СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САЖИ ИЗ РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ

Способ получения сажи из резиновых отходов, включающий их термическое разложение в реакторе, разделение продуктов разложения на газообразные и углеродный остаток, выделение из газообразных продуктов масла и термическое разложение его, отличающийся тем, что предварительно перед выделением масла газообразные продукты подвергают термической обработке путем нагрева до 1200-1300°C, таким образом осуществляют термическое разложение соединений с высокой молекулярной массой, в основном смол и асфальтенов, молекулярная масса которых изменяется в пределах от 500 до 1500, при этом нагрев газообразных продуктов ниже 1200°C, приводит к резкому снижению скорости термического разложения высокомолекулярных соединений, в результате чего необходима длительная выдержка газообразных продуктов при данной температуре для обеспечения полного разложения высокомолекулярных соединений, что в итоге приводит к резкому росту энергетических затрат на осуществление процесса получения сажи, а нагрев газообразных продуктов до температуры выше 1300°C приводит к резкому росту количества образующихся неконденсирующихся газов и, как следствие, к снижению количества масла, выделенного из газообразных продуктов, резкому росту продуктов сгорания, которые выбрасываются в окружающую среду и загрязняют воздух, термическим разложением соединений с высокой молекулярной массой сужают интервал кипения получаемого из газообразных продуктов масла до 340-400°C с молекулярной массой 200-300 и снижают его коксуемость, превращают его в высокосортное жидкое сырье для получения сажи, как показывает практика коксуемость сырья для производства печных саж не должна превышать 1,5%, предварительной термической обработкой газообразных продуктов перед выделением масла их обогащают горючими газами, которые образуются при разложении высокомолекулярных соединений, повышают удельную теплоту сгорания газообразных продуктов после выделения масла, что позволяет сжигать их для обеспечения термического разложения масла и углеродного остатка, предварительно перед термическим разложением масло распыляют до размеров капель 0,2-2,0 мм, после чего смешивают с измельченным до размеров частиц 0,1-1,0 мм углеродным остатком в соотношении 1:(0,05-3,0), чем предотвращают выгорание сажи из углеродного остатка, полученную смесь подвергают термическому разложению на сажу и газы, причем распыление масла до капель размером менее 0,2 мм связано с ростом энергетических затрат на процесс распыления, а также приводит к резкому росту удельной поверхности такой дисперсной системы - аэрозоля, в результате чего такие капли при термическом разложении будут быстро испаряться - при подаче таких частиц в нагретую до высокой температуры газовую среду происходит их быстрое испарение, в результате чего частицы углеродного остатка, которые находились на поверхности капель масла будут интенсивно сгорать - будет происходить выгорание сажи, что приведет к снижению выхода сажи и, как следствие, к росту энергоемкости процесса получения сажи из резиновых отходов, распыление масла до частиц более 2 мм и подача такой смеси - капли масла и частицы углеродного остатка в реактор для получения сажи приведет к осаждению капель на стенки реактора для получения сажи и коксованию их, в результате чего процесс получения сажи будет нарушен, для приготовления смеси капли масла и частицы углеродного остатка, в которой частицы углеродного остатка находятся на поверхности капель масла, или же внутри их, используют измельченный до размеров частиц 0,1-1,0 мм углеродный остаток, при этом измельчение углеродного остатка до размеров менее 0,1 мм связано со значительным ростом энергетических затрат на процесс измельчения, а также с тем, что частицы размером менее 0,1 мм интенсивно агрегируют - создают агрегаты, которые необходимо разрушать перед смешиванием углеродного остатка с распыленным маслом, использование углеродного остатка с размером частиц более 1,0 мм не позволит создать смесь, в которой частицы остатка находятся на поверхности капель масла, либо внутри данных капель, в этом случае будет происходить интенсивное выгорание сажи из частиц углеродного остатка, так как испарение масла приводит к уменьшению капель, в результате чего частицы углеродного остатка начинают выгорать, т.е. сгорает сажа, смешивание капель масла с частицами углеродного остатка при весовом соотношении менее 0,05 кг остатка на 1 кг масла - менее 1:0,05 и термическое разложение такой смеси не приводит к увеличению выхода сажи, а также не обеспечивает создание равномерной смеси, из-за малого количества углеродный остаток распределяется неравномерно по объему смеси, что приводит к нарушению процесса получения сажи, смешивание капель масла с частицами углеродного остатка при весовом соотношении более 3 кг остатка на 1 кг масла приведет к тому, что углеродный остаток будет интенсивно поглощать масло - масло будет впитываться в частицы углерода, в результате чего не будет образовано масляной пленки, покрывающей частицы остатка, и углерод будет выгорать, а выход сажи резко уменьшится, термическое разложение масла осуществляют совместно с углеродным остатком с возможностью одновременного получения сажи, а также прогрева и прокаливания углеродного остатка, удаления из него остаточных летучих продуктов в количестве 10-20 масс %, выгорания сернистых соединений, разрушения сростков частиц золы и углерода, измельчения частиц углеродного остатка, обогащения углеродного остатка углеродом, снижения содержания водорода и установления требуемого по показателям качественной сажи атомного отношения водорода к углероду (H:C) в пределах 0,02-0,07, в противном случае при более высоких значениях атомного отношения водорода к углероду (H:C) в пределах 0,2-0,6 углеродный остаток будет представлять собой не сажу, а кокс, для получения сажи из углеродного остатка - ее регенерации из данного остатка удаляют все примеси - золу и летучие соединения, обогащение углеродного остатка удаление золы - осуществляют его прокаливанием, при этом в результате возникновения термических напряжений в сростках частиц золы с частицами сажи из-за разных объемных расширений частиц сажи и частиц золы частицы сажи отделяют от частиц золы и после удаления золы методами электромагнитной сепарации, или механического разделения, или фильтрации разделяют частицы углерода и частицы золы, то есть выделяют сажу из углеродного остатка, при термическом разложении масла совместно с углеродным остатком теплоту, выделяющуюся при сгорании части масла, расходуют не только на образование сажи, но и на быстрый нагрев частиц углеродного остатка, удаление из него остаточных летучих продуктов и создание термических напряжений в частицах углеродного остатка, остаточные летучие продукты подвергают интенсивному нагреву при отсутствии кислорода нагретыми частицами сажи и продуктами сгорания масла, что приводит к термическому разложению летучих продуктов с образование газов и сажи, газообразные продукты после выделения масла сжигают и полученную тепловую энергию используют для обеспечения термического разложения масла и углеродного остатка, газы термического разложения масла и углеродного остатка сжигают, а полученную тепловую энергию используют для обеспечения термической обработки газообразных продуктов, необходимое количество тепла для термического разложения изношенных шин определяют из соотношения
Qобщ=Qнагр.+Qразл.+Qпотерь,
Qобщ=1,2 {(Ср отходов М отх. (T2-T1)+qM отх)},
где Qобщ - общее количество тепла, необходимого для термического разложения отходов: Qнагр. - тепло нагрева отходов до температуры 400°C; Qразл. - тепло, затрачиваемое на разложение отходов; Qпотерь - тепловые потери, составляющие 20% от общего количества тепла; q - удельное тепло разложения, составляющее для резиновых отходов 600 кДж/кг; Мотх - масса отходов, кг; Т1=20°C и Т2=400°C - начальная и конечная температура отходов; Ср отходов - удельная теплоемкость отходов, равная 1,4 кДж/кг°C.