную камеру с каналом отбора газа из пиролизной камеры и каналом подвода газа в пиролизную камеру, сепаратор, емкость для сбора пиролизной жидкости, компрессор, устройства нагрева и охлаждения, отличающаяся тем, что канал отвода газа из пиролизной камеры соединен со входом компрессора непосредственно, через теплообменник устройства охлаждения и через сепаратор, последовательно установленный за теплообменником устройства охлаждения, а канал подвода газа в пиролизную камеру соединен с выходом компрессора непосредственно и через теплообменник устройства нагрева, образуя систему замкнутых переключаемых посредством управляемых клапанов контуров.
5. Установка для переработки углеводородного сырья по п. 4, отличающаяся тем, что пиролизная камера сообщена с атмосферой через компрессор посредством управляемых клапанов, кроме того, она имеет канал отвода газа из камеры в атмосферу.
6. Установка для переработки углеводородного сырья по п. 4 или 5, отличающаяся тем, она дополнительно снабжена камерой для начального нагрева последующей партии утилизируемого углеводородного сырья, сообщенной с теплообменником устройства охлаждения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113858A RU2212430C1 (ru) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырья |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113858A RU2212430C1 (ru) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырья |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2212430C1 true RU2212430C1 (ru) | 2003-09-20 |
| RU2002113858A RU2002113858A (ru) | 2004-01-20 |
Family
ID=29777747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002113858A RU2212430C1 (ru) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырья |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2212430C1 (ru) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2269415C2 (ru) * | 2004-04-26 | 2006-02-10 | Криворучко Евгений Петрович | Способ термической переработки изношенных шин и установка для его осуществления |
| RU2287484C1 (ru) * | 2005-06-06 | 2006-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ получения сорбента органических соединений |
| RU2305032C1 (ru) * | 2005-11-22 | 2007-08-27 | Сергей Владимирович Горбунов | Устройство для переработки отходов |
| RU2317308C2 (ru) * | 2006-03-14 | 2008-02-20 | ООО "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения технического углерода и система рекуперативного нагрева технологического воздуха |
| RU2341453C2 (ru) * | 2006-11-16 | 2008-12-20 | Александр Васильевич Гусев | Способ получения активного угля и установка для его реализации (варианты) |
| RU2484868C2 (ru) * | 2009-04-24 | 2013-06-20 | Ольга Анатольевна Афанасьевская | Комплексная, безотходная переработка токсичных отходов |
| RU2494128C2 (ru) * | 2011-12-13 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Устройство для получения сажи из резиновых отходов |
| RU2712616C1 (ru) * | 2019-01-09 | 2020-01-29 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Министерства обороны Российской Федерации | Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза |
| RU2829163C2 (ru) * | 2023-03-14 | 2024-10-24 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE786454A (fr) * | 1972-07-19 | 1972-11-16 | Occidental Petroleum Corp | Recuperation des valeurs chimiques de solides de rebut. |
| US4284616A (en) * | 1978-02-15 | 1981-08-18 | Intenco, Inc. | Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires |
| RU2078111C1 (ru) * | 1994-05-10 | 1997-04-27 | Акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | Печь для пиролиза углеводородного сырья |
-
2002
- 2002-05-17 RU RU2002113858A patent/RU2212430C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE786454A (fr) * | 1972-07-19 | 1972-11-16 | Occidental Petroleum Corp | Recuperation des valeurs chimiques de solides de rebut. |
| US4284616A (en) * | 1978-02-15 | 1981-08-18 | Intenco, Inc. | Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires |
| RU2078111C1 (ru) * | 1994-05-10 | 1997-04-27 | Акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | Печь для пиролиза углеводородного сырья |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2269415C2 (ru) * | 2004-04-26 | 2006-02-10 | Криворучко Евгений Петрович | Способ термической переработки изношенных шин и установка для его осуществления |
| RU2287484C1 (ru) * | 2005-06-06 | 2006-11-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ получения сорбента органических соединений |
| RU2305032C1 (ru) * | 2005-11-22 | 2007-08-27 | Сергей Владимирович Горбунов | Устройство для переработки отходов |
| RU2317308C2 (ru) * | 2006-03-14 | 2008-02-20 | ООО "Техуглерод и огнеупоры" | Способ получения технического углерода и система рекуперативного нагрева технологического воздуха |
| RU2341453C2 (ru) * | 2006-11-16 | 2008-12-20 | Александр Васильевич Гусев | Способ получения активного угля и установка для его реализации (варианты) |
| RU2484868C2 (ru) * | 2009-04-24 | 2013-06-20 | Ольга Анатольевна Афанасьевская | Комплексная, безотходная переработка токсичных отходов |
| RU2494128C2 (ru) * | 2011-12-13 | 2013-09-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Инноватех" | Устройство для получения сажи из резиновых отходов |
| US9346030B2 (en) | 2011-12-13 | 2016-05-24 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo “Nauchno-Proizvodstvennoe Ob'edinenie Innovatekh” | Device for production of soot from rubber waste |
| RU2712616C1 (ru) * | 2019-01-09 | 2020-01-29 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Министерства обороны Российской Федерации | Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза |
| RU2829163C2 (ru) * | 2023-03-14 | 2024-10-24 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002113858A (ru) | 2004-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2835809T3 (es) | Procedimiento y sistema para la pirólisis de neumáticos completos y materiales compuestos de plástico para la conversión en combustible y recuperación de compuestos | |
| RU2392543C2 (ru) | Способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов | |
| EA005709B1 (ru) | Способ переработки углеродосодержащего материала | |
| US8409406B2 (en) | Recycling of tires, rubber and other organic material through vapor distillation | |
| RU2212430C1 (ru) | Способ переработки твердого углеводородного сырья и установка для переработки твердого углеводородного сырья | |
| CN110079337A (zh) | 一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法 | |
| RU2494128C2 (ru) | Устройство для получения сажи из резиновых отходов | |
| RU140672U1 (ru) | Установка для переработки органического сырья в топливо | |
| CN106085475B (zh) | 一种生物质连续分解工艺及装置 | |
| JP2515870B2 (ja) | 可燃性汚染物質と廃棄物をクリ―ンエネルギ―と利用できる生成物として変換するプロセスと装置 | |
| JP3081850U (ja) | 固形廃棄物を処理するプラント装置 | |
| ES2854730T3 (es) | Aparato y proceso para la carbonización continua de virutas o desechos de madera y otros materiales orgánicos carbonizados | |
| EP3775102B1 (en) | Method and apparatus for processing biomass | |
| JPS59203683A (ja) | 廃タイヤの乾留装置 | |
| JPS62187791A (ja) | プラスチツクスクラツプから油脂状炭化水素燃料等の回収方法 | |
| CN101570691B (zh) | 生物质炭化、汽化设备及工艺 | |
| CN113509920A (zh) | 一种高温热再生活性炭的处理装置 | |
| US20150167968A1 (en) | Process and apparatus for covering the energy needs of communities using organic waste | |
| US3933618A (en) | Gas generation apparatuses and processes | |
| CN216093709U (zh) | 一种高温热再生活性炭的处理装置 | |
| RU58533U1 (ru) | Установка для пиролиза резиносодержащих отходов | |
| CN110652784B (zh) | 一种生物炭制备系统 | |
| RU2832628C1 (ru) | Устройство для реализации многостадийной термической деструкции | |
| KR950031900A (ko) | 폐타이어를 이용한 활성탄의 제조방법 및 그 장치 | |
| US20240253980A1 (en) | System and method for conducting high-temperature thermolysis of waste mixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090518 |