RU2738841C1 - Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation - Google Patents

Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2738841C1
RU2738841C1 RU2020118400A RU2020118400A RU2738841C1 RU 2738841 C1 RU2738841 C1 RU 2738841C1 RU 2020118400 A RU2020118400 A RU 2020118400A RU 2020118400 A RU2020118400 A RU 2020118400A RU 2738841 C1 RU2738841 C1 RU 2738841C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pyrolysis
retort
chamber
soot
gas
Prior art date
Application number
RU2020118400A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Юрьевич Быков
Станислав Геннадьевич Автамонов
Дмитрий Андреевич Борейко
Матвей Александрович Денисов
Арслан Зуфарович Шаяхметов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "МИП ИЦ УГТУ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "МИП ИЦ УГТУ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "МИП ИЦ УГТУ"
Priority to RU2020118400A priority Critical patent/RU2738841C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738841C1 publication Critical patent/RU2738841C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/06—Horizontal retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C10B7/10—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with conveyor-screws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used in other industries for additional extraction of heat energy carriers from carbon-containing industrial wastes. Invention relates to a method for non-sufficient recycling carbon-containing wastes by counter-current thermal decomposition, which includes feeding them into a pyrolysis chamber of a retort, heating to pyrolysis temperature, screw displacement along retort axis, obtaining pyrolysis gas and pyrolysis liquid fuel, soot and mineral residues, removal of pyrolysis gas to burner devices of retort, and discharge of mineral residue from retort. Soot and mineral residues are fed into an additional gasification chamber, heated to a gasification temperature, displaced by a screw in the reverse direction, it is blown by means of sharp steam without enough conversion of soot residue into synthesis gas and removal from gasification chamber as additional useful energy carrier, at the same time mineral residue is calcined and converted into environmentally safe inert material. Invention also relates to a device for non-sufficient recycling of carbon-containing wastes.
EFFECT: technical result of this invention consists in improvement of efficiency and environmental safety of pyrolysis process due to additional conversion of soot residue into useful energy carrier and prevention of its discharge into environment.
2 cl, 1 ex, 2 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано в других отраслях для дополнительного извлечения моторных, топливных и газообразных энергоносителей, а также строительных материалов (например, битум) при утилизации углеродосодержащих отходов, представленных жидкими, твердыми, вязкими и пластичными органическими в т.ч., нефтяными, а также полимерными фракциями с мехпримесями и водой, отработанными горючесмазочными материалами и углеродными сорбентами.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in other industries for additional extraction of motor, fuel and gaseous energy carriers, as well as building materials (for example, bitumen) when disposing of carbon-containing waste, represented by liquid, solid, viscous and plastic organic waste, incl. , petroleum, as well as polymer fractions with mechanical impurities and water, waste fuels and lubricants and carbon sorbents.

В основу изобретения положен известный технологический процесс пиролиза, связанный с термической деструкцией углеродосодержащих отходов (например, опилок) в герметичных сосудах без доступа кислорода с получением твердого углерода (сажи) и сопутствующих газов. (Бугге Г. Новейшие способы углеродожжения. Л., 1928.).The invention is based on the well-known technological process of pyrolysis associated with the thermal destruction of carbon-containing waste (for example, sawdust) in sealed vessels without access to oxygen to obtain solid carbon (soot) and associated gases. (Bugge G. The newest methods of carbon combustion. L., 1928.).

В основу изобретения положен также известный технологический процесс безостаточной газификации сажи в среде острого водяного пара с конверсией твердого углерода С (сажи) на смесь газа, состоящего из водорода Н2 и оксида углерода СО:The invention is also based on the well-known technological process of residual gasification of soot in an environment of live steam with the conversion of solid carbon C (soot) to a gas mixture consisting of hydrogen H 2 and carbon monoxide CO:

С+Н2O→Н2+СО -132,8 кДж.C + H 2 O → H 2 + CO -132.8 kJ.

Эта газовая смесь получила наименование водяного газа, генераторного газа, топливного газа, синтез-газа; смесь является горючей (теплота сгорания 11720 кДж/м3), может быть использована для сжигания в топливных форсунках или в газогенераторных установках для производства электроэнергии, а также получения синтетического моторного топлива, смазочных масел, мазута и др. (Мартене. Техническая энциклопедия. Том 5., 1929 г.).This gas mixture was named water gas, generator gas, fuel gas, synthesis gas; the mixture is combustible (heat of combustion 11720 kJ / m 3 ), can be used for combustion in fuel injectors or in gas generating plants for electricity generation, as well as for the production of synthetic motor fuel, lubricating oils, fuel oil, etc. (Marten. Technical encyclopedia. Vol. 5., 1929).

Известен способ утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом в ретортах, заключающийся в нагреве реторт снаружи в печи, разложении отходов на газообразные и твердые составляющие, удалении из реторт отходящих газов во время пиролиза и последующем удалении твердых составляющих из охлажденных реторт. (Патент РФ №2433158 С10В 1/04, опубликован 10.10.2011).There is a known method of utilization of carbon-containing waste by pyrolysis in retorts, which consists in heating the retorts outside in a furnace, decomposing waste into gaseous and solid components, removing waste gases from the retorts during pyrolysis and then removing solid components from cooled retorts. (RF patent No. 2433158 С10В 1/04, published 10.10.2011).

Недостатками способа являются: сброс в окружающую среду экологически опасных продуктов пиролиза в виде твердого составляющего сажевого остатка; безвозвратная потеря этого продукта, являющегося сырьем для дополнительного получения печных или моторных топлив; цикличность процесса в связи с необходимостью периодической перезагрузки реторт.The disadvantages of this method are: discharge into the environment of environmentally hazardous pyrolysis products in the form of a solid constituent of the soot residue; irretrievable loss of this product, which is a raw material for additional production of furnace or motor fuels; the cyclical nature of the process due to the need to periodically reload the retorts.

Способ реализуется в устройстве для утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом, содержащем печь с топкой и дымоходом, в которой установлены последовательно автономные герметичные реторты с крышками для загрузки сырья и выгрузки твердого остатка, снабженные газоотводящими трубопроводами для подачи отходящих пиролизных газов из реторт в топку печи на горелочные устройства, обеспечивающие заданный температурный режим пиролиза, и дымососом, откачивающим топочный газ в дымоход для сброса в атмосферу (см. там же: патент РФ №2433158).The method is implemented in a device for utilization of carbon-containing waste by pyrolysis, containing a furnace with a furnace and a chimney, in which there are sequentially installed self-contained sealed retorts with covers for loading raw materials and unloading solid residue, equipped with gas outlet pipelines for supplying exhaust pyrolysis gases from the retorts to the furnace furnace to the burner devices , providing a given temperature regime of pyrolysis, and a smoke exhauster pumping out flue gas into the chimney for discharge into the atmosphere (see ibid: RF patent No. 2433158).

Недостатками устройства являются отсутствие механической выгрузки из пиролизных реторт сажевого остатка и механизма его экологического обезвреживания.The disadvantages of the device are the lack of mechanical unloading of the soot residue from the pyrolysis retorts and the mechanism of its ecological neutralization.

Наиболее близким по технологической сущности, выбранным в качестве прототипа, является установка для переработки органического сырья способом пиролиза (Патент евразийского патентного ведомства ЕАПВ, №030255 В1, дата публикации и выдачи 2018.07.31. Заявка 201690367 А2, бюлл. 07'2016). Установка реализует непрерывный процесс приролиза в горизонтальной герметичной реторте со шнековым питанием, оснащенной топкой и горелочными устройствами для поддержания заданного температурного режима пиролиза; реторту непрерывного действия загружают отходами из бункерного устройства и перемещают шнековым питателем к разгрузочному окну со скоростью, обеспечивающей термическую деструкцию отходов на горючий пиролизный газ, пригодный для получения полезных энергоносителей (моторное или печное топливо), и твердый экологически опасный углеродный остаток в виде сажи, сбрасываемый в окружающую среду.The closest in technological essence, selected as a prototype, is an installation for processing organic raw materials by pyrolysis (Patent of the Eurasian Patent Office EAPO, No. 030255 B1, publication and issue date 2018.07.31. Application 201690367 A2, bulletin 07'2016). The installation implements a continuous process of prirolysis in a horizontal sealed retort with a screw feed, equipped with a furnace and burners to maintain a given pyrolysis temperature regime; a continuous retort is loaded with waste from a hopper and moved by a screw feeder to the unloading window at a rate that ensures thermal destruction of waste into a combustible pyrolysis gas suitable for obtaining useful energy carriers (motor or heating oil), and a solid environmentally hazardous carbon residue in the form of soot, discharged into the environment.

Недостатком известного решения является его экологическое несовершенство, сопровождающееся безвозвратной потерей сажевого остатка, пригодного для получения методом газификации полезных энергоносителей.The disadvantage of the known solution is its ecological imperfection, accompanied by the irreversible loss of soot residue, suitable for obtaining useful energy carriers by gasification.

Задачей изобретения является создание способа и устройства для безостаточной утилизации углеродосодержащих отходов, позволяющих устранить недостатки аналогов и прототипа.The objective of the invention is to create a method and device for the non-residual disposal of carbon-containing waste, allowing to eliminate the disadvantages of analogues and prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и экологической безопасности пиролизного процесса за счет дополнительного превращения сажевого остатка в полезный энергоноситель и предотвращение его сброса в окружающую средуThe technical result of the invention is to increase the efficiency and environmental safety of the pyrolysis process due to the additional transformation of the soot residue into a useful energy carrier and preventing its discharge into the environment

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата авторами предложен способ безостаточной утилизации углеродосодержащих, в т.ч. нефтепромышленных отходов методом термической деструкции, включающий их подачу в пиролизную камеру реторты, нагрев до температуры пиролиза, шнековое перемещение вдоль оси реторты, получение пиролизного газа и печного жидкого топлива, сажевого и минерального остатков, отвод пиролизного газа на горелочные устройства реторты, вывод сажевого и минерального остатков из реторты, отличающийся тем, что сажевый и минеральный остатки подают в дополнительную камеру газификации, нагревают до температуры газификации, перемещают шнеком в обратном направлении, продувают острым паром, превращают сажевый остаток в синтез-газ и выводят из камеры газификации в газоэлектрогенератор или блок получения моторного топлива, минеральный остаток попутно прокаливают в зоне газификации, превращают в нейтральный строительный наполнитель и выводят из камеры газификации наружу.To solve the problem and achieve the technical result, the authors have proposed a method for the non-residual utilization of carbon-containing, incl. of oil industrial waste by the method of thermal destruction, including their supply to the pyrolysis chamber of the retort, heating to the pyrolysis temperature, screw movement along the retort axis, obtaining pyrolysis gas and furnace liquid fuel, soot and mineral residues, removing pyrolysis gas to the retort burners, removing soot and mineral residues from the retort, characterized in that the soot and mineral residues are fed into an additional gasification chamber, heated to the gasification temperature, moved by a screw in the opposite direction, purged with live steam, converted soot residue into synthesis gas and removed from the gasification chamber into a gas-electric generator or production unit motor fuel, the mineral residue is simultaneously calcined in the gasification zone, converted into a neutral building filler and taken out from the gasification chamber.

Способ реализуется в устройстве для безостаточной утилизации углеродосодержащих отходов методом термической деструкции, включающим горизонтальную реторту с пиролизной и топочной камерами, шнековое устройство для перемещения углеродосодержащих отходов вдоль оси реторты, горелочные устройства в топочной камере реторты, патрубок для вывода парогазовой смеси в конденсационное устройство для разделения парогазовой смеси на пиролизный газ и печное жидкое топливо, линию подачи пиролизного газа к горелочным устройствам, патрубок вывода сажевого и минерального остатков из реторты, отличающееся тем, что реторта снабжена дополнительной камерой газификации, камеры расположены вдоль топочного пространства внутреннего объема реторты изолированы друг от друга перегородками, шнековое устройство выполнено двухъярусным, шнеки верхнего яруса размещены в верхней пиролизной камере, шнек нижнего яруса размещен в нижней камере газификации, при этом шнек камеры газификации вращается в сторону, противоположную вращению шнеков пиролизной камеры, камера газификации оборудована патрубком вывода синтез-газа для производства электрической, тепловой или моторной продукции, топочная камера оборудована вытяжной трубой; тяговыми щелями, двухуровневыми горелочными устройствами для индивидуального нагрева камер пиролиза и газификации, коллектором острого пара, устройством подачи острого пара в камеру газификации, при этом коллектор острого пара подключен к линии питания водой и расположен над придонным горелочным устройством, патрубок вывода сажевого и минерального остатков размещен внутри реторты и соединен с камерой газификации, противоположный конец которой оборудован окном выгрузки прокаленного минерального остатка.The method is implemented in a device for the non-residual utilization of carbon-containing waste by the method of thermal destruction, including a horizontal retort with pyrolysis and combustion chambers, a screw device for moving carbon-containing waste along the retort axis, burners in the retort combustion chamber, a branch pipe for withdrawing the steam-gas mixture into a condensing device for separating the steam-gas mixtures for pyrolysis gas and furnace liquid fuel, a pyrolysis gas supply line to burners, a branch pipe for removing soot and mineral residues from the retort, characterized in that the retort is equipped with an additional gasification chamber, the chambers are located along the furnace space of the inner volume of the retort, isolated from each other by partitions, the screw device is made two-tier, the screws of the upper tier are placed in the upper pyrolysis chamber, the screw of the lower tier is located in the lower gasification chamber, while the screw of the gasification chamber rotates in the opposite direction the rotation of the screws of the pyrolysis chamber, the gasification chamber is equipped with a synthesis gas outlet for the production of electrical, thermal or motor products, the combustion chamber is equipped with an exhaust pipe; traction slots, two-level burners for individual heating of the pyrolysis and gasification chambers, a live steam collector, a live steam supply device to the gasification chamber, while the live steam collector is connected to the water supply line and is located above the bottom burner, the outlet for soot and mineral residues is located inside the retort and connected to the gasification chamber, the opposite end of which is equipped with a window for unloading the calcined mineral residue.

На фиг. 1 представлен схематично общий вид устройства для утилизации углеродосодержащих отходов, на фиг. 2 изображен поперечный разрез этого устройства.FIG. 1 is a schematic general view of a device for the disposal of carbon-containing waste; FIG. 2 shows a cross-section of this device.

Устройство включает коллектор острого пара 1, патрубок подачи воды 2, топочную камеру 3, тяговые щели 4, горелочные устройства 5, корпус реторты 6, перегородки 7, камеру газификации 8, вытяжную трубу 9, камеру пиролиза 10, патрубок вывода синтез-газа 11, патрубок вывода парогазовой смеси 12, конденсатор 13, подающие шнеки пиролизной камеры 14, линию подачи пиролизного газа к горелочным устройствам 15, отводящий шнек камеры газификации 16, устройства подачи острого пара в камеру газификации 17, придонные горелки 18, бункер для загрузки отходов 19, окно для выгрузки минерального остатка 20, перезагрузочный шлюз 21.The device includes a live steam collector 1, a water supply pipe 2, a combustion chamber 3, draft slots 4, burners 5, a retort body 6, partitions 7, a gasification chamber 8, an exhaust pipe 9, a pyrolysis chamber 10, a synthesis gas outlet pipe 11, gas mixture outlet 12, condenser 13, pyrolysis chamber feed screws 14, pyrolysis gas supply line to burners 15, gasification chamber discharge screw 16, live steam feed devices to gasification chamber 17, bottom burners 18, waste loading hopper 19, window for unloading mineral residue 20, reloading lock 21.

Устройство работает следующим образом. Углеродосодержащие отходы из бункера 19 загружаются на подающие шнеки 14 пиролизной камеры 10 герметичной реторты 6. Шнеки перемещают загрузку отходов вдоль оси реторты до перезагрузочного шлюза 21, размещенного в конце хода подающих шнеков 14, при этом температурный режим пиролиза и скорость перемещения отходов подбирают таким образом, чтобы загруженный отход к моменту достижения перезагрузочного шлюза 21 был полностью термически разложен на парогазовую смесь и минеральный сажевый остаток. Парогазовая смесь поступает через патрубок 12 на конденсатор 13, где разделяется на высококалорийный пиролизный газ и синтетический жидкий углеводород, например, печное топливо, которое может служить сырьем для получения моторного топлива, при этом пиролизный газ подается по линии 15 на горелочные устройства 5 верхнего яруса, обеспечивающие потребную температуру пиролиза в камере 10, и придонные горелочные устройства 18, расположенные в нижнем ярусе и предназначенные для поддержания потребной температуры процесса газификации в камере 8. Потребная температура в указанных камерах достигается теплопередачей от горелок 5 и 18 через стенки разделительных перегородок 7, изолирующих камеры реторты между собой. Минерально-сажевый остаток в конце хода шнеков 14 перезагружается через шлюз 21 в камеру газификации 8, оборудованную шнеком 16, создающим противоточное перемещение минерально-сажевого остатка к окну 20 со скоростью, обеспечивающей безостаточное превращение сажевой составляющей в синтез-газ, получаемый благодаря процессу газификации, возникающим в результате продувки сажевой составляющей острым паром через устройства 17. Острый пар генерируется в коллекторе 1, расположенном в зоне придонных горелок 18, при этом питание коллектора водой осуществляется от трубопровода 2. Получаемый синтез-газ выводится из камеры газификации 8 через патрубок 11 и может быть использован в качестве теплоносителя или сырья для производства моторного топлива или электроэнергии. Минеральная составляющая, прокаленная в камере газификации при заданной температуре, выгружается через окно 20 и может быть использована в качестве инертного наполнителя в строительных целях. Топочная камера 3 оснащена тяговыми щелями 4 и вытяжной трубой 9.The device works as follows. Carbon-containing waste from the hopper 19 is loaded onto the feed screws 14 of the pyrolysis chamber 10 of the sealed retort 6. The screws move the waste load along the retort axis to the reloading lock 21 located at the end of the feed screws 14, while the pyrolysis temperature and the speed of waste movement are selected in this way, so that the loaded waste by the time it reaches the reloading lock 21 is completely thermally decomposed into a vapor-gas mixture and a mineral soot residue. The steam-gas mixture enters through the branch pipe 12 to the condenser 13, where it is divided into a high-calorific pyrolysis gas and a synthetic liquid hydrocarbon, for example, heating oil, which can serve as a raw material for the production of motor fuel, while the pyrolysis gas is fed through line 15 to the burners 5 of the upper tier, providing the required pyrolysis temperature in the chamber 10, and bottom burners 18 located in the lower tier and designed to maintain the required temperature of the gasification process in the chamber 8. The required temperature in these chambers is achieved by heat transfer from burners 5 and 18 through the walls of the dividing partitions 7, isolating the chambers retorts between themselves. The mineral soot residue at the end of the stroke of the screws 14 is reloaded through the gateway 21 into the gasification chamber 8, equipped with the screw 16, which creates a counter-current movement of the mineral soot residue to the window 20 at a rate that ensures the non-residual conversion of the soot component into synthesis gas obtained through the gasification process, arising as a result of blowing the soot component with live steam through the devices 17. Live steam is generated in the collector 1 located in the area of the bottom burners 18, while the collector is supplied with water from the pipeline 2. The resulting synthesis gas is removed from the gasification chamber 8 through the pipe 11 and can be used as a heat carrier or raw material for the production of motor fuel or electricity. The mineral component calcined in the gasification chamber at a given temperature is discharged through the window 20 and can be used as an inert filler for construction purposes. Combustion chamber 3 is equipped with draft slots 4 and exhaust pipe 9.

Пример осуществления способа и устройстваAn example of the implementation of the method and device

Осуществление способа безостаточной утилизации углеродосодержащих отходов в предлагаемом устройстве реализуется на примере нефтешлама, отобранного и аварийного разлива нефти на одном из месторождений Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. Компонентный состав одного нефтешлама представлен в таблице 1 из расчета на 1 тонику массы отобранной пробы.The implementation of the method of non-residual utilization of carbon-containing waste in the proposed device is implemented on the example of oil sludge, selected and emergency oil spill at one of the fields of the Timan-Pechora oil and gas province. The component composition of one oil sludge is presented in Table 1 based on 1 tonic of the selected sample mass.

Figure 00000001
Figure 00000001

Низшая теплотворная способность отобранной пробы составляет 6,85 МДж/кг. Выход продуктов пиролиза из рассматриваемой пробы приведен в таблице 2.The net calorific value of the sample taken is 6.85 MJ / kg. The yield of pyrolysis products from the sample under consideration is shown in Table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Кроме того, известно (Алешина А.С., Сергеев В.В. Газификация твердого топлива: уч. пособие. - СПб: Изд. Политех, ун-та, 2010. - 202 с.), что газификация 1 кг углерода (сажи) с помощью острого водяного пара массой 1 кг безостаточно превращает углерод (сажу) в 2 кг синтез-газа (СО2+Н2), являющегося ценным горючим топливом с низшей теплотой сгорания 29,314 МДж/кг (для российского природного газа этот параметр составляет 38,231 МДж/кг).In addition, it is known (Aleshina A.S., Sergeev V.V.Gasification of solid fuel: study guide. - SPb: Publishing house Polytech, un-ta, 2010. - 202 p.) That gasification of 1 kg of carbon (soot ) using live water vapor weighing 1 kg without residue converts carbon (soot) into 2 kg of synthesis gas (СО 2 + Н 2 ), which is a valuable fuel with a lower calorific value of 29.314 MJ / kg (for Russian natural gas, this parameter is 38.231 MJ / kg).

Для запуска процесса термодеструкции подготовленные нефтешламовые отходы (фракция не более 5 мм) подают в загрузочный бункер (19), из которых они поступают на шнеки (14) пиролизной камеры (10). Загруженные отходы (смесь жидких, пластичных и твердых НГПО) полностью перекрывают попадание атмосферного воздуха в реакционную зону. Для запуска установки из камеры пиролиза (10) и камеры газификации (8) воздух вытесняется инертным газом через патрубки (11) и (12). Коллектор острого пара (1) заполняется водой с вытеснением воздуха из системы. Энергоноситель в виде жидкого или газообразного топлива подается на горелочные устройства (5, 18). За счет горелочных устройств, работающих на дополнительном энергоносителе (дизельное топливо, СУГ, природный или попутный нефтяной газ) в топочной камере (3) поднимается температура, которая через герметичные стенки (7) (косвенный нагрев) передается в камеру пиролиза (10). При достижении температуры 550°С в пиролизной камере (10) шнеками (14) отходы перемещаются вдоль оси реторты (6). Расстояние между перьями шнеков к центру уменьшается (для замедления перемещения обрабатываемых отходов с целью ускорения процесса пиролиза). В результате термической деструкции в пиролизной камере (10) без доступа кислорода образуется парогазовая смесь, которую выводят из реакционной зоны через патрубок (12). Далее парогазовую смесь охлаждают в конденсаторе (13). Смесь конденсируется в виде пиролизного жидкого топлива, неконденсируемый пиролизный газ по линии (15) подают на горелочные устройства (5 и 18), после чего они работают на пиролизном газе, как на основном энергоносителе. В результате протекания процесса пиролиза углеродосодержащих отходов образуются твердый углерод в виде сажи и минеральный остаток, которые шнеком (14) перемещают и сбрасываются через перезагрузочный шлюз (21) в камеру газификации (8). В камере газификации создают температуру 700°С за счет косвенного нагрева через герметичные перегородки (17), отделяющие камеру газификации (8) от топочной камеры (3). Нагретую до 700°С сажу продувают острым паром, подготовленным в коллекторе (1), пар подают в камеру газификации через устройство (17). В результате газификации сажи выделяется синтез-газ - смесь угарного газа и водорода (С+Н2О↑700°C⋅→СО+Н2), который выводят через патрубок (11) и направляют на дальнейшее получение моторных топлив, тепловой и электрической энергии. Минеральный остаток, попутно прокаленный в камере газификации, шнеком (16) выводят наружу через окно выгрузки (20), который может быть использован в качестве экологически нейтрального наполнителя в строительных работах или насыпных сооружений.To start the process of thermal destruction, the prepared oil sludge waste (fraction no more than 5 mm) is fed into the loading hopper (19), from which they are fed to the screws (14) of the pyrolysis chamber (10). The loaded waste (a mixture of liquid, plastic and solid OGPO) completely covers the ingress of atmospheric air into the reaction zone. To start the installation from the pyrolysis chamber (10) and the gasification chamber (8), air is displaced by an inert gas through the pipes (11) and (12). The live steam collector (1) is filled with water and air is displaced from the system. The energy carrier in the form of liquid or gaseous fuel is supplied to the burners (5, 18). Due to burners operating on an additional energy carrier (diesel fuel, LPG, natural or associated petroleum gas) in the combustion chamber (3) the temperature rises, which is transferred through the sealed walls (7) (indirect heating) to the pyrolysis chamber (10). When the temperature reaches 550 ° C in the pyrolysis chamber (10), the screws (14) move the waste along the axis of the retort (6). The distance between the feathers of the augers decreases to the center (to slow down the movement of the processed waste in order to accelerate the pyrolysis process). As a result of thermal destruction in the pyrolysis chamber (10) without access to oxygen, a vapor-gas mixture is formed, which is removed from the reaction zone through a branch pipe (12). Next, the vapor-gas mixture is cooled in a condenser (13). The mixture is condensed in the form of a pyrolysis liquid fuel, the non-condensable pyrolysis gas is fed through the line (15) to the burners (5 and 18), after which they operate on the pyrolysis gas as the main energy carrier. As a result of the pyrolysis of carbon-containing waste, solid carbon is formed in the form of soot and a mineral residue, which are moved by a screw (14) and discharged through a reloading lock (21) into the gasification chamber (8). A temperature of 700 ° C is created in the gasification chamber due to indirect heating through sealed partitions (17) separating the gasification chamber (8) from the combustion chamber (3). The soot heated to 700 ° C is blown through with live steam prepared in the manifold (1), the steam is fed into the gasification chamber through the device (17). As a result of the gasification of soot, synthesis gas is released - a mixture of carbon monoxide and hydrogen (C + H 2 O ↑ 700 ° C ⋅ → CO + H 2 ), which is discharged through a branch pipe (11) and sent to further production of motor fuels, thermal and electric energy. The mineral residue, incidentally calcined in the gasification chamber, is discharged with a screw (16) through the unloading window (20), which can be used as an environmentally neutral filler in construction work or bulk structures.

Итак, в результате пиролиза и газификации 1000 кг рассматриваемой нефтешламовой пробы получают 1033,78 кг полезных продуктов, в том числе:So, as a result of pyrolysis and gasification of 1000 kg of the considered oil sludge sample, 1033.78 kg of useful products are obtained, including:

Пиролизный газ - 36,61 кг;Pyrolysis gas - 36.61 kg;

Пиролизное жидкое топливо - 387,92 кг;Pyrolysis liquid fuel - 387.92 kg;

Синтез-газ - 67,56 кг;Synthesis gas - 67.56 kg;

Пиролитическая вода - 16,75 кг;Pyrolytic water - 16.75 kg;

Минеральный наполнитель - 524,9 кг.Mineral filler - 524.9 kg.

Таким образом, получают экологически чистый, замкнутый, безотходный и непрерывный процесс утилизации отходов, не требующий затрат внешней энергии, за исключением пуска установки в работу.Thus, an environmentally friendly, closed, waste-free and continuous waste disposal process is obtained, which does not require external energy costs, with the exception of putting the unit into operation.

Claims (2)

1. Способ безостаточной утилизации углеродосодержащих отходов методом противоточной термической деструкции, включающий их подачу в пиролизную камеру реторты, нагрев до температуры пиролиза, шнековое перемещение вдоль оси реторты, получение пиролизного газа и пиролизного жидкого топлива, сажевого и минерального остатков, отвод пиролизного газа на горелочные устройства реторты, вывод минерального остатка из реторты, отличающийся тем, что сажевый и минеральный остатки подают в дополнительную камеру газификации, нагревают до температуры газификации, перемещают шнеком в обратном направлении, продувают острым паром, безостаточно превращают сажевый остаток в синтез-газ и выводят из камеры газификации в качестве дополнительного полезного энергоносителя, одновременно прокаливают минеральный остаток и превращают его в экологически безопасный инертный материал.1. A method for the non-residual disposal of carbon-containing waste by the method of countercurrent thermal destruction, including their supply to the pyrolysis chamber of the retort, heating to the pyrolysis temperature, screw movement along the retort axis, obtaining pyrolysis gas and pyrolysis liquid fuel, soot and mineral residues, removing the pyrolysis gas to burners retorts, withdrawal of the mineral residue from the retort, characterized in that the soot and mineral residues are fed into an additional gasification chamber, heated to the gasification temperature, moved by a screw in the opposite direction, purged with live steam, without sufficient conversion of the soot residue into synthesis gas and removed from the gasification chamber as an additional useful energy carrier, the mineral residue is simultaneously calcined and converted into an environmentally friendly inert material. 2. Устройство для безостаточной утилизации углеродосодержащих отходов методом термодеструкции, включающее горизонтальную реторту с пиролизной и топочной камерами, шнековое устройство для перемещения отходов вдоль оси реторты, горелочные устройства в топочной камере, патрубок для вывода парогазовой смеси в конденсатор, конденсатор для разделения парогазовой смеси на пиролизный газ и пиролизное жидкое топливо, линию подачи пиролизного газа к горелочным устройствам, патрубок вывода минерального остатка из реторты, отличающееся тем, что реторта снабжена дополнительной камерой газификации, камеры расположены вдоль топочного пространства внутреннего объема реторты и изолированы друг от друга перегородками, шнековое устройство выполнено двухъярусным, шнеки верхнего яруса размещены в верхней пиролизной камере, шнек нижнего яруса размещен в нижней камере газификации, в конце шнекового хода камера пиролиза оборудована шлюзом для перегрузки сажевого и минерального остатков в нижнюю камеру газификации, при этом шнек камеры газификации вращают в сторону, противоположную вращению шнеков пиролизной камеры, камера газификации оборудована патрубком вывода синтез-газа для производства электрической, тепловой или моторной продукции, топочная камера снабжена вытяжной трубой, тяговыми щелями, двухуровневыми горелочными устройствами для индивидуального нагрева камер пиролиза и газификации, коллектором острого пара, устройством подачи острого пара в камеру газификации, при этом коллектор острого пара подключен к линии питания водой и расположен над придонным горелочным устройством, патрубок вывода сажевого и минерального остатков размещен внутри реторты и соединен с камерой газификации, противоположный торец которой оборудован окном выгрузки прокаленного минерального остатка.2. A device for the non-residual utilization of carbon-containing waste by the method of thermal destruction, including a horizontal retort with pyrolysis and combustion chambers, a screw device for moving waste along the retort axis, burners in the combustion chamber, a branch pipe for withdrawing the steam-gas mixture into the condenser, a condenser for separating the steam-gas mixture into pyrolysis gas and pyrolysis liquid fuel, a pyrolysis gas supply line to burners, a branch pipe for removing the mineral residue from the retort, characterized in that the retort is equipped with an additional gasification chamber, the chambers are located along the combustion space of the retort's internal volume and are isolated from each other by partitions, the screw device is made of two-tier , the augers of the upper tier are located in the upper pyrolysis chamber, the auger of the lower tier is located in the lower gasification chamber, at the end of the screw passage the pyrolysis chamber is equipped with a sluice for transferring soot and mineral residues into the lower gasification chamber gasification chamber, while the screw of the gasification chamber is rotated in the direction opposite to the rotation of the screws of the pyrolysis chamber, the gasification chamber is equipped with a syngas outlet for the production of electrical, thermal or motor products, the combustion chamber is equipped with an exhaust pipe, draft slots, two-level burners for individual heating of the chambers pyrolysis and gasification, live steam collector, live steam supply device to the gasification chamber, while the live steam collector is connected to the water supply line and is located above the bottom burner, the soot and mineral residues outlet is located inside the retort and connected to the gasification chamber, the opposite end which is equipped with a window for unloading the calcined mineral residue.
RU2020118400A 2020-05-25 2020-05-25 Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation RU2738841C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118400A RU2738841C1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118400A RU2738841C1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738841C1 true RU2738841C1 (en) 2020-12-17

Family

ID=73834875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020118400A RU2738841C1 (en) 2020-05-25 2020-05-25 Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738841C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206450U1 (en) * 2020-12-08 2021-09-13 Юрий Степанович Щапов INSTALLATION FOR CONTINUOUS PYROLYSIS OF COAL
RU207663U1 (en) * 2021-04-23 2021-11-10 Дмитрий Витальевич Соколов MOBILE PYROLYSIS REACTOR MODULE FOR WASTE THERMAL PROCESSING COMPLEXES

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008112230A (en) * 2008-04-01 2009-10-10 Анатолий Павлович Кузнецов (RU) METHOD FOR THERMAL PROCESSING OF CARBON-CONTAINING WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
EA201001109A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газстройсервис" THE METHOD OF RELIABLE GASIFICATION OF ORGANIC MATERIAL WITH THE FOLLOWING COMBUSTION OF GAS RECEIVED AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2649446C1 (en) * 2017-04-03 2018-04-03 Николай Анатольевич Дорощук Method and device for processing carbon-containing waste

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2008112230A (en) * 2008-04-01 2009-10-10 Анатолий Павлович Кузнецов (RU) METHOD FOR THERMAL PROCESSING OF CARBON-CONTAINING WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
EA201001109A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газстройсервис" THE METHOD OF RELIABLE GASIFICATION OF ORGANIC MATERIAL WITH THE FOLLOWING COMBUSTION OF GAS RECEIVED AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2649446C1 (en) * 2017-04-03 2018-04-03 Николай Анатольевич Дорощук Method and device for processing carbon-containing waste

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206450U1 (en) * 2020-12-08 2021-09-13 Юрий Степанович Щапов INSTALLATION FOR CONTINUOUS PYROLYSIS OF COAL
RU207663U1 (en) * 2021-04-23 2021-11-10 Дмитрий Витальевич Соколов MOBILE PYROLYSIS REACTOR MODULE FOR WASTE THERMAL PROCESSING COMPLEXES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1113881A (en) Process and apparatus for treating a comminuted solid carbonizable material
US5589599A (en) Pyrolytic conversion of organic feedstock and waste
RU2738841C1 (en) Method of carbon-containing waste complete recycling and device for its implementation
RU2763026C2 (en) Furnace
JPH0613718B2 (en) Reactor for producing generator gas
WO2016203232A1 (en) A gasification system
RU2124547C1 (en) Method of thermally processing biomass
WO2009025569A1 (en) Method for producing synthesis gas and semi-coke from organic biomass and device for carrying out said method
RU2307864C1 (en) Installation for gasification of the solid fuel
CN1040994C (en) Method and means for generating combustible gases from low grade fuel
CN107750196B (en) Pyrolysis distillation method and pyrolysis apparatus
RU2663312C1 (en) Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof
Syed Hassan et al. Characterization Study of Petroleum Oily Sludge Produced from North Refineries Company Baiji to Determine the Suitability for Conversion into Solid Fuel
CZ2014488A3 (en) Continuous process for producing liquid and gaseous fuels from organic substance fraction in wastes
RU2255960C2 (en) Solid fuel thermal gas generator
RU2803703C1 (en) Block plant for complete carbonization of organic substances
AU2021202520A1 (en) Valuable materials from solid organic waste (vmw)
DE102019007853A1 (en) Process for the production of hydrogen from biogenic carbon-containing residues
CN115398151A (en) Vertical continuous multiphase reactor for clean production of hydrocarbons and energy and thermochemical process carried out
EP3074696A1 (en) Apparatus for firing and combustion of syngas
RU2763291C1 (en) Method for producing a biocoal-based sorbent and thermal energy from sunflower husks and an installation for its implementation
CN104152182A (en) Biomass gasification power generation method
RU2656669C2 (en) Reactor for thermochemical conversion of solid fossil fuels, biomass, household wastes and rubber technical goods
Abdulqader et al. Characterization study of oily sludge produced from North Refineries Company Baiji to determine the suitability for conversion into solid fuel
US368882A (en) egner