Утилизация и переработка отходов.

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

 
Утилизация и переработка отходов.

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ

   

 

О технологическом процессе - переработка твёрдых бытовых отходов.

Физико-химическая схема процессов производства.

Для «Русского реактора - 1».

Установка для пиролизно-химико-термической переработки изношенных шин, резиносодержащих материалов, ТБО, содержащих не менее 10% углеводородных компонентов, и термопластов

(Чтобы посмотреть крупнее, нажмите на картинку)

Преобразование полимерного вторичного сырья (старые шины, отходы полимеров, смеси термопластов и др.) в низкомолекулярные химические продукты возможно только путем термического разложения, т.е. пиролиза. Пиролиз полимеров, сопровождающийся испарением летучих продуктов, не является поверхностным явлением, как в случае простого испарения. Здесь испарение обусловлено образованием способных испаряться молекул во всем объеме полимера или изделия.

Полимеры отличаются от других химических соединений тем, что их молекулы состоят из многократно повторяющихся звеньев или остатков.

Существенный вклад в реакцию термического распада полимеров и в частности диеновых эластомеров и резин на их основе вносит реакция диссоциации связи С-Н, ослабленной сопряжением с двойными связями полимерной цепи. При термическом распаде полиизопрена образуется не мономер, а димер (дипентен). В интервале температур при 280 - 3300С выходы мономера и димера составляют соответственно 3-4 и 15-17%. При пиролизе цисбутадиена выход мономера и циклического димера винилциклогексена в интервале температур 280 - 3800С составляет 1, и 14,1% соответственно от общего содержания летучих. Молекулярная масса продуктов термического распада диеновых находится в пределах 400-500, их летучесть незначительна. Состав продуктов деструкции при введении наполнителей не изменяется.

При производстве шин в их состав входит значительный ассортимент различных полимеров, олигомеров, органических и неорганических соединений, имеющих различную структуру и функциональные группы. Одних только каучуков пять видов, более 30 вспомогательных веществ, в том числе хб-ткани и полиамидный корд. В связи с этим продукты пиролиза по составу и летучести многообразны.

Целенаправленный пиролиз полимерных отходов осуществляется в условиях их низкотемпературного воздействия, в результате которого образуется газообразные (пиролизный газ), жидкие (пиролизное масло) и твердые (кокс и др. твердые продукты).

Низкотемпературный пиролиз проводят в температурном интервале 400-5000С в непрерывно действующем одно - или двухступенчатом реакторах.

Оптимальный выход жидких продуктов 46-50% (масс) на пиролизуемое сырье отмечен при температуре 480 - 5200С, углеродный компонент составил 32-38% (масс).

За последние годы появились новые разработки, в которых рассмотрены технологические особенности проведения деструкции полимеров в условиях целенаправленного низкотемпературного пиролиза, а также представлены конструктивные особенности применяемого оборудования.

В результате пиролизной переработки получены следующие продукты:

- жидкая фракция 40-45%;

- пиролизные газы 10-30%;

- остаточный углерод 25-30%;

- металлолом 10%.

Для «Русского реактора - 2».

Отходы битумно-кровельных материалов содержат обычно до 70..74% битума, и 30…26% наполнителя в виде бумаги, картона, стекломатериалов, а также песка. Некоторые сорта кровельных материалов в качестве пластического компонента в битумной основе содержат до 5% низкомолекулярных каучуков. В состав битумов, кроме масел, смол асфальтеновых кислот и их ангидридов, асфальтенов входят карбены, карбоиды и парафин. Карбены растворяемы в сероуглероде, карбоиды отличаются нерастворимостью в каких-либо растворителях.

Основной состав нефтяных битумов: асфальтены – 15-19%, смолы – 32-38%, масла – 45-47%, карбены и карбоиды до 5%. Чем глубже процессы окисления и конденсации при получении битумов, тем больше образуется смол и асфальтенов. Асфальтены – это продукты конденсации смол полициклической системы ароматической структуры с короткими алифатическими цепями в качестве заменителей. При нагревании не плавятся, но выше 3000С разлагаются с образованием газов и трудно сгораемого кокса. Основными факторами, определяющими образование нерастворимых фракций в битумах, является продолжительность и интенсивность нагрева, химический состав исходного продукта и действие химических агентов. Скорость пиролиза будет определяться температурой и длительностью процесса.

Парафиновая часть полностью разлагается без какого-либо смолообразования и кокса.

Подобный характер разложения будут иметь нафтены и масла.

Наиболее сложные процессы протекают на основе многоядерных ароматических соединений. Особенно это относится к алкилзамещенным производным, которые наряду с деструкцией алкильного заместителя конденсируются с образованием многоядерной полимерной матрицы.

Основным наполнителем в отходах мягкой кровли является целлюлозная компонента, которая наряду с битумом обеспечивает в результате деструкции и газообразными фракциями.

При термическом воздействии на целлюлозу происходит как собственный процесс деструкции, приводящий к снижению степени полимеризации целлюлозы, так и более сложные пиролитические процессы. Одним из основных продуктов пиролитического разложения целлюлозы является левоглюкозан, который образуется при 3000С, но при дальнейшем повышении температуры он деструктирует.

Скорость образования летучих значительно определяется температурой и временем воздействия. Так, количество летучих составило 43% при Т=2880С за 4 часа, а при 2980С всего за 2 часа. Состав газовых компонентов целлюлозы состоит из 37 различных летучих веществ (альдегиды, кислоты, ароматические соединения, ацетон, метанол, метил этилкетен и т.д. ).

Для битума газовые компоненты состоят в основном из ароматических углеводородов, тогда как для целлюлозы – это кислородсодержащие алифатические продукты.

В проектируемой установке предусматривается возможность регулирования температуры пиролиза отходов в широком диапазоне: от 300 до 4200С. Может меняться и время пиролиза от 1,5 ч. до 4 и более ч. Многое будет зависеть от состава и свойств отходов мягкой кровли.

Для «Русского реактора - 3».

Переработка древесины и ее отходов

(Чтобы посмотреть крупнее, нажмите на картинку)

Пиролизная переработка древесины и ее отходов используется в современных условиях для двух целей: 1) получение генераторного газа в качестве газового топлива и 2) производство древесного угля. Переработка ведется в условиях недостатка воздуха и называется газификацией. В данном проекте решается первая задача – получение генераторного газа.

В зависимости от характера подаваемого дутья различают три вида газов: воздушный, водяной, смешанный. Воздушный газ получается при газификации древесных отходов. Водяной газ получают при попеременном подводе к топливу воздуха и водяного пара, в результате генераторный газ обогащается окисью углерода и водородом (при взаимодействии водяного пара и углерода топлива). Теплотворная способность этого газа может оказаться в два раза выше воздушного газа. Смешанный газ – это по существу газ, полученный отчасти путем дутья воздухом, частично водяным паром.

Конечной целью процесса газификации является получение в генератор-ном газе возможно большего количества горючего СО и возможно меньше негорючего СО2 . Избежать появления СО2 невозможно, так как реакция (2) является обратимой. Установлено, что чем выше температура газификации, тем меньше СО2 образуется. Большее время контакта СО2 с раскаленным углеродом приводит к росту появляющегося СО.

Помимо температуры и времени контакта газа с топливом большую роль играет и физическое состояние слоя топлива: пористость, кусковатость, теплопроводность, величина открытой поверхности отдельных частиц и т.п.

Большое внимание на качество получаемого генераторного газа, тепловой КПД газогенератора и общего коэффициента полезного действия газодизельной электростанции оказывает влажность сырья. Для отходов древесины этот фактор имеет особое значение, так как их влажность, как правило, выше 12%, являющейся максимальной границей стандартных газодизельных электростанций. Основным недостатком применения влажной древесины является потеря теплотворной способности получаемого в генераторе генераторного газа, вследствие чего, во-первых, для работы газодизельной электростанции будет поступать генераторный газ с показателями ниже номинальных (а это снижает мощность ДВС и электрогенератора), во-вторых, для получения генераторного газа номинальных свойств требуется обычно большее количество сжигаемого сырья, что в газогенераторах стандартных газодизельных электростанций не предусмотрено. Все они работают на сырье (лузга риса, гречихи, семян подсолнечника, щепа) с влажностью 10…12%.

Поэтому переработка влажных древесных отходов возможна лишь при предварительной подсушке сырья. В крупномасштабных производствах сушка сырья проводится в больших сушилках, часто барабанного типа, с использованием горячего воздуха, пара, дымовых газов и др. теплоносителей. Подавляющее количество таких процессов и оборудования непригодно для установок малой мощности, для мобильных установок, способных работать в меньших массивах с изменением своего места расположения во времени.

Анализ существующих газодизельных электростанций показывает, что их тепловые коэффициенты полезного действия не являются оптимальными, так как выхлопные газы от ДВС, имеющие температуру 400…5000С, выбрасываются в атмосферу, и их теплота таким образом теряется безвозвратно.

На основании изложенного и с учетом полной автономности работы (от исходных отходов древесины до электроэнергии) в проектируемой установке предусмотрено:

• 1. Измельчение отходов древесины до щепы размером 9…11 мм с помощью стандартного измельчителя модели SCORPION 80S.

• 2. Накопление щепы в объеме, обеспечивающем непрерывную работу в течение 4 часов.

• 3. Предварительная сушка сырья отходящими газами ДВС и продукта-ми сжигания части получаемого генераторного газа для снижения влажности древесины с 50% до 10…12%.

• 4. Газификация щепы, получение электроэнергии мощностью 22 или 60 кВт (на каждую мощность отдельная установка) на стандартных газодизельных электростанциях.

Непрерывный процесс газификации обеспечивается горизонтальной компоновкой сушилки, газогенератора и движения сырья с помощью норий, секторных питателей и шнековых транспортеров при периодическом удалении зольного остатка.

Технологические схемы производств.

Структурная технологическая схема переработки изношенных шин, ТБО, термопластов.

Утилизация и переработка отходов.

Исходное сырье собирается и свозится автотранспортом на склад сырья пиролизной установки. Склад сырья должен вмещать по меньшей мере недельный запас (до 100 тонн) утильной резины. Склад должен быть оборудован системой пожаротушения и освещен в ночное время. Периметр складской площадки должен быть огорожен во избежание проникновения посторонних лиц и охраняться. Далее авторезина осматривается на предмет наличия в ней металлических дисков, колец и направляется на разделку. После разделки измельченное сырье (размеры куска 20*20* 18 грузится в тележку и подается к установке.

Из тележки сырье загружается в ковш загрузочного устройства. Включается лебедка, и ковш поднимается к питателю реактора. При подходе ковша к питателю реактора. При подходе ковша к питателю посредством его воздействия на путевой контактный выключатель включаются пневмоцилиндры верхнего шибера питателя, шибер открывается, ковш опрокидывается благодаря направлениям для роликов ковша, его раме и тросу лебедки, и сырье поступает в емкость питателя. При этом нижний шибер питателя закрыт, чтобы не допустить попадания кислорода воздуха в реактор и воспламенения пирогаза. После поступления сырья в емкость питателя закрывается его верхний шибер и открывается нижний – сырья под действием собственного веса попадает в реактор, закрывается нижний шибер, и питатель готов к следующему циклу загрузки. Ковш загрузочного устройства после выдачи сырья в емкость питателя возвращается в исходное положение на отметке 0.000 м и готов для загрузки в него следующей дозы сырья.

Сырье в реакторе подвергается пиролизу при температуре 450 – 5500С, в процессе которого получаются полупродукты: газ, - жидкотопливная фракция, водная фракция, углеродсодержащий остаток и металлокорд. Газ частично возвращается в топку реактора для поддержания процесса. Расход газа регулируется задвижкой на горелке и контролируется показаниями термодатчика (температура не должна превышать 5000С

При повышении температуры выше указанной следует уменьшить расход газа прикрытием задвижки. Оставшаяся часть газа отпускается сторонним потребителям или сжигается в парогенераторе. Углеродсодержащий остаток после гашения и охлаждения подвергается магнитной сепарации с целью отделения проволоки металлокорда.

Структурная технологическая схема термохимической утилизации отходов мягкой кровли.

Утилизация и переработка отходов.

Исходное сырье в виде отходов мягкой кровли различного размера, но не более 500*150 мм подается со склада к реактору и загружается в бункер его шнекового питателя. Шнек захватывает отрезки сырья, измельчает и продвигает к реакторной части установки, постепенно уплотняя массу в межвитковом пространстве и обеспечивая тем самым требуемое гидравлическое сопротивление в канале шнека. Из питателя измельченное сырье выдавливается в реакторную часть, где подвергается термохимическому разложению. Образующийся пирогаз выходит из верхней части реакционной камеры и по газоходу вновь возвращается в нижнюю горячую зону топки реактора, где в условиях 4000С содержащиеся в пирогазе конденсируемые компоненты дополнительно разлагаются, увеличивая тем самым газообразную долю топливного пирогаза. Выходящий из реактора пирогаз направляется газодувкой в фильтр-циклон, где очищается от механических примесей и нагнетается в газовые горелки, установленные в топке реактора без снижения своей температуры и поддержания ее на уровне 150…1800С. В топке реактора пирогаз сжигается с одновременной подачей в горелки воздуха из окружающей среды с помощью вентилятора, обеспечивая адиабатический тепловой режим работы установки. Природный газ из баллона требуется для запуска установки, когда еще нет пирогаза.

Образующаяся при переработке мастика выводится из реактора через кран. Медленно вращающийся ленточный шнек в реакционной камере способствует хорошему ворошению исходного сырья, перемешиванию и продвижению образующейся жидкой фракции к месту ее выдачи. Мастика выходит из реактора через решетку с диаметром отверстий 4…5 мм и образует перед краном гидравлический затвор для предотвращения попадания воздуха в реактор или пирогаза в окружающую среду.

Структурная технологическая схема газификации влажной древесины с получением электроэнергии мощностью 22 или 60 кВт.

Утилизация и переработка отходов.

Исходное сырье в виде отходов древесины (ветви, обрезки досок и т.п.) подаются со склада к измельчителю, в который загружаются вручную. Производительность измельчителя достаточно для того, чтобы обеспечить щепой работу установки в течение 2 часов при занятости самого измельчителя около 20…30 минут. Щепа из измельчителя попадает в накопитель, емкость которого 1 м3. В накопителе щепа продувается воздухом, поступающим через сетчатую стенку накопителя от вентилятора и пронизывающим щепу в емкости. Вместе с воздухом, выходящим из накопителя в атмосферу, удаляется из щепы и небольшая часть влаги.

Посредством шнекового питателя, расположенного в днище накопителя, щепа подается в загрузочную воронку нории, которая поднимает непрерывно щепу к приемному бункеру питателя лопастного, который установлены на крышке сушилки. С помощью питателя щепа дозируется и подается в сушилку, где последовательно пересыпается с одной наклонной полки на другую, подвергаясь конвективной сушке выхлопными газами из ДВС газодизельной электростанции, разбавляемыми воздухом из атмосферы, засасываемым в эжекторах. Наклонные полки в сушилке имеют отверстия диаметром 2…3 мм, просверленные под углом 45…500 к плоскости полки. Сушильный агент (смесь выхлопных газов от ДВС и воздуха из атмосферы) выходит из этих отверстий с такой скоростью, которая обеспечивает кинетическую энергию струи, способной уменьшить сцепление щепы с плоскостью полки, т.е. облегчить движение щепы по полке под действием собственного веса.

В днище сушилки имеется также шнековый питатель, посредством которого подсушенная щепа подается в загрузочный бункер газификатора газодизельной электростанции, являющейся стандартным агрегатом модели ……

В соответствии с инструкцией к данному агрегату требуется подавать техническую воду для его работы с расходом …. м3/ч и отводить воднозольный остаток в объеме … м3/ч. Последний направляется на отстаивание, после чего вода возвращается в процесс, а зола может быть использована в качестве удобрения.

 

  Главная страница | О компании | Общая характеристика производства | Продукция компании | Сертификаты | Русский реактор 1 | Русский реактор 2 | Русский реактор 3 | Утилизация птичьего помёта | Отправить письмо

 

 

2007 © ООО "Русский реактор "             Тел: +7(495) 617-1948; E-mail:rus-reactor@rus-reactor.ru© Студия "НИКА-ФИЛЬМ"