Устройство для переработки гетерогенных армированных полимерных отходов

Полезная модель относится к переработке гетерогенных армированных полимерных отходов без предварительной сортировки путем термической деструкции. Предлагаемое решение преобразует полимерные отходы, в том числе армированные: шланги и уплотнения, шины, изделия содержащие полиэтилен, полистирол, полиэфиры (ПЭТФ, ПЭТ, ПЭТГ, лавсан) и т.п., в товарные продукты, включая тепло и электроэнергию. Получаемые углеводородные и углеродные товарные продукты, используются непосредственно, либо как сырье.
Известно устройство для пиролиза углеводородного сырья, в частности изношенных шин (заявка ФРГ 2949983, МПК С10В 53/00, 1981), содержащее вертикальный реактор сообщенный через блок конденсации и сепарации соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и блоком нагрева реактора.
Известно устройство для переработки изношенных автопокрышек (патент РФ на полезную модель №4356, МПК C10J 3/02, C10G 1/10, опубл. 27.01.2005), содержащее вертикальный реактор сообщенный через блок конденсации и сепарации соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и блоком нагрева реактора, причем колосник реактора выполнен в виде трубы с отверстиями.
Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является устройство для переработки резиносодержащих отходов (патент РФ на полезную модель №70659, МПК C10J 3/02, C10G 1/10, приоритет от 21.11.2007) содержащее вертикальный реактор сообщенный через блок конденсации и сепарации соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и блоком нагрева реактора, второй вход которого соединен с блоком управления соединенным с блоком датчиков температуры в реакторе, выход же твердой фазы реактора соединен с регулируемым блоком выгрузки, а колосник реактора образуют вертикально расположенные секции, стенки которых выполнены с жалюзи, наклоненными, внутрь секций
Недостатки известных устройств обусловлены тем, что при термической деструкции несортированных гетерогенных армированных полимерных отходов в их объеме естественным образом локализуются как фрагменты армирования, так и фрагменты образующейся твердой углеподобной фазы формируемой в т.ч. модифицированными сшитыми системами, что приводит к резкой дифференциации физико-химических свойств по объему. Этот закономерный процесс препятствует равномерному гравитационному движению перерабатываемых отходов в колоснике и естественно приводит к нестабильности процесса термической деструкции. Более того, с большой вероятностью, образуются локальные зоны вторичной полимеризации приводящее к формированию «коксовой пробки» и как следствие остановки процесса.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является стабилизация процесса термической деструкции несортированных гетерогенных армированных полимерных отходов и как следствие стабильность формирования товарных продуктов.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для переработки гетерогенных армированных полимерных отходов содержащее вертикальный реактор сообщенный через блок конденсации и сепарации соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и блоком нагрева реактора, второй вход которого соединен с блоком управления оснащенным блоком датчиков температуры в реакторе, выход же твердой фазы реактора соединен с регулируемым блоком выгрузки, а колосник реактора образуют вертикально расположенные секции, стенки которых выполнены с жалюзи, наклоненными, внутрь секций, причем колосник содержит блок регулируемого вертикального возвратно-поступательного перемещения в реакторе соединенный с блоком управления.
Устройство содержит регулируемый блок загрузки.
Регулируемый блок загрузки соединен с блоком управления.
Жалюзи колосника могут быть расположены по высоте с неравномерным шагом.
Ширина жалюзи колосника может быть различна по высоте.
Устройство содержит энергоблок соединенный соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и обеспечивающий электрическое питание устройства.
На фиг. 1 представлена общая блок-схема устройства переработки гетерогенных армированных полимерных отходов.
Предлагаемое устройство переработки гетерогенных армированных полимерных отходов, содержит вертикальный реактор 1 сообщенный через блок конденсации и сепарации 2 соответственно с блоками сбора жидкого 3 и газового 4 продуктов и блоком нагрева реактора 5, второй вход которого соединен с блоком управления 6 оснащенным блоком датчиков температуры 7 в реакторе, выход же твердой фазы реактора соединен с регулируемым блоком выгрузки 8, а колосник реактора 9 образуют вертикально расположенные секции, стенки которых выполнены с жалюзи, наклоненными, внутрь секций, причем колосник содержит блок 10 регулируемого вертикального возвратно-поступательного перемещения колосника 9 в реакторе соединенный с блоком управления 6.
Устройство содержит регулируемый блок загрузки 11.
Регулируемый блок загрузки соединен с блоком управления 6.
Жалюзи колосника могут быть расположены по высоте с неравномерным шагом.
Ширина жалюзи колосника может быть различна по высоте.
Устройство содержит энергоблок 12 соединенный соответственно с блоками сбора жидкого и газового продуктов и обеспечивающий электрическое питание устройства.
Реактор деструкции полимерных отходов 1 с колосником 9 и блоком датчиков температуры 7, блоки сбора жидкого 3 и газового 4 продуктов, блок управления 6 и регулируемый блок выгрузки 8 могут быть выполнены в соответствии с патентом РФ на полезную модель №70659, и реализованными в установке ША-20 производимой по ТУ 3614-001-82445915-2007 от 01.11.2007 г. ООО «ЭкоТехЭнерго». Блок конденсации и сепарации 2 и блок нагрева реактора 5 на основе горелок типа ВНК могут быть выполнены в соответствии с описанными в отчете НИОКР «Резиносодержащие отходы, технологии их переработки, основные принципы построения технологического комплекса» (промежуточный), ООО «ЭкоТехЭнерго», № ГР 01201055055, Инв. №0220.1054115.
Блок 10 регулируемого вертикального возвратно-поступательного перемещения колосника 9 в реакторе 1 может быть выполнен в виде регулируемых гидропривода и/или эксцентрикового механизма. Блок 11 непрерывной загрузки может быть выполнен на основе шнека с регулируемой скоростью вращения. Энергоблок 12 может быть выполнено в виде газопоршневой установки производства фирмы GE Jenbacher с электрическим генератором.
n
m
Основу переработки гетерогенных армированных полимерных отходов составляет их нагрев до перехода полимерной составляющая в газовую фазу с образованием наночастиц типа {CH} и последующей ее конденсацией с выделением жидкого и газового продуктов, часть которых преобразуется в тепловую и электрическую энергии, обеспечивающие процесс с одновременным образованием твердой углеподобной фазы формируемой остальными молекулами, в т.ч. сшитыми системами.
n
m
Баланс и качественные характеристики товарных продуктов определяются преимущественно стабильностью параметров наночастиц типа {CH}. Стабильность формирования наночастц определяется стабильностью термической деструкции т.е. стабильностью тепломассобмена, где определяющем является стабильность перемещения вещества отходов в колоснике.
Устройство работает следующим образом.
Гетерогенные армированные полимерные отходы без предварительной сортировки, например, смесь фрагментов армированных шлангов и уплотнений, шин, изделий содержащих полиэтилен, полистирол, полиэфиры (ПЭТФ, ПЭТ, ПЭТГ, лавсан) и т.п. посредством блока 11 непрерывной загрузки поступают в колосник 9 реактора 1. Отходы без доступа окислителей и изолировано от атмосферы нагреваются до температуры деструкции полимерной составляющей в диапазоне до 700°С посредством блока нагрева реактора 5 на основе горелок типа ВНК. Пуск устройства осуществляется за счет внешнего источника энергии. Например, как в известном устройстве для пуска используется углеводородное жидкое топливо из отдельного бака на котором изначально работают горелки (на схеме не показано).
n
m
По мере реализации процесса деструкции полимерной составляющей отходов образуется газовая фаза в виде термодинамически устойчивых наноразмерных частиц типа {CH}, которая в блоке конденсации и сепарации 2 преобразуется в жидкий и газовый продукты поступающие соответственно в блоки сбора жидкого 3 и газового 4 продуктов. Часть газового продукта используется для поддержания процесса термической деструкции посредством блока нагрева реактора 5 на основе горелок типа ВНК. Автономное энергоснабжение устройства обеспечивается энергоблоком 12.
Одновременно, в процессе термической деструкции образуется твердая фаза формируемая остальными молекулами, в т.ч. сшитыми системами и представляющая углеподобную фазу с металлическими и минеральными фрагментами, которая перемещается в колоснике 9. По мере реализации процесса термической деструкции, под управлением блока 6, блок 10 осуществляет регулируемое вертикальное возвратно-поступательное перемещения колосника 9. Блок 10 вибрируя колосник 9 стабилизирует процесс термической деструкции, предотвращая локализацию, как фрагментов армирования, так и фрагментов образующейся твердой углеподобной фазы перерабатываемых отходов в колоснике 9. Одновременно, блок 10 осуществляет принудительное регулирование скорости перемещения отходов в колоснике 9 за счет его возвратно-поступательного перемещения. Выгрузка твердой фазы из реактора осуществляется регулируемым блоком выгрузки 8.
Трансформация отходов в колоснике 9 при термической деструкции в твердую углеподобную фазу сопровождается изменением их плотности и объема. Для обеспечения лучшего теплообмена и газоотвода с одной стороны и предотвращения высыпания углеподобной фазы из колосника 9 с другой его жалюзи расположены по высоте с неравномерным шагом от «В» до «О». Компенсация изменяющегося объема осуществляется изменением ширины жалюзи от «А» до «С». Такая конструкция колосника 9 позволяет стабилизировать перерабатываемую твердую фазу.
n
m
Таким образом, конструкцией колосника 9 и блоком управления 6 посредством блока загрузки 11, блока 10 регулируемого вертикального возвратно-поступательного перемещения колосника 9 и регулируемого блока выгрузки 8 осуществляется оптимизация и стабилизация движения отходов, в процессе термической деструкции определяя тем самым стабильностью тепломассобмена и как следствие стабильность формирования наночастиц типа {CH} и соответственно товарных продуктов.
Технический результат, заключается в стабилизации процесса термической деструкции несортированных гетерогенных армированных полимерных отходов и как следствие стабильности формирования товарных продуктов.