[go: up one dir, main page]

RU2841534C1 - Thermochemical conversion plant - Google Patents

Thermochemical conversion plant Download PDF

Info

Publication number
RU2841534C1
RU2841534C1 RU2025101031A RU2025101031A RU2841534C1 RU 2841534 C1 RU2841534 C1 RU 2841534C1 RU 2025101031 A RU2025101031 A RU 2025101031A RU 2025101031 A RU2025101031 A RU 2025101031A RU 2841534 C1 RU2841534 C1 RU 2841534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
reactor
synthetic gas
asphaltenes
pipeline
Prior art date
Application number
RU2025101031A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Николаевич Шумицкий
Александр Юрьевич Моисеев
Наталия Анатольевна Киркевич
Александр Маркович Соркин
Original Assignee
Анатолий Николаевич Шумицкий
Александр Юрьевич Моисеев
Наталия Анатольевна Киркевич
Александр Маркович Соркин
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Николаевич Шумицкий, Александр Юрьевич Моисеев, Наталия Анатольевна Киркевич, Александр Маркович Соркин filed Critical Анатолий Николаевич Шумицкий
Application granted granted Critical
Publication of RU2841534C1 publication Critical patent/RU2841534C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to thermochemical conversion of carbon-containing products. Proposed is a thermochemical conversion plant comprising a frame on which the following elements are installed: a furnace with burners and a reactor, implemented in the same housing, wherein the first outlet of the housing is connected to the connection unit by a pipeline, the second output of the housing is connected to the wet scrubber; connection unit configured to connect the reactor and the synthetic gas stabilization unit and the separation of paraffin, extruded particles and asphaltenes, unit for stabilizing synthetic gas and separating paraffin, suspended particles and asphaltenes, configured to stabilize the synthetic gas and separate paraffins, other suspended particles and asphaltenes therefrom, which first output is connected to the heat exchangers unit by the pipeline, which second and third outputs are connected to the paraffin and asphaltenes draining tank first and second inputs by pipelines, unit of heat exchangers, made in form of shell-and-tube heat exchangers with possibility of cooling and condensation of synthetic gas, which first output is connected to the synthetic gas filtration and stabilization unit, which second output is connected to the condensate drain tank input by the pipeline; synthetic gas filtration and stabilization unit, configured to remove fine inclusions, which output is connected to the gas separator by a pipeline; gas separator, made with possibility of the synthetic gas drying and fine purification, which outlet is connected to the gas burners inlet by the pipeline; tank for draining paraffin and asphaltenes, divided by a partition into two parts, one of which is configured to receive paraffin, second part is made with possibility of receiving asphaltenes; condensate drain tanks, which outputs are connected to the fuel filter by the pipeline; fuel filter made with possibility of the condensate cleaning and the cleaned condensate output to the external accumulator by means of the pipeline; wet scrubber configured to clean the flue gases coming from the reactor, wherein unit for stabilization of synthetic gas and separation of paraffin, suspended particles and asphaltenes, unit of heat exchangers, synthetic gas filtration and stabilization unit, gas separator are located on the plant upper level, and at the lower level there is a tank for products of the first and second steps of cleaning synthetic gas, a tank for draining condensate, a fuel filter, a scrubber, frame is a rectangular base configured to provide lifting and loading unit.
EFFECT: providing a compact, mobile thermochemical conversion plant.
3 cl, 4 dwg, 2 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области переработки углеродсодержащих продуктов, в частности к установке для термохимической конверсии углеродсодержащих продуктов.The invention relates to the field of processing carbon-containing products, in particular to an installation for the thermochemical conversion of carbon-containing products.

Уровень техникиState of the art

Известны установки для термохимической конверсии углеродсодержащих продуктов без доступа кислорода, они содержат реактор и блок нагрева реактора. В таких установках на всех этапах конверсии продуктов (сырья и/или отходов) полностью исключается процесс окисления и их контакт с внешней средой.There are known installations for thermochemical conversion of carbon-containing products without oxygen access, they contain a reactor and a reactor heating unit. In such installations, at all stages of product conversion (raw materials and/or waste), the oxidation process and their contact with the external environment are completely excluded.

Блок нагрева реактора предназначен для разогрева реактора и поддержания внутри реактора рабочей температуры во время цикла термохимической конверсии.The reactor heating unit is designed to heat the reactor and maintain the operating temperature inside the reactor during the thermochemical conversion cycle.

Блок нагрева представляет собой металлический каркас (короб), облицованный металлическим листом и футерованный изнутри термоизоляционным слоем. Короб оснащен смотровыми окнами, дверью, горелочными устройствами, работающими на жидком топливе и газовой смеси углеводородов, системой датчиков давления и температуры, запорной арматурой, системой подачи жидкого топлива и газовой смеси углеводородов на горелки, системой подачи воздуха. The heating unit is a metal frame (box), covered with a metal sheet and lined from the inside with a heat-insulating layer. The box is equipped with inspection windows, a door, burner devices operating on liquid fuel and a gas mixture of hydrocarbons, a system of pressure and temperature sensors, shut-off valves, a system for supplying liquid fuel and a gas mixture of hydrocarbons to the burners, and an air supply system.

Реактор состоит из теплоизоляционного кожуха, опорной рамы, вращающейся реторты (реактора) с опорными роликами и привода вращения реторты. Реторта оснащена загрузочной дверью с внутренним механизмом транспортировки и выгрузки углеродистого остатка, а также датчиками давления и температуры. The reactor consists of a heat-insulating casing, a support frame, a rotating retort (reactor) with support rollers and a retort rotation drive. The retort is equipped with a loading door with an internal mechanism for transporting and unloading carbon residue, as well as pressure and temperature sensors.

Известна установка термохимической конверсии (RU108556 U1, опубл. 2011.09.20), которая позволяет улучшить активацию процесса переработки в низкотемпературном реакторе. Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, содержащей реактор, имеющий трубчатый вращающийся корпус с приемным бункером-питателем, расположенным над загрузочной камерой, а также приводной питатель и камеру отвода продуктов, согласно полезной модели, приводной питатель выполнен в виде дифференциального гидравлически приводного толкателя, который имеет пару поршней телескопически установленных с возможностью взаимодействия при помощи возвратной пружины в зоне загрузочной камеры, при этом торцевые площади поршней толкателя имеют соотношение 1:4, а загрузочная камера выполнена конической, конуса ее поверхностей к устью выбраны из соотношения 1:50, причем на боковом окне, имеющемся в корпусе загрузочной камеры на входе, установлен приемный бункер-питатель, днище которого выполнено в виде крышки-уплотнителя. В загрузочной камере установлен датчик максимального давления или концевой переключатель. Приводной толкатель и привод крышки-уплотнителя выполнены в виде гидроцилиндров.A thermochemical conversion unit is known (RU108556 U1, published 2011.09.20), which allows to improve the activation of the processing in a low-temperature reactor. The specified technical result is achieved by the fact that in the known unit, comprising a reactor having a tubular rotating body with a receiving hopper-feeder located above the loading chamber, as well as a drive feeder and a product discharge chamber, according to the utility model, the drive feeder is made in the form of a differential hydraulically driven pusher, which has a pair of pistons telescopically installed with the possibility of interaction by means of a return spring in the area of the loading chamber, wherein the end surfaces of the pusher pistons have a ratio of 1:4, and the loading chamber is made conical, the cones of its surfaces to the mouth are selected from a ratio of 1:50, and on the side window, available in the body of the loading chamber at the inlet, a receiving hopper-feeder is installed, the bottom of which is made in the form of a sealing cover. A maximum pressure sensor or limit switch is installed in the loading chamber. The drive pusher and the drive of the sealing cover are made in the form of hydraulic cylinders.

Однако известная установка не является мобильной и не может быть легко транспортирована.However, the known installation is not mobile and cannot be easily transported.

Известен реактор термохимической конверсии (RU2704177C1, опубл. 2019.10.24) Известное изобретение относится к области жилищно-коммунального хозяйства и может быть использовано для экологически чистой переработки твердых коммунальных отходов. Реактор включает камеру пиролиза с двойной внешней стенкой, через проем которой пропускают горячий газ для конвективного нагрева отходов для их термохимического разложения, и камеру сушки, установленную над камерой пиролиза, через которую пропускают отработанные горячие газы для предварительного нагрева и сушки отходов, камера пиролиза в сечении имеет форму протяженного овала с минимальной длиной короткой оси для максимального прогрева отходов между двумя раскаленными металлическими стенками, а по краям основания загрузочного бункера, камеры сушки и камеры пиролиза имеются прямоугольные отверстия, в которых смонтированы по два шунтирующих плоских затвора с электроприводами, между которыми расположены кольцевые активаторы с режущими лезвиями для рыхления и дробления отходов. Изобретение обеспечивает увеличение производительности реактора.A thermochemical conversion reactor is known (RU2704177C1, published 2019.10.24) The known invention relates to the field of housing and communal services and can be used for environmentally friendly processing of solid municipal waste. The reactor includes a pyrolysis chamber with a double outer wall, through the opening of which hot gas is passed for convective heating of waste for their thermochemical decomposition, and a drying chamber installed above the pyrolysis chamber, through which exhaust hot gases are passed for preliminary heating and drying of waste, the pyrolysis chamber in cross-section has the shape of an extended oval with a minimum length of the short axis for maximum heating of waste between two hot metal walls, and along the edges of the base of the loading hopper, the drying chamber and the pyrolysis chamber there are rectangular openings in which two shunt flat valves with electric drives are mounted, between which ring activators with cutting blades for loosening and crushing waste are located. The invention provides for an increase in reactor productivity.

Однако известный реактор не является мобильным и не может быть легко транспортирован.However, the known reactor is not mobile and cannot be easily transported.

Известна установка для термической деструкции преимущественно твердых коммунальных отходов с получением углеродистого остатка (RU2747898C1, опубл. 2021.05.17). Известное изобретение относится преимущественно к технологиям утилизации преимущественно твердых коммунальных отходов (ТКО), включая городской мусор, а также иные виды отходов, близких к ним по свойствам, в частности отходы полимерной, пищевой, деревообрабатывающей, нефтехимической промышленности. Технический результат – глубокая комплексная переработка отходов различного происхождения, содержащих углеводородную составляющую, с получением синтетического угля в качестве товарного продукта с одновременным повышением энергоэффективности и производительности процесса термической деструкции. Установка содержит последовательно связанные узел подготовки и измельчения отходов с участком подачи измельченных отходов в термолизный реактор, многоступенчатые линию очистки отходящих газообразных фракций, водоочистки и сбора жидкой фазы и отходов на захоронение. Термолизный реактор выполнен многокамерным, состоит из вертикальных стальных реакционных камер прямоугольного сечения, каждая из которых имеет ширину 600 - 620 мм, длину не менее 1200 мм, высоту 6000 – 7000 мм и выполнена с возможностью обогрева по высоте снизу вверх, снабжена наружной футеровкой, выполненной из огнеупорных материалов, внешней двухслойной футеровкой с теплоизоляционным и огнеупорным слоями, опорным металлическим каркасом. Реакционные камеры соединены друг с другом с возможностью обеспечения их последовательно-параллельной работы, каждая реакционная камера снабжена сверху загрузочным питателем, снизу - газогорелочным устройством, узлом разгрузки, который соединен с блоком сбора углеродистого остатка, образующегося в процессе термолиза отходов. Узел разгрузки выполнен в виде разгрузочного конуса, шлюзового затвора-питателя и шнекового транспортера-охладителя, при этом корпусы разгрузочного конуса, шлюзового затвора-питателя и шнекового транспортера-охладителя последовательно соединены друг с другом, снабжены рубашкой водяного охлаждения и соединены с устройством подачи охлаждающей воды, обеспечивающей создание единого контура охлаждения с замкнутым циклом оборота охлаждающей воды, при этом каждый шнековый транспортер-охладитель дополнительно соединен с линией циркуляции водяных паров для охлаждения углеродистого остатка путем его контактирования с охлаждающей промывной водой, а каждая реакционная камера соединена с коллекторами топливного газа, сырого синтез-газа и дымовых газов.A plant for thermal destruction of predominantly municipal solid waste to obtain a carbon residue is known (RU2747898C1, published 2021.05.17). The known invention relates primarily to technologies for the disposal of predominantly municipal solid waste (MSW), including municipal garbage, as well as other types of waste similar in properties, in particular waste from the polymer, food, woodworking, and petrochemical industries. The technical result is deep complex processing of waste of various origins containing a hydrocarbon component, with the production of synthetic coal as a commercial product while simultaneously increasing the energy efficiency and productivity of the thermal destruction process. The plant comprises a sequentially connected waste preparation and grinding unit with a section for feeding ground waste into a thermolysis reactor, a multi-stage line for cleaning exhaust gaseous fractions, water purification and collecting the liquid phase and waste for disposal. The thermolysis reactor is made multi-chamber, consists of vertical steel reaction chambers of rectangular cross-section, each of which has a width of 600 - 620 mm, a length of at least 1200 mm, a height of 6000 - 7000 mm and is made with the possibility of heating along the height from the bottom up, equipped with an external lining made of refractory materials, an external two-layer lining with heat-insulating and refractory layers, a supporting metal frame. The reaction chambers are connected to each other with the possibility of ensuring their series-parallel operation, each reaction chamber is equipped with a loading feeder at the top, a gas burner device at the bottom, an unloading unit, which is connected to a block for collecting carbon residue formed during the waste thermolysis process. The unloading unit is made in the form of a unloading cone, a rotary valve-feeder and a screw conveyor-cooler, wherein the bodies of the unloading cone, rotary valve-feeder and screw conveyor-cooler are connected to each other in series, equipped with a water cooling jacket and connected to a cooling water supply device that ensures the creation of a single cooling circuit with a closed cooling water circulation cycle, wherein each screw conveyor-cooler is additionally connected to a water vapor circulation line for cooling the carbon residue by contacting it with cooling wash water, and each reaction chamber is connected to collectors of fuel gas, raw synthesis gas and flue gases.

Однако известная установка не является мобильной и не может быть легко транспортирована.However, the known installation is not mobile and cannot be easily transported.

Известна выбранная в качестве прототипа установка для термохимической конверсии (US7452392B2, опубл. 2008-11-18). Известная установка содержит реактор для преобразования органических отходов, таких как муниципальный мусор, сточные воды, отходы после потребления и биомасса, в коммерчески продаваемые материалы. Изобретение обеспечивает следующее: 1. Максимальное преобразование энергии из органического материала 2. Высокий объем потребления органического исходного материала 3. Меньшее загрязнение газообразными продуктами, чем в системах предшествующего уровня техники 4. Твердые остатки для утилизации минимальны и неопасны. Преобразование осуществляется путем объединения анаэробной газификации и пиролиза исходного органического материала и превращения его в синтетический газ. Синтетический газ представляет собой смесь углеводородов (CxHy), водорода и оксида углерода с небольшими количествами диоксида углерода и азота. Существенной особенностью изобретения является горячий движущий газ, лишенный свободного кислорода и богатый водой, который поставляет всю тепловую и химическую энергию, необходимую для реакций. Этот горячий движущий газ производится путем полного субстехиометрического сгорания топлива (CxHy) перед его поступлением в реактор.A thermochemical conversion plant selected as a prototype is known (US7452392B2, published 2008-11-18). The known plant comprises a reactor for converting organic waste, such as municipal waste, wastewater, post-consumer waste and biomass, into commercially sold materials. The invention provides the following: 1. Maximum conversion of energy from organic material 2. High consumption volume of organic feedstock 3. Less pollution by gaseous products than in prior art systems 4. Solid residues for disposal are minimal and non-hazardous. The conversion is carried out by combining anaerobic gasification and pyrolysis of the original organic material and converting it into synthetic gas. Synthetic gas is a mixture of hydrocarbons (CxHy), hydrogen and carbon monoxide with small amounts of carbon dioxide and nitrogen. The essential feature of the invention is a hot driving gas, devoid of free oxygen and rich in water, which supplies all the thermal and chemical energy required for the reactions. This hot driving gas is produced by complete substoichiometric combustion of the fuel (CxHy) before it enters the reactor.

Однако известная установка не является компактной и мобильной, она не содержит гидрозатвора.However, the known installation is not compact and mobile, it does not contain a water seal.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В одном аспекте изобретения раскрыта установка термохимической конверсии, содержащая раму, на которой установлены следующие элементы:In one aspect of the invention, a thermochemical conversion plant is disclosed, comprising a frame on which the following elements are mounted:

топка с горелками и реактор, реализованные в одном корпусе, причем первый выход корпуса соединен трубопроводом с узлом соединения, второй выход корпуса соединен с мокрым скруббером;a furnace with burners and a reactor, implemented in one housing, wherein the first outlet of the housing is connected by a pipeline to the connection unit, the second outlet of the housing is connected to a wet scrubber;

узел соединения, выполненный с возможностью соединения реактора и блока стабилизации синтетического газа и отделения парафина, возвещенных частиц и асфальтенов; a connection unit designed with the possibility of connecting the reactor and the unit for stabilizing the synthetic gas and separating paraffin, suspended particles and asphaltenes;

блок стабилизации синтетического газа и отделения парафина, взвешенных частиц и асфальтенов выполненный с возможностью стабилизации синтетического газа и отделения от него парафинов, других взвешенных частиц и асфальтенов, первый выход которого соединен трубопроводом с блоком теплообменников, второй и третий выходы которого трубопроводами соединены с первым и вторым входами емкости для слива парафина и асфальтенов;a synthetic gas stabilization and paraffin, suspended particles and asphaltenes separation unit designed with the possibility of stabilizing the synthetic gas and separating paraffins, other suspended particles and asphaltenes from it, the first outlet of which is connected by a pipeline to a heat exchanger unit, the second and third outlets of which are connected by pipelines to the first and second inlets of a container for draining paraffin and asphaltenes;

блок теплообменников, выполненный в виде кожухотрубчатых теплообменников с возможностью охлаждения и конденсации синтетического газа, первый выход которого соединен с блоком фильтрации и стабилизации синтетического газа, второй выход которого соединен трубопроводом со входом емкости для слива конденсата;a heat exchanger unit made in the form of shell-and-tube heat exchangers with the ability to cool and condense synthetic gas, the first outlet of which is connected to a synthetic gas filtration and stabilization unit, the second outlet of which is connected by a pipeline to the inlet of a tank for draining condensate;

блок фильтрации и стабилизации синтетического газа, выполненный с возможностью удаления мелкодисперсных включений, выход которого трубопроводом соединен с газовым сепаратором;a filtration and stabilization unit for synthetic gas, designed with the ability to remove finely dispersed inclusions, the outlet of which is connected by a pipeline to a gas separator;

газовый сепаратор, выполненный с возможностью осушения и тонкой очистки синтетического газа, выход которого трубопроводом соединен с входом на газовые горелки;a gas separator designed with the ability to dry and finely purify synthetic gas, the outlet of which is connected by a pipeline to the inlet of the gas burners;

емкость для слива парафина и асфальтенов, разделенная перегородкой на две части, одна из которых выполнена с возможностью приема парафина, вторая часть выполнена с возможностью приема асфальтенов;a container for draining paraffin and asphaltenes, divided by a partition into two parts, one of which is designed to receive paraffin, the second part is designed to receive asphaltenes;

емкости для слива конденсата, выходы которых соединены трубопроводом с топливным фильтром;containers for draining condensate, the outlets of which are connected by a pipeline to the fuel filter;

топливный фильтр, выполненный с возможностью очищения конденсата и выдачи очищенного конденсата во внешний накопитель посредством трубопровода;a fuel filter designed to clean the condensate and deliver the cleaned condensate to an external storage tank via a pipeline;

мокрый скруббер, выполненный с возможностью очищения дымовых газов, поступающих из реактора;a wet scrubber designed to clean flue gases coming from the reactor;

причемmoreover

блок стабилизации синтетического газа и отделения парафина, взвешенных частиц и асфальтенов, блок теплообменников, блок фильтрации и стабилизации синтетического газа, газовый сепаратор расположены на верхнем уровне установки, а на нижнем уровне установлены емкость для продуктов первой и второй стадии очистки синтетического газа, емкости для слива конденсата, топливный фильтр, скруббер, рама представляет собой прямоугольное основание, выполненное с возможностью обеспечивать подъем и загрузку установки. a synthetic gas stabilization and paraffin, suspended particles and asphaltenes separation unit, a heat exchanger unit, a synthetic gas filtration and stabilization unit, a gas separator are located on the upper level of the unit, and a container for the products of the first and second stages of synthetic gas purification, containers for draining condensate, a fuel filter, a scrubber are installed on the lower level, the frame is a rectangular base designed to ensure lifting and loading of the unit.

В дополнительных аспектах раскрыто, что дополнительно содержится система вывода дымовых газов с помощью вытяжного вентилятора, размеры установки соответствуют габаритным размерам 40 футового контейнера. In additional aspects, it is disclosed that a system for exhausting flue gases is additionally contained using an exhaust fan, the dimensions of the installation correspond to the overall dimensions of a 40-foot container.

Основной задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание компактной, мобильной установки термохимической конверсии. The main task solved by the claimed invention is the creation of a compact, mobile thermochemical conversion unit.

В настоящее время для использования процессов термохимической конверсии углеродсодержащих материалов используются многоблочные принципы комплектования оборудования. Моноблочная установка в габаритах морского контейнера (40 футов), с сохранением всех функциональных особенностей технологии термохимической конверсии, с высокой производительностью, возможностью использования транспортной платформы (размещение на колесном шасси, ж/д платформе), не требующей строительных и монтажных работ реализована впервые в силу того, что не очевидно, какие элементы необходимо использовать, как их скомпоновать оптимальным образом.Currently, multi-block principles of equipment assembly are used to use the processes of thermochemical conversion of carbon-containing materials. A monoblock plant in the dimensions of a sea container (40 feet), with the preservation of all the functional features of the thermochemical conversion technology, with high productivity, the possibility of using a transport platform (placement on a wheeled chassis, a railway platform), which does not require construction and installation work, has been implemented for the first time due to the fact that it is not obvious which elements need to be used, how to arrange them in an optimal way.

Сущность изобретения заключается в том, что установка содержит все необходимые для ее функционирования компоненты, установленные относительно друг друга так, чтобы обеспечивать возможность протекания всех необходимых процессов и занимать как можно меньше места при заданной мощности установки. Компоновка предложенной установки позволяет транспортировать ее не разбирая, что позволяет запускать ее в новом месте сразу после выгрузки без необходимости проведения дополнительных работ. Также возможно оставлять установку на транспортном модуле (полуприцепе) и эксплуатировать в таком виде.The essence of the invention is that the installation contains all the components necessary for its operation, installed relative to each other so as to ensure the possibility of all necessary processes and to occupy as little space as possible at a given capacity of the installation. The layout of the proposed installation allows it to be transported without disassembling, which allows it to be launched in a new location immediately after unloading without the need for additional work. It is also possible to leave the installation on the transport module (semi-trailer) and operate it in this form.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в обеспечении компактной, мобильной установки термохимической конверсии. The technical result achieved by the solution is to provide a compact, mobile thermochemical conversion unit.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг.1. показывает вид топки сбоку и сверху.Fig. 1 shows the view of the firebox from the side and from above.

Фиг.2 показывает горелку.Fig.2 shows the burner.

Фиг.3 показывает реактор и топку в разрезе.Fig. 3 shows the reactor and furnace in section.

Фиг.4 показывает схему установки термохимической конверсии.Fig.4 shows a diagram of the thermochemical conversion plant.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Далее описывается установка для переработки углеродсодержащего продукта методом термохимической конверсии. Установка содержит по меньшей мере следующие компоненты:The following describes an installation for processing a carbon-containing product by thermochemical conversion. The installation contains at least the following components:

термоизолированный корпус, в котором установлены топка и реактор;a heat-insulated housing in which the firebox and reactor are installed;

топка, выполненная с возможностью сжигания подаваемого на нее топлива для нагрева реактора установки;a furnace designed with the possibility of burning fuel supplied to it to heat the reactor of the installation;

горизонтальный цилиндрический реактор, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, приема продуктов и обеспечения их термохимической конверсии;a horizontal cylindrical reactor designed to rotate around a horizontal axis, receive products and ensure their thermochemical conversion;

элементы управления, выполненные с возможностью управлять процессом переработки;control elements designed to control the processing process;

ёмкость стабилизации синтетического газа, слив парафиновой фракции;synthetic gas stabilization tank, paraffin fraction drain;

конденсатор асфальтенов;asphaltene condenser;

ёмкость для слива парафина и асфальтенов (разделена перегородкой);container for draining paraffin and asphaltenes (separated by a partition);

теплообменник – 2 шт.;heat exchanger – 2 pcs.;

газовый фильтр;gas filter;

газовый гидрозатвор;gas water seal;

ёмкость стабилизации синтетического газа;Synthetic gas stabilization tank;

осушитель синтетического газа;Synthetic gas dryer;

топливный фильтр тонкой очистки;fine fuel filter;

скруббер (мокрый).scrubber (wet).

другие элементы, приведенные ниже и являющиеся неотъемлемыми для установок описываемого типа.other elements listed below and which are integral to the installations of the type described.

Все элементы установки изготовлены на заводе-изготовителе, собраны на нем посредством сборочных операций и реализуют общую функцию: утилизацию углеродсодержащих материалов и отходов.All elements of the plant are manufactured at the manufacturing plant, assembled there through assembly operations and implement a common function: the disposal of carbon-containing materials and waste.

Топка представляет собой металлический каркас (короб), облицованный металлическим листом и футерованный изнутри высокотехнологичным термоизоляционным слоем на основе керамоволокна. Короб оснащен смотровыми окнами, дверью, горелками, работающими на жидком синтетическом топливе и/или газе, системой датчиков температуры, запорной арматурой, системой подачи жидкого синтетического топлива и/или газа на горелки, системой подачи воздуха низкого и высокого давления. Элементы, не описанные здесь подробно, являются типовыми и не относятся к сущности решения.The firebox is a metal frame (box) covered with a metal sheet and lined from the inside with a high-tech thermal insulation layer based on ceramic fiber. The box is equipped with inspection windows, a door, burners operating on liquid synthetic fuel and/or gas, a system of temperature sensors, shut-off valves, a system for supplying liquid synthetic fuel and/or gas to the burners, a low- and high-pressure air supply system. Elements not described here in detail are typical and do not relate to the essence of the solution.

Топка собирается на заводе-изготовителе посредством сборочных операций. Элементы каркаса соединяются друг с другом с помощью сварки, или резьбового соединения. Система подачи воздуха и топлива монтируется на корпусе с помощью резьбовых соединений и сварки в предусмотренных местах. Датчики устанавливаются внутри корпуса с помощью быстросъёмных креплений. На корпусе с помощью резьбовых соединений может быть установлен пульт управления и контроля.The firebox is assembled at the manufacturing plant using assembly operations. The frame elements are connected to each other using welding or threaded connections. The air and fuel supply system is mounted on the body using threaded connections and welding in the designated places. The sensors are installed inside the body using quick-release fasteners. A control and monitoring panel can be installed on the body using threaded connections.

Топка предназначена для разогрева реактора, поддержания внутри реактора температуры необходимой для процесса термохимической конверсии.The furnace is designed to heat the reactor and maintain the temperature inside the reactor required for the thermochemical conversion process.

В одном из вариантов осуществления топка комплектуется тремя «разогревающими» жидкотопливными или газовыми горелками, и двумя «поддерживающими» газовыми горелками, совмещенными с системой подачи воздуха. In one embodiment, the firebox is equipped with three “warming” liquid fuel or gas burners and two “supporting” gas burners, combined with an air supply system.

Количество горелок не является существенным в рамках заявленного решения и определяется в основном геометрическими размерами установки, соображениями равномерности нагрева и простоты конструкции.The number of burners is not significant within the framework of the declared solution and is determined mainly by the geometric dimensions of the installation, considerations of uniform heating and simplicity of design.

Вся заявленная установка поставляется с завода изготовителя готовой к применению, представляет собой конструктивно и функционально единое устройство, все элементы которого соединены сборочными операциями.The entire declared installation is supplied from the manufacturer ready for use, and is a structurally and functionally unified device, all elements of which are connected by assembly operations.

Неотъемлемыми элементами топки являются:The integral elements of the firebox are:

корпус, на котором установлены все элементы топки;the body on which all the elements of the firebox are installed;

горелки;burners;

система подачи воздуха;air supply system;

система подачи топлива;fuel supply system;

датчики температуры.temperature sensors.

К топке присоединен реактор.A reactor is connected to the furnace.

Реактор состоит из теплоизоляционного кожуха, опорной рамы, вращающейся реторты с четырьмя опорными роликами и привода вращения реторты. Реторта оснащена загрузочной дверью с внутренним механизмом транспортировки и выгрузки углеродистого остатка, а также датчиками давления и температуры. Теплоизоляционный кожух (термокожух) состоит из трех частей, состыкованных между собой болтовым соединением и футерованным изнутри теплоизоляционным слоем на основе керамоволокна.The reactor consists of a heat-insulating casing, a support frame, a rotating retort with four support rollers and a retort rotation drive. The retort is equipped with a loading door with an internal mechanism for transporting and unloading carbon residue, as well as pressure and temperature sensors. The heat-insulating casing (thermal casing) consists of three parts joined together by a bolted connection and lined from the inside with a heat-insulating layer based on ceramic fiber.

Реактор имеет дверь загрузки, диаметр которой позволяет загружать практически любые углеродсодержащие продукты целиком и в любом виде, без предварительной подготовки (резки и измельчения). The reactor has a loading door, the diameter of which allows loading almost any carbon-containing product whole and in any form, without preliminary preparation (cutting and grinding).

Полностью закрытая автоматическая система выгрузки углеродистого остатка из реактора состоит из системы металлических спиралей и лопаток (внутри реактора). Перемещение углеродистого остатка происходит за счет реверсного вращения реактора без использования дополнительного привода для системы выгрузки. После окончания термохимического цикла, данная система позволяет непрерывно выгружать углеродистый остаток беспылевым методом (за счет герметичности всей системы) A fully closed automatic system for unloading carbon residue from the reactor consists of a system of metal spirals and blades (inside the reactor). The movement of carbon residue occurs due to the reverse rotation of the reactor without using an additional drive for the unloading system. After the end of the thermochemical cycle, this system allows for continuous unloading of carbon residue in a dust-free manner (due to the tightness of the entire system)

Термокожух реактора изолирован материалом на основе керамоволокна с высокими термоизоляционными характеристиками, низкой степенью расширения при нагреве и быстрой теплоотдачей при остывании.The reactor's thermal jacket is insulated with a ceramic fiber-based material with high thermal insulation characteristics, low expansion during heating and rapid heat transfer during cooling.

Наличие системы дозированной подачи воздушного потока, при увеличении подачи холодного воздуха под термокожух реактора позволяет сократить время остывания реактора и, соответственно, общее время цикла работы установки роторного типа.The presence of a metered air flow supply system, with an increase in the supply of cold air under the reactor's thermal jacket, allows for a reduction in the reactor's cooling time and, accordingly, the overall operating cycle time of the rotary-type installation.

Реактор снабжён узлом подачи инертного газа, для предотвращения возможного возгорания остатков газовой смеси углеводородов, что обеспечивает производственную безопасность и повышает надежность работы установки. The reactor is equipped with an inert gas supply unit to prevent possible ignition of the remaining hydrocarbon gas mixture, which ensures industrial safety and increases the reliability of the plant.

Обеспеченное конструкцией роторной установки вращение реактора, способствует равномерности процесса термохимической конверсии во всём объёме углеродсодержащего продукта, измельчению углеродистого остатка и предотвращению его прилипания к внутренним стенкам реактора.The rotation of the reactor, provided by the design of the rotary unit, promotes uniformity of the thermochemical conversion process throughout the entire volume of the carbon-containing product, crushing of the carbon residue and preventing its adhesion to the internal walls of the reactor.

Опорные ролики под реактором имеют систему воздушного охлаждения для увеличения надежности работы подшипников и, как следствие, повышение надежности работы установки, так как вышедшие из строя подшипники могут привести к остановке вращения реактора.The support rollers under the reactor have an air cooling system to increase the reliability of the bearings and, as a result, increase the reliability of the unit, since failed bearings can lead to the reactor stopping rotating.

Равномерность нагрева поверхности реактора, за счет использования дозированного воздушного потока от топки, определяет увеличение срока его службы, высокую теплопередачу поверхности реактора и качественный контроль температуры, что повышает надежность работы установки.Uniform heating of the reactor surface, due to the use of a metered air flow from the furnace, determines an increase in its service life, high heat transfer of the reactor surface and high-quality temperature control, which increases the reliability of the installation.

Конструкция реактора и топки рассчитаны с учетом соблюдения требований безопасности для персонала (температура корпуса) и наименьших потерь теплоносителя (эффективность теплопередачи), как для топки, так и для реактора. The design of the reactor and furnace is calculated taking into account the safety requirements for personnel (temperature of the housing) and the lowest losses of coolant (heat transfer efficiency), both for the furnace and for the reactor.

Дверь реактора и торцевая его часть также изолированы высокотемпературным материалом (керамоволокно) для уменьшения теплопотерь. The reactor door and its end section are also insulated with high-temperature material (ceramic fiber) to reduce heat loss.

Произведен расчет режима подачи воздуха в пространство между корпусом реактора и теплоизоляцией наружного кожуха. Для интенсивного теплообмена между реактором и воздухом установлена интенсивность подачи охлаждающего воздуха в расчетном зазоре между корпусом камеры термохимической конверсии реактора и теплоизоляцией наружного корпуса реактора. При заданной длине реактора рассчитана величина зазора в миллиметрах между реактором и термокожухом.The air supply mode into the space between the reactor vessel and the thermal insulation of the outer casing has been calculated. For intensive heat exchange between the reactor and air, the cooling air supply intensity has been set in the calculated gap between the reactor thermochemical conversion chamber vessel and the thermal insulation of the reactor outer vessel. For a given reactor length, the gap size in millimeters between the reactor and the thermal jacket has been calculated.

Установка в целом и входящие в ее состав части изготовлены в соответствии с требованиями Евразийского экономического союза (ЕАЭС). Все используемые материалы и оборудование имеют соответствующие паспорта и сертификаты. The installation as a whole and its parts are manufactured in accordance with the requirements of the Eurasian Economic Union (EAEU). All materials and equipment used have the appropriate passports and certificates.

Установка снабжена датчиками мониторинга параметров всех частей. Количество загружаемых в реактор углеродсодержащих продуктов рассчитано с учетом объёма газообразования в процессе термохимической конверсии. The unit is equipped with sensors for monitoring the parameters of all parts. The amount of carbon-containing products loaded into the reactor is calculated taking into account the volume of gas formation during the thermochemical conversion process.

В установке все взаимосвязанные процессы термохимической конверсии не связанны с кислородным окислением углеродсодержащего продукта. Кроме того, на всем этапе термохимического процесса углеродсодержащих продуктов полностью исключается их контакт с внешней средой.In the installation, all interconnected processes of thermochemical conversion are not associated with oxygen oxidation of the carbon-containing product. In addition, at the entire stage of the thermochemical process of carbon-containing products, their contact with the external environment is completely excluded.

Установка может эксплуатироваться как в варианте, на колесном шасси, так и быть установлена на ровную бетонную площадку, в том числе собранную из железобетонных плит. Для размещения установки не требуется строительство капитальных сооружений. В зависимости от климатических особенностей территории возможно установка в производственном помещении любого типа, ангары любого типа, производственные помещения или цеха, линейные и высотные габариты которых позволяют разместить установку.The unit can be used both in the version on a wheeled chassis and installed on a flat concrete platform, including one assembled from reinforced concrete slabs. No capital structures are required to place the unit. Depending on the climatic features of the territory, it can be installed in any type of production facility, any type of hangar, production facility or workshop, the linear and height dimensions of which allow the unit to be placed.

Металл, применяемый при производстве технологического оборудования, выбирается с учетом термохимического процесса, протекающего в реакторе и топке. Все сварные швы и герметичность емкостей проверяются методами неразрушающего контроля (ультразвуковые исследования, пневмо- и гидроиспытания).The metal used in the production of process equipment is selected taking into account the thermochemical process occurring in the reactor and furnace. All welds and the tightness of the containers are checked by non-destructive testing methods (ultrasonic testing, pneumatic and hydraulic testing).

Высокая надёжность установки обеспечивается использованием технологий, применяемых в нефтехимической промышленности. Принцип «лего» позволяет быстро заменять любые детали и узлы, что определяет высокую ремонтопригодность всех частей установки и установки в целом.High reliability of the installation is ensured by the use of technologies applied in the petrochemical industry. The "lego" principle allows for quick replacement of any parts and units, which determines the high maintainability of all parts of the installation and the installation as a whole.

Используемые в настоящее время установки пиролизной переработки резины и пластика в топливо имеют множество проблем, коротко описанных ниже.The currently used pyrolysis plants for processing rubber and plastic into fuel have many problems, briefly described below.

Для инициации и поддержания процесса пиролиза требуется разогрев реактора и поддержание температуры на нужном уровне. В данных целях известные изготовители используют специальный узел нагрева реактора - топку, оснащенную жидкотопливными горелками или работающую на твердом топливе – уголь, дрова. На топках также располагаются газовые горелки для нагрева реактора пиролизным газом. Большинство изготовителей не поставляют данный узел в сборе, предлагая заказчику самостоятельно изготовить узел из шамотного кирпича, что приводит к следующим проблемам. Во-первых, качество изготовления узла будет уступать заводскому исполнению, т.к. заказчики оборудования, как правило, не являются специалистами по изготовлению специализированных топок. Во-вторых, шамотный кирпич не являются оптимальным материалом для процесса, связанного с воздействием высоких температур (до 1300 °С) и цикличностью остывания-нагревания (20 °С → 1300 °С) до 2-х раз в сутки. При такой цикличности в указанных диапазонах температур шамотный кирпич быстро разрушается, требует долгосрочного и дорогостоящего ремонта. Более того, шамотный кирпич обладает низкими теплоизоляционными характеристиками, что при нагреве топки приводит к большим энергозатратам. С другой стороны, данный материал долго остывает (600 °С → 70 °С около 8-10 часов), что приводит к увеличению времени рабочего цикла пиролизной установки. Отказ от шамотного кирпича позволяет обеспечить мобильность установки за счет того, что она становится легче, и теплоизоляция из волокна более устойчива к нагрузкам при транспортировке.To initiate and maintain the pyrolysis process, it is necessary to heat up the reactor and maintain the temperature at the required level. For these purposes, well-known manufacturers use a special reactor heating unit - a furnace equipped with liquid fuel burners or running on solid fuel - coal, firewood. Gas burners for heating the reactor with pyrolysis gas are also located on the furnaces. Most manufacturers do not supply this unit assembled, offering the customer to independently manufacture the unit from fireclay bricks, which leads to the following problems. Firstly, the quality of the unit will be inferior to the factory version, since customers of the equipment, as a rule, are not specialists in the manufacture of specialized furnaces. Secondly, fireclay bricks are not the optimal material for a process associated with exposure to high temperatures (up to 1300 ° C) and cyclic cooling-heating (20 ° C → 1300 ° C) up to 2 times a day. With such cyclicity in the specified temperature ranges, fireclay bricks quickly deteriorate, requiring long-term and expensive repairs. Moreover, fireclay bricks have low thermal insulation characteristics, which leads to high energy costs when the firebox is heated. On the other hand, this material cools down for a long time (600 °C → 70 °C for about 8-10 hours), which leads to an increase in the working time of the pyrolysis unit. Refusal to use fireclay bricks allows for the mobility of the unit due to the fact that it becomes lighter, and the fiber insulation is more resistant to loads during transportation.

Обычно, для работы с пиролизным топливом изготовители используют жидкотопливные горелки, оснащенные негерметичным топливным баком со съемной крышкой непосредственно на корпусе горелки. Учитывая наличие в пиролизном топливе легких, легко воспламеняемых фракций, существует высокий риск воспламенения топлива в таком баке. Usually, for working with pyrolysis fuel, manufacturers use liquid fuel burners equipped with a non-hermetic fuel tank with a removable lid directly on the burner body. Given the presence of light, easily flammable fractions in pyrolysis fuel, there is a high risk of fuel ignition in such a tank.

Конструктивной особенностью известных топок является возможность контакта пламени горелок с реактором и стенками топки. Данное обстоятельство приводит к быстрому износу и усталости металла реактора и обрушению футеровки топки, что снижает надежность установки термохимической конверсии.The design feature of the known furnaces is the possibility of contact of the burner flame with the reactor and furnace walls. This circumstance leads to rapid wear and fatigue of the reactor metal and collapse of the furnace lining, which reduces the reliability of the thermochemical conversion plant.

Для проведения пиролизной реакции известные изготовители используют металлический сосуд под давлением – реактор. Обычно используются реакторы 2-х типов: тигельные (статичные) и роторные (вращающиеся). Реакторы тигельного типа уступают роторным реакторам по множеству параметров, в том числе надежности работы. To carry out the pyrolysis reaction, well-known manufacturers use a metal vessel under pressure - a reactor. Two types of reactors are usually used: crucible (static) and rotary (rotating). Crucible-type reactors are inferior to rotary reactors in many parameters, including operational reliability.

В роторных реакторах известных изготовителей также есть ряд недостатков. Во-первых, футеровка теплоизоляционного кожуха реактора осуществляется шамотной глиной. Данный материал имеет все недостатки шамотного кирпича и не является оптимальным материалом для теплоизоляции пиролизного реактора. Во-вторых, в таких реакторах отсутствует теплоизоляция торцов реактора, в том числе загрузочной двери реактора, что приводит к большим теплопотерям, увеличению энергозатрат и времени рабочего цикла пиролиза. Rotary reactors from well-known manufacturers also have a number of disadvantages. Firstly, the lining of the reactor's heat-insulating casing is made of fireclay. This material has all the disadvantages of fireclay bricks and is not an optimal material for thermal insulation of a pyrolysis reactor. Secondly, such reactors do not have thermal insulation of the reactor ends, including the reactor loading door, which leads to large heat losses, increased energy costs and the time of the pyrolysis working cycle.

Частой проблемой является быстрый износ опорных роликов реактора. Это происходит из-за перегрева подшипников, расположенных внутри роликов, испарения смазки и выхода из строя всего узла вращения. A frequent problem is the rapid wear of the reactor support rollers. This occurs due to overheating of the bearings located inside the rollers, evaporation of the lubricant and failure of the entire rotation unit.

Изготовители не оснащают реакторы системой впрыска инертного газа в реактор. Отсутствие данной системы резко снижает уровень безопасности при работе такой установки, так как в реакторе после пиролиза сырья может остаться пиролизный газ, который при смешении с воздухом может воспламениться. Таким образом, открытие двери реактора без предварительного впрыска инертного газа крайне опасно.Manufacturers do not equip reactors with a system for inert gas injection into the reactor. The absence of this system dramatically reduces the safety level during operation of such a plant, since pyrolysis gas may remain in the reactor after the pyrolysis of the raw material, which may ignite when mixed with air. Thus, opening the reactor door without preliminary injection of inert gas is extremely dangerous.

Дверь загрузки у других изготовителей, как правило, 1200 мм. При этом предполагается использование гидравлических устройств для подачи сырья (шин и пластиков) в реактор, что требует дополнительной энергии и технического обслуживания. Кроме того, двери малого диаметра увеличивают время выгрузки металлокорда (в случае пиролиза шин) и, соответственно, увеличивает общее время пиролизного цикла.The loading door of other manufacturers is usually 1200 mm. In this case, it is assumed that hydraulic devices are used to feed raw materials (tires and plastics) into the reactor, which requires additional energy and maintenance. In addition, small-diameter doors increase the time of unloading the metal cord (in the case of tire pyrolysis) and, accordingly, increase the total time of the pyrolysis cycle.

У многих других производителей система выгрузки углеродистого остатка из реактора шнековая - червячного типа. В результате, мелкий остаточный металл скатывается в плотные шары, при их попадании в шнековую выгрузку происходит заклинивание шнека, при этом система выгрузки выходит из строя на неопределенное время. Также другие изготовители обычно размещают шнек внутри реактора (на выходе), тем сам подвергая его воздействию высоких температур и коксованию, что резко сокращает срок службы шнека и приводит к частым поломкам корпуса и электродвигателя шнека.Many other manufacturers have a screw-type system for unloading carbon residue from the reactor. As a result, small residual metal rolls into dense balls, and when they get into the screw unloader, the screw jams, and the unloading system fails for an indefinite period of time. Also, other manufacturers usually place the screw inside the reactor (at the outlet), thereby exposing it to high temperatures and coking, which dramatically reduces the service life of the screw and leads to frequent breakdowns of the housing and the electric motor of the screw.

Предлагаемый подход к нагреву реактора, в котором исключен контакт пламени горелок с поверхностью реактора и стенками топки, увеличивает срок эксплуатации реактора и топки и позволяет избегать аварий, то есть повышает его надежность.The proposed approach to heating the reactor, which excludes contact of the burner flame with the surface of the reactor and the walls of the furnace, increases the service life of the reactor and furnace and allows avoiding accidents, i.e., increases its reliability.

Система подачи воздуха топки позволяет ускорить нагрев поверхности реактора. Данное конструктивное решение позволяет значительно увеличить производительность оборудования без дополнительного износа материалов конструкции, что обеспечивается тем, что система подачи воздуха препятствует контакту пламени с элементами топки или элементами реактора, то есть при сохранении высокого уровня сгорания топлива и соответственно большого нагрева внутреннего пространства установки обеспечивается защита внутреннего пространства установки от разрушения из-за контакта с пламенем.The furnace air supply system allows for faster heating of the reactor surface. This design solution allows for a significant increase in equipment productivity without additional wear of the construction materials, which is ensured by the fact that the air supply system prevents flame contact with furnace elements or reactor elements, i.e. while maintaining a high level of fuel combustion and, accordingly, high heating of the internal space of the installation, the internal space of the installation is protected from destruction due to contact with flame.

Активное движение воздуха внутри топки, обеспечиваемое воздушными потоками от эжекторов, способствует равномерному распределению температуры по объему установки, что также повышает надежность его работы (процесса конверсии).Active air movement inside the furnace, provided by air flows from the ejectors, promotes uniform temperature distribution throughout the volume of the installation, which also increases the reliability of its operation (conversion process).

Система подачи воздуха в топку позволяет значительно сократить время нагрева и остывания реактора, и соответственно всего рабочего цикла в целом за счет нагнетания в топку большого количества воздуха (кислорода воздуха).The system of air supply to the furnace allows to significantly reduce the heating and cooling time of the reactor, and accordingly the entire working cycle as a whole, by pumping a large amount of air (air oxygen) into the furnace.

Внутренняя теплоизоляция топки выполнена из жаропрочного (до 1400 °С) материала на основе керамоволокна. Цикличный режим нагрева и остывания топки не влияет на качество и долговечность данного материала, что исключает необходимость частого ремонта и замены теплоизоляционного слоя, снижающих экономическую эффективность производства и увеличивающих издержки на эксплуатацию. The internal thermal insulation of the firebox is made of heat-resistant (up to 1400 °C) material based on ceramic fiber. The cyclic mode of heating and cooling of the firebox does not affect the quality and durability of this material, which eliminates the need for frequent repairs and replacement of the thermal insulation layer, which reduce the economic efficiency of production and increase operating costs.

Вес футеровки из керамоволокна на порядок меньше, чем у футеровки из шамотного кирпича или огнеупорного бетона. В связи с чем значительно снижаются нагрузки и требования к фундаменту для топки. Кроме того, керамическая теплоизоляция обладает значительно меньшей теплоемкостью по сравнению с шамотным кирпичом и жаропрочным бетоном, что снижает время нагрева и остывания реактора.The weight of ceramic fiber lining is an order of magnitude less than that of fireclay brick or refractory concrete lining. Due to this, the loads and requirements for the furnace foundation are significantly reduced. In addition, ceramic thermal insulation has a significantly lower heat capacity compared to fireclay brick and refractory concrete, which reduces the heating and cooling time of the reactor.

Для подачи теплоносителя в топочное пространство и разогрева реактора используются два вида горелок: разогревающие и поддерживающие, они могут быть как жидкотопливными, так и газовыми. Горелки могут работать как вместе, так и по отдельности. Разогревающие и поддерживающие горелки используют следующие виды топлива: дизельное; газойль; синтетическое топливо, полученное в результате процесса термохимической конверсии углеродсодержащего продукта (сырья/отходов); метан; пропан-бутан; газ, вырабатываемый в результате процесса термохимической конверсии углеродсодержащего сырья. To supply the coolant to the combustion chamber and heat the reactor, two types of burners are used: warming up and supporting, they can be either liquid fuel or gas. The burners can work both together and separately. Warming up and supporting burners use the following types of fuel: diesel; gas oil; synthetic fuel obtained as a result of the process of thermochemical conversion of a carbon-containing product (raw materials/waste); methane; propane-butane; gas produced as a result of the process of thermochemical conversion of carbon-containing raw materials.

В целях исключения контакта факела пламени горелок с поверхностью реактора и стенками топки, разработана схема, состоящая из горелок (разогревающих и поддерживающих), каждая из которых интегрирована в многоканальный эжектор воздушного потока.In order to eliminate contact between the burner flame and the reactor surface and furnace walls, a system has been developed consisting of burners (heating and supporting), each of which is integrated into a multi-channel air flow ejector.

Равномерный бесконтактный нагрев поверхности реактора за счет дозированного воздушного потока обеспечивает высокую, равномерную и контролируемую теплопередачу, что приводит к сокращению времени термохимической конверсии (пиролиза) за счёт стабильности протекания термохимических процессов.Uniform contactless heating of the reactor surface due to a metered air flow ensures high, uniform and controlled heat transfer, which leads to a reduction in the time of thermochemical conversion (pyrolysis) due to the stability of thermochemical processes.

Система дозированного воздушного потока в топку позволяет значительно сократить время нагрева и остывания реактора и, соответственно, всего рабочего цикла в целом за счет нагнетания в топку большого количества воздуха.The system of metered air flow into the furnace allows to significantly reduce the heating and cooling time of the reactor and, accordingly, the entire working cycle as a whole by pumping a large amount of air into the furnace.

Конструкция ректора и топки обеспечивает возможность создания компактной установки за счет горизонтального расположения реактора, вращающегося реактора и топки, расположенной прямо под реактором. The design of the reactor and furnace allows for the creation of a compact installation due to the horizontal arrangement of the reactor, the rotating reactor and the furnace located directly below the reactor.

На фиг.1 показан вид сбоку и сверху топки, где Fig. 1 shows a side and top view of the firebox, where

100 – корпус топки,100 – firebox body,

101 – место установки газовой горелки,101 – location of gas burner installation,

102 – место установки жидкотопливной горелки,102 – location of liquid fuel burner installation,

103 – эжектор.103 – ejector.

Как видно из фиг.1 каждая горелка снабжена эжектором 103, который создает воздушные потоки, препятствующие контакту пламени с элементами установки.As can be seen from Fig. 1, each burner is equipped with an ejector 103, which creates air flows that prevent contact of the flame with the elements of the installation.

Данная конструкция обеспечивает: This design provides:

- 100 % сгорание топлива за счет активной подачи в зону горения дутьевого кислорода воздуха через специально сконструированное устройство - многоканальный эжектор 103 воздушного потока;- 100% combustion of fuel due to the active supply of oxygen from the air into the combustion zone through a specially designed device - a multi-channel ejector 103 of the air flow;

- сокращение времени разогрева реактора (до температуры начала процесса термохимической конверсии продукта) не более 3 часов и времени остывания реактора (до 90 °С) не более 5 часов за счет эжекторов 103 воздушного потока, такая эффективность работы ведет к сокращению общего времени процесса термохимической конверсии по сравнению с классическими футерованными (жаропрочный бетон или шамотный кирпич) топками без системы многоканального эжекторного воздушного потока более чем на 50 %;- reduction of the reactor heating time (to the temperature of the beginning of the process of thermochemical conversion of the product) to no more than 3 hours and the reactor cooling time (to 90 °C) to no more than 5 hours due to the ejectors 103 of the air flow, such efficiency of operation leads to a reduction in the total time of the thermochemical conversion process compared to classical lined (heat-resistant concrete or fireclay brick) furnaces without a multi-channel ejector air flow system by more than 50%;

- продлевает срок эксплуатации и безаварийную работу горелок;- extends the service life and trouble-free operation of burners;

- продлевает срок эксплуатации и безаварийную работу корпуса реактора;- extends the service life and trouble-free operation of the reactor vessel;

- обеспечивает долговечность теплоизоляционного покрытия топки путем формирования факела горелок, с помощью эжектора 103, для исключения прямого постоянного контакта пламени горелок с поверхностью теплоизоляционного покрытия.- ensures the durability of the firebox heat-insulating coating by forming a torch from the burners using ejector 103 to eliminate direct constant contact of the burner flame with the surface of the heat-insulating coating.

Эжектор 103 воздушного потока обеспечивает возможность управления формой пламени горелок, эту функцию выполняют трубчатые каналы эжектора 103, расположенные под определенным углом (этот угол составляет от 60 до 80 градусов). Воздушные потоки, подаваемые через каналы эжектора благодаря наклону относительно горизонтальной оси горелок, соединяются на определенном расстоянии (предпочтительно это расстояние соответствует вертикальной проекции центральной оси реактора) от точки начала формирования факела. Полученный «воздушный мешок» препятствует хаотичному распространению пламени факела горелок по вертикальным и горизонтальным направлениям. Таким образом, факел горелок находится внутри плотного воздушного потока. В зависимости от объёма подаваемого в горелку топлива, может меняться интенсивность и плотность воздушного потока эжектора 103. Описанная схема конфигурации в равной степени относится и к основным «разогревающим» горелкам, и к «поддерживающим» грелкам.The air flow ejector 103 provides the ability to control the shape of the burner flame, this function is performed by the tubular channels of the ejector 103, located at a certain angle (this angle is from 60 to 80 degrees). The air flows supplied through the ejector channels due to the inclination relative to the horizontal axis of the burners, are connected at a certain distance (preferably, this distance corresponds to the vertical projection of the central axis of the reactor) from the point of the beginning of the formation of the torch. The resulting "air bag" prevents the chaotic spread of the flame of the torch of the burners in vertical and horizontal directions. Thus, the torch of the burners is inside a dense air flow. Depending on the volume of fuel supplied to the burner, the intensity and density of the air flow of the ejector 103 can change. The described configuration scheme equally applies to both the main "warming" burners and the "supporting" heaters.

Предложенное решение отличается от классического способа изменения размера пламени. Обычно, для изменения длины факела пламени уменьшают или подачу топлива, или мощность работы встроенных в горелки дутьевых вентиляторов. Такой подход снижает тепловую нагрузку на конструкцию топки или реактора, но при этом происходит снижение температуры и увеличивается время протекания термохимических процессов, т.е. значительно снижается производительность установки. В предложенном решении такие взаимосвязи устранены. Разработанное авторами решение может поддерживать высокую интенсивность работы горелок без опасения негативного воздействия факела горелок на элементы установки. The proposed solution differs from the classic method of changing the flame size. Usually, to change the flame torch length, either the fuel supply or the power of the blower fans built into the burners is reduced. This approach reduces the thermal load on the furnace or reactor structure, but at the same time, the temperature decreases and the time of thermochemical processes increases, i.e., the plant productivity is significantly reduced. In the proposed solution, such interrelations are eliminated. The solution developed by the authors can maintain high intensity of burner operation without fear of negative impact of the burner torch on the plant elements.

Конструкция эжектора показана на фиг.2, на которой The design of the ejector is shown in Fig. 2, in which

200 – цилиндрический корпус эжектора 103 с цилиндрическим отверстием для размещения горелки по центру,200 – cylindrical body of ejector 103 with a cylindrical hole for placing the burner in the center,

201 – входной канал для подачи воздуха системой подачи воздуха,201 – inlet channel for air supply by the air supply system,

202 – выходные каналы для создания воздушного мешка.202 – outlet channels for creating an air sac.

Выходные каналы 202 размещаются равномерно по периметру цилиндрического корпуса 200. Количество выходных каналов 202 должно быть от 6 до 12. Нижний предел определяется требованием к надежности удержания пламени в «воздушном мешке», создаваемом каналами 202, верхний предел определяется простотой изготовления каналов 202 и надежностью удержания пламени в «воздушном мешке».The outlet channels 202 are placed uniformly along the perimeter of the cylindrical body 200. The number of outlet channels 202 should be from 6 to 12. The lower limit is determined by the requirement for the reliability of flame retention in the “air pocket” created by the channels 202, the upper limit is determined by the simplicity of manufacturing the channels 202 and the reliability of flame retention in the “air pocket”.

Выходные каналы предпочтительно имеют круглое сечение, однако можно использовать каналы с овальным, прямоугольным, щелевым и другими сечениями, что может оказаться предпочтительным при некоторых сочетаниях рабочих параметров установки (типе топлива, размеров реактора и внутреннего пространства топки, мощности системы подачи воздушного потока и т.д.).The outlet channels preferably have a circular cross-section, however, channels with oval, rectangular, slotted and other cross-sections can be used, which may be preferable for certain combinations of operating parameters of the installation (type of fuel, dimensions of the reactor and the internal space of the furnace, power of the air flow supply system, etc.).

Давление подаваемого на эжекторы 103 воздуха подбирается, исходя из размеров и количества выходных каналов, размеров топки и реактора, параметров топлива.The pressure of the air supplied to the ejectors 103 is selected based on the size and number of output channels, the size of the furnace and reactor, and the fuel parameters.

Уникальность мест расположения горелок в корпусе 100 топки, а именно, совмещение воздушного эжектора 103 с горелками (пламя горелок не имеет контакта с поверхностями топки и реактора), гарантирует отсутствие контакта пламени горелок с корпусом 103 топки и реактора. Данное решение в комплексе с устройством многослойной керамоволоконной теплоизоляцией делает внешний контур топки безопасным (температура внешних поверхностей корпуса топки - не более 45 °С) для обслуживающего персонала. The uniqueness of the burner locations in the furnace body 100, namely, the combination of the air ejector 103 with the burners (the burner flame has no contact with the furnace and reactor surfaces), guarantees the absence of contact of the burner flame with the furnace body 103 and the reactor. This solution, in combination with the multilayer ceramic fiber thermal insulation, makes the outer contour of the furnace safe (the temperature of the outer surfaces of the furnace body is no more than 45 °C) for the service personnel.

Для расчета оптимальных теплотехнических параметров топки требовалось определение расхода топлива, расхода воздуха, подаваемого на горение, расхода дымовых газов из установки. В связи с чем были проведены расчеты и определены следующие данные: To calculate the optimal heat engineering parameters of the furnace, it was necessary to determine the fuel consumption, the air consumption supplied for combustion, and the flue gas consumption from the installation. In this connection, calculations were made and the following data were determined:

тепловой баланс работы установки; thermal balance of the installation operation;

расчет режима нагрева;calculation of heating mode;

расчет параметров горения используемого жидкого топлива;calculation of combustion parameters of the liquid fuel used;

характеристики горения топлива;fuel combustion characteristics;

приход тепла;arrival of heat;

расход тепла;heat consumption;

расход топлива.fuel consumption.

В результате были определены оптимальные теплотехнические параметры топки для создания и поддержания необходимого температурного режима внутри реактора, установленного над топкой при осуществлении процесса термохимической конверсии продуктов, находящихся внутри реактора, а также оптимальные конструктивные решения. As a result, the optimal thermal engineering parameters of the furnace were determined to create and maintain the required temperature conditions inside the reactor, installed above the furnace during the process of thermochemical conversion of products located inside the reactor, as well as optimal design solutions.

Указанные решения определяют следующие основные параметры:The specified solutions define the following main parameters:

- объём принудительной подачи воздуха в пространство между корпусом реактора и теплоизоляцией наружного кожуха для оптимального режима охлаждения,- the volume of forced air supply into the space between the reactor vessel and the thermal insulation of the outer casing for optimal cooling mode,

- объём принудительной подачи кислорода воздуха для поддержания необходимого температурного режима в топке,- the volume of forced oxygen supply to maintain the required temperature in the firebox,

- оптимальную величину зазора между реактором и термокожухом для обеспечения максимально эффективного режима теплопередачи при разогреве и поддержании температуры в реакторе.- the optimal size of the gap between the reactor and the thermal jacket to ensure the most efficient heat transfer mode during heating and maintaining the temperature in the reactor.

На фиг.3 показана установка в разрезе, гдеFig. 3 shows the installation in section, where

301 – реактор,301 – reactor,

302 – топка,302 – firebox,

304 – термоизоляция,304 – thermal insulation,

305 – горелка,305 – burner,

306 – труба для выхода дымовых газов.306 – flue gas outlet pipe.

В заявленном решении может применяться горелка 305 любого типового исполнения, что не относится к его сущности. Элементы 301, 302, 304 подробно описаны выше. Труба 306 соединена посредством трубы с мокрым скруббером. В скруббере дымовые газы очищаются на 99.9 %.The claimed solution may use burner 305 of any standard design, which is not related to its essence. Elements 301, 302, 304 are described in detail above. Pipe 306 is connected by means of a pipe to a wet scrubber. In the scrubber, flue gases are purified by 99.9%.

На фиг.4 показана схема установки термохимической конверсии, где:Fig. 4 shows a diagram of a thermochemical conversion plant, where:

301 – реактор,301 – reactor,

302 – топка,302 – firebox,

401 – рама,401 – frame,

402 – блок стабилизации синтетического газа и отделения парафинов, взвешенных частиц и асфальтенов, 402 – block for stabilization of synthetic gas and separation of paraffins, suspended particles and asphaltenes,

403 – блок теплообменников,403 – heat exchanger block,

404 – блок абсорбционной подготовки газа,404 – gas absorption treatment unit,

405 – газовый сепаратор,405 – gas separator,

406 – топливный фильтр,406 – fuel filter,

407 - емкость для слива парафина и асфальтенов (разделена перегородкой),407 - container for draining paraffin and asphaltenes (separated by a partition),

408 – первая емкость для слива конденсата,408 – first tank for draining condensate,

409 – вторая емкость для слива конденсата,409 – second container for draining condensate,

410 – мокрый скруббер.410 – wet scrubber.

Синие стрелки на фиг.4 обозначают поток жидкой фазы, красные стрелки – поток синтетического газа, черные – поток топочных газов.The blue arrows in Fig. 4 indicate the flow of the liquid phase, the red arrows indicate the flow of synthetic gas, and the black arrows indicate the flow of flue gases.

Сложность создания установки термохимической конверсии, которую можно транспортировать и применять практически сразу после доставки, или в варианте на колесном шасси, или после установки на ровную площадку (без сложной сборки и наладки), заключается в том, что из реактора выходит разнородный продукт, который невозможно использовать без предварительной обработки. В заявленном устройстве эта проблема решена благодаря наличию дополнительных блоков, которые разделяют выходной продукт реактора на фракции, очищают эти фракции, обеспечивают его хранение в соответствующих емкостях. На вход заявленной установки поступают утилизируемые углеродсодержащие материалы и отходы, которые подвергаются термохимической конверсии, а на выходе получают парафины, асфальтены, широкая фракция жидких углеводородов, сухой углеродистый остаток, синтетический газ, готовый к подаче на горелки. Создание подобной установки в компактном мобильном исполнении является нетривиальной задачей, которая требует от специалистов в данной области техники приложения творческих усилий, чтобы определить оптимальную работающую конфигурацию (компоновку) всех элементов заявленной установки.The difficulty of creating a thermochemical conversion plant that can be transported and used almost immediately after delivery, or in a version on a wheeled chassis, or after installation on a flat platform (without complex assembly and adjustment), is that a heterogeneous product comes out of the reactor, which cannot be used without preliminary processing. In the claimed device, this problem is solved due to the presence of additional units that separate the reactor output product into fractions, clean these fractions, and ensure its storage in appropriate containers. The input of the claimed plant is supplied with recyclable carbon-containing materials and waste that undergo thermochemical conversion, and the output is paraffins, asphaltenes, a wide fraction of liquid hydrocarbons, dry carbon residue, synthetic gas ready for feeding to burners. The creation of such a plant in a compact mobile design is a non-trivial task that requires creative efforts from specialists in this field of technology to determine the optimal working configuration (layout) of all elements of the claimed plant.

В заявленном решении все оборудование размещено на единой платформа; единая платформа имеет разрешенные транспортные габариты, что позволяет перемещать готовую к эксплуатации установку на автомобильном, ж/д, водном и морском транспорте. В одном из вариантом осуществления общий вес установки около 19 тонн. Объём реактора (13-15 кубов (м3)) позволяет в максимально сжатые сроки загружать реактор как механическим, так и ручным образом.In the declared solution, all equipment is placed on a single platform; the single platform has permitted transport dimensions, which allows the ready-to-use installation to be moved by road, rail, water and sea transport. In one embodiment, the total weight of the installation is about 19 tons. The reactor volume (13-15 cubic meters ( m3 )) allows the reactor to be loaded both mechanically and manually in the shortest possible time.

Рама 401 представляет собой прямоугольный каркас, на который устанавливают все элементы заявленной установки, имеет стандартные для морских контейнеров транспортировочные узлы. Прочность рамы 401 должна обеспечивать возможность подъема всей установки с помощью крана. В одном из вариантов рама 401 изготовлена из швеллеров с высотой 180 мм, шириной 70 мм, толщиной металла 9 мм. Часть рамы 401 противоположная стороне реактора 301 может содержать стойки и обвязку для закрепления на них элементов установки, которые находятся на «верхнем уровне» (элементы 402-405). На «нижнем уровне» рамы 401 установлены элементы 407-409, 410. Frame 401 is a rectangular framework on which all elements of the declared installation are installed, has standard shipping units for sea containers. The strength of frame 401 should ensure the possibility of lifting the entire installation using a crane. In one version, frame 401 is made of channels with a height of 180 mm, a width of 70 mm, and a metal thickness of 9 mm. The part of frame 401 opposite to the side of reactor 301 may contain posts and a frame for fastening the installation elements on them, which are on the "upper level" (elements 402-405). Elements 407-409, 410 are installed on the "lower level" of frame 401.

Блок 402 представляет собой блок стабилизации синтетического газа и отделения парафина и взвешенных частиц, посредством многократной, например, четырехкратной смены направления движения синтетического газа, выходящего из реактора 301. Отделенные парафины, и взвешенные частицы стекают в нижнюю накопительную ёмкость 407. Описанный процесс представляет собой первую ступень очистки синтетического газа.Block 402 is a block for stabilizing synthetic gas and separating paraffin and suspended particles by multiple, for example, four-fold, changes in the direction of movement of the synthetic gas leaving reactor 301. The separated paraffins and suspended particles flow into the lower storage tank 407. The described process is the first stage of purification of synthetic gas.

Далее синтетический газ по газоходу попадает в конденсатор тяжелых фракций (асфальтенов и т.п). В упомянутом конденсаторе синтетический газ очищается второй раз. По отдельному трубопроводу из упомянутого конденсатора жидкие фракции, стекают накопительную емкость 407, расположенную под конденсатором на нижнем уровне. Емкость 407 содержит перегородку, которая формирует секции для продуктов первой и второй стадии очистки синтетического газа. С выхода блока 402 поток синтетического газа поступает по трубопроводу на вход блока 403.Then the synthetic gas enters the condenser of heavy fractions (asphaltenes, etc.) via a flue. In the said condenser the synthetic gas is purified for the second time. Through a separate pipeline from the said condenser the liquid fractions flow down into the storage tank 407, located under the condenser at the lower level. The tank 407 contains a partition that forms sections for the products of the first and second stages of purification of the synthetic gas. From the outlet of block 402 the flow of synthetic gas enters the inlet of block 403 via a pipeline.

Блок 403 теплообменников расположен на верхнем уровне он содержит два теплообменника кожухотрубчатого вида в виде двух цилиндрических емкостей, соединенных друг с другом посредством трубопроводов, где происходит конденсирование синтетического газа. Сконденсированный синтетический газ стекает в накопительные емкости 408, 409 для сбора сконденсированной фракции. Используемые два кожухотрубчатых теплообменника имеют расчетную поверхность теплообмена, которая обеспечивает максимальное конденсирование синтетического газа, проходимой термохимической конверсии в реакторе 13-15 куб метров. Heat exchanger block 403 is located on the upper level, it contains two shell-and-tube heat exchangers in the form of two cylindrical tanks connected to each other by means of pipelines, where condensation of synthetic gas occurs. Condensed synthetic gas flows into storage tanks 408, 409 for collecting the condensed fraction. The two shell-and-tube heat exchangers used have a calculated heat exchange surface that ensures maximum condensation of synthetic gas, passing thermochemical conversion in the reactor of 13-15 cubic meters.

Сконденсированная фракция имеет различную плотность, каждый по отдельности кожухотрубчатый теплообменник соединен с отдельной накопительной ёмкостью 408 и 409. Такая конфигурация позволяет на этапе последовательного конденсирования синтетического газа разделять получаемую фракцию по ее плотности.The condensed fraction has different densities, each individual shell-and-tube heat exchanger is connected to a separate storage tank 408 and 409. This configuration allows the resulting fraction to be separated by its density at the stage of sequential condensation of synthetic gas.

Используемая система трубопроводов с вентилями позволяет одному насосу перекачивать различные сконденсированные фракции без общего смешения для дальнейшего использования как отдельно полученного продукта с одним показателем плотности.The used pipeline system with valves allows one pump to pump different condensed fractions without common mixing for further use as a separately obtained product with one density indicator.

С выхода блока 403 поток синтетического газа поступает по трубопроводу на вход блока 404, где он очищается от мелких взвешенных частиц, проходит через гидрозатвор, выполненный с возможностью очистки газа от оставшихся после очистителя механических примесей и направления газа на газовый сепаратор 405. From the outlet of block 403, the flow of synthetic gas enters through a pipeline to the inlet of block 404, where it is purified from small suspended particles, passes through a hydraulic seal designed with the possibility of purifying the gas from mechanical impurities remaining after the purifier and directing the gas to gas separator 405.

Блок 404 расположен на верхнем уровне, он представляет собой цилиндрическую емкость с фильтрующим элементом.Block 404 is located on the upper level and is a cylindrical container with a filter element.

Газовый сепаратор 405 расположен на верхнем уровне и выполнен с возможностью осушения и тонкой очистки газа и вывода очищенного газа, пригодного для подачи на горелки.Gas separator 405 is located on the upper level and is designed to dry and finely clean the gas and to discharge the cleaned gas suitable for feeding to the burners.

На нижнем уровне установки расположены емкость 407, емкость 408, емкость 409. Эти емкости 407-409 расположены так, чтобы не выходить за габариты установки, предпочтительно емкость 407 расположена поперек, а емкости 408, 409 вдоль рамы 401, чтобы занимать как можно меньше места. Следом за емкостями 408, 409 расположен мокрый скруббер 410.At the lower level of the installation there are a tank 407, a tank 408, a tank 409. These tanks 407-409 are arranged so as not to go beyond the dimensions of the installation, preferably tank 407 is arranged transversely, and tanks 408, 409 along the frame 401, so as to take up as little space as possible. Following tanks 408, 409 there is a wet scrubber 410.

Все дымовые газы установки направляются по газоходу в приемную камеру скруббера 410. В скруббере 410 дымовые газы очищаются до 99.9 %. Очищенный после скруббера 410 дымовой газ через вытяжной вентилятор (создаёт разрежение в полости между стенкой реактора и теплозащиты) направляется в атмосферу. Наличие разряжения в системе вывода дымовых газов обеспечивает взрывопожаробезопасность системы работы термохимической конверсии.All flue gases of the plant are directed through the flue gas duct to the receiving chamber of scrubber 410. In scrubber 410, flue gases are purified to 99.9%. The flue gas purified after scrubber 410 is directed into the atmosphere through the exhaust fan (creates a vacuum in the cavity between the reactor wall and the heat shield). The presence of a vacuum in the flue gas discharge system ensures explosion and fire safety of the thermochemical conversion system.

Описанная компоновка обеспечивает возможность размещения установки на транспортируемой платформе, готова к работе сразу на колесном шасси или после выгрузки на подготовленную площадку, не требующую сложных технических решений (площадка из ж/б плит или т.п.).The described arrangement provides the possibility of placing the unit on a transportable platform, ready for operation immediately on a wheeled chassis or after unloading onto a prepared site that does not require complex technical solutions (a site made of reinforced concrete slabs, etc.).

Описание работы устройстваDescription of the device operation

Перед началом работы установки осуществляют загрузку реактора 301 углеродсодержащими продуктами. Затем включают разогревающие горелки 305, подают воздух на эжекторы 103, начинают вращать цилиндрический реактор 301, контролируют температуру внутри реактора 301 с помощью датчиков температуры и давления. Доводят температуру, при которой начинается процесс термохимической конверсии продуктов (для разных продуктов температура может быть разной).Before the start of the plant operation, the reactor 301 is loaded with carbon-containing products. Then, the heating burners 305 are switched on, air is supplied to the ejectors 103, the cylindrical reactor 301 is started to rotate, and the temperature inside the reactor 301 is monitored using temperature and pressure sensors. The temperature is brought to the point at which the process of thermochemical conversion of the products begins (the temperature may be different for different products).

Получаемый в результате термохимической конверсии газ, поступает на поддерживающие горелки 305.The gas obtained as a result of thermochemical conversion is fed to supporting burners 305.

Как правило, нагрев реактора 301 осуществляется в течение 3 часов, а режим полной конверсии продуктов идет в течение 6-10 часов, после чего установку охлаждают, выгружают из реактора 301, полученные в результате термохимической конверсии продукты.As a rule, the heating of reactor 301 is carried out for 3 hours, and the mode of complete conversion of products lasts for 6-10 hours, after which the installation is cooled, and the products obtained as a result of thermochemical conversion are unloaded from reactor 301.

После чего начинается новый технологических цикл.After which a new technological cycle begins.

После выхода из реактора синтетический газ в емкости стабилизации газа меняет свое направление 4 раза, тем самым от газа отделяются наиболее взвешенные частицы (парафины различного вида). Отделенные парафины стекают в нижнюю ёмкость для хранения. Это первая часть очистки синтетического газа.After leaving the reactor, the synthetic gas in the gas stabilization tank changes its direction 4 times, thereby separating the most suspended particles (paraffins of various types) from the gas. The separated paraffins flow into the lower storage tank. This is the first part of the purification of synthetic gas.

Далее синтетический газ по газоходу попадает в конденсатор тяжелых фракций (асфальтенов). В конденсаторе синтетический газ второй раз очищается. По отдельному трубопроводу из конденсатора выводятся жидкие фракции асфальтенов, которые стекают в нижнюю емкость 407 под конденсатором. Then the synthetic gas goes through the flue into the heavy fractions (asphaltenes) condenser. In the condenser the synthetic gas is purified a second time. Liquid fractions of asphaltenes are removed from the condenser through a separate pipeline and flow into the lower tank 407 under the condenser.

Нижняя ёмкость 407 разделена перегородкой, этот позволяет в одной нижней емкости 407 накапливать два разных состава (парафины и асфальтены). The lower tank 407 is divided by a partition, this allows two different compositions (paraffins and asphaltenes) to accumulate in one lower tank 407.

Очищенный от парафинов и асфальтенов синтетический газ попадает в конденсаторы кожухотрубчатого вида (2 шт.) (образующие блок 403), где происходит конденсирование очищенного газа. Конденсат стекает в две нижние емкости 408, 409, расположенные под каждым конденсатором.The synthetic gas purified from paraffins and asphaltenes enters the shell-and-tube condensers (2 pcs.) (forming block 403), where the purified gas is condensed. The condensate flows into two lower tanks 408, 409, located under each condenser.

Далее поток газа от второго конденсатора направляется в блок 404, выполненный с возможностью очистки газа от механических примесей и направления газа на газовый сепаратор 405, с которого он направляется на горелки для поддержания процесса термохимической конверсии.Next, the gas flow from the second condenser is directed to block 404, which is designed to clean the gas from mechanical impurities and direct the gas to gas separator 405, from which it is directed to burners to maintain the thermochemical conversion process.

Установка содержит систему вывода дымовых газов с помощью вытяжного вентилятора, расположенного на выходе мокрого скруббера 410. Наличие разряжения в системе вывода дымовых газов исключает попадание дымовых газов, не прошедших очистку, а атмосферу.The installation contains a flue gas exhaust system using an exhaust fan located at the outlet of the wet scrubber 410. The presence of a vacuum in the flue gas exhaust system prevents untreated flue gases from entering the atmosphere.

Предложенная конструкция обеспечивает компактность, транспортируемость и быстрый запуск установки.The proposed design ensures compactness, transportability and quick start-up of the installation.

Вариант 1 осуществленияOption 1 implementation

В одном варианте осуществления реактор и топка через узел соединения совместно с другими элементами установки расположена на единой платформе размером 11700х2350 мм. Размер данной платформы полностью соответствует габаритным размерам 40 футового контейнера. Высота всего оборудование на платформе составляет 3000 мм – соответствует требованиям по транспортным габаритам. In one embodiment, the reactor and furnace through the connection unit together with other elements of the installation are located on a single platform measuring 11700x2350 mm. The size of this platform fully corresponds to the overall dimensions of a 40-foot container. The height of all equipment on the platform is 3000 mm - meets the requirements for transport dimensions.

Топка расположена под реактором и составляет с ним единое целое. Внутренний объем реактора составляет 13-15 метров кубических метров (зависит от комплектации), своим выходом через узел соединения он взаимодействует с другими элементами установки.The furnace is located under the reactor and is integral with it. The internal volume of the reactor is 13-15 cubic meters (depending on the configuration), its outlet through the connection unit interacts with other elements of the installation.

Преимуществами предложенной установки является следующее.The advantages of the proposed installation are as follows.

Все необходимо для работы оборудование размещено на единой платформе;All the equipment necessary for operation is located on a single platform;

Единая платформа имеет разрешенные транспортные габариты, что позволяет перемещать готовую к эксплуатации установку на автомобильном, ж/д, водном и морском транспорте.The single platform has permitted transport dimensions, which allows the ready-to-use installation to be moved by road, rail, water and sea transport.

Установка сразу после размещения на ровную поверхность, или в случае ее отсутствия, непосредственно на транспортной платформе, готова к работе без сборки и сложной настройки от производителя.The installation is ready for operation immediately after placement on a flat surface, or in its absence, directly on the transport platform, without assembly and complex adjustments from the manufacturer.

Общий вес Установки около 18 тонн (в полном комплекте);The total weight of the Installation is about 18 tons (complete set);

Процесс нагрева происходит так, чтобы защищать реактор и топку от пламени;The heating process takes place in such a way as to protect the reactor and the furnace from flame;

Размер реактора (13-15 кубов) позволяет в максимально сжатые сроки загружать реактор как механическим, так и ручным режимом. В обслуживании участвуют два сотрудника.The reactor size (13-15 cubic meters) allows loading the reactor in the shortest possible time, both mechanically and manually. Two employees are involved in the maintenance.

Наличие всего комплекса на одной установочной платформе, собранного на предприятии-изготовителе, позволяет максимально снизить время технических монтажных работ после доставки и приступить к эксплуатации оборудования в кратчайшие сроки.The presence of the entire complex on one installation platform, assembled at the manufacturing plant, allows us to minimize the time of technical installation work after delivery and begin operating the equipment in the shortest possible time.

Комплектация оборудования позволяет запустить его в эксплуатацию без шефмонтажа от производителя.The equipment package allows it to be put into operation without installation supervision from the manufacturer.

Вариант 2 осуществленияOption 2 of implementation

В одном варианте осуществления установка дополнительно содержит систему вывода дымовых газов с помощью вытяжного вентилятора, расположенного на выходе мокрого скруббера 410. Наличие разряжения в системе вывода дымовых газов, исключает попадание дымовых газов, не прошедших очистку, а атмосферу.In one embodiment, the installation additionally comprises a flue gas exhaust system using an exhaust fan located at the outlet of the wet scrubber 410. The presence of a vacuum in the flue gas exhaust system prevents untreated flue gases from entering the atmosphere.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.The embodiments are not limited to the embodiments described herein; other embodiments of the invention will become apparent to those skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art, without departing from the spirit and scope of the present invention.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.Elements mentioned in the singular do not exclude a plurality of elements unless otherwise specifically stated.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.The functional connection of elements should be understood as a connection that ensures the correct interaction of these elements with each other and the implementation of one or another functionality of the elements. Particular examples of a functional connection may be a connection with the ability to exchange information, a connection with the ability to transmit electric current, a connection with the ability to transmit mechanical movement, a connection with the ability to transmit light, sound, electromagnetic or mechanical vibrations, etc. The specific type of functional connection is determined by the nature of the interaction of the mentioned elements, and, unless otherwise specified, is ensured by widely known means, using widely known principles in technology.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.The methods disclosed herein comprise one or more steps or actions to achieve the described method. The steps and/or actions of the method may be substituted for one another without departing from the scope of the claims. In other words, unless a specific order of steps or actions is specified, the order and/or use of specific steps and/or actions may be varied without departing from the scope of the claims.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it is to be understood that such embodiments are illustrative only and are not intended to limit the broader invention, and that the present invention is not to be limited to the specific arrangements and structures shown and described, since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.

Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.The features mentioned in various dependent claims, as well as the implementations disclosed in various parts of the description, can be combined to achieve useful effects, even if the possibility of such a combination is not explicitly disclosed.

Claims (15)

1. Установка термохимической конверсии, содержащая раму, на которой установлены следующие элементы:1. A thermochemical conversion plant comprising a frame on which the following elements are mounted: топка с горелками и реактор, реализованные в одном корпусе, причем первый выход корпуса соединен трубопроводом с узлом соединения, второй выход корпуса соединен с мокрым скруббером;a furnace with burners and a reactor, implemented in one housing, wherein the first outlet of the housing is connected by a pipeline to the connection unit, the second outlet of the housing is connected to a wet scrubber; узел соединения, выполненный с возможностью соединения реактора и блока стабилизации синтетического газа и отделения парафина, возвещенных частиц и асфальтенов; a connection unit designed with the possibility of connecting the reactor and the unit for stabilizing the synthetic gas and separating paraffin, suspended particles and asphaltenes; блок стабилизации синтетического газа и отделения парафина, взвешенных частиц и асфальтенов, выполненный с возможностью стабилизации синтетического газа и отделения от него парафинов, других взвешенных частиц и асфальтенов, первый выход которого соединен трубопроводом с блоком теплообменников, второй и третий выходы которого трубопроводами соединены с первым и вторым входами емкости для слива парафина и асфальтенов;a synthetic gas stabilization and paraffin, suspended particles and asphaltenes separation unit, designed with the possibility of stabilizing the synthetic gas and separating paraffins, other suspended particles and asphaltenes from it, the first outlet of which is connected by a pipeline to a heat exchanger unit, the second and third outlets of which are connected by pipelines to the first and second inlets of a container for draining paraffin and asphaltenes; блок теплообменников, выполненный в виде кожухотрубчатых теплообменников с возможностью охлаждения и конденсации синтетического газа, первый выход которого соединен с блоком фильтрации и стабилизации синтетического газа, второй выход которого соединен трубопроводом с входом емкости для слива конденсата;a heat exchanger unit made in the form of shell-and-tube heat exchangers with the ability to cool and condense synthetic gas, the first outlet of which is connected to a synthetic gas filtration and stabilization unit, the second outlet of which is connected by a pipeline to the inlet of a tank for draining condensate; блок фильтрации и стабилизации синтетического газа, выполненный с возможностью удаления мелкодисперсных включений, выход которого трубопроводом соединен с газовым сепаратором; a filtration and stabilization unit for synthetic gas, designed with the ability to remove finely dispersed inclusions, the outlet of which is connected by a pipeline to a gas separator; газовый сепаратор, выполненный с возможностью осушения и тонкой очистки синтетического газа, выход которого трубопроводом соединен со входом на газовые горелки;a gas separator designed with the ability to dry and finely purify synthetic gas, the outlet of which is connected by a pipeline to the inlet of the gas burners; емкость для слива парафина и асфальтенов, разделенная перегородкой на две части, одна из которых выполнена с возможностью приема парафина, вторая часть выполнена с возможностью приема асфальтенов;a container for draining paraffin and asphaltenes, divided by a partition into two parts, one of which is designed to receive paraffin, the second part is designed to receive asphaltenes; емкости для слива конденсата, выходы которых соединены трубопроводом с топливным фильтром;containers for draining condensate, the outlets of which are connected by a pipeline to the fuel filter; топливный фильтр, выполненный с возможностью очищения конденсата и выдачи очищенного конденсата во внешний накопитель посредством трубопровода;a fuel filter designed to clean the condensate and deliver the cleaned condensate to an external storage tank via a pipeline; мокрый скруббер, выполненный с возможностью очищения дымовых газов, поступающих из реактора; a wet scrubber designed to clean flue gases coming from the reactor; причемmoreover блок стабилизации синтетического газа и отделения парафина, взвешенных частиц и асфальтенов, блок теплообменников, блок фильтрации и стабилизации синтетического газа, газовый сепаратор расположены на верхнем уровне установки, а на нижнем уровне установлены емкость для продуктов первой и второй стадии очистки синтетического газа, емкости для слива конденсата, топливный фильтр, скруббер, рама представляет собой прямоугольное основание, выполненное с возможностью обеспечивать подъем и загрузку установки. a synthetic gas stabilization and paraffin, suspended particles and asphaltenes separation unit, a heat exchanger unit, a synthetic gas filtration and stabilization unit, a gas separator are located on the upper level of the unit, and a container for the products of the first and second stages of synthetic gas purification, containers for draining condensate, a fuel filter, a scrubber are installed on the lower level, the frame is a rectangular base designed to ensure lifting and loading of the unit. 2. Установка по п. 1, дополнительно содержащая систему вывода дымовых газов с помощью вытяжного вентилятора.2. The installation according to item 1, additionally containing a system for removing flue gases using an exhaust fan. 3. Установка по п. 1, в которой размеры установки соответствуют габаритным размерам 40 футового контейнера. 3. The installation according to paragraph 1, in which the dimensions of the installation correspond to the overall dimensions of a 40-foot container.
RU2025101031A 2025-01-21 Thermochemical conversion plant RU2841534C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2841534C1 true RU2841534C1 (en) 2025-06-09

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7452392B2 (en) * 2003-11-29 2008-11-18 Nick Peter A Process for pyrolytic heat recovery enhanced with gasification of organic material
RU108556U1 (en) * 2010-04-16 2011-09-20 Наталия Александровна Афанасьева Pyrolysis Plant
RU2704177C1 (en) * 2018-12-10 2019-10-24 Григорий Михайлович Золотарев Pyrolysis reactor
RU2747898C1 (en) * 2020-11-16 2021-05-17 Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue
RU222037U1 (en) * 2023-10-11 2023-12-07 Андрей Анатольевич Иванов CONDENSATION MODULE OF THE THERMOCHEMICAL CONVERSION SYSTEM

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7452392B2 (en) * 2003-11-29 2008-11-18 Nick Peter A Process for pyrolytic heat recovery enhanced with gasification of organic material
RU108556U1 (en) * 2010-04-16 2011-09-20 Наталия Александровна Афанасьева Pyrolysis Plant
RU2704177C1 (en) * 2018-12-10 2019-10-24 Григорий Михайлович Золотарев Pyrolysis reactor
RU2747898C1 (en) * 2020-11-16 2021-05-17 Общество с ограниченной ответственностью «Технопарк» Installation for thermal destruction of predominantly solid municipal waste with production of carbon residue
RU222037U1 (en) * 2023-10-11 2023-12-07 Андрей Анатольевич Иванов CONDENSATION MODULE OF THE THERMOCHEMICAL CONVERSION SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109477010B (en) Systems and processes for converting waste plastics into fuels
US9052109B1 (en) Pyrolytic gas processor and tire conversion system therefrom
EP3321344A1 (en) Plant for processing organic raw material using pyrolysis method
KR102503270B1 (en) Pyrolysis system of waste synthetic-highly polymerized compound
US8388902B2 (en) Method and apparatus for regenerating activated coke used for treating wastewater or sewage
WO2007142441A1 (en) The pyrolytic reactor apparatus of the waste tire
RU2768809C1 (en) Mobile pyrolysis reactor module for thermal processing of wastes
RU2841534C1 (en) Thermochemical conversion plant
EP2964726B1 (en) Method of fuel for energetics production
CN107974302B (en) Gasification reduction high-temperature oil gas dedusting cooling coke-reducing and refining separation device
RU207663U1 (en) MOBILE PYROLYSIS REACTOR MODULE FOR WASTE THERMAL PROCESSING COMPLEXES
RU2408819C1 (en) Installation for processing solid organic waste
RU2816653C1 (en) Installation for processing carbon-containing product by thermochemical conversion
CN116286058B (en) A granular coal pyrolysis carbonization device
RU88669U1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF WOOD COAL
CN2130815Y (en) Internal heating type continuous carbide furnace with double cylinders
RU2313725C2 (en) Power installation
EA028666B1 (en) Method for recycling worn-out tires and complex of devices for implementation thereof
RU2818075C1 (en) Furnace module of plant for processing carbon-containing product by thermochemical conversion
RU2832628C1 (en) Device for implementing multi-stage thermal destruction
RU2832628C9 (en) Device for implementing multi-stage thermal destruction
RU2804427C1 (en) Multi-stage thermal destruction method
RU2812724C1 (en) Unit for complex processing of worn tires and rubber products
US20250332559A1 (en) Systems and methods for cooling and separating co-products from a pyrolysis system
RU2808872C1 (en) Method for producing charcoal and complex for producing charcoal