Пиролизная установка по переработке резинотехнических отходов с минимальным вредом окружающей среде

пиролизная установка по переработке резинотехнических отходов с минимальным вредом окружающей среде

Целью данной работы является получение из резинотехнических отходов вторичных ресурсов с последующим их использованием. Задачами являются лабораторные испытания, испытания с выявлением недостатков с последующим их устранением.

После процесса пиролиза образуются такие продукты как: углеводород, пиролизное топливо, металлокорд, пиролизный газ [4]. Но в данной статье внимание будет уделено таким полученным продуктах как углеводород и пиролизное топливо.

Углеводород может использоваться в качестве сорбентов при очистке сточных вод от тяжёлых металлов, при сборе нефтяных разливов, так же можно использовать в качестве красителя для производства красок, в лёгкой промышленности для окраски искусственных кож, хлопчатобумажной ткани [2].

Применение пиролизного топлива самое разнообразное от простого сжигания в топках разнообразных печей до разгонки на фракции (бензин, солярка, мазут). Одним из практических примеров применения пиролизного топлива в качестве альтернативной замены мазута для отапливания теплиц [3].

Преимущества данной технологии:

• 1) низкая (по сравнению с другими технологиями) потребность в электроэнергии, замкнутость цикла и экономичность;
• 2) возможность использования для технологических потребностей топлив различного вида: жидкое, твердое, газообразное;
• 3) безотходность;
• 4) экологическую безопасность.

Преимущество пиролиза по сравнению со сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, трудно поддающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмасса, отработанные масла, отстойные вещества [5]. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов [8].

К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных вложений [10].

резинотехнический переработка изношенный шина.

Рисунок 1 — Технологическая схема переработки резинотехнических изделий.

Работа установки.

Для начала реактор нагревается, после чего загружается сырьё в основную колонну при температуре 200−3000, но при этом не допускать нагрева реактора свыше 6000. После чего получается жидкая фракция, которая через электрофильтр и сепаратор, очищенная от пылевидных осадков направляется в резервуар с двумя колоннами, где при температуре 300−5000 жидкая фракция конденсируется, и на выходе получается очищенное пиролизное топливо. Для нейтрализации вредных веществ в окружающую среду установлен вентилятор.

Резинотехнические отходы загружаются в реактор и под воздействием температуры подвергаются пиролизу с образованием пиролизного топлива, углеводорода и отделением металлокорда.

Задачей изобретения является повышение производительности установки и получения продуктов с последующим использованием в различных отраслях промышленности.

Технический результат достигается нагреванием отходов без доступа кислорода, вследствие чего не будет условий для возгораний.

В качестве объекта пиролиза выбраны резинотехнические отходы, результаты представлены в табл. 1 и 3.

Таблица 1 Описание внешнего вида и физико-химические свойства полученной продукции.

В процессе работы пиролизной установки проведено точное обследование получаемых продуктов. Так как пиролизное топливо произвелось в виде темной маслянистой жидкости, можно сделать вывод, что продукт готов к разгонке на бензиновую фракцию и мазут.

Таблица 2 Результаты производительности патента РФ № 2 220 986 от 10.01.2004 г. «Способ переработки резиносодержащих отходов», Заявка на выдачу патента № 2 003 111 988 от 24.04.2003 г., Международная заявка PCT/RU 2004/153 от 12.05.2004 г. «Способ переработки резиносодержащих отходов» дата приоритета 24.04.2003 г.

Таблица 3 Результаты производительности установки. Данные получены из 1тонны резинотехнических отходов.

Данные в таблице были представлены по результатам 20 опытов, и выбрано среднее значение. После проделанных опытов можно сделать вывод, что при изменениях работы реактора, при установке дополнительных резервуаров, можно регулировать получение пиролизного топлива, так как оно наиболее выгодно с экономической точки зрения. Почему именно пиролизное топливо нас интересует больше других представлено ниже в расчете экономической эффективности.

Был произведен расчет экономической эффективности применения данной установки на мусоросортировочной станции.

Продолжительность технологического процесса (цикл) переработки резинотехнических отходов методом пиролиза с загрузкой и выгрузкой в реактор составляет ф=3 часа. Количество циклов в сутки n=8. Установка перерабатывает в сутки:100кгх8цикл=800 кг отходов, а в месяц 800кгх30=24 000 кг=24 т (в год 216 тонн).

При пиролизе на 100 кг резинотехнических отходов получается:

• — пиролизное топливо = 60 кг;
• — техуглерод = 30 кг;
• — металлокорд = 10 кг;
• — пиролизный газ = 1 кг.

При переработке резинотехнических отходов в сутки получены:

• 1) Пиролизное топливо: 60кгх8сут/цикл=480 кг/сут;
• 2) Техуглерод: 30кгх8сут/цикл=240кг/сут;
• 3) Металлокорд: 10кгх8сут/цикл=80кг/сут.

Произведем расчет внедрения пиролизного топлива в автопарк мусоросортировочного комплекса.

Для начала следует перевести 480 кг в литры.

V=m/p=480/9,85=49л.

После разгонки пиролизного топлива по среднестатистическим данным получается:

• — Бензин — 25%;
• — Дизельное топливо — 50%;
• — Мазут — 24%.

То есть за сутки получается:

• — бензин = 12,5л;
• — дизельное топливо = 25л;
• — мазут = 12л.

На примере рассмотрим стандартный большегрузный автомобиль (тип КАМАЗ) вместимостью топлива 240л. С расходом топлива 32л на 100 км.

Работа установки=240л/25л=9,6 дней;

Работа автомобиля=240л/32л=7,5 дней.

Для полной заправки автомобиля и его работы продолжительностью 7,5 рабочих дней необходимо около 9,6 дней работы пиролизной установки.

С учетом изменения работы реактора и изменения рабочих циклов в большую или меньшую сторону можно регулировать работу установки в нужных параметрах для предприятия. Техуглероду, металлокорду, бензину и мазуту аналогично можно найти свое применение в автомобильном парке мусоросортировочного комплекса. Делая вывод можно сказать что работа пиролизной установки является экономически эффективным, так как затраты на покупку дизельного топлива если и будут то будут минимальны.

Результаты низкотемпературного пиролиза (конечный продукт):

• — прессованный металлокорд, используется в металлургической промышленности — до 10 — 20%;
• — синтетическая нефть — 40−45% - по своим свойствам замещает или превосходит некоторые нефтепродукты;
• — углерод технический — 25−35%. Пригоден для использования в резинотехнических смесях различного назначения; в металлургии, производстве лакокрасочных и строительных материалов, топливных брикетов;
• — пиролизный газ — аналог природного газа 5−10% [2].

В качестве вывода можно отметить, что в процессе работы пиролизной установки проведено точное обследование получаемых продуктов. После проделанных опытов можно сделать вывод, что при изменениях работы реактора, при установке дополнительных резервуаров, можно регулировать получение пиролизного топлива, так как оно наиболее выгодно с экономической точки зрения. Таким образом, не только утилизируются трудно разлагаемые отработанные резинотехнические отходы, но и получаются продукты пиролиза, которые могут быть использованы потребителем, и заменить свои аналоги из природного сырья. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной, т. е. вместо гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности — коммерческую переработку отходов.

• 1. Аникиев В. В., Захарова П. В. и др. Инженерная защита окружающей среды. Очистка вод. Утилизация отходов. -М.: Изд-во ассоциации строительных вузов, 2002. 295 с.
• 2. Аникин Е. В. Инновационные технологии в сельскохозяйственном производстве, пищевой и перерабатывающей промышленности. Ижевск, ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2013 г. с. 24−25.
• 3. Аникин Е. В. Вестник КИГИТ. Сухой пиролиз — решение проблемы роста резинотехнических отходов. Ижевск, Камский институт гуманитарных и инженерных технологий, 2014 г. с. 68−70.
• 4. Багрянцев Г. И., Черников В. Е. Термическое обезвреживание и переработка промышленных и бытовых отходов. Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки — аналитические обзоры. Новосибирск, 1995 г. — 501с.
• 5. Белозеров Н. В. Технология резины. — М.: Химия, 1964. с.
• 6. Бородин И. Ф. Проблемы автоматизации сельскохозяйственного производства // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве» Углич, 13−15 марта 1995. — М.: Изд-во ВИМ, 1995. С. 3−6
• 7. Григорьева Н. А., Жагфаров Ф. Г. Пиролиз углеводородного сырья. Методические указания по выполнению курсового проектирования. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2006 — 32 с.
• 8. Ким К. К., Карпова И. М. Новый метод утилизации автомобильных шин с металлокордом /К.К. Ким //Безопасность жизнедеятельности. — 2007. — № 7. — с.24−27
• 9. Орлов Д. С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие/Орлов Д. С, Садовникова Л. К., Лозановская И. Н. М.: Высшая школа, 2002.
• 10. Регенерация и другие методы переработки старой резины: сб. статей/ под ред. В. Е. Гуля, П. Н. Орловского, И. А. Шохина.-М: Химия, 1966. 140 с.
• 11. Методика расчета энергосберегающих мероприятий на предприятиях пищевой промышленности / В. Н. Карпов [и др.] // Хранение и переработка сельхоз сырья. — 2004. — № 9. С. 13−15. Соавт.: В. В. Касаткин, П. Б. Акмаров, Н. Ю. Литвинюк, И. Ш. Шумилова, Н. Г. Главатских, П. В. Дородов, В. В. Касаткина.