Установка для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов

(51)08 11/00,25 3/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНО-СОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ,В ЧАСТНОСТИ РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ(71) Заявитель Производственный кооператив АМИР-С(72) Автор Рожновский Игорь Антонович(73) Патентообладатель Производственный кооператив АМИР-С(57) 1. Установка для термообработки газообразных продуктов переработки органосодержащих отходов, в частности резиновых отходов, включающая устройство переработки резиновых отходов, парогазовый выход которого соединен посредством парогазопровода, оснащенного средством контроля расхода парогазовой смеси и средством контроля температуры парогазовой смеси, со входом средства охлаждения до температуры Т 1, содержащего входной и выходной патрубки воды и соединенного со средством разделения, содержащим отводящий патрубок конденсата, соединенный со средством утилизации жидкого продукта, и отводящий патрубок газа, соединенный со средством утилизации газообразного продукта, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одно дополнительное средство охлаждения до температурыи соответствующее ему дополнительное - средство разделения, где- целое число от 1 до , при этом отводящий патрубок газа -ого средства разделения связан с 1-ым средством охлаждения до температуры 1, причем 1, содержащим входной и выходной патрубки воды и 1025 соединенным с 1-ым средством разделения, содержащим отводящий патрубок конденсата, соединенный со средством утилизации жидкого продукта, и отводящий патрубок газа, соединенный со средством утилизации газообразного продукта, средство охлаждения до температурыснабжено средством контроля температуры и системой утилизации тепловой энергии, а средство утилизации жидкого продукта выполнено с возможностью разделения жидкого продукта на воду и углеводородсодержащие фракции и содержат патрубок для отвода воды и патрубок для отвода углеводородсодержащей жидкости.(56) 1.2142357 С 1, 1999. Настоящая полезная модель относится к термической переработке органосодержащих отходов, в частности резиновых отходов, в том числе, к устройствам для термической обработки газообразных продуктов переработки отходов, более конкретно, к устройствам, обеспечивающим термическое разделение газообразных продуктов переработки отходов на конечные продукты различных фракций, которые в дальнейшем могут быть утилизированы, в том числе, направлены в последующие циклы технологического процесса переработки очередных порций органо-содержащих отходов. Конечной целью процесса термической переработки органо-содержащих отходов, в частности отходов резины, является получение конечных продуктов термической деструкции отходов, предпочтительно в очищенном виде, таком как, например, вода и углеводородсодержащие жидкие фракции, пригодном для дальнейшего использования как в последующих циклах технологического процесса переработки очередных порций отходов,так и для других разнообразных применений, например в качестве топлива в случае углеводородсодержащих жидких и газообразных фракций. Достижение этой цели обеспечивает полную переработку отходов и исключает какое-либо загрязнение окружающей среды. Не менее актуальной является проблема максимально возможной утилизации тепловой энергии, получаемой в процессе охлаждения парогазовой смеси, начальная температура которой при выходе из устройства термической переработки органо-содержащих отходов может составлять около 300-350 С. Большинство известных способов термической переработки органо-содержащих отходов, в том числе отходов резины, предполагает наличие на парогазовом выходе устройства переработки отходов системы для разделения парогазовой смеси на воду и углеродсодержащие фракции (жидкие и/или газообразные). Так, известное устройство для переработки резиновых отходов, в частности изношенных шин, 1 включает установку термообработки газообразных продуктов переработки. Описанная установка включает непосредственно само устройство переработки резиновых отходов, выполненное в виде печи активации, содержащей патрубок для отвода парогазовой смеси, который соединен со входом средства охлаждения, выполненного в виде конденсатора, содержащего входной и выходной водяные патрубки. Патрубок для отвода парогазовой смеси снабжен средством контроля расхода парогазовой смеси и средством контроля температуры парогазовой смеси. Конденсатор предназначен для конденсации водяного пара и части газообразных углеводородсодержащих продуктов и соединен со средством разделения, выполненным в виде сепаратора, в котором от конденсата отделяют воду. Из сепаратора через отводящие патрубки воду направляют в парогенератор в качестве источника пара, а углеводородсодержащие фракции (масло) и несконденсированные газообразные продукты - в качестве источника энергии, выделяющейся при их сжигании, в горелку печи активации для обеспечения процесса термической деструкции очередных порций резиновых отходов. В данном случае в качестве средства утилизации жидкого продукта используется парогенератор, а в качестве средства утилизации газооб 2 1025 разного продукта - печь активации. Описанная система обеспечивает утилизацию продуктов термической переработки резиновых отходов, однако она имеет ряд недостатков, среди которых сложность реализации качественного выделения воды и углеводородсодержащих фракций из парогазовой смеси отсутствие возможности дополнительного, более глубокого разделения парогазовой смеси на очищенные целевые продукты высокий расход воды и энергии, затрачиваемой на ее подачу в конденсатор, и т.п. Как уже упоминалось выше, компенсировать энергетические затраты можно путем эффективной утилизации тепловой энергии, выделяемой в процессе охлаждения парогазовой смеси в конденсаторе. В процессе теплообмена с парогазовой смесью вода нагревается до определенной температуры и, следовательно, может быть использована в качестве горячей воды в различных традиционных применениях. Таким образом, анализ уровня техники показывает актуальность комплексного подхода к решению вопроса эффективной и безотходной утилизации продуктов переработки органо-содержащих отходов, а также утилизации тепловой энергии, выделяющейся в результате термической переработки. Задачей настоящей полезной модели является создание установки для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов, обеспечивающей возможность утилизации тепловой энергии процесса выделения жидких продуктов переработки отходов. Установка для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов,должна обеспечивать более глубокое разделение парогазовой смеси на целевые продукты,получение целевых продуктов с различными заданными физико-химическими свойствами, а также снижение энергозатрат за счет утилизации выделившейся тепловой энергии. Поставленная задача решается предлагаемой установкой для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов, включающей устройство переработки резиновых отходов, парогазовый выход которого соединен посредством парогазопровода, оснащенного средством контроля расхода парогазовой смеси и средством контроля температуры парогазовой смеси, со входом средства охлаждения до температуры Т 1, содержащего входной и выходной патрубки воды, и соединенного со средством разделения, содержащим отводящий патрубок конденсата,соединенный со средством утилизации жидкого продукта, и отводящий патрубок газа, соединенный со средством утилизации газообразного продукта, которая содержит, по меньшей мере, одно дополнительное средство охлаждения до температурыи соответствующее ему дополнительное - средство разделения, где- целое число от 1 до , при этом отводящий патрубок газа -ого средства разделения связан с 1-ым средством охлаждения до температуры 1, причем 1, содержащим входной и выходной патрубки воды, и соединенным с 1-ым средством разделения, содержащим отводящий патрубок конденсата, соединенный со средством утилизации жидкого продукта, и отводящий патрубок газа,соединенный со средством утилизации газообразного продукта, средство охлаждения до температурыснабжено средством контроля температуры и системой утилизации тепловой энергии, а средство утилизации жидкого продукта выполнено с возможностью разделения жидкого продукта на воду и углеводородсодержащие фракции и содержат патрубок для отвода воды и патрубок для отвода углеводородсодержащей жидкости. Включение в устройство для термообработки дополнительно второго и, при необходимости, последующих средств охлаждения до температурыи второго и, при необходимости, последующих средств разделения позволяет получить, во-первых, целевые продукты (например, воду, мазут, масло и т.п. ) с различными физико-химическими свойствами (температура, химический состав и т.п. ), а, во-вторых, более высокой степени очистки. Включение в состав заявляемого устройства дополнительных средств контроля температуры, например датчиков, предусмотренных в составе средств охлаждения до 3 1025 температуры , позволяет осуществлять контроль и управление параметрами процесса термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, а также физико-химическими свойствами целевых продуктов. Существенным, с точки зрения достижения заявленных технических результатов, в заявляемом устройстве является также включение в его состав системы утилизации тепловой энергии, выделяющейся в процессе, по меньшей мере, двухступенчатого охлаждения газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов. При этом немаловажным является тот факт, что в рамках заявляемого устройства могут быть использованы любое подходящее устройство переработки органо-содержащих отходов, на выходе из которого образуется парогазовая смесь, любой подходящий конденсатор, а также любая подходящая система утилизации тепловой энергии, используемая в смежных областях знаний, конструкции которых доступны и/или хорошо известны специалисту в данной области техники. Ниже достоинства и преимущества заявляемого устройства для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов по сравнению с аналогичными техническими решениями будут подробно описаны и проиллюстрированы на примере одного из возможных предпочтительных, но не ограничивающих, вариантов реализации устройства, содержащего два средства охлаждения и два средства разделения, т.е. при 2, со ссылкой на позиции чертежей, на которых представлены фиг. 1 - схематическое изображение устройства термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов фиг. 2 - схематическое изображение системы утилизации тепловой энергии процесса охлаждения газообразных продуктов переработки отходов. На фиг. 1 приведена схема устройства термообработки газообразныхпродуктов переработки органо-содержащих отходов, которая включает устройство переработки органосодержащих, в частности резиновых, отходов, выполненное в виде технологической печи 1, которая соединена с первым средством охлаждения до температуры Т 1, выполненным в виде первого конденсатора 2, посредством парогазопровода 3. В парогазопроводе 3 на выходе из технологической печи 1 установлены расходомер 4 и датчик 5 температуры. Первое средство разделения конденсата выполнено в виде первой емкости 6 для отстоя. Устройство содержит также второй конденсатор 7 и вторую емкость 8 для отстоя. Первый конденсатор 2 снабжен входным патрубком 9 воды и выходным патрубком 10 воды, патрубком 11 для отвода конденсата и патрубком 12 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа. Второй конденсатор 7 снабжен, соответственно, входным и выходным патрубками 13 и 14, соответственно, воды, патрубком 15 для отвода конденсата и патрубком 16 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа. Первая и вторая емкости 6 и 8, соответственно, для отстоя снабжены патрубками 17, 18, соответственно, для отвода воды и патрубками 19, 20, соответственно, для отвода углеводородсодержащей жидкости. В устройстве также предусмотрена емкость 21 для сбора воды, камера 22 остывания, насосы 23, 24, 25, фильтр 26, краны 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 (ряд кранов,функции которых не будут упомянуты при описании работы устройства, на фиг. 1 обозначены без указания номера позиции). В установке предусмотрен также дополнительный элемент 34 охлаждения, связанный с выходом первого конденсатора 2 посредством патрубка 11 для отвода конденсата и со входом первой емкости 6 для отстоя патрубком 35 подвода конденсата. Система 36 утилизации тепловой энергии, выделяющейся в результате теплообменных процессов, на фиг. 1 представлена в виде одного блока и более подробно рассматривается на одном из возможных вариантов ее реализации, приведенном на фиг. 2. На фиг. 2, кроме упомянутых выше первого и второго конденсаторов 2 и 7, соответственно, со входными патрубками 9 и 13 и выходными патрубками 10 и 14 воды, изображены средство 37 для сбора горячей воды, средство 38 для сбора охлажденной воды и средство 39 утилизации, изображенное в виде одного блока и представляющее собой различные средства использования тепловой энергии воды потребителем/ями (отопление в зимнее время, передача тепла в различные технологические процессы посредством обрат 4 1025 ного теплообмена и т.п. ). Средства 37 и 38 сбора горячей и охлажденной воды, соответственно, включают в себя ряд элементов, в том числе емкостей, и в связи с традиционностью исполнения этих элементов в рамках настоящей заявки подробно не описываются. Подача горячей воды из средства 37 для сбора горячей воды на средство 39 утилизации осуществляется по трубопроводу 40 подвода горячей воды, оснащенному насосом 41,фильтром 42 и кранами 43, 44, 45. Отвод охлажденной воды от средств 39 утилизации в средство 38 для охлажденной воды осуществляется по трубопроводу 46 отвода охлажденной воды. Охлаждающую жидкость подают на дополнительный элемент 34 охлаждения по входному патрубку 47 воды. Нагретую в результате теплообмена в дополнительном элементе 34 охлаждения направляют на средство 37 для сбора горячей воды через выходной патрубок 48 воды. Для возврата охлажденной воды в описанный выше процесс в системе предусмотрен трубопровод 49, снабженный насосом 50, фильтром 51 и кранами 52,53, 54. Установка для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов, согласно примеру реализации, представленному на фиг. 1, включающая систему утилизации тепловой энергии процесса охлаждения газообразных продуктов переработки отходов, в частности резиновых отходов, согласно примеру реализации, представленному на фиг. 2, работает следующим образом. В процессе переработки резиновых отходов в технологической печи 1 под действием перегретого водяного пара на парогазовом выходе технологической печи 1 образуется парогазовая смесь, содержащая водяной пар и газообразные продукты термического разложения отходов, как правило, представляющие собой углеводородсодержащие вещества в газообразном состоянии, которые для возможности их дальнейшего использования должны быть сконденсированы и очищены. Для этих целей парогазовую смесь подают в парогазопровод 3, снабженный расходомером 4 и датчиком температуры 5, и направляют на охлаждение с последующей конденсацией в первый конденсатор 2. На выходе из технологической печи 1, в зависимости от типа технологической печи, вида перерабатываемых отходов, степени загрузки печи и других параметров, температура парогазовой смеси может достигать 300-350 С. По входному патрубку 9 воды в первый конденсатор 2 подают проточную воду температурой около 20 С. По завершении теплообменного процесса между проточной водой и высокотемпературной парогазовой смесью из первого конденсатора 2 отводят по выходному патрубку 10 воды воду температурой, в среднем, около 90-95 С по патрубку 11 для отвода конденсата сконденсированные фракции углеводородсодержащих веществ с температурой кипения более 200 С по патрубку 12 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа парогазовую смесь температурой около 200 С. Воду температурой 90-95 С по выходному патрубку 10 воды подают в систему 36 утилизации тепловой энергии, выделившейся в результате теплообменных процессов. Конденсат по патрубку 11 для отвода конденсата через дополнительный элемент 34 охлаждения подают в первую емкость 6 для отстоя, где в результате естественного доохлаждения и отстоя конденсат разделяется на углеводородсодержащую жидкость и воду. Углеводородсодержащую жидкость, которая имеет достаточно высокую степень очистки,направляют по патрубку 19 для отвода углеводородсодержащей жидкости для дальнейшего использования либо в технологический процесс, либо стороннему потребителю. Воду по патрубку 17 для отвода воды, снабженному насосом 23 и кранами 27, 28, подают в емкость 21 для сбора воды и далее после дополнительной очистки посредством фильтра 26 направляют в технологический процесс на повторное использование. Парогазовую смесь температурой около 200 С по патрубку 12 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа направляют для дальнейшего охлаждения и разделения во второй конденсатор 7. 5 1025 По входному патрубку 13 воды во второй конденсатор 7 подают проточную воду температурой около 20 С. По завершении теплообменного процесса между проточной водой и парогазовой смесью температурой около 200 С из второго конденсатора 7 отводят по выходному патрубку 14 воды воду температурой, в среднем, около 30-40 С по патрубку 15 для отвода конденсата сконденсированные фракции углеводородсодержащих веществ с температурой кипения более 100 С по патрубку 16 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа парогазовую смесь температурой немного выше 100 С. Воду температурой 30-40 С по выходному патрубку 14 воды подают в систему 36 утилизации тепловой энергии, выделившейся в результате теплообменных процессов. Конденсат по патрубку 15 для отвода конденсата подают во вторую емкость 8 для отстоя, где в результате естественного доохлаждения и отстоя конденсат разделяется на углеводородсодержащую жидкость и воду. Углеводородсодержащую жидкость, которая имеет достаточно высокую степень очистки, направляют по патрубку 20 для отвода углеводородсодержащей жидкости для дальнейшего использования либо в технологический процесс, либо стороннему потребителю. Воду по патрубку 18 для отвода воды, снабженному насосом 24 и кранами 29, 30, подают в емкость 21 для сбора воды и далее после дополнительной очистки посредством фильтра 26 направляют в технологический процесс на повторное использование. Несконденсированную парогазовую смесь температурой немного выше 100 С по патрубку 16 для отвода несконденсированного углеводородсодержащего газа направляют в технологический процесс (на сжигание). В приведенном примере реализации предусмотрены две ступени охлаждения и разделения парогазовой смеси. Однако на практике специалисту в данной области техники, в случае необходимости, не составит большого труда реализовать заявляемое устройство с тремя и более ступенями очистки. При описании заявляемого устройства в целом на примере одного из возможных вариантов реализации не были пояснены принципы работы системы утилизации тепловой энергии, выделившейся в результате теплообменных процессов, поэтому ниже этот вопрос будет освещен более подробно со ссылкой на позиции, в том числе, фиг. 2 чертежей. Как уже было упомянуто выше, проточная вода температурой около 20 С в результате теплообменных процессов, протекающих в первом конденсаторе 2 на выходе из первого конденсатора 2, имеет температуру уже около 90-95 С. Эту воду по выходному патрубку 10 воды подают на средство 37 для сбора горячей воды, содержащее, в том числе, и емкость для сбора горячей воды. В связи с очевидностью для специалистов в данной области техники в рамках настоящего описания конструкция средства 37 и 38 для сбора горячей и охлажденной, соответственно, воды не приводится. На упомянутое средство 37 для сбора горячей воды направляется также вода температурой около 30-40 С со второго конденсатора 7 по выходному патрубку 14 воды и вода температурой около 50 С с дополнительного элемента 34 охлаждения по выходному патрубку 48 воды. Упомянутые три потока воды различной температуры могут быть смешаны в одной емкости в средстве 37 для сбора горячей воды, но могут быть также и разведены по различным потребителям,т.е. в системе 36 утилизации тепловой энергии, выделившейся в результате теплообменных процессов, предусмотрены средства регулирования каждого из потоков воды с различными температурами. Данное средство 37 для сбора горячей воды предусматривает возможность получения на его выходе горячей воды температурой до 90 С. Далее, из средства 37 для сбора горячей воды вода по трубопроводу 40 подвода горячей воды после очистки посредством фильтра 42 поступает на средство 39 утилизации. Как уже было упомянуто выше, под средством 39 утилизации следует понимать любое традиционно используемое теплообменное устройство потребителя, функционирующее на принципах выделения тепловой энергии при охлаждении горячего теплоносителя, в данном случае воды. 6 1025 В результате использования тепловой энергии воды в теплообменных устройствах потребителя, входящих в состав средства 39 утилизации, вода охлаждается, как правило, до температуры 25-30 С и направляется по трубопроводу 46 отвода охлажденной воды в средство 38 для сбора охлажденной воды. После этого вода может быть направлена по трубопроводу 49 после очитки посредством фильтра 51 в описанный выше процесс на повторное использование. Приведенное выше описание как установки для термообработки газообразных продуктов переработки органо-содержащих отходов, в частности резиновых отходов, в целом, так и входящей в его состав системы утилизации тепловой энергии, выделившейся в процессе теплообмена, наглядно демонстрирует преимущества установки по сравнению с известными, а также подтверждает возможность достижения заявленных технических результатов. Заявленная установка может быть с успехом использована в различных технологических производствах, связанных с необходимостью разделения продукта термохимической реакции на целевые продукты высокой степени очистки. Кроме того, заявленная установка исключает выброс в окружающую среду каких-либо вредных веществ, поскольку предполагает полную утилизацию продуктов термохимических реакций. Высокая эффективность заявленной установки достигается за счет максимально возможной утилизации тепловой энергии, направленной на проведение термохимической реакции и возвращенной в результате теплообменных процессов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.