PL242213B1 - Sposób utylizacji opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób pirolizy opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy, polegający na tym, że wsad w postaci opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych podaje się na przenośniku rolkowym (1) do komory wstępnej (2), a po otwarciu hydraulicznej klapy załadowczej (3) wsad opada grawitacyjnie na początek przenośnika transportowo-zgrzebłowego (7) umieszczonego wewnątrz reaktora (8), który przemieszcza się wzdłuż reaktora (8) w czasie 1 - 5 godzin podgrzewanego przeponowo gazem z procesu pirolizy do temperatury 350°C - 450°C, przy czym wsad po przejściu przez zbiornik reaktora (8) ulega rozkładowi na olej, karbonizat i gaz, a powstający karbonizat transportuje się przenośnikiem transportowo-zgrzebłowym (7) do kosza wysypowego (19), gdzie poprzez śluzę końcową (20) systemem tłokowym podaje się do chłodnicy (22), w której ulega wychłodzeniu do temperatury otoczenia, natomiast gaz pirolityczny przechodzi z komory reaktora (8) do systemu chłodnic: separatora (23), chłodnicy suchej (25), chłodnicy mokrej (27), gdzie lekkie frakcje są oddzielane od frakcji ciężkich, które to frakcje ciężkie przechodzą przez chłodnicę suchą (25) o temperaturze 170 - 190° do chłodnicy mokrej (27) o temperaturze 70 - 90°C, następnie dostają się do zbiornika wstępnego (24), z którego przez pompę olejową (31) tłoczone są do filtra wstępnego czyszczenia (32), następnie do filtra dokładnego czyszczenia (33) i magazynowane w zbiorniku końcowym (34), natomiast niekondensujący się gaz: wodór, metan, gazy C2-C4 z chłodnicy mokrej (27) dostaje się przy pomocy vakupompy (35) do zespołu filtrującego (36), gdzie po oczyszczeniu magazynuje się w zbiorniku elastycznym (13).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy niskotemperaturowej, pracujący w trybie ciągłym. Produkty rozkładu opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych mogą stać się cennym surowcem dla dalszego wykorzystania w gospodarce. Technologiczna linia w procesie przerobu pozwala otrzymywać następujące produkty: oleje opałowe (45-60), mazut M-40, węgiel aktywowany i złom metalowy.

Ze zgłoszenia opisu patentowego USA nr 4.235676 znane jest urządzenie do pirolizy opon samochodowych, które ma umieszczone w komorze grzejnej reaktor w postaci rurowego korpusu z umieszczonym w nim przenośnikiem ślimakowym z wałem napędowym o wydrążonym kanale wzdłużnym do odprowadzania gazów popirolitycznych. Przenośnik ślimakowy przenosi wzdłuż jego korpusu uprzednio rozdrobnione odpady, które podgrzewa do temperatury rzędu powyżej 400°C bez dostępu powietrza, a powstające przy tym gazy popirolityczne odprowadza się kanałem w wale napędowym ślimaka do ich skraplacza. Odpady stałe takie jak wypełniacze, proszek węglowy, kord są wyprowadzane do kontenera na zewnątrz urządzenia.

Ze zgłoszenia opisu patentowego GB 2274908 znane jest urządzenie do pirolizy odpadowych opon samochodowych, zawierające wewnątrz komory reakcyjnej krzywoliniową rurę grzewczą do ogrzewania przeponowego wnętrza reaktora. Źródłem ciepła jest gorące powietrze wytwarzane przez palnik. Powietrze to ma temperaturę na wlocie do rury około 1300°C. Temperatura panująca w reaktorze maksymalnie może wynosić 400°C, a więc proces prowadzony jest poniżej temperatury powstawania koksu. Reaktor przystosowany jest do pracy okresowej.

Z polskiego zgłoszenia opisu patentowego PL199261 znane jest urządzenie do ciągłego przetwarzania zużytych opon pojazdów mechanicznych, mocno zanieczyszczonych, w których wsad upłynnia się, a następnie poddaje krakingowi utrzymując produkt w fazie stałej, gdzie wsad wprowadza się do gorącej kąpieli w postaci ciekłego medium nieorganicznego, przemieszcza przez strefy topnienia i rozpadu, a następnie od góry odbiera produkty gazowe rozpadu. Co najmniej jednym przenośnikiem wyprowadza się zanieczyszczenia. Urządzenie posiada prostopadłościenną zintegrowaną budowę modułową.

Z polskiego zgłoszenia opisu patentowego PL.409143 znany jest układ do pirolizy odpadów gumowych w technologii ciągłego krakingu, gdzie układ do podawania materiału ma obrotowy podajnik ślimakowy na rdzeniu rurowym z napędem pchającym przesuwający podawany z zasobnika materiał odpadowy w rurowym korpusie zwężającym się w kierunku podawania surowca o 2-5° o długości zakończonej przed końcem rurowego korpusu tworząc korek doszczelniający przed reaktorem pirolizy, reaktor pirolizy jest w postaci poziomego rurowego korpusu z zabudowanym systemem grzewczym na obwodzie i izolacją, zawiera zabudowany wewnątrz ślimak sprężynowy zakończony napędem ciągnącym poza komorą chłodzenia wchodzący za reaktorem pirolizy do komory chłodzenia łącznie z zabudowanym wewnątrz ślimakiem sprężynowym, na końcu reaktora wyprowadzenie dołem produktów stałych, oraz układ odbioru produktów pirolizy zawierający komorę chłodzenia chłodzoną płaszczem wodnym, z wprowadzonym korpusem rurowym dołem perforowanym z sprężynowym ślimakiem wewnątrz zabudowanym, zawierający dołem spust paliwa, a w górnej części kanał wyprowadzający przy małym podciśnieniu produkty gazowe do skraplacza ze zbiornikiem paliwa, a następnie poprzez sprężarkę gazów wytwarzającą podciśnienie w układzie do urządzenia chłodząco-skraplającego w postaci żeber z zabudowanymi dołem zbiornikami na paliwo a następnie na wylocie zakończony świeczką lub sprężarką gazów do stanu ciekłego.

Z innego polskiego zgłoszenia opisu patentowego PL 392199 znany jest tunel o działaniu ciągłym do pirolitycznego przetwarzania rozdrobnionych odpadów gumowych, ogrzewany przeponowo płomieniami uzyskiwanymi w oparciu o paliwo gazowe i ciekłe. Komorę pirolityczną stanowi tunel, na początku którego znajduje się gardziel załadunkowa materiału wsadowego, składająca się z zasobnika z gazoszczelną zamykaną pokrywą oraz od dołu usytuowaną szczelną śluzą zapadkową, za którą znajduje się transporter podający oraz z gardzieli rozładunkowej zakończonej gazoszczelną śluzą rozładunkową, za którą znajduje się gazoszczelna zasuwa łącznika wózka rozładunkowego karbonizatu. W górnej części komory pirolizy usytuowana jest komora kondensacyjna, w której zainstalowane są rynny kondensatu, rynna redestylacji oraz przewody wyprowadzania frakcji gazowej i olejowej. W dolnej części usytuowana jest komora grzewcza z kanałami przepływu gorących gazów spalinowych oraz kolektor wyprowadzenia spalin na zewnątrz. Wzdłuż komory pirolitycznej zamontowane są liczne przegarniaki łopatkowe, powodujące przemienne zsuwanie się materiału wsadowego w komorze pirolitycznej w kierunku gardzieli wyładowczej. Wzdłuż obu ścian komory pirolitycznej rozmieszczone są gazoszczelne kieszenie z mechanizmem napędu przegarniaków. Rynna redestylacji jest ustawiona pod kątem w stosunku do poziomu, ze spadkiem skierowanym w kierunku gardzieli załadunkowej. Króciec odbioru redestylowanego oleju znajduje się po stronie załadunkowej w pobliżu gardzieli załadunkowej, króciec odbioru palnych gazów pirolitycznych znajduje się po stronie gardzieli wyładunkowej komory pirolitycznej lub odwrotnie.

Według wynalazku sposób utylizacji opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy charakteryzuje się tym, że wsad w postaci opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych podaje się na przenośniku rolkowym do komory wstępnej, a po otwarciu hydraulicznej klapy załadowczej wsad opada grawitacyjnie na początek przenośnika transportowo-zgrzebłowego umieszczonego wewnątrz reaktora, który przemieszcza się wzdłuż reaktora w czasie 1-5 godzin podgrzewanego przeponowo gazem z procesu pirolizy do temperatury 350°C - 450°C, przy czym wsad po przejściu przez zbiornik reaktora ulega rozkładowi na olej, karbonizat i gaz. Powstający karbonizat transportuje się przenośnikiem transportowo-zgrzebłowym do kosza wysypowego, gdzie poprzez śluzę końcową systemem tłokowym podaje się do chłodnicy, w której ulega wychłodzeniu do temperatury otoczenia, natomiast gaz pirolityczny przechodzi z komory reaktora do systemu chłodnic: separatora, chłodnicy suchej, chłodnicy mokrej, gdzie lekkie frakcje są oddzielane od frakcji ciężkich. Ciężkie frakcje przechodzą przez chłodnicę suchą o temperaturze 170-190°C do chłodnicy mokrej o temperaturze 70-90°C. Natomiast olej pirolityczny uzyskany w chłodnicy mokrej dostaje się do zbiornika wstępnego, z którego przez pompę olejową tłoczony jest do filtra wstępnego czyszczenia, następnie do filtra dokładnego czyszczenia i magazynuje się w zbiorniku końcowym, a niekondensujący się gaz: wodór, metan, gazy CH2-CH4 z chłodnicy mokrej dostaje się przy pomocy vakupompy do zespołu filtrującego, gdzie po oczyszczeniu magazynuje się w zbiorniku.

Korzystnie urządzenia hydrauliczne: klapa załadowcza, tłok podajnika substratu, tłok śluzy oraz system tłokowy karbonizatu zasila się z pompy hydraulicznej, a prawidłowość procesu oraz jego bezpieczeństwo jest kontrolowane poprzez szafę sterowniczą.

Urządzenie pracuje w ruchu ciągłym, bez konieczności wychładzania reaktora celem jego opróżniania. Jest zasilane nierozdrobnionym oraz niesegregowanym materiałem, co eliminuje konieczność instalacji maszyn rozdrabniających materiał. Powstające gazy odpadowe wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej. Proces jest ustabilizowany, co umożliwia współpracę z urządzeniami peryferyjnymi takimi jak: wieża rafineryjna czy też turbozespół prądotwórczy. Zachodzi wysoka redukcja masy odpadów kilkukrotne zmniejszenie ilości materiałów - głównie stali i materiałów izolacyjnych niezbędnych do budowy instalacji - niski koszt nakładów inwestycyjnych. Na zainicjowanie procesu pirolizy wymagane jest małe zapotrzebowanie energii, tylko 10% masy wsadu jednocześnie w reaktorze. Reaktor podgrzewany jest w sposób kontrolowany, co ma wpływ na parametry uzyskanego gazu pirolitycznego, a przez to możliwość współpracy z systemem chłodnic frakcjonujących gaz na ciecz. Urządzenie jest mobilne, pracuje w trybie automatycznym zapewniając autonomię energetyczną. Sposób przeprowadzania pirolizy według wynalazku pozwala na uzyskanie nowych cech i funkcjonalności całej instalacji.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku fig. 1 przedstawiającym schemat linii technologicznej do ciągłej pirolizy opon samochodowych.

Wsad w postaci całych opon samochodowych podaje się na przenośniku rolkowym 1 do komory wstępnej 2 zamykanej hydraulicznie klapą załadowczą 3. Aby proces załadunku substratu mógł przebiegać bezpiecznie z komory wstępnej 2 usuwa się powietrze. Zadanie to spełnia vakupompa 4. Po podniesieniu tłoka śluzy 5 opona samochodowa zostaje wepchnięta przez tłok podajnika substratu 6 na początek przenośnika transportowo-zgrzebłowego 7 znajdującego się wewnątrz reaktora 8. Przenośnik transportowo-zgrzebłowy 7 napędzany jest motoreduktorem 9. Reaktor 8 podgrzewa się przeponowo gazem z palników tworzących zespół podgrzewający 10. Do zainicjowania procesu pirolizy gaz pobierany jest z butli 11, natomiast w trakcie trwania pirolizy odpowiednio ustawiając zawory gazowe 12 zamyka się dopływ gazu z butli 11, a otwiera dopływ gazu ze zbiornika 13. Zespół podgrzewający 10 podgrzewa powietrze w komorze powietrznej 14. Nad prawidłowością przebiegu tego procesu czuwa czujnik temperatury podgrzewania 15. Nadmiar ciepłego powietrza usuwany jest odprowadzeniem ciepłego powietrza 16.

Opony po przejściu przez tunel reaktora 8 w czasie 3 godzin, w temperaturze 350°C-450°C ulegają rozkładowi na: olej, gaz i karbonizat. Przebieg procesu na tym etapie kontrolują czujniki temperatury 17 w reaktorze 8. Aby w trakcie pirolizy nie doszło do uszkodzenia reaktora 8 na skutek rozszerzal ności cieplnej materiału zastosowano połączenie dylatacyjne 18. Powstający z opon karbonizat transportowany jest przenośnikiem transportowo-zgrzebłowym 7 do kosza wysypowego 19, gdzie poprzez śluzę końcową 20 systemem tłokowym 21 podawany jest do chłodnicy 22, w której ulega wychłodzeniu do temperatury otoczenia pozwalającej na jego kontakt z powietrzem bez obawy samozapłonu.

Gaz pirolityczny powstały w trakcie procesu przechodzi z komory reaktora 8 do systemu chłodnic, gdzie lekkie frakcje są oddzielane od frakcji ciężkich. W pierwszej kolejności gaz dostaje się do separatora 23, w którym frakcje ciężkie ulegają skropleniu i odprowadzeniu do zbiornika wstępnego 24. Nieskroplony gaz z separatora 23 dostaje się do chłodnicy suchej 25 gdzie w temperaturze 180°C dochodzi do oddzielenia cieczy pirolitycznej, która spływa do zbiornika wstępnego 24. Z chłodnicy suchej 25, w której zamontowane są czujniki temperatury 26, nieskroplony gaz przedostaje się do chłodnicy mokrej 27 o temperaturze 80°C. Chłodnica mokra 27 schładzana jest wymuszonym obiegiem wodnym, w skład którego wchodzą: parownik chłodnicy mokrej 28, pompa wodna 29 oraz naczynie wyrównawcze 30. Olej pirolityczny uzyskany w chłodnicy mokrej 27 dostaje się do zbiornika wstępnego 24, z którego przez pompę olejową 31 tłoczony jest do filtra wstępnego czyszczenia 32, następnie do filtra dokładnego czyszczenia 33. Tak oczyszczony olej jest magazynowany w zbiorniku końcowym 34.

Niekondensujący się gaz: wodór, metan, gazy CH2-CH4 z chłodnicy mokrej 27 dostaje się przy pomocy vakupompy 35 do zespołu filtrującego 36, gdzie po oczyszczeniu jest magazynowany w zbiorniku 13. W momencie gdy zbiornik 13 jest pełen, ustawieniem zaworów 37 kierujemy gaz do otworu wylotowego, gdzie ulega spalaniu w postaci tzw. świeczki 38.

Urządzenia hydrauliczne tzn. klapa załadowcza 3, tłok podajnika substratu 6, tłok śluzy 5 oraz systemem tłokowym 21 zasilane są z pompy hydraulicznej 39. Prawidłowość procesu oraz jego bezpieczeństwo jest kontrolowane poprzez szafę sterowniczą 40.

Claims (3)

1. Sposób utylizacji opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych metodą pirolizy, znamienny tym, że wsad w postaci opon samochodowych i odpadów z tworzyw sztucznych podaje się na przenośniku rolkowym (1), do komory wstępnej (2), a po otwarciu hydraulicznej klapy załadowczej (3) wsad opada grawitacyjnie na początek przenośnika transportowozgrzebłowego (7) umieszczonego wewnątrz reaktora (8), który przemieszcza się wzdłuż reaktora (8) w czasie 1-5 godzin podgrzewanego przeponowo gazem z procesu pirolizy do temperatury 350°C-450°C, przy czym wsad po przejściu przez zbiornik reaktora (8) ulega rozkładowi na olej, karbonizat i gaz, a powstający karbonizat transportuje się przenośnikiem transportowo-zgrzebłowym (7) do kosza wysypowego (19), gdzie poprzez śluzę końcową (20) systemem tłokowym (21) podaje się do chłodnicy (22), w której ulega wychłodzeniu do temperatury otoczenia, natomiast gaz pirolityczny przechodzi z komory reaktora (8) do systemu chłodnic: separatora (23), chłodnicy suchej (25), chłodnicy mokrej (27), gdzie lekkie frakcje są oddzielane od frakcji ciężkich, które to frakcje ciężkie przechodzą przez chłodnicę suchą (25) o temperaturze 170-190°C do chłodnicy mokrej (27) o temperaturze 70-90°C, natomiast olej pirolityczny uzyskany z chłodnicy mokrej (27) dostaje się do zbiornika wstępnego (24), z którego przez pompę olejową (31) tłoczony jest do filtra wstępnego czyszczenia (32), następnie do Filtra dokładnego czyszczenia (33) i magazynuje w zbiorniku końcowym (34), natomiast niekondensujący się gaz: wodór, metan, gazy CH2-CH4 z chłodnicy mokrej (27) dostaje się przy pomocy vakupompy (35) do zespołu filtrującego (36), gdzie po oczyszczeniu magazynuje się w zbiorniku (13).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenia hydrauliczne: klapa załadowcza (3), tłok podajnika substratu (6), tłok śluzy (5) oraz system tłokowy karbonizatu (21) zasila się z pompy hydraulicznej (39).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prawidłowość procesu oraz jego bezpieczeństwo jest kontrolowane poprzez szafę sterowniczą (40).