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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2213107

СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ПОЛІМЕРНИХ ВІДХОДІВ

Ім'я винахідника: Летечін В.М.
Ім'я патентовласника: Летечін Володимир Михайлович; Летечіна Тетяна Володимирівна; Старков Сергій Віталійович
Адреса для листування: 125009, Москва, а / я 184, ППФ "ЮС", пат.пов. В.В.Курьянову, рег.№ 0108 (для Летечіна)
Дата початку дії патенту: 2001.01.16

Винахід відноситься до способу хімічної переробки органічних промислових і побутових полімерних відходів в моторне паливо і хімічна сировина. Спосіб включає термоожіженіе відходів в реакторі при робочій температурі і підвищеному тиску в розчиннику з одержанням рідких продуктів, відділення рідкої фракції від твердих продуктів і її дистиляцію. Циклічну переробку здійснюють в пристрої, забезпеченому, щонайменше, одним додатковим реактором, в якому проведення операцій способу зміщене за часом, причому на стадії термоожіженія відходів в кожен з реакторів додатково вводять частину нагрітих продуктів з іншого реактора зі стадії після термоожіженія. Запропонований спосіб дозволяє спростити технологію і збільшити вихід легких фракцій з температурою кипіння до 200 ^{o C.}

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до хімічної переробки органічних промислових і побутових полімерних відходів (таких як: резіносодержащіх, поліетилен, полістирол, поліізобутилен, капрон, лавсан, полівінілхлорид, синтетичний і натуральний каучук і т.д.) в моторне паливо і хімічна сировина, яке в подальшому може бути використано в органічному і нафтохімічному синтезі, виробництві асфальтобетону для дорожнього будівництва, звукоізоляційних матеріалів, анодної маси для електродугових печей, електролізних ванн і інших цілей.

Проблема хімічної переробки різних органічних промислових і побутових полімерних відходів є досить актуальною в зв'язку з постійним збільшенням кількості даних відходів. З урахуванням особливостей хімічного складу різних органічних відходів і резіносодержащіх матеріалів найбільш перспективними є методи їх глибокої комплексної хімічної переробки з метою отримання котельного та високоякісного моторного палива, сировини для органічного і нафтохімічного синтезу, виробництва гідро-, тепло- і звукоізоляційних матеріалів, асфальтобетону для дорожнього будівництва , вуглеграфітових матеріалів, анодної маси для електротехнічних і електрохімічних виробництв.

Вирішення цієї проблеми дозволяє істотно розширити базу вуглеводневої сировини, в якому останні роки відчувається гострий дефіцит, вирішити екологічну проблему по комплексній і нешкідливою утилізації резіносодержащіх та інших органічних промислових і побутових відходів, суттєво розширити базу вуглеводневої сировини, виробленого з нафти, вугілля, горючих сланців, природних бітумів.

Відомий спосіб гідроконверсії натуральної або синтетичної гуми, що включає термоожіженіе відходів в реакторі при робочій температурі і підвищеному тиску щонайменше в одному розчиннику, відділення рідкої фракції і її дистиляцію, розвантаження перероблених відходів (Патент США 1390239, C 10 G 1/10, опубл. 1975 г.).

Обмеженням способу є його велика енергоємність і можливість переробки тільки гуми.

Найбільш перспективним є спосіб переробки резіносодержащіх відходів в моторне паливо і хімічна сировина, що включає термоожіженіе відходів при температурі вище 270 ^o С при підвищеному тиску щонайменше в одному вуглеводневому розчиннику при певному масовому співвідношенні розчинника і відходів, відділення рідкої фракції і її дистиляцію (Міжнародна заявка WO 95/20007, C 08 J 11/20, опубл. 27.07.95).

У цьому способі в якості вуглеводневої розчинника використовують відходи виробництва синтетичного каучуку, взяті в масовому співвідношенні до вихідних резіносодержащіх відходів, що дорівнює (2-4): 1 відповідно, а процес термоожіженія здійснюють при температурі 270-420 ^o С і тиску 1-6 МПа.

Крім того, в одному з варіантів здійснення способу, щоб проводити процес безперервно, отриману після дистиляції рідкої фракції фракцію з температурою кипіння вище 200 ^o С частково повертають в процес в якості добавки до вихідного вуглеводневому розчиннику в масовому співвідношенні 1: (5-10) відповідно , а частину, що залишилася зазначеної фракції виділяють в якості цільового продукту.

Перевагою цього способу є спрощення технології і збільшення виходу легких фракцій з температурою кипіння (t кип) до 200 ^o С.

Обмеженням способу є використання в якості розчинника відходів від виробництва синтетичного каучуку, а такі відходи не завжди доступні в необхідній кількості. Час переробки відходів становить кілька годин, а сам спосіб володіє високою енергоємністю. Тому цей спосіб обмежений у застосуванні.

Найбільш близьким є спосіб переробки полімерних відходів, що включає завантаження відходами та, щонайменше, одним розчинником реактора, термоожіженіе відходів в реакторі при робочій температурі і підвищеному тиску з отриманням рідких продуктів, скидання тиску в реакторі, відділення рідкої фракції від твердих продуктів і її дистиляцію , розвантаження перероблених відходів (Патент Російської Федерації 2110535, З 08 J 11/04, опубл. 10.05.98).

У цьому способі термоожіженіе відходів виробляють при температурі 270-420 ^o С і тиску 1-6 МПа при масовому співвідношенні розчинника і відходів (2-4): 1 відповідно в присутності редкоземельного металу або інтерметалідів на основі рідкоземельних металів, або в присутності гідриду титану, взятих у кількості 0,5-10% від маси реакційної суміші.

Перевагою цього способу є використання в якості розчинника Алкілбензоли, наприклад, обраного з ряду: толуол, ксилол, диметил-, тріметіл-, тетраметілбензол або їх суміші, або використання в якості розчинника продукту перегонки "сирого бензолу", одержуваного в результаті високотемпературного коксування кам'яного вугілля , що дозволяє підвищити вихід рідких продуктів, а й зміст в останніх фракцій з температурою кипіння до 200 ^o С. Таким чином, спосіб дозволяє підвищити ступінь конверсії резіносодержащіх та інших органічних відходів.

Обмеженнями способу є:

- Для ефективного термоожіженія процес проводять в присутності редкоземельного металу або інтерметалідів на основі рідкоземельних металів або в присутності гідриду титану, взятих у кількості 0,5-10% від маси реакційної суміші, що ускладнює технологічний процес, а видалення цих додаткових каталізаторів і добавок з утворюється при переробці найціннішого цільового продукту - технічного вуглецю є дуже складним;

- Велика енергоємність і тривалий час, необхідні на нагрів і термоожіженіе відходів, висока собівартість переробки;

- Недостатньо висока продуктивність процесу по виходу високооктанової бензинової фракції з низьким вмістом сероорганических і ненасичених сполук;

- Висока витрата розчинника при отриманні високоякісної бензинової фракції та технічного вуглецю з поліпшеними якісними характеристиками;

- Невисокий вихід готового продукту в розрахунку на реактор, і переривчастий технологічний цикл переробки, пов'язаний з необхідністю завантаження-вивантаження реактора розчинником і відходами, тривалістю нагрівання і термоожіженія відходів.

Розв'язувана винаходом завдання - підвищення продуктивності, зниження енергоємності на одиницю продукції, розширення функціональних можливостей і підвищення якості одержуваного продукту.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні заявленого способу, - прискорення технології з використанням недефіцитних водорододонорних розчинників; забезпечення переробки, крім органічних полімерних відходів, і відходів, одержуваних при виробництві синтетичного каучуку і високотемпературного коксування кам'яного вугілля; підвищення продуктивності процесу по виходу різних фракцій, в тому числі високооктанової; поліпшення якості технічного вуглецю.

Для вирішення поставленого завдання з досягненням технічного результату у відомому способі переробки полімерних відходів, що включає завантаження відходами та, щонайменше, одним розчинником реактора, термоожіженіе відходів в реакторі при робочій температурі і підвищеному тиску з отриманням рідких продуктів, скидання тиску в реакторі, відділення рідкої фракції від твердих продуктів і її дистиляцію, розвантаження перероблених відходів, відповідно до винаходу вводять додатковий реактор, переробку органічних полімерних відходів здійснюють циклічно шляхом завантаження в додатковий реактор відходів і порції нового розчинника під час термоожіженія відходів в згаданому реакторі, після термоожіженія відходів в згаданому реакторі частина нагрітих рідких продуктів зі згаданого реактора вводять в додатковий реактор і виробляють термоожіженіе відходів в додатковому реакторі при підігріві суміші порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску, під час підігріву суміші в додатковому реакторі виробляють в згаданому реакторі скидання тиску, а розвантаження перероблених відходів в згаданому реакторі виробляють під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі, під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі виробляють завантаження відходами та порцією нового розчинника згаданого реактора, після термоожіженія відходів в додатковому реакторі частина нагрітих рідких продуктів з додаткового реактора вводять в згаданий реактор і виробляють термоожіженіе відходів в згаданому реакторі при підігріві суміші порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску, під час підігріву суміші в згаданому реакторі виробляють в додатковому реакторі скидання тиску, а розвантаження перероблених відходів в додатковому реакторі виробляють під час термоожіженія відходів в реакторі, цикл повторюють.

Можливі додаткові варіанти здійснення способу, в яких доцільно, щоб:

- Порцію розчинника попередньо підігрівали в ємнісних теплообменниках, приєднаних до виходів згаданих реакторів;

- При термоожіженіі відходів виділяється пірогазу утилізували б в газовій печі, підключеної до реакторів і призначеної для підігріву суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури;

- При термоожіженіі відходів суміш порції нового розчинника і частина нагрітих рідких продуктів циркулювала в реакторі або додатковому реакторі;

- Як розчинник використовували алкінбензол;

- Термоожіженіе відходів в реакторі виробляли при робочій температурі вище 270 ^o С і підвищеному тиску не менше 6,1 МПа;

- Кількість частини нагрітих рідких продуктів вибирали в масовому відношенні до порції нового розчинника не менше 6: 1;

- Масове співвідношення частини нагрітих рідких продуктів і порції нового розчинника до відходів вибирали в діапазоні від 0,8 до 5: 1.

Зазначені переваги, в і особливості цього винаходу пояснюються кращим варіантом його здійснення з посиланнями на прикладені креслення.

Фиг.1 зображує спрощену схему пристрою для реалізації способу

Фиг.2 - стандартний цикл термоожіженія відходів в одному реакторі

Фіг. 3 - графік виходу двухреакторного пристрою на заявляється спосіб з двогодинним
циклом роботи одного реактора

Спосіб переробки полімерних відходів (фіг.1) включає завантаження відходами та, щонайменше, одним розчинником реактора 1, термоожіженіе відходів в реакторі 1 при робочій температурі і підвищеному тиску з отриманням рідких продуктів, скидання тиску в реакторі 1, відділення рідкої фракції від твердих продуктів і її дистиляцію, розвантаження перероблених відходів з реактора 1. При цьому процес виробляють в одному виробничому циклі завантаження до розвантаження.

У спосіб вводять додатковий реактор 2, переробку органічних полімерних відходів здійснюють циклічно (див. Фіг.3, графік після виходу на циклічний режим функціонування після п'яти годин запуску реактора 1) шляхом завантаження в додатковий реактор 2 відходів і порції нового розчинника під час термоожіженія відходів в реакторі 1. Після термоожіженія відходів в реакторі 1 частина нагрітих рідких продуктів з реактора 1 вводять в додатковий реактор 2 і виробляють термоожіженіе відходів в додатковому реакторі 2 при підігріві суміші порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску. Під час підігріву суміші в додатковому реакторі 2 виробляють в реакторі 1 скидання тиску. Розвантаження перероблених відходів в реакторі 1 виробляють під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі 2. Під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі 2 виробляють завантаження відходами та порцією нового розчинника реактора 1. Після термоожіженія відходів в додатковому реакторі 2 частина нагрітих рідких продуктів з додаткового реактора 2 вводять в реактор 1 і виробляють термоожіженіе відходів в реакторі 1 при підігріві суміші порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску. Під час підігріву суміші в реакторі 1 виробляють в додатковому реакторі 2 скидання тиску. Розвантаження перероблених відходів в додатковому реакторі 2 виробляють під час термоожіженія відходів в реакторі 1. Цикл повторюють.

Реактор 1 і додатковий реактор 2 (фіг.1) конструктивно можуть бути виконані ідентичними або трохи відрізнятися за обсягом, в останньому випадку кілька спотворюється симетрія графіків (фіг.3) для реактора 1 і додаткового реактора 2, однак сутність способу від цього не змінюється. Зрозуміло, що в процес можуть бути включені і кілька додаткових реакторів 2, при цьому всі реактори можуть бути пов'язані між собою, наприклад, по кільцевій схемі або паралельної схемою.

Такий же принцип функціонування використовують при виході реактора 1 і додаткового реактора 2 на циклічний режим роботи (див. Графік 3 протягом перших п'яти годин роботи), хоча при виході на циклічний режим проведення деяких операцій зміщене у часі за рахунок більшого початкового часу нагріву розчинника в реакторі 1 і додатковому реакторі 2.

Для виходу на циклічний режим до циклічної переробки відходів в додатковий реактор 2 завантажують відходи і порцію розчинника під час термоожіженія відходів в реакторі 1. Після термоожіженія відходів в реакторі 1 частина нагрітих рідких продуктів з реактора 1 вводять в додатковий реактор 2 і виробляють термоожіженіе відходів в додатковому реакторі 2 при підігріві суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску. Під час підігріву суміші в додатковому реакторі 2 виробляють в реакторі 1 скидання тиску і розвантаження перероблених відходів. Під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі 2 виробляють завантаження відходами та порцією нового розчинника реактора 1. Після термоожіженія відходів в додатковому реакторі 2 частина нагрітих рідких продуктів з додаткового реактора 2 вводять в реактор 1 і виробляють термоожіженіе відходів в реакторі 1 при підігріві суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску. Під час підігріву суміші в реакторі 1 виробляють в додатковому реакторі 2 скидання тиску. Розвантаження перероблених відходів в додатковому реакторі 2 виробляють під час термоожіженія відходів в реакторі 1.

При стандартному термоожіженіі відходів (фіг.2) основні витрати пов'язані з нагріванням реактора 1. У собівартості вони становлять 75% від усіх витрат, навіть коли повертається в процес отримана після дистиляції рідка фракція з температурою кипіння вище 200 ^o С в якості добавки до розчинника. Час нагріву і охолодження реактора 1 збільшує весь технологічний цикл, що зменшує продуктивність одного реактора 1.

Додаткові варіанти здійснення способу спрямовані на додаткове зниження енергоємності способу і поліпшення якості виходу цільового продукту.

Оскільки основний час в технологічному циклі займає час на нагрів реактора 1 і додаткового реактора 2, а і на термоожіженіе відходів, то порцію нового розчинника попередньо підігрівають в ємнісних теплообменниках 3, приєднаних до згаданих реакторів 1, 2 (фіг.1). Це дозволяє використовувати раніше непродуктивних витрат тепло розігрітої газової суміші при її конденсації.

Пірогазу, що виділяється в процесі переробки відходів, з випарного апарату або з ректифікаційної колони може бути зібраний в газгольдері (на фіг.1 не показані). Доцільно виділяється пірогазу утилізувати в газовій печі 4, підключеної до згаданих реакторів 1, 2. Електропіч в відомих технічних рішеннях служить тільки для нагріву розчинника. Заміна електропечі на газову піч 4, з'єднані за схемою фіг.1, дозволяє розігріти розчинник до виходу на циклічну роботу згаданих реакторів 1, 2, а й виробляти підігрів суміші порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури в процесі циклічної роботи реактора 1 і додаткового реактора 2. виділяється пірогазу в процесі переробки відходів подається з газгольдера в газову піч і служить продуктом згоряння газової печі, що додатково знижує собівартість процесу.

При термоожіженіі відходів доцільно, щоб суміш порції нового розчинника і частини нагрітих рідких продуктів циркулювала в реакторі 1 або додатковому реакторі 2. Для цього циркуляційний насос 5 (фіг.1) при термоожіженіі відходів не вимикається, клапани 6 відкриваються відповідним чином, щоб створити циркуляційний контур , і під дією циркуляційного насоса 6 розчинник циркулює в одному зі згаданих реакторів 1, 2. Або по черзі відкривають і закривають відповідні клапани 6, щоб розчинник циркулював то в реакторі 1, то в додатковому реакторі 2. Реакція термоожіженія переходить з статичної в динамічну, що скорочує час процесу термоожіженія з 60 хвилин за стандартним режиму до 45 хвилин. При циркуляції розчинника, крім того, відбувається поділ технічного вуглецю і металокорду в процесі термоожіженія, що дозволяє з більшою продуктивністю і в більшому обсязі витягти ці продукти окремо.

При здійсненні даного способу для вирішення поставленого завдання можуть бути використані різні розчинники. Використання в якості розчинника алкінбензола, наприклад толуолу, ксилолу, диметил-, тріметіл-, тетраметілбензола, дозволяє забезпечити якісні характеристики безпосередньо рідкого продукту.

Термоожіженіе відходів в реакторі виробляють при робочій температурі вище 270 ^o С і підвищеному тиску не менше 6,1 МПа. Як показали дослідження, підвищення тиску від 6,1 МПа і вище дає прискорення технологічного процесу і збільшення виходу рідких продуктів до 94 мас.% Від органічної маси відходів і сприятливо позначається на чистоті технічного вуглецю, що є цінною електротехнічним сировиною. Обробка технічного вуглецю в середовищі азоту і атомарного водню при підвищеному тиску призводить до значного поліпшення електротехнічних властивостей і інших споживчих якостей продукту.

Використання частини нагрітих рідких продуктів для ведення в реактор 1 або додатковий реактор 2 з температурою кипіння понад 200 ^o С призводить до економії кількості розчинника до 80%, знижує собівартість процесу і підвищує загальний вихід фракції з t кипіння менше 200 ^o С до 86 мас.% від виходу рідких продуктів. Як показали дослідження, кількість частини нагрітих рідких продуктів можна вводити в масовому співвідношенні рідкого продукту до порції нового розчинника не менше 6: 1, що додатково дозволяє зменшити використовується кількість алкінбензола.

Масове співвідношення частини нагрітих рідких продуктів і порції нового розчинника до відходів може бути вибрано в залежності від виду переробляються відходів в діапазоні від 0,8 до 5: 1. При термоожіженіі резіносодержащіх відходів кількість алкінбензола збільшують, а при переробці поліетилену або лавсану зменшують.

Найуспішніше заявлений спосіб переробки полімерних відходів промислово застосуємо в технологічних процесах хімічної переробки органічних промислових і побутових полімерних відходів.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб переробки полімерних відходів, що включає завантаження відходами та, щонайменше, одним розчинником реактора, термоожіженіе відходів в реакторі при робочій температурі і підвищеному тиску з отриманням рідких продуктів, скидання тиску в реакторі, відділення рідкої фракції від твердих продуктів і її дистиляцію, розвантаження перероблених відходів, що відрізняється тим, що вводять, щонайменше, один додатковий реактор, циклічну переробку полімерних відходів здійснюють шляхом завантаження в додатковий реактор відходів і порції розчинника під час термоожіженія відходів в реакторі, після термоожіженія відходів в реакторі частина нагрітих рідких продуктів з реактора вводять в додатковий реактор і виробляють термоожіженіе відходів в додатковому реакторі при підігріві суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску, під час підігріву суміші в додатковому реакторі виробляють в реакторі скидання тиску, а розвантаження перероблених відходів в реакторі виробляють у час термоожіженія відходів в додатковому реакторі, під час термоожіженія відходів в додатковому реакторі виробляють завантаження відходами та порцією нового розчинника згаданого реактора, після термоожіженія відходів в додатковому реакторі частина нагрітих рідких продуктів з додаткового реактора вводять в реактор і виробляють термоожіженіе відходів в реакторі при підігріві суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури і при підвищеному тиску, під час підігріву суміші в реакторі виробляють в додатковому реакторі скидання тиску, а розвантаження перероблених відходів в додатковому реакторі виробляють під час термоожіженія відходів в реакторі, цикл повторюють.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що порцію розчинника попередньо підігрівають в ємнісних теплообменниках, приєднаних до виходів згаданих реакторів.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при термоожіженіі відходів виділяється пірогазу утилізують в газовій печі, підключеної до згаданих реакторів і призначеної для підігріву суміші порції розчинника і частини нагрітих рідких продуктів до робочої температури.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при термоожіженіі відходів суміш порції розчинника і частина нагрітих рідких продуктів циркулює в реакторі або додатковому реакторі.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості розчинника використовують алкінбензол.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що термоожіженіе відходів в реакторі виробляють при робочій температурі вище 270 ^o С і підвищеному тиску не менше 6,1 МПа.

7. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що кількість частини нагрітих рідких продуктів вибирають в масовому відношенні їх до порції нового розчинника не менше 6: 1.

8. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що масове співвідношення частини нагрітих рідких продуктів і порції нового розчинника до відходів вибирають в діапазоні від 0,8 до 5: 1.

Версія для друку
Дата публікації 16.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів