Устройство переработки отходов рисового производства в аморфный кремнезем с содержанием угля

Авторы патента:

C10B53/00 - Деструктивная перегонка твердого сырья специальных видов или особой формы и размеров (мокрое коксование торфа C10F)

C01B33/12 - диоксид кремния; его гидраты, например чешуйчатая кремниевая кислота

Владельцы патента RU 2788378:

СИНГАЛЛ ЦОРП ЛТД (GB)

Изобретение относится к переработке органических отходов, а именно, к устройствам для их переработки путем пиролиза с получением горючего газа и может быть использовано для утилизации отходов заводов по производству риса с получением аморфного кремнезема с содержанием угля. Устройство переработки отходов рисового производства в аморфный кремнезем с содержанием угля состоит из последовательно установленных питающего бункера, пиролизера с вентиляцией влажной воздушной смесью, воздуходувки, вихревого уловителя и циклона, соединенных между собой теплоизолированными стальными трубами. Устройство также содержит линию выгрузки аморфного кремнезема с углем, представляющую собой систему шнеков, бункеры накопители и блок управления системой. Обеспечивается получение высокочистого аморфного кремнезема с углем и горючего газа из шелухи риса, а также сокращение выбросов углекислого газа и оксидов азота в атмосферу. 1 ил.

Основные способы утилизации отходов производства риса (рисовой шелухи) - это вывоз на полигоны ТБО и сжигание. При обычном сжигании образуется углекислый газ и кристаллический кремнийсодержащий зольный остаток.

В рамках изучения прикладных проблем переработки рисовой шелухи было разработано техническое решение, заключающееся в использовании пиролизера, вентилируемого влажной воздушной смесью. В ходе высокотемпературного разложения (пиролиза) образуется низкокалорийный горючий газ и зольный остаток, преимущественно состоящий из аморфного диоксида кремния и угля. Аморфная структура делает кремнезем из рисовой шелухи ценным продуктом для многих отраслей промышленности: резинотехническое производство, лакокрасочное производство, фармацевтика и т.п., а высокопористая структура угля, после процедуры активации, позволяет использовать его в системах очистки газов, жидкостей, в фармацевтике в качестве сорбирующего средства и т.д. В процессе переработки рисового зерна в крупу в качестве отходов (шелухи риса) получают до 20% веса от необрушенного зерна риса. Из 1 тонны шелухи риса можно получить 195 кг аморфного кремнезема с содержанием угля, где 160 кг - аморфный диоксид кремния (SiO₂) и 35 кг - высокопористый уголь (С).

Техническая реализация предлагаемого подхода позволила не только получать высокочистые аморфный кремнезем и активированный уголь из шелухи риса, а также ценный горючий газ, но и существенно сократить выбросы углекислого газа и оксидов азота в атмосферу.

В соответствии с полученными результатами по пиролизу шелухи риса в Краснодарском крае если осуществлять сжигание 100 кг шелухи в обычных условиях, это приведет к выбросу в атмосферу 124 кг углекислого газа и около 100 кг оксида азота.

В рамках же реализации предлагаемого комплексного подхода выбросы СО2 сокращены до 2 кг на 100 кг шелухи, азот же в основном элиминируется в молекулярном состоянии (N2). При окончательном сгорании горючего газа (используется или для выработки тепла в паровом котле или для генерации электроэнергии в биомассовом газогенераторе), выбросы оксида углерода (СО₂) увеличиваются на 5 кг, составляя суммарно 7 кг на 100 кг шелухи.

Из уровня техники известно устройство утилизации сыпучих органических отходов, содержащее последовательно установленные питательный бункер, газогенератор, вихревой уловитель, теплообменники и скрубберы, а также линию выгрузки зольного остатка, отвод которой подключен между газогенератором и вихревым уловителем (см. патент RU145436, кл. C10B 53/00, опубл. 20.09.2014). Технической проблемой является создание компактного и экономичного устройства переработки органических отходов, обеспечивающего их максимально полное использование.

В предлагаемом устройстве переработки отходов рисового производства (шелухи риса), содержащем последовательно установленные питающий бункер, пиролизер с воздуходувкой, вихревой уловитель и циклон, соединенные между собой теплоизолированными стальными трубами для горючего газа, а также линию выгрузки аморфного кремнезема с углем, представляющей собой систему шнеков (шнек 1 - 3), бункеры накопители и блок управления системой (щиты управления 1 - 3).

Совокупность изложенных признаков позволяет решить вышеуказанную техническую проблему и получить технический результат, заключающийся в повышении эффективности переработки органических отходов за счёт получения высококачественного аморфного кремнийсодержащего остатка с высокопористым углем.

Конструкция пиролизера не имеет движущихся частей, особую конфигурацию футеровки, что позволило улучшить параметры вихреобразования при сжигании шелухи - которая кратковременно подвергается высокотемпературному воздействию, что не позволяет кремнезему кристаллизоваться и дожечь углерод в составе шелухи, который также является востребованным высокомаржинальным продуктом. Блок управления системой оснащен датчиками температуры и давления, и регулирует подачу воздуха, частотные регуляторы подачи сырья, а также управляет системой выгрузки продукта. Вихревой уловитель разделяет горючий газ и продукт - аморфный кремнезем с высокоактивным углем. 95% основного продукта отводится из циклонного уловителя через шнеки 1 и 3, а оставшиеся в горючем газе 5% оседают в циклоне. Газ выходит через циклон и далее может быть использован для теплогенерации. Также он может быть утилизирован на факеле.

Все оборудование герметично. Устройство оборудовано системой автоматики, обеспечивающей остановку оборудования в случае перегрева, разгерметизации или сбоя в работе узлов комплекса. Оборудование, связанное с нагревом, поставляется в термоизоляционных кожухах. Вредные выбросы в водные источники отсутствуют, расчет результатов выбросов в атмосферу не превышает нормы, принятые в РФ.

Уникальность оборудования определяется специальной конструкцией пиролизера, позволяющего получать 100% аморфный продукт, найден способ получения высокопористого углерода, обеспечивающий существенное снижение выбросов СО₂ и оксида азота в атмосферу, таким образом переработка отходов рисового производства производится экологически чистым способом. Таким образом, устройство позволяет получить полностью аморфный без кристаллических включений продукт - кремнезем с высокопористым активным углеродом, не сжигая углерод, что снижает на порядок выбросы СО₂ и оксида азота в атмосферу в сравнении с обычными способами утилизации отходов, что позволяет считать данную технологию переработки отходов экологичной и эффективной.

Устройство работает следующим образом.

Органическое сырье (рисовая шелуха) подается из питающего бункера 4 в пиролизер 3, внутри которого происходит высокотемпературное разложение шелухи риса на горючий газ и аморфный продукт (диоксид кремния и уголь). Горючий газ с теплотворной способностью около 1000 ккал/м³ и аморфный кремнезем с углем из пиролизера 3 поступают в вихревой уловитель 5, в котором происходит разделение газа и продукта. Очищенный газ поступает в циклон 6, а далее через стальную трубу подается на факел или в систему тепло/электро-генерации. Основная часть аморфного кремнезема с углем посредством шнеков 8, 9, 10 поступают из вихревого уловителя 5 в бункер-накопитель 7, небольшая часть продукта оседает в циклоне и также подается в бункер-накопитель 2. Особенность внутренней конструкции пиролизера и правильно подобранные режимы эксплуатации устройства переработки отходов рисового производства позволяют получить горючий газ, аморфный кремнезем без дожигания угля, который сам является ценным продуктом, используемым в различных областях промышленности, причем обладающим повышенными характеристиками по сорбции и площади поверхности в сравнении с аналогами, имеющимися на рынке, при очень низкой себестоимости.

На фиг. 1 представлено устройство переработки отходов рисового производства содержащее:

1. Щиты управления;

2. Воздухобудку;

3. Пиролизер;

4. Питающий бункер;

5. Вихревой уловитель;

6. Циклон;

7. Бункер накопитель 1;

8. Шнек 1;

9. Шнек 3;

10. Шнек 2;

11. Бункер накопитель 2.

Устройство переработки отходов рисового производства в аморфный кремнезем с содержанием угля, состоящее из последовательно установленных питающего бункера, пиролизера с вентиляцией влажной воздушной смесью, воздуходувки, вихревого уловителя и циклона, соединенных между собой теплоизолированными стальными трубами, а также линии выгрузки аморфного кремнезема с углем, представляющей собой систему шнеков, бункеры накопители и блок управления системой.

Группа изобретений относится к оборудованию для переработки отсортированных и несортированных твердых коммунально-бытовых отходов для производства энергии. Технический результат - увеличение качества производимого синтез-газа и уменьшение общего объема отходов.

Способ и установка для получения активированного угля из отходов зерноперерабатывающей и лесной промышленности // 2785170

Изобретение относится способу получения активированного угля. Предложен способ получения активированного угля из отходов зерноперерабатывающей и лесной промышленности, который включает следующие стадии: экструдирование отходов до порошка дисперсностью 1-3 мм, гранулирование отходов для получения пеллет, сушку при температуре 120-180°С, перемещение пеллет горизонтальным шнеком в нижнюю часть печи карбонизации для нагрева до температуры 300-850°С без доступа кислорода, далее смесь газа и кокса подают в циклон, где разделяют ее на кокс и пиролизный газ, кокс горизонтальным шнеком направляют в нижнюю часть печи термогазовой активации, где его нагревают до 700-900°С за счет непосредственного контакта внутренних стенок печи активации и вертикальных пластин внутри ее корпуса, с получением активированного угля, который охлаждают до 30-40°С и направляют на фасовку.

Способ получения твердого топлива из биомассы и устройство для производства твердого топлива из биомассы // 2784876

Изобретение относится к получению твердого топлива из биомассы. Предложен способ получения твердого топлива из биомассы, включающий в себя стадию карбонизации путем нагревания формованного изделия из биомассы, образовавшегося путем формования первичного материала биомассы, в барабанной печи с внешним типом нагревания, при этом перед стадией карбонизации путем нагревания формованное изделие из биомассы вводится в зону основной части барабанной печи без нагревания, где барабанная печь включает зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, при этом зона без нагревания включает спиральную пластину на внутренней периферийной поверхности и барабанная печь включает также зону нагрева, расположенную после зоны без нагревания, которая снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, и где зона нагрева включает подъемную пластину на ее внутренней периферийной поверхности.

Способ и установка для гидроочистки пиролизного масла // 2776706

Изобретения относятся к способам получения углеводородов и устройствам для его осуществлоения. Опиан способ получения углеводородов из биомассы, включающий стадию пиролиза, на которой сухую биомассу косвенно нагревают до температуры примерно 350-500°С в инертной среде, при этом получают продукт пиролиза и уголь; сепарацию продуктов пиролиза, на которой уголь отделяется от продукта пиролиза, газификацию, на которой отделенный уголь косвенно нагревают до температуры примерно 900-1300°С в среде, содержащей водяной пар, для восстановления указанного угля с образованием синтез-газа, охлаждения и очистки полученного синтез-газа с целью получения очищенного синтез-газа, содержащего в основном монооксид углерода СО и водород Н2, стадию газового сепаратора, на которой указанный газообразный водород отделяют от очищенного синтез-газа, причем, способ предусматрвет извлечение пиролизного масла из продукта пиролиза, рекуперацию по меньшей мере части отделённого газообразного водорода на стадии гидрирования, на которой пиролизное масло подвергается гидрированию в присутствии газообразного водорода, при этом получают углеводороды, которые по существу не содержат кислорода.

Способ переработки отходов из полимерных, композитных и резинотехнических материалов и устройство для его осуществления // 2773469

Изобретение относится к способу переработки отходов производства и потребления из полимерных, композитных и резинотехнических материалов и устройству для его осуществления. Предложен способ, в котором формируют посредством расплавления ванну жидкометаллического теплоносителя, состоящего из одного или более металлов из группы: свинец, висмут, цинк, алюминий, медь, при этом перегревают теплоноситель на 50-150 °С выше температуры плавления, создают на поверхности расплава теплоносителя сепарирующий слой путем расплавления на поверхности расплава теплоносителя комплекса солей щелочных и щелочноземельных металлов и над сепарирующем слоем рафинирующий слой путем расплавления активных добавок, состоящих из щелочных и/или щелочноземельных металлов.

Способ гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья и органических отходов // 2773424

Настоящее изобретение относится к области переработки органического сырья, например древесины, торфа, сланцев, угля, промышленных и бытовых отходов, содержащих органические составляющие, отходов растениеводства, животноводства и т.п., и может найти применение в химической, лесо- и нефтеперерабатывающих отраслях, коммунальном, сельском хозяйстве и других отраслях промышленности методом гидротермальной карбонизации.

Элемент ротора для использования в реакторе абляционного пиролиза, реактор абляционного пиролиза и способ пиролиза // 2766091

Изобретение относится к области переработки в полезные продукты жидких и/или твердых углеводородных отходов, таких как нефтяной шлам, отработанное масло, шины, древесина и любые виды пластика. Изобретение относится, в частности, к элементу ротора для использования в реакторе абляционного пиролиза, реактору и способу абляционного пиролиза, и их использованию в процессе переработки отходов в топливо, в частности, к процессу переработки пластика в топливо.

Печь // 2763026

Группа изобретений относится к способу розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы в установке для производства указанного топлива, и устройству для розжига печи посредством сжигания топлива, полученного путем деполимеризации отходов пластмассы и для производства указанного топлива.

Печь для термической переработки кускового топлива // 2755121

Изобретение относится к области термической переработки различного твердого углеродсодержащего топлива. Предложена печь для термической переработки кускового топлива, которая представляет собой цилиндрическую вертикальную реторту, в центральной части которой происходит процесс полукоксования за счет поступающего через щелевые отверстия в реторте теплоносителя – нагретый газ, газ на охлаждение подается в нижнюю часть реторты, жидкие и газообразные продукты полукоксования отводятся через патрубок в верхней части реторты, при этом в верхней и нижней части реторты расположены шнеки с перфорированными и цельными витками, на поверхности которых имеются лопасти, шнеки вращаются в противоположенную сторону движения исходного сырья с целью регулирования времени нахождения продукта в зоне сушки, перемешивания продукта и охлаждения, удаления мелкодисперсной фракции через разгрузочное окно.

Система переработки отходов // 2753860

Изобретение относится к переработке отходов, а именно к способу переработки отходов для системы переработки отходов, имеющей нагревательную камеру, первичную камеру, расположенную внутри нагревательной камеры, вторичную камеру и крышку. Способ включает следующие этапы: загрузку сырья в первичную камеру, нагрев вторичной камеры, нагрев нагревательной камеры с сырьем внутри, вращение первичной камеры во время нагрева первичной камеры, охлаждение нагревательной камеры после ее нагрева, и удаление оставшегося концентрата после нагрева нагревательной камеры, сбор в крышке синтез-газа, полученного при нагревании нагревательной камеры, подачу синтез-газа из первичной камеры во вторичную камеру через вытяжной канал первичной камеры и вытяжной канал вторичной камеры, при этом первичная камера соединена со вторичной камерой вытяжным каналом первичной камеры, который напрямую соединен с вытяжным каналом вторичной камеры, сжигание синтез-газа во вторичной камере и выведение сгоревшего газа из системы переработки отходов через вытяжной канал вторичной камеры, соединенный со вторичной камерой.

Способ получения особо чистого синтетического кристобалита фракцией 74-390 мкм // 2786525

Изобретение может быть использовано в оптике, светотехнике, приборостроении при получении кристобалита особой чистоты для материалов оптоволоконных компонентов. Способ термической обработки порошка синтетической двуокиси кремния, полученного золь-гель технологией, с содержанием Li до 1 ppm включает высушивание порошка от остаточной влаги при 150-300°С в кварцевом реакторе во вращающейся печи с покачиванием.