PL372777A1 - Urządzenie do prowadzenia procesu termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych oraz sposób termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

Urządzenie do prowadzenia procesu termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych oraz sposób termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób do prowadzenia procesu katalitycznej, wspomaganej termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych zwłaszcza poliolefin i polistyrenu z wytworzeniem głównie ciekłych paliw.

Znany jest ze zgłoszenia wynalazku 352344 zespól reaktora do ciągłej transformacji termokatalitycznej odpadów' z tworzyw sztucznych, szczególnie poliolefinowych, posiadający zespół grzejny z komorą spalinową z co najmniej jednym palnikiem oraz reaktor termokatalityczny zawierający katalizator. Zespól grzejny zawiera pośrednią komorę grzejną, a reaktor katalityczny ma postać poziomego naczynia o przekroju poprzecznym przypominającym kształt ceowy zwrócony środnikiem ku górze.

Znany jest ze zgłoszenia wynalazku 332762 sposób przekształcania odpadów poliolefinowych w węglowodory oraz instalacja do realizacji tego sposobu, gdzie rozdrobniony surowiec poliolefinowy ogrzewa się i utrzymuje w temperaturze nie przekraczającej 600°C z katalizatorem, wybranym z grupy substancji obejmującej cementy, krzemiany metali ciężkich oraz. kalafoniany metali ciężkich, a także mieszaniny tych substancji. Katalizator stosuje się w ilości do 30% wagowych masy surowca poliolefinowego. Instalacja obejmuje reaktor, który posiada układ grzewczy w postaci otaczającej go od dołu komory spalinowej, ogrzewanej korzystnie przynajmniej jednym palnikiem, zasilanym produktami reakcji, przy czym w komorze spalinowej, symetrycznie na obwodzie reaktora w kilku rzędach, rozmieszczone są przelotowe rury grzewcze, przechodzące przez wnętrze reaktora powyżej górnej krawędzi mieszadła i wyprowadzone poprzez przegrodę sitową do komory odlotowej spalin.

Istotą wynalazku jest urządzenie, w którym mieszadła turbinowe i pakiety rurowych podgrzewaczy są rozmieszczone na przemian w długiej, wąskiej i płaskiej skrzyni i znajdują się stale pod powierzchnią stopionego tworzywa doprowadzanego kolektorem rurowym. Pomiędzy mieszadłami i pakietami podgrzewaczy umieszczone są pionowe przegrody nie dochodzące do boków reaktora. Na ścianach obudowy reaktora, na końcach mieszadeł umieszczone są skośne kierownice cieczy Z reaktorem sprzężony jest kilkusegmentowy kondensator par wyposażony w pionowe wymienniki wielomrowe, połączone z indywidualnymi dla każdego segmentu chłodnicami wentylatorowymi. Zasilający reaktor kolektor rurowy ogrzewany przeponowe, usytuowany poziomo na obudowie reaktora, posiada na wlocie część obniżoną z regulowaną klapą blokady cofania. Kolektor w połowie wysokości ma boczne wyloty połączone z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora w części początkowej każdego mieszadła. Boczne wyloty na połączeniu z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora posiadają diafragmy z mimośrodowym otworem do regulacji jednakowego wydatku. Kolektor zasilania posiada także wzdłużne kompensatory’ termiczne. W sposobie termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych według wynalazku z oparów odbieranych z reaktora kondensuje się specjalnie część frakcji o bardzo wysokiej temperaturze wrzenia. Ciecz tę miesza się z nowymi porcjami tworzyw w takich proporcjach i temperaturze w której nie zachodzi jeszcze ich depołimeryzacja i po wystudzeniu do temperatury otoczenia nie następuje stwardnienie, po czym wprowadza się z powrotem do reaktora i depolimeryzuje w możliwie cienkiej warstwie ogrzewanej przeponowe w sekcjach podgrzewaczy rurowych, zasilanych cieczą o temperaturze do 500°C, korzystnie niskotopliwym ciekłym metalem, zwłaszcza stopem Wooda.

Zastosowanie w charakterze medium grzewczego stopu Wooda umożliwiło pracę na małym gradiencie temperatury i głównym oporze cieplnym wymiany ciepła po stronie stopionej masy surowca i produktów depolimeryzacji. dzięki czemu przy jednoczesnym intensywnym mieszaniu przeciwdziała to tworzeniu większych ilości karbonizalu. Cienka warstwa w reaktorze umożliwia szybkie wydostanie się ze strefy reakcji i kontaktu z katalizatorem produktów lotnych w danej temperaturze i ciśnieniu, zapobiegając niekorzystnemu powstawaniu nadmiernych ilości gazu. Efekt ten dodatkowo wzmocniony może być zastosowaniem pracy instalacji na podciśnieniu. 3

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje schemat ideowy reaktor do polimeryzacji w widoku z góry, a fig.2 w przekroju poprzecznym, fig.3 przedstawia widok kolektora zasilającego reaktor z boku, a fig.4 z góry, natomiast fig.5 przedstawia wielosegmentowy kondensator par produktów depolimeryzacji.

Zasadniczą częścią urządzenia jest reaktor depolimeryzacji. Jest to długa, wąska, plaska skrzynia \ o wysokości części roboczej 25 cm, szerokości 1,5 m i wysokości całkowitej ok. 1 m. W części roboczej zamontowane ma na przemian mieszadła turbinowe 2 i niewielkie pakiety rurowych podgrzewaczy 3. W urządzeniu o wydajności do 800 kg/h, na długości 8 m znajduje się 18 mieszadeł i 17 pakietów grzewczych umieszczonych poprzecznie. Urządzenia te znajdują się stale pod powierzchnią stopionego tworzywa. Pomiędzy mieszadłami 2 a pakietami podgrzewaczy 3 umieszczone są pionowe przegrody 4 nie dochodzące do boków reaktora, zapewniające wzdłużny przepływ cieczy w podgrzewaczu. Zarówno pakiety grzewcze rurowych podgrzewaczy 3 jak i mieszadła 2 mogą być łatwo wysuwane z bocznej ściany reaktora. Mieszadła obracają się w jednym kierunku. Na ścianach obudowy na końcach i początkach mieszadeł umieszczone są skośne kierownice cieczy 5 ułatwiające przepływ' do segmentów podgrzewaczy. Zasilanie reaktora realizowane jest kolektorem rurowym 6. posiadającym na wlocie część obniżoną z regulowaną klapą blokady 7 cofania. Kolektor zbudowany jako rura w rurze z grzaniem części pierścieniowej 8, posiada w połowie wysokości boczne wyloty 9 połączone z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora w części początkowej każdego mieszadła. Boczne wyloty 9 na połączeniu z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora posiadają diafragmy J_0 z mimośrodowym otworem umożliwiające wyregulowanie jednakowego wydatku surowca do każdej sekcji mieszadła. Powstające opary mieszaniny węglowodorów odprowadzane są do pionowych wymienników rurowych 1[ kondensatora par F2.

Kondensator par 12 jest drugim wielosegmentowym modułem urządzenia pracującym na różnych mediach chłodzących dopasowanych do zakresu temperaturowego kondensowanych oparów produktów depolimeryzacji. Jest to pozioma długa skrzynia w której znajdują się pionowe wymienniki rurowe 13a.13b.13e itd. o odpowiednio dobranej powierzchni. W każdej sekcji medium chłodzącym jest inna ciecz zapewniająca kondensację wybranej frakcji Fa. Fb. Fc itd. Każda sekcja 4 kondensacji ma osobny obieg chłodzenia wyposażony z chłodnicę wentylatorową 14. W urządzeniu kondensują kolejno frakcje od najwyżej wrzących do wrzących w najniższych temperaturach.

Medium grzewcze reaktora doprowadzane jest do kolektora dopływowego ]5 i odprowadzane kolektorem odpływowym 16. Medium tym w rurkach podgrzewacza jest stopiony metal o niskiej temperaturze topnienia - korzystnie stop Wooda. Ciekły metal podgrzewany jest do wymaganej temperatury w poziomym kotle z wymiennikiem rurowym opalanym mieszaniną propan butan i gazów nie kondensujących z depolimeryzacji. Nagrzany do wymaganej temperatury ciekły metal pompowany jest do podgrzewaczy pompą do ciekłego metalu. Produkty najwyżej wrzące uzyskane w pierwszej sekcji kondensatora segmentowego (gacz parafinowa) kierowane są do topielnika. gdzie po wymieszaniu ze świeżym rozdrobnionym tworzywem i ewentualnym dogrzaniu, podawane są ślimakiem, pompą tłokową lub pompą zębatą poprzez klapę odcinającą do kolektora zasilającego. Frakcja benzynowa i oleju napędowego kierowane są do zbiorników produktów.

Przykład. W płaskim naczyniu o podstawie 40x60 cm zaopatrzonym w grzałki elektryczne symulujące pracę rurek ze stopem Wooda i w dwa poziome mieszadła o budowie jak w rozwiązaniu patentowanym, umieszczono 60 kg stopu: 30% gaezy parafinowej i 70% wag. odpadów' polioleftnowych (PE i PP) z katalizatorem zeolitowym ZSM-5.

Układ zaopatrzono w trzy przewymiarowane szeregowe chłodnice: pierwsza z czynnikiem chłodzącym na wejściu 350°C. druga 180°C, trzecia chłodzona wodą.

Po uzyskaniu temperatury pracy 400°C przez godzinę dodawano pompą tłoczkową świeży surowiec do strefy mieszania w ilości korelowanej z otrzymywanym produktem. • W ciągu godziny uzyskano 22 kg produktu z czego: 8% gazu nie kondensująccgo 22% frakcji benzynowej <170°C 52% frakcji oleju napędowego <350°C 18% gaczy parafinowej W pozostałości nie stwierdzono obecności karbonizatu.

Rzecznik patentowy,. Jerzy Lampart

Claims (2)

1. 372777 Zastrzeżenia patentowe Urządzenie do prowadzenia procesu termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych, znamienne tym, że mieszadła turbinowe (2) i pakiety rurowych podgrzewaczy (3) są rozmieszczone na przemian w długiej, wąskiej i płaskiej skrzyni (1) i znajdują się stale pod powierzchnią stopionego tworzywa doprowadzanego ogrzewanym kolektorem rurowym (6), a pomiędzy mieszadłami (2) i pakietami podgrzewaczy (3) umieszczone są pionowe przegrody (4) nie dochodzące do boków reaktora, natomiast sprzężony z reaktorem jest wielosegmentowy kondensator par (12) wyposażony w pionowe wymienniki rurowe (li) zgrupowane w sekcjach z indywidualnymi chłodnicami w e nty 1 atorowym i (14). Urządzenie według zastrz.l, znamienne tym, że zasilający reaktor kolektor rurowy (6). grzany przeponowe w części pierścieniowej (8) posiada na wlocie część obniżoną z regulowaną, samoczynną klapą (7) blokady cofania a w połowie wysokości ma boczne wyloty (9) połączone z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora, korzystnie w części początkowej każdego mieszadła (2). Urządzenie według zastrz.2. znamienne tym, że boczne wyloty (9) na połączeniu z rurami doprowadzającymi stopiony surowiec do reaktora posiadają diafragmy (Hi) z mimośrodowym otworem. Urządzenie według zastrz.l. znamienne tym, że na ścianach obudowy reaktora, na końcach i początkach mieszadeł umieszczone są skośne kierownice cieczy ( 5). 1
2. 5. Sposób termicznej depolimeryzacji odpadowych tworzyw sztucznych znamienny tym, że z oparów produktów depolimeryzacji kondensuje się selektywnie część frakcji (Fa, Fb. Fę...) o wysokiej temperaturze wrzenia, a ciecz tę miesza się z nowymi porcjami tworzyw w proporcjach i temperaturze w której nie zachodzi jeszcze ich depolimeryzacja i nie następuje stwardnienie przy ochłodzeniu do temperatury otoczenia, po czym wprowadza się z powrotem do reaktora i depołimeryzuje w możliwie cienkiej warstwie, w sekcjach podgrzewaczy rurowych zasilanych cieczą o temperaturze do 500°C, korzystnie niskotopliwym ciekłym metalem, zwłaszcza stopem Wooda. Rzecznik patentowy Jerzy Lampart