close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 11094

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 10G 1/00
C 10B 53/00
F 23G 5/027
C 08J 11/00
C 10B 49/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОТЕЛЬНО-ПЕЧНОГО ТОПЛИВА ИЗ
ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ, ТОРФА И/ИЛИ БУРОГО УГЛЯ
(ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20050197
(22) 2005.03.02
(43) 2006.12.30
(71) Заявители: Демчук Сергей Всеволодович; Скоромник Олег Дмитриевич (BY)
(72) Авторы: Демчук Сергей Всеволодович; Скоромник Олег Дмитриевич
(BY)
BY 11094 C1 2008.08.30
BY (11) 11094
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Демчук Сергей Всеволодович; Скоромник Олег Дмитриевич (BY)
(56) RU 2062284 C1, 1996.
EA 004393 B1, 2004.
EP 0823469 A1, 1998.
RU 2142357 C1, 1999.
BY a 20030334, 2004.
RU 2079051 C1, 1997.
RU 2174911 C1, 2001.
RU 2202471 C2, 2003.
RU 2212430 C1, 2003.
WO 02/074844 A1, 2002.
(57)
1. Способ получения котельно-печного топлива из органических отходов, торфа и/или
бурого угля, включающий подготовку шихты из исходного сырья, загрузку в реактор,
термообработку в противотоке газифицирующего агента в среде перегретого водяного пара с последовательным прохождением шихты через зоны предварительного нагрева, пиролиза и коксования и удаление продуктов разложения из реактора, отличающийся тем,
что шихту подают в спутный поток противоположно закрученных струй газифицирующего
агента и перегретого пара с температурой 480-500 °С, пиролиз ведут при отрицательном
Фиг. 1
BY 11094 C1 2008.08.30
давлении в реакторе в интервале 0,15-0,20 атм при температуре 450–550 °С в бескислородной среде, после удаления продуктов разложения из реактора твердые частицы углерода отделяют от газообразной фазы и охлаждают, затем на них конденсируют парообразные продукты пиролиза и полученную смесь направляют в диспергатор, где ее
гомогенизируют в кавитационно-сдвиговом режиме до образования раствороподобной
структуры в квазиоднофазном состоянии.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку ведут в реакторе наклонного типа, а шихту подают и перемещают через зоны термообработки в непрерывном режиме посредством лопастного смесителя, при этом газообразные продукты пиролиза и
частицы углерода удаляют путем постоянного отсоса из зоны пиролиза с созданием отрицательного давления.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для приготовления шихты используют изношенные шины и подобные им резиновые отходы, древесные отходы в виде опилок и/или щепы, торф, бурый уголь или их сочетание с размером
кусков 25-50 мм.
4. Способ получения котельно-печного топлива из органических отходов, торфа и/или
бурого угля, включающий подготовку шихты из исходного сырья, загрузку в реактор,
термообработку в противотоке газифицирующего агента в среде перегретого водяного пара с последовательным прохождением шихты через зоны предварительного нагрева, пиролиза и коксования и удаление продуктов разложения из реактора, отличающийся тем,
что шихту подают во встречный поток газифицирующего агента и перегретого пара с
температурой 480-500 °С, пиролиз ведут при отрицательном давлении в реакторе в интервале 0,15-0,20 атм при температуре 450-550 °С в бескислородной среде в режиме кипящего слоя, при этом время пребывания частиц шихты в кипящем слое задают в соответствии
с кинетикой полного пиролиза и деструкции сырья, после удаления продуктов разложения
из реактора твердые частицы углерода отделяют от газообразной фазы и охлаждают, затем на них конденсируют парообразные продукты пиролиза и полученную смесь направляют в диспергатор, где ее гомогенизируют в кавитационно-сдвиговом режиме до образования раствороподобной структуры в квазиоднофазном состоянии.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что термообработку ведут в реакторе вертикального типа, при этом шихту подают в верхнюю часть реактора, а скорость подачи газифицирующего агента и перегретого пара выбирают меньше скорости витания частиц
подаваемой шихты и больше скорости витания частиц твердого углерода, образовавшегося в процессе пиролиза, а удаление газообразных продуктов пиролиза и частиц углерода
производят путем постоянного отсоса из зоны пиролиза с созданием отрицательного давления.
6. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для приготовления шихты используют изношенные шины и подобные им резиновые отходы, древесные отходы в виде опилок и/или щепы с размером частиц 2–5 мм или их сочетание.
7. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для приготовления шихты используют смесь инертных компонентов, в частности песка, с жидкими отходами нефтепродуктов.
8. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для приготовления шихты используют торф, бурый уголь, измельченные отходы пластмасс и/или
их смесь с резиновой крошкой, древесными отходами или отходами нефтепродуктов.
Изобретение относится к области переработки и утилизации углеводородного сырья
путем его термического разложения и может быть использовано для переработки изно2
BY 11094 C1 2008.08.30
шенных шин, отходов древесины, пластмасс, отходов нефтепродуктов, а также торфа, бурого угля, с получением котельно-печного топлива.
Известен ряд методов получения топлива из органических отходов [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
9, 10]. Так, в способе [10] предложено утилизировать органические отходы по замкнутому
циклу в реакторе наклонного типа. Отходы сжигают с образованием парогазовой смеси и
твердого остатка, который распределяется шнеком по всей длине объема реактора и удаляется из него через камеру разгрузки. Степень термического разложения продукта и заданная величина молекулярной массы конечного продукта достигается повторяющимися
циклами взаимодействия тяжелых жидких фракций с твердым остатком. Способ позволяет утилизировать отходы с широко варьируемой молекулярной массой и получать жидкий
продукт заданного химического состава. Технологический процесс снабжен автоматической системой управления температурными режимами в основных холодильниках реактора с сигнализацией при отклонении от заданных параметров.
Недостатком способа является высокая энергоемкость, обусловленная цикличностью
термической переработки исходного сырья, а также неустойчивость (расслаивание) конечного продукта разложения отходов.
Предложен способ переработки твердого углеводородного сырья путем термического
разложения [9]. Способ заключается в термической деструкции твердого углеводородного
сырья (изношенных шин) без доступа кислорода в камере пиролиза нагретым газом, который перепускают по замкнутому контуру до завершения процесса деструкции. При этом
газ отделяют от паров жидкости, когда температура в камере достигает уровня выделения
паров легких фракций пиролизной жидкости. Технология включает загрузку пакетом
цельных автомобильных шин в реактор, подачу теплоносителя, нагрев и последующее
разложение шин с выделением паров пиролизной жидкости, газа и твердого углеродного
остатка с металлическим кордом. Пары конденсируют, а жидкость направляют в емкость
для сбора. Газовую часть продуктов пиролиза собирают в газосборник. Способ характеризуется тем, что нагрев сырья и поддержание в камере температуры разложения осуществляют нагретым газом, отобранным из камеры путем его перепуска по замкнутому контуру
до завершения пиролизного разложения.
Недостатком способа является неэффективный подвод тепла из-за низкой удельной
поверхности сырья, так как шины загружают в камеру пиролиза без предварительной разделки, что существенно снижает скорость процесса термического разложения.
Предложен способ переработки отработанных резиносодержащих изделий [8]. Способ
включает измельчение шин до получения частиц крупностью не более 2,5 мм и извлечение металлического корда. Полученную крошку подают в шихту на коксование с каменным углем в количестве 2-5 % от массы шихты для получения металлургического кокса.
Способ позволяет получать металлургический кокс и химические продукты коксования:
каменноугольную смолу и бензол с одновременным увеличением выхода улучшенных
сортов кокса.
Недостатком известного способа является узконаправленное использование - исключительно в коксохимическом производстве, что сужает энергетическую эффективность
процесса утилизации.
Известен также способ переработки резиновых отходов путем термического разложения с одновременной активацией в парогазовой среде [7]. Согласно способу, отходы - изношенные шины - предварительно измельчают до размеров 300-400 мм и циклически,
порциями по 100 кг, подают в камеру для термообработки. Здесь их шнеком перемещают
от шлюза загрузки до шлюза выгрузки, при этом в камеру вводят насыщенный водяной
пар с температурой 150 °С. При запуске установки в горелке парогенератора сжигают
природный газ и получают перегретый пар с температурой порядка 1000 °С, который подают в камеру термообработки, где при температуре 400 °С протекает термическая дест3
BY 11094 C1 2008.08.30
рукция отходов. Затем твердые отходы направляют во вращающуюся горизонтальную
печь активации, где их обрабатывают водяным паром в количестве 0,8-1,6 кг/кг твердых
продуктов разложения. Газообразную смесь с парами масла выводят из печи активации
при массовом соотношении в ней (3-0,6):1 водяного пара и газов активации и подают в
камеру термообработки, создавая в ней парогазовую среду для разложения отходов. С потоком водяного пара газообразные продукты разложения выводят из камеры термообработки, охлаждают и конденсируют. Неконденсирующиеся газообразные продукты разложения направляют в горелку печи на сжигание, одновременно прекращая подачу
природного газа. Жидкий конденсат (смесь воды и масла) сепарируют, отделяя масло, которое далее сжигают в качестве топлива в парогенераторе, замещая также часть природного газа. Твердые продукты разложения (активированный уголь и металлический корд)
после охлаждения в противотоке водяного пара выгружают из печи и отправляют для
дальнейшего применения.
Недостатком известного способа является сложный процесс обработки исходного углеводородного сырья в две стадии и в двух раздельных аппаратах - в камере термообработки и затем в печи активации, что снижает энергетическую эффективность технологии в
целом.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ переработки изношенных шин
или подобных им отходов, который и выбран в качестве прототипа [5]. Согласно известному способу, готовят шихту из кусков шин или смеси кусков шин с твердым негорючим
материалом и загружают в реактор, где в противотоке кислородсодержащего газифицирующего агента осуществляют термообработку. При этом шихта последовательно проходит через зоны предварительного нагрева, пиролиза, коксования, горения, охлаждения с
последующей выгрузкой твердого остатка. Из реактора выводят целевой продукт переработки в виде аэрозоля, содержащего пары и мелкие капли смол пиролиза, и горючий газ с
мелкодисперсными частицами углерода.
Предварительную разделку шин осуществляют на куски, основная часть которых имеет линейный размер 25-300 мм. В шихту добавляют твердый негорючий материал, например металлический корд или куски огнеупорного кирпича с максимальным линейным
размером более 20 мм, и доля его составляет 2-80 мас. % от массы шихты. Термообработку проводят в плотном слое, где упомянутые куски, составляющие шихту, поддерживают
плотно прилегающими друг к другу. При этом в реакторе устанавливают, в основном, направленный вверх газовый поток, а прилегание кусков друг к другу осуществляют под
действием собственного веса. Процесс проводят непрерывно, для чего загрузку шихты
производят с верхнего конца реактора, а выгрузку - с нижнего конца без остановки процесса. Возможно ведение процесса термообработки периодически, при этом загрузку шихты и выгрузку твердых продуктов переработки производят после остановки реактора.
В состав газифицирующего агента вводят диоксид углерода и/или воду. Воду подают
в зону горения и/или охлаждения, где температура твердых продуктов переработки выше
400 °С, при этом состав газифицирующего агента регулируют путем изменения содержания воды и/или диоксида углерода. Газифицирующий агент подают в зону реактора, где
накапливаются твердые продукты переработки, таким образом, чтобы газовый поток проходил через слой этих продуктов. Компоненты - воду в жидком или парообразном состоянии, углекислый газ и кислород (воздух) - подают раздельно, каждый через отдельное устройство. Расход газифицирующего агента регулируют таким образом, чтобы максимальная температура в реакторе (в зоне горения) составляла 800-1700 °С (предпочтительно
1000-1200 °С), а температура газообразных продуктов на выходе из реактора составляла
230-300 °С. Продукт-газ представляет собой аэрозоль, состоящий из смол пиролиза в парообразном и туманообразном состоянии и генераторного газа, включающего оксид и ди4
BY 11094 C1 2008.08.30
оксид углерода, пары воды, водород, метан, этилен, пропан и другие газы. Выход пиролизных смол составляет порядка 55 %, которые характеризуются химическим составом,
мас. %: C - 86,42; H - 10,72; O - 0,40; N - 1,22; S - 1,26, а твердый остаток переработки содержит от начальной массы шин, мас. %: металлический корд - 14; песок + окись цинка 9; сульфат цинка - 3 (от массы смеси - песок + окись цинка); углерод - не более 0,5 %. Для
очистки продукт-газа от серы (и хлора) в состав твердого негорючего материала возможно
введение известняка или доломита, которые их химически связывают и выводят из реактора с твердым остатком горения.
Недостатком прототипа является высокий температурный режим ведения процесса
термической деструкции, что обусловлено кислородным составом газифицирующего
агента и влечет за собой повышенные энергетические затраты, а также некачественный
выход конечного продукта термической деструкции (аэрозоля и жидких пиролизных
смол), что усложняет дальнейшую переработку для получения пригодных для практического использования продуктов.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков и снижение энергетических затрат на переработку органических, торфа и бурого угля.
Техническим результатом изобретения является получение качественного жидкого
котельно-печного топлива путем переработки органических отходов различных видов (изношенных шин, отходов древесины или отходов нефтепродуктов), а также торфа и/или
бурых углей.
Вариант 1.
Поставленная цель достигается также тем, что в способе получения котельно-печного
топлива из органических отходов, торфа и/или бурого угля, включающем подготовку
шихты из исходного сырья, загрузку в реактор, термообработку в противотоке газифицирующего агента в среде перегретого водяного пара с последовательным прохождением
шихты через зоны предварительного нагрева, пиролиза, коксования и удаление продуктов
разложения из реактора, согласно изобретению, шихту подают в спутный поток противоположно закрученных струй газифицирующего агента и перегретого пара с температурой
480-500 °С, пиролиз ведут при отрицательном давлении в реакторе в интервале 0,15-0,2
атм при температуре 450-550 °С в бескислородной среде, после удаления продуктов разложения из реактора твердые частицы углерода отделяют от газообразной фазы и охлаждают, затем на них конденсируют парообразные продукты пиролиза и полученную смесь
направляют в диспергатор, где ее гомогенизируют в кавитационно-сдвиговом режиме до
образования раствороподобной структуры в квазиоднофазном состоянии.
Термообработку ведут в реакторе наклонного типа, а шихту подают и перемещают через зоны темообработки в непрерывном режиме посредством лопастного смесителя, при
этом газообразные продукты пиролиза и частицы углерода удаляют путем постоянного
отсоса из зоны пиролиза с созданием отрицательного давления.
В качестве исходного сырья для приготовления шихты используют изношенные шины
и подобные им резиновые отходы, древесные отходы в виде опилок и/или щепы, торф,
бурый уголь или их сочетание с размером кусков 25-50 мм.
Вариант 2.
Поставленная цель достигается также тем, что в способе получения котельно-печного
топлива из органических отходов, торфа и/или бурого угля, включающем подготовку
шихты из исходного сырья, загрузку в реактор, термообработку в противотоке газифицирующего агента в среде перегретого водяного пара с последовательным прохождением
шихты через зоны предварительного нагрева, пиролиза, коксования и удаление продуктов
разложения из реактора, согласно изобретению, шихту подают во встречный поток газифицирующего агента и перегретого пара с температурой 480-500 °С, пиролиз ведут при
5
BY 11094 C1 2008.08.30
отрицательном давлении в реакторе в интервале 0,15-0,2 атм при температуре 450-550 °С
в бескислородной среде в режиме кипящего слоя, при этом время пребывания частиц
шихты в кипящем слое задают в соответствии с кинетикой полного пиролиза и деструкции сырья, после удаления продуктов разложения из реактора твердые частицы углерода
отделяют от газообразной фазы и охлаждают, затем на них конденсируют парообразные
продукты пиролиза и полученную смесь направляют в диспергатор, где ее гомогенизируют в кавитационно-сдвиговом режиме до образования раствороподобной структуры в квазиоднофазном состоянии.
Термооработку ведут в реакторе вертикального типа, при этом шихту подают в верхнюю часть реактора, а скорость подачи газифицирующего агента и перегретого пара выбирают меньше скорости витания частиц подаваемой шихты и больше скорости витания
частиц твердого углерода, образовавшегося в процессе пиролиза, а удаление газообразных
продуктов пиролиза и частиц углерода производят путем постоянного отсоса из зоны пиролиза с созданием отрицательного давления.
В качестве исходного сырья для приготовления шихты используют изношенные шины
и подобные им резиновые отходы, древесные отходы в виде опилок и/или щепы с размером частиц 2-5 мм или их сочетание.
В качестве исходного сырья для приготовления шихты используют смесь инертных
компонентов, в частности песка, с жидкими отходами нефтепродуктов.
В качестве исходного сырья для приготовления шихты используют торф, бурый уголь,
измельченные отходы пластмасс и/или их смесь с резиновой крошкой, древесными отходами или отходами нефтепродуктов.
Технически результат, согласно предлагаемому изобретению, достигается благодаря
оптимизации процессов подготовки исходного сырья и режимов термообработки. Так, известно, что скорость гетерогенной химической реакции определяется как количество вещества, реагирующее на единице поверхности в единицу времени, и не связана с изменением его концентрации. В случае паровой деструкции органических материалов, величина
поверхности S, на которой протекает химическая реакция, полностью определяет все технические характеристики реактора. При этом теоретически максимальной производительности процесса переработки можно достичь при S→∞. Кроме того, интенсивность процессов деструкции, происходящих в реакторе, зависит не только от скорости протекания
химических реакций на поверхности частиц органических отходов, но и от гидродинамической обстановки вблизи частиц. При высокой скорости химических реакций, интенсивность процесса деструкции отходов и характер массообмена, главным образом, определятся конвективно-диффузионным механизмом переноса пара с определенными
термодинамическими параметрами в зоне реакции. В случае же массообмена при очень
медленно протекающих химических реакциях можно считать, что пар посредством конвективно-диффузионного механизма быстро переносится к зоне реакции, и характер массообмена определяется скоростью протекания химической реакции.
В разработанном способе в двух вариантах оптимально реализованы рассмотренные
выше условия термической деструкции органических отходов. Первым вариантом предусмотрено использование исходного сырья с крупностью частиц 25-50 мм, при этом реактор имеет наклонное расположение и снабжен лопастным смесителем, а его режим работы
обеспечивает оптимальное время пребывания крупноизмельченных частиц отходов в зоне
пиролиза и полную их деструкцию. В случае переработки изношенных шин такое исполнение реактора и ведение технологического процесса обеспечивает полное отделение
углерода от металлического корда и его удаление из реактора. Во втором варианте реализации способа термообработку ведут в кипящем слое, при этом размер частиц для реализации оптимального режима деструкции, согласно указанным выше условиям, составляет
2-5 мм, что обеспечивает формирование кипящего слоя и эффективное взаимодействие
6
BY 11094 C1 2008.08.30
частиц с паром. Скорость движения перегретого пара выбирают меньше скорости витания
частиц сырья в реакторе (для предотвращения их уноса) и больше скорости витания образовавшихся частиц углерода для обеспечения его отсоса в верхней части реактора вместе
с газообразными продуктами органического характера. В обоих вариантах процесс деструкции органических отходов ведут в среде перегретого пара при отрицательном давлении в зоне пиролиза реактора, поддерживая разряжение в диапазоне 0,15-0,2 атм и температуру 480-500 °С.
Для получения качественного котельно-печного топлива продукты разложения после
удаления из реактора направляют в диспергатор, где осуществляют гомогенное перемешивание жидкой фазы и мелкодисперсных частиц углерода с получением готового котельно-печного топлива. При этом за счет специально разработанного процесса диспергирования частиц многокомпонентной смеси в условиях суперинтенсивной деформации на
молекулярном уровне полностью изменяется структура последней. При скоростях деформации 2000 с-1 и выше происходит образование жидких раствороподобных структур с образованием квазиоднофазного состояния, которое закрепляют путем гомогенизации за
счет интенсивного гидродинамического кавитационного воздействия. В режиме сильносдвигового течения напряжения сдвига на границах раздела фаз компонентов достигают
порядка (25-30)×103 н/м2, что превышает или равно величине поверхностного натяжения.
Такие условия гомогенизации обеспечивают получение устойчивой и стабильной системы
на основе углеводородных компонентов, представляющей собой высококачественное котельно-печное топливо с высокими экологическими показателями, которое при сгорании
характеризуется пониженными выбросами сернистых и азотистых соединений.
Сущность способа поясняется чертежами на фиг. 1-3.
На фиг. 1 приведена схема процесса переработки отходов в спутном потоке перегретого пара.
На фиг. 2 - схема переработки отходов в режиме кипящего слоя.
На фиг. 3 - схема гомогенизации продуктов термообработки.
Установка для реализации способа содержит наклонный реактор 1 или вертикальный
реактор 2 (по варианту 2), систему загрузки 3 и систему выгрузки 5 со шнековыми питателями 4. Наклонный реактор 1 содержит лопастной смеситель 21 для перемещения шихты в рабочих зонах снизу вверх навстречу закрученному спутному потоку перегретого пара. Парогенератор 6 с пароперегревателем 7, связанный с паропроводом 8 подачи
перегретого пара в реактор 1 (или 2), и систему отсоса 9 с циклоном 10 для разделения
мелкодисперсного углерода (сажи), паров и газообразных продуктов разложения с бункером 11 для выгрузки сажи и продуктопровод 12, связывающий его с конденсатором 13.
Газопровод 12, связывающий циклон 10 с конденсатором 13, и газопровод 14 для обратной подачи газообразных продуктов пиролиза на дожигание в парогенератор 6, пароперегреватель 7. Сепаратор 15 связан газопроводом 16 с конденсатором 13 и снабжен вытяжной системой 17 удаления газов и создания разряжения в реакторе 1 (или 2). Трубопровод
18 для подачи жидких продуктов пиролиза из сепаратора 15, предварительно смешанных
с сажей, в емкость-накопитель 19, которая трубопроводом 22 связана с системой гомогенизации 20. Система гомогенизации 20 (фиг. 3) включает приемную емкость 23, напорный
трубопровод 24, насос 25, который трубопроводом 26 связан с диспергатором 27 с приводным двигателем 28 и трубопроводом 30 с емкостью 29 для сбора печного топлива.
Способ реализуют следующим образом.
В соответствии с вариантом 1 исходное сырье предварительно измельчают до получения кусков шихты размером 25-30 мм. При этом отработанные шины также предварительно разделывают, отделяя металлокорд от резины любым известным способом, например механическим, путем обработки на специальном фрезерном приспособлении (на
чертеже не показано). Подготовленное таким образом сырье через систему загрузки 3
7
BY 11094 C1 2008.08.30
шнековым питателем 5 подают в реактор 1, где посредством лопастного смесителя 21
шихту перемещают навстречу газифицирующему агенту в смеси перегретым водяным паром. При этом шихта последовательно проходит через зоны предварительного нагрева,
пиролиза, коксования, горения и удаления продуктов разложения из реактора. Пиролиз
ведут под отрицательным давлением в реакторе в интервале 0,15-0,2 атм. при температуре
450-550 °С в бескислородной среде. Для создания рабочей среды в зоне пиролиза пар, полученный в парогенераторе 6, предварительно пропускают через пароперегреватель 7 и
вместе с газифицирующим агентом (газом) в виде спутного потока противоположно закрученных струй с температурой 480-500 °С подают в реактор 1. Закрутку потока газа и
пара осуществляют путем ввода его по касательной к образующей стенки реактора 1 через
тангенциально установленные форсунки (на чертеже не показано). Газообразные продукты
разложения удаляют из реактора 1 и, отсасывая через систему 9, направляют в циклон 10,
где твердые частицы углерода (сажу) отделяют от газообразной фазы. Парообразные продукты пиролиза пропускают через конденсатор 13 и охлаждают, осаждая на частицах углерода. Жидкие продукты пиролиза, смешанные с сажей, по трубопроводу 18 направляют
в емкость-накопитель 19. Твердые продукты пиролиза через систему выгрузки 5 шнековым питателем 4 периодически, по мере накопления, удаляют из рабочей зоны реактора 1
в бункер-накопитель 31. Неконденсирующиеся газообразные продукты пиролиза из циклона 10 после конденсатора 13 по газопроводу 14 подают обратно в парогенератор 6, пароперегреватель 7 на дожигание. Через вытяжную систему 17 газ удаляют из реактора 1,
создавая в нем разряжение в интервале 0,15-0,2 атм, при этом он проходит через конденсатор 13 и по газопроводу 16 поступает в сепаратор 15. Из емкости-накопителя 19 смесь
жидких продуктов пиролиза с сажей направляют по трубопроводу 22 в приемную емкость
23 системы гомогенизации 20 для получения готового продукта - котельно-печного топлива. Из емкости 23 системы гомогенизации 20 по напорному трубопроводу 24 насосом 25
жидкие продукты пиролиза в смеси с сажей закачивают в гомогенизатор 27, где их обрабатывают в кавитационно-сдвиговом режиме до образования раствороподобной структуры в квазиоднофазном состоянии, а затем выгружают по трубопроводу 30 в емкость 29
для готового продукта. Полученный после обработки в гомогенизаторе 27 продукт имеет
характерные свойства, присущие темному котельно-печному топливу.
В соответствии с вариантом 2 шихту готовят с крупностью частиц не более 2-5 мм путем предварительного дробления любым известным способом исходного сырья. Например
отходов древесины (ветки, обрезки, щепу), бурого угля или торфа, которые предварительно измельчают на щековых дробилках (на чертеже не показано) и далее подают в систему
загрузки 3, откуда шнековым питателем 4 сверху загружают в вертикальный реактор 2.
Для создания эффективного теплообмена в кипящем слое в реактор 2 также загружают
инертный теплоноситель (например, кварцевый песок). В случае переработки отходов в
виде жидких нефтепродуктов (нефтешламов и/или ее производных - тяжелые и легкие
фракции, парафины) их предварительно также смешивают с кварцевым песком фракции
2-5 мм. Для создания рабочего температурного режима в зоне пиролиза (450-550 °С) в реактор 2 подают по паропроводу 8 перегретый пар с температурой 480-500 °С из пароперегревателя 7 во встречный поток шихты и газифицирующий агент (газ) через форсунки (на
чертеже не показано). Скорость подачи перегретого пара задают меньше скорости витания
частиц подаваемой шихты и больше скорости витания частиц твердого углерода, образовавшегося в процессе пиролиза, а удаление газообразных продуктов пиролиза и частиц
углерода производят путем постоянного их отсоса из зоны пиролиза через вытяжную систему 17 с созданием отрицательного давления в интервале 0,15-0,2 атм.
В табл. 1 приведены режимы процесса переработки различных видов исходного сырья
в соответствии с вариантами 1 и 2 предлагаемого способа получения котельно-печного
топлива.
8
BY 11094 C1 2008.08.30
Таблица 1
Состав шихты
исходное сырье)
Режим переработки
Размер (харакДавление
Температура
терное сечение)
в реакторе,
перегретого
частиц шихты,
Р, атм
пара, Т, °С
L, мм
Температура
в зоне пиролиза, Т, °С
Резиновые отходы
450-480
0,15-0,18
25-50
480-500
(отработанные шины)
2 Торф + кв. песок
460-490
0,17-0,19
2-5
490-500
3 Бурый уголь + кв. песок
500-550
0,19-0,2
2-5
490-500
Древесные отходы +
4
480-500
0,16-0,18
25-50
480-490
рез. отходы (шины)
Нефтешламовые
5
470-510
0,18-0,2
2-3 (песок)
490-500
отходы + кв. песок
Смесь: торф + древесные опилки/щепа +
6
520-550
0.19-0,2
2-5
485-500
резиновые отходы
(в равных частях)
В табл. 2 приведены технические характеристики котельно-печного топлива, полученного из различных видов отходов согласно табл. 1.
1
Таблица 2
Технические характериИсходные виды отходов и режимы переработки
стики котельно-печного
(согласно табл. 1)
топлива
1
2
3
4
5
6
Фракционный состав:
10 % перегоняется при
165-170 167-175 170-173 165-167
165-168
Т, °С, не ниже
90 % перегоняется при
355-360 350-357 351-356 356-359
357-360
Т, °С, не выше
Кинематическая вязкость
60-98
при 20 °С, мм2/с,
7,2-7,8
7,1-7,5
7,7-8,0
7,3-7,7
7,6-8,0
(при 80 °С)
не более
Темп, вспышки в закры90-110
том тигле, °С, не ниже
45-49
47-50
48-51
46-49
(в закры48-52
том тигле)
Массовая доля серы, %,
0,9-1,1
0,5-0,6
0,6-0,62 0,92-1,0
0,5-1,5
0,97-1,1
не более
Кислотность, мг
KОН/100 см3 топлива,
4,8-5,0
4,9-5,1
4,9-5,0
5,0-5,1
Отсут.
5,0-5,2
не более
Зольность, %, не более
0,015 0,017-0,02 0,018-0,02 0,021
0,12-0,14 0,019-0,02
Коксуемость 10 %-ного
0,31-0,35 0,3-0,32 0,33-0,35 0,32-0,34
6,0
0,34-0,36
остатка, %, не более
Содержание воды, %
Следы (но не более 0,3-1,0)
Цвет
черный
Плотность при 20 °С,
Не нормируется (945-960)
кг/м3
9
BY 11094 C1 2008.08.30
В табл. 3 приведены показатели для бытового печного топлива согласно ГОСТ 10585-99
(ТУ 38.101656-87) Российской Федерации.
Таблица 3
Характеристики котельнопечного топлива по
ГОСТ 10585-99
Показатели
Фракционный состав:
10 % перегоняется при Т, С, не ниже
90 % перегоняется при Т, °С, не выше
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с, не более
Темп. вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже
Массовая доля серы, %, не более
в малосернистом топливе
в сернистом топливе
Кислотность, мг KОН/100 см3 топлива, не более
Зольность, %, не более
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более
Содержание воды, %
Цвет
Плотность при 20 °С, кг/м3
160
360
8,0
45
0,5
1,1
5,0
0,02
0,35
следы
От светло-коричневого
до черного
Не нормируется, определение
обязательно
Как видно из табл. 2 и 3, получаемая в процессе переработки из различных отходов
топливная смесь вполне удовлетворяет требованиям ГОСТ 10585-99 (ТУ 38.101656-87) на
бытовое печное топливо. Для улучшения его низкотемпературных свойств (при использовании в зимнее время) возможно введение традиционных депрессорных присадок на основе сополимера этилена с винилацетатом, что обеспечивает температуру застывания не
ниже -15 °С.
Предлагаемый способ переработки отходов углеводородного сырья испытан в опытно-экспериментальных условиях, а технология получения котельно-печного топлива на
его основе готовится к промышленному освоению.
Источники информации:
1. Патент RU 2062284 С1, 1996.
2. Патент ЕА 0043393 В1, 2004.
3. Патент ЕР 0823469 А1, 1998.
4. Патент RU 2142357 С1, 1999.
5. Патент BY a 20030334, 2004.
6. Патент RU 2079051 C1, 1997.
7. Патент RU 2174911 C1, 2001.
8. Патент RU 2202471 C2, 2003.
9. Патент RU 2212430 C1, 2003.
10. Патент WO 2074844 Al, 2002.
10
BY 11094 C1 2008.08.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
323 Кб
Теги
11094, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа