Способ получения сорбента органических соединений

Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов. Способ включает пиролиз изношенных шин с получением углеродного остатка, его активацию водяным паром, охлаждение, дополнительную активацию за счет периодической подачи в пиролизную камеру воды в несколько ступеней. Процесс осуществляют при периодическом изменении давления в пиролизной камере на 10-30% от номинального давления с периодом, равным 0,5-3,0 минуты. При каждом нагнетании парогазовой смеси из нагнетательного цилиндра в верхнюю часть пиролизной камеры и при неподвижном состоянии поршня нагнетательного цилиндра после такта нагнетания непрерывно измеряют и регистрируют разность давлений сверху и снизу углеродного остатка, и по времени снижения разности давлений от максимального до минимального значения оценивают газопроницаемость углеродного остатка. При этом подключают дифманометр с электрической дистанционной передачей сигнала на вторичный показывающий и записывающий прибор одной полостью выше, а другой полостью ниже углеродного остатка в пиролизной камере. Технический результат заключается в возможности повышения эффективности сорбента за счет обеспечения оценки его плотности и газопроницаемости при активации углеродного остатка пиролиза изношенных шин. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам получения сорбентов органических соединений из углеродного остатка, образующегося в процессе пиролиза резиносодержащих отходов, в том числе изношенных автомобильных шин.

Известен способ получения сорбента органических соединений из углеродного остатка, образующегося в процессе пиролиза резиносодержащих отходов, в том числе изношенных шин (патент РФ №2396208 С1, кл. С01В 31/08, опубл. 10.08.2010, бюл. №22), включающий активацию углеродного остатка водяным паром, подаваемым в пиролизную камеру снизу от стороннего источника в течение не менее 10 мин, охлаждение углеродного остатка от температуры 450-500°С до температуры 150-200°C с дополнительной его активацией за счет периодической подачи сверху в пиролизную камеру воды в несколько ступеней в количестве не менее 0,12 л на 1,0 кг остатка, с перерывами между ступенями не менее 7 минут и суммарном количестве охлаждающей воды на всех ступенях охлаждения, не превышающем 0,5 л на 1 кг углеродного остатка, процесс активации и охлаждения углеродного остатка осуществляют в пиролизной камере, внутреннее пространство которой связано трубопроводом с одной из полостей нагнетательного пневмоцилиндра, вторая полость этого пневмоцилиндра связана с атмосферой, а поршень со штоком которого жестко соединены со штоком и поршнем силового пневмоцилиндра двухстороннего действия, при этом процесс осуществляют при периодическом изменении давления в пиролизной камере на 10-30% от номинального давления с периодом, равным 0,5-3,0 минуты.

Однако этот способ имеет низкую эффективность оценки газопроницаемости углеродного остатка при активации и охлаждении его водой в пиролизной камере.

Технический результат изобретения - повышение эффективности оценки газопроницаемости углеродного остатка при активации и охлаждении его водой в пиролизной камере за счет того, что при каждом нагнетании парогазовой смеси из нагнетательного цилиндра в верхнюю часть пиролизной камеры и при неподвижном состоянии поршня нагнетательного цилиндра после этого такта нагнетания непрерывно измеряют и регистрируют разность давлений сверху и снизу углеродного остатка, и по времени снижения этой разности давлений от максимального до минимального значения ведут оценку газопроницаемости углеродного остатка на данный момент времени и изменения ее во времени в процессе обработки и охлаждения углеродного остатка водой путем подключения дифманометра с электрической дистанционной передачей сигнала на вторичный показывающий и записывающий прибор одной полостью выше, а другой полостью ниже углеродного остатка в пиролизной камере.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения сорбента органических соединений, включающем пиролиз резиносодержащих отходов, в том числе изношенных шин, с получением углеродного остатка, активацию углеродного остатка водяным паром, подаваемым в пиролизную камеру снизу от стороннего источника в течение не менее 10 мин, охлаждение углеродного остатка от температуры 450-500°С до температуры 150-200°C с дополнительной его активацией за счет периодической подачи сверху в пиролизную камеру воды в несколько ступеней в количестве не менее 0,12 л на 1,0 кг остатка, с перерывами между ступенями не менее 7 минут и суммарном количестве охлаждающей воды на всех ступенях охлаждения, не превышающем 0,5 л на 1 кг углеродного остатка, процесс активации и охлаждения углеродного остатка осуществляют в пиролизной камере, внутреннее пространство которой связано трубопроводом с одной из полостей нагнетательного пневмоцилиндра, вторая полость этого пневмоцилиндра связана с атмосферой, поршень со штоком которого жестко соединены со штоком и поршнем силового пневмоцилиндра двухстороннего действия. При этом процесс осуществляют при периодическом изменении давления в пиролизной камере на 10-30% от номинального давления с периодом, равным 0,5-3,0 минуты, при каждом нагнетании парогазовой смеси из нагнетательного цилиндра в верхнюю часть пиролизной камеры и при неподвижном состоянии поршня нагнетательного цилиндра после этого такта нагнетания непрерывно измеряют и регистрируют разность давлений сверху и снизу углеродного остатка и по времени снижения этой разности давлений от максимального до минимального значения ведут оценку газопроницаемости углеродного остатка на данный момент времени и изменения ее во времени в процессе обработки и охлаждения углеродного остатка водой, путем подключения дифманометра с электрической дистанционной передачей сигнала на вторичный показывающий и записывающий прибор одной полостью выше, а другой полостью ниже углеродного остатка в пиролизной камере.

На чертеже схематично изображена установка для проведения способа получения сорбента органических соединений из углеродного остатка, образующегося в процессе пиролиза резиносодержащих отходов, в том числе изношенных шин.

Установка содержит пиролизную камеру 1, в которую по каналу 2 через затвор 3 поступают разрезанные на куски изношенные шины 4. После завершения процесса пиролиза изношенных шин в пиролизную камеру 1 подают воду через вентиль 5, а водяной пар - через вентиль 6. Активированный углеродный остаток 4 из пиролизной камеры 1 удаляют через затвор 7 по каналу 8.

Внутреннее парогазовое пространство пиролизной камеры 1 соединено трубопроводом 9 с одной полостью нагнетательного пневмоцилиндра 10, а другая полость этого пнемоцилиндра соединена с атмосферой. Поршень 11 со штоком 12 нагнетательного пневмоцилиндра 10 жестко соединены со штоком 13 и поршнем 14 силового пневмоцилиндра 15.

Дифманометр 16 с электрической дистанционной передачей сигнала на вторичный показывающий и записывающий прибор 17 одной (плюсовой) камерой соединен трубопроводом 18 с парогазовым пространством в пиролизной камере 1 выше углеродного остатка 4, а другой (минусовой) камерой трубопроводом 19 соединен с пространством в пиролизной камере 1 ниже углеродного остатка 4. Трубопроводы 18 и 19 соединены между собою обратным клапаном 20, который пропускает парогазовую смесь из пространства ниже углеродного остатка 4 в пространство пиролизной камеры 1 выше углеродного остатка 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Сырье подают в пиролизную камеру 1 по каналу 2 после открытия затвора 3, затем осуществляется процесс пиролиза. Получившийся углеродный остаток 4 охлаждают в пиролизной камере 1 от температуры 450-500°С до 150-200°С путем подачи воды через вентиль 5 и активируют водяным паром, подаваемым через вентиль 6. При этом перед подачей охлаждающей воды углеродный остаток 4 подвергают активации водяным паром, подаваемым от стороннего источника через вентиль 6 в течение не менее 10 мин, а подачу охлаждающей воды через вентиль 5 осуществляют в несколько ступеней из расчета не менее 0,12 л на 1,0 кг остатка, при этом перерывы между ступенями составляют не менее 7 мин, в течение которых осуществляется постепенная активация углеродного остатка паром, образовавшимся на предыдущих ступенях охлаждения. Суммарное количество охлаждающей воды на всех ступенях охлаждения, приходящееся на 1 кг углеродного остатка, не должно превышать 0,5 л.

При каждом нагнетании парогазовой смеси из нагнетательного цилиндра 10 в верхнюю часть пиролизной камеры 1 и при неподвижном состоянии поршня нагнетательного цилиндра 11, после этого такта нагнетания, непрерывно измеряют дифманометром 16 и регистрируют вторичным прибором 17 разность давлений сверху и снизу углеродного остатка 4. В этом случае парогазовая смесь через обратный клапан 20 не проходит, он закрыт.

Разность давлений между точкам выше углеродного остатка 4 и ниже его в пиролизной камере 1 постепенно понижается потому, что парогазовая смесь из верхней парогазовой части пиролизной камеры 1 проходит во всю толщину углеродного остатка 4, в том числе и ниже его, и давление во всех точках пиролизной камеры 1 выравнивается, то есть разность давлений снижается фактически до нулевого значения. Углеродный остаток - это мелкодисперсная масса с микропорами, через которые, как через микродроссели, проходит парогазовая смесь.

По времени снижения этой разности давлений от максимального до минимального значения ведут оценку газопроницаемости углеродного остатка на данный момент времени и изменения ее во времени в процессе обработки и охлаждения углеродного остатка водой.

Оценка газопроницаемости углеродного остатка - это косвенная оценка, очень важная оценка таких параметров, как плотность и изменение плотности углеродного остатка в процессе его производства при активации и охлаждении в пиролизной камере.

Принимая диаметр пиролизной камеры равным 1,5 м, высоту (максимальную высоту) углеродного остатка в пиролизной камере равной 1,0 м, учитывая литературные данные по микропористости и гранулометрическому составу углеродного остатка после пиролиза изношенных шин, расчетами установлено, что необходимый перепад давлений на углеродном остатке высотой 1 м должен составлять 394,0 Па (39,4 мм вод. ст.), чтобы частицы газа могли пройти с верхней части углеродного остатка в его нижнюю часть. Время выравнивания этого перепада давления на углеродном остатке толщиной 1 м составляет 28,57 секунды после совершения нагнетания парогазовой смеси нагнетательным цилиндром в пиролизную камеру.

В качестве дифманометра 16 использован дифманометр типа ДМ-3583М на перепад давлений 0-1600 Па (160 мм вод. ст.). В книге (Кремлевский, П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. 1989. - 701) на стр.184 отмечается, что «Дифманометры типа ДМ-3583М изготовляются на давление до 16 МПа и на все пределы измерения по нормальному ряду от 1,6 до 630 кПа». «Номинальное значение взаимной индуктивности между первичной обмоткой и выходной цепью при Δр_mах равно 10 мГ», то есть выходной сигнал для этого дифманометра изменяется в пределах 0-10 мГн.

В качестве вторичного показывающего и регистрирующего прибора 17 использован КСД-250 на перепад давлений 0-1600 Па. В книге-каталоге (Вторичные приборы. Функциональная аппаратура. Тематический каталог №5. Выпуск 1. Промышленная группа «Метран». Челябинск: ООО «Фартекс», 2006. - 113 с.) на стр.81 отмечается, что показывающий и регистрирующий прибор КСД-250 предназначен для измерения и регистрации «сигналов от дифференциально-трансформаторных датчиков давления, уровня, напора (типа ДМ и т.п.). Для этого прибора «Входные сигналы: 0…10 или - 10…0…10 мГн».

Таким образом, заявляемый способ получения сорбента органических соединений из углеродного остатка, образующегося в процессе пиролиза резиносодержащих отходов, в том числе изношенных шин, повышает эффективность оценки газопроницаемости углеродного остатка при активации и охлаждении его водой в пиролизной камере.

Способ получения сорбента органических соединений, включающий пиролиз резиносодержащих отходов, в том числе изношенных шин, с получением углеродного остатка, активацию углеродного остатка водяным паром, подаваемым в пиролизную камеру снизу от стороннего источника в течение не менее 10 мин, охлаждение углеродного остатка от температуры 450-500°С до температуры 150-200°C с дополнительной его активацией за счет периодической подачи сверху в пиролизную камеру воды в несколько ступеней в количестве не менее 0,12 л на 1,0 кг остатка, с перерывами между ступенями не менее 7 мин и суммарном количестве охлаждающей воды на всех ступенях охлаждения, не превышающем 0,5 л на 1 кг углеродного остатка, при этом процесс осуществляют в пиролизной камере, внутреннее пространство которой связано трубопроводом с одной из полостей нагнетательного пневмоцилиндра, вторая полость этого пневмоцилиндра связана с атмосферой, а поршень со штоком которого жестко соединены со штоком и поршнем силового пневмоцилиндра двухстороннего действия, при этом процесс осуществляют при периодическом изменении давления в пиролизной камере на 10-30% от номинального давления с периодом, равным 0,5-3,0 мин, отличающийся тем, что при каждом нагнетании парогазовой смеси из нагнетательного цилиндра в верхнюю часть пиролизной камеры и при неподвижном состоянии поршня нагнетательного цилиндра после этого такта нагнетания непрерывно измеряют и регистрируют разность давлений сверху и снизу углеродного остатка, и по времени снижения этой разности давлений от максимального до минимального значения ведут оценку газопроницаемости углеродного остатка на данный момент времени и изменении ее во времени в процессе обработки и охлаждения углеродного остатка водой путем подключения дифманометра с электрической дистанционной передачей сигнала на вторичный показывающий и записывающий прибор одной полостью выше, а другой полостью ниже углеродного остатка в пиролизной камере.