PL196573B1 - Sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe - Google Patents

Abstract

1. Sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe przez rozkład wymienionych odpadów w podwyż­ szonej temperaturze pod ciśnieniem w środowisku rozpuszczalnika organicznego, w szczególności węglowodorowego, tworzących łącznie z rozpuszczalnikami mieszaninę reakcyjną od której oddziela się ciekłe produkty, które poddaje się rektyfikacji, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną podgrzewa się wstępnie, do temperatury 60-80°C, z czasem retencji 10-30 minut, odprowadza się nadmiar rozpuszczalnika, a następnie proces prowadzi się w środowisku CO2 i/lub CO2 w mieszaninie z gazem obojętnym w temperaturze 140-270°C, pod ciśnieniem 0,2-0,75 MPa.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196573 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 356350 ^{(51) Int.Cl.}

C10G 1/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 27.09.2002

Sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.04.2004 BUP 07/04	(76) Uprawniony i twórca wynalazku: Skworcow Igor,Nadarzyn,PL Matveev Alexei,Moskwa,RU
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(74) Pełnomocnik:
31.01.2008 WUP 01/08	Andrzej Grabowski, Biuro Patentów, Licencji i Znaków Towarowych

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe przez rozkład wymienionych odpadów w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem w środowisku rozpuszczalnika organicznego, w szczególności węglowodorowego, tworzących łącznie z rozpuszczalnikami mieszaninę reakcyjną od której oddziela się ciekłe produkty, które poddaje się rektyfikacji, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną podgrzewa się wstępnie, do temperatury 60-80°C, z czasem retencji 10-30 minut, odprowadza się nadmiar rozpuszczalnika, a następnie proces prowadzi się w środowisku CO2 i/lub CO2 w mieszaninie z gazem obojętnym w temperaturze 140-270°C, pod ciśnieniem 0,2-0,75 MPa.

PL 196 573 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe. Odpady te oprócz gumy zawierają z reguły polietylen, lawsan, polistyren, polipropylen, kapron itp.

Z patentu RU N2109770 znany jest sposób przerobu odpadów zawierają cych gumę , polegaj ą cy na ich upłynnianiu termicznym w temperaturze 270-420°C pod ciśnieniem 1-6 MPa w środowisku rozpuszczalnika węglowodorowego, pochodzących z produkcji kauczuku syntetycznego, w obecności lantanowców (pierwiastków ziem rzadkich), związków międzymetalicznych, czy też wodorku tytanu, podanych w ilości 0,5-10,0 mas. % mieszaniny reakcyjnej. Według tego sposobu, odpady poddaje się upłynnianiu termicznemu przy zachowaniu stosunku wagowego rozpuszczalnika węglowodorowego i odpadów 2:1-4:1. Opisany sposób charakteryzuje się niskim współczynnikiem wykorzystania potencjału wodorodonorowego składników rozpuszczalnika, co wymaga wielokrotnego użycia go w procesie, stałego oddzielania od ciekłych produktów upłynniania termicznego surowca wejściowego oraz utrzymania podwyższonego ciśnienia w reaktorze.

Istotną wadą tego sposobu jest również zastosowanie w charakterze rozpuszczalnika węglowodorowego odpadów produkcji kauczuku syntetycznego, które nie zawsze są dostępne w niezbędnej ilości. Ponadto konieczne jest wykorzystanie raczej deficytowych pierwiastków ziem rzadkich, związków międzymetalicznych na ich bazie, wodorków potasu, tytanu.

Z patentu RU N 2110535, 1998 znany jest sposób przerabiania odpadów zawierających gumę i organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i komponenty paliwa silnikowego stosowany analogicznie do opisanego wyżej, według którego jako rozpuszczalnik wodorodonorowego rozpuszczalnika węglowodorowego stosuje się alkilobenzeny (toluen, ksyleny, etylobenzeny, dwuetylo-, trójmetylo- i czterometylobenzeny) lub ich mieszaniny pochodzące z surowego benzolu - produktu koksowania wysokotemperaturowego węgla kamiennego. Wymienione węglowodory są skutecznymi donorami wodoru, występują w dużych ilościach, a ich zastosowanie w tej technologii umożliwia rozwiązanie zarówno zadania technicznego, ekologicznego, jak również ekonomicznego.

Istotną wadą tego sposobu jest użycie pierwiastków ziem rzadkich, związków międzymetalicznych na bazie neodymu, lantanu, ceru, aluminium oraz wodorków tytanu lub potasu, należących do deficytowych materiałów; trudności przy ich kolejnym wyekstrahowaniu z masy węglowodoru technicznego i ciężkich pozostałości węglowodorowych o wysokiej zawartości żywic; wysokie ciśnienie w reaktorze wskutek niskiego stopnia użycia wodoru ze składu fazy gazowej powstającej w wyniku rozpadu termicznego odpadów organicznych.

Znany jest także sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych, w którym odpady poddawane są upłynnieniu termokatalitycznemu w temperaturze 220-360°C, pod ciśnieniem 1-3 MPa w rozpuszczalniku węglowodorowym w obecności czynnika inicjującego - wolnego jodu i/lub związków zawierających jod, podanych w ilości 0,01-0,50 mas. % rozpuszczalnika z następującym później oddzieleniem ciekłych produktów i ich rektyfikacją z otrzymaniem produktów docelowych. Używane są związki organiczne i nieorganiczne zawierające jod wybrane z grupy zawierającej jodki potasu, tytanu, kobaltu, niklu, jodku etylu i in. lub ich mieszaniny. Jako rozpuszczalniki stosuje się alkilobenzeny, mieszaniny alkilobenzenów lub też mieszaniny węglowodorowe zawierające benzen.

Istotną wadą tego sposobu jest prowadzenie procesu w zamkniętej objętości, bez zbierania ciekłych frakcji oraz duże zużycie energii na kolejne frakcjonowanie mieszaniny reakcyjnej, w tym z powodu występowania drobnodyspersyjnego (0,05-0,5 μm węglowodoru - sadzy) i nadciśnienia.

Stosowanie do powyższego sposobu jodu i/lub związków zawierających jod zarówno organicznego, jak również soli metali lub ich mieszaniny jest nisko wydajne.

Jako metale proponuje się Ti, Co, Ni, co powoduje podrożenie procesu i czyni go ekologicznie szkodliwym.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu, który pozwalałby zrezygnować ze stosowania pierwiastków ziem rzadkich oraz związków międzymetalicznych na ich bazie, Ti, Co, Ni, podwyższonego ciśnienia, uprościć technologię, zwiększyć wydajność, zminimalizować niebezpieczeństwo wybuchu lub pożaru, zapewnić większą czystość ekologiczną procesu, zwiększyć wyciek frakcji w temperaturze wrzenia do 200°C, praktycznie nie zawierających siarki i jej związków.

PL 196 573 B1

Sposób według wynalazku według którego odpady przerabia się przez rozkład w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem, w środowisku rozpuszczalnika organicznego, w szczególności węglowodorowego, tworzących łącznie z rozpuszczalnikami mieszaninę reakcyjną od której oddziela się ciekłe produkty, które poddaje się rektyfikacji, wyróżnia się tym, że mieszaninę reakcyjną podgrzewa się wstępnie, do temperatury 60-80°C, z czasem retencji 10-30 minut, odprowadza się nadmiar rozpuszczalnika, a następnie proces prowadzi się w środowisku CO2 i/lub CO2 w mieszaninie z gazem obojętnym w temperaturze 140-270°C, pod ciśnieniem 0,2-0,75 MPa.

Według jednej według postaci realizacji wynalazku, jako rozpuszczalniki stosuje się CCl4, CHCl3 lub ich mieszaniny w stosunku wagowym 1:2.

Wynalazek można przykładowo realizować w reaktorze o objętości do 10000 litrów, który napełnia się surowcem wyjściowym razem z rozpuszczalnikiem w określonej proporcji i uprzednio podgrzanymi do optymalnej temperatury, właściwej dla wybranego rozpuszczalnika. Podgrzanie i dalszy proces prowadzi się w stałym środowisku gazu obojętnego, w obecności CO2 lub ich mieszaniny. Po osiągnięciu ciśnienia roboczego (0,2-0,75 MPa) ciągle zbiera się ciekłe frakcje węglowodorowe, utrzymując ciśnienie robocze. Po osiągnięciu temperatury 270°C następuje przerwanie doprowadzania nośnika ciepła i wypieranie mieszaninami gazu pozostałości ciekłych węglowodorów. Temperatura automatycznie podnosi się do 310°C i odbywa się proces suszenia stałych pozostałości węglowodorowych. Suszenie trwa od 10 do 30 minut. Po obniżeniu temperatury do 80°C następuje opróżnienie reaktora.

P r z y k ł a d 1

Wariant (a). Komora reaktora o pojemności 1 l napełniana jest odpadami zawierającymi gumę w ilości 500 g oraz węglowodorowym rozpuszczalnikiem - toluenem w ilości 500 g. Komorę przedmuchuje się mieszaniną argonu i dwutlenku węgla, a następnie nagrzewa do temperatury 300°C. Po pierwszych 20 min ciśnienie w komorze reaktora rośnie do 0,75 MPa, a temperatura wzrasta o 70-80°C. Po otwarciu wentyla stale odbierana jest przez chłodnicę ciekła frakcja, przy utrzymywanym ciśnieniu 0,75 MPa. Po osiągnięciu temperatury 300°C odłącza się ogrzewanie reaktora.

Uzysk ciekłych produktów w stosunku do odpadów wynosi 80% masy.

Uzysk frakcji o temperaturze wrzenia do 200°C w stosunku do wszystkich ciekłych produktów wynosi 80% masy.

Stosunek surowca do rozpuszczalnika wynosi 1:1.

Całkowity czas procesu - 90 min.

Komora reaktora jest opróżniana z suchej pozostałości po ostygnięciu do temperatury 60-80°C, przy otwartym wentylu.

Wariant (b) postępuje się jak według wariantu (1) przy stosunku surowca do rozpuszczalnika 1:2.

Uzysk ciekłych produktów w stosunku do masy odpadów wynosi 84%.

Uzysk frakcji o temperaturze wrzenia do 200°C w stosunku do masy wszystkich ciekłych produktów wynosi 88%.

Całkowity czas procesu - 75 min.

Komorę reaktora opróżnia się z suchej pozostałości po ostygnięciu do temperatury 60-80°C przy otwartym wentylu.

c). Postępowanie jak w przykładzie 1a i 1b, przy stosunku surowca do rozpuszczalnika 1:3.

Całkowity czas procesu - 60 min.

Uzysk ciekłych produktów w stosunku do masy odpadów wynosi 90%.

Uzysk o temperaturze wrzenia do 200°C w stosunku do masy wszystkich ciekłych produktów wynosi 92%.

Komorę reaktora opróżnia się z suchej pozostałości po ostygnięciu do temperatury 60-80°C, przy otwartym wentylu.

P r z y k ł a d 2

Postępowanie jak w przykładzie 1a, b, c, przy stosunku surowca do rozpuszczalnika 1:2.

Komorę przedmuchuje się dwutlenkiem węgla.

Jako rozpuszczalnika stosuje się CCl4 lub CHCl3.

Całkowity czas procesu - 75 min.

Uzysk ciekłych produktów w stosunku do masy odpadów wynosi 90%.

Uzysk frakcji o temperaturze wrzenia do 200°C w stosunku do masy wszystkich ciekłych produktów wynosi 94%.

PL 196 573 B1

Komora reaktora jest opróżniana z suchej pozostałości po ostygnięciu do temperatury 60-80°C, przy otwartym wentylu.

P r z y k ł a d 3

Dowolny zbiornik napełniany jest odpadami zawierającymi gumę w ilości 300-500 g oraz węglowodorowym rozpuszczalnikiem wstępnie podgrzanym do temperatury 60°C. Po upływie 30 min nadmiar rozpuszczalnika jest odprowadzany a nasączone rozpuszczalnikiem odpady umieszczane są w komorze reaktora o pojemności 1l.

Komora przedmuchiwana jest dwutlenkiem węgla, a następnie nagrzewana do temperatury 300°C. Przy temperaturze 80°C ciśnienie w komorze reaktora osiąga 0,75 MPa, w tym momencie otwierany jest wentyl i rozpoczyna się stałe odbieranie przez chłodnicę ciekłych produktów przy utrzymywanym stałym ciśnieniu 0,75 MPa. Po osiągnięciu temperatury 300°C ogrzewanie zostaje wyłączone.

Całkowity czas procesu - 60 min.

Wyjście ciekłych produktów w stosunku do masy odpadów wynosi 88%.

Wyjście frakcji o temperaturze wrzenia do 200°C w stosunku do masy wszystkich ciekłych produktów wynosi 92%.

Komora reaktora jest opróżniana z suchej pozostałości po ostygnięciu do temperatury 60-80°C, przy otwartym wentylu.

Wszystkie dane z przykładów 1, 2, 3 umieszczone są w załączonej tabeli.

Finalne produkty, otrzymywane w wyniku procesów opisanych w przykładach 1, 2, 3 mogą być zastosowane w następujący sposób:

- frakcje do 108°C i 108-112°C - jako paliwo silnikowe, jako dodatek do paliwa podwyższający liczbę oktanów; w przemyśle chemicznym - jako surowiec w procesie otrzymywania steroli i innych związków organicznych;

- frakcja 112-200°C - jako paliwo w kotłowniach, silnikach okrętowych; w przemyśle chemicznym jako surowiec;

- frakcja powyżej 200°C - jako paliwo w kotłowniach, silnikach okrętowych; jako surowiec w produkcji materiałów izolacyjnych;

- pozostałości suche - jako surowiec do produkcji materiałów izolacyjnych, asfaltów, w przemyśle elektrotechnicznym.

Lp.	Stosunek surowiec: rozpusz- czalnik	P MPa	T °C	Wyciek ciekłych produktów w mas. % z odpadów	Wyciek frakcji T wrzenia do 200°C w mas. % z produktów ciekłych	gaz	T procesu z suszeniem min
1	1:1	0,2 - 0,75	140 - 270	80	80	CO2 argon	90
1:2	0,2 - 0,75	140 - 270	84	88	CO2 argon	75
1:3	0,2 - 0,75	140 - 270	90	92	CO2 argon	60
2	1:2	0,2 - 0,75	140 - 270	86	94	CCl4 CHCl3	75
3		0,2 - 0,75	140 - 270	88	92	CO2	60

Powyższa frakcja (temp. wrzenia do 200°C) oraz frakcja - temp. wrzenia ponad 200°C, nie zawiera węgla (sadza) w stanie dyspersji.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przerabiania zawierających gumę organicznych odpadów przemysłowych i komunalnych na surowiec chemiczny i paliwo silnikowe przez rozkład wymienionych odpadów w podwyższonej temperaturze pod ciśnieniem w środowisku węglowodorowego rozpuszczalnika organicznego,

   PL 196 573 B1 w szczególności węglowodorowego, tworzących łącznie z rozpuszczalnikami mieszaninę reakcyjną od której oddziela się ciekłe produkty, które poddaje się rektyfikacji, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną podgrzewa się wstępnie, do temperatury 60-80°C, z czasem retencji 10-30 minut, odprowadza się nadmiar rozpuszczalnika, a następnie proces prowadzi się w środowisku CO2 i/lub CO2 w mieszaninie z gazem obojętnym w temperaturze 140-270°C, pod ciśnieniem 0,2-0,75 MPa.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalniki stosuje się CCl4, CHCl3 lub ich mieszaniny w stosunku wagowym 1:2.