RU2816135C1 - Tire pyrolysis reactor - Google Patents
Tire pyrolysis reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816135C1 RU2816135C1 RU2023118874A RU2023118874A RU2816135C1 RU 2816135 C1 RU2816135 C1 RU 2816135C1 RU 2023118874 A RU2023118874 A RU 2023118874A RU 2023118874 A RU2023118874 A RU 2023118874A RU 2816135 C1 RU2816135 C1 RU 2816135C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- liquid metal
- tires
- pyrolysis
- metal coolant
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N limonene Chemical compound CC(=C)C1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000036619 pore blockages Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки шин путем пиролиза, с применением жидкометаллического теплоносителя. The invention relates to the field of processing tires by pyrolysis using a liquid metal coolant.
Известны различные устройства для переработки резинотехнических и полимерных материалов путем пиролиза. Например, известно изобретение по патенту № 2693800 под названием «Устройство для переработки отходов из резинотехнических и полимерных материалов» (МПК: F23G 5/027; C10B 53/07). Устройство содержит бак-реактор, баллон со сжатым газом, верхний трубопровод, выемную кассету, газовый редуктор, газовый трубопровод и горловину. Кроме того, устройство содержит деталь фиксации положения выемной кассеты, днище, жидкометаллический теплоноситель, запорную арматуру, конденсатор, линию сброса неконденсирующихся газообразных продуктов, нагреватель, нижний трубопровод, обечайку, отводящий трубопровод, сепаратор, съемную крышку и теплоизоляцию. Недостатками данного изделия является то, что устройство предусматривает много ручного труда, при работе устройства большие потери тепловой энергии и большой расход газа на перемещение теплоносителя из одного бака реактора в другой, нет сепарации твёрдых пиролизатов, таких как сталь и пироуглерод. Кроме того, в конструкции устройства выемная кассета замедляет теплообмен, что в свою очередь замедляет процесс пиролиза сырья. При работе устройства в его рабочей зоне в воздухе присутствует значительное количество паров свинца. Это обусловлено разницей более чем в 100°С между температурой теплоносителя (450°С) и его температурой плавления (327°С), Свинец токсичен, является потенциальным канцерогеном для организма человека, ПДК соединений свинца в атмосферном воздухе - 0,003 мг/м³.Various devices are known for processing rubber and polymer materials by pyrolysis. For example, an invention is known under patent No. 2693800 entitled “Device for recycling waste from rubber and polymer materials” (IPC: F23G 5/027; C10B 53/07). The device contains a reactor tank, a compressed gas cylinder, an upper pipeline, a removable cassette, a gas reducer, a gas pipeline and a neck. In addition, the device contains a detail for fixing the position of the removable cassette, a bottom, a liquid metal coolant, shut-off valves, a condenser, a discharge line for non-condensable gaseous products, a heater, a lower pipeline, a shell, an outlet pipeline, a separator, a removable cover and thermal insulation. The disadvantages of this product are that the device requires a lot of manual labor, during operation of the device there are large losses of thermal energy and high gas consumption to move the coolant from one reactor tank to another, there is no separation of solid pyrolysates, such as steel and pyrolytic carbon. In addition, in the design of the device, the removable cassette slows down heat transfer, which in turn slows down the process of pyrolysis of raw materials. When the device is operating, a significant amount of lead vapor is present in the air in its working area. This is due to a difference of more than 100°C between the coolant temperature (450°C) and its melting point (327°C). Lead is toxic and a potential carcinogen for the human body, the maximum permissible concentration for lead compounds in atmospheric air is 0.003 mg/m³.
Наиболее близким по совокупности существующих признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является реактор пиролиза шин, описанный в изобретении под названием «Процесс и система для пиролиза целых шин и пластиковых композитов с целью преобразования топлива и восстановления компонентов» по патенту № EP2890763 (МПК: C10B49/14; C10B53/07; C10G1/10). Прототип содержит: средство для загрузки указанного исходного материала в загрузочный сосуд, указанный загрузочный сосуд, предназначенный для удаления воздуха из указанного исходного материала; средство для загрузки указанного исходного материала из указанного загрузочного сосуда в камеру пиролиза; камера пиролиза, в которой хранится жидкость для пиролиза, в которой указанная жидкость для пиролиза представляет собой расплавленный цинк или олово; средство для обеспечения доступа тяжелых и легких твердых продуктов пиролиза, связанных с указанным исходным материалом, отделяют внутри указанной пиролизной жидкости таким образом, чтобы легкие твердые продукты пиролиза и пары пиролиза отделялись от верхней части указанной пиролизной жидкости; средство для удаления любых паров пиролиза и указанных легких твердых продуктов пиролиза с помощью экстрактора с поверхности указанной пиролизной жидкости; средство для отделения указанных паров пиролиза и указанных легких твердых продуктов пиролиза; конденсаторная система для конденсации паров в жидкость; и средство для удаления указанных тяжелые твердые продукты пиролиза со дна указанной камеры пиролиза с помощью устройства для удаления и в котором указанная камера пиролиза содержит наклонное дно, так что указанные тяжелые твердые продукты пиролиза собираются в нижней точке указанной камеры пиролиза. Недостатком данного реактора пиролиза шин является неполное удаления атмосферного воздуха, находящегося в шинах, направляемых в активную часть реактора. В реакторе-прототипе предотвращение попадания атмосферного воздуха в активную часть реактора осуществляют следующим образом. Шину помещают в атмосферный шлюз, затем в шлюзе вакуумным насосом откачивают воздух. Далее, шлюз продувают азотом и только после этого шину перемещают в камеру пиролиза. Шина оказывается на поверхности расплавленного металла плавающей, при этом площадь контакта с жидкометаллическим теплоносителем не будет являться максимальной. А это снижает эффективность пиролиза и увеличивает время технологического процесса. Кроме того, удаление пироуглерода и шлака в прототипе осуществляют посредством вакуумного экстрактора, периодически останавливая и открывая реактор. Другими словами, конструкция реактора предопределяет прерывистость технологического процесса пиролиза шин и других резинотехнических изделий.The closest analogue to the claimed invention (prototype) in terms of the totality of existing features is a tire pyrolysis reactor, described in the invention entitled “Process and system for pyrolysis of whole tires and plastic composites for the purpose of converting fuel and recovering components” according to patent No. EP2890763 (IPC: C10B49 /14; C10B53/07; C10G1/10). The prototype contains: means for loading said starting material into a loading vessel, said loading vessel designed to remove air from said starting material; means for loading said starting material from said loading vessel into the pyrolysis chamber; a pyrolysis chamber in which a pyrolysis liquid is stored, in which said pyrolysis liquid is molten zinc or tin; means for allowing heavy and light solid pyrolysis products associated with said starting material to be separated within said pyrolysis liquid so that light solid pyrolysis products and pyrolysis vapors are separated from the top of said pyrolysis liquid; means for removing any pyrolysis vapors and said light solid pyrolysis products using an extractor from the surface of said pyrolysis liquid; means for separating said pyrolysis vapors and said light solid pyrolysis products; condenser system for condensing vapor into liquid; and means for removing said heavy pyrolysis solids from the bottom of said pyrolysis chamber using a removal device, and wherein said pyrolysis chamber comprises an inclined bottom such that said heavy pyrolysis solids collect at a low point of said pyrolysis chamber. The disadvantage of this tire pyrolysis reactor is the incomplete removal of atmospheric air located in the tires sent to the active part of the reactor. In the prototype reactor, preventing atmospheric air from entering the active part of the reactor is carried out as follows. The tire is placed in an atmospheric airlock, then the air in the airlock is pumped out with a vacuum pump. Next, the airlock is purged with nitrogen and only after that the tire is moved into the pyrolysis chamber. The tire appears floating on the surface of the molten metal, and the contact area with the liquid metal coolant will not be maximum. And this reduces the efficiency of pyrolysis and increases the process time. In addition, the removal of pyrocarbon and slag in the prototype is carried out using a vacuum extractor, periodically stopping and opening the reactor. In other words, the design of the reactor determines the intermittency of the technological process of pyrolysis of tires and other rubber products.
Задача, которую поставил перед собой разработчик нового реактора пиролиза шин состояла в разработке такого устройства, которое позволяло бы более эффективно осуществлять переработку шин и других резинотехнических изделий. Техническим результатом, достигнутым в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, является полное удаление атмосферного воздуха с возможностью подачи шины для пиролиза в глубину жидкометаллического теплоносителя. Кроме того, техническим результатом является создание разницы давлений в объеме активной части и атмосферным давлением, действующим на жидкометаллический теплоноситель в загрузочной части реактора, что предопределяет непрерывность технологического процесса пиролиза шин. The task that the developer of the new tire pyrolysis reactor set for himself was to develop a device that would allow for more efficient processing of tires and other rubber products. The technical result achieved in the process of solving the problem assigned to the developer is the complete removal of atmospheric air with the possibility of supplying a tire for pyrolysis into the depth of the liquid metal coolant. In addition, the technical result is the creation of a pressure difference in the volume of the active part and atmospheric pressure acting on the liquid metal coolant in the loading part of the reactor, which determines the continuity of the tire pyrolysis process.
Сущность изобретения состоит в том, что в реакторе пиролиза шин, состоящего из корпуса с загрузочной частью, включая горловину, и ёмкостью, заполненной жидкометаллическим теплоносителем, являющейся его активной частью, устройства подачи шин в реактор, устройства нагрева, устройства удаления бортового корда, брекера и шипов, отличающийся тем, что дополнительно снабжен устройством для принудительного извлечения воздуха из шин, расположенного над загрузочной частью реактора и выполненного в виде сверлильной головки для шин, при этом корпус выполнен U-образным с возможностью формирования гидрозатвора при заполнении его жидкометаллическим теплоносителем, причем корпус изготовлен из коррозионностойкой жаропрочной стали, причем в загрузочной части, над горловиной расположена аппарель и устройство подачи шин в реактор, представляющее собой механизм трёхзвенного шарнирно-рычажного параллелограмма, а устройство удаления бортового корда, брекера и шипов расположено в устройстве подачи шин в реактор и выполнено в виде экстрактора скребкового типа, устройство нагрева расположено под загрузочной и активной частями реактора, а в конце активной части предусмотрены сетчатый ограничитель и труба для вывода дымовых газов, а также труба для выхода пирогазов, соединенная с конденсором, который связан в свою очередь через вакуумный насос с устройством нагрева для использования их в качестве горючего вещества, а другая труба конденсора в нижней его части соединена с ёмкостью для пиромасла. Вместе с тем, в реакторе пиролиза шин в качестве жидкометаллического теплоносителя применен цинк. В реактор пиролиза шин аппарель состоит из коромысла и шатуна, которые соединены цилиндрическим шарниром. Корпус реактора изготовлен из стали марки 08Х18Н10Т. В качестве внешнего источника топлива применено жидкое либо газообразное топливо. Активная часть корпуса в нижней его части выполнена с вентилем для слива жидкометаллического теплоносителя. Внизу корпуса в тыльной его части установлена емкость для временного хранения полученного шлака и пироуглерода. Устройство нагрева жидкометаллического теплоносителя выполнено в виде горелок или в виде форсунок.The essence of the invention is that in a tire pyrolysis reactor, consisting of a housing with a loading part, including a neck, and a container filled with liquid metal coolant, which is its active part, a device for feeding tires into the reactor, a heating device, a device for removing bead cord, a breaker and spikes, characterized in that it is additionally equipped with a device for forced extraction of air from the tires, located above the loading part of the reactor and made in the form of a drilling head for tires, while the body is U-shaped with the possibility of forming a water seal when filling it with liquid metal coolant, and the body is made made of corrosion-resistant heat-resistant steel, and in the loading part, above the neck, there is a ramp and a device for feeding tires into the reactor, which is a three-link articulated-lever parallelogram mechanism, and a device for removing bead cord, breaker and studs is located in the device for feeding tires into the reactor and is made in the form scraper-type extractor, the heating device is located under the loading and active parts of the reactor, and at the end of the active part there is a mesh limiter and a pipe for exhausting flue gases, as well as a pipe for pyrogases exiting, connected to a condenser, which in turn is connected through a vacuum pump to the device heating to use them as a flammable substance, and the other condenser pipe in its lower part is connected to a container for pyro-oil. At the same time, zinc is used as a liquid metal coolant in the tire pyrolysis reactor. Tire pyrolysis reactor the ramp consists of a rocker arm and a connecting rod, which are connected by a cylindrical hinge. The reactor vessel is made of steel grade 08Х18Н10Т. Liquid or gaseous fuel is used as an external fuel source. The active part of the housing in its lower part is made with a valve for draining the liquid metal coolant. At the bottom of the housing in the rear part there is a container for temporary storage of the resulting slag and pyrocarbon. The liquid metal coolant heating device is made in the form of burners or nozzles.
Доказательства возможности осуществления заявляемого реактора пиролиза шин с реализацией указанного назначения приводятся ниже на конкретном примере реактора пиролиза шин. Этот характерный пример выполнения конкретного реактора пиролиза шин согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивает его объем правовой защиты. В этом примере дана лишь конкретная иллюстрация предлагаемого реактора пиролиза шин.Evidence of the possibility of implementing the proposed tire pyrolysis reactor with the implementation of the specified purpose is given below using a specific example of a tire pyrolysis reactor. This representative example of a specific tire pyrolysis reactor according to the invention does not in any way limit its scope of legal protection. This example provides only a specific illustration of the proposed tire pyrolysis reactor.
Изобретение поясняется графически, где схематически показаны:The invention is illustrated graphically, where the following are schematically shown:
на фиг. 1 - реактор пиролиза шин, вид спереди;in fig. 1 - tire pyrolysis reactor, front view;
на фиг. 2 - он же, вид сверху; in fig. 2 - aka, top view;
на фиг. 3 - аппарель в поднятом состоянии, вид спереди; in fig. 3 - ramp in a raised state, front view;
на фиг. 4 - автомат загрузки, вид сбоку; in fig. 4 - automatic loading machine, side view;
на фиг. 5 - захватная шайба. in fig. 5 - grip washer.
Реактор пиролиза шин включает U-образный корпус 1, выполненный из коррозионностойкой жаропрочной стали, например, из стали марки 08Х18Н10Т. U-образный корпус 1 состоит из загрузочной 2 и активной 3 частей. Активная часть U-образного корпуса 1 заполнена жидкометаллическим теплоносителем 4, например, расплавленным цинком. Загрузочная часть 2 реактора, предназначенная для загрузки шин, имеет горловину 5, над которой расположены аппарель 6 и устройство подачи шин в виде автомата загрузки 7, а также устройство 8 для принудительного извлечения воздуха из шин. В данном конкретном примере исполнения устройство 8 для принудительного извлечения воздуха из шин выполнено в виде сверлильной головки, хотя может быть выполнено в виде пустера или других аналогичных устройств. Аппарель 6 расположена над поверхностью 9 жидкометаллического теплоносителя 4, которая в положении загрузки шины, как показано на фиг. 1, закрывает горловину 5 загрузочной части 2 реактора. На фиг. 3 аппарель 6 показана в поднятом положении и состоит из коромысла 10 и шатуна 11, которые соединены цилиндрическим шарниром 12. Коромысло 10 закреплено на торцевой стенке реактора с помощью цилиндрического шарнира 13, при этом, его центр расположен выше конца шатуна 11. Торцевая стенка корпуса реактора выше аппарели 6 имеет проём для подачи шины в зону загрузки. Конец коромысла 10 соединён с пневмоцилиндром 14, предназначенным для поднятия аппарели 6. Конец шатуна 11, сконструированный с возможностью движения по направляющей 15, обеспечивает открытие поверхности 9 жидкометаллического теплоносителя 4. Автомат загрузки 7 представляет собой механизм трёхзвенного шарнирно-рычажного параллелограмма. Коромысло 16 автомата загрузки 7 соединено с электродвигателем 17 через редуктор 18 и вал привода 19. Захватная шайба 20 шатуна 21 сконструирована в круговых коробчатых направляющих 22, расположенных на боковой стенке 23 внутри корпуса 1 реактора. Губки 24, предназначены для захвата шин с помощью пневмоцилиндров 25. Стенка 23 корпуса с круговыми коробчатыми направляющими 22 образует с шатуном 21 двухподвижную плоскостную кинематическую пару 4-го класса и тем самым обеспечивает движение захватной шайбы 20 с шиной по дуге. Длина коромысла 16 равна серединному радиусу круговых коробчатых направляющих 22. Направляющие 15 и 22 расположены на противоположных боковых стенках реактора. Прямолинейная часть шатуна 21 и коромысло 16 сконструированы вне реактора, а криволинейная часть шатуна 21 с захватной шайбой 20 сконструированы внутри реактора. В захватной шайбе 20 автомата загрузки 7 расположен экстрактор 26 с пневмоцилиндром 27. Экстрактор 26 предназначен для удаления из жидкометаллического теплоносителя 4 бортового корда, брекера и шипов. Для поддержания необходимой температуры жидкометаллического теплоносителя 4 под загрузочной 2 и активной 3 частями размещено устройство нагрева в виде горелок 28. Для этой цели может быть применён любой источник топлива: неконденсированные пирогазы, пиромасло, пироуглерод, причём в любой комбинации. Для первоначального расплавления жидкометаллического теплоносителя 4 предназначен газ из внешнего источника топлива 29. В конце активной части 3 сконструирована дымовая труба 30, предназначенная для вывода дымовых газов и выпускная труба 31 для выхода пирогазов. Внизу корпуса 1 в тыльной его части установлена емкость 32 для временного хранения полученного шлака и пироуглерода. В конце активной части 3 в районе поверхности жидкометаллического теплоносителя 4 смонтирован сетчатый ограничитель 33, предназначенная для предотвращения всплытия пиролизируемых кусков резины, освобождённых от корда, брекера и шипов. Выпускная труба 31 для выхода пирогазов соединена с конденсором 34, предназначенным для разделения пирогазов на пиромасло и неконденсируемые пирогазы. Вентиль 35 предназначен для слива жидкометаллического теплоносителя 4. Вакуумный насос 36 предназначен для создания пониженного давления в объеме над поверхностью жидкометаллического теплоносителя 4 в активной части 3 и атмосферным давлением, действующим на жидкометаллический теплоноситель 4 в загрузочной 2 части реактора. Горелки 28 соединены трубопроводом с вакуумным насосом 36, для питания горелок неконденсируемыми пирогазами. U-образный корпус 1 реактора и жидкометаллический теплоноситель 4 создают гидрозатвор, предотвращающий попадание атмосферного воздуха в активную 3 часть реактора. Таким образом, конструктивно загрузочная часть 2 описываемого реактора выполнена с возможностью подачи шин автоматом загрузки 7 в активную часть 3 корпуса 1 снизу. Конструкция заявляемого реактора пиролиза шин предусматривает в конце активной части 3 корпуса 1 внутреннюю торцевую стенку 40. В нижней части конденсора 34 смонтирован патрубок 37 для слива пиромасла в емкость 38. Под загрузочной частью 2 корпуса 1 расположена ёмкость 39 для сбора корда, брекера и шипов. The tire pyrolysis reactor includes a U-shaped body 1 made of corrosion-resistant heat-resistant steel, for example, steel grade 08Х18Н10Т. U-shaped housing 1 consists of boot 2 and active 3 parts. The active part of the U-shaped housing 1 is filled with liquid metal coolant 4, for example, molten zinc. The loading part 2 of the reactor, intended for loading tires, has a neck 5, above which there is a ramp 6 and a tire feeder in the form of an automatic loading device 7, as well as a device 8 for forcibly extracting air from the tires. In this particular embodiment, the device 8 for forcibly extracting air from the tires is made in the form of a drilling head, although it can be made in the form of a puster or other similar devices. The ramp 6 is located above the surface 9 of the liquid metal coolant 4, which is in the tire loading position, as shown in FIG. 1, closes the neck 5 of the loading part 2 of the reactor. In fig. 3, the ramp 6 is shown in a raised position and consists of a rocker arm 10 and a connecting rod 11, which are connected by a cylindrical hinge 12. The rocker arm 10 is fixed to the end wall of the reactor using a cylindrical hinge 13, while its center is located above the end of the connecting rod 11. The end wall of the reactor vessel Above ramp 6 there is an opening for supplying tires to the loading area. The end of the rocker arm 10 is connected to a pneumatic cylinder 14, designed to raise the ramp 6. The end of the connecting rod 11, designed to move along the guide 15, ensures the opening of the surface 9 of the liquid metal coolant 4. The loading machine 7 is a three-link parallelogram mechanism. The rocker arm 16 of the automatic loading device 7 is connected to the electric motor 17 through a gearbox 18 and a drive shaft 19. The gripping washer 20 of the connecting rod 21 is designed in circular box-shaped guides 22 located on the side wall 23 inside the reactor housing 1. The jaws 24 are designed to grip tires using pneumatic cylinders 25. The wall 23 of the housing with circular box-shaped guides 22 forms with the connecting rod 21 a two-moving plane kinematic pair of the 4th class and thereby ensures the movement of the gripping washer 20 with the tire in an arc. The length of the rocker arm 16 is equal to the median radius of the circular box-shaped guides 22. The guides 15 and 22 are located on opposite side walls of the reactor. The straight part of the connecting rod 21 and the rocker arm 16 are designed outside the reactor, and the curved part of the connecting rod 21 with the gripping washer 20 is designed inside the reactor. In the gripping washer 20 of the loading machine 7 there is an extractor 26 with a pneumatic cylinder 27. The extractor 26 is designed to remove bead cord, breaker and spikes from the liquid metal coolant 4. To maintain the required temperature of the liquid metal coolant 4, a heating device in the form of burners 28 is placed under the loading 2 and active 3 parts. For this purpose, any fuel source can be used: non-condensed pyrogases, pyro-oil, pyrocarbon, and in any combination. For the initial melting of the liquid metal coolant 4, gas is provided from an external fuel source 29. At the end of the active part 3, a chimney 30 is designed for the removal of flue gases and an outlet pipe 31 for the exit of pyrogases. At the bottom of housing 1, in its rear part, a container 32 is installed for temporary storage of the resulting slag and pyrocarbon. At the end of the active part 3, in the area of the surface of the liquid metal coolant 4, a mesh limiter 33 is mounted, designed to prevent the floating of pyrolyzed pieces of rubber freed from the cord, breaker and studs. The outlet pipe 31 for the exit of pyrogases is connected to a condenser 34, designed to separate the pyrogases into pyro-oil and non-condensable pyrogases. Valve 35 is designed to drain the liquid metal coolant 4. The vacuum pump 36 is designed to create a reduced pressure in the volume above the surface of the liquid metal coolant 4 in the active part 3 and atmospheric pressure acting on the liquid metal coolant 4 in the loading 2 part of the reactor. Burners 28 are connected by a pipeline to a vacuum pump 36 to supply the burners with non-condensable pyrogases. The U-shaped reactor vessel 1 and the liquid metal coolant 4 create a water seal that prevents atmospheric air from entering the active 3 part of the reactor. Thus, structurally, the loading part 2 of the described reactor is made with the possibility of supplying tires by the automatic loading device 7 to the active part 3 of the housing 1 from below. The design of the inventive tire pyrolysis reactor provides at the end of the active part 3 of housing 1 an internal end wall 40. At the bottom of the condenser 34 there is mounted a pipe 37 for draining the pyrolysis oil into a container 38. Under the loading part 2 of housing 1 there is a container 39 for collecting cord, breaker and studs.
Работает реактор пиролиза шин следующим образом. Через горловину 5 загрузочной части 2 корпуса 1 реактора загружают куски цинка. Затем разжигают горелки 28, питаемые газом из внешнего источника 29, для разогрева кусков цинка жидкометаллического теплоносителя 4. По мере расплавления цинка добавляют следующие куски. Затем, после заполнения жидкометаллическим теплоносителем 4 горловины 5 загрузочной части 2 корпуса 1 реактора, запускают вакуумный насос 36. Это нужно для создания разницы в уровнях поверхности 6 жидкометаллического теплоносителя 4 в загрузочной части 2 и в активной части 3 реактора. По мере плавления жидкометаллического теплоносителя и подъема его уровня за счет работы вакуумного насоса 36 в корпусе 1 реактора пиролиза шин будет образована разница давлений в объеме активной части 3 и атмосферным давлением, действующим на жидкометаллический теплоноситель 4 в загрузочной части 2 реактора. Вследствие разницы в уровнях жидкометаллического теплоносителя 4 в загрузочной 2 и активной 3 частях реактора, в загрузочной 2 части реактора будет значительно меньший объем жидкометаллического теплоносителя 4, соответственно меньше высота загрузочной 2 части реактора. Разогрев жидкометаллического теплоносителя 4 осуществляют до 450-480°C. После начала процесса пиролиза поддержание требуемой температуры жидкометаллического теплоносителя 4 в обеих частях реактора обеспечивают за счет сжигания неконденсированных пиролизных газов. После нагрева жидкометаллического теплоносителя 4 до необходимой температуры приступают к загрузке шин. Шину, предназначенную для пиролиза с помощью автомата 7 подают через горловину 5 на аппарель 6, находящуюся в исходном положении, как показано на фиг. 1. В результате шина скатывается до упора в стенку реактора. После этого губки 24 захватной шайбы 20, приводимые в движение пневмоцилиндрами 25, радиально раздвигаясь (фиг. 5), захватывают её за подошву. При помощи устройства 8 для принудительного извлечения воздуха из шин просверливают протектор шины насквозь. Далее коромысло 10, приводимое в движение пневмоцилиндром 14, перемещаясь в вертикальное положение вместе с шатуном 11, открывает поверхность 9 жидкометаллического теплоносителя 4. Автомат загрузки 7, приводимый в действие электродвигателем 17 через редуктор 18, погружает шину в жидкометаллический теплоноситель 4 загрузочной 2 части реактора, доводя шину до конца направляющих 22, находящихся уже в активной 3 части реактора, где происходит процесс пиролиза. В процессе погружения шины в жидкометаллический теплоноситель 4 из неё выходит воздух. Затем губки 24 захватной шайбы 20 освобождают подошву шины. Экстрактор 26, приводимый в движение пневмоцилиндром 27, из исходного становится в рабочее положение. Автомат загрузки 7, возвращаясь в исходное положение, с помощью экстрактора 26 удаляет бортовой корд, брекер и шипы со дна загрузочной 2 части реактора, через верхнюю кромку горловины 5. Далее автомат 7 загрузки и экстрактор 26 принимают исходное положение. После этого опускают аппарель 6, которая принимает исходное положение. Реактор готов к загрузке следующей шины. Под воздействием расплавленного металла жидкометаллического теплоносителя 4 при отсутствии кислорода происходит процесс пиролиза, то есть термодеструкции резины. В процессе деструкции происходит выделение пирогазов, выходящих из реактора наверх в выпускную трубу 31. Также происходит выделение пироуглерода, который всплывает на поверхность жидкометаллического теплоносителя 4 и удаление которого происходит через верхнюю кромку торцевой стенки 40 корпуса 1 реактора и который попадает в приёмную ёмкость 32. Кроме этого, происходит освобождение от резины металлического корда, брекера и шипов, которые тонут в жидкометаллическом теплоносителе 4 и происходит их скатывание по дну корпуса 1 реактора вниз, впоследствии удаляемые экстрактором 26. Далее пиролизируемые куски резины, освобождённые от корда, брекера и шипов, всплывают в жидкометаллическом теплоносителе 4 и упираются в сетку 33, где процесс пиролиза подходит к концу. Пирогазы, выходящие из реактора в выпускную трубу 31, по трубопроводу направляют в конденсор 34, где происходит разделение на две фракции: сконденсированное пиромасло и неконденсированные пирогазы. Неконденсированные пирогазы из конденсора 34 по трубопроводу направляют на горелки 28 для поддержания необходимой температуры в реакторе. Пиромасло из конденсора 34 удаляют через патрубок 37 в ёмкость 38. Образующиеся в результате горения дымовые газы, омывая нижнюю поверхность нагрева корпуса 1 реактора, устремляются вверх через дымовую трубу 30. В случае необходимости жидкометаллический теплоноситель 4 сливают из реактора через вентиль 35 (фиг. 2), расположенный в нижней части корпуса 1 реактора.The tire pyrolysis reactor operates as follows. Pieces of zinc are loaded through the neck 5 of the loading part 2 of the reactor vessel 1. Then the burners 28, powered by gas from an external source 29, are ignited to heat the pieces of zinc of the liquid metal coolant 4. As the zinc melts, the following pieces are added. Then, after filling the neck 5 of the loading part 2 of the reactor vessel 1 with liquid metal coolant 4, the vacuum pump 36 is started. This is necessary to create a difference in the surface levels 6 of the liquid metal coolant 4 in the loading part 2 and in the active part 3 of the reactor. As the liquid metal coolant melts and its level rises due to the operation of the vacuum pump 36 in the tire pyrolysis reactor housing 1, a pressure difference will be formed in the volume of the active part 3 and the atmospheric pressure acting on the liquid metal coolant 4 in the loading part 2 of the reactor. Due to the difference in the levels of liquid metal coolant 4 in the loading 2 and active 3 parts of the reactor, in the loading 2 part of the reactor there will be a significantly smaller volume of liquid metal coolant 4, and the height of the loading 2 part of the reactor will be correspondingly smaller. The liquid metal coolant 4 is heated to 450-480°C. After the start of the pyrolysis process, maintaining the required temperature of the liquid metal coolant 4 in both parts of the reactor is ensured by burning non-condensed pyrolysis gases. After heating the liquid metal coolant 4 to the required temperature, begin loading the tires. The tire intended for pyrolysis using an automatic machine 7 is fed through the neck 5 onto the ramp 6, which is in its original position, as shown in Fig. 1. As a result, the tire rolls all the way into the reactor wall. After this, the jaws 24 of the gripping washer 20, driven by pneumatic cylinders 25, expanding radially (Fig. 5), grab it by the sole. Using device 8 for forcibly extracting air from tires, the tire tread is drilled through. Next, the rocker arm 10, driven by the pneumatic cylinder 14, moving to a vertical position together with the connecting rod 11, opens the surface 9 of the liquid metal coolant 4. The automatic loading device 7, driven by the electric motor 17 through the gearbox 18, immerses the tire into the liquid metal coolant 4 of the loading 2 part of the reactor, bringing the tire to the end of the guides 22, which are already in the active 3rd part of the reactor, where the pyrolysis process occurs. During the process of immersing the tire in the liquid metal coolant 4, air comes out of it. Then the jaws 24 of the grip washer 20 release the tire sole. The extractor 26, driven by the pneumatic cylinder 27, moves from its initial position to the working position. The loading machine 7, returning to its original position, uses an extractor 26 to remove the bead cord, breaker and spikes from the bottom of the loading 2 part of the reactor, through the upper edge of the neck 5. Next, the loading machine 7 and the extractor 26 take their original position. After this, the ramp 6 is lowered, which takes its original position. The reactor is ready to load the next tire. Under the influence of the molten metal of the liquid metal coolant 4 in the absence of oxygen, the process of pyrolysis occurs, that is, thermal destruction of rubber. During the destruction process, pyrolytic gases are released, leaving the reactor upward into the outlet pipe 31. Pyrocarbon is also released, which floats to the surface of the liquid metal coolant 4 and is removed through the upper edge of the end wall 40 of the reactor housing 1 and which enters the receiving tank 32. In addition This results in the release of the metal cord, breaker and spikes from the rubber, which sink in the liquid metal coolant 4 and they roll down along the bottom of the reactor housing 1, subsequently removed by the extractor 26. Next, the pyrolyzed pieces of rubber, freed from the cord, breaker and spikes, float into the liquid metal coolant 4 and rest against mesh 33, where the pyrolysis process comes to an end. The pyrogen gases leaving the reactor into the outlet pipe 31 are sent through a pipeline to the condenser 34, where they are separated into two fractions: condensed pyro-oil and non-condensed pyrogen gases. Non-condensed pyrogases from condenser 34 are sent through a pipeline to burners 28 to maintain the required temperature in the reactor. The pyromas oil from the condenser 34 is removed through the pipe 37 into the container 38. The flue gases formed as a result of combustion, washing the lower heating surface of the reactor vessel 1, rush upward through the chimney 30. If necessary, the liquid metal coolant 4 is drained from the reactor through valve 35 (Fig. 2 ), located in the lower part of the reactor vessel 1.
По сравнению с реактором-прототипом в описываемом реакторе отсутствует атмосферный шлюз, конвейер, двери атмосферного шлюза и их приводы, вакуумный насос откачки воздуха, линия подачи азота. Отсутствуют затраты на азот. Кроме того, сокращаются потери тепловой энергии, трудозатрат, улучшается качество пиролизатов, повышается экологической безопасности. В новом реакторе пиролиза шин сокращаются потери тепловой энергии при пиролизе. Это обеспечивается отсутствием в процессе пиролиза этапов охлаждения после окончания пиролиза предыдущего объема резины и последующего нагрева очередного объема резины. Вместе с тем, сокращаются трудозатраты за счет минимизации ручного труда, при этом загрузка сырья, выгрузка и сепарация продуктов пиролиза ведётся автоматически без остановки процесса пиролиза. Необходимо отметить улучшение качества пиролизатов, что обеспечивается более высокой скоростью нагрева сырья, а приводит к увеличению низкомолекулярных пиролизатов, по сравнению с процессами в известной установке-прототипе. Также сокращается время процесса пиролиза, уменьшается вторичная конверсия пиролизатов, поскольку длительное время их пребывания в зоне с высокой температурой способствует вторичной конверсии продуктов пиролиза, увеличению выхода нежелательных продуктов, таких как кокс, деготь, а также других нежелательных температурноустойчивых продуктов. Интенсивность разогрева сырья способствует улучшению качества пиролизатов. Снижается конденсация веществ, образующих кокс. В пиромасле увеличивается выход изопрена, а также снижаются потери дипентена, характеризующегося химической нестабильностью при повышенных температурах, увеличивается дизельная фракция. В пироуглероде уменьшаются закупорки пор, что приводит к увеличению площади поверхности, а значит к улучшению свойств пироуглерода как сорбента. Большая теплоемкость жидкометаллического теплоносителя обеспечивает значительную постоянную времени в контуре управления температурой жидкометаллического теплоносителя, управляемая подача тепла от горелок гарантировано поддерживает требуемую температуру теплоносителя. При этом стабильность (колебания) температуры жидкометаллического теплоносителя будут сведены к диапазону не более 10°С, что повышает качество пиролизатов. Повышение экологической безопасности обеспечено за счет абсорбции серы, находящейся в сырье, металлом жидкометаллического теплоносителя, что значительно уменьшает образование диоксида серы в дымовых газах. Compared to the prototype reactor, the described reactor does not have an atmospheric airlock, a conveyor, atmospheric airlock doors and their drives, a vacuum air pump, or a nitrogen supply line. There are no nitrogen costs. In addition, losses of thermal energy and labor costs are reduced, the quality of pyrolysates is improved, and environmental safety is increased. The new tire pyrolysis reactor reduces the loss of thermal energy during pyrolysis. This is ensured by the absence of cooling stages in the pyrolysis process after the completion of pyrolysis of the previous volume of rubber and subsequent heating of the next volume of rubber. At the same time, labor costs are reduced by minimizing manual labor, while loading of raw materials, unloading and separation of pyrolysis products is carried out automatically without stopping the pyrolysis process. It is necessary to note the improvement in the quality of pyrolysates, which is ensured by a higher heating rate of the raw materials, and leads to an increase in low molecular weight pyrolysates, compared to processes in the known prototype installation. The time of the pyrolysis process is also reduced, the secondary conversion of pyrolysates is reduced, since a long time of their stay in a high-temperature zone promotes the secondary conversion of pyrolysis products, increasing the yield of undesirable products such as coke, tar, and other undesirable temperature-resistant products. The intensity of heating of raw materials helps to improve the quality of pyrolysates. Condensation of substances that form coke is reduced. In pyro-oil, the yield of isoprene increases, and the loss of dipentene, which is characterized by chemical instability at elevated temperatures, is reduced, and the diesel fraction increases. In pyrocarbon, pore blockages are reduced, which leads to an increase in surface area, and therefore to an improvement in the properties of pyrocarbon as a sorbent. The large heat capacity of the liquid metal coolant provides a significant time constant in the liquid metal coolant temperature control loop; the controlled heat supply from the burners is guaranteed to maintain the required coolant temperature. In this case, the stability (fluctuations) of the temperature of the liquid metal coolant will be reduced to a range of no more than 10°C, which improves the quality of the pyrolysates. Increased environmental safety is ensured by the absorption of sulfur in the raw material by the metal of the liquid metal coolant, which significantly reduces the formation of sulfur dioxide in flue gases.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816135C1 true RU2816135C1 (en) | 2024-03-26 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU6795U1 (en) * | 1997-03-21 | 1998-06-16 | Акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | PLANT FOR PYROLYSIS OF UNFINISHED CAR TIRES |
| RU24464U1 (en) * | 2002-04-08 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина | PLANT FOR PYROLYSIS OF CAR TIRES |
| US20110171114A1 (en) * | 2008-09-25 | 2011-07-14 | Michael John Shaw | Process and apparatus for decomposition of polymer products including those containing sulphur such as vulcanised rubber tyres and recovery of resources therefrom |
| RU2693800C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-07-04 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Device for processing wastes from rubber and polymer materials |
| EP2890763B1 (en) * | 2012-08-30 | 2020-09-09 | Frank Riedewald | Process and system for whole tyres and plastic composites pyrolysis to fuel conversion and compund recovery |
| RU2773469C1 (en) * | 2021-06-18 | 2022-06-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Чистая энергия" | Method for recycling waste from polymer, composite and rubber materials and apparatus for implementation thereof |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU6795U1 (en) * | 1997-03-21 | 1998-06-16 | Акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | PLANT FOR PYROLYSIS OF UNFINISHED CAR TIRES |
| RU24464U1 (en) * | 2002-04-08 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д.Шашина | PLANT FOR PYROLYSIS OF CAR TIRES |
| US20110171114A1 (en) * | 2008-09-25 | 2011-07-14 | Michael John Shaw | Process and apparatus for decomposition of polymer products including those containing sulphur such as vulcanised rubber tyres and recovery of resources therefrom |
| EP2890763B1 (en) * | 2012-08-30 | 2020-09-09 | Frank Riedewald | Process and system for whole tyres and plastic composites pyrolysis to fuel conversion and compund recovery |
| RU2693800C1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-07-04 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Device for processing wastes from rubber and polymer materials |
| RU2773469C1 (en) * | 2021-06-18 | 2022-06-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Чистая энергия" | Method for recycling waste from polymer, composite and rubber materials and apparatus for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2890763B1 (en) | Process and system for whole tyres and plastic composites pyrolysis to fuel conversion and compund recovery | |
| US5720232A (en) | Method and apparatus for recovering constituents from discarded tires | |
| KR100787958B1 (en) | Continuous Pyrolysis System of Waste Synthetic Polymer Compound | |
| SU1033006A3 (en) | Method for recovering organic compounds from oil-bearing shales | |
| US3707129A (en) | Method and apparatus for disposing of refuse | |
| US20090314622A1 (en) | Oil extraction device for pyrolysis of plastics waste material and extraction method thereof | |
| US5205225A (en) | Apparatus for allowing thermal dimensional changes of metal parts in a retort mechanism | |
| NO802554L (en) | PYROLYSE PROCEDURE AND APPARATUS. | |
| US11807813B2 (en) | Installation for the production and a method of producing oil, gas and char for a coal black from elastomers, especially rubber waste, in the process of continuous pyrolysis | |
| JP2020514467A (en) | Pyrolysis gasifier including automatic ash processor | |
| WO2019085528A1 (en) | Cracking and reduction conversion method for household organic wastes | |
| US5224432A (en) | Method for retorting organic matter | |
| US3554143A (en) | Method of and apparatus for thermolytic destructive distillation of carbonaceous materials, including the recovery of certain products therefrom | |
| CN103936253B (en) | A kind of device utilizing microwave and plasma technique in-depth process greasy filth | |
| RU2816135C1 (en) | Tire pyrolysis reactor | |
| RU2251483C2 (en) | Worn tires processing method and a device of its realization | |
| CN216297479U (en) | Pyrolysis type medical waste treatment system | |
| RU88016U1 (en) | MOBILE PLANT FOR PROCESSING RUBBER CONTAINING WASTE | |
| US7255785B2 (en) | Apparatus and process for treatment of waste oils | |
| CN106675592B (en) | Indirect thermal desorption carbonization device and treatment method | |
| RU2291168C1 (en) | Method of the rubber-containing wastes reprocessing and the installation for the method realization (versions) | |
| WO2016036278A2 (en) | Device for processing petroleum waste | |
| EP1255801B1 (en) | Process and plant for treating materials containing ch polymer chains | |
| RU2299806C1 (en) | Method of the wastes reprocessing | |
| JPH11246917A (en) | Dry distillation metal recovery method and apparatus |