RU2393200C2 - Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end - Google Patents

Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2393200C2
RU2393200C2 RU2008136688/04A RU2008136688A RU2393200C2 RU 2393200 C2 RU2393200 C2 RU 2393200C2 RU 2008136688/04 A RU2008136688/04 A RU 2008136688/04A RU 2008136688 A RU2008136688 A RU 2008136688A RU 2393200 C2 RU2393200 C2 RU 2393200C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
gas
pyrolysis
waste
loading
Prior art date
Application number
RU2008136688/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008136688A (en
Inventor
Вадим Евгеньевич Руднев (RU)
Вадим Евгеньевич Руднев
Вячеслав Иванович Назаров (RU)
Вячеслав Иванович Назаров
Евгений Анатольевич Баринский (RU)
Евгений Анатольевич Баринский
Марина Ивановна Клюшенкова (RU)
Марина Ивановна Клюшенкова
Михаил Сергеевич Семенов (RU)
Михаил Сергеевич Семенов
Сергей Юрьевич Алексеев (RU)
Сергей Юрьевич Алексеев
Original Assignee
Михаил Сергеевич Семенов
Вячеслав Иванович Назаров
Сергей Юрьевич Алексеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Сергеевич Семенов, Вячеслав Иванович Назаров, Сергей Юрьевич Алексеев filed Critical Михаил Сергеевич Семенов
Priority to RU2008136688/04A priority Critical patent/RU2393200C2/en
Publication of RU2008136688A publication Critical patent/RU2008136688A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393200C2 publication Critical patent/RU2393200C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to methods and devices for thermal treatment of solid organic wastes, primarily, rubber-containing articles, into fluid, gaseous and solid fuel components. Proposed method consists in low-temperature pyrolysis in counter flow reactor with gaseous heat carrier produced by combusting process fuel fed into reactor bottom part, loading wastes and discharging solid carbon residue with subsequent cooling thereof, condensation of obtained gas-vapor phase to be separated into several fractions of fuel fluid and pyrolysis gas. Proposed method differs from known processes in that loading of wastes and discharging carbon residue are performed cyclically with ratio between loaded wastes and discharged carbon reside making 3:(0.8-1.2). Loading of wastes is performed with interval including wastes heating time and additional time of 0.4-0.6 of the maximum pyrolysis gas release rate. Prior to condensation, gas-vapor mix is purified of sooty and gummy fractions by spraying organic and/or water-organic fluid at 500-350°C. Condensation of gas-vapor mix and subsequent extraction of fuel fractions are performed at 350-70°C, while water condensation is carried out at 25-60°C. Residual pyrolysis gas is directed for combustion with heat recovery. Note here that, in starting at full reactor load, gaseous heat carrier is fed in two flows: main flow making 60-70% of total flow rate is fed into reactor axial zone, remaining flow being fed into its wall zone. Proposed plant comprises pyrolysis reactor with reaction chamber, furnace with burner to produce gaseous heat carrier, condensers of gas-vapor mix obtained in reactor, and wastes loading and solid carbon residues discharging devices with cooling appliances. Note also that reaction chamber consists of outer and inner perforated barrels concentrically mounted on fire grate with effective area of 20-40%. Note also that inner barrel and space between outer barrel and reactor housing are covered by partitions, and that both barrels have three standard technological zones distributed over their height. Note that barrel lower zone walls are solid over barrel height making 0.3-0.5 of designed load height. Reactor supports incorporate loading waste weight control pickups. Proposed plant has bubbler-rinser with separator cone to clear gas-vapor mix of sooty and gummy fractions while loading/discharging devices represent gate chambers.
EFFECT: higher efficiency.
7 cl, 4 ex, 3 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий путем пиролиза в жидкие, газообразные и твердые топливные компоненты.The invention relates to methods and devices for processing solid organic waste, mainly rubber products, by pyrolysis into liquid, gaseous and solid fuel components.

Способ и установка могут быть также использованы для утилизации промышленных, бытовых коммунальных отходов, а также для переработки низкокалорийных углей, илов и т.п.The method and installation can also be used for the disposal of industrial, domestic municipal waste, as well as for the processing of low-calorie coal, silt, etc.

Известны способ и установка утилизации органических отходов. Установка содержит реактор пиролиза с устройствами загрузки отходов и выгрузки твердого остатка, систему разделения газообразной смеси с конденсатором для отвода горючих газов и жидкого топлива, газоход с заслонкой для отвода дымовых газов, включающий воздухоподогреватель, систему очистки газа и газоанализатор. Пиролиз бытовых и коммунальных отходов осуществляют следующим образом. После загрузки отходов и проведения процесса пиролиза извлекают твердый остаток в виде шлака и разделяют газообразную смесь на жидкую и газовую составляющую пиролизных газов. Нагрев исходных отходов и пиролиз в реакторе осуществляют с использованием части возвращаемых в процесс дымовых газов после дополнительного их подогрева до 600°С, остальную часть дымовых газов после очистки выбрасывают в атмосферу (SU №699287, кл. F23G 5/00, 1979).A known method and installation for the disposal of organic waste. The installation comprises a pyrolysis reactor with devices for loading waste and discharging solid residue, a gaseous mixture separation system with a condenser for the removal of combustible gases and liquid fuel, a gas duct with a chimney for exhaust gases, including an air heater, a gas purification system, and a gas analyzer. The pyrolysis of household and municipal waste is as follows. After loading the waste and carrying out the pyrolysis process, the solid residue is removed in the form of slag and the gaseous mixture is separated into the liquid and gas components of the pyrolysis gases. The heating of the initial waste and pyrolysis in the reactor is carried out using part of the flue gases returned to the process after their additional heating to 600 ° C, the rest of the flue gases after cleaning are emitted into the atmosphere (SU No. 699287, class F23G 5/00, 1979).

Указанный способ пиролиза и установка для утилизации бытовых отходов позволяют получать только жидкое (без разделения на фракции) и газообразное топливо. При этом получается негорючий твердый остаток в виде шлака. Это связано с тем, что процесс пиролиза, протекающий при наличии кислорода в зоне реакции, приводит к излишнему окислению продуктов пиролиза и низкому качеству топливных компонентов. Получаемый по этому способу твердый остаток является шламом и вывозится в отвалы, что создает экологическую проблему.The specified method of pyrolysis and installation for the disposal of household waste allows you to get only liquid (without separation into fractions) and gaseous fuel. This results in a non-combustible solid residue in the form of slag. This is due to the fact that the pyrolysis process, which occurs in the presence of oxygen in the reaction zone, leads to excessive oxidation of the pyrolysis products and the low quality of the fuel components. The solid residue obtained by this method is sludge and is disposed of in dumps, which creates an environmental problem.

Известны способ переработки органического сырья в топливные компоненты и установка для его осуществления (RU №2182684, МПК F23G 5/027, 2002), обеспечивающие получение топливных компонентов в виде твердого, жидкого и газообразного топлива, обладающих высоким качеством и повышенной теплотой сгорания за счет проведения пиролиза без доступа кислорода.A known method of processing organic raw materials into fuel components and installation for its implementation (RU No. 2182684, IPC F23G 5/027, 2002), providing fuel components in the form of solid, liquid and gaseous fuels with high quality and increased heat of combustion due to pyrolysis without oxygen.

Установка содержит реактор пиролиза с реакционной камерой, систему разделения парогазообразной смеси и средства для подачи сырья и выгрузки готового продукта. Система разделения парогазообразной смеси выполнена в виде последовательно установленных циклона, каталитической насадки, конденсатора, массообменной колонны, центробежного вентилятора и шиберного регулятора. В известном способе осуществляют противоточный низкотемпературный пиролиз под небольшим разряжением в потоке топочного газа, а выгрузку углеродистого твердого остатка и разделение парогазообразной смеси проводят последовательно в циклоне, каталитической насадке и конденсаторе. После отделения воды в конденсаторе ее охлаждают и затем выводят из системы, пиролизный газ подают на массообменную колонну, где выделяют топливную жидкость, а от капель жидкости газ отделяют в центробежном активном циклоне. Очищенный пиролизный газ делят на два потока: один идет на подсушку сырья после его сжигания в теплогенераторе. Второй поток направляется в кольцевую топочную камеру реактора пиролиза. Сырье направляется в узел загрузки реактора.The installation comprises a pyrolysis reactor with a reaction chamber, a system for separating a vapor-gas mixture, and means for supplying raw materials and unloading the finished product. The vapor-gas mixture separation system is made in the form of a cyclically mounted cyclone, a catalytic nozzle, a condenser, a mass transfer column, a centrifugal fan, and a slide regulator. In the known method, countercurrent low-temperature pyrolysis is carried out under a small discharge in the flue gas stream, and the carbon solid residue is unloaded and the vapor-gas mixture is separated sequentially in a cyclone, catalytic nozzle and condenser. After separating the water in the condenser, it is cooled and then removed from the system, the pyrolysis gas is fed to the mass transfer column, where fuel liquid is released, and gas is separated from the liquid droplets in a centrifugal active cyclone. The purified pyrolysis gas is divided into two streams: one goes to dry the raw material after it is burned in a heat generator. The second stream is directed into the annular combustion chamber of the pyrolysis reactor. Raw materials are sent to the reactor loading unit.

Рассмотренному способу и установке для его осуществления присущи сложность регулирования процесса пиролиза, низкий выход топливной жидкости, отсутствие очистки пиролизного газа от смолистых фракций, приводящее к вынужденной периодической работе установки из-за зарастания оборудования смолистыми веществами. Кроме того, данная установка не предназначена для утилизации крупногабаритных изделий, например отработавших автомобильных покрышек.The described method and installation for its implementation is characterized by the difficulty of controlling the pyrolysis process, low fuel liquid yield, the lack of purification of pyrolysis gas from tar fractions, which leads to forced periodic operation of the plant due to overgrowth of equipment with resinous substances. In addition, this installation is not intended for the disposal of bulky products, such as used car tires.

Кроме того, полученная топливная жидкость представляет собой одну фракцию в виде вязкой массы с высоким содержанием фенолов, кислот, спиртов и по своим характеристикам значительно отличается от стандартных углеводородных топлив. Твердый остаток содержит технический углерод, загрязненный непереработанным органическим сырьем, а пиролизный газ представляет собой низкокалорийное топливо с невысоким содержанием горючих компонентов, что требует дополнительной очистки.In addition, the resulting fuel fluid is a single fraction in the form of a viscous mass with a high content of phenols, acids, alcohols and in its characteristics is significantly different from standard hydrocarbon fuels. The solid residue contains carbon black contaminated with unprocessed organic raw materials, and the pyrolysis gas is a low-calorie fuel with a low content of combustible components, which requires additional purification.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ и установка для переработки органического сырья в топливные компоненты по патенту РФ №2275416, МПК F23G 5/027, 2006 г.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method and installation for processing organic raw materials into fuel components according to the patent of the Russian Federation No. 2275416, IPC F23G 5/027, 2006

Способ термической переработки твердых органических отходов, в том числе и резинотехнических изделий, включает низкотемпературный пиролиз отходов в реакторе с катализатором в противотоке с газообразным теплоносителем от сжигания технологического топлива, вводимым в нижнюю часть реактора, предварительный подогрев и дополнительную продувку органических отходов от кислорода для равномерной и полной их обработки, загрузку отходов и выгрузку твердого углеродистого остатка с последующим его охлаждением, конденсацию получаемой парогазовой смеси с разделением ее на несколько фракций топливной жидкости и пиролизный газ с частичным возвратом последнего в процесс на сжигание.The method of thermal processing of solid organic waste, including rubber products, involves low-temperature pyrolysis of waste in a reactor with a catalyst in countercurrent with gaseous coolant from the combustion of process fuel introduced into the lower part of the reactor, preheating and additional purging of organic waste from oxygen for uniform and their complete treatment, waste loading and unloading of the solid carbon residue with its subsequent cooling, condensation of the resulting gas and steam of the mixture with its separation into several fractions of the fuel liquid and pyrolysis gas with a partial return of the latter to the process for combustion.

В реактор в двух точках по его высоте вводят теплоноситель, подготовленный в выносной топке. При этом в нижнюю часть реактора поступает половина всего объема теплоносителя, а в среднюю часть реактора направляют остальной поток, разделяя его на два потока теплоносителя: один с высокой температурой, а другой - с пониженной. Разделение парогазовой смеси осуществляют в четырех последовательно размещенных разделительных конденсаторах, где выделяют из смеси три фракции жидких углеводородов и пиролизный газ. После этого смесь пропускают через теплообменник для сбора остатков фракций жидких углеводородов, а затем смесь направляют в циклон-сепаратор для окончательного отделения фракций жидких углеводородов от пиролизного газа, часть которого затем используют в качестве топлива на теплоэлектростанции, а другую часть возвращают в выносную топку.In the reactor at two points along its height, a coolant prepared in a remote furnace is introduced. At the same time, half of the total volume of coolant enters the lower part of the reactor, and the rest of the stream is directed to the middle part of the reactor, dividing it into two coolant streams: one with a high temperature and the other with a low temperature. The vapor-gas mixture is separated in four successive separation capacitors, where three fractions of liquid hydrocarbons and pyrolysis gas are separated from the mixture. After this, the mixture is passed through a heat exchanger to collect residual liquid hydrocarbon fractions, and then the mixture is sent to a cyclone separator for the final separation of liquid hydrocarbon fractions from the pyrolysis gas, part of which is then used as fuel in thermal power plants, and the other part is returned to the external furnace.

Полученные фракции жидких углеводородов - мазутную, дизельную и легкую (близкую к бензиновой) - помещают в емкости.The obtained fractions of liquid hydrocarbons - fuel oil, diesel and light (close to gasoline) - are placed in containers.

Жидкие углеводородные фракции из первых двух конденсаторов направляют в две отдельные емкости, из третьего и четвертого конденсатора, а также из теплообменника и циклона-сепаратора получаемые фракции сливаются в третью емкость.Liquid hydrocarbon fractions from the first two condensers are sent to two separate containers, from the third and fourth condenser, as well as from the heat exchanger and the cyclone-separator, the resulting fractions are poured into the third tank.

Конденсацию и охлаждение топливных фракций из пиролизного газа в разделительных конденсаторах осуществляют, вводя уже полученные жидкие углеводороды.Condensation and cooling of the fuel fractions from the pyrolysis gas in the separation capacitors is carried out by introducing the already obtained liquid hydrocarbons.

Установка для переработки органических отходов содержит вертикальный реактор пиролиза со шлюзовыми затворами для загрузки отходов и выгрузки углеродистого остатка, камеры предварительного подогрева отходов. Перегрузка последних в реакционное пространство реактора осуществляется через дополнительный шлюзовой затвор. В средней части реактора и после узла ввода топочных газов в его нижнюю часть размещены два устройства ввода газообразного теплоносителя.The plant for processing organic waste contains a vertical pyrolysis reactor with lock gates for loading waste and unloading carbon residue, a chamber for preheating the waste. The latter is loaded into the reaction space of the reactor through an additional lock gate. In the middle part of the reactor and after the flue gas inlet unit, two gaseous coolant inlet devices are placed in its lower part.

Подготовку газообразного теплоносителя (дымовых газов) осуществляют в выносной топке, куда вводят газообразное топливо, получаемое после циклона-сепаратора и из камеры подогрева отходов перед загрузкой в реактор, а также необходимый для горения воздух.The preparation of gaseous coolant (flue gas) is carried out in an external furnace, where gaseous fuel obtained after the cyclone separator and from the waste heating chamber before loading into the reactor, as well as the air necessary for combustion, are introduced.

Средство для выгрузки твердого углеродистого остатка (топливного угля) выполнено в виде шнекового транспортера со шлюзовыми затворами, установленными на входе и выходе из транспортера. Охлаждение остатка проводят дымовыми газами, отбираемыми после топки.Means for unloading solid carbon residue (fuel coal) is made in the form of a screw conveyor with lock gates installed at the inlet and outlet of the conveyor. The cooling of the residue is carried out by flue gases taken after the furnace.

Способ конденсации и используемые при этом разделительные устройства не позволяют проводить четкого разделения на топливные фракции. Они загрязнены как частицами сажи, так и смолообразующими веществами, и перемешаны с водой. Это ухудшает качество жидкого топлива. Пиролизный газ, подаваемый в топку, является низкокалорийным и содержит большое количество азота, углекислого газа и смолообразующих примесей. В конечном итоге это приводит к зарастанию сопла горелки в топке, что затрудняет поддержание стационарного теплового режима в реакторе пиролиза.The condensation method and the separation devices used for this do not allow a clear separation into fuel fractions. They are contaminated with both soot particles and gum-forming substances, and mixed with water. This affects the quality of liquid fuels. Pyrolysis gas supplied to the furnace is low-calorie and contains a large amount of nitrogen, carbon dioxide and gum-forming impurities. Ultimately, this leads to overgrowth of the burner nozzle in the furnace, which makes it difficult to maintain a stationary thermal regime in the pyrolysis reactor.

Как видно из конструкции реактора, пиролиз происходит в двух секциях реактора при раздельной подаче газообразного теплоносителя (дымовых газов).As can be seen from the design of the reactor, pyrolysis occurs in two sections of the reactor with a separate supply of gaseous coolant (flue gas).

Кроме того, в случае переработки изношенных автомобильных шин исходные отходы должны быть раздроблены, измельчены и очищены от примесей и металлокорда. Это значительно удорожает процесс пиролиза. Разрезанные куски покрышек с металлокордом в данной установке утилизировать невозможно.In addition, in the case of the processing of worn-out automobile tires, the initial waste must be crushed, crushed and cleaned of impurities and metal cord. This significantly increases the cost of the pyrolysis process. Cut pieces of tires with steel cord in this installation cannot be disposed of.

Исходные твердые органические отходы: уголь, торф, сланцы, куски шин с неорганическими и другими включениями после смешивания с катализатором - поступают в верхнюю секцию реактора. В описании к указанному патенту отсутствует указание на тип катализатора, хотя обычно для этих целей применяют микросферический цеолит, содержащий катализатор крекинга. Образование сажи, углерода и смолообразующих веществ вызывает зарастание катализатора, вследствие чего его активность снижается. При этом также уменьшается выход парогазовой смеси, а образующийся углеродистый остаток представляет собой спекшуюся массу, которая перемещается в виде пробки. В процессе движения такой массы по реактору нарушается газодинамика. Газовый поток начинает смещаться к периферии реактора, а углистый остаток - к центру, что вызывает закупорку рабочего пространства реактора.The initial solid organic waste: coal, peat, shale, pieces of tires with inorganic and other inclusions after mixing with the catalyst - enter the upper section of the reactor. In the description of the said patent, there is no indication of the type of catalyst, although usually a microspherical zeolite containing a cracking catalyst is used for these purposes. The formation of soot, carbon and gum-forming substances causes overgrowth of the catalyst, as a result of which its activity decreases. At the same time, the yield of the vapor-gas mixture also decreases, and the carbon residue formed is a sintered mass, which moves in the form of a cork. In the process of moving such a mass through the reactor, gas dynamics is disturbed. The gas stream begins to shift toward the periphery of the reactor, and the carbonaceous residue begins to shift toward the center, which causes a blockage in the working space of the reactor.

Кроме того, в качестве топлива используют пиролизный газ после двух последних разделительных аппаратов: из камеры предварительного подогрева сырья и шнекового транспортера. Этот газ содержит большое количество азота, диоксида углерода, водорода, паров воды и является низкокалорийным, а его переменный состав приводит к нарушению стационарности процесса пиролиза. В результате такого течения процесса пиролиза происходят значительные колебания состава пиролизного газа, выводимого из реактора, из-за чего получаемая топливная жидкость имеет невысокое качество.In addition, pyrolysis gas is used as fuel after the last two separation devices: from the feed preheating chamber and the screw conveyor. This gas contains a large amount of nitrogen, carbon dioxide, hydrogen, water vapor and is low in calories, and its variable composition leads to a violation of the stationary process of pyrolysis. As a result of this course of the pyrolysis process, significant fluctuations in the composition of the pyrolysis gas discharged from the reactor occur, due to which the resulting fuel liquid is of poor quality.

Выгрузка углеродистого остатка (технического углерода) через шнековый транспортер и систему шлюзовых дозаторов при охлаждении подогретым теплоносителем приводит к его дополнительному нагреву и тлению. Температура тления технического углерода 170°С.Unloading the carbon residue (carbon black) through a screw conveyor and airlock metering system when cooled by a heated coolant leads to its additional heating and smoldering. The smoldering temperature of carbon black is 170 ° C.

Основной задачей, которую решают заявленные способ и установка термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий, является повышение эффективности процесса низкотемпературного пиролиза, возможность контроля процесса, а также повышение надежности и экономичности процесса.The main task that the claimed method and installation of thermal processing of solid organic waste, mainly rubber products, solve is to increase the efficiency of the low-temperature pyrolysis process, the ability to control the process, as well as increase the reliability and efficiency of the process.

Поставленная задача решается тем, что в способе, заключающемся в низкотемпературном пиролизе отходов в реакторе в противотоке с газообразным теплоносителем, полученном от сжигания технологического топлива, вводимым в нижнюю часть реактора, загрузке отходов и выгрузке твердого углеродистого остатка с последующим его охлаждением, конденсацией получаемой парогазовой смеси с разделением ее на несколько фракций топливной жидкости и пиролизный газ, согласно изобретению загрузку отходов и выгрузку углеродистого остатка из реактора производят циклически при отношении массы загружаемых отходов к массе выгружаемого углеродистого остатка, равным 3:(0,8-1,2), загрузку отходов осуществляют с интервалом, включающим время разогрева загружаемых отходов и дополнительное время, равное 0,4-0,6 от времени максимальной скорости выделения пиролизного газа, парогазовую смесь перед конденсацией предварительно очищают от сажистых и смолистых фракций орошением органической и/или водно-органической жидкостью при температуре 500-350°С, конденсацию парогазовой смеси с последовательным выделением топливных фракций проводят в диапазоне температур 350-70°С, а конденсацию воды при температуре 25-60°С, получаемый при этом остаточный пиролизный газ направляют на сжигание с утилизацией тепла, причем в период пуска с полной загрузкой реактора газообразный теплоноситель подают двумя потоками: основной поток в количестве 60-70% от общего расхода - в осевую зону реактора, а остальной - в его пристенную зону.The problem is solved in that in the method consisting in low-temperature pyrolysis of waste in a reactor in countercurrent with gaseous coolant obtained from burning process fuel introduced into the lower part of the reactor, loading the waste and unloading the solid carbon residue with its subsequent cooling, condensation of the resulting vapor-gas mixture with its separation into several fractions of the fuel liquid and pyrolysis gas, according to the invention, waste loading and unloading of the carbon residue from the reactor are cyclically dressed with the ratio of the mass of the loaded waste to the mass of the unloaded carbon residue equal to 3: (0.8-1.2), the loading of waste is carried out with an interval including the heating time of the loaded waste and an additional time equal to 0.4-0.6 from time of the maximum rate of pyrolysis gas evolution, the vapor-gas mixture before condensation is preliminarily cleaned of soot and tar fractions by irrigation with an organic and / or aqueous-organic liquid at a temperature of 500-350 ° C, condensation of the vapor-gas mixture with sequential evolution fuel fractions are carried out in a temperature range of 350-70 ° C, and water condensation at a temperature of 25-60 ° C, the resulting residual pyrolysis gas is sent to combustion with heat recovery, and during the start-up period with a full load of the reactor, the gaseous coolant is supplied in two streams: the main flow in the amount of 60-70% of the total flow is to the axial zone of the reactor, and the rest to its wall zone.

Повышение теплотворной способности парогазовой смеси может обеспечиваться поддержанием коэффициента избытка воздуха, равным 0,90-1,00, а сажистые и смолистые фракции после улавливания можно возвращать в процесс на сжигание для получения газообразного теплоносителя.An increase in the calorific value of a gas-vapor mixture can be achieved by maintaining an excess air coefficient of 0.90-1.00, and soot and tar fractions after collection can be returned to the process for combustion to obtain a gaseous heat carrier.

Разработанный способ реализуется в следующей установке.The developed method is implemented in the following installation.

В установке для осуществления способа термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий, содержащей реактор пиролиза с реакционной камерой, топку с горелкой для получения газообразного теплоносителя, конденсаторы получаемой в реакторе парогазовой смеси, а также устройства для загрузки отходов и выгрузки твердых углеродистых остатков с приспособлением для их охлаждения, согласно изобретению реакционная камера выполнена в виде смонтированных на колосниковой решетке с живым сечением 20-40% концентрично установленных наружного и внутреннего перфорированных стаканов, при этом внутренний стакан и полость между наружным стаканом и корпусом реактора выполнены закрытыми сверху посредством перегородок и оба стакана по высоте имеют три условные технологические зоны, причем стенки стаканов нижней зоны выполнены сплошными по высоте, равной 0,3-0,5 расчетной высоты загрузки, на опорах реактора смонтированы датчики контроля массы загружаемых отходов, установка снабжена барботером-промывателем с гидроциклоном для очистки парогазовой смеси от смолистых и сажистых фракций, а устройства для загрузки и выгрузки выполнены в виде шлюзовых камер.In the installation for implementing the method of thermal processing of solid organic waste, mainly rubber products, containing a pyrolysis reactor with a reaction chamber, a furnace with a burner for producing gaseous coolant, condensers obtained in the reactor gas mixture, as well as a device for loading waste and unloading solid carbon residues with a device for their cooling, according to the invention, the reaction chamber is made in the form of mounted on a grate with a live section of 20-40% concentrically mounted outer and inner perforated cups, while the inner cup and the cavity between the outer cup and the reactor vessel are closed from above by partitions and both cups have three conditional technological zones in height, and the walls of the lower zone cups are solid in height equal to 0.3 -0.5 of the calculated loading height, sensors for monitoring the mass of the loaded waste are mounted on the reactor supports, the installation is equipped with a bubbler-washer with a hydrocyclone for cleaning steam and gas mixture from tar and soot fractions, and devices for loading and unloading are made in the form of lock chambers.

Перфорация стенок внутреннего стакана в средней и верхней технологических зонах может быть выполнена с переменным живым сечением, увеличивающимся снизу вверх на 20-30%, а перфорация наружного стакана в этих зонах имеет постоянное живое сечение, равное 40-60%.The perforation of the walls of the inner cup in the middle and upper technological zones can be performed with a variable live section, increasing from bottom to top by 20-30%, and the perforation of the outer cup in these zones has a constant live section of 40-60%.

Конденсаторы парогазовой смеси выполнены в виде горизонтальных трубчатых газоводяных теплообменников, попарно размещенных один над другим и установленных под углом к горизонту 5-15° по ходу движения потока, а трубки теплообменников на входе парогазовой смеси снабжены сужающимися в направлении движения потока полыми коническими вставками.The condensers of the gas-vapor mixture are made in the form of horizontal tubular gas-water heat exchangers, placed in pairs one above the other and installed at an angle to the horizon of 5-15 ° in the direction of flow, and the tubes of the heat exchangers at the inlet of the gas-vapor mixture are equipped with hollow conical inserts tapering in the direction of flow.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки; на фиг.2 - реактор пиролиза (продольный разрез); на фиг.3 - реактор пиролиза (поперечный разрез); на фиг.4 - фрагмент трубной решетки конденсатора с трубками и коническими вставками; на фиг.5 - циклограмма последовательности дозагрузки отходов и скорости выделения парогазовой смеси; на фиг.6 - изменение количества пиролизного газа в процессе термической обработки.Figure 1 shows a schematic diagram of the installation; figure 2 - pyrolysis reactor (longitudinal section); figure 3 - pyrolysis reactor (cross section); figure 4 is a fragment of the tube lattice of the capacitor with tubes and conical inserts; figure 5 is a sequence diagram of the re-loading of waste and the rate of allocation of gas-vapor mixture; figure 6 - change in the amount of pyrolysis gas in the process of heat treatment.

Установка для переработки органических отходов содержит теплоизолированный реактор пиролиза 1, представляющий собой цилиндрический корпус с реакционной камерой 2, выносную топку 3 с газомазутной горелкой 4, а также приемные шлюзовые камеры 5 для подачи отходов и выгрузочные шлюзовые камеры 6. Конденсаторы 7-9 соединены соответственно с емкостями 10-12 для сбора жидких фракций, а конденсатор 13 предназначен для сбора сконденсированной воды. Реакционная камера 2 содержит наружный 14 и внутренний 15 перфорированные стаканы, смонтированные на колосниковой решетке 16, перегородку 17 в виде конуса, закрывающую сверху полость внутреннего стакана и полость между наружным стаканом и корпусом реактора. Опоры реактора 18 снабжены весовыми датчиками 19. Реактор соединен с барботером-промывателем 20, связанным с гидроциклоном 21 и с емкостью 32 для сбора промывной жидкости, а трубки 22 газоводяных конденсаторов выполнены с полыми коническими вставками 23.The plant for processing organic waste contains a thermally insulated pyrolysis reactor 1, which is a cylindrical body with a reaction chamber 2, an external firebox 3 with a gas-oil burner 4, and also receiving lock chambers 5 for feeding waste and discharge lock chambers 6. Condensers 7-9 are connected respectively to capacities 10-12 for collecting liquid fractions, and a condenser 13 is designed to collect condensed water. The reaction chamber 2 contains an outer 14 and an inner 15 perforated beakers mounted on a grate 16, a cone-shaped septum 17 covering the top of the cavity of the inner cup and the cavity between the outer cup and the reactor vessel. The supports of the reactor 18 are equipped with weight sensors 19. The reactor is connected to a bubbler-washer 20, connected with a hydrocyclone 21 and with a capacity 32 for collecting washing liquid, and the tubes 22 of gas-water condensers are made with hollow conical inserts 23.

Ниже приводится пример осуществления способа термохимической переработки отходов на заявленной установке с проектной производительностью 5,5 т/сутки по отходам - изношенных автомобильных покрышек. В таблице 1 представлен усредненный компонентный состав утилизируемых покрышек.The following is an example of the implementation of a method for the thermochemical processing of waste at the claimed facility with a design capacity of 5.5 tons / day for waste - worn-out tires. Table 1 presents the average component composition of disposable tires.

Таблица 1Table 1 Усредненный компонентный состав утилизируемых покрышекThe average composition of recycled tires Состав, мас.%Composition, wt.% Технический углеродCarbon black 3535 Каучуковая матрицаRubber matrix 4545 МеталлокордMetal cord 11,511.5 ПластификаторPlasticizer 6,06.0 СераSulfur 2,52.5

Перед загрузкой резинотехнические изделия, в частности автопокрышки, в количестве 900 кг (расчетная загрузка) разрезали на фрагменты и укладывали горизонтальными рядами в контейнер загрузки (на чертеже условно не показан).Before loading, rubber products, in particular tires, in the amount of 900 kg (calculated load) were cut into fragments and laid in horizontal rows in a loading container (not shown conventionally in the drawing).

Такая загрузка увеличивает свободное сечение для прохода газообразного теплоносителя (дымовых газов) и удлиняет траекторию его движения, что способствует усилению турбулизации газовых потоков, тем самым увеличивая коэффициент теплопередачи и снижая время разогрева покрышек. Затем контейнер доставляли и перегружали в приемные шлюзовые камеры 5 реактора. При работе шлюзовых камер 5 отходы подают в загрузочный отсек, после чего внешний люк закрывается и блокируется. Для продвижения отходов открываются внутренние створки 24, и фрагменты автопокрышек под собственным весом перемещаются в реакционную зону 2.Such a load increases the free section for the passage of the gaseous coolant (flue gas) and lengthens its trajectory, which helps to increase the turbulization of gas flows, thereby increasing the heat transfer coefficient and reducing the heating time of the tires. Then the container was delivered and loaded into the receiving lock chambers 5 of the reactor. During operation of the lock chambers 5, waste is fed into the loading compartment, after which the external hatch is closed and blocked. To promote the waste, the inner leaves 24 are opened, and fragments of tires under their own weight are moved into the reaction zone 2.

Процесс пиролиза осуществляют непосредственно в реакторе. После запуска все технологическое оборудование находится под разряжением порядка 500 мм рт.ст., что обеспечивает продвижение продукта и исключает его утечки из технологического тракта. Разогрев реактора 1 до температуры 490-500°С проводят сжиганием топлива в выносной топке 3 с подачей газообразного теплоносителя в нижнюю часть реактора 1 под колосниковую решетку 16 в противотоке с загружаемыми отходами.The pyrolysis process is carried out directly in the reactor. After launch, all technological equipment is under a discharge of the order of 500 mmHg, which ensures the promotion of the product and eliminates its leakage from the technological path. The heating of the reactor 1 to a temperature of 490-500 ° C is carried out by burning fuel in an external furnace 3 with the supply of gaseous coolant to the lower part of the reactor 1 under the grate 16 in countercurrent with loaded waste.

В период пуска с полной загрузкой реактора газообразный теплоноситель подают двумя потоками: основной поток в количестве 60-70% от общего расхода - в осевую зону реактора, а остальной - в его пристенную зону.During the start-up period with a full load of the reactor, the gaseous coolant is supplied in two streams: the main stream in the amount of 60-70% of the total flow rate is delivered to the axial zone of the reactor, and the rest to its wall zone.

Повышение теплотворной способности парогазовой смеси обеспечивают поддержанием коэффициента избытка воздуха, равным 0,9-1,0.The increase in the calorific value of the vapor-gas mixture is provided by maintaining the coefficient of excess air equal to 0.9-1.0.

Загрузку отходов ведут циклически отдельными партиями.Waste loading is carried out cyclically in separate batches.

Отходы из шлюзовых камер 5 попадают в реакционную камеру 2 реактора, содержащую наружный 14 и внутренний 15 стаканы.Waste from the lock chambers 5 fall into the reaction chamber 2 of the reactor, containing the outer 14 and inner 15 glasses.

Стаканы смонтированы на колосниковой решетке, имеющей живое сечение, равное 20-40%. Снижение живого сечения ниже 20% будет увеличивать риск закоксовывания решетки углеродистым остатком, а превышение живого сечения выше 40% вызовет нарушение теплообмена в реакционной камере реактора.Glasses are mounted on a grate with a live section of 20-40%. A decrease in living cross section below 20% will increase the risk of coking of the lattice with carbon residue, and exceeding the living cross section above 40% will cause a violation of heat transfer in the reaction chamber of the reactor.

Стенки стаканов в нижней технологической зоне с высотой, равной 0,3-0,5 от указанной расчетной высоты загрузки отходов, выполнены сплошными без перфорации. Увеличение высоты сплошных стенок стаканов более 0,5 расчетной высоты приводит к замедлению процесса пиролиза, а снижение высоты менее 0,3 вызывает спекание и комкование продуктов пиролиза в нижней зоне реакционной камеры на колосниковой решетке. Перфорация стенок внутреннего стакана в средней и верхней технологических зонах имеет переменное живое сечение, увеличивающееся снизу вверх на 20-30% и эти зоны в наружном стакане выполнены с одинаковым живым сечением 40-60%. При таких живых сечениях перфорированных стенок в указанных зонах стаканов 14 и 15 обеспечивается оптимальное деление потока теплоносителя, ускоренный прогрев фрагментов покрышек с одновременной интенсификацией процесса теплообмена в замкнутом объеме при непрерывном процессе пиролиза.The walls of the glasses in the lower technological zone with a height equal to 0.3-0.5 of the specified estimated height of the load of waste made solid without perforation. An increase in the height of the solid walls of the glasses of more than 0.5 of the calculated height slows down the pyrolysis process, and a decrease in height of less than 0.3 causes sintering and clumping of the pyrolysis products in the lower zone of the reaction chamber on the grate. The perforation of the walls of the inner glass in the middle and upper technological zones has a variable live section, increasing from bottom to top by 20-30%, and these zones in the outer glass are made with the same live section of 40-60%. With such live sections of the perforated walls in the indicated zones of the glasses 14 and 15, optimal division of the heat carrier flow, accelerated heating of tire fragments with simultaneous intensification of the heat transfer process in a closed volume with a continuous pyrolysis process are ensured.

Для ведения процесса пиролиза с максимальной скоростью выделения парогазовой смеси и в установившемся режиме дозагрузку отходов ведут по циклограмме с временными периодами, включающими время разогрева загружаемых отходов и дополнительное время от времени максимальной скорости выделения парогазовой смеси через интервал времени τ=τпр+(0,4-0,6)τпирпр - время прогрева; τпир - время выделения пиролизного газа). Ход ведения процесса отражен кривыми I,II и III (фиг.5).To conduct the pyrolysis process with the maximum rate of separation of the gas-vapor mixture and in the steady state, the waste is recharged according to the cyclogram with time periods including the heating time of the loaded waste and the additional time from time the maximum rate of evolution of the vapor-gas mixture through the time interval τ = τ CR + (0.4 -0.6) τ pirpr is the heating time; τ pir is the time of pyrolysis gas evolution). The progress of the process is reflected by curves I, II and III (figure 5).

При начальной загрузке отходов массой 900 кг и последующей циклической дозагрузки отдельных весовых партий интервал времени τ цикла составляет 4 часа, равное сумме времени подогрева порционной загрузки 1 час, и времени выделения пиролизного газа τпир, равного 1,5 часа, а также остальное время загрузки и времени выгрузки.During the initial loading of waste weighing 900 kg and the subsequent cyclic reloading of individual weight batches, the time interval τ of the cycle is 4 hours, equal to the sum of the time for heating the batch charge 1 hour and the time for the release of pyrolysis gas τ peer , equal to 1.5 hours, as well as the rest of the loading time and unloading time.

Благодаря циклической загрузке, контролю над температурой ведения процесса, массой загружаемых отходов и продуктов пиролиза выход парогазовой смеси, образующейся в процессе, поддерживается постоянным.Due to the cyclic loading, control over the temperature of the process, the mass of the loaded waste and pyrolysis products, the output of the gas-vapor mixture formed in the process is kept constant.

Это время определяют экспериментально по изменению массы реактора с отходами. Контроль над массой загружаемых отходов, а также выгрузкой углеродистого остатка (пирокарбона) из реакционной зоны осуществляют с помощью датчиков 19 (в данном примере, тензодатчиков), смонтированных на опорах 18 реактора.This time is determined experimentally by changing the mass of the reactor with the waste. Control over the mass of loaded waste, as well as the unloading of the carbon residue (pyrocarbon) from the reaction zone, is carried out using sensors 19 (in this example, strain gauges) mounted on the supports 18 of the reactor.

Установлено, что при выработке газа во время пиролиза имеются три характерных временных участка: начальное время разогрева τнач, участок с установившейся скоростью выработки газа τуст и участок с падающей скоростью τкон (фиг.6, кривая 1). Поэтому для ведения процесса пиролиза в установившемся режиме загрузку отходов по массе ведут в соотношении Gзагр:Gвыгр=3:(0,8÷1,2) и при расходе газообразного теплоносителя из топки, равном 1,05-1,25 по отношению к теоретическому расходу на единицу массы отходов в течение первых 15-30 минут. В указанном интервале соотношение массы загружаемых отходов и массы выгружаемого углеродистого остатка вместе с металлокордом составляет соответственно 350 и 100 кг/т. Расход газообразного теплоносителя в приведенном примере равен 1,2 по отношению к теоретическому расходу на единицу массы отходов в течение первых 20 минут.It was established that during gas production during pyrolysis there are three characteristic time sections: the initial heating time τ nach , the section with a steady gas production rate τ mouth and the section with a falling velocity τ con (Fig. 6, curve 1). Therefore, for conducting a pyrolysis process of wastes in a steady load mode by weight of lead in a ratio of contaminated G: G = vygr 3: (0,8 ÷ 1,2) and at a flow rate of coolant gas from the combustor is equal to 1.05-1.25 with respect to the theoretical consumption per unit mass of waste during the first 15-30 minutes. In the indicated interval, the ratio of the mass of the loaded waste and the mass of the discharged carbon residue together with the metal cord is 350 and 100 kg / t, respectively. The flow rate of the gaseous coolant in the above example is 1.2 with respect to the theoretical flow rate per unit mass of waste during the first 20 minutes.

В процессе термического разложения отходов выделяются газообразные продукты в виде парогазовой смеси, направляемой в газовый тракт, и углеродистый остаток - пирокарбон, который периодически (раз в 90-120 мин) согласно циклограмме выгружают. Охлаждение (гашение) пирокарбона после выгрузки через несколько шлюзовых камер 6, обеспечивающих герметичное присоединения камер к реактору 1, производят водой (система орошения на схеме условно не показана). После этого пирокарбон подвергают сушке, а затем после извлечения металлокорда отправляют потребителю.In the process of thermal decomposition of waste, gaseous products are released in the form of a gas-vapor mixture sent to the gas path, and the carbon residue is pyrocarbon, which is periodically (every 90-120 min) discharged according to the cyclogram. The pyrocarbon is cooled (quenched) after unloading through several lock chambers 6, which ensure a tight connection of the chambers to the reactor 1, with water (the irrigation system is not shown conventionally in the diagram). After this, the pyrocarbon is subjected to drying, and then after the extraction of the metal cord is sent to the consumer.

При достижении в реакторе пиролиза 1 температуры 90-95°С включают подачу промывной жидкости в барботер-промыватель 20 и систему охлаждения горизонтальных газоводяных конденсаторов 7-9 и 13. Также подают охлаждающую воду в сборник шлама 25 для отвода тепла от промывной жидкости. В качестве промывной жидкости может использоваться топливная жидкость.When the temperature reaches 90-95 ° C in the pyrolysis reactor 1, the washing liquid is supplied to the bubbler-washer 20 and the cooling system of horizontal gas-water condensers 7-9 and 13. Cooling water is also supplied to the sludge collector 25 to remove heat from the washing liquid. Fuel oil may be used as a washing liquid.

Выделение смолистых и сажистых фракций осуществляют в замкнутом циклическом режиме при пропускании парогазовой смеси через барботер-промыватель 20, где за счет орошения органической или водоорганической жидкостью отделяются сажа и тяжело кипящие смолистые фракции путем снижения температуры продуктов пиролиза с 500 до 350°С. В качестве органической и/или водно-органической жидкости используют смесь топливных фракций. Затем смесь с уловленными загрязняющими фракциями поступает в емкость 32 промывной жидкости, откуда насосом ее подают на разделение в гидроциклон 21. Промывную жидкость возвращают в барботер-промыватель 20. Топливная жидкость, загрязненная смолисто-сажистыми компонентами из барботера-промывателя 20 и гидроциклона 21, направляется в сборник шлама 25. Твердую фракцию осадка после отстаивания в сборнике подают на сжигание в выносную топку 3, а жидкая фракция может быть возвращена в производство.The separation of resinous and soot fractions is carried out in a closed cyclic mode by passing a vapor-gas mixture through a bubbler-washer 20, where soot and heavily boiling resinous fractions are separated by irrigation with an organic or water-organic liquid by lowering the temperature of the pyrolysis products from 500 to 350 ° C. A mixture of fuel fractions is used as an organic and / or aqueous-organic liquid. Then the mixture with the trapped contaminant fractions enters the wash liquid tank 32, from where it is pumped for separation into the hydrocyclone 21. The wash liquid is returned to the bubbler washer 20. Fuel liquid contaminated with tarry soot components from the bubbler washer 20 and hydrocyclone 21 is sent to the sludge collector 25. The solid fraction of the sludge after settling in the collector is fed for combustion to the external furnace 3, and the liquid fraction can be returned to production.

Благодаря такой очистке удается уменьшить попадание в систему конденсации сажисто-смолистых включений и, как следствие, загрязнение ими товарных продуктов пиролиза.Thanks to this cleaning, it is possible to reduce the soot-resinous inclusions entering the condensation system and, as a result, their contamination of commercial pyrolysis products.

Из барботера-промывателя 20 парогазовую смесь направляют в конденсаторы 7-9, где происходят охлаждение смеси и конденсация жидкой органической фракции. Полученные жидкие компоненты сливают в емкости 10-12, соответственно для мазутной, бензиновой и дизельной фракций, из которых затем возможно приготовление топливного продукта заданного состава путем смешения полученных фракций. Для получения заданного состава топливных фракций контролируют температуру последних на выходе из конденсаторов. В конденсаторах 7-9 поддерживают температуру соответственно 350, 250 и 150°С. При выходе из конденсатора 7 температура газовой фазы равнялась 250°С, из конденсатора 8 - 150°С, а из конденсатора 9 - 70°С, что позволяет исключить попадание воды в жидкое топливо. Вода конденсируется в конденсаторе 13 при температуре 25-60°С, что повышает теплотворную способность пиролизного газа. Водный конденсат сбрасывают в канализацию. Усредненный состав и объем пиролизного газа после конденсации приведен в таблице 2.From the bubbler-washer 20, the vapor-gas mixture is sent to condensers 7-9, where the mixture is cooled and the liquid organic fraction is condensed. The resulting liquid components are poured into containers 10-12, respectively, for fuel oil, gasoline and diesel fractions, from which it is then possible to prepare a fuel product of a given composition by mixing the obtained fractions. To obtain a given composition of the fuel fractions, the temperature of the latter at the outlet of the capacitors is controlled. In capacitors 7-9, the temperature is maintained at 350, 250 and 150 ° C, respectively. When leaving condenser 7, the temperature of the gas phase was 250 ° C, from condenser 8 to 150 ° C, and from condenser 9 to 70 ° C, which eliminates the ingress of water into liquid fuel. Water condenses in the condenser 13 at a temperature of 25-60 ° C, which increases the calorific value of the pyrolysis gas. Water condensate is discharged into the sewer. The average composition and volume of the pyrolysis gas after condensation are shown in table 2.

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Состав пиролизного газаThe composition of the pyrolysis gas кг/тkg / t Состав, мас.%Composition, wt.% 1one АзотNitrogen 265,9265.9 43,343.3 22 ВодородHydrogen 70,1370.13 11,411,4 33 Оксид углеродаCarbon monoxide 70,170.1 11,411,4 4four Диоксид углеродаCarbon dioxide 81,1281.12 13,213,2 55 МетанMethane 23,3823.38 3,83.8 66 Непредельные углеводороды (этан, пропан, бутан)Unsaturated hydrocarbons (ethane, propane, butane) 16,3616.36 2,72.7 77 ВодаWater 87,687.6 14,2514.25

Далее пиролизный газ из конденсатора 13 направляют в сепаратор 26 и вентилятором 27 подают на сжигание в котел-утилизатор 28 для подогрева воды на технические нужды, а дымовые газы выбрасывают в атмосферу через трубу 29.Next, the pyrolysis gas from the condenser 13 is sent to the separator 26 and fed by a fan 27 to the waste heat boiler 28 for heating water for technical needs, and the flue gases are released into the atmosphere through the pipe 29.

Экспериментально установлена целесообразность проведения пиролиза при температурах не выше 500°С, что способствует максимальному выходу топливных фракций, а получение трех обезвоженных топливных фракций (тяжелой - мазутной, средней - дизельной и легкой - бензиновой) проводят конденсацией из газов до температуры начала конденсации воды, зависящей от влажности парогазовой смеси.The expediency of carrying out pyrolysis at temperatures not exceeding 500 ° C has been experimentally established, which contributes to the maximum yield of fuel fractions, and the production of three dehydrated fuel fractions (heavy - black oil, medium - diesel and light - gasoline) is carried out by condensation from gases to the temperature of the onset of water condensation, which depends from humidity of the gas-vapor mixture.

Конденсаторы охлаждают подаваемой из циркуляционной емкости 30 водой с температурой 25°С. Нагретую в конденсаторах воду до температуры 50°С направляют в холодильник 31, а затем возвращают в циркуляционную емкость 30. Этим обеспечивают оборотный цикл по воде и защиту окружающей среды от загрязняющих выбросов.The condensers are cooled supplied from the circulation tank 30 with water at a temperature of 25 ° C. Water heated in condensers to a temperature of 50 ° C is sent to the refrigerator 31, and then returned to the circulation tank 30. This ensures a water cycle and environmental protection from polluting emissions.

Горизонтальные газоводяные теплообменники, образующие систему конденсаторов, последовательно соединены между собой по ходу газа, установлены наклонно в сторону движения потока под углом 5-15° к горизонту и попарно размещены один над другим. Такой монтаж конденсаторов позволяет быстро освобождать их от сконденсированного топлива, а в случае образования на внутренних стенках трубок твердого осадка существенно снизить трудоемкость по очистке трубок при снятых крышках.Horizontal gas-water heat exchangers forming a system of condensers are connected in series with each other along the gas, installed obliquely in the direction of flow at an angle of 5-15 ° to the horizontal and are placed one above the other in pairs. This installation of capacitors allows you to quickly release them from condensed fuel, and in the case of formation of solid sediment on the inner walls of the tubes, significantly reduce the complexity of cleaning the tubes with the covers removed.

Кроме того, трубки газоводяных теплообменников увеличены в диаметре на 30-40% по сравнению со стандартным их типоразмером. На входе парогазовой смеси трубки снабжены сужающимися в направлении движения потока полыми коническими вставками. Установка последних уменьшает перепад температур в области трубной доски, что повышает срок службы конденсаторов и их надежность. Кроме того, конические вставки увеличивают скорость парогазовой смеси в трубках и тем самым повышают интенсивность теплообмена и степень конденсации жидких компонентов топлива.In addition, the tubes of gas-water heat exchangers are increased in diameter by 30-40% compared to their standard size. At the inlet of the gas-vapor mixture, the tubes are equipped with hollow conical inserts tapering in the direction of flow. Installation of the latter reduces the temperature difference in the area of the tube plate, which increases the service life of the capacitors and their reliability. In addition, conical inserts increase the speed of the gas-vapor mixture in the tubes and thereby increase the heat transfer rate and the degree of condensation of the liquid fuel components.

На опытно-промышленной установке был проведен процесс пиролиза отработанных автомобильных покрышек.At the pilot industrial installation, the process of pyrolysis of used car tires was carried out.

В таблице 3 приведены показатели работы установки пиролиза.Table 3 shows the performance of the pyrolysis unit.

Пример 1 соответствует осуществлению способа при режимных и конструктивных параметрах, меньших, чем они указаны в формуле изобретения, а пример 4 осуществляли при времени цикла (τ=τпр+0,8τпир), равном 6 часам, коэффициенте избытка воздуха α, равном 1,25, при максимальном значении живого сечения колосниковой решетки φ=70% и соотношении массы загружаемых шин к массе выгружаемого углеродистого остатка Gзагр:Gвыгр=4:1, что соответствует показателям, превышающим верхний предел параметров.Example 1 corresponds to the implementation of the method with operational and structural parameters less than those indicated in the claims, and Example 4 was carried out at a cycle time (τ = τ pr + 0.8τ peer ) of 6 hours, air excess coefficient α equal to 1 25, at the maximum open area of the grate φ = 70%, and a ratio of weight to the weight loaded tire paged carbonaceous residue contaminated G: G vygr = 4: 1, which corresponds to parameters exceeding the upper limit of the parameters.

Пример 2 соответствует минимальным границам заявляемых соотношений, при интервале времени цикла 4 часа (τ=τпр+0,4τпир), α=0,9, живом сечении колосниковой решетки φ=20% с коническими вставками в трубках конденсаторов, а пример 3 соответствует интервалу времени цикла 5,5 часов (τ=τпр+0,6τпир), α=1,0, живом сечении колосниковой решетки φ=40%.Example 2 corresponds to the minimum boundaries of the claimed relations, with a cycle time interval of 4 hours (τ = τ pr + 0.4τ pir ), α = 0.9, a live cross-section of the grate φ = 20% with conical inserts in the tubes of the capacitors, and example 3 corresponds to a cycle time interval of 5.5 hours (τ = τ pr + 0.6τ peer ), α = 1.0, a live cross-section of the grate grid φ = 40%.

Как видно из приведенных данных, показатели работы установки пиролиза отработанных автомобильных покрышек оптимальны в примерах 2 и 3.As can be seen from the above data, the performance of the installation of the pyrolysis of used automobile tires is optimal in examples 2 and 3.

Предложенный способ и установка для термической переработки твердых органических отходов, в частности резинотехнических изделий, позволяют повысить эффективность процесса низкотемпературного пиролиза, обеспечивают возможность контроля процесса и получение качественного жидкого топлива и углеродистого остатка (пирокарбона) практически по безотходной технологической схеме. Реализуемый согласно настоящему изобретению процесс пиролиза экономичности целесообразен, не загрязняет окружающую среду газообразными, жидкими и твердыми выбросами, а устройство надежно в эксплуатации.The proposed method and installation for the thermal processing of solid organic waste, in particular rubber products, can improve the efficiency of the low-temperature pyrolysis process, provide the ability to control the process and obtain high-quality liquid fuel and carbon residue (pyrocarbon) practically without waste technological scheme. The cost-effective pyrolysis process implemented according to the present invention is expedient, does not pollute the environment with gaseous, liquid and solid emissions, and the device is reliable in operation.

Кроме того, решается проблема, связанная с накоплением и утилизацией автопокрышек. При этом только при заявленной совокупности существенных признаков и заявленных соотношений технологических параметров, которые определены экспериментальным путем, достигается максимальная эффективность процесса пиролиза.In addition, the problem associated with the accumulation and disposal of tires. Moreover, only with the claimed combination of essential features and the claimed ratios of technological parameters that are determined experimentally, the maximum efficiency of the pyrolysis process is achieved.

Таблица 3Table 3 № п/пNo. p / p Продукты пиролизаPyrolysis Products Пример 1, мас.%/

Figure 00000001
Example 1, wt.% /
Figure 00000001
Пример 2, мас.%/
Figure 00000002
Example 2, wt.% /
Figure 00000002
Пример 3, мас.%/
Figure 00000002
Example 3, wt.% /
Figure 00000002
Пример 4, мас.%/
Figure 00000002
Example 4, wt.% /
Figure 00000002
1one Жидкое топливоLiquid fuel 32/32032/320 42/42042/420 44/44044/440 33/33033/330 22 Бензиновая фракцияGasoline fraction 17/54,417 / 54.4 23,72/99,623.72 / 99.6 25/10525/105 18/59,418 / 59.4 33 Дизельная фракцияDiesel fraction 30/9630/96 37,5/157,437.5 / 157.4 37,5/157,437.5 / 157.4 29/95,729 / 95.7 4four Мазутная фракцияFuel oil fraction 18/57,618 / 57.6 15,3/64,315.3 / 64.3 17,0/74,817.0 / 74.8 20/6620/66 55 Тяжелокипящие смолыHeavy boiling resins 10/3210/32 8,5/35,78.5 / 35.7 8,5/35,08.5 / 35.0 10/3310/33 66 ВодаWater 95/8095/80 15/6315/63 15/6315/63 24/73,224 / 73.2 77 Углеродистый остатокCarbon residue 25/25025/250 30/30030/300 32/32032/320 35/35035/350 88 МеталлокордMetal cord 10/10010/100 10/10010/100 10/10010/100 10/10010/100 99 Пиролизный газPyrolysis gas -- 180180 182182 150150 1010 ВодородHydrogen 25/59,525 / 59.5 39/70,139 / 70.1 42/7242/72 40/6040/60 11eleven Оксид углеродаCarbon monoxide 30/5130/51 390/70390/70 39/7039/70 32/4832/48 1212 МетанMethane 11/18,711 / 18.7 13,0/23,413.0 / 23.4 13,4/2513.4 / 25 12/1812/18 1313 Непредельные углеводороды (этан, пропан, бутан)Unsaturated hydrocarbons (ethane, propane, butane) 9,1/15,479.1 / 15.47 9,1/16,49.1 / 16.4 9,3/16,59.3 / 16.5 14/2114/21

Claims (7)

1. Способ термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий, заключающийся в низкотемпературном пиролизе отходов в реакторе в противотоке с газообразным теплоносителем, полученным от сжигания технологического топлива, вводимым в нижнюю часть реактора, загрузке отходов и выгрузке твердого углеродистого остатка с последующим его охлаждением, конденсацией получаемой парогазовой смеси с разделением ее на несколько фракций топливной жидкости и пиролизный газ, отличающийся тем, что загрузку отходов и выгрузку углеродистого остатка из реактора производят циклически при отношении массы загружаемых отходов к массе выгружаемого углеродистого остатка, равном 3:(0,8-1,2), загрузку отходов осуществляют с интервалом, включающим время разогрева загружаемых отходов и дополнительное время, равное 0,4-0,6 времени максимальной скорости выделения пиролизного газа, парогазовую смесь перед конденсацией предварительно очищают от сажистых и смолистых фракций орошением органической и/или водно-органической жидкостью при температуре 500-350°С, конденсацию парогазовой смеси с последовательным выделением топливных фракций проводят в диапазоне температур 350-70°С, а конденсацию воды при температуре 25-60°С и получаемый при этом остаточный пиролизный газ направляют на сжигание с утилизацией тепла, причем в период пуска с полной загрузкой реактора газообразный теплоноситель подают двумя потоками: основной поток в количестве 60-70% от общего расхода - в осевую зону реактора, а остальной - в его пристенную зону.1. The method of thermal processing of solid organic waste, mainly rubber products, which consists in low-temperature pyrolysis of waste in a reactor in countercurrent with gaseous coolant obtained from the combustion of process fuel, introduced into the lower part of the reactor, loading the waste and unloading the solid carbon residue with its subsequent cooling, condensation of the resulting vapor-gas mixture with its separation into several fractions of the fuel liquid and pyrolysis gas, characterized in that the load waste and unloading the carbon residue from the reactor is carried out cyclically with the ratio of the mass of the loaded waste to the mass of the unloaded carbon residue equal to 3: (0.8-1.2), the loading of the waste is carried out with an interval including the heating time of the loaded waste and an additional time equal to 0 , 4-0.6 times the maximum rate of pyrolysis gas evolution, the vapor-gas mixture is preliminarily purified from soot and tar fractions by irrigation with an organic and / or aqueous-organic liquid at a temperature of 500-350 ° С, the vapor-gas mixture with sequential separation of fuel fractions is carried out in the temperature range 350-70 ° С, and water condensation at a temperature of 25-60 ° С and the resulting residual pyrolysis gas are sent to combustion with heat recovery, moreover, during start-up with the reactor fully loaded The gaseous coolant is supplied in two streams: the main stream in the amount of 60-70% of the total flow rate is sent to the axial zone of the reactor, and the rest to its wall zone. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при получении газообразного теплоносителя поддерживают коэффициент избытка воздуха, равный 0,90-1,00.2. The method according to claim 1, characterized in that upon receipt of a gaseous coolant, an excess air coefficient of 0.90-1.00 is maintained. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что сажистые и смолистые фракции после улавливания возвращают в процесс на сжигание для получения газообразного теплоносителя.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the soot and resinous fractions after collection are returned to the combustion process to obtain a gaseous coolant. 4. Установка для осуществления способа термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий, содержащая реактор пиролиза с реакционной камерой, топку с горелкой для получения газообразного теплоносителя, конденсаторы получаемой в реакторе парогазовой смеси, а также устройства для загрузки отходов и выгрузки твердых углеродистых остатков с приспособлением для их охлаждения, отличающаяся тем, что реакционная камера выполнена в виде смонтированных на колосниковой решетке с живым сечением 20-40% концентрично установленных наружного и внутреннего перфорированных стаканов, при этом внутренний стакан и полость между наружным стаканом и корпусом реактора выполнены закрытыми сверху посредством перегородок и оба стакана по высоте имеют три условные технологические зоны, причем стенки стаканов нижней зоны выполнены сплошными по высоте, равной 0,3-0,5 расчетной высоты загрузки, на опорах реактора смонтированы датчики контроля массы загружаемых отходов, установка снабжена барботером-промывателем с гидроциклоном для очистки парогазовой смеси от смолистых и сажистых фракций, а устройства для загрузки и выгрузки выполнены в виде шлюзовых камер.4. Installation for implementing the method of thermal processing of solid organic waste, mainly rubber products, containing a pyrolysis reactor with a reaction chamber, a furnace with a burner for receiving gaseous coolant, condensers obtained in the reactor gas mixture, as well as a device for loading waste and unloading solid carbon residues from a device for cooling them, characterized in that the reaction chamber is designed as mounted on a grate with a live cross section of 20-40% concentrically mounted outer and inner perforated cups, while the inner cup and the cavity between the outer cup and the reactor vessel are closed from above by partitions and both cups have three conditional technological zones in height, and the walls of the lower zone cups are solid in height equal to 0.3 -0.5 of the calculated loading height, sensors for monitoring the mass of the loaded waste are mounted on the reactor supports, the installation is equipped with a bubbler-washer with a hydrocyclone for cleaning steam and gas mixture from tar and soot fractions, and devices for loading and unloading are made in the form of lock chambers. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что перфорация стенок внутренних стаканов в средней и верхней технологических зонах выполнена с переменным живым сечением, увеличивающимся снизу вверх на 20-30%, а перфорация стенок наружных стаканов в средней и верхней технологических зонах выполнена с постоянным живым сечением, равным 40-60%..5. Installation according to claim 4, characterized in that the perforation of the walls of the inner glasses in the middle and upper technological zones is made with a variable live section, increasing from bottom to top by 20-30%, and the perforation of the walls of the outer glasses in the middle and upper technological zones is performed with constant live section, equal to 40-60% .. 6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что конденсаторы получаемой в реакторе парогазовой смеси для выделения жидких топливных фракций и пиролизного газа выполнены в виде горизонтальных трубчатых газоводяных теплообменников, попарно размещенных один над другим и установленных под углом к горизонту 5-15° по ходу движения потока.6. Installation according to claim 4, characterized in that the condensers of the vapor-gas mixture obtained in the reactor for separating liquid fuel fractions and pyrolysis gas are made in the form of horizontal tubular gas-water heat exchangers, placed in pairs one above the other and installed at an angle to the horizon of 5-15 ° the flow. 7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что трубки газоводяных теплообменников на входе парогазовой смеси снабжены сужающимися в направлении движения потока полыми коническими вставками. 7. Installation according to claim 4, characterized in that the tubes of the gas-water heat exchangers at the inlet of the gas-vapor mixture are equipped with hollow conical inserts tapering in the direction of flow.
RU2008136688/04A 2008-09-12 2008-09-12 Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end RU2393200C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008136688/04A RU2393200C2 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008136688/04A RU2393200C2 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136688A RU2008136688A (en) 2010-03-20
RU2393200C2 true RU2393200C2 (en) 2010-06-27

Family

ID=42136959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136688/04A RU2393200C2 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393200C2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BG1522U1 (en) * 2011-05-09 2012-01-31 "Прогрес М-2000" Еад INSTALLATION FOR WASTE HYDROCARBONS PROCESSING AND RECOVERY OF PRODUCTS OBTAINED FROM THE PROCESSING
RU2459843C1 (en) * 2010-12-15 2012-08-27 Андрей Николаевич Ульянов Method of processing thermoplastic wastes and apparatus for realising said method
RU2464294C2 (en) * 2010-11-08 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук (КазНЦ РАН) Method of complex thermochemical solid fuel processing with serial discharge of division products
MD4188C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-30 Валерий ДИНТОВ Plant for processing carbon-bearing raw material
EP2829801A1 (en) 2013-07-22 2015-01-28 AZ ECO Energy, spol. s r.o. A method of pyrolysis (thermal decomposition) of a solid bulk organic waste and a reactor for performing the method
RU2554355C1 (en) * 2014-06-10 2015-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение РГ ИННОВАЦИИ" Method of processing organic raw material into fuel
RU2632812C2 (en) * 2015-12-03 2017-10-10 Валерий Григорьевич Лурий Plant for thermochemical processing of carbonaceous raw material
RU2659924C1 (en) * 2017-09-08 2018-07-04 Юрий Михайлович Микляев Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation
RU2685720C1 (en) * 2018-06-28 2019-04-23 Александр Григорьевич Ершов Solid wastes combustion plant
RU2686560C1 (en) * 2018-08-15 2019-04-29 Александр Григорьевич Ершов Solid wastes combustion method
RU195265U1 (en) * 2018-12-13 2020-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) CATALYTIC HEAT GENERATOR

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464294C2 (en) * 2010-11-08 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук (КазНЦ РАН) Method of complex thermochemical solid fuel processing with serial discharge of division products
RU2459843C1 (en) * 2010-12-15 2012-08-27 Андрей Николаевич Ульянов Method of processing thermoplastic wastes and apparatus for realising said method
BG1522U1 (en) * 2011-05-09 2012-01-31 "Прогрес М-2000" Еад INSTALLATION FOR WASTE HYDROCARBONS PROCESSING AND RECOVERY OF PRODUCTS OBTAINED FROM THE PROCESSING
MD4188C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-30 Валерий ДИНТОВ Plant for processing carbon-bearing raw material
EP2829801A1 (en) 2013-07-22 2015-01-28 AZ ECO Energy, spol. s r.o. A method of pyrolysis (thermal decomposition) of a solid bulk organic waste and a reactor for performing the method
WO2015010668A1 (en) 2013-07-22 2015-01-29 Az Eco Energy, Spol. S R.O. A method of pyrolysis (thermal decomposition) of a solid bulk organic waste and a reactor for performing the method
RU2554355C1 (en) * 2014-06-10 2015-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение РГ ИННОВАЦИИ" Method of processing organic raw material into fuel
RU2632812C2 (en) * 2015-12-03 2017-10-10 Валерий Григорьевич Лурий Plant for thermochemical processing of carbonaceous raw material
RU2659924C1 (en) * 2017-09-08 2018-07-04 Юрий Михайлович Микляев Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation
WO2019050431A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Юрий Михайлович МИКЛЯЕВ Method for utilizing solid carbon-containing waste by pyrolysis and waste processing complex for implementing same
RU2685720C1 (en) * 2018-06-28 2019-04-23 Александр Григорьевич Ершов Solid wastes combustion plant
RU2686560C1 (en) * 2018-08-15 2019-04-29 Александр Григорьевич Ершов Solid wastes combustion method
RU195265U1 (en) * 2018-12-13 2020-01-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) CATALYTIC HEAT GENERATOR

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008136688A (en) 2010-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2393200C2 (en) Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end
EP0764196B1 (en) Improved pyrolytic conversion of organic feedstock and waste
Bridgwater et al. A review of biomass pyrolysis and pyrolysis technologies
US4028068A (en) Process and apparatus for the production of combustible gas
RU2763026C2 (en) Furnace
RU2621097C2 (en) Device for thermal destruction of waste from polyethylene and polypropylene
CN106867585A (en) From detar formula organic solid apparatus for gasifying fuel and method in stove
CN1014070B (en) Gasifier apparatus
RU2275416C1 (en) Thermochemical processing method of organic raw material to fuel components, plant for preforming the same
US11807813B2 (en) Installation for the production and a method of producing oil, gas and char for a coal black from elastomers, especially rubber waste, in the process of continuous pyrolysis
CN103917627A (en) Process for dry cooling of coke with carbon dioxide with subsequent use of the carbon monoxide produced
CN102268274A (en) Method and totally closed equipment system for converting municipal sludge into gas, liquid and solid fuels
RU2725434C1 (en) Method for thermal decomposition of loose organic matter in a vertical gasification reactor
CN102329654B (en) Biomass gasification device and process
RU2632812C2 (en) Plant for thermochemical processing of carbonaceous raw material
EP3312223B1 (en) Method for thermally decomposing polyethylene and polypropylene waste
CN204369820U (en) Biomass gasifying furnace waste heat comprehensive utilization system
CN100396758C (en) Method and device for removing biomass pyrolytic gasifying tar oil
CN104479742A (en) Biomass fuel preparation system
RU2251483C2 (en) Worn tires processing method and a device of its realization
CN204369821U (en) There is the biomass gasifying furnace that secondary tar filters
CN204369819U (en) From preheating biomass gasifying furnace
RU88669U1 (en) INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF WOOD COAL
RU167118U1 (en) DEVICE FOR THERMAL DESTRUCTION OF POLYETHYLENE AND POLYPROPYLENE WASTE
CN204369818U (en) Biomass gasification furnace gas preparation system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100913