SK41196A3 - Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials - Google Patents
Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials Download PDFInfo
- Publication number
- SK41196A3 SK41196A3 SK411-96A SK41196A SK41196A3 SK 41196 A3 SK41196 A3 SK 41196A3 SK 41196 A SK41196 A SK 41196A SK 41196 A3 SK41196 A3 SK 41196A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- sludge
- plastic
- gas
- water
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/006—Combinations of processes provided in groups C10G1/02 - C10G1/08
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/466—Entrained flow processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/005—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
- C10K1/121—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors containing NH3 only (possibly in combination with NH4 salts)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
Hydrotermálna materiálov úprava a čiastočná oxidácia plastických
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu zachádzania s odpadom plastického materiálu, ktorý by bol v súlade so životným prostredím. Zvlášť sa týka spôsobu zhodnotenia odpadu plastických materiálov pre výrobu čerpateľných kalov uhľovodíkových tekutých roztokov a hydrotermálne upravených odpadov uhlíkatých materiálov obsahujúcich plastický materiál a zavádzanie zmieneného kalu do splynovača s čiastočnou oxidáciou, pre výrobu syntézneho plynu, redukčného plynu alebo vykurovacieho plynu.
Doterajší stav techniky
Odpad z plastov dosky, pretlačovaných plastov, laminátov a je pevný organický polymér vo forme tvarových plástov, výliskov,stužených penových plastov. V USA sa predáva ročne okolo 30 miliárd kilogramov plastov. Napríklad zvýšená výroba automobilov prináša i zvýšené množstvo použitých plastov. Vel'ká časť týchto plastických materiálov končí ako odpadné plasty na smetiskách. Aj keď množstvo plastov tvorí len malú časť odpadu na smetiskách, tj. okolo 7% hmotnosti a okolo 20% objemu, vyvoláva to ťažkosti pri ich zahrabávaní. Náklady na skladovanie na smetiskách robili v roku 1993 12$ až 100$ na tonu (mimo náklady na dopravu), pričom náklady neustále rastú. Skladovanie na smetiskách sa nejaví ako prijateľný a tolerovateľný spôsob zachádzania s plastickými materiálmi. Vplyvom kombinovaného javu nepopulárnosti dnešných zariadení a na druhej strane potreba štátu umožniť normálny rast obyvateľstva, sú smetiská aj tak všade na svete predmetom zákazu. Existujúce zariadenie-2takisto čelí problému, ako dlho ešte bude fungovať. Toxické odpady zo skladovaných plastov presakujú do spodných vôd, ktoré sú spoločným zdrojom pitnej vody. Takisto spaľovanie na mieste alebo v spaľovniach, čo je alternatívna metóda zachádzania s plastami, je veľmi nežiadúce, pretože silne zamoruje okolie škodlivými plynmi a sadzami. Pokiaľ ide o recyklovateľné plasty, je ekonomicky vhodné recyklovať len okolo 1% váhového množstva plastových odpadov. Z toho čo bolo povedané je zrejmé, že zachádzanie s odpadom problém, ktorý najviac zaťažuje.
hladiska životného prostredia, sa javí možnosť skvapalnenia širokého spektra plastických z hladiska Prijateľným plastických materiálov je životného prostredia národy spôsobom, z čiastočného surovín na spracovanie, čím sa zmenší objem a takisto náklady na spracovanie čiastočnou oxidáciou. Vyrába sa tak syntézny plyn, redukčný plyn a vykurovací plyn. Okrem toho je relatívna stredná výhrevnosť plastického materiálu väčšia ako 3,000 Btu/lb, čo je výhodné pre vnútorné tepelné procesy, alebo pre vedľajšiu výrobu horúcej vody alebo pary.
Podstata vynálezu
Vynález sa týka, z hladiska životného prostredia prijateľného spôsobu čiastočnej oxidácie čerpatel'ného vodného kalu hydrotermálne upraveného tuhého uhlíkatého plastického materiálu, obsahujúceho anorganické plnidlo alebo stužujúci materiál, pričom sa vyrába syntézny plyn, redukčný plyn alebo vykurovací plyn, kedy tento spôsob má nasledujúce kroky:
1) granulácia plastického materiálu obsahujúceho plnidlo alebo stužujúci materiál,
2) miesenie granulovaného plastu z 1) s vodou pre výrobu kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozsahu od 60
-3do 80 % hmotnosti,
3) predhrievanie kalu z 2) po dobu rozmedzia okolo 5 minút až 1 hodiny, pri teplote od 176,5°C do 246°C a bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme,
4) hydrotermálna úpravu predhriateho kalu z 3) v uzavretej nádobe bez prístupu vzduchu uskutočňovanú po dobu 15 až 90 minút a pri teplote v rozmedzí 232°C a pri tlaku okolo 100 do 120 psig a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri tejto teplote,
5) chladenie hydrotermálne upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37,7°C, až 93, 2°C, a separovanie aspoň jedného druhu plynu z kalu, a to zo skupiny skladajúcej sa z C02, CO, H2S, NHa a ľahkých uhlíkatých plynov,
6) miesenie ochladeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivom a vodou, za účelom výroby čerpateľného vodného kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozmedzí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostný pomer tuhého uhlíkového paliva ku kalu v rozmedzí 1 až 5 dielov hmotnosti tuhého paliva na každý diel hmotnosti kalu a
7) čiastočnou oxidáciou zmieneného čerpateľného kalu z 6) plynom obsahujúcim voľný kyslík, za účelom výroby surového syntézneho plynu, vykurovacieho plynu alebo redukčného plynu.
U iného uskutočnenia sa surový syntézny plyn, vykurovací plyn alebo redukčný plyn zavádza do obvyklej čistiacej zóny, kde sa odstraňujú z plynu nečistoty.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Predmet vynálezu rieši spôsob, akým je možné zbaviť sa odpadu z plastov, aby sa znečistilo životné prostredie národa. Súčasne s tým sa vyrábajú vedľajšie neznečisťujúce výrobky ako napríklad syntézny plyn, redukčný plyn, vykurovací plyn a nezávadná struska.
-4Spracovanie odpadu z plastických materiálov, ako to bolo popísané, na čerpateľnú suspenznú palivovú náplň generátora čiastočnej oxidácie obsahuje aspoň jeden tuhý uhlíkatý termoplastický materiál alebo obsahuje pridruženú anorganickú látku, a stužujúci materiál. V odpade plastov termoset, ktorý to je plnidlo sa takisto obvykle nachádza síra. Odpad z plastov môže pochádzať zo zastaralého zariadenia, domácich kontajnerov, obalov priemyslových zdrojov a vyradených automobilov. Zmes plastov obsahuje časti rôzneho veku a rôzneho zloženia a prítomnosti rôznych množstiev nespáliteľných anorganických látok obsiahnutých ,v plastoch ako plnidlá, katalyzátory, pigmenty a stužujúce činidlá, je obnova plastických materiálov obecne nevhodná. Okrem toho, úplné spálenie môže uvoľniť toxické a škodlivé zložky, vrátane prchavých a kovov a hydrogén halogény. Pridružené anorganické látky v odpade tuhých plastických látok zahrňujú plnidla, napríklad oxid titánu, steatit, oxid hliníka, siričitan bárnatý a uhličitany. Katalyzátory a urýchľovače pre plasty-termosety obsahujú zložky cínu u polyuretánov a kobalt a zložky mangánu u polyesterov. Vyskytujú sa farby a pigmenty, napríklad zložky kadmia, chrómu, kobaltu a medi, nekovové kovy ako hliník alebo meď v plášťoch odstrižkov drôtov, kovové filmy, tkané alebo netkané sklené vlákna, grafit a stužujúce látky obsahujúce bór (B), oceľ, mosadz a vložky z niklu, olovené zlúčeniny z plastických automobilových akumulátorov. Ostatné ťažké kovy ako kadmium, arzén, bárium, chróm, selén a ortuť sa môžu takisto vyskytovať. Anorganické zložky sa nachádzajú v tuhých uhlíkatých materiáloch s plastom v stopovom množstve až 60% hmotnosti, rovnako tiež množstvo hmotnosti 1 až 20% hmotnosti. Odpad plastického materiálu sa môže vyskytovať ako doska, fólia, výlisok, vytlačovaný materiál, stužený plast a penový plast. V tab.l je uvedený prehľad o predaji tuhých uhlíkatých plastov v USA v r. 1991, ktoré
-5materiály pre použitie u tohto sú vhodné ako počiatočné materiálu.
Tab.l
Materiál
Acrylobutadienstyren (ABS)
Ak ryl
Alkyd
Buničina
Epoxy
Nylon
Fenolová živica
Polyacetal
Polykarbonát
Polyester, termoplast.
Poplyester, nenasýtený
Polyetylén s vysok.hustotou
Polyetylén s nízk. hust.
Zliatiny na báze polyfenolov
Polypropylén a kopolyméry
Polystyrén
Ostatné styrény
Polyuretán
Polyvinylchlorid a kopolyméry
Ostatné vinyly
Styrén akrylonitril (SAN)
Termoplastické elastomery
Močovina a melamin
Ostatné
1991 (mil.libier)
1,125
672
315
840
428
536
2,556
140
601
2,549 1,081 9,193 12,143 195 8,155 4,877 1,180 2,985 9,130 120 117 584 1,467 345
Celkom 60,598
Tuhý uhlíkatý materiál s plastom, ktorý obsahuje
-6s plastom. Tento matenal je prostriedkami na maximálnu veľkosť menšie 0,32 cm. Granulovanie je prednosť, zmenšenie veľkosti plastu.
pridruženú anorganickú látku, to je plnidlo alebo stužujúci materiál, má vyššiu tepelnú hodnotu (HHV) v rozmedzí okolo 3000 až 19000 BTU na libru tuhého uhlíkatého materiálu granúlovaný obvyklými častíc 0,635 cm alebo na spôsob, ktorému sa dáva Použiť sa dá akýkoľvek obvyklý granulátor a mlyn. Granulátor napríklad ľahko rozdrví a zomelie tuhé kúsky plastu na častice o veľkosti, pri ktorej prejdú cez ASTM Eli Alternatíve Sieve Designation (sito s veľkosťou ôk 0,635 cm a menšími). Mlyn odoberá výrobok z granulátora a ihneď mení jeho veľkosť na 0,32 cm a menší u ASTM Eli čís.7.
Vhodný granulátor a mlyn sa vyrába napríklad u fy. Entoleter Inc., 251 Welton Street, Hamden, CT 06517. Množstvo popola v dodanej granulovanej vzorke tuhého uhlíkatého materiálu s plastom je v rozmedzí od zhruba 5 do 70 hmotnosti. Napríklad množstvo popola u rozdrvených zvyškov plastu z automobilov (ACR) je 58% hmotnosti. Granulovaný tuhý uhlíkatý materiál s plastom je zmiešaný s vodou, s ktorou vytvára kal plastu, ktorý má obsah pevných častíc okolo 60 až 80% hmotnosti a ktorý má minimálnu vyššiu hodnotu výhrevnosti (HHV) kalu okolo 2500 BTU/lb (British Termal Unit- BTU).
Kal plastu je predhrievaný na teplotu okolo 176,5°C až 245,8°C bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme po dobu 5 min. až 1 hod. Predhriatie sa dá napríklad uskutočniť vo výmenníku tepla s dvoma rúrkami alebo v opláštenom skrutkovom dopravníku. Tlak je rovnaký ako tlak vodných pár pri teplote predhrievania. Kal plastu je ďalej hydrotermálne upravovaný v uzavretej nádobe, napríklad v autokláve, a to bez prístupu vzduchu po dobu 15 až 90 minút, obvykle 60 minút, keď tlak má hodnotu medzi 100 až 1200 psing, obvykle 400 až 500 psing, pri teplote v rozmedzí 232°C až 343°C,
-7- ...:
obvykle 260°C až 287°C. U jedného uskutočnenia je krok predhrievania a hydrotermálnej úpravy realizovaný v rovnakej nádobe, napríklad vo vnútorne alebo z von vyhrievanom autokláve.
Voda pre výrobu kalu plastu sa môže získať z odpadovej vody, ktorá vzniká v systéme čiastočnej oxidácie, napríklad z vody používanej k ochladzovaniu horúceho prúdu syntézneho plynu. Ostatné zdroje vody zahrňujú odpadovú vodu z čistiarne odpadových vôd, závodu biochemickej úpravy kanalizačných kalov alebo karcinogénne a iné nebezpečné zdroje vody z chemických závodov.
U iného uskutočnenia sa prídavné množstvo rozomletého tuhého uhlíkatého paliva zmiesi s kalom plastu a spoločne predhrieva a hydrotermálne upravuje spôsobom, ktorý už bol popísaný. Napríklad od 0,5 do 2 dielov tuhého uhlíkatého paliva na každý diel kalu plastu sa spoločne rozomelie, predhreje pri teplote od 176,5°C do 245,8°C a hydrotermálne upraví. Tuhé uhlíkaté palivo obsahuje časticový uhlík, čierne uhlie, koks z uhlia, ropný koks, živičnú bridlicu, dechtové piesky, asfalt, živicu a ich zmesi. Uhlie obsahuje antracit, živicu, položivicu a lignit. Tuhé uhlíkaté palivo má maximálnu veľkosť častíc takú, že 10% častíc prejde cez sito ASTM E 11-70 SSD 2,8 mm (alternatívne číslo 7). Predhriata zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva sa zavedie do uzavretého autoklávu, kde sa hydrotermálne upravuje bez prítomnosti vzduchu po rovnakú dobu, pri rovnakej teplote a tlaku a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri rovnakej teplote, ako už bolo uvedené u hydrotermálnej úpravy kalu plastu bez tuhého uhlíkatého paliva. Hydrotermálnou úpravou kalu plastu bez prítomnosti tuhého uhlíkatého paliva, sú pevné častice kalu plastu viac suspenzné pri zmenách ich štruktúry a zloženia. Takisto častice plastu obsahujúce penu sa menia na viac suspenzný granulovaný materiál. Hydrotermálna úprava uholných častíc,
-8zvlášť častíc podradenejšieho uhlia, vyvoláva chemické zmeny v štruktúre uhlia tým, že odvádza funkčné skupiny obsahujúce kyslík, čím vzniká materiál s vyššími suspenznými vlastnosťami. Prítomnosť častíc uhlia v kale plastu v priebehu hydrotermálnej úpravy, bráni aglomerácii plastického materiálu a zvyšuje schopnosť tvorby suspenzie zmesi. Okrem toho, ak je použité menej hodnotné uhlie, častice tohto uhlia získajú vyššiu hodnotu, čo znamená, že sa zvýši hustota energie alebo výhrevnosť tohto uhlia.
Po hydrotermálnej úprave je kal plastu alebo zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva ochladzovaná na teplotu v rozmedzí 37,7°C až 93,2°C. Z autoklávu je vypudený najmenej jeden plyn zo skupiny obsahujúci C02, CO, H2S, NH3, a ľahké uhľovodíkové plyny Ci_C4. Prednosť sa dáva zaslaniu prúdu plynu do obvyklej zóny čistenia plynu. Odvolať sa je možné napríklad na U.S. patent 4,052,176, ktorý je tu uvedený pre porovnanie.
Ochladený hydrotermálne upravený kal plastu alebo zmes kalu plastu a tuhého uhlíkatého paliva sa potom zmiesi s vodou a ďalším zomletým uhlíkatým palivom, ktoré má maximálnu veľkosť častíc takú, že ich 100% prejde sitom ASTM E11-70SSD 2,78 mm (alt.čís.7). Týmto spôsobom sa vyrobí čerpatelná vodná suspenzia, ktorá má obsah pevných častí v rozmedzí od 40 do 60% hmotnosti a pomer hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva a kalu plastu je v rozmedzí 1 ku 5.
Čerpatelná vodná suspenzia granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujúceho plast a tuhé uhlíkaté palivo a prúd plynu obsahujúceho voľný kyslík, sa zavedú do reakčnej zóny voľne priechodnej nezapchanej zvislej žiaruvzdorné nádoby s oceľovými stenami s tokom zhora smerom dolu, v ktorej prebieha čiastočná oxidácia pre výrobu surového syntézneho plynu, redukčného plynu a vykurovacieho plynu. Typický generátor plynu je znázornený a popísaný v U.S. patente 3,544,291, ktorý je tu uvedený pre
-9porovnanie.
Dva, tri alebo štvorprúdový prstencový horák popísaný a znázornený v U.S. patentoch 3,847,564 a 4,525,175, obidva sú tu uvedené pre porovnanie, sa môže použiť pre zavedenie prúdu plynu do generátoru plynu určeného pre čiastočnú oxidáciu. Pokiaľ ide o U.S. patent 3,847,564, môže sa plyn obsahujúci voľný kyslík súčasne viesť cez ústredné potrubie 18 a vonkajší prstencový priechod 14 zmieneného horáka. Plyn obsahujúci voľný kyslík je oddelený od skupiny skladajúcej sa z Čistého kyslíka, tj. obsahujúcej viac ako 95% molov 02, vzduchu obohateného kyslíkom s viac ako 21 % molov 02, a vzduchu. Plyn obsahujúci voľný kyslík sa používa pri teplote v rozmedzí od 37,7°C do 537,2°C. Čerpatelná suspenzia granulovaného tuhého uhlíkatého materiálu obsahujúceho plast a tuhé uhlíkaté palivo prechádza do reakčnej zóny generátora čiastočnej oxidácie cez prstencový priechod 16 pri teplote v rozmedzí od okolnej teploty až do 343°C.
Zostava horáku sa vloží smerom dolu cez horný vstupný priechod generátora nekatalytického syntézneho plynu. Horák prechádza pozdĺž strednej pozdĺžnej osy generátora plynu, kde spodný koniec vypúšťa niekolkofázovú zmes paliva, plyn obsahujúci voľný kyslík a moderátor teploty priamo do reakčnej zóny.
Vzájomné pomery paliva a plynu obsahujúceho voľný kyslík, sú v prúde vchádzajúceho do generátora starostlivo regulované tak, aby došlo v suspenzii k premene podstatnej časti uhlíka, tj. až do 90% hmotnosti a viac, na oxidy uhlíka, a k udržaniu teploty autogénnej reakčnej zóny v rozmedzí od 981°C do 1925°C. Prednosť sa dáva teplote v splynovači v rozmedzí od 1314°C do 1536°C, pri ktorej sa vyrába roztavená struska. Tlak v reakčnej zóne čiastočnej oxidácie je v rozmedzí od 1 do 300 atm. Okrem toho hmotnostný pomer vody a uhlíku v náplni je v rozmedzí od
-100,2 -3,0 do 1,0, obvykle 0,5-2 do 1,0. Atómový pomer voľného kyslíka k uhlíku v náplni je v rozmedzí 0,8-1,5 do 1,0, obvykle 0,9 až 1,2 do 1,0. Pri zmienených prevádzkových podmienkach vzniká v reakčnej zóne redukčná atmosféra obsahujúca H2+CO, spoločne s netoxickým kalom.
Doba zotrvania v reakčnej zóne plynového generátoru je v rozmedzí od 1 do 15 sekúnd, lepšie od 2 do 8 sekúnd. Ak je do generátora dodávaný čistý kyslík, môže byť zloženie odpadného plynu z generátora v % molov (suchý základ) nasledovný : H2 od 10 do 60, CO od 20 do 60, CO2 od 5 do 60 CH4 od nuly do 5, H2S+COS od nuly do 5, N2 od nuly do 5, Ar od nuly do 1,5. Pri dodávke vzduchu do generátora sú hodnoty nasledujúce: H2 od 2 do 20, CO od 5 do 35, CO2 od 5 do 25, CH4 od nuly do 2, H2S+COS od nuly do 3, N2 od 45 do 80, Ar od 0,5 do 1,5. Nepremenený uhlík, popol alebo roztavená struska (kal) sú v odpadnom plyne takisto prítomné.
V závislosti na zložení a použití sa odpadný plyn nazýva syntéznym plynom, redukčným plynom alebo vykurovacím plynom. Napríklad syntézny plyn obsahuje zmesi H2+CO, ktoré môžu byť použité pre chemickú syntézu, redukčný plyn je bohatý na H2CO a je používaný pri redukčných reakciách, vykurovací plyn obsahuje zmes H2+CO a môže takisto obsahovať CH
V extrémnej horúcej redukčnej toxické prvky v anorganickej materiáli obsahujúcom plast a v nespáliteľným obsahom prítomným a premenený na netoxickú nevyluhovateľnú strusku. Netoxická struska sa tak môže predávať ako vedľajší produkt. Ochladená struska sa môže rozomlieť a rozdrviť na malé častice menšie ako 3,2 mm, a môže sa použiť do podložia cesty alebo stavebných tvárnic.
Prúd horúceho plynného odpadu z reakčnej zóny generátora syntézneho plynu sa rýchle ochladí vodou na teplotu, nižšiu ako je reakčná teplota, v rozmedzí od 121°C do 371°C alebo nepriamou výmenou tepla v chladiči pri výrobe pary. Ochladený prúd plynu sa môže čistiť obvyklým spôsobom.
atmosfére splynovača, sú látke v tuhom uhlíkatom uhlíkovom plyne, zachytené
-11Odvolávame sa napríklad na U.S. patent 4,052,176 uvádzajúci odstraňovanie H2S COS, obsahujú haloidy, polytetrafluoroethylen,
CO2. Pri splyňovaní plastov, ktoré napríklad polyvinylchlorid, čiastočnou oxidáciou, uvoľňujú sa haloidy ako hydrogén haloidy (HC1, HF) a sú zo syntézneho plynu vyprané vodou, ktorá obsahuje čpavok alebo iné základné materiály. Plasty obsahujúce prostriedok obsahujúci bróm a spomaľujúci šírenie ohňa, sa upravuje podobným spôsobom. Odvolávame sa uvádzame pre porovnanie.
na U.S. patent 4,468,376, ktorý
Príklad
Nasledujúci príklad popisuje podstatu vynálezu a nemal by byč chápaní ako obmedzenie rozsahu vynálezu.
Príklad 1
Štyri tony zmesi denne, obsahujúce niekoľko typov plastov, ktoré sa nachádzajú v automobiloch vrátane plastov bez plnidla, s plnidlom a stužených plastov z nasledujúcich živíc: polystyrénu, polyamidu, polyuretánu, polyvinylchloridu polypropylénu a iných, sú rozdrvené na častice o veľkosti menšej ako 3,2 mm. Konečná chemická analýza tejto zmesi plastov je uvedená v tab.I. Chemická analýza popola v zmesi plastov je uvedená v tabuľke II.
TABUĽKA I
Suchá analýza zmesi plastov z príkladu 1
Hmotnosť v %
23,8
4,2
-12Ν
S
Ο
Popol
0,9
0,5
12.3
58.3
TABUĽKA II
Chemická analvza oooola Drítomného v zmesi plastov | |
v príklade 1 | |
SIO 2 | Hmotnosť v % 33,2 |
Al 0 | 6,31 |
2 3 | |
Fe 0 | 22,0 |
2 3 | |
CaO | 29,20 |
MgO | 0, 94 |
Na 0 2 | 1,27 |
K 0 2 | 0,43 |
TiO 2 | 0, 89 |
P 0 | 0, 92 |
2 3 | |
CrA | 0,28 |
ZnO | 2,31 |
PbO | 0,09 |
BaO | 0,80 |
CuO | 0,89 |
NiO | 0, 47 |
Granulovaný plast je zmiešaný | s vodou tak, že sa |
vytvorí kal plastu, ktorý má obsah pevných látok okolo 70% | |
hmotnosti. Kal sa predhrieva po dobu | 30 minút v uzavretej |
nádobe bez prítomnosti vzduchu a pri | teplote okolo 232°C. |
Ďalej je kal hydrotermálne upravovaný | v uzavretom autokláve |
bez prítomnosti vzduchu a pri teplote 260°C a tlaku 800 psig a nad tlakom vodnej paty pri tejto teplote, po dobu 30
-13minút. Hydrotermálne upravený kal sa ochladí na teplotu 37, 7°C a zmes plynu z tab.III sa od plastického materiálu oddelí a pošle sa do zóny čistenia plynu.
TABUĽKA III
Objem v %
CO
CO
80-99 <1,0 <2,0 <0,5 <1-20
Chladený hydrotermálne upravený kal plastu sa zmieša s vodou a živičným (čiernym) uhlím, ktoré má veľkosť častíc takú, že 100% častíc prejde sitom ASTM E-ll-70 SSD 2,8 (alt.čís.7), čím sa vytvorí čerpateľná suspenzia, ktorá má obsah tuhých častíc okolo 54% hmotnosti a pomer hmotnosti uhlia ku kalu plastu 4:1.
Čerpateľná suspenzia má maximálnu viskozitu 1000 cP, merané pri teplote 71°C a hodnote výhrevnosti 8500 BTU/lb.
Vhodná suspenzia sa zavedie do reakčnej zóny voľne prietočného zvislého generátora plynu so žiaruvzdorným vymurovaním pre čiastočnú oxidáciu, kde sa suspenzia reaguje s 20 tonami/den kyslíka v rámci čiastočnej oxidácie v obvyklom voľne pretekajúcom nekatalickom generátore plynu pri teplote okolo 1314°C a tlaku okolo 500 psig. Vyrobí sa syntézny plyn obsahujúci H2+CO vedľa približne 4,6 ton kalu. Po ochladení sa kal stáva hrubým sklovitým nevyluhovateľným materiálom. Keby rovnaká zmes bola spálená za prítomnosti vzduchu, mohol by kal obsahovať toxické zložky, napríklad chróm vo vyluhovateľnej forme.
Ďalšie modifikácie a variácie vynálezu, tak ako boli uvedené skôr, sa môžu ľahko využiť, aby došlo k odklonu od myšlienky a rozsahu vynálezu, pričom je možné uplatniť len tie obmedzenia, ktoré sú uvedené v nárokoch.
n w- Μ
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Spôsob čiastočnej oxidácie a bezpečné zachádzanie s odpadom plastických materiálov, ktorý je v súlade s nárokmi na životné prostredie, kedy materiál obsahuje anorganické plnidlá a stužujúce materiály a kedy spôsob zahrňuje:1) mletie plastického materiálu
- 2) miesenie granulovaného plastu z 1) s vodou pre výrobu kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozsahu od 60 do 80 % hmotnosti,
- 3) zahrievanie kalu z 2) po dobu rozmedzia okolo 5 minút až 1 hodiny, pri teplote od 176,5°C do 246°C a bez prítomnosti vzduchu v uzavretom systéme,
- 4) hydrotermálnu úpravu zahriateho kalu z 3) v uzavretej nádobe bez prístupu vzduchu uskutočnenú po dobu 15 až 90 minút a pri teplote v rozmedzí 232°C až 343°C a pri tlaku okolo 100 do 1200 psig a nad hodnotu tlaku vodnej pary pri tejto teplote,
- 5) chladenie hydrotermálne upraveného kalu z 4) na teplotu v rozsahu 37, 7°C až 93,2°C, a separovanie generovaných plynov z kalu, kedy tieto plyny
obsahujú aspoň jeden člen, a to zo skupiny skladajúcej sa z C02, CO, h2s, NH3 a ľahkých uhlíkatých plynov, 6) miesenie ochladeného kalu z 5) s mletým pevným uhlíkatým palivom a vodou, za účelom výroby čerpateľného vodného kalu, ktorý má obsah pevných častíc v rozmedzí od 40 do 60 % hmotnosti a hmotnostný pomer tuhého uhlíkatého paliva ku kalu v rozmedzí 1 až 5 jednotiek hmotnosti tuhého uhlíkového paliva na každú jednotku hmotnosti kalu a-157) čiastočnú oxidáciu zmieneného čerpateľného kalu z 6) plynom obsahujúcim voľný kyslík, za účelom výroby plynu, obsahujúceho H2 a CO.Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kroky 3 a 4 prebiehajú v rovnakej nádobe.Spôsob tým, podľa nároku 2, vy že zmienenou nádobou je z n a č u autokláv.4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že plastický materiál z kroku 1) je oddelený zo skupiny skladajúcej sa z polyesteru, polyuretánu, polyamidu, polystyrénu, polyvinylchloridu a polypropylénu.5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že 0,5 až 2,0 dielov hmotnosti tuhého uhlíkatého paliva je zmiešané s každým dielom hmotnosti zmieneného kalu plastu z kroku 2), a to pred predhriatím zmesi v kroku 3) a hydrotermálnou úpravou v kroku 4).6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že má krok, v ktorom sa plyn, z kroku 7) zavedie do čistiacej zóny, kde sa odstránia z plynu nečistoty.7. Spôsob podľa nároku 1, vy značujúci sa tým, že v kroku 1) je plastický materiál rozomletý na častice o takej veľkosti, že prejdú cez sito ASTM Eli ASD čís.7 alebo menším.8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 3) trvá predhrievanie okolo 15 až 90 minút.-16“9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 7) pôsobí na vodnú suspenziu z kroku - 6) plyn s voľným kyslíkom v rámci čiastočnej oxidácie vo voľne prietočnom zvislom generátore plynu so žiaruvzdorným vymurovaním pri teplote v rozmedzí od 981°C až do 1925°C a tlaku v rozmedzí od 1 do 300 atm, atómovým pomerom 0/C v rozmedzí od 0,8-1,5 do 1,0 a hmotnostným pomerom vody k uhlíku v rozmedzí okolo 0,2-3,0 do 1,0.10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že tuhé uhlíkaté palivo je oddelené od skupiny obsahujúcej časticový uhlík, uhlie, koks z uhlia, koks z ropy, živičnú bridlicu, dechtové piesky, asfalt, živicu, a zmesi týchto látok.11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 2) zmienená voda sa získava z odpadnej vody, získanej v oxidačnom procese.12. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v kroku 2) je pridaná voda získaná z čistiarni odpadných vôd, závodu biochemickej úpravy kalu z kanálu a z nebezpečných a karcinogénnych vôd z chemických závodov.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/131,366 US5498827A (en) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials |
PCT/US1994/011171 WO1995009903A1 (en) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK41196A3 true SK41196A3 (en) | 1997-06-04 |
Family
ID=22449141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK411-96A SK41196A3 (en) | 1993-10-04 | 1994-09-30 | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5498827A (sk) |
EP (1) | EP0722482A4 (sk) |
JP (1) | JP2756731B2 (sk) |
CN (1) | CN1136325A (sk) |
BG (1) | BG100475A (sk) |
BR (1) | BR9407759A (sk) |
CA (1) | CA2173246A1 (sk) |
CZ (1) | CZ98296A3 (sk) |
FI (1) | FI961367A (sk) |
NO (1) | NO961293L (sk) |
PL (1) | PL313795A1 (sk) |
SK (1) | SK41196A3 (sk) |
WO (1) | WO1995009903A1 (sk) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376737B1 (en) * | 1996-05-27 | 2002-04-23 | Ohei Developmental Industries Co., Inc. | Process for decomposing chlorofluorocarbon and system for decomposition thereof |
US8118894B2 (en) * | 2006-07-18 | 2012-02-21 | The Regents Of The University Of California | Commingled coal and biomass slurries |
US20080016770A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Norbeck Joseph M | Method for high energy density biomass-water slurry |
US8143319B2 (en) * | 2006-07-18 | 2012-03-27 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for steam hydro-gasification with increased conversion times |
US8877992B2 (en) * | 2003-03-28 | 2014-11-04 | Ab-Cwt Llc | Methods and apparatus for converting waste materials into fuels and other useful products |
US7692050B2 (en) * | 2003-03-28 | 2010-04-06 | Ab-Cwt, Llc | Apparatus and process for separation of organic materials from attached insoluble solids, and conversion into useful products |
US8003833B2 (en) * | 2003-03-28 | 2011-08-23 | Ab-Cwt, Llc | Process for conversion of organic, waste, or low-value materials into useful products |
TW200732467A (en) * | 2005-09-28 | 2007-09-01 | Cwt Llc Ab | Process for conversion of organic, waste, or low-value materials into useful products |
CN100377989C (zh) * | 2006-03-31 | 2008-04-02 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种利用废旧塑料制备氢气的方法 |
DE102012002098A1 (de) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Eurofoam Deutschland Gmbh | Hydrothermale Karbonisierung von Kunststoffmaterial |
CN103602816B (zh) * | 2013-11-12 | 2015-12-09 | 福建工程学院 | 一种废弃线路印刷板的回收处理方法 |
US11370983B2 (en) | 2019-02-04 | 2022-06-28 | Eastman Chemical Company | Gasification of plastics and solid fossil fuels |
US11447576B2 (en) | 2019-02-04 | 2022-09-20 | Eastman Chemical Company | Cellulose ester compositions derived from recycled plastic content syngas |
CN110903880A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-03-24 | 北京科技大学 | 一种废塑料低温炭化制备高炉喷吹燃料的方法 |
CN113308282A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-08-27 | 山东华鲁恒升化工股份有限公司 | 一种水煤浆及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3829558A (en) * | 1971-06-21 | 1974-08-13 | Us Health Education & Welfare | Disposal of waste plastic and recovery of valuable products therefrom |
DE3042964A1 (de) * | 1980-11-14 | 1982-07-01 | Ernst Prof. Dr. 7400 Tübingen Bayer | Verfahren zur eliminierung von heteroatomen aus biologischem material und organischen sedimenten zur konvertierung zu festen und fluessigen brennstoffen |
UST104901I4 (en) * | 1983-12-19 | 1984-12-04 | Destruction of organic hazardous waste by partial oxidation/gasification | |
US4666464A (en) * | 1986-04-23 | 1987-05-19 | Texaco Inc. | Partial oxidation of solid carbonaceous fuel-water slurries |
JPH05507749A (ja) * | 1990-05-26 | 1993-11-04 | メンゲス・ゲオルク | 有機廃棄物を活用する方法およびこの方法を実施する為の装置 |
US5158982A (en) * | 1991-10-04 | 1992-10-27 | Iit Research Institute | Conversion of municipal waste to useful oils |
US5271340A (en) * | 1991-11-05 | 1993-12-21 | Rineco Chemical Industries | Apparatus and methods for burning waste, and waste slurries |
US5188739A (en) * | 1991-12-02 | 1993-02-23 | Texaco Inc. | Disposal of sewage sludge |
-
1993
- 1993-10-04 US US08/131,366 patent/US5498827A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-30 SK SK411-96A patent/SK41196A3/sk unknown
- 1994-09-30 CA CA002173246A patent/CA2173246A1/en not_active Abandoned
- 1994-09-30 WO PCT/US1994/011171 patent/WO1995009903A1/en not_active Application Discontinuation
- 1994-09-30 CN CN94193651.1A patent/CN1136325A/zh active Pending
- 1994-09-30 EP EP94930000A patent/EP0722482A4/en not_active Withdrawn
- 1994-09-30 PL PL94313795A patent/PL313795A1/xx unknown
- 1994-09-30 BR BR9407759A patent/BR9407759A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-09-30 CZ CZ96982A patent/CZ98296A3/cs unknown
- 1994-09-30 JP JP7510944A patent/JP2756731B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-25 FI FI961367A patent/FI961367A/fi not_active Application Discontinuation
- 1996-03-29 NO NO961293A patent/NO961293L/no unknown
- 1996-04-03 BG BG100475A patent/BG100475A/bg unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR9407759A (pt) | 1997-03-04 |
NO961293D0 (no) | 1996-03-29 |
BG100475A (bg) | 1997-01-31 |
FI961367A (fi) | 1996-05-24 |
JPH09500687A (ja) | 1997-01-21 |
FI961367A0 (fi) | 1996-03-25 |
PL313795A1 (en) | 1996-07-22 |
AU675596B2 (en) | 1997-02-06 |
WO1995009903A1 (en) | 1995-04-13 |
EP0722482A1 (en) | 1996-07-24 |
CN1136325A (zh) | 1996-11-20 |
NO961293L (no) | 1996-03-29 |
CZ98296A3 (en) | 1996-10-16 |
EP0722482A4 (en) | 1996-12-11 |
JP2756731B2 (ja) | 1998-05-25 |
CA2173246A1 (en) | 1995-04-13 |
US5498827A (en) | 1996-03-12 |
AU7926094A (en) | 1995-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SK41196A3 (en) | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials | |
KR20010031507A (ko) | 수지 또는 유기화합물 또는 이들을 포함하는 폐플라스틱의처리방법 | |
SK281760B6 (sk) | Spôsob čiastočnej oxidácie plastových materiálov | |
US5445659A (en) | Partial oxidation of products of liquefaction of plastic materials | |
US5656042A (en) | Environmentally acceptable process for disposing of scrap plastic materials | |
WO1995009902A1 (en) | Liquefaction of plastic materials | |
AU675596C (en) | Hydrothermal treatment and partial oxidation of plastic materials | |
HU221103B1 (en) | Liquefaction of plastic materials with partial oxidation | |
Vick et al. | Beneficial recycling of metal refining waste via gasification |