PL208789B1 - Urządzenie do przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych i sposób przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych, zwłaszcza na paliwo płynne i sposób przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych.

Znane są sposoby przetwarzania odpadów polimerowych oparte na procesie pirolizy, jak na przykład opisany w polskim opisie patentowym nr 188936. W przedstawionym sposobie surowiec poliolefinowy ogrzewa się z dodatkiem katalizatora w ilości do 30% wagowych masy surowca poliolefinowego. Katalizator jest wybrany z grupy substancji obejmującej cement, krzemiany metali ciężkich oraz kalafoniany metali ciężkich, a także mieszaninę tych substancji.

Omawiane zgłoszenie obejmuje również instalację do realizacji tego sposobu. Instalacja ta posiada co najmniej jeden reaktor zbiornikowy, zaopatrzony we właz zsypowy połączony z urządzeniem dozowania surowca poliolefinowego i katalizatora, króciec wylotowy spalin, króciec odbioru produktu. Reaktor stanowi pionowy zbiornik, w którym w górnej części jest zamocowana pozioma przegroda sitowa oraz mieszadło. Układ grzewczy reaktora stanowi otaczająca go od dołu komora spalinowa, ogrzewana co najmniej jednym palnikiem, zasilanym produktami reakcji. W komorze spalinowej na obwodzie reaktora, symetrycznie w kilku rzędach, są rozmieszczone przelotowe rury grzewcze, przechodzące przez wnętrze reaktora powyżej górnej krawędzi mieszadła i wyprowadzone przez przegrodę sitową do komory odlotowej spalin. Instalacja obejmuje ponadto kondensator produktów, zbiornik buforowy surowego produktu oraz kolumnę destylacyjną.

Inny sposób przetwarzania odpadów polimerowych, za pomocą termicznego krakingu, oraz aparatura do tego sposobu stanowi przedmiot zgłoszenia patentu europejskiego EP 0675189. Aparatura zawiera pionowy reaktor zbiornikowy, który w górnej części jest zaopatrzony w naczynie w postaci sita oraz ma zamocowane mieszadło ze skrobakiem do usuwania osadów koksu z wewnętrznej ścianki reaktora. Nad sitem w zbiorniku znajduje się otwór wlotowy, do którego z podajnika ślimakowego jest doprowadzany surowiec poliolefinowy w postaci zmiękczonej lub półpłynnej. W części zbiornika pod sitem gromadzi się płynny surowiec poliolefinowy wstępnie oddzielony od zanieczyszczeń mechanicznych pozostałych na oczkach sita. W tej części zachodzi proces krakingu przy temperaturze 350-450°C. Dno zbiornika reaktora ukształtowane stożkowo jest połączone z urządzeniem ślimakowym do odprowadzania pozostałości krakingu w tej części zbiornika. Ponadto aparatura zawiera kolumnę destylacji frakcjonowanej, do której są przekazywane produkty otrzymane z krakingu w komorze reaktora. W dwufrakcyjnej kolumnie są oddzielane gazy szkodliwe, lotne węglowodory i niskowrzące produkty od pozostałych o wysokiej temperaturze wrzenia, które są zawracane do systemu grzewczego reaktora i wykorzystywane do podtrzymywania procesu krakingu.

Zgodnie z wynalazkiem urządzenie do przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych na paliwo płynne, zawiera reaktor zaopatrzony w mieszadło, połączony z podajnikiem uplastyczniającym tworzywo odpadowe oraz zespołem usuwania zanieczyszczeń.

Urządzenie stanowi zespół reaktora połączonego z kolumną rektyfikacyjną poprzez hydrogenizator i kolumnę reformingu parowego. Reaktor ma budowę modułową i składa się z komory depolimeryzacyjnej, komory skraplania i chłodnicy, usytuowanych pionowo jedna nad drugą.

W komorze depelimeryzacyjnej znajduje się co najmniej jedna półka, korzystnie trzy półki, każda z dwoma otworami przelewowymi. Jeden otwór usytuowany jest centrycznie, a drugi, stożkowy przesunięty jest kątowo względem stożkowego otworu w sąsiedniej półce. Brzegi sąsiednich półek połączone są kołnierzem o kształcie pobocznicy stożka ściętego. Przez wspomniane otwory centryczne przechodzi oś mieszadła z zamocowanymi do niego łopatkami zgarniającymi, do otworów stożkowych, nadmiar tworzywa z półek. Podajnik uplastyczniający tworzywo sztuczne jest połączony z kolumną depolimeryzacyjną za pośrednictwem dyszy szczelinowej rozpylającej uplastycznione tworzywo do wnętrza komory.

Komora depolimeryzacyjna reaktora jest połączona z komorą skraplania poprzez łącznik przejściowy. W komorze skraplania jest umieszczony układ trzech skraplaczy jeden nad drugim, z których dolny i środkowy stanowią okapy o kształcie pobocznicy stożka ściętego, a górny stanowi okap o kształcie stożka. Komora skraplania jest połączona z chłodnicą za pomocą półki dyfuzorów. W sposobie według wynalazku odpady z tworzyw termoplastycznych rozdrabnia się, myje, zagęszcza i podgrzewa do temperatury w zakresie 300-650°C, korzystnie 450°C, uzyskując masę płynną, którą następnie podaje się do reaktora w postaci rozpylonej mgły. W reaktorze prowadzi się proces depolimeryzacji oraz rozdzielania fazy gazowej i kondensatu. Kondensat, po oddzielaniu fazy gazowej, poddaje się uwodornieniu.

PL 208 789 B1

Rozdrobnione tworzywo sztuczne, po zmieszaniu i odwirowaniu do piętnastoprocentowej wilgotności, podawane jest do reaktora podajnikiem ślimakowym sprzężonym z zagęszczarką. W trakcie podawania jest ono podgrzewane do temperatury w zakresie 300 - 650°C, korzystnie 450°C. Roztopione tworzywo podawane jest do komory depolimeryzacji reaktora przez dyszę szczelinową. Po przejściu przez dyszę następuje wytworzenie mgły z tworzywa. Zemulgowane tworzywo, znajdujące się w komorze depolimeryzacji poddawane jest obróbce termicznej w obecności katalizatora, podczas której ulega depolimeryzacji w czasie około 15 godzin. Pary otrzymane z depolimeryzacji unoszą się do góry i w komorze skraplania kondensują frakcje ciężkie. Pozostałe pary przechodzą do chłodnicy, gdzie następuje kondensacja par lżejszych. Proces depolimeryzacji i kondensacji odbywa się pod ciśnieniem atmosferycznym. Gazy niekondensujące przechodzą do kolumny reformingu parowego, w której otrzymuje się wodór. Produkty uboczne zostają zwią zane z reagentami.

Wodór zostaje wykorzystany do uwodorniania węglowodanów uzyskanych w procesie depolimeryzacji.

Gazy powstające w procesach uwodorniania i rektyfikacji są zawracane do kolumny reformingu parowego, w której otrzymuje się wodór. Budowa urządzenia zapewnia zamknięty obieg gazów odlotowych i wodoru.

Istotną zaletę rozwiązania według wynalazku stanowi modułowa konstrukcja reaktora w układzie pionowym. Podawanie tworzywa do komory depolimeryzacyjnej przez dyszę szczelinową powoduje rozpylanie masy tworzywa w postaci mgły, dzięki czemu uzyskuje się równomierne rozprowadzenie tworzywa w komorze. Opadanie mgły olejowej na poszczególne półki w komorze depolimeryzacyjnej powoduje zwielokrotnienie procesu depolimeryzacji katalitycznej, tym samym zwielokrotniając szybkość procesu. Zastosowanie zmiennej ilości półek w komorze depolimeryzacyjnej pozwala na uzyskanie żądanej wydajności urządzenia.

P r z y k ł a d wykonania.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w schemacie ogólnym, fig. 2 - półkę w widoku z góry.

Zgodnie z rysunkiem urządzenie do przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych stanowi zespół reaktora 1 połączonego z kolumną 2 rektyfikacyjną poprzez hydrogenizator 3 i kolumnę 4 reformingu parowego. Reaktor 1 ma budowę modułową i składa się z komory 5 depolimeryzacyjnej, komory 6 skraplania i chłodnicy 7 usytuowanych pionowo jedna nad drugą. Podajnik 8 uplastyczniający tworzywo sztuczne jest połączony z komorą 5 depolimeryzacyjną reaktora i za pośrednictwem dyszy 9 szczelinowej, rozpylającej uplastycznione tworzywo do komory 5 depilimeryzacyjnej. W komorze 5 znajdują się trzy półki 10. Każda półka 10 ma po dwa otwory 11 i 12, z których otwór 11 jest usytuowany centrycznie, a otwór 12 stożkowy jest przesunięty kątowo względem stożkowego otworu 12 w sąsiedniej półce 10. Brzegi sąsiednich półek 10 są połączone kołnierzem 12 o kształcie pobocznicy stożka ściętego. Przez otwory 11 przechodzi centryczne oś 14 mieszadła z zamocowanymi do niego łopatkami 15 zgarniającymi do otworów 12 stożkowych nadmiar tworzywa z półek 10. Komora depolimeryzacyjna reaktora 1 jest połączona z komorą 6 skraplania poprzez łącznik 16 przejściowy. W komorze 6 skraplania jest umieszczony układ trzech skraplaczy 17, 18, 19 jeden nad drugim. Dolny skraplacz 17 i środkowy skraplacz 18 stanowią okap o kształcie pobocznicy stożka ściętego. Komora 6 skraplania jest połączona z chłodnicą 7 za pomocą półki 20 dyfuzorów. Chłodnica 7 połączona jest z kolumną 4 reformingu pionowego. Z kolei kolumna 4 reformingu pionowego jest połączona z hydrogenizatorem 3, do którego również są doprowadzone produkty ciekłe z komory 6 skraplania i produkty skraplania z chłodnicy 7. Istnieje możliwość doprowadzania selektywnego doprowadzania produktów z komory 6 skraplania lub chłodnicy 7. Pozostałości z każdej z półek 10 z komory 5 depolimeryzacyjnej oraz dennicy 21 odprowadzane są na zewnątrz poprzez zawory 22 wodne zabezpieczające przed powrotem do procesu depolimeryzacji. Pozostałości odprowadza urządzenia ślimakowe 23 zamocowane pod dennicą i pod każdą z półek.

W hydrogenizatorze 3 odbywa się powtórny proces parowania i skraplania. Otrzymamy produkt odparowywany jest do kolumny 2 retyfikacyjnej, w której odbywa się końcowy proces rozdzielania na frakcje. Rozdrobnione tworzywo sztuczne, po zmieszaniu i odwirowaniu do piętnastoprocentowej wilgotności, podawane jest do reaktora 1 podajnikiem 8 ślimakowym sprzężonym z zagęszczarką. W trakcie podawania jest ono podgrzewane do temperatury 450°C. Roztopione tworzywo podawane jest do komory 5 depolimeryzacji reaktora 1 przez dyszę 8 szczelinową. Po przejściu przez dyszę 8 następuje wytworzenie mgły z tworzywa. Zemulgowane tworzywo, znajdujące się w komorze 5 depolimeryzacji poddawane jest obróbce termicznej w obecności katalizatora, podczas której ulega depo4

PL 208 789 B1 limeryzacji w czasie około 15 godzin. Pary otrzymane z depolimeryzacji unoszą się do góry i w komorze 6 skraplania kondensują frakcje ciężkie. Pozostałe pary przechodzą do chłodnicy 7, gdzie następuje kondensacja par lżejszych. Proces depolimeryzacji i kondensacji odbywa się pod ciśnieniem atmosferycznym. Gazy niekondensujące przechodzą do kolumny 4 reformingu parowego, w której otrzymuje się wodór. Produkty uboczne zostają związane z reagentami.

Wodór zostaje wykorzystany do uwodorniania węglowodanów uzyskanych w procesie depolimeryzacji.

Gazy powstające w procesach uwodorniania i rektyfikacji są zawracane do kolumny 4 reformingu parowego, w której otrzymuje się wodór. Budowa urządzenia zapewnia zamknięty obieg gazów odlotowych i wodoru

Claims (4)

1. Urządzenie do przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych zawierające reaktor zaopatrzony w mieszadło, połączony z podajnikiem uplastyczniającym tworzywo odpadowe oraz zespołem usuwania zanieczyszczeń, hydrogenizator, kolumnę reformingu i kolumnę rektyfikacyjną, znamienne tym, że stanowi zespół reaktora (1) połączonego z kolumną (2) rektyfikacyjną poprzez hydrogenizator (3) i kolumnę (4) reformingu parowego, przy czym reaktor (1) ma budowę modułową i składa się z komory (5) depolimeryzacyjnej, komory (6) skraplania i chłodnicy (7) usytuowanych pionowo jedna nad drugą.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podajnik (8) uplastyczniający tworzywo sztuczne jest połączony z komorą (5) depolimeryzacyjną reaktora (1) za pośrednictwem dyszy (9) szczelinowej rozpylającej uplastycznione tworzywo do komory (5) depolimeryzacyjnej, w której znajduje się co najmniej jedna półka (10), korzystnie trzy półki (10), każda z dwoma otworami przelewowymi (11 i 12), z tym, że jeden otwór (11) usytuowany jest centrycznie, a drugi (12), stożkowy przesunięty jest kątowo względem stożkowego otworu (12) na sąsiedniej półce (10), przy czym brzegi sąsiednich półek (10) połączone są kołnierzem (13) o kształcie pobocznicy stożka ściętego, a ponadto przez wspomniane otwory (11) centryczne przechodzi oś mieszadła (14) z zamocowanymi do niego łopatkami (15), zgarniającymi do otworów (12) stożkowych nadmiar tworzywa z półek (10).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komora (5) depolimeryzacyjna reaktora (1) jest połączona z komorą (6) skraplania poprzez łącznik (16) izolacyjny, a w komorze (6) skraplania jest umieszczony układ trzech skraplaczy (17, 18, 19) jeden nad drugim, z których dolny (17) i środkowy (18) stanowią okapy o kształcie pobocznicy stożka ściętego, a górny (19) stanowi okap o kształcie stożka, przy czym komora (6) skraplania jest połączona z chłodnicą (7) za pomocą półki (20) dyfuzorów.

4. Sposób przetwarzania odpadów z tworzyw termoplastycznych, gdzie odpady rozdrabnia się, myje, zagęszcza i podgrzewa, następnie po podaniu do reaktora prowadzi się proces depolimeryzacji, rozdziela się fazą gazową i kondensat, który po oddzielaniu fazy gazowej poddaje się uwodornieniu, znamienny tym, że odpady z tworzyw sztucznych podgrzewa się do temperatury w zakresie 300-650°C, korzystnie 450°C, uzyskując masę płynną, którą następnie podaje się do reaktora (1) w postaci rozpylonej mgły.