CZ98296A3 - Process of plastic material partial oxidation - Google Patents
Process of plastic material partial oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- CZ98296A3 CZ98296A3 CZ96982A CZ98296A CZ98296A3 CZ 98296 A3 CZ98296 A3 CZ 98296A3 CZ 96982 A CZ96982 A CZ 96982A CZ 98296 A CZ98296 A CZ 98296A CZ 98296 A3 CZ98296 A3 CZ 98296A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sludge
- gas
- plastic
- water
- fuel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/006—Combinations of processes provided in groups C10G1/02 - C10G1/08
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/466—Entrained flow processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/005—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
- C10K1/121—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors containing NH3 only (possibly in combination with NH4 salts)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
Hydrotermální úprava a částečná oxidace plastických materiálů
Oblast technikv
Vynález se týká způsobu zacházení s odpadem plastického materiálu, který by byl v souladu s životním prostředím.
Zvláště se týká způsobu zhodnocení odpadu plastických materiálů pro výrobu čerpatelných kalů uhlovodíkových tekutých roztoků a hydrotermálně upravených odpadů uhlíkatých materiálů obsahujících plastický materiál a zavádění zmíněného kalu do zplynovače s částečnou oxidací, pro výrobu syntézního plynu, redukčního plynu nebo topného plynu.
Dosavadní stav techniky
Odpad z plastů je pevný organický polymer ve formě desky, protlačovaných tvarových plástů, výlisků, ztužených plastů, laminátů a pěnových plastů. V USA se prodává ročně kolem 30 miliard kilogramů plastů. Například zvýšená výroba automobilů přináší i zvýšené množství použitých plastů. Velká část těchto plastických materiálu končí jako odpadní plasty na skládkách. Ačkoliv množství plastů tvoří jen malou část odpadu na skládkách, tj. okolo 7% hmotnosti a okolo 20% objemu, vyvolává to potíže při jejich zahrabávání. Náklady na skladování na skládkách činily v roce 1993 12$ až 100$ na tunu (mimo náklady na dopravu), přičemž náklady neustále stoupají. Skladování na skládkách se nejeví jako přijatelný a tolerovatelný způsob zacházení s plastickými materiály.
Vlivem kombinovaného jevu nepopulárnosti dnešních zařízení a na druhé straně potřeba států umožnit normální růst obyvatelstva, jsou skládky přesto všude na světě předmětem zákazu. Existující zařízení rovněž čelí problému, jak dlouho ještě budou fungovat. Toxické odpady ze skladovaných plastů prosakuji do spodních vod, které jsou společným zdrojem pitné vody. Rovněž spalování na místě nebo ve spalovnách, což je alternativní metoda zacházení s plasty, je velmi nežádoucí, jelikož silně zamořuje okolí škodlivými plyny a sazemi. Pokud jde o recyklovatelné plasty, je ekonomicky vhodné recyklovat jen okolo 1% váhového množství plastových odpadů. Z toho co bylo řečeno je zřejmé, že zacházení s odpadem plastických materiálu je problém, který z hlediska životního prostředí národy nejvíce tíží. Přijatelným způsobem, z hlediska životního prostředí, se jeví možnost částečného zkapalnění širokého spektra plastických surovin na zpracování, čímž se zmenší objem a rovněž náklady na zpracování částečnou oxidací. Vyrábí se tak syntézní plyn, redukční plyn a topný plyn. Kromě toho je relativní střední výhřevnost plastického materiálu větší než 3,000 Btu/lb, což je vhodné pro vnitřní tepelné procesy, nebo pro vedlejší výrobu horké vody nebo páry.
Podstata vynálezu
Vynález se týká, z hlediska životního prostředí přijatelného způsobu částečné oxidace čerpatelného vodního kalu hydrotermálně upraveného tuhého uhlíkatého plastického materiálu, obsahujícího anorganické plnidlo nebo ztužujicí materiál, přičemž se vyrábí syntézní plyn, redukční plyn nebo topný plyn, kdy tento způsob má následující kroky:
1) granulace plastického materiálu obsahujícího plnidlo nebo ztužujicí materiál,
2) míšení granulovaného plastu z 1) s vodou pro výrobu kalu, který má obsah pevných částic v rozsahu od 60 do 80 % hmotnosti,
3) předehřívání kalu z 2) po dobu v rozmezí okolo 5 minut až 1 hodiny, při teplotě od 176,5°C do 246°C a bez přítomnosti vzduchu v uzavřeném systému,
4) hydrotermální úpravu předehřátého kalu z 3) v uzavřené nádobě bez přístupu vzduchu prováděnou po dobu 15 až 90 minut a při teplotě v rozmezí 2 3 2^’C až 343°C a při tlaku okolo 100 do 120 psig a nad hodnotou tlaku vodní páry při této teplotě,
5) chlazení hydrotermálně upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37, 7°C až 93,2eC, a separování alespoň jednoho druhu plynu z kalu, a to ze skupiny sestávající z CO^, CO, H^S, NH^ a lehkých uhlíkatých plynů,
6) míšení ochlazeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivem a vodou, za účelem výroby čerpatelného vodního kalu, který má obsah pevných částic v rozmezí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostní poměr tuhého uhlíkového paliva ke kalu v rozmezí až 5 dílů hmotnosti tuhého uhlíkového paliva na každý díl hmotnosti kalu a
7) částečnou oxidaci zmíněného čerpatelného kalu z 6) plynem obsahujícím volný kyslík, za účelem výroby surového syntézního plynu, topného plynu nebo redukčního plynu.
U jiného provedení se surový syntézní plyn, topný plyn nebo redukční plyn zavádí do obvyklé čisticí zóny, kde se odstraňuji z plynu nečistoty.
Příklady provedení vynálezu
Předmět vynálezu řeší způsob, jakým je možné se zbavit se odpadu z plastů, aniž by se znečistilo životní prostředí národa. Současně s tím se vyrábí vedlejší neznečišťující výrobky jako například syntézní plyn, redukční plyn, topný plyn a nezávadná struska.
Zpracování odpadu z plastických materiálů, jak to bylo popsáno, na čerpatelnou suspenzní palivovou náplň generátoru částečné oxidace obsahuje alespoň jeden tuhý uhlíkatý termoplastický materiál nebo termoset, který obsahuje přidruženou anorganickou látku, to je plnidlo a ztužujicí materiál. V odpadu plastů se rovněž obvykle nachází síra. Odpad z plastů může pocházet ze zastaralého zařízení, domácích kontejnerů, obalů průmyslových zdrojů a vyřazených automobilů. Směs plastů obsahuje části různého stáří a různého složení. Za přítomnosti různých množství nespalitelných anorganických látek obsažených v plastech jako plnidla, katalyzátory, pigmenty a ztužujicí činidla, je obnova plastických materiálů obecně nevhodná. Kromě toho, úplné spálení může uvolnit toxické a škodlivé složky, včetně prchavých a kovů a hydrogen halogeny. Přidružené anorganické látky v odpadu tuhých plastických látek zahrnují plnidla, například oxid titanu, steatit, oxid hliníku, siřičitan barnatý a uhličitany. Katalyzátory a urychlovače pro plasty- termosety obsahují složky cínu u polyuretanů a kobalt a složky manganu u polyesterů. Vyskytují se barvy a pigmenty, například složky kadmia, chrómu, kobaltu a mědi, nekovové kovy jako hliník nebo měď v pláštích ostřižků drátů, kovové filmy, tkaná nebo netkaná skelná vlákna, grafit a ztužujicí látky obsahující bor (B), ocel, mosaz a vložky z niklu, olověné sloučeniny z plastických automobilních akumulátorů. Ostatní těžké kovy jako kadmium, arsen, barium, chróm, selen a rtuť se mohou rovněž vyskytovat. Anorganické složky se nachází v tuhých uhlíkatých materiálech s plastem ve stopovém množství až v 60% hmotnosti, stejně tak v množství 1 až 20% hmotnosti. Odpad plastického materiálu se může vyskytovat jako deska, fólie, výlisek, vytlačovaný materiál, ztužený plast a pěnový plast. V tab.l je uveden přehled o prodeji tuhých uhlíkatých plastů v USA v r.1991, které jsou vhodné jako výchozí materiály pro použití u tohoto vynálezu.
Tab.l | |
Materiál 1991 | (mil.liber) |
Acrylobutadienstyren (ABS) | 1,125 |
Akryl | 672 |
Alkyd | 315 |
Buničina | 840 |
Epoxy | 428 |
Nylon | 536 |
Fenolová prysk. | 2,556 |
Polyacetal 140
Polykarbonát 601
Polyester, termoplast. 2,549
Poplyester, nenasycený 1,081
Polyethylen s vysok.hustotou 9,193
Polyethylen s nízkou hust. 12,143
Slitiny na bázi polyfenolů 195
Polypropylen a kopolymery 8,155
Polystyren 4,877
Ostatní styreny 1,180
Polyuretan 2,985
Polyvinylchlorid a kopolymery 9,130 Ostatní vinily 120
Styren akrylonitril (SAN) 117
Termoplastické elastomery 584
Močovina a melamin 1,467
Ostatní 345
Celkem 60,598
Tuhý uhlíkatý materiál s plastem, který obsahuje přidruženou anorganickou látku, to je plnidlo nebo ztužujicí materiál, má vyšší tepelnou hodnotu (HHV) v rozmezí okolo 3000 až 19000 BTU na libru tuhého uhlíkatého materiálu s plastem. Tento materiál je granulován obvyklými prostředky na maximální velikost částic 0,635 cm nebo na menší 0,32 cm. Granulování je způsob, kterému se dává přednost, zmenšení velikosti plastu. Použít se dá jakýkoliv obvyklý granulátor a mlýn. Granulátor například snadno rozcupuje a semele tuhé kousky plastu na částice takové o velikosti, při které projdou přes ASTM Eli Alternativě Sieve Designation (síto s velikosti ok 0,635 cm a menšími). Mlýn odebírá výrobek z granulátoru a ihned mění jeho velikost na 0,32 cm a menší u ASTM Eli čís.7.
Vhodný granulátor a mlýn se vyrábí například u fy.
Entoleter lne., 251 Welton Street, Hamden, CT 06517. Množství popela v dodaném granulovaném vzorku tuhého uhlíkatého materiálu s plastem je v rozmezí od zhruba 5 do 70 hmotnosti. Například množství popela u rozdrcených zbytků plastu z automobilu (ACR) je 53% hmotnosti. Granulovaný tuhý uhlíkatý materiál s plastem je smíchán s vodou, se kterou vytváří kal plastu, který má obsah pevných částic okolo 60 až 80% hmotnosti a který má minimální vyšší hodnotu výhřevnosti (HHV) kalu okolo 2500 BTU/lb (British Thermal Unit- BTU).
Kal plastu je předehříván na teplotu okolo 176,5°C až 245,8eC bez přítomnosti vzduchu v uzavřeném systému po dobu 5 min až 1 hod. Předehřátí se dá například provést ve výměníku tepla s dvěma trubkami nebo v opláštěném šroubovém dopravníku. Tlak je stejný jako tlak vodních par při teplotě předehříván!. Kal plastu je dále hydrotermálně upravován v uzavřené nádobě, například v autoklávu, a to bez přístupu vzduchu po dobu 15 až 90 minut, obvykle 60 minut , kdy tlak má hodnotu mezi 100 až 1200 psig, obvykle 400 až 500 psig, při teplotě v rozmezí 232°C až 343°C, obvykle 260°C až 287eC. U jednoho provedení je krok předehřívání a hydrotermální úpravy realizován ve stejné nádobě, například ve vnitřně nebo zevně vyhřívaném autoklávu.
Voda pro výrobu kalu plastu ze může získat z odpadní vody, která vzniká v systému částečné oxidace, například z vody používané k ochlazování horkého proudu syntézního plynu.
Ostatní zdroje vody zahrnují odpadní vodu z čistírny odpadních vod, závodu biochemické úpravy kanalizačních kalů nebo karcinogenní a jiné nebezpečné zdroje vody z chemických závodů,
U jiného provedení se přídavné množství rozemletého tuhého uhlíkatého paliva smísí s kalem plastu a společně předehřívá a hydrotermálně upravuje způsobem, který byl již popsán.
Například od 0,5 do 2 dílů tuhého uhlíkatého paliva na každý díl kalu plastu se společně rozemele, předehřeje při teplotě od 176,5°C do 245,8°C a hydrotermálně upraví. Tuhé uhlíkaté palivo obsahuje částicový uhlík, černé uhlí, koks z uhlí, ropný koks, živičnou břidlici, dehtové písky, asfalt, pryskyřici a jejich směsi. Uhlí obsahuje antracit, živici, položivici a lignit. Tuhé uhlíkaté palivo má maximální velikost částic takovou, že 10% částic projde přes síto ASTM E 11-70 SSD 2,8 mm (alternativní číslo 7). Předehřátá směs kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva se zavede do uzavřeného autoklávu, kde se hydrotermálně upravuje bez přítomnosti vzduchu po stejnou dobu, při stejné teplotě a tlaku a nad hodnotou tlaku vodní páry při stejné teplotě, jak již bylo uvedeno u hydrotermální úpravy kalu plastu bez tuhého uhlíkatého paliva. Hydrotermální úpravou kalu plastu bez přítomnosti tuhého uhlíkatého paliva, jsou pevné částice kalu plastu více suspenzní při změnách jejich struktury a složení. Rovněž částice plastu obsahující pěnu se mění na více suspenzní granulovaný materiál.Hydrotermální úprava uhelných částic, zvláště částic podřadnějšího uhlí, vyvolává chemické změny ve struktuře uhlí tím, že odvádí funkční skupiny obsahující kyslík, čímž vzniká materiál s vyššími suspenzními vlastnostmi. Přítomnost částic uhlí v kalu plastu v průběhu hydrotermální úpravy, brání aglomeraci plastického materiálu a zvyšuje schopnost tvorby suspenze směsi. Kromě toho, je-li použito méně hodnotné uhlí, částice tohoto uhlí získají vyšší hodnotu, což znamená, že se zvýší hustota energie nebo výhřevnost tohoto uhlí.
Po hydrotermální úpravě je kal plastu nebo směs kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva ochlazována na teplotu v rozmezí 37, 7°C až 93,2°C. Z autoklávu je vypuzen nejméně jeden plyn ze skupiny obsahující C02, CO, H^S, NH3, a lehké uhlovodíkové plyny 0^-04. Přednost se dává zaslání proudu plynu do obvyklé zóny čištění plynu. Odvolat se je možné například na U.S. patent 4,052,176, který je zde uveden pro porovnání.
Ochlazený hydrotermálně upravený kal plastu nebo směs kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva se potom smísí s vodou a dalším semletým uhlíkatým palivem, které má maximální velikost částic takovou, že jich 100% projde sítem ASTM E11-70SSD 2,8 mm (alt.čís.7). Tímto způsobem se vyrobí čerpatelná vodní suspenze, která má obsah pevných částí v rozmezí od 40 do 60% hmotnosti a poměr hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva a kalu plastu je v rozmezí 1 ku 5.
Čerpatelná vodní suspenze granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujícího plast a tuhé uhlíkaté palivo a proud plynu obsahujícího volný kyslík, se zavedou do reakční zóny volně průchodné neucpané svislé žáruvzdorné nádoby s ocelovými stěnami s tokem shora směrem dolů, ve které probíhá částečná oxidace pro výrobu surového syntézního plynu, redukčního plynu a topného plynu. Typický generátor plynu je znázorněn a popsán v U.S. patentu 3,544,291, který je zde uveden pro porovnání.
Dva, tří nebo čtyřproudový prstencový hořák popsaný a znázorněný v U.S. patentech 3,847,564 a 4,525,175, oba jsou zde uvedeny pro porovnání, se může použít pro zavedení proudů plynu do generátoru plynu určeného pro částečnou oxidaci. Pokud jde o U.S. patent 3,847,564, může se plyn obsahující volný kyslík současně vést přes ústřední potrubí 18 a vnější prstencový průchod 14 zmíněného hořáku. Plyn obsahující volný kyslík je oddělen od skupiny sestávající z čistého kyslíku, tj. obsahující více jak 95% molů O2, vzduchu obohaceného kyslíkem s více jak 21 % molů , a vzduchu. Plyn obsahující volný kyslík se používá při teplotě v rozmezí od 37, 7°C do 537,2“C.
Čerpatelná suspenze granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujícího plast a tuhé uhlíkaté palivo prochází do reakční zóny generátoru částečné oxidace přes prstencový průchod 16 při teplotě v rozmezí od okolní teploty až do 343QC.
Sestava hořáku se vloží směrem dolů přes horní vstupní průchod generátoru nekatalytického syntézního plynu. Hořák prochází podél střední podélné osy generátoru plynu, kde spodní konec vypouští několikafázovou směs paliva přímo do reakční zóny.
Vzájemné poměry paliva a plynu obsahujícího volný kyslík, jsou v proudu vcházejícího do generátoru pečlivě regulovány tak, aby došlo v suspenzi k přeměně podstatné části uhlíku, tj. až do 90% hmotnosti a více, na oxidy uhlíku, a k udržení teploty autogenní reakční zóny v rozmezí od 981°C do 1925OC. Přednost se dává teplotě ve zplynovači v rozmezí od 1314OC do 1536°C, při které se vyrábí roztavená struska. Tlak v reakční zóně částečné oxidace je v rozmezí od 1 do 300 atm. Kromě toho hmotnostní poměr vody a uhlíku v náplni je v rozmezí od 0,2 -3,0 do 1,0, obvykle 0,5-2 do 1,0. Atomový poměr volného kyslíku k uhlíku v náplni je v rozmezí 0,8-1,5 do 1.0, obvykle 0,9 až 1,2 do 1,0. Při zmíněných provozních podmínkách vzniká v reakční zóně redukční atmosféra obsahující H=+C0, společně s netoxickým kalem.
Doba setrvání v reakční zóně plynového generátoru je v rozmezí od 1 do 15 sekund, lépe od 2 do 8 sekund. Je-li do generátoru dodáván čistý kyslík, může být složení odpadního plynu z generátoru v % molů (suchý základ) následují: do 10 do
60, CO od 20 do 60, C02 od 5 do 60, CH^ od nuly do 5, H2S+COS od nuly do 5, Ns od nuly do 5, Ar od nuly do 1,5. Při dodávce vzduchu do generátoru jsou hodnoty následující: H__ od 2 do 20, CO od 5 do 35, C0__ od 5 do 25, CH^ od nuly do 2, H^S+COS od nuly do 3, N3 od 45 do 80, Ar od 0,5 do 1,5. Nepřeměněný uhlík, popel nebo roztavená struska (kal) jsou v odpadním plynu rovněž přítomné. V závislosti na složení a použití se odpadní plyn nazývá syntézním plynem, redukčním plynem nebo topným plynem. Například syntézní plyn obsahuje směsi H2+ CO, které mohou být použity pro chemickou syntézu, redukční plyn je bohatý na Ha+CO a je požíván při redukčních reakcích, topný plyn obsahuje směs H + CO a může rovněž obsahovat CH . V extrémně horké redukční atmosféře zplynovače, jsou toxické prvky v anorganické látce v tuhém uhlíkatém materiálu obsahujícím plast a v uhlíkatém plynu, zachyceny nespalitelným obsahem přítomným a přeměněný na netoxickou nevyluhovatelnou strusku. Netoxická struska se tak může prodávat jako vedlejší produkt. Ochlazená struska se může rozemlet a rozdrtit na malé částice menší jak 3,2 mm, a může se požít do podloží silnice nebo do stavebních tvárnic.
Proud horkého plynného odpadu z reakční zóny generátoru syntézního plynu se rychle ochladí vodou na teplotu, nižší jako je reakční teplota, v rozmezí od 121°C do 371°C nebo nepřímou výměnou tepla v chladiči plynů při výrobě páry. Ochlazený proud plynu se muže čistit obvyklým způsobem. Odvoláváme se například na U.S. patent 4,052,176 uvádějící odstraňování H=S, COS, CO2. Při zplyňování plastu, které obsahují haloidy, například polyvinylchlorid, polytetrafluoroethylen, částečnou oxidací, uvolňují se haloidy jako hydrogen haloidy ( HC1, HF) a jsou ze syntézního plynu vyprány vodou, která obsahuje čpavek nebo jiné základní materiály. Plasty obsahující prostředek obsahující bróm a zpomalující šíření ohně, se upravuje podobným způsobem. Odvoláváme se na U.S. patent 4,468,376, který uvádíme pro porovnání.
PŘÍKLAD
Následující příklad popisuje podstatu vynálezu a neměl by být chápán jako omezení rozsahu vynálezu.
Příklad 1
Čtyři tuny směsi denně, obsahující několik typů plastů, které se nachází v automobilech včetně plastů bez plnidla, s plnidlem a ztužených plastů z následujících pryskyřic: polystyrenu, polyamidu, polyuretanu, polyvinylchloridu polypropylenu a jiných, jsou rozcupovány na částice o velikosti menší jako 3,2 mm . Konečná chemická analýza této směsi plastů je uvedena v tab.I. Chemická analýza popelu ve směsi plastů je uvedena v tabulce II.
TABULKA I
Suchá analýza směsi plastů z příkladu 1
Hmotnost v %
23,8
Η
Ν
S
Ο
Popel
4,2
0,9
0,5
12.3
58.3
TABULKA II
Chemická analýza popelu přítomného ve směsi plastů v příkladu 1
Hmotnost v %
Sio2 | 33,2 |
AI 0 | 6,31 |
2 3 | |
Fe 0 | 22,0 |
2 3 | |
CaO | 29,20 |
MgO | 0,94 |
Na 0 | 1,27 |
2 | |
K2O | 0,43 |
TÍO3 | 0,89 |
P 0 | 0,92 |
2 3 | |
Cr 0 a 3 | 0,28 |
ZnO | 2,31 |
PbO | 0,09 |
BaO | 0,80 |
Cuo | 0,89 |
NÍ0 | 0,47 |
Granulovaný plast je smíchán s vodou tak, že se vytvoří kal plastu, který má obsah pevných látek okolo 70% hmotnosti. Kal se předehřívá po dobu 30 minut v uzavřené nádobě bez přítomnosti vzduchu a při teplotě okolo 232°C. Dále je kal hydrotermálné upravován v uzavřeném autoklávu bez přítomnosti vzduchu a při teplotě 260°C a tlaku 800 psig a nad tlakem vodní páry při této teplotě, po dobu 30 minut.Hydrotermálně upravený kal se ochladí na teplotu 37,7°C a směs plynu z tab.III se od plastického materiálu oddělí a pošle se do zóny čištění plynu.
TABULKA III
Objem v | |
CO | 80-99 |
2 | |
CO | <1,0 |
HaS | <2,0 |
NH | <0,5 |
3 | |
C —C | <1-20 |
X 4
Chlazený hydrotermálně upravený kal plastu se smíchá s vodou a živičným (černým )uhlím, které má velikost částic takovou, že 100% částic projde sítem ASTM E-ll-70 SSD 2,8 (alt.čís.7), čímž se vytvoří čerpátelná suspenze, která má obsah tuhých částic okolo 54% hmotnosti a poměr hmotností uhlí ke kalu plastu 4:1.
čerpatelná suspenze má maximální viskozitu 1000 cP, měřeno při teplotě 71°C a hodnotě výhřevnosti 8500 BTU/lb.
Vodní suspenze se zavede do reakční zóny volně průtočného svislého generátoru plynu se žáruvzdornou vyzdívkou pro částečnou oxidaci, kde suspenze reaguje s 20 tunami/den kyslíku v rámci částečné oxidace v obvyklém volně průtočném nekatalytickém generátoru plynu při teplotě okolo 1314°C a tlaku okolo 500 psig. Vyrobí se syntézní plyn obsahující H^+CO vedle přibližně 4,6 tun kalu. Po ochlazení se kal stává hrubým sklovitým nevyluhovatelným materiálem. Kdyby stejná směs byla spálena za přítomnosti vzduchu, mohl by kal obsahovat toxické složky, například chróm ve vyluhovatelné formě.
Další modifikace a variace vynálezu, tak jak byly uvedeny dříve, se mohou snadnou využít, aniž by došlo k odklonu od myšlenky a rozsahu vynálezu, přičemž lze uplatnit pouze ta omezení, která jsou uvedena v přiložených nárocích.
PATENTOV É—N
X>ť
Z?
o < = o
r-υ <jO cn o
o esu
O
CJ
OC
Á R Ó-K Y
Claims (12)
1) granulaci plastického materiálu obsahujícího anorganické plnidlo nebo ztužujicí materiál,
1. Způsob částečné oxidace zahrnuje následující kroky:
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že kroky 3 a 4 probíhají ve stejné nádobě.
2) míšení granulovaného plastu z 1) s vodou pro výrobu kalu, který má obsah pevných částic v rozsahu od 60 do 80 % hmotnosti,
3. Způsob podle nároku 2,vyznačující se tím, že zmíněnou nádobou je autokláv.
3) předehřívaní kalu z 2) po dobu v rozmezí okolo 5 minut až 1 hodiny, při teplotě od 176,5°C do 246°C a bez přítomnosti vzduchu v uzavřeném systému,
4. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že plastický materiál z kroku 1) je oddělen ze skupiny sestávající z polyesteru, polyuretanu, polyamidu, polystyrenu, polyvinylchloridu a polypropylenu.
4) hydrotermální úpravu předehřátého kalu z 3) v uzavřené nádobě bez přístupu vzduchu prováděnou po dobu 15 až 90 minut a při teplotě v rozmezí 232eC až 343eC a při tlaku okolo 100 do 1200 psig a nad hodnotou tlaku vodní páry při této teplotě,
5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že 0,5 až 2,0 dílů hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva je smícháno s každým dílem hmotnosti zmíněného kalu plastu z kroku 2), a to před předehřátím směsi v kroku 3) a hydrotermální úpravou v kroku 4).
5) chlazení hydrotermálně upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37, 7°C až 93,2°C, a separování alespoň jednoho druhu plynu z kalu, a to ze skupiny sestávající z C02,
CO, H^S, NH3 a lehkých uhlíkatých plynů,
6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že má krok, ve kterém se hrubý proud syntézního plynu, topného plynu nebo redukčního plynu z kroku 7) zavede do čisticí zóny, kde se odstraní z plynu nečistoty.
6) míšení ochlazeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivem a vodou, za účelem výroby čerpatelného vodního kalu, který má obsah pevných částic v rozmezí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostní poměr tuhého uhlíkového paliva ke kalu v rozmezí 1 až 5 jednotek hmotnosti tuhého uhlíkového paliva na každou jednotku hmotnosti kalu a
7. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v kroku 1) je plastický materiál rozemlet na částice o takové velikosti, že projdou přes síto ASTM Eli ASD čís.7 nebo menším.
7) částečnou oxidaci zmíněného čerpatelného kalu z 6) plynem obsahujícím volný kyslík, za účelem výroby surového syntézního plynu, topného plynu nebo redukčního plynu.
8. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v kroku 3) trvá předehřívání okolo 15 až 90 minut.
9. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v kroku 7) působí na vodní suspenzi z kroku 6) plyn svolným kyslíkem v rámci částečné oxidace ve volně průtočném svislém generátoru plynu se žáruvzdornou vyzdívkou při teplotě v rozmezí od 981°C až do 1925°C a tlaku v rozmezí od 1 do
300 atm, atomovým poměrem 0/C v rozmezí od 0,8-1,5 do 1,0 a hmotnostním poměrem vody k uhlíku v rozmezí okolo 0,2-3,0 do 1,0, za účelem výroby horkého toku odpadního plynu obsahujícího H=, CO, C02, H^O, H^S, COS, a někdy Na.
10. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že tuhé uhlíkaté palivo je odděleno od skupiny obsahující částicový uhlík, uhlí, koks z uhlí, koks z ropy, živičnou břidlici, dehtové písky, asfalt,pryskyřici, a směsi těchto látek.
11. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v kroku 2) zmíněná přidaná voda se získává z odpadní vody, získané v oxidačním procesu.
12. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že v kroku 2) je přidaná voda získána z čistírny odpadních vod, závodu biochemické úpravy kalu z kanálu a z nebezpečných a karcinogenních vod z chemických závodů.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/131,366 US5498827A (en) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ98296A3 true CZ98296A3 (en) | 1996-10-16 |
Family
ID=22449141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ96982A CZ98296A3 (en) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Process of plastic material partial oxidation |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5498827A (cs) |
EP (1) | EP0722482A4 (cs) |
JP (1) | JP2756731B2 (cs) |
CN (1) | CN1136325A (cs) |
BG (1) | BG100475A (cs) |
BR (1) | BR9407759A (cs) |
CA (1) | CA2173246A1 (cs) |
CZ (1) | CZ98296A3 (cs) |
FI (1) | FI961367A (cs) |
NO (1) | NO961293L (cs) |
PL (1) | PL313795A1 (cs) |
SK (1) | SK41196A3 (cs) |
WO (1) | WO1995009903A1 (cs) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376737B1 (en) * | 1996-05-27 | 2002-04-23 | Ohei Developmental Industries Co., Inc. | Process for decomposing chlorofluorocarbon and system for decomposition thereof |
US8118894B2 (en) * | 2006-07-18 | 2012-02-21 | The Regents Of The University Of California | Commingled coal and biomass slurries |
US20080016770A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Norbeck Joseph M | Method for high energy density biomass-water slurry |
US8143319B2 (en) * | 2006-07-18 | 2012-03-27 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for steam hydro-gasification with increased conversion times |
US8877992B2 (en) * | 2003-03-28 | 2014-11-04 | Ab-Cwt Llc | Methods and apparatus for converting waste materials into fuels and other useful products |
US7692050B2 (en) * | 2003-03-28 | 2010-04-06 | Ab-Cwt, Llc | Apparatus and process for separation of organic materials from attached insoluble solids, and conversion into useful products |
US8003833B2 (en) * | 2003-03-28 | 2011-08-23 | Ab-Cwt, Llc | Process for conversion of organic, waste, or low-value materials into useful products |
TW200732467A (en) * | 2005-09-28 | 2007-09-01 | Cwt Llc Ab | Process for conversion of organic, waste, or low-value materials into useful products |
CN100377989C (zh) * | 2006-03-31 | 2008-04-02 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种利用废旧塑料制备氢气的方法 |
DE102012002098A1 (de) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Eurofoam Deutschland Gmbh | Hydrothermale Karbonisierung von Kunststoffmaterial |
CN103602816B (zh) * | 2013-11-12 | 2015-12-09 | 福建工程学院 | 一种废弃线路印刷板的回收处理方法 |
US11370983B2 (en) | 2019-02-04 | 2022-06-28 | Eastman Chemical Company | Gasification of plastics and solid fossil fuels |
US11447576B2 (en) | 2019-02-04 | 2022-09-20 | Eastman Chemical Company | Cellulose ester compositions derived from recycled plastic content syngas |
CN110903880A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 北京科技大学 | 一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法 |
CN113308282A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-27 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | 一种水煤浆及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3829558A (en) * | 1971-06-21 | 1974-08-13 | Us Health Education & Welfare | Disposal of waste plastic and recovery of valuable products therefrom |
DE3042964A1 (de) * | 1980-11-14 | 1982-07-01 | Ernst Prof. Dr. 7400 Tübingen Bayer | Verfahren zur eliminierung von heteroatomen aus biologischem material und organischen sedimenten zur konvertierung zu festen und fluessigen brennstoffen |
UST104901I4 (en) * | 1983-12-19 | 1984-12-04 | Destruction of organic hazardous waste by partial oxidation/gasification | |
US4666464A (en) * | 1986-04-23 | 1987-05-19 | Texaco Inc. | Partial oxidation of solid carbonaceous fuel-water slurries |
JPH05507749A (ja) * | 1990-05-26 | 1993-11-04 | メンゲス・ゲオルク | 有機廃棄物を活用する方法およびこの方法を実施する為の装置 |
US5158982A (en) * | 1991-10-04 | 1992-10-27 | Iit Research Institute | Conversion of municipal waste to useful oils |
US5271340A (en) * | 1991-11-05 | 1993-12-21 | Rineco Chemical Industries | Apparatus and methods for burning waste, and waste slurries |
US5188739A (en) * | 1991-12-02 | 1993-02-23 | Texaco Inc. | Disposal of sewage sludge |
-
1993
- 1993-10-04 US US08/131,366 patent/US5498827A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-30 SK SK411-96A patent/SK41196A3/sk unknown
- 1994-09-30 CA CA002173246A patent/CA2173246A1/en not_active Abandoned
- 1994-09-30 WO PCT/US1994/011171 patent/WO1995009903A1/en not_active Application Discontinuation
- 1994-09-30 CN CN94193651.1A patent/CN1136325A/zh active Pending
- 1994-09-30 EP EP94930000A patent/EP0722482A4/en not_active Withdrawn
- 1994-09-30 PL PL94313795A patent/PL313795A1/xx unknown
- 1994-09-30 BR BR9407759A patent/BR9407759A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-09-30 CZ CZ96982A patent/CZ98296A3/cs unknown
- 1994-09-30 JP JP7510944A patent/JP2756731B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-25 FI FI961367A patent/FI961367A/fi not_active Application Discontinuation
- 1996-03-29 NO NO961293A patent/NO961293L/no unknown
- 1996-04-03 BG BG100475A patent/BG100475A/bg unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR9407759A (pt) | 1997-03-04 |
NO961293D0 (no) | 1996-03-29 |
SK41196A3 (en) | 1997-06-04 |
BG100475A (bg) | 1997-01-31 |
FI961367A (fi) | 1996-05-24 |
JPH09500687A (ja) | 1997-01-21 |
FI961367A0 (fi) | 1996-03-25 |
PL313795A1 (en) | 1996-07-22 |
AU675596B2 (en) | 1997-02-06 |
WO1995009903A1 (en) | 1995-04-13 |
EP0722482A1 (en) | 1996-07-24 |
CN1136325A (zh) | 1996-11-20 |
NO961293L (no) | 1996-03-29 |
EP0722482A4 (en) | 1996-12-11 |
JP2756731B2 (ja) | 1998-05-25 |
CA2173246A1 (en) | 1995-04-13 |
US5498827A (en) | 1996-03-12 |
AU7926094A (en) | 1995-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ98296A3 (en) | Process of plastic material partial oxidation | |
WO2000012599A9 (fr) | Procede de traitement de resine ou de compose organique ou de dechets de plastique les contenant | |
AU692796B2 (en) | Liquefaction and partial oxidation of plastic materials | |
US5445659A (en) | Partial oxidation of products of liquefaction of plastic materials | |
EP0595472B1 (en) | Environmentally acceptable process for disposing of scrap plastic materials | |
WO1995009902A1 (en) | Liquefaction of plastic materials | |
AU675596C (en) | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials | |
Manente et al. | The pyrolysis and gasification pathways of automotive shredder residue targeting the production of fuels and chemicals | |
HU221103B1 (en) | Liquefaction of plastic materials with partial oxidation | |
Jody et al. | Technologies for Recycling Shredder Residue | |
PL173397B1 (pl) | Sposób recyklizacji odpadów z tworzyw sztucznych |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |