РЕАКТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области термической переработки твердых углеродосодержащих отходов (резины, пластика, медицинских отходов, отходов нефтепереработки и др.), может использоваться в частности для переработки изношенных автомобильных шин методом пиролиза с получением жидкого, газообразного и твердого топливных компонентов.
При пиролизе автомобильные шины разлагаются на углеродосодержащий остаток с металлокордом и парогазовую смесь, в дальнейшем используемые в качестве топлива и сырья в строительстве и в различных энергетических установках. Парогазовая смесь представляет собой пары нефтеобразной жидкости (жидкое пиролизное топливо), пары воды (пиролизная вода) и горючие газы. Горючие газы состоят из смеси газов, выделенных из сырья в процессе пиролиза, а также продуктов горения обратных газов.
В качестве ближайшего аналога выбран реактор установки для переработки углеродосодержащих материалов (RU 133123, опубл. 10.10.2013 г.) содержащей установленные последовательно реактор с каналом подвода газа, с устройствами загрузки и разгрузки, соединенный через канал отбора газа с циклоном для сбора пыли, сепаратор с каплеотбойником, теплообменник и разделительную колонну, связанные с резервуаром для пиролизной жидкости, дымосос, соединенный через газоотход с каналом подвода газа в реактор, разделительная колонна с керамическими кольцами кольцами Рашига, связанные с резервуаром для пиролизной жидкости, дымосос, соединенный через газоход с каналом подвода газа в реактор, на внутренней поверхности реактора и разгрузочного устройства выполнена футеровка. Установка содержит блок механической выгрузки с конвейерной лентой из стальной цепи с лопатками и электрическим приводом. Внутренняя поверхность зоны горения реактора теплоизолирована, например, шамотным кирпичом. Разгрузочное устройство и реактор снабжены внешней теплоизоляцией, например, из стекловаты.
Реактор установки имеет ряд недостатков: канал отбора газов - газоход Реактора установки не оснащен устройством для их прочистки (а именно он забивается в процессе эксплуатации). Устройство механической выгрузки не позволяет произвести экстренную выгрузку сырья в случае возникновения аварийных ситуаций, содержит большое количество щелей, по которым происходит подсос кислорода воздуха, избыток которого нарушает режим работы установки. Металлокорд в процессе выгрузки застревает в колосниковой решетке и устройстве механической выгрузки, а сам транспортер механической выгрузки выгорает в процессе работы. Кроме того, стекловата осыпается в процессе эксплуатации, не выдерживая повышенной температуры. Горелки в процессе работы забиваются сажей. Кроме того, невозможно осуществлять температурный контроль реакции.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в повышении эффективности процесса переработки углеродосодержащих отходов, повышении надежности и срока службы реактора.
Поставленная задача решается тем, что реактор для переработки углеродосодержащих материалов, выполнен в виде вертикальной пиролизной камеры с каналом отбора газов, представляющий собой патрубок-газоход, расположенный в верхней части камеры и каналом для подачи газовой смеси в нижнюю часть, на которой выполнена футуровка внутренней поверхности реактора, а внешняя поверхность реактора также теплоизолирована и содержит загрузочное и разгрузочное устройства, выполненные в виде бункера, снабженного дозирующим устройством, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в реакторе расположена перфорированная труба, опущенная в зону горения, нижняя часть перфорированной трубы бандажирована легированной сталью, внешняя поверхность реактора теплоизолирована с использованием каменной ваты и в разгрузочный бункер установлена качающаяся колосниковая решетка, для контроля температуры реакции установлена термопара, газоход реактора снабжен прочистным устройством.
Замена в изоляции реактора стекловаты каменной ватой позволяет исключить осыпание теплоизоляции со временем, а также значительно повысить теплоизолирующие свойства данного элемента реактора, что в свою очередь влияет на стабильность процессов пиролиза в реакторе.
Установка в бункере выгрузки раздельной качающейся колосниковой решетки, выполненной из жаропрочного чугуна, облегчает текущую выгрузку углерода и металлокорда, фиксирует горение сырья в зоне горелок, а в случае возникновения аварийных ситуаций, позволяет прочистить реактор. Кроме того, за счет того, что решетки подвижны появилась возможность разбивать в процессе эксплуатации реактора спекание материалов, что увеличивает проходимость газов и как следствие влияет на объем выхода пиролизной жидкости и скорость течения реакции пиролиза. Решетки выполнены в виде направленных друг к другу прутов разной длины на валах, это позволяет удерживать сырье на одной решетке, в то время, когда другая опущена, чтоб стряхнуть металлокорд. Металлокорд за счет такой формы решетки легко соскальзывает на люк выгрузки реактора.
Перфорированная труба реактора опущена в зону горения до колосниковых решеток, что предохраняет горелки от забивания сажей, в тоже время позволяет свободно проходить пиролизным газам через сырье.
Перфорированная труба бандажирована легированной сталью (например, сталью 10Х18Н10Т), для увеличения ее срока службы. Это происходит за счет того, что легированная сталь не выгорает в зоне горения, где идет активный окислительный процесс.
Для контроля режима работы Реактора с целью получения максимального объема продукта (пиролизной жидкости) в реактор встраивается термопара. Термопара позволяет определить наиболее оптимальные режимы работы Реактора, а в случае отклонения температурного режима его коррекцию путем увеличения или уменьшения подачи окислителя в зону горения через горелки Реактора.
Устройство механической выгрузки заменяем простым шибером (люком), чтобы повысить герметичность реактора
Сущность полезной модели поясняется общей схемой реактора для переработки углеродосодержащих материалов - фиг. 1, представленной на чертеже.
В загрузочный бункер 1 с помощью загрузочного устройства засыпают сырье, (например, изношенные измельченные автомобильные шины). Далее открывают шлюзовой затвор, и порция сырья поступает в реактор внутрь перфорированной трубы 4 реактора, которая опущена в реактор, где между внешней стенкой реактора 5 и перфорированной трубой 4 существует воздушный зазор, позволяющий проходить пиролизным газам. Шлюзовый затвор закрывают. Загрузку реактора осуществляют отдельными порциями по мере уменьшения объема и опускания вниз массы сырья в результате термохимической реакции. Внешняя труба теплоизолирована каменной ватой 6 для поддержания требуемой температуры реакции в реакторе.
Сырье под своей тяжестью поступает в нижнюю часть реактора для переработки углеродосодержащих материалов, где оно постепенно подсушивается поднимающимся вверх нагревающим газом и далее прогревается до температуры разложения сырья, составляющей порядка 400-500°C, температура процесса контролируется с помощью термопары 12, расположенной в нижней части реактора. Сырье в зоне горения удерживается с помощью качающихся колосниковых решеток 10. В зону горения подается газовая смесь через горелки 9 для поддержания процесса горения. Зона горения футурована шамотным кирпичом 7, а перфорированная труба 4, находящаяся в зоне горения бандажирована легированной сталью 8 (например, сталью 10Х18Н10Т). В процессе работы у реактора производится раскачивание колосниковых решеток 10 вверх для того, чтобы избежать слеживание-сплавление сырья и улучшения проходимости горючих газов через него.
Газовый продукт разложения сырья (пиролизный газ) уносится общим потоком движущихся вверх газов и поступает в верхнюю часть реактора и далее в газоход 2, а далее на очистку и конденсацию. По мере забивания газохода сажей, производится его прочистка с помощью прочистного устройства 3 без остановки реактора
Образовавшиеся в процессе пиролиза углеродосодержащий остаток и металлокорд скапливаются в нижней части реактора и периодически выгружаются через выгрузочный бункер 11. Для этого поочередно поднимается, а потом опускается до упора одна из двух колосниковых решеток 10. В случае металлокорд застревает на решетке, его стряхивают раскачиванием решетки в опущенном состоянии. Удаление сухих продуктов пиролиза из выгрузочного бункера производится путем открытия шибера.
Полезная модель используется для переработки, например, измельченных шин.
Заявленная полезная модель может повсеместно использоваться в процессах утилизации отходов, соответственно отвечает признаку промышленная применимость.