| 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 RU2269415
СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ зношених шин ТА ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ
Ім'я винахідника: Антоненко Володимир Федорович (RU); Анікєєв Валер'ян Миколайович (RU)
Ім'я патентовласника: Криворучко Євген Петрович (RU); Комлик Сергій Михайлович (RU)
Адреса для листування: 644029, г.Омск, а / с 251, С.Н. Філоненко
Дата початку дії патенту: 2005.10.10
Винахід відноситься до термічної переробки вуглеводневої сировини, зокрема до утилізації зношених шин та інших резино-технічних виробів. У способі термічної переробки зношених шин здійснюють піроліз подрібнених шин в реакторі при температурі 550-800 ° С в середовищі відновного газу, отриманого в генераторі відновлювальних газів спалюванням газів, що містять вуглеводні, і здійснюють розподіл продуктів піролізу. У способі використовують теплової агрегат. Щонайменше, частина виходять з реактора газоподібних продуктів піролізу з парами рідких вуглеводнів подають в генератор відновлювальних газів і теплової агрегат. Щонайменше, частина виходять з теплового агрегату димових газів подають в генератор відновлювальних газів і реактор. Для здійснення способу передбачена установка для термічної переробки зношених шин, що містить реактор, систему відводу утворюються в реакторі газів, підключений до реактора генератор відновлювальних газів, систему подачі в реактор подрібнених шин і приймальний пристрій для твердого залишку піролізу. Установка забезпечена тепловим агрегатом із засобом виведення димових газів, а система відводу утворюються в реакторі газів підключена до генератора відновлювальних газів і тепловому агрегату. Засіб виведення димових газів підключено до генератора відновлювальних газів і реактору. Винахід дозволяє виключити з процесу подачу перегрітої водяної пари, замінивши його подачею димових газів, і замість вуглеводневого газу використовувати продукти піролізу при отриманні відновного газу.
ОПИС ВИНАХОДИ
Група винаходів відноситься до галузі термічної переробки вуглеводневої сировини, зокрема до утилізації шин та інших гумотехнічних виробів.
Відомий спосіб переробки використаних шин вакуумним піролізом при 490-510 ° С і абсолютному тиску менше 5 кПа з отриманням вуглецевої сажі з поглинанням йоду 0,13-0,15 кг / кг, масляним числом по ДБФ (80-100) 10-5 м 3 / кг і числом фарбувальної здатності 55-63 (патент США 5087436, опубл. 11.02.92).
Відомий спосіб термічної переробки зношених шин, що включає їх завантаження в реактор, піроліз матеріалу з подальшим поділом продуктів піролізу і вивантаження твердого залишку. Піроліз проводять при температурі до 1000 ° С в середовищі відновного газу (патент Великобританії 1481352, опубл. 27.07.77).
Загальним недоліком вищевказаних способів є складне апаратурне оформлення процесу і великі енергетичні витрати при здійсненні процесу.
Відомий спосіб переробки горючих відходів типу зношених шин або подібних гумових відходів, що містить завантаження в реактор шихти, яка, по крайней мере, частково складається з шматків горючих відходів для того, щоб піролізовать і газифікувати останні, встановлення газового потоку крізь завантажену шихту шляхом подачі в реактор кисневмісного газифицирующего агента і виведення газоподібних і рідких продуктів переробки з реактора, при цьому максимальну температуру в реакторі підтримують в межах 800-1700 ° С (патент РФ №2062284, опубл. 20.06.1996).
Відомий спосіб переробки зношених шин, що містить їх термічний розклад при 400-600 ° С з утворенням парогазових продуктів і твердого вуглецевого залишку, охолодження їх до 40-50 ° С, поділ їх на рідкі та пароподібні фази і твердий вуглецевий залишок, при цьому охолодження вуглецевого залишку ведуть випаровуванням піролізної води з додаванням в зону охолодження газоподібного аміаку (патент РФ №2142357, опубл. 10.12.99).
В патентах №2062284 та №2142357 переробку зношених шин здійснюють в середовищах кисневмісного газоподібного агента, що подається в шар матеріалу, що переробляється, тобто в окислювальному газовому середовищі, що збільшує енергетичні витрати на переробку матеріалу.
Найбільш близьким за технічною сутністю є відомий з патенту РФ №2139187 (опубл. 10.10.1999) спосіб термічної переробки зношених шин, за яким подрібнені шини завантажують в реактор, піроліз матеріалу здійснюють при температурі 550-800 ° С в середовищі відновного газу при співвідношенні відновного газу до матеріалу 0,20-0,45: 1 з наступним поділом продуктів піролізу. Відновлювальний газ отримують методом неповного згоряння вуглеводнів з 
= 0,4-0,085, а при закінченні піролізу подають перегрітий пар при 250-300 ° С в кількості 0,03-0,12: 1 до завантажуваного матеріалу.
Зазначений спосіб здійснюють в установці, що містить реактор, систему відводу утворюються в реакторі газів, підключений до реактора генератор відновного газу, пароперегрівача, бункер для подачі в реактор подрібнених шин і приймальний пристрій для твердих залишків термічного розкладання продуктів.
Недоліком даного винаходу є високі енергетичні витрати за рахунок використання зовнішнього джерела вуглеводнів для відновного газу і пари.
Завданням винаходу є усунення вищевказаних недоліків і створення способу переробки зношених шин і установки для його здійснення, що дозволяють підвищити ефективність переробки при зниженні енергетичних витрат і отриманні якісних продуктів, які підлягають повторному використанню
Поставлена задача вирішується тим, що в способі термічної переробки зношених шин, при якому здійснюють піроліз подрібнених шин в реакторі при температурі 550-800 ° С в середовищі відновного газу, отриманого в генераторі відновлювальних газів спалюванням газів, що містять вуглеводні, і здійснюють розподіл продуктів піролізу, новим є те, що використовують теплової агрегат, щонайменше, частина виходять з реактора газоподібних продуктів піролізу з парами рідких вуглеводнів подають в генератор відновлювальних газів і теплової агрегат, а, щонайменше, частина виходять з теплового агрегату димових газів подають в генератор відновлювальних газів і реактор. Переважно при цьому проводити піроліз при сумарному співвідношенні відновного газу до матеріалу 0,8-1,1: 1.
Доцільно частину димових газів в кількості до матеріалу 0,25-0,50: 1 подавати безпосередньо в реактор при температурі 120-180 ° С.
Поставлена задача вирішується і тим, що спосіб згідно винаходу здійснюють в установці термічної переробки зношених шин, що містить реактор, систему відводу утворюються в реакторі газів, підключений до реактора генератор відновлювальних газів, систему подачі в реактор подрібнених шин і приймальний пристрій для твердого залишку піролізу. Новим є те, що установка забезпечена тепловим агрегатом із засобом виведення димових газів, а система відводу утворюються в реакторі газів підключена до генератора відновлювальних газів і тепловому агрегату, при цьому засіб виведення димових газів підключено до генератора відновлювальних газів і реактору.
Доцільно доповнити установку системою виділення жидкотопливной фракції, встановленої з можливістю підключення до системи відводу утворюються в реакторі газів.
Переважно доповнити установку системою попереднього нагрівання подрібнених шин, пов'язану із засобом виведення димових газів і засобом відведення димових газів в атмосферу. Доцільно забезпечити установку засобами контролю температури заданих зон реактора, а й забезпечити її керованими засобами заданого регулювання витрати газів.
Далі винахід пояснюється з посиланнями на прикладений креслення, на якому зображена установка відповідно до винаходу.
 |
Установка для термічної переробки зношених шин і гумотехнічних виробів містить теплоізольований герметичний реактор 1, пов'язаний у верхній частині шлюзовим живильником 2 з обігрівається бункером 3 для подрібнених шин; пов'язане з реактором 1 через шлюзовий живильник 4 в нижній частині реактора приймальний пристрій 5 для твердого залишку піролізу; пов'язаний з реактором 1 генератор відновного газу 6; теплової агрегат 7, виконаний у вигляді котла з пальникових пристроїв 8 і засобом 9 відведення димових газів в атмосферу. Реактор 1 через виконаний в його верхній частині канал відбору піролізних газів 10 і послідовно включеними в газопровід регулятор витрати 11, засіб для створення тяги 12 і регулятор витрати 13 пов'язаний з пальникових пристроїв 8 теплового агрегату 7, а через канал відбору піролізних газів 10, регулятор витрати 11, засіб для створення тяги 12 і регулятор витрати 14 з пальникових пристроїв генератора відновного газу 6 через його перший впускний елемент 15. Тепловий агрегат 7 своїм каналом відбору димових газів 16 через включені в газопровід засіб для створення тяги 17, регулятор витрати 18, засіб для створення тяги 19, регулятор витрати 20 і клапан 21 пов'язаний з генератором 6 за допомогою його другого впускного елемента 22, а через засіб для створення тяги 17, клапан 18, засіб для створення тяги 19, регулятор витрати 20 і клапан 23 з нижньою частиною реактора 1 за допомогою впускного каналу 24. Канал відбору димових газів 16 пов'язаний із засобом 9 відведення димових газів в атмосферу. Генератор відновного газу 6 виконаний таким чином, щоб забезпечувалася можливість регулювання температури подаються з нього в реактор 1 газів до заданої величини. |
Для забезпечення стійкості горіння установка включає контур подачі атмосферного повітря засобом для створення тяги 25 через клапан 26 в пальниковий засіб генератора 6 за допомогою першого впускного елемента 15, а через клапан 27 в пальниковий пристрій 8 теплового агрегату 7.
Установка виконана з пристроєм виділення жидкотопливной фракції, виконаним у вигляді конденсатора 28, що підключається до каналу відбору піролізних газів 10 через отсечной клапан 29 і регулятор витрати 11, а до резервуару для збору рідини 30 насосом 31.
Установка виконана з контуром попереднього нагрівання подрібнених шин, що знаходяться в бункері 3, димовими газами, що подаються з каналу відбору димових газів 16 теплового агрегату 7 засобом для створення тяги 17 через клапан 32 і вхідний патрубок 33 розміщеного в бункері 3 нагрівального кошти 34 (змійовика), з якого вони виводяться через патрубок 35 в засіб відводу димових газів 9.
Встановлювані в лініях зв'язку клапани і регулятори витрати є регульованими і можуть бути виконані як з ручним керуванням, так і / або з електроприводом, що витримує необхідні температури газових потоків.
Як засіб для створення тяги можуть бути використані вентилятор, димосос, компресор, або ежектор.
Контроль і регулювання процесу ведуть з використанням засобів контролю температури. Датчик температури 36 призначений для температурного контролю зони реактора між впускним каналом 24 введення димових газів і вхідним каналом генератора 6 в реактор 1. Контроль зони піролізу здійснюють датчиком 37, розміщеним поблизу нижньої частини зони піролізу, і датчиком 38, розміщеним поблизу верхньої частини зони піролізу.
Контроль виходу газоподібних продуктів піролізу здійснюють датчиком 39, встановленим поблизу каналу відбору піролізних газів 10. Реактор забезпечений і датчиком рівня 40.
Приймальний пристрій 5 для твердого залишку піролізу пов'язано з магнітним сепаратором 41 для поділу твердого залишку піролізу на металеву складову, виведену (по стрілці А) і вуглецевий залишок, що відправляється на упаковку (по стрілці В).
Робота установки і процес термічного розкладання зношені шин здійснюють наступним чином.
Подрібнені зношені шини або використані гумовотехнічні вироби подають в бункер 3. Перед першим запуском установки нижню частину реактора 1 заповнюють твердим вуглецевим матеріалом (невикористана сажа). Газами від допоміжного резервного палива прогрівають знаходяться в бункері 3 подрібнені шини і піднімають температуру в реакторі 1 підключенням резервного палива до пальникового пристрою генератора 6 через перший впускний елемент 15. При досягненні робочої температури (температури піролізу) резервне паливо відключають і починають здійснювати безперервний процес піролізу, подаючи гази піролізу в генератор 6.
Подрібнені гумові шини з бункера 3 через живильник 2 надходять в реактор 1. У нижню частину реактора подають відновний газ з генератора 6 при температурі 550-800 ° С в кількості 0,45-0,70: 1.
Відновлювальна газове середовище - це середовище, що має в своєму складі Н 2, СО, СН 4 і не містить вільний кисень.
Межі масового співвідношення відновного газу до завантажується крихті шин визначені експериментальним шляхом, виходячи з площі поверхні оброблюваного матеріалу і швидкості його переробки.
Водень і ненасичені вуглеводні, що містяться в відновному газі, при температурі понад 500 ° С вступають в реакцію з вуглеводневими сполуками, що містяться на поверхні гумової крихти, утворюючи пари вуглеводневих сполук від С 5 до C 14 і вуглеводневі гази від C 1 до C 5. Ці пари в суміші з відновлювальних газом з температурою 220-250 ° С виводять з верхньої частини реактора 1 і засобом для створення тяги 12 подають на спалювання в пальниковий пристрій 8 теплового агрегату 7 і в генератор відновного газу 6 через його перший впускний елемент 15 в кількості 0,1-0,2 частини газів піролізу.
Частина вуглеводневих парів, що виводяться з каналу 10 при включенні відсічного клапана 29, може бути направлена в конденсатор 28, з якого виділену рідина направляють в ємність 30. Після конденсатора суміш газів і Несконденсировавшиеся парів вуглеводнів направляють або на спалювання через регулятор витрати 13 в тепловій агрегат 7 , або через регулятор витрати 14 в пальниковий пристрій генератора відновлювальних газів через перший впускний елемент 15.
Димові гази засобом для створення тяги 17 подають через клапан 21 в генератор відновлювальних газів 6 через його другий впускний елемент 22 для створення необхідної температури 550-800 ° С, а по закінченню піролізу через клапан 23 в зону охолодження і обробки твердого залишку в нижній частині реактора 1. Загальна кількість поданих в реактор димових газів 0,25-0,50: 1 до матеріалу.
Гази при температурі 120-180 ° С містять водяну пару в кількості 8-10% і кисень 4-7%.
Водяна пара і кисень, нагріваючись за рахунок тепла твердих продуктів, вступають з рештою на їх поверхні вуглеводнями по відомим реакцій:
C n H m + O 2 = CO + H 2 O + H 2 + CO 2
C n H m + H 2 O = H 2 + CO + CO 2
і утворюють додатковий обсяг відновного газу, який надходить в реакційну зону реактора 1. Сумарна кількість відновного газу, що надходить з генератора 6 і із зони охолодження і обробки твердого залишку становить до матеріалу 0,7-1,1: 2.
Після охолодження димовими газами тверді продукти, що містять вуглецевий залишок (сажа, метал, мінеральні складові гумових сумішей), виводять через живильник 4 в охолоджуване приймальний пристрій 5 для твердих продуктів і сепаратором 41 здійснюють поділ залишку на вуглецевий залишок і метал.
Продуктивність установки по виділенню рідини залежить від режиму роботи теплового агрегату і регулюється (наприклад, збільшується або зменшується в залежності від сезону).
Приклад.
Попередньо нагріті в бункері 3 подрібнені шини (5-30 мм) нагрівають відновлювальних газом в співвідношенні газу до матеріалу 0,5: 1 при температурі 650 ° С, отриманим в генераторі 6 при = 0,7, при спалюванні 0,15 частини продуктів піролізу. Час обробки 22 хвилини. Після закінчення піролізу в нижню частину реактора подають димові гази при температурі 140 ° С з теплового агрегату 7 в співвідношенні 0,3 до завантажуваного матеріалу.
В результаті піролізу отримують 68% газоподібних і пароподібні вуглеводнів і 32% твердого залишку від ваги матеріалу, що завантажується. Вихід рідкої фази з газоподібних і пароподібні вуглеводнів становить 59, 5%. Щільність рідини d 420, г / см 2 - 0,92, в'язкість кінематична, C ст - 5,5, температура спалаху у відкритому тиглі, ° С - 94.
Після поділу твердого залишку на вуглець і метал, вуглець має наступні показники по ASTM: йодне число, мл / 100 г - 112; зовнішня поверхня, STAB - 110; світлопропускання толуольного екстракту,% - 98; адсорбція ДБФ, мл / 100 г - 93.
Результати проведених експериментів зведені в таблиці 1. З таблиці випливає, що при низьких температурах піролізу твердий вуглецевий залишок (сажа) має низькі фізико-хімічні показники і не придатний для подальшого використання, або вимагає додаткової обробки. При високих температурах піролізу підвищується вихід газоподібних вуглеводнів, а щільність рідкої фази збільшується, що свідчить про високий вміст важких вуглеводнів, і подальша переробка (і застосування) значно ускладнюється.
Запропонований спосіб утилізації шин і гумотехнічних виробів є екологічно чистим і економічним способом отримання енергії і в порівнянні з прототипом дозволяє виключити з процесу подачу перегрітої водяної пари, замінивши його подачею димових газів, а й замість вуглеводневого газу використовувати продукти (гази) піролізу при отриманні відновного газу , за винятком запуску установки.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб термічної переробки зношених шин, при якому здійснюють піроліз подрібнених шин в реакторі при температурі 550-800 ° С в середовищі відновного газу, отриманого в генераторі відновлювальних газів спалюванням газів, що містять вуглеводні, і здійснюють розподіл продуктів піролізу, що відрізняється тим, що використовують теплової агрегат, щонайменше, частина виходять з реактора газоподібних продуктів піролізу з парами рідких вуглеводнів подають в генератор відновлювальних газів і теплової агрегат, а, щонайменше, частина виходять з теплового агрегату димових газів подають в генератор відновлювальних газів і реактор.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що піроліз проводять при сумарному співвідношенні відновного газу до матеріалу 0,8-1,1: 1.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що частина димових газів в кількості до матеріалу 0,25-0,50: 1 подають в реактор при температурі 120-180 ° С.
4. Установка для термічної переробки зношених шин, що містить реактор, систему відводу утворюються в реакторі газів, підключений до реактора генератор відновлювальних газів, систему подачі в реактор подрібнених шин і приймальний пристрій для твердого залишку піролізу, що відрізняється тим, що забезпечена тепловим агрегатом із засобом виведення димових газів, а система відводу утворюються в реакторі газів підключена до генератора відновлювальних газів і тепловому агрегату, при цьому засіб виведення димових газів підключено до генератора відновлювальних газів і реактору.
5. Установка по п.4, що відрізняється тим, що додатково містить систему виділення жидкотопливной фракції, змонтовану з можливістю підключення до системи відводу утворюються в реакторі газів.
6. Установка по п.4, що відрізняється тим, що додатково містить систему попереднього нагрівання подрібнених шин в згаданій системі подачі, пов'язану із засобом виведення димових газів.
Версія для друку
Дата публікації 31.10.2006гг
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.