| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2275397
СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ резіносодержащіх ТА ІНШИХ ПРОМИСЛОВИХ І ПОБУТОВИХ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ В ХІМІЧНЕ СИРОВИНА І КОМПОНЕНТИ МОТОРНОГО ПАЛИВА
Ім'я винахідника: Платонов Володимир Володимирович (RU)
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "НПК" Технохим "(RU)
Адреса для листування: 109028, Москва, Б. Трьохсвятительський пров., 3/12, комн.508, МІЕМ, ТОВ "НПА", Т.В.Грігорьевой
Дата початку дії патенту: 2005.03.09
Винахід відноситься до хімічної переробки резіносодержащіх, а й промислових і побутових органічних відходів (поліетилен, полістирол, поліізобутилен, капрон, лавсан, енант, найлон, полівінілхлорид, різні види каучуку, фенолформальдегідні наволачние смоли і т. Д.) В компоненти моторного палива і сировину для промисловості основного органічного, нафтохімічного і біохімічного синтезу, виробництву анодної маси для електротермічних і електрохімічних підприємств, гідро-, тепло- і звукоізоляційних матеріалів, асфальтобетону для дорожнього будівництва. Спосіб здійснюють шляхом термокаталітіческого зрідження відходів при підвищених температурах і тиску в вуглеводневому розчиннику з наступним відділенням рідких продуктів і їх ректифікацією з отриманням цільових продуктів. Як вуглеводневої розчинника використовують суміш алкілбензолсодержащіх вуглеводнів з вуглеводневим водорододонорним розчинником, що мають менший час індукційного ефекту. Процес проводять при температурі 200-320 ° С, тиску 1-3 МПа. Як вуглеводневої розчинника, що має менший час індукційного ефекту, ніж алкілбензолсодержащіе вуглеводні, можна використовувати тетралін або фракції парафіново-нафтеновой нафти з межею википання 230-280 ° С. Винахід дозволяє спростити технологію, збільшити продуктивність процесу при одночасному підвищенні вибухо- і пожежонебезпеки, збільшити вихід фракцій з температурою кипіння до 200 ° С високої якості.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до хімічної переробки резіносодержащіх, а й промислових і побутових органічних відходів (поліетилен, полістирол, поліізобутилен, капрон, лавсан, енант, найлон, полівінілхлорид, різні види каучуку, фенолформальдегідні наволачние смоли і т. Д.) В компоненти моторного палива і сировину для промисловості основного органічного, нафтохімічного і біохімічного синтезу, виробництву анодної маси для електротермічних і електрохімічних підприємств, гідро-, тепло- і звукоізоляційних матеріалів, асфальтобетону для дорожнього будівництва.
Проблема хімічної переробки утильних шин (автомобільний, авіаційний та т. Д. Транспорт), різних промислових і побутових органічних відходів є досить актуальною, що зумовлено постійним зростанням кількості цих відходів і, в той же час, відсутністю ефективних способів їх переробки з урахуванням специфіки їх хімічного складу, з отриманням широкого набору цінних продуктів, сировини для промисловості основного органічного і нафтохімічного синтезу.
З урахуванням складного хімічного складу різних органічних відходів і резіносодержащіх матеріалів, найбільш перспективними є методи їх комплексної екологічно чистої хімічної переробки з метою отримання котельного палива, компонентів високооктанових моторних палив, сировини для промисловості нафтохімічного, органічного і біохімічного синтезу, виробництва гідро-, тепло- і звукоізоляційних матеріалів, асфальтобетону для дорожнього будівництва, вуглеграфітових матеріалів, анодної маси для електротермічних і електрохімічних виробництв.
Вирішення цієї проблеми дозволить суттєво розширити сировинну базу вуглеводневої сировини, в якому, в зв'язку зі значним скороченням запасів природного нафти, темпів її розвідки, видобутку та подальшої глибокої переробки, в останні роки відчувається гострий дефіцит; вирішити екологічну проблему комплексної і нешкідливою утилізації резіносодержащіх і широкого асортименту промислових і побутових органічних відходів; значно скоротити витрату вуглеводневої сировини, виробленого на основі нафти, бурого і кам'яного вугілля, горючих сланців, природних бітумів.
Відомий спосіб переробки резіносодержащіх відходів - утильних автошин, що включає подрібнення останніх до 4-0.75 мм, змішання з нафтопродуктами, нагрівання отриманої маси в реакторі при 65-370 ° С протягом часу, достатнього для розчинення матеріалу, каталітичний крекінг отриманого розчину в реакторі при температурі не нижче 450 ° с і підвищеному тиску, вивантаження продукту з реактора і подальшу його дистиляцію з отриманням газоподібних продуктів, бензинової фракції, легких і важких масел (US №4175211, 1976).
Цей спосіб характеризується багатостадійну, складністю технології, пов'язаної з необхідністю подрібнення утильних шин, що досить важко, особливо, при наявності металокорду; використання специфічного каталізатора і його періодичної регенерації; застосування високих температур і тиску, що викликають утворення значних кількостей низькомолекулярних газоподібних продуктів, а й високомолекулярних асфальтенових вуглеводнів за рахунок реакцій конденсації.
Відомий спосіб отримання смоли з резіносодержащіх відходів, що включає їх нагрівання при температурі вище 200 ° С в вуглеводневої рідини тривалістю, що забезпечує перетворення гуми в тягучий маслоподобний продукт, і контактування останнього з каталізатором алкілування (Н 2 SO 3; S 2 Cl 2) після додавання до нього алифатического альдегіду або кетону. Отриману смолу вводять в гумові суміші для виробництва шин (US 3895059, 1975).
Зазначений спосіб і характеризується багатостадійну, необхідністю використання сірчаної кислоти, полухлорістой сірки, здатних викликати протікання реакції конденсації, ущільнення, що ускладнює отримання низькомолекулярних рідких продуктів. Крім того, обмежені і специфічні галузі використання отриманого продукту.
Відомий спосіб переробки резіносодержащіх відходів, що включає перемішування при температурі 290-380 ° С розчину резіносодержащіх відходів з концентрацією 10-80 мас.% В вуглеводневому середовищі і відгін низкокипящих фракцій. Як вуглеводневої середовища використовують продукт деасфальтенізаціі пропаном нафтового гудрону, що містить 2,4-5,9 мас.% Асфальтенов, з температурою розм'якшення 34-45 ° С. Оттон низкокипящих фракцій з температурою википання 230-310 ° С проводять постійно протягом всього процесу перемішування (SU №1613455, 1990).
До недоліків даного способу відносяться, перш за все, обмеження щодо вмісту в вуглеводневому середовищі асфальтенов. Ця умова важко виконати, тому що видобуваються в останні роки нафти і продукти їх переробки характеризуються високим вмістом асфальтенів, смолистих і сероорганических з'єднань, отже, потрібне збільшення числа циклів вилучення перерахованих з'єднань. Крім того, цей метод характеризується недостатньо високим виходом легких фракцій. Сумарна кількість легких фракцій, що википають в інтервалі температур до 230 ° С, становить 12,4-37,8 мас.%.
Відомий спосіб переробки резіносодержащіх відходів, що полягає в їх термоожіженіі при 270-420 ° С, тиску 1-6 МПа в середовищі вуглеводневої розчинника, в складі якого використовують відходи виробництва синтетичного каучуку, і в присутності редкоземельного металу (РЗМ), або в присутності интерметаллидов на основі РЗМ, або в присутності гідриду титану, взятих у кількості 0,5-10,0 мас.% від реакційної суміші. Спосіб передбачає термоожіженіе при масовому співвідношенні вуглеводневої розчинника і відходів 2: 1-4: 1. Спосіб характеризується невисоким коефіцієнтом використання водорододонорного потенціалу компонентів розчинника, що вимагає багаторазового використання його в процесі, постійного відділення від рідких продуктів термоожіженія вихідної сировини, а й підтримки підвищеного тиску в реакційному апараті (RU №2109770, 1998).
Істотним недоліком цього способу є і застосування в якості вуглеводневої розчинника відходів виробництва синтетичного каучуку, які не завжди доступні в необхідній кількості. Крім того, необхідні досить дефіцитні РЗМ, інтерметалліді на їх основі, гідриди кальцію, титану.
Відомий спосіб переробки резіносодержащіх, а й органічних промислових і побутових відходів в хімічну сировину і компоненти моторного палива, що проводиться аналогічно вищеописаному, в якому в якості водорододонорного розчинника використовують один або суміш алкилбензолов (толуолу, ксилолів, етилбензол, діетіл-, тріметіл- і тетраметілбензолов) , що є основою "сирого бензолу" - продукту високотемпературного коксування кам'яного вугілля. Перераховані вуглеводні є ефективними донорами водню, є в великих кількостях, їх застосування в даній технології дозволяє вирішити як технічну, екологічну, так і економічну задачу (патент РФ №2110535, 1998).
Істотним недоліком цього способу є застосування РЗМ, интерметаллидов на основі неодиму, лантану, церію, алюмінію, а й гідридів титану, кальцію, що відносяться до досить дефіцитним матеріалами, труднощі їх подальшого вилучення з маси технічного вуглецю і високосмолістих важких вуглеводневих залишків, високий тиск в реакційному апараті внаслідок низького ступеня використання водню зі складу газової фази, що утворюється в результаті термолізу органічних відходів.
Відомий спосіб переробки органічних полімерних відходів, що включає термоожіженіе відходів при температурі вище 270 ° С при підвищеному тиску щонайменше в одному розчиннику - Алкілбензоли, відділення рідкої фракції і її дистиляцію, при цьому при термоожіженіі відходів використовують підвищений тиск не менше 6,1 МПа, а після дистиляції рідку фракцію з температурою кипіння не менше 210 ° с вводять при термоожіженіі знову переробляються відходів в якості додаткового компонента до розчинника в масовому співвідношенні додаткового компонента і розчинника не менше 1: 1 (патент РФ №2167168, 2001 г.).
Істотним недоліком даного способу є його неефективність при отриманні високооктанової бензинової фракції. Цей недолік виникає внаслідок видалення з реакційної суміші рідкої фракції з температурою кипіння менше 200 ° С. Найбільш активними ініціаторами продовження ланцюга радикальних реакцій є низькомолекулярні алкілбензоли з температурою википання до 200 ° С. Висновок з реакційної суміші цієї фракції і додавання висококиплячих НЕ буде прискорювати процес передачі водню, і в цілому прискорювати процес. Висококиплячих фракцію додають для подальшого термокрекінга з отриманням гасової і соляровим фракцій, але ніяк не високооктанової бензинової фракції.
Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого способу є спосіб, в якому відходи піддають термокаталітіческім зрідження при 220-360 ° С, тиску 1-3 МПа в вуглеводневому водорододонорном розчиннику в присутності ініціатора - вільного йоду і / або йодовмісних сполук, взятих у кількості 0, 01-0,50 мас.% від розчинника з отриманням цільових продуктів. Використовуються неорганічні і органічні йодовмісні сполуки, вибрані з групи, що містить іодіди калію, титану, кобальту, нікелю, етіліодід, третбутіліодід і інші, або їх суміші. Як розчинник використовують алкілбензол, суміш алкилбензолов, алкілбензолсодержащіе вуглеводневі суміші. Переважно спосіб проводять при масовому співвідношенні відходи: розчинник 1: 2-4. Проведення способу дозволяє спростити технологію процесу, підвищити вихід рідких продуктів кращої якості, які можна використовувати в якості компонентів моторного палива і хімічної сировини (патент РФ №2156270, С1, 2000).
До недоліків цього способу можна віднести невисокий ступінь використання водорододонорного потенціалу компонентів розчинника, досить високу енергоємність процесу, обумовлену температурою протікання процесу не менше 220 ° С, а й його тривалістю.
Завданням винаходу є розробка способу, що дозволяє підвищити водорододонорний потенціал розчинника, за рахунок більш ефективного використання водню останнього, спростити технологію, знизити температуру і тиск, збільшити продуктивність процесу при одночасному підвищенні вибухо- і пожежобезпеки, збільшити вихід фракцій з температурою кипіння до 200 ° С, характеризуються низьким вмістом кисень-, азот і сероорганических, а й ненасичених сполук, підвищити якість технічного вуглецю, наповнювача в резіносодержащіх відходах, пірогазу.
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що при переробці резіносодержащіх і органічних промислових і побутових відходів в хімічну сировину і компоненти моторного палива здійснюють термокаталітіческім зрідження відходів при підвищених температурах і тиску в вуглеводневому розчиннику з наступним відділенням рідких продуктів і їх ректифікацією з отриманням цільових продуктів, при цьому, відповідно до винаходу, як вуглеводневої розчинника використовують суміш алкілбензолсодержащіх вуглеводнів з вуглеводневим водорододонорним розчинником, що мають менший час індукційного ефекту, а процес проводять при температурі 200-320 ° с, тиску 1-3 МПа.
В якості другого водорододонорного вуглеводню можна використовувати, зокрема, тетрагідрохінолін, тетрагідрофенантрен, тетрагідроантрацен, октагідропірен, тетралін, фракції парафіново-нафтеновой нафти з межею википання 230-280 ° C і ін.
Однак тетрагідрохінолін, тетрагідрофенантрен, тетрагідроантрацен, октагідропірен в промисловому масштабі не виробляються. Крім того, частина зі згаданих з'єднань, такі як тетрагідрохінолін, тетрагідрофенантрен, тетрагідроантрацен, октагідропірен після віддачі водню перетворюються в поліциклічні ароматичні вуглеводні, які, особливо похідні пірену, проявляють канцерогенні властивості. Тому в кращому варіанті виконання в якості вуглеводневої розчинника, що має менший час індукційного ефекту, ніж алкілбензолсодержащіе вуглеводні, використовують тетралін. Тетралін промислово виробляється шляхом каталітичного гідрування нафталіну. В іншому кращому варіанті виконання використовують фракції парафіново-нафтеновой нафти з межею википання 230-280 ° С.
Переважно спосіб проводять при масовому співвідношенні алкілбензолсодержащіе вуглеводні: тетралін / або фракція парафіново-нафтеновой нафти з межею википання 230-280 ° С, рівним 10: 0,5-10: 2,0.
Переважно спосіб проводять при масовому співвідношенні відходи: розчинник (суміш розчинників), що дорівнює 1: 2-4.
При здійсненні способу можуть використовуватися ініціатори, наприклад, в якості ініціатора може бути використаний вільний йод і / або йодовмісні сполуки, взяті в кількості 0,01-0,50 мас.% Від розчинника.
Ініціаторами можуть бути і використані рідкоземельні метали, або інтерметалліді на основі рідкоземельних металів, або гідрид титану, взяті в кількості 0,5-10,0 мас.% Від реакційної суміші, або інші відомі ініціатори.
Як джерело алкилбензолов доцільно використовувати "сирий бензол" або окремі його компоненти (толуол, ксилоли, сольвент фракція), одержувані при високотемпературному коксуванні кам'яного вугілля і є відходом виробництва металургійного коксу. Кількості "сирого бензолу" досить великі, але раціонального застосування він поки не знаходить. В якості додаткових донорів водню, значно зменшують індукційний період реакцій термолізу органічного матеріалу відходів, доцільно застосування тетраліна або фракцій з межею википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти. Тетралін - продукт каталітичного гідрування коксохімічного нафталіну, його кількості значні, але раціонального застосування поки не знаходить.
Технічний результат від використання винаходу досягається за рахунок введення нової ознаки - застосування суміші алкилбензолов і, як мінімум, одного водорододонорного вуглеводню, що має меншу, ніж алкілбензоли, час індукційного ефекту, наприклад тетраліна або фракції з межею википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти , збагаченої ізоалканамі, циклоалканами і гідроароматичних вуглеводнями (ефективними донорами водню). Технічний результат полягає в суттєвому зменшенні індукційного періоду процесу термолізу органічного матеріалу відходів за рахунок більш високої водорододонорной активності тетраліна і фракції парафіново-нафтеновой нафти з межею википання 230-280 ° С; в підвищенні коефіцієнта використання атомарного водню або рідкої фази для рекомбінації низькомолекулярних радикальних продуктів термолізу органічного матеріалу відходів, збільшення продуктивності реакційного апарату, поліпшення економічних показників процесу в цілому.
У тетралін і фракції з межею википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти, які виступають в ролі ініціаторів реакції, енергія розриву зв'язку С-Н з утворенням атомарного водню має менше значення, ніж енергія розриву аналогічних зв'язків в Алкілбензоли. За рахунок цього можливе зниження температури початку реакції і зниження тиску, а й часу протікання реакції.
Спосіб здійснюється наступним чином.
У обертався автоклав (2 л) завантажують резіносодержащіх, інші промислові і побутові органічні відходи (утильні шини, камери, транспортерні стрічки, прогумовані вентиляційні шахтні рукава, поліетилен, полістирол, поліпропілен, поліізобутилен, синтетичний каучук, поліхлорвініл, капрон, нейлон, енант, лавсан та інші). Потім додають водорододонорний вуглеводневий розчинник в масовому співвідношенні алкілбензоли: тетралін / або фракція з температурою википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти, що дорівнює 10: 0.5-10: 2.0, і ініціатор в необхідній кількості.
Процес термокаталітіческого скраплення відходів здійснюють при температурі 200-320 ° С і тиску 1-3 МПа; масовому співвідношенні відходи: розчинник 1: 2-4.
На початковому етапі реакції, в першу чергу, атомарний водень під впливом йоду або йодовмісних продуктів отщепляется від тетраліна, потім від інших компонентів водорододонорного вуглеводневої розчинника, а й циклогексанов і гідроароматичних вуглеводнів фракції нафти і переноситься до радикальних продуктів, що утворюється при термолизе органічного матеріалу відходів. Перенесення водню додатково інтенсифікується нафталіновими структурами, що утворюються при дегидрировании тетраліна. Цим пояснюється висока швидкість процесу зрідження відходів, низькі значення температури і тиску, високий ступінь використання водню компонентів розчинника і газової фази, глибокий термолиз з'єднань відходів, низький вміст кисень-, азот і сірку, а й ненасичених сполук в утворюються рідких продуктах, високий вихід останніх; підвищення селективності реакцій ізомеризації, циклізації, гідрування і дегідрування, гідродеалкілірованія, гідрування поліамідних, дисульфідних, поліефірних зв'язків, гетероциклов з подальшим їх руйнуванням, відповідальних за утворення значних кількостей циклоалканов, ізоалканов, гідроароматичних і ароматичних вуглеводнів, що характеризуються високими октановими числами; зменшення вмісту в рідких продуктах кисень-, азот і сероорганических, а й ненасичених сполук.
Рідкі продукти відокремлюють від твердих речовин (металокорд, технічний вуглець і інше), після чого піддають ректифікації з отриманням цільових продуктів - фракцій з межею википання до 200 ° С, 200-280 ° С і вище 280 ° С.
Приклади здійснення запропонованого способу наведені в таблиці. Опис прикладу (№4 у таблиці): в обертовий автоклав (2л) завантажують 150 г відходів (утильні гума, шина, поліетилен, полістирол, поліізобутилен, синтетичний каучук, поліхлорвініл та інші), 450 г водорододонорного розчинника, що містить 430 г толуолу і 20 г тетраліна / або фракції з межею википання 230-280 ° с парафіново-нафтеновой нафти, 0,90 г вільного йоду і / або його неорганічних, органічних сполук (йодиди калію, титану, кобальту, етіліодід, третбутіліодід і ін.).
Процес проводять при температурі 300 ° С, тиску 2.5 МПа протягом 30 хвилин. Вихід рідких продуктів становить 95,0 мас. % Від органічного матеріалу відходів, вміст фракції, википає в інтервалі температур до 200 ° С, становить 83,0 мас. % Від рідких продуктів, до 320 ° С - 95,5 мас.%. Отримані фракції можна використовувати в якості високооктанових компонентів моторного палива і хімічної сировини для виробництв основного органічного, біохімічного і нафтохімічного синтезу. Технічний вуглець може бути рекомендований в якості наповнювача в гумовотехнічні вироби, виробництва анодної маси для електротермічних і електрохімічних виробництв.
З таблиці випливає, що використання суміші вуглеводнів донорів водню (алкилбензолов, тетраліна або фракції з температурою википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти) дозволяє підвищити вихід рідких продуктів і вміст в їх складі фракції з межею википання до 200 ° С, збагаченої ізоалканамі , циклоалканами, гідроароматичних і ароматичними вуглеводнями, знизити температуру, тиск, зменшити час процесу.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб переробки резіносодержащіх і промислових і побутових органічних відходів в хімічну сировину і компоненти моторного палива, що включає термокаталітіческім зрідження відходів при підвищеній температурі і тиску 1-3 МПа в вуглеводневому водорододонорном розчиннику з наступним відділенням рідких продуктів і їх ректифікації з отриманням цільових продуктів, що відрізняється тим, що процес проводять в присутності суміші водорододонорних вуглеводнів, в якості одного з яких використовують алкілбензоли, а в якості другого - водорододонорний вуглеводень, що має менший час індукційного ефекту, при цьому процес проводять при температурі 200-320 ° С.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що процес проводять в суміші алкилбензолов і тетраліна, взятих в масовому співвідношенні 10: 0.5-10: 2.0.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що процес проводять в суміші алкилбензолов і фракції з межею википання 230-280 ° С парафіново-нафтеновой нафти, взятих в масовому співвідношенні, рівному 10: 0.5-10: 2.0.
4. Спосіб за п пп.1-4, що відрізняється тим, що в якості ініціатора використовують вільний йод і / або йодовмісні сполуки, взяті в кількості 0,01-0,50 мас.% Від розчинника.
5. Спосіб за п пп.1-4, що відрізняється тим, що процес проводять при масовому співвідношенні відходи: розчинник, що дорівнює 1: 2-4.
Версія для друку
Дата публікації 16.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.