UA75904C2 - A method for utilization of used car tires with producing artificial gas fuel - Google Patents

Abstract

The utilization of used car tires in performed in coking chambers due to the high temperature heating without air access with obtaining gas and solid residue, at that gas is caught by system of catching and purifying gases of chemical recovery industry. The solid residue is after-burnt in the melting induction chamber in air supply with obtaining gas and melt on the chamber bottom. Formed gases can supply coke batteries heating to the system along with coke gas.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься як до технології отримання штучного газового палива, так і до утилізації зношених 2 автомобільних шин шляхом їх високотемпературного нагріву.The invention relates both to the technology of obtaining artificial gas fuel and to the disposal of worn 2 automobile tires by their high-temperature heating.

Проблема накопичення зношених автомобільних шин у всьому світі є надзвичайно актуальною і має загрожуючий характер, бо згідно даних конференції Європейської Асоціації переробників зношених автомобільних шин в 1999 році їх нагромадження досягли 2,7млн.тонн, в той час як переробляється близько 3096. В США нагромадження зношених автомобільних шин досягли 11млн.тон, переробляється лише 2096 цієї маси.The problem of the accumulation of used car tires all over the world is extremely urgent and of a threatening nature, because according to the data of the conference of the European Association of Recyclers of Used Car Tires in 1999, their accumulation reached 2.7 million tons, while about 3096 are processed. In the USA, the accumulation of used car tires of automobile tires reached 11 million tons, only 2096 of this mass is processed.

Відомий спосіб утилізації зношених автомобільних шин простим їх спалюванням, але при цьому в навколишнє середовище потрапляє велика кількість сажі, токсичних продуктів неповного окислення, діоксид сірки, попіл від спалювання зношених автомобільних шин, що містить окис цинку, який забруднює навколишню воду, тому цей спосіб зараз заборонений. 12 Відомо, що більшість спеціалістів по утилізації зношених автомобільних шин в результаті проведених досліджень, прийшли до висновку, що найбільш ефективним способом утилізації шин є отримання з них палива (Отчет Совета Управления по переработке измельченньїх шин "Зигмеу Бріпаз ТОТ Бревзві зсагр (ге изе ЕІазіотегісв", 1991, 123, Мо12, с.11, Англія). Але в більшості відомих способів утилізації зношених автомобільних шин використовують піроліз (термічне розложення резини), де в якості теплоносія виступають як самі піролізні гази, так і гази від часткового або повного спалювання піролізних газів та часткового спалювання вуглецевого залишку, при цьому розігрів шин проходить за рахунок проходження цих газів по течії завантаження реакторів або протитечії |(патент РСТ УМО 92/01767, С 10 о 1/10, 1992; патент России Мо2062284 "Способ переработки горючих отходов типа изношенньх шин или подобньїх резиновьїх отходов", С 10 (з 1/10, 1992; патент СШАThere is a known method of disposing of worn car tires by simply burning them, but at the same time, a large amount of soot, toxic products of incomplete oxidation, sulfur dioxide, ash from the burning of worn car tires, containing zinc oxide, which pollutes the surrounding water, enters the environment, so this method is now prohibited. 12 It is known that, as a result of research, the majority of specialists in the disposal of worn car tires came to the conclusion that the most effective way to dispose of tires is to obtain fuel from them (Report of the Management Council for Shredded Tires "Zygmeu Bripaz TOT Brevzvi zsagr" , 1991, 123, Mo12, p.11, England.) But in most of the known ways of disposing of worn automobile tires, pyrolysis (thermal decomposition of rubber) is used, where both the pyrolysis gases themselves and the gases from the partial or complete combustion of pyrolysis gases act as the heat carrier gases and partial burning of the carbon residue, while the heating of the tires takes place due to the passage of these gases along the flow of loading the reactors or countercurrent worn tires or similar rubber waste", C 10 (from 1/10, 1992; US Pat.

Мо4588477, З 10 В 49/10, 1986) при цьому відходи подрібнені. В усіх вище згаданих способах утворені піролізні с 29 гази працюють самі на себе, тобто використовуються для розігріву шин, втрачається найбільш цінна частина Го) горючих продуктів - вуглеводнів, до того ж , сірка, що міститься в летючих продуктах піролізу, потрапляє в атмосферу у вигляді двоокису сірки або потребує наявності системи очистки.Mo4588477, Z 10 V 49/10, 1986) while the waste is shredded. In all the above-mentioned methods, the formed pyrolysis c 29 gases work on their own, that is, they are used to heat tires, the most valuable part of the combustible products - hydrocarbons - is lost, in addition, the sulfur contained in the volatile products of pyrolysis enters the atmosphere in the form of sulfur dioxide or requires the presence of a cleaning system.

Відомий спосіб автопіролізу зношених автомобільних шин в баштовому реакторові, котрий ізольований від атмосфери (патент ЕР Мо969073 А" від 25.06.1999 "Способ и устройство для обработки путем автопіролізу М использованньх шин"), де завантажені в реактор шини запалюють знизу і коли тиск в реакторі досягне Га») відповідного значення, зношені шини стискуються в обідненій киснем атмосфері і проходить процес їх автопіролізу з утворенням газів, які відсмоктуються для подальшої очистки та конденсації. Недоліком даного Ме. способу є обов'язкова наявність спеціальних способів очистки газів, конденсації їх, їх послідуючого ою збереження, контролю процесу горіння шин, наявності твердого залишку. Як суміші заліза, мінеральних 325 складових, сажі. -There is a known method of autopyrolysis of worn automobile tires in a tower reactor, which is isolated from the atmosphere (patent ER Mo969073 A" dated 25.06.1999 "Method and device for processing by autopyrolysis of M used tires"), where the tires loaded into the reactor are ignited from below and when the pressure in the reactor will reach the appropriate value, worn tires are compressed in an oxygen-rich atmosphere and undergo a process of autopyrolysis with the formation of gases that are sucked off for further cleaning and condensation. The disadvantage of this Me. subsequent preservation, control of the burning process of tires, the presence of solid residue, such as a mixture of iron, mineral 325 components, soot.

Відомий також, обраний як прототип, спосіб отримання штучного палива з вуглецевої, у тому числі і органічної сировини (патент України Мо1451 ЗА "Спосіб отримання штучного палива з вуглецевої, у тому числі й органічної сировини і установка для його здійснення", С 10.) 33/00, С 10 В 1/00 від 09.01.1997). Цей спосіб « передбачає проведення піролізного процесу розкладу резини зношених автомобільних шин в герметичному З 50 замкненому об'ємі без присутності кисню, що забезпечує рівномірний екзотермічний процес по всій загрузці в с реакторі; гази; що відходять з реактора, використовуються після очистки від смоли, газового бензину частковоAlso known, chosen as a prototype, is the method of obtaining artificial fuel from carbonaceous, including organic raw materials (patent of Ukraine Mo1451 ZA "Method of obtaining artificial fuel from carbonaceous, including organic raw materials and installation for its implementation", C 10.) 33/00, C 10 V 1/00 dated 01.09.1997). This method "involves carrying out the pyrolysis process of rubber decomposition of worn automobile tires in a hermetic C 50 closed volume without the presence of oxygen, which ensures a uniform exothermic process throughout the loading in the reactor; gases; that leave the reactor, are used after purification from resin, gas gasoline partially

Із» для подачі споживачеві, частково ж газ після підігріву в регенеративному теплообміннику подаються в реактор і використовуються як підігрівач при циркуляції газу в робочому режимі реактора. Недоліком даного способу є періодичність самого процесу з повною зупинкою реактора, часткове використання отриманого палива після очистки для потреб споживача, а часткове для саморозігріву, потреба в спеціальних технологіях очистки це. піролізного газу, періодичному вивантаженню смоли, напівкоксу, надсмольної води, твердого залишку у вигляді 4! суміші сажі, заліза та інших мінеральних складових.From" for supply to the consumer, and partially, after heating in the regenerative heat exchanger, the gas is fed into the reactor and used as a heater during gas circulation in the operating mode of the reactor. The disadvantage of this method is the periodicity of the process itself with a complete shutdown of the reactor, partial use of the obtained fuel after cleaning for the needs of the consumer, and partial use for self-heating, the need for special cleaning technologies. pyrolysis gas, periodic discharge of resin, semi-coke, excess resin water, solid residue in the form of 4! mixtures of soot, iron and other mineral components.

В основу винаходу поставлена задача використати вже відомий спосіб піролізу вугілля (коксування вугілля) іш з його способом отримання палива, способом уловлювання газів, їх очищенням та використанням для потреб ав! 20 опалення коксових батарей в запропонованому способові утилізації зношених автомобільних шин і отримання з них при цьому штучного газового палива та додатково більш чіткого розділу газу та твердого залишку з т» відділенням металу.The invention is based on the task of using the already known method of pyrolysis of coal (coking of coal) and its method of obtaining fuel, the method of capturing gases, their purification and use for the needs of av! 20 heating of coke batteries in the proposed method of disposal of worn automobile tires and at the same time obtaining from them artificial gas fuel and additionally a clearer separation of gas and solid residue with t" separation of metal.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі утилізації зношених автомобільних шин і отримання з них штучного газового палива шляхом їх газифікації в герметичному реакторі сухою перегонкою без доступу повітря 29 з протіканням екзотермічної реакції розкладу шин - піролізного процесу, тобто розігрівання шин до температурThe problem is solved by the fact that in the method of disposing of worn car tires and obtaining artificial gas fuel from them by gasification in a hermetic reactor by dry distillation without access to air 29 with the exothermic reaction of tire decomposition occurring - the pyrolysis process, i.e. heating the tires to temperatures

ГФ) екзотермічної реакції розкладу резини, отримання піролізного газу та твердого залишку з уловлюванням та очищенням газу для отримання штучного газу згідно з винаходом процес газифікації не подрібнених шин ведуть о в камері коксової печі, де нагрівання шин проходить за рахунок теплопередачі від розігрітих стінок камери коксування та від тепла, що утворюється від допалювання в індукційній печі плавлення при подачі повітря бо мінеральних складових твердого залишку від шин, котрі самовивантажуються під дією своєї ваги і плавляться на розігрітому індукційними токами дні печі, розділлючись на розплав металевого корду на дні печі та розплав мінеральних складових зверху над металом, які періодично зливаються, при цьому піролізні гази, що утворюються в процесі екзотермічної реакції розкладу автомобільних шин, відсмоктуються в систему уловлювання та очищення коксового газу з видачею штучного газового палива. До того ж згідно винаходу бо утворені піролізні гази можуть відсмоктуватись в систему уловлювання та очищення коксового газу змішуючись з коксовим газом, утворюючи сумішне штучне паливо, яке може подаватись, в тому числі, і на опалення коксових батарей. Реалізація запропонованого способу утилізації зношених автомобільних шин і отримання штучного газового палива без подріблення шин значно зменшує енергозатрати, бо 500кВт/т йде тільки на подрібленняHF) of the exothermic reaction of rubber decomposition, obtaining pyrolysis gas and solid residue with gas capture and purification to obtain artificial gas according to the invention, the gasification process of unshredded tires is carried out in the coke oven chamber, where the tires are heated due to heat transfer from the heated walls of the coking chamber and from the heat generated from the afterburning in the induction furnace of melting during air supply because of the mineral components of the solid residue from the tires, which self-discharge under the influence of their own weight and melt on the bottom of the furnace heated by induction currents, dividing into the melt of the metal cord at the bottom of the furnace and the melt of the mineral components from above above the metal, which are periodically merged, while the pyrolysis gases formed in the process of the exothermic reaction of the decomposition of car tires are sucked into the coke gas capture and purification system with the release of artificial gas fuel. In addition, according to the invention, the formed pyrolysis gases can be sucked into the system for catching and cleaning coke gas, mixing with coke gas, forming a mixed artificial fuel that can be supplied, including, for heating coke batteries. Implementation of the proposed method of disposing of worn car tires and obtaining artificial gas fuel without shredding tires significantly reduces energy consumption, because 500kW/t goes only for shredding

Шин. Реалізація запропонованого способу в умовах коксохімічноговиробництва дозволяє максимально зменшити капітальні затрати, бо використовується вже існуюча інфраструктура коксохімічного виробництва, тобто нагрівання шин до температур піролізу проходить в основному за рахунок теплопередачі від стін камери коксування Ф14002С, додатково від газів допалювання мінеральних складових твердого залишку в індукційній камері плавлення при подачі в неї повітря. Уловлювання газів піролізу та газів допалювання твердого залишку 7/0 проводиться штатною системою уловлювання та очищення коксового газу з отриманням штучного палива.Shin. The implementation of the proposed method in the conditions of coke-chemical production allows to reduce capital costs as much as possible, because the already existing infrastructure of coke-chemical production is used, i.e. the heating of tires to pyrolysis temperatures takes place mainly due to heat transfer from the walls of the F14002C coking chamber, additionally from the afterburning gases of the mineral components of the solid residue in the induction melting chamber when air is supplied to it. Capture of pyrolysis gases and afterburning gases of solid residue 7/0 is carried out by a regular system of capture and purification of coke gas with production of artificial fuel.

Можливе одночасне уловлювання газів піролізу з коксовим газом та їх очищення і використання як сумісного штучного палива, в тому числі, і для опалення коксових батарей, що зменшує потреби палива на коксування, так як вуглеводи, водень та СО, що є складовими штучного палива, збільшують об'єм газу для опалювання та його калорійність відносно коксового газу, при цьому збільшуються і об'єми уловлюваних рідких продуктів 7/5 Коксування. Сірка, що виділяється з газоподібними продуктами піролізу, уловлюється в відділенні сіроочистки і не забруднює оточуюче середовище.Simultaneous capture of pyrolysis gases with coke gas and their purification and use as a compatible artificial fuel, including for heating coke batteries, is possible, which reduces the need for fuel for coking, since carbohydrates, hydrogen and CO, which are components of artificial fuel, increase the volume of gas for heating and its calorific value relative to coke gas, while the volumes of captured liquid products also increase 7/5 Coking. Sulfur released with gaseous products of pyrolysis is captured in the ash removal department and does not pollute the environment.

Застосування способу утилізації зношених автомобільних шин і отримання штучного палива в коксохімічному виробництві дозволяє поповнити запаси палива, так як дефіцит коксуючого вугілля призвів до збільшення часу коксування вугілля, що, в свою чергу, призвело до більших витрат палива. Запропонований спосіб дозволяє зменшити недозавантаження коксових батарей через відсутність в достатній кількості вугілля і дозволяє використати декілька крайніх камер коксування для утилізації зношених автомобільних шин.The use of the method of recycling worn car tires and obtaining artificial fuel in coke-chemical production allows replenishment of fuel reserves, since the shortage of coking coal led to an increase in the time of coal coking, which, in turn, led to higher fuel consumption. The proposed method makes it possible to reduce the underloading of coke batteries due to the lack of a sufficient amount of coal and allows the use of several extreme coking chambers for the disposal of worn car tires.

Заявлений спосіб здійснюється таким чином.The claimed method is carried out as follows.

В крайню камеру коксової батареї вставляється направляюча (металева або керамічна) у вигляді жолоба, ширина якого відповідає ширині камери, до того ж найтовща камера входить в камеру коксування шириною с 450мм. Жолоб встановлюється з машинного боку з нахилом на коксову сторону з переломом перед коксовою стороною для різкого збільшення кута нахилу жолоба. Жолоб герметично з'єднується з завантажувальним о пристроєм зношених автомобільних шин з машинної сторони косової батареї, з коксової сторони жолоб герметично входить в індукційну камеру плавлення, що стоїть на залізничній колії вагона для тушіння коксу. В дверях камери коксування для проходження жолоба зроблені отвори - зверху з машинної сторони, знизу - з «І Коксової сторони. Зі спеціального пристрою проходить завантаження зношених автомобільних шин по жолобу в камеру коксування, яка котиться по ньому і розігрівається до екзотермічних температур піролізу резини, о утворюються піролізний газ та твердий залишок. Твердий залишок поступово накопичуються ізсовується вниз-в ду індукційну камеру плавлення. В індукційній камері плавлення дно розігрівається індукційними токами до температур плавлення металу. Зверху в індукційну камеру плавлення подається повітря для допалювання о з5 твердого залишку, який згорає, а гази, що утворилися, відсмоктуються через камеру коксування разом з че піролізним газом системою уловлювання газів коксохімічного виробництва, їх очисткою та подачею в систему опалення коксової батареї. Метал, що знаходиться в твердому залишку, розплавляється і періодично зливається з камери індукційного плавлення.A guide (metal or ceramic) in the form of a trough is inserted into the outermost chamber of the coke battery, the width of which corresponds to the width of the chamber, besides, the thickest chamber enters the coking chamber with a width of 450 mm. The chute is installed from the machine side with an inclination to the coke side with a break in front of the coke side to sharply increase the angle of inclination of the chute. The chute is hermetically connected to the worn tire loading device from the machine side of the braided battery, from the coke side, the chute is hermetically connected to the induction melting chamber, which stands on the railway track of the car for coke quenching. Holes are made in the door of the coking chamber for the passage of the chute - from the top on the machine side, from the bottom - on the "I Coke side". From a special device, used car tires are loaded through a chute into the coking chamber, which rolls along it and is heated to the exothermic temperatures of pyrolysis of rubber, and pyrolysis gas and solid residue are formed. The solid residue gradually accumulates and is pushed down into the induction melting chamber. In the induction melting chamber, the bottom is heated by induction currents to the melting temperature of the metal. From above, air is supplied to the induction melting chamber for additional burning of the solid residue, which burns, and the gases formed are sucked through the coking chamber together with the pyrolysis gas by the system of catching gases of coke chemical production, their purification and supply to the heating system of the coke battery. The metal in the solid residue is melted and periodically drained from the induction melting chamber.

На Авдіївському коксохімічному заводі провели експеримент по утилізації зношених автомобільних шин. «At the Avdiiv Coke Chemical Plant, an experiment was conducted on the disposal of worn car tires. "

Шини завантажили в спеціальний контейнер. Цей контейнер подали з машинного боку в камеру коксування, 8 с закрили її і проаналізували чи збільшилась кількість опалювального газу. Результат був задовільний, бо й кількість газу збільшилась на 1095 від 2 тонн зношених автомобільних шин. Інші етапи способу не «» випробовувалися ще, бо це потребує відповідної підготовки.The tires were loaded into a special container. This container was fed from the machine side into the coking chamber, it was closed for 8 seconds and analyzed to see if the amount of heating gas increased. The result was satisfactory, because the amount of gas increased by 1095 from 2 tons of used car tires. Other stages of the method have not been "tested" yet, because it requires appropriate preparation.

Claims (1)

- 75 Формула винаходу о 1. Спосіб утилізації зношених автомобільних шин з одержанням штучного газового палива, який включає со газифікацію шин в герметичному реакторі сухою перегонкою без доступу повітря з протіканням екзотермічної реакції розкладу шин - піролізного процесу шляхом розігрівання шин до температур екзотермічної реакції о розкладу гуми, одержання піролізного газу та твердого залишку з уловлюванням та очищенням газу для ї» одержання штучного газового палива, який відрізняється тим, що процес газифікації неподрібнених шин ведуть в камері коксової печі, де здійснюють нагрівання шин за рахунок теплопередачі від розігрітих стінок камери коксування та від тепла, що утворюється від допалювання в індукційній печі плавлення при подачі повітря 5Б мінеральних складових твердого залишку від шин, при цьому тверді залишки самовивантажуються під дією своєї ваги і плавлять на розігрітому індукційними струмами дні печі, розділяючи на розплав металевого корду на дні (Ф) печі та розплав мінеральних складових зверху над металом, які періодично зливають, при цьому піролізні гази, ка які одержують в процесі екзотермічної реакції розкладу шин, відсмоктують в систему уловлювання та очищення коксового газу з подальшим одержанням штучного газового палива. 60 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що утворені піролізні гази відсмоктують в систему уловлювання та очищення коксового газу, змішуючи їх при цьому з коксовим газом, утворюючи змішане штучне паливо, яке подають на опалення коксових батарей. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2006, М 6, 15.06.2006. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і в науки України.- 75 Formula of the invention about 1. The method of disposal of worn automobile tires with the production of artificial gas fuel, which includes co-gasification of tires in a hermetic reactor by dry distillation without access to air with the flow of an exothermic reaction of tire decomposition - pyrolysis process by heating the tires to the temperature of the exothermic reaction of rubber decomposition , production of pyrolysis gas and solid residue with capture and purification of gas for the production of artificial gas fuel, which differs in that the gasification process of unshredded tires is carried out in the coke oven chamber, where the tires are heated due to heat transfer from the heated walls of the coking chamber and from heat , which is formed from afterburning in an induction melting furnace with air supply of 5B mineral components of solid residue from tires, while solid residues self-discharge under the influence of their own weight and melt on the bottom of the furnace heated by induction currents, separating into molten metal cord at the bottom (Ф) of the furnace and the melt will pass ral components above the metal, which are drained periodically, while the pyrolysis gases, which are obtained in the process of the exothermic reaction of tire decomposition, are sucked into the coke gas capture and purification system with subsequent production of artificial gas fuel. 60 2. The method according to claim 1, which differs in that the formed pyrolysis gases are sucked into the coke gas capture and purification system, while mixing them with coke gas, forming a mixed artificial fuel that is used for heating coke batteries. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2006, M 6, 15.06.2006. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine.