Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза Российский патент 2020 года по МПК C10B47/02 B09B3/00 

Изобретение относится к способам утилизации резиновых отходов средств индивидуальной защиты (СИЗ), а именно к разработке способа утилизации СИЗ (с истекшим сроком хранения).

В настоящее время на складах и базах Министерства обороны Российской Федерации (МО РФ) скопилось значительное количество средств индивидуальной защиты военнослужащих с истекшими сроками хранения. В связи с этим возникла необходимость разработки технических решений по их утилизации. Направления разработки технологии утилизации в МО РФ не развиваются, предлагается утилизировать СИЗ силами сторонних организаций, в которых основным способом утилизации является способ сжигания, захоронения [1].

Утилизация СИЗ способом бескислородного термического пиролиза до настоящего времени не предлагалась.

Нами разработан способ утилизации СИЗ, заключающийся в использовании процесса бескислородного термического пиролиза.

Предложенный способ утилизации обладает следующими достоинствами:

- пиролиз существенно снижает загрязнение атмосферы по сравнению с процессом простого сжигания;

- практическое применение конечных продуктов утилизации: в результате пиролиза получаются вещества, сходные с продуктами крекинга нефти и представляют собой материал для нефтехимического синтеза.

В результате утилизации СИЗ способом бескислородного термического пиролиза получаются следующие продукты:

- пиролизное масло: 20% ~ 65% от веса загрузки;

- углерод 30% - 40%, для больших установок рекомендуется станок для прессовки порошка в угольные стержни, используемых как топливо или перемалывание углерода в пудру для дальнейшего использования в производстве шин, резины, красок;

- отходы воды и пара: 5% ~ 10%;

- горючие пиролизные газы - 10%.

Оборудование для высокотемпературного разложения без доступа кислорода (пиролиза) СИЗ представляет собой реактор, включенный в технологическую схему производства продуктов пиролиза. Интервал рабочих температур 500-700 С.

Типовая технологическая схема пиролиза включает в себя следующие этапы:

- подача измельченных резиновых отходов в реактор с обогревом 700-800 С, где идет термическое разложение;

- отбор продуктов разложения - твердый углеродистый остаток, смола и газ;

- очистка полученного газа от серных соединений щелочной промывкой и использование его для обогрева реактора;

При варьировании условий проведения процесса можно получить разный выход продуктов пиролиза, так, например, при 600°С и 14 мин пиролиза получается 10% газа, 50% смолы и 40% твердого остатка, а при 800°С 10 мин соответственно 30% газа, 39% смолы и 30 твердого остатка.

Характеристика продуктов пиролиза:

Газообразные продукты - состоят преимущественно из углеводородов С₂-С₅, СН₄, водорода, наличия смеси углекислого газа и водорода, азота и кислорода.

Жидкие продукты - смолы с различным содержанием серы. Смолы также содержат значительное количество низкокипящих фракций и соответственно не могут быть использованы как котельное топливо из-за низкой температуры вспышки. Проверена возможность использования смолы в смеси с каменноугольной смолой в качестве связующего для брикетирования коксовой мелочи, полученные брикеты обладают высокой прочностью и влагостойкостью.

Твердые продукты. При пиролизе на воздушном или кислородном дутье твердый остаток представляет собой инертный шлак, который можно использовать как наполнитель для легких бетонов. При пиролизе в инертной среде твердый остаток представляет собой сочетание углеводородов и зольного остатка из-за неорганических составляющих в резиновых смесях. Содержание золы составляет 12-15%. Снижение зольности достигают обработкой раствором серной кислоты. Твердые продукты предлагается использовать в резиновых смесях.

В результате пиролиза СИЗ получаются вещества, сходные с продуктами крекинга нефти и представляют собой материал для нефтехимического синтеза. Кроме того, пиролиз существенно снижает загрязнение атмосферы по сравнению с процессом простого сжигания.

При повышении температуры процесса наблюдается значительный рост выхода жидких продуктов, выход твердого остатка резко уменьшается, а газообразных продуктов изменяется несущественно в сторону некоторого увеличения. Однако изменение температурного режима разложения СИЗ существенно влияет на состав газа. Повышение температуры приводит к уменьшению в нем окиси и двуокиси углерода, при этом увеличивается концентрация водорода и метана, уменьшается плотность газа и повышается теплота сгорания газа. Дальнейший подъем температуры до 600-650°С оказывает очень незначительное влияние на выход продуктов бескислородного термического пиролиза. Следует отметить, что при сокращении времени протекания реакции соотношение продуктов пиролиза значительно изменяется - увеличился выход твердого остатка и соответственно уменьшился выход пирогазовой смеси [2-5].

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Некрасов В.Г. Вторичные энергоресурсы // Промышленная энергетика. - 1992. - №7. - С. 42-45.

2. Лисовский В.А. Проблемы сбора, переработка и утилизация отходов: Сборник научных статей. - Одесса: ОЦНТЭИ, 2001. - С. 150-154.

3. 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.

4. Масальский К.Е., Годик В.М. Пиролизные установки (проектирование и эксплуатация), М., Изд. «Химия», 1968 - 144 с.

5. Богаров Ю.Н., Масальский К.Е., Гершова И.Ш. Конструктивное оформление печей пиролиза, М., ИНИИТЭ нефтехимия, 1972 - 44 с.

Изобретение относится к утилизации высвобождаемого военного существа, а именно к способу утилизации резиновых отходов средств индивидуальной зашиты (СИЗ) путем бескислородного термического пиролиза, заключающегося в разложении исходных фрагментов СИЗ до конечных продуктов пиролиза, пригодных к дальнейшему использованию в различных областях промышленности. Способ существенно снижает загрязнения атмосферы по сравнению с процессом простого сжигания, а полученные в результате пиролиза вещества, сходные с продуктами крекинга нефти, представляют собой материал для нефтехимического синтеза.

Способ утилизации резиновых отходов средств индивидуальной защиты (СИЗ) путем бескислородного термического пиролиза при температуре разложения СИЗ в интервале 700-800°С в лабораторной установке, содержащей баллон с аргоном, реометр, лабораторный автотрансформатор, кварцевый реактор, решетку, электрическую печь, термопары, холодильник, сборник конденсата, потенциометр, газовый счетчик, паровой котел, при этом кварцевый реактор представляет собой цилиндрическую трубу диаметром 30 мм и высотой 250 мм, вертикально установленную в электрическую печь.