СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН В РЕАКТОРЕ И РЕАКТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН Российский патент 2013 года по МПК B29B17/00 C08J11/00 

Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано при утилизации отработанных автомобильных шин с получением резиносодержащей жидкой композиции для дальнейшего применения.

Известен способ переработки изношенных шин в реакторе, включающий загрузку изношенных шин в реактор, заполнение его органическим растворителем, нагрев органического растворителя косвенным теплообменом с греющим газом до температуры деструкции изношенных шин с одновременным перемешиванием органического растворителя в реакторе до полного растворения шин с отводом готовой резиносодержащей жидкой композиции и газовой фазы (см. патент РФ №2223172, МПК В29В 17/00, 2002).

Известен также реактор для переработки изношенных шин, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем и патрубками подачи органического растворителя и выдачи в результате температурной деструкции шин готовой резиносодержащей жидкой композиции, внутри которого по периферии размещены вертикальные трубы теплообменника для нагрева органического растворителя, размещенные в реакционной зоне реактора, под которой размещена камера нагрева газа, с которой соединены входы труб теплообменника, при этом по оси реактора размещен узел перемешивания органического растворителя, и узел отвода газа, образующегося при деструкции шин (см. патент РФ №2223172, МПК В29В 17/00, 2002).

Основной недостаток известных способа и реактора для переработки изношенных шин заключается в недостаточной эффективности деструкции автомобильных шин нагретым органическим растворителем.

Это связано с тем, что собственно эффективность деструкции определяется температурой органического растворителя в зоне взаимодействия с шинами и скоростью подвода новой порции нагретого органического растворителя и отвода образующейся резиносодержащей жидкой композиции из зоны реакции, т.е. скоростью их обмена. В известном способе эта скорость низка, т.к. из-за плотного размещения шин друг на друге по высоте реактора мешалка обеспечивает перемешивание органического растворителя и образующейся резиносодержащей жидкой композиции только внутри вертикального ряда шин, что способствует быстрому выравниванию температуры органического растворителя и подводу новой порции нагретого органического растворителя и отводу образующейся резиносодержащей жидкой композиции только в этой зоне. Однако на периферии реактора по всей его высоте фактически перемешивание нагретого органического растворителя и образующейся резиносодержащей жидкой композиции отсутствует, что приводит к образованию мертвых зон и к неравномерности градиента температур и, как следствие, снижает эффективность деструкции шин, приводя к увеличению времени их переработки.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности переработки изношенных автомобильных шин в реакторе с органическим растворителем.

Это достигается тем, что в известном способе переработки изношенных шин в реакторе, включающем загрузку изношенных шин в реактор, заполнение его органическим растворителем, нагрев органического растворителя косвенным теплообменом с греющим газом до температуры деструкции изношенных шин с одновременным перемешиванием органического растворителя в реакторе до полного растворения шин с отводом готовой резиносодержащей жидкой композиции и газовой фазы, образовавшейся при деструкции изношенных шин, и очистку греющего газа, согласно изобретению после заполнения реактора органическим растворителем его прокачивают по замкнутому контуру и подают в виде струй, например, горизонтальных, по всей высоте реакционной зоны реактора от его периферии вовнутрь под углом на периферийную поверхность шин и во внутреннюю их полость с обеспечением вращения шин и перемешивания органического растворителя в реакторе, при этом источники струй равномерно расположены по окружности реактора.

Это достигается тем, что в известном реакторе для переработки изношенных шин, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем и патрубками подачи органического растворителя и выдачи в результате температурной деструкции шин готовой резиносодержащей жидкой композиции, внутри которого по периферии размещены вертикальные трубы теплообменника для косвенного нагрева органического растворителя, размещенные в реакционной зоне реактора, под которой размещена камера нагрева газа, с которой соединены входы труб теплообменника, при этом по оси реактора размещен узел перемешивания органического растворителя, узел очистки газовой фазы, образующейся при деструкции шин, и узел очистки греющего газа, соединенный с выходами из теплообменных труб, согласно изобретению по периферии цилиндрического корпуса внутри реакционной зоны реактора по его окружности равномерно размещены вертикальные трубки с форсунками по их высоте, оси которых направлены внутрь реакционной зоны реактора, например горизонтально, в направлении периферии шин под углом к оси реактора, при этом входы трубок с форсунками соединены с коллектором, 2 который соединен с выходом перекачивающего насоса, вход которого соединен с трубопроводом забора органического растворителя из реакционной зоны реактора, причем корпус помещен в теплоизолированный кожух с образованием кольцевой полости, нижняя часть которой соединена с камерой нагрева газа, при этом выходы труб теплообменника соединены с коллектором, соединенным с кольцевой полостью, которая соединена трубопроводом, на котором установлен вентилятор, с камерой нагрева газа, при этом узел перемешивания органического растворителя по оси реактора выполнен в виде полой вертикальной трубки с рядами форсунок по ее высоте, установленной по оси корпуса, соединенной с коллектором подачи органического растворителя, и на которой установлены с возможностью вращения поддоны для размещения изношенных шин, при этом узел очистки греющего газа соединен с кольцевой полостью реактора и выполнен в виде кольцевого полого корпуса, внутри которого размещены кольцевой сборник конденсата, закрепленный на внутренней кольцевой стенке и кольцевой коллектор подачи реагента, размещенный между наружной кольцевой стенкой и стенкой кольцевого сборника конденсата, под которым размещена кольцевая обечайка, образующая кольцевую щель для подвода газа в узел отвода газа, при этом на выходе из него газа в атмосферу размещен конденсатор, а кольцевой сборник конденсата и полый корпус снабжены сливными патрубками.

При этом поддоны установлены на втулках, на боковой поверхности которых выполнены равномерно по окружности вертикальные продолговатые сквозные прорези напротив сопел форсунок в вертикальной трубе, выполненных тангенциально, при этом направление осей форсунок в трубе совпадает с направлением осей форсунок в вертикальных трубах, размещенных по периферии реактора.

Кроме того, снизу на днищах поддонов закреплены изогнутые лопасти, а в вертикальных трубах подачи органического растворителя напротив лопастей выполнены дополнительные форсунки.

На Фиг.1 изображен реактор для переработки изношенных шин в разрезе, на Фиг.2 поддон с втулкой в увеличенном масштабе.

Реактор выполнен в виде двух коаксиально установленных с зазором друг относительно друга цилиндрических обечаек 1 и 2 с днищами 3 и 4. При этом днища 3 и 4 соединены конической проставкой 5 со сквозными отверстиями 6 по ее окружности, образуя сообщающие полости - кольцевую 7 и плоскую 8. На наружной поверхности обечайки 1 нанесена теплоизоляция 9. К днищу 3 подсоединена камера нагрева газа 10, в которой размещен коллектор подвода газа 11 с форсунками 12, при этом на нижней части камеры нагрева газа 10 выполнены отверстия для подвода воздуха 13. Кроме того, для 3 сброса избыточного давления камера снабжена дыхательными клапанами 14. По периферии обечайки 2 установлены вертикальные трубы 15 теплоообменника, входы которых соединены с камерой нагрева 10, при этом форсунки 12 на коллекторе 11 выполнены напротив труб 15, выходы из которых соединены с коллектором 16, соединенным с кольцевой полостью 7 реактора, которая соединенным трубопроводом 17, на котором установлен вентилятор 18, с камерой нагрева газа 10. Над днищем 3 на опорах (на чертеже не показаны) размещен перфорированный диск 19 с центральным отверстием с возможностью его установки и удаления. Диск 19 предназначен для предотвращения попадания металлических элементов, образующихся при деструкции исходного сырья и его мелких крошек на днище реактора 3. В полости между днищем 3 и диском 19 размещены два коллектора 20 и 21 с отверстиями. Коллектор 20 соединен с входом насоса 22 и источником подачи органического растворителя (на чертеже условно не показан), а выход насоса 22 соединен с коллектором 21, на каждом отверстии которого установлена вертикальная трубка 23 с форсунками распыла органического растворителя, при этом трубки 23 расположены по периферии обечайки 2 между труб 15 теплообменника. В центре реактора установлена трубка 24 с форсунками, соединенная с коллектором 21. На трубке 24 установлены втулки 25 с возможностью вращения, на которых установлены поддоны 26 для размещения перерабатываемых изношенных шин 27. Оси сопел форсунок в трубках 23 направлены горизонтально, но под углом к боковой поверхности шин, создавая, при попадании струй на шины, крутящий момент и приводя их во вращение на трубке 24. К низу поддонов 26 прикреплены лопасти 28, а в вертикальных трубках 23 подачи органического растворителя напротив лопастей 28 выполнены дополнительные форсунки. На боковой поверхности втулок 25 напротив сопел форсунок в вертикальной трубке 24, выполненных тангенциально, равномерно по окружности, выполнены вертикальные продолговатые сквозные прорези 29, при этом направление осей форсунок в трубке 24 совпадает с направлением осей форсунок в вертикальных трубках 23, размещенных по периферии реактора. Сверху реактор закрыт крышкой 30, полость под которой сообщена с узлом отвода газа, образующегося при деструкции шин. Узел очистки греющего газа соединен с кольцевой полостью 7 реактора и выполнен в виде кольцевого полого корпуса 31, внутри которого размещены кольцевой сборник конденсата 32, закрепленный на внутренней кольцевой стенке 33 и кольцевой коллектор подачи реагента 34, размещенный между наружной кольцевой стенкой 35 и стенкой кольцевого сборника конденсата 32, под которым размещена кольцевая обечайка 36, образующая кольцевую щель 37 для подвода газа в узел очистки газа, при этом на выходе газа из него в атмосферу размещен конденсатор 38, а кольцевой сборник конденсата 32 и полый корпус 31 снабжены сливными патрубками 39 и 40. Из верхней части реактора через трубопровод 41 газовая фаза, образующаяся при деструкции шин, отводится в узел очистки 42.

Способ переработки изношенных шин в реакторе осуществляется следующим образом.

При снятой крышке 30 реактора на центральную вертикальную трубку 24 надевают втулку 25 по свободной посадке и она опускается вниз, затем - поддон 26 с размещенной на нем перерабатываемой шиной 27 опускают по трубке 24 на втулку 25. Таким же образом производят загрузку реактора перерабатываемыми шинами 27. Затем реактор закрывают крышкой 30. После этого включают насос 22 и органический растворитель из его внешнего источника через коллектор 21 и вертикальные трубки 23 и 24 подают в реактор до заполнения на 90... 95%, которое определяется по переливу масла через патрубок (на чертеже не показан). После этого источник подачи органического растворителя отключают и патрубок перелива закрывают. В качестве органического растворителя могут использоваться отработанные масла продуктов нефтепереработки. Затем через форсунки коллектора подвода газа 11 подают его в камеру нагрева газа 10, который через дыхательные клапаны 14 подсасывает воздух из атмосферы через отверстия 13. В камере нагрева газа 10 газ поджигают (устройства воспламенения газа на чертеже условно не показаны), он нагревается и поступает в вертикальные трубы теплообменника 15, на выходе из которых греющий газ собирается в коллектор 16. Из коллектора 16 он поступает в кольцевую полость 7, а часть отработавшего газа поступает по трубопроводу 17 в вентилятор 18, а из него поступает в камеру нагрева газа 10. Основная часть газа поступает в узел очистки греющего газа для обеспечения экологической безопасности процесса переработки изношенных шин. После отключения источника подачи органического растворителя он начинает циркулировать по замкнутому контуру: снизу реактора растворитель забирается через коллектор 20 на вход насоса 22 и подается через коллектор 21 и вертикальные трубки 23 и 24 в их форсунки внутрь реактора. При этом форсунки в трубках 23 выполнены горизонтально, а их оси направлены под углом к боковой поверхности шин 27, создавая, при попадании струй растворителя на шины 27, крутящий момент и приводя их во вращение на трубке 24. Кроме того, струи растворителя попадают на лопасти 28 поддонов 26, также способствуя созданию дополнительного вращающего момента. Поскольку в качестве органического растворителя используются отработанные масла продуктов нефтепереработки обеспечивается эффективная смазка втулок 25 на трубке 24. При вращении втулок 25 на трубке 24 вследствие наличия во втулках 25 продолговатых прорезей 29 они периодически открывают и закрывают тангенциальные форсунки на трубке 24, благодаря чему струи направляются на внутреннюю поверхность шин 27, создавая пульсирующие вращающие моменты. Кроме того, струи органического растворителя, истекающие из форсунок в трубках 23 и 24, обеспечивают интенсивное его перемешивание, как на периферии реактора, так и внутри его, что создает максимально эффективное выравнивание температуры по высоте реактора, а также обеспечивает эффективный тепломассообмен между растворителем и продуктами деструкции шин. После нагрева органического растворителя до рабочей температуры 200…400°С (схема контроля температуры растворителя в реакторе не показана) начинается эффективная деструкция шин 27 без доступа воздуха, что предотвращает изменение физико-химических свойств исходных продуктов нефтепереработки, а также препятствует процессу коксования. В результате взаимодействия нагретого масла с шинами происходит не только деструкция отработанной резины шин, но и превращение отработанного масла в конечный продукт, который можно использовать и как готовое сырье, и как полуфабрикат для получения новых веществ. При кипении масла из него выделяются газы, которые содержат легколетучие вещества (в зависимости от исходного растворителя): бензин, керосин, солярка. Эти газы поступают по трубопроводу 41 в узел очистки 42, при этом легкие фракции конденсируются, а газ содержащий сажу очищается и выбрасывается в атмосферу. Избыток греющего газа перед выбросом в атмосферу поступает в узел очистки. При этом газ, выходящий из верхней части реактора поступает в полость кольцевой обечайки 36, затем поток газа разворачивается на 180°, при этом за счет центробежного эффекта происходит отделение сконденсированной и твердой фаз, которые отводятся по патрубку 39 на утилизацию. Затем газ еще раз разворачивается на 180° и поднимается вверх, при этом на него из коллектора 34 распыливается жидкий реагент, нейтрализуя его вредные составляющие. На выходе из узла очистки газ проходит конденсатор-испаритель 38 и затем очищенный выбрасывается в атмосферу, а сконденсированная фаза поступает в сборник конденсата 32, из которого по сливному патрубку 40 поступает в приемник (на чертеже не показан). Момент завершения процесса переработки исходного сырья определяется по цвету пятна, образующейся жидкой композиции, путем отбора ее пробы с выхода насоса 22, который сравнивают с предварительно проведенным исследованием состава пятен на содержание определенной концентрации растворенной резины. После этого прекращается подача газа в коллектор 11, выключается насос 22 и прекращается подача реагента в узел очистки греющего газа. Из реактора сливается готовая резиносодержащая жидкая композиция (патрубок слива на чертеже не показан), снимается крышка 30 и вынимаются поддоны 26 и втулки 25, при этом металлический корд от каждой шины остается на поддонах 26.

Использование изобретения позволит повысить эффективность переработки изношенных автомобильных шин в реакторе с органическим растворителем за счет более эффективного перемешивания органического растворителя как на периферии реактора, так и внутри его, что создает максимально эффективное выравнивание температуры органического растворителя по высоте на периферии и внутри реактора, а также обеспечивает более эффективный тепломассообмен между растворителем и продуктами деструкции шин.

Изобретение относится к области переработки отходов и может быть использовано при утилизации отработанных автомобильных шин с получением резиносодержащей жидкой композиции для дальнейшего применения. По периферии реактора размещены вертикальные трубы теплообменника для нагрева органического растворителя и вертикальные трубки с форсунками для подачи его на поверхность перерабатываемых шин, размещенных на поддонах, установленных на центральной трубке с форсунками, в виде струй, приводя их во вращение. При этом органический растворитель циркулирует по замкнутому контуру через реактор с помощью насоса. Использование изобретения позволит повысить эффективность переработки изношенных автомобильных шин в реакторе с органическим растворителем за счет более эффективного перемешивания органического растворителя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ переработки изношенных шин в реакторе, включающий загрузку изношенных шин в реактор, заполнение его органическим растворителем, нагрев органического растворителя косвенным теплообменом с греющим газом до температуры деструкции изношенных шин с одновременным перемешиванием органического растворителя в реакторе до полного растворения шин с отводом готовой резиносодержащей жидкой композиции и газовой фазы, образовавшейся при деструкции изношенных шин, и очистку греющего газа, отличающийся тем, что после заполнения реактора органическим растворителем его прокачивают по замкнутому контуру и подают в виде струй, например, горизонтальных по всей высоте реакционной зоны реактора от его периферии вовнутрь под углом на периферийную поверхность шин и во внутреннюю их полость с обеспечением вращения шин и перемешивания органического растворителя в реакторе, при этом источники струй равномерно расположены по окружности реактора.

2. Реактор для переработки изношенных шин, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем и патрубками подачи органического растворителя и выдачи в результате температурной деструкции шин готовой резиносодержащей жидкой композиции, внутри которого по периферии размещены вертикальные трубы теплообменника для косвенного нагрева органического растворителя, размещенные в реакционной зоне реактора, под которой размещена камера нагрева газа, с которой соединены входы труб теплообменника, при этом по оси реактора размещены узел перемешивания органического растворителя, узел очистки газовой фазы, образующейся при деструкции шин, и узел очистки греющего газа, соединенный с выходами из теплообменника труб, отличающийся тем, что по периферии цилиндрического корпуса внутри реакционной зоны реактора по его окружности равномерно размещены вертикальные трубки с форсунками по их высоте, оси которых направлены внутрь реакционной зоны реактора, например, горизонтально, в направлении периферии шин под углом к оси реактора, при этом входы трубок с форсунками соединены с коллектором, который соединен с выходом перекачивающего насоса, вход которого соединен с трубопроводом забора органического растворителя из придонной зоны реактора, причем корпус помещен в теплоизолированный кожух с образованием кольцевой полости, нижняя часть которой соединена с камерой нагрева газа, при этом выходы труб теплообменника соединены с коллектором, соединенным с кольцевой полостью, которая соединена трубопроводом, на котором установлен вентилятор, с камерой нагрева газа, при этом узел перемешивания органического растворителя по оси реактора выполнен в виде полой вертикальной трубки с рядами форсунок по ее высоте, установленной по оси корпуса, соединенной с коллектором подачи органического растворителя, и на которой установлены с возможностью вращения поддоны для размещения изношенных шин, при этом узел очистки греющего газа соединен с кольцевой полостью реактора и выполнен в виде кольцевого полого корпуса, внутри которого размещены кольцевой сборник конденсата, закрепленный на внутренней кольцевой стенке, и кольцевой коллектор подачи реагента, размещенный между наружной кольцевой стенкой и стенкой кольцевого сборника конденсата, под которым размещена кольцевая обечайка, образующая кольцевую щель для подвода газа в узел отвода газа, при этом на выходе из него газа в атмосферу размещен конденсатор, а кольцевой сборник конденсата и полый корпус снабжены сливными патрубками.

3. Реактор по п.2, отличающийся тем, что поддоны установлены на втулках, на боковой поверхности которых выполнены равномерно по окружности вертикальные продолговатые сквозные прорези напротив сопел форсунок в вертикальной трубе, выполненных тангенциально, при этом направление осей форсунок в трубе совпадает с направлением осей форсунок в вертикальных трубах, размещенных по периферии реактора.

4. Реактор по п.2, отличающийся тем, что снизу на днищах поддонов закреплены изогнутые лопасти, а в вертикальных трубах подачи органического растворителя напротив лопастей выполнены дополнительные форсунки.