Установка для пиролиза углеводородных отходов

Изобретение относится к термической переработке бытовых, промышленных и других углеводородных отходов для их обезвреживания и последующего использования. Технический результат - наиболее полная переработка составляющих процесса в топливный газ за счет использования угля в качестве восстановительной среды и нагревательного элемента наиболее экологически чистым способом за счет отсутствия выбросов в атмосферу. Установка для пиролиза углеводородных отходов содержит термореактор и систему отвода пиролизных газов. Термореактор установлен вертикально и выполнен с вертикальной загрузкой. В зоне выхода термореактора расположены слой электропроводного угля и слой изолятора, герметизирующего термореактор, а внутри термореактора расположена газоходная труба, на верхнюю часть которой надет кожух таким образом, что нижняя часть кожуха погружена в электропроводный уголь. В пространстве между газоходной трубой и кожухом расположен фильтр-катализатор. В зоне загрузки термореактора установлено устройство подачи воды. Корпус термореактора снабжен теплозащитной оболочкой, при этом корпус реактора и газоходная труба подключены к соответствующим клеммам для подачи напряжения питания, а газоходная труба через вентиль соединена с системой отвода пиролизных газов. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к термической переработке бытовых, промышленных и других углеводородных отходов для их обезвреживания и последующего использования.

Известна установка пиролиза отходов, содержащая термореактор с косвенным обогревом, систему отвода пиролизных газов, включающую конденсатор, а также систему отвода дымовых газов с системой очистки. Причем в систему отвода пиролизных газов последовательно за конденсатором, выполненным в виде холодильника с проточной водой, включены отстойник жидких осадков, гидрозатвор с катализатором, гидрозатвор с катализатором измерительный, а в систему отвода дымовых газов включен гидрофильтр, соединенный с электрофильтром, при этом приемники жидких углеводородов гидрозатворов и гидрофильтра, а также приемник жидких осадков отстойника соединены через насосы с соответствующими форсунками, размещенными в термореакторе, в котором расположен электронагреватель непосредственного нагрева (пат. РФ №2168676, F 23 G 5/027, заявлено 18.06.99, опубликовано 10.06. 2001г.).

Недостатками установки являются наличие выбросов в атмосферу, сложность конструкции и недостаточная эффективность процесса пиролиза, вызванная тем, что пиролизный газ не полностью восстанавливается, уходя через газоход.

Наиболее близкой к предложенной по совокупности существенных признаков и достигаемому результату и выбранной за прототип является установка для пиролиза углеводородных отходов, содержащая термореактор с электронагревателем и систему отвода пиролизных газов, включающую конденсатор; при этом электронагреватель выполнен с внутренней полостью, соединенной с внутренним объемом термореактора и системой отвода пиролизных газов через газоприемную щель. Конденсатор и отстойник расположены выше уровня термореактора, причем последний соединен с отстойником через патрубок (заявка на изобретение №2002120394/03 (021529) от 29.07.2002, F 23 G 5/027, решение о выдаче патента РФ от 08.10.2003).

Недостатками устройства-прототипа являются

- необходимость увеличения энергии или времени нагрева биомассы через уголь вследствие его малой теплопроводности;

- скапливание жидких углеводородов в нижней части термореактора, медленное их испарение и их взаимодействие с термоактивным углем неполным объемом;

- неполная переработка составляющих процесса в топливный газ, поскольку не весь объем угля прогревается и взаимодействует с парами воды и углеводородами и не весь объем биомассы прогревается достаточно для полной ее переработки.

Предложена установка для пиролиза углеводородных отходов, содержащая термореактор и систему отвода пиролизных газов, в которой в зоне выхода термореактора расположены слой электропроводного угля и слой изолятора, герметизирующего термореактор, а внутри термореактора расположена газоходная труба, на верхнюю часть которой надет кожух таким образом, что нижняя часть кожуха погружена в электропроводный уголь, а в пространстве между газоходной трубой и кожухом расположен фильтр-катализатор, в зоне загрузки термореактора установлено устройство подачи воды, а корпус термореактора снабжен теплозащитной оболочкой, при этом корпус реактора и газоходная труба подключены к соответствующим клеммам для подачи напряжения питания, а газоходная труба через вентиль соединена с системой отвода пиролизных газов.

Система отвода пиролизных газов состоит из последовательно соединенных фильтра-гидрозатвора с катализатором во входном патрубке, компрессора и газгольдера.

Термореактор может быть установлен вертикально и выполнен с вертикальной загрузкой.

Теплоизоляционная оболочка термореактора выполнена из порошкообразного мелкодисперсного угля.

Работа устройства поясняется чертежом, на котором изображен общий вид установки для пиролиза углеводородных отходов.

Установка содержит термореактор 1 с герметично закрывающейся крышкой 2. Внутри термореактора 1 расположена газоходная труба 3, на которую надет кожух 4. В части трубы 3, находящейся под кожухом 4, могут быть дополнительные газовводные отверстия. Под кожухом 4 вокруг трубы 3 находится фильтр-катализатор 5. Нижняя часть кожуха 4 погружена в электропроводный уголь 6, который придавливается и уплотняется сверху загруженной биомассой 7. Изолятор 8 герметизирует внутренний объем термореактора 1 и осуществляет гальваническую развязку между корпусом реактора 1 и газоходной трубой 3. В верхней части реактора 1 установлено устройство 9 подачи воды во внутренний объем реактора. Корпус реактора 1 и газоходная труба 3 подключены к соответствующим клеммам для подачи напряжения питания. Корпус термореактора 1 имеет теплозащитную оболочку 10. Газоходная труба 3 через вентиль 11 соединена с системой отвода пиролизных газов, включающей в себя последовательно соединенные гидрозатвор 12, имеющий катализатор 13 во входном патрубке, компрессор 14 и газгольдер 15.

Установка работает следующим образом.

В термореактор 1 загружают биомассу 7 и герметично закрывают его крышкой 2. При подаче переменного напряжения на клеммы питания на слой электропроводного угля 6 также подается напряжение. Под воздействием электрического тока уголь нагревается до температуры, достаточной для начала процесса пиролиза, достигая максимальной активности - восстановительной способности. Температура внутри реактора 1 поднимается, и происходит пиролиз загруженной биомассы 7, причем кожух 4 выводит тепло из зоны нагрева угля 6 в верхние слои биомассы. В результате ее пиролиза и последующей деструкции в реакторе 1 остается угольный осадок, а газовая составляющая уходит через слой раскаленного угля 6, фильтр-катализатор 5, в газоходную трубу 3. Для интенсификации процесса пиролиза и переработки угольного осадка в зону загруженной биомассы 7 через определенные интервалы времени подается вода с помощью устройства подачи воды 9. Вода превращается в пар и взаимодействует с угольным осадком биомассы 7, образуя топливный газ. При этом топливный газ проходит через тот объем угля 6, который имеет максимальную температуру и активность, так как по нему течет электрический ток. Благодаря этому топливный газ максимально эффективно восстанавливается. Кроме того, вследствие резкого увеличения давления в термореакторе при образовании пара из воды оказывается механическое воздействие на биомассу 7, производится ее ворошение, перемешивание, что интенсифицирует процесс пиролиза. По окончании цикла переработки биомассы 7 расход электропроводного угля 6 компенсируется угольным осадком из переработанной биомассы 7. Таким образом, слой электропроводного угля 6, выполняющий функцию нагревательного элемента, становится постоянно возобновляющимся.

Получившийся топливный газ проходит через вентиль 11 и гидрозатвор 12 с катализатором 13, компрессор 14, в газгольдер 15 и к потребителю.

При переработке отходов пластмасс, линолеума, в процессе пиролиза в составе газовой составляющей могут присутствовать сероводород, оксид серы. Для получения из них полезных веществ, таких, например, как гипс или белильная известь, в фильтре-гидрозатворе можно использовать негашеную известь.

В качестве вентиля 11 может быть использован трехходовый вентиль, который по окончании процесса пиролиза при остывании реактора может быть установлен в положение, при котором внутренний объем реактора через газоходную трубу 3 сообщается с окружающей средой, предотвращая образование сильного разрежения внутри реактора 1.

Теплоизоляционная оболочка термореактора может быть выполнена из порошкообразного мелкодисперсного угля, что позволит значительно уменьшить тепловые потери вследствие низкой теплопроводности угля.

Предложенная установка в сравнении с прототипом позволяет осуществить наиболее полную переработку составляющих процесса в топливный газ за счет использования угля в качестве восстановительной среды и нагревательного элемента, при этом топливный газ проходит именно через раскаленный - термоактивный - объем угля, тем самым наиболее полно восстанавливаясь. Кожух при этом играет также и роль теплопровода, то есть выводит тепловую энергию от зоны нагрева в верхние слои загруженной биомассы. Наличие фильтра-катализатора позволяет улучшить условия образования топливного газа и избежать попадания в выходящий газ твердых частиц угля.

Вертикальный тип загрузки биомассы удобнее и технологичнее горизонтального. К тому же таким образом осуществляется гравитационное уплотнение угля биомассой. Использование мелкодисперсного угольного порошка в качестве теплоизолирующей оболочки позволяет значительно уменьшить тепловые потери вследствие низкой теплопроводности угля.

За счет сведения к минимуму составных частей установки ее конструкция значительно проще прототипа.

Предлагаемая установка позволяет получать топливный газ наиболее экологически чистым способом за счет отсутствия каких бы то ни было выбросов в атмосферу, увеличивая его объем и тепловую энергию.

1. Установка для пиролиза углеводородных отходов, содержащая термореактор и систему отвода пиролизных газов, отличающаяся тем, что термореактор установлен вертикально и выполнен с вертикальной загрузкой, в зоне выхода термореактора расположены слой электропроводного угля и слой изолятора, герметизирующего термореактор, а внутри термореактора расположена газоходная труба, на верхнюю часть которой надет кожух таким образом, что нижняя часть кожуха погружена в электропроводный уголь, а в пространстве между газоходной трубой и кожухом расположен фильтр-катализатор, в зоне загрузки термореактора установлено устройство подачи воды, а корпус термореактора снабжен теплозащитной оболочкой, при этом корпус реактора и газоходная труба подключены к соответствующим клеммам для подачи напряжения питания, а газоходная труба через вентиль соединена с системой отвода пиролизных газов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система отвода пиролизных газов состоит из последовательно соединенных фильтра-гидрозатвора с катализатором во входном патрубке, компрессора и газгольдера.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционная оболочка термореактора выполнена из порошкообразного мелкодисперсного угля.