Способ термической утилизации органических отходов, содержащих серу

 

Способ термической утилизации органических отходов позволяет уменьшить количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Органические отходы, содержащие серу, измельчают, добавляют к мелкозернистому сланцу и нагревают до 470 - 500^oС путем смешения с нагретой циркулирующей золой без доступа воздуха. Полученную парогазовую смесь подают на очистку и конденсацию. Твердый углеродистый остаток сжигают и в виде золы возвращают на стадию нагрева в качестве теплоносителя и химического поглотителя. Предложенный способ позволяет утилизовать изношенные покрышки, резинотехнические отходы, грунт или песок, загрязненный углеводородными составами. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам термической утилизации органических отходов, например изношенных автопокрышек, резинотехнических изделий, загрязненных мазутами песков и грунтов, и может быть использовано в сланцеперерабатывающей промышленности.

Известны различные способы термической утилизации органических отходов путем их газификации, пиролиза, коксования и прямого сжигания.

Так, известен способ извлечения газообразного и жидкого топлива сухой перегонкой из утративших практическую ценность отработанных автопокрышек, отходов пластмассы при подаче их в пиролизную установку (JP, 3,60-135481, C 10 G 1/10, 18.07.85).

Недостаток упомянутого способа - это невозможность связывания серы, содержащейся в подлежащих утилизации органических отходах, которая переходит в газы пиролиза, и необходимость в последующей сложной и дорогостоящей сероочистке или на стадии образования промежуточных углеводородных газов, или же перед сбросом дымовых газов в атмосферу.

Известен также способ утилизации твердых отходов производства пластмасс, которые после измельчения подается в печь для терморазложения в кипящем слое речного песка. Для нейтрализации образовавшихся нежелательных вредных компонентов подают специальные щелочные присадки. В качестве щелочного реагента применяют оксид кальция (JP, 3,57-209988, C 10 B 53/00, 1982).

Недостатком указанного способа является необходимость специально добавлять в исходные органические отходы вещества, которые связывали бы серу, и другие нежелательные компоненты с последующим извлечением из жидких, газообразных продуктов или же из твердого остатка сернистых соединений, что достаточно громоздко и требует значительных затрат.

Известен способ переработки органических отходов, в частности отработанных шин, которые добавляют в угольные шихты, идущие для коксования. Отходы измельчают, загружают в бункер и непрерывно добавляют к коксовой шихте в соотношении 0,5-200%об. на коксующий уголь. В результате коксования из парогазовой смеси получают газ 57 мас.%, 41% жидких смол и 2% смеси смолы и твердой фазы (ДЕ, 3,324738, C 10 B 57/04, 1984).

Недостатком данного процесса является также то, что сера, содержащаяся в отходах, переходит в жидкие продукты и газ, которые нуждаются в очистке от нее, а также частично переходит в кокс, для которого наличие серы нежелательно. Подача органических отходов в этом случае не должна превышать стехиометрического количества, адекватного дополнительным присадкам для нейтрализации серы.

Наиболее близким к предложенному способу является способ переработки отработанных шин в коксовой печи. При этом в действующий агрегат, выполняющий определенную технологическую задачу (получение кокса), добавляют подлежащие утилизации органические отходы (JP,3,1-95188, C 10 B 53/00, 13.04.89).

Недостатком данного процесса является то, что соединения серы переходят в жидкие и газообразные продукты, в т.ч. кокс, в котором наличие серы нежелательно. Следовательно, получаемые продукты надо очищать, что требует дополнительных материальных затрат.

Задачей изобретения является обеспечение безопасной для окружающей среды утилизации отходов, при одновременном получении экологически чистых малосернистых жидких, газообразных топлив и химического сырья. Кроме того, уменьшаются затраты, связанные со строительством дополнительных очистительных устройств или сооружений, или специальных установок по непосредственному сжиганию отходов.

Поставленная задача обеспечивается тем, что органические отходы измельчают, добавляют в мелкозернистый горючий сланец, отходы и сланец нагревают до 470 - 500^oC за счет смешения с нагретой циркулирующей золой без доступа воздуха, в результате чего получают парогазовую смесь, подаваемую на очистку и конденсацию, с получением ценных жидких продуктов и твердого углеродистого остатка, подаваемого на снижение с образованием золы, частично возвращаемой на стадию нагрева и часть которой со связанной в нейтральные соединения серой выводится из процесса.

В качестве органических отходов используют изношенные автопокрышки, армированные кордом с размерами частиц менее 10 - 20 мм, подаваемые в количестве 7,5 - 10,0 мас.% от исходного сланца.

В качестве органических добавок также используют резинотехнические отходы с размером частиц 25 - 40 мм, подаваемые в количестве до 20 мас.% от исходного сланца.

В качестве органических отходов, используют грунт или песок, загрязненные до 40 мас.% углеводородными составами, например сернистыми мазутами, подаваемыми в количестве до 40 мас.% от исходного сланца.

Поскольку в составе золы горючего сланца содержатся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, например оксиды кальция, то в данном процессе зола выступает не только как твердый теплоноситель, но и как нейтрализатор выделяемых в процессе пиролиза соединений, которые носят кислотный характер, в частности оксидов серы или сероводорода и т.п. В условиях термопереработки указанные соединения со свободными оксидами щелочных и щелочноземельных элементов с образованием соединений (например, CaSO₄), которые выводятся с золой (химическим поглотителем).

Интервал добавки измельченных автопокрышек 7 - 10 мас.%, определяется продолжительностью непрерывного пробега без чистки агрегатов. При содержании добавки 7,5 - 10 мас.% процесс протекает в штатном режиме, без изменения регламента, при содержании добавки > 10% необходимы остановки для извлечения остатков металлического корда, оседающего в некоторых местах установки.

Осуществление способа позволяет получить дополнительные количества углеводородных продуктов, адекватных количеству дополнительно пиролизуемых органических добавок, способствовать охране окружающей среды путем исключения мероприятий по сжиганию или захоронению органических отходов, а также уменьшению нежелательных выбросов в атмосферу.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. К сланцу в количестве 5000 т с характеристиками, вес.: W^r = 10-12%; A^r = 41,5%; (CO₂)^r = 20,0; S^r = 2,0%; O^r = 25,5%; Q ≈ 2000 ккал/кг, добавляют 500 т изношенных автопокрышек с металлическим кордом, измельченных до размеров частиц < 15 мм.

Полученную смесь сушат при 130^o и подвергают пиролизу при температуре 470 - 480^o, в результате чего получают парогазовую смесь (ПГС), которую очищают и конденсируют, а полукокс подают на дожигание в технологическую топку.

Зола, образующая в результате сжигания при 780 - 800^oC в технологической топке, содержит свободную окись кальция, которая связывает выделяющуюся при пиролизе автопокрышек серу в сульфаты (сульфит) или сульфид, переходящие в золу.

Образовавшуюся ПГС направляют в отделение конденсации на фракционирование.

В результате было получено на 2 мас.% больше суммарного масла (смолы) по сравнению с работой без добавки и на 5% об. больше полукоксового газа. Качество сланцевого масла улучшилось (содержание серы 0,6%) по легкокипящим (светлым) с Т=250^o, т.к. их выход в суммарном масле увеличился на 15%. Количество твердых компонентов: зола, оксиды серы в дымовых сбросных газах не увеличилось и было ниже предельно допустимых концентраций.

Пример 2. К сланцу в количестве 4000 т с характеристиками, упомянутыми в примере 1, добавляют 800 т резинотехнических отходов (РТО отходы обувной промышленности), измельченных до размеров частиц 40 мм. Полученную смесь пиролизуют при температуре 470 - 480^oC, получают парогазовую смесь, которую очищают от пыли и конденсируют, а полукокс с золой подают на дожигание в технологическую топку. Зола, образующаяся в результате сжигания органической части коксо-зольного остатка при 780 - 800^oC, содержит свободную окись кальция, которая связывает выделяющиеся в результате пиролиза соединения серы в сульфаты (сульфиты), переходящие в золу. В результате было получено на 4% больше суммарного масла по сравнению с работой без добавки РТО и на 6 об.% больше полукоксового газа (содержание серы - 0,6%). Количество легкокипящих (с Т=250^oС) в суммарном масле увеличилось на 20%, количество вредных компонентов в сборных газах уменьшилось вдвое.

Пример 3. К сланцу в количестве 750 т с характеристиками, как и в примерах 1, 2, добавляют 300 т смеси песка и грунта, пропитанной сырой нефтью (до 40 мас.%). После сушки до 130^oС смешивают полученную смесь с золой (твердым теплоносителем), имеющей температуру 780^oС, и подвергают пиролизу при 480^oС. Полученную парогазовую смесь направляют на конденсацию, а золу - на золоотвал.

В результате выход жидких продуктов увеличился на 5 мас.% (содержание серы 0,5%) и на 4 об.% увеличился выход газа полукоксования.

Формула изобретения

1. Способ термической утилизации твердых органических отходов, содержащих серу, включающий измельчение отходов, добавление их к твердым топливам, нагрев отходов совместно с твердым топливом без доступа воздуха с получением парогазовой смеси и твердого углеродистого остатка, очистку и конденсацию парогазовой смеси с получением ценных жидких и газообразных продуктов, отличающийся тем, что в качестве твердого топлива используют мелкозернистый горючий сланец, нагрев сланца с отходами осуществляют до 470 - 500^oС, а твердый углеродистый остаток сжигают с образованием золы, возвращаемой на стадию нагрева в качестве твердого теплоносителя и химического поглотителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических отходов, содержащих серу, используют изношенные автопокрышки, армированные кордом, с размером частиц менее 10 - 20 мм, подаваемые в количестве 7,5 - 10,0 мас.% от исходного сланца.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических отходов, содержащих серу, используют резинотехнические отходы с размером частиц 25 - 40 мм, подаваемые в количестве до 20 мас.% от исходного сланца.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических отходов, содержащих серу, используют грунт или песок, загрязненные до 40 мас.% углеводородными составами, подаваемыми в количестве до 40 мас.% от исходного сланца.