УТИЛИЗАЦИЯ ВЫСВОБОЖДАЕМЫХ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СПОСОБОМ БЕСКИСЛОРОДНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО ПИРОЛИЗА Российский патент 2024 года по МПК B09B3/00 C10B47/02 

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].

Ранее разработан способ утилизации СИЗ, заключающийся в использовании процесса бескислородного термического пиролиза [2].

В результате утилизации СИЗ способом бескислородного термического пиролиза получаются следующие продукты (% от веса загрузки):

- пиролизное масло - 60%;

- твердый остаток (углерод) - 25%;

- отходы воды и пара - 5%;

- 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.

Предлагается включить в технологическую схему лабораторной установки (рисунок 1 позиция 13) вакуумный насос, использование которого позволит снизить давление в реакторе до 0,5 мм рт.ст., тем самым снизить температуру термического крекинга отходов средств индивидуальной защиты с 700 до 500°С и уменьшить время проведения процесса пиролиза с 60 до 40 минут.

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, отличающийся тем, что в состав лабораторной установки включен вакуумный насос, позволяющий снизить температуру разложения СИЗ до 500°С, уменьшить время проведения термического пиролиза и увеличить выход целевого продукта.

В результате утилизации СИЗ новым способом бескислородного термического пиролиза получаются следующие продукты (% от веса загрузки):

- пиролизное масло - 75%;

- твердый остаток (углерод) - 15%;

- отходы воды и пара - 5%;

- горючие пиролизные газы - 5%.

Выделяющиеся газы на начальном этапе пиролиза (до 300°С) представлены преимущественно азотом и диоксидом углерода. После 300°С в отсутствии кислорода увеличивается содержание легких углеводородных газов, не конденсирующихся при температуре обратного холодильника, и газ приобретает горючие свойства.

Хроматографическим методом определен состав пиролизного газа (%): метан - 32,2; этан - 2,5; бутан - 1,4; этилен - 11,2; пропан - 3,6; углеводороды группы С₅+С₆ - 10,1; окись углерода СО - 12,2; двуокись углерода СО₂ - 6,8; азот - 19,5.

Пиролизное масло представляет собой темно-коричневую жидкость с содержанием 1-1,5% воды, которая не отслаивается при длительном отстаивании. Для пиролизного масла определены следующие параметры [4-8]:

- температура начала кипения - 175°С;

- температура застывания - минус 24°С;

- плотность при 15°С - 847,4 кг/м³;

- вязкость кинематическая (при 100°С), не менее - 3,051 мм²/с;

- теплота сгорания - 31 МДж/кг;

- содержание алифатических соединений - 4,5%;

- содержание ароматических соединений - 95,0%;

- массовая доля серы - 0,495%;

- массовая доля механических примесей - 0,19%.

Полученное пиролизное масло может быть использовано в качестве котельного топлива без дополнительной обработки.

Твердый остаток - практически не изменившая форму хрупкая углеродная масса с остаточной зольностью - 7,7%.

Для твердого остатка определены следующие параметры:

- удельная поверхность - 49,0 м²/г;

- адсорбционная способность по метиленовому голубому - 58,9 м²/г;

- массовая доля серы - 2,1%;

- теплота сгорания - 23,5 МДж/кг.

Твердый остаток может быть использован в качестве исходного материала при получении пироуглерода, а также в качестве топлива в специальных топочных устройствах.

В результате утилизации СИЗ новым способом бескислородного термического пиролиза получаются следующие продукты (% от веса загрузки):

- пиролизное масло - 75%;

- твердый остаток (углерод) - 15%;

- отходы воды и пара - 5%;

- горючие пиролизные газы - 5%.

Предложенный способ утилизации имеет следующие отличительные особенности и позволяет:

- снизить температуру разложения СИЗ с 700 до 500°С;

- уменьшить время проведения термического пиролиза;

- увеличить выход целевого продукта (пиролизное масло).

В результате пиролиза СИЗ получаются вещества, сходные с продуктами крекинга нефти и представляют собой материал для нефтехимического синтеза [9-12]. Кроме того, пиролиз существенно снижает загрязнение атмосферы по сравнению с процессом простого сжигания.

Список использованных источников:

1. Некрасов В.Г. Вторичные энергоресурсы // Промышленная энергетика. - 1992. - №7. - С. 42-15.

2. Патент RU на изобретение №2712616. Утилизация высвобождаемых средств индивидуальной защиты способом бескислородного термического пиролиза. Мигачев Ю.С., Греков Е.Е. Заявл. 9.01.2019. Опубл. 29.01.2020. - Бюл. №4.

3. Справочник нефтехимика. Под общей редакции С.К. Огородникова. Ленинградское отделение. - Л.: Химия, 1978. Т. 1. - С. 76-91.

4. ГОСТ 20287-91. Нефтепродукты. Методы определения текучести и застывания.

5. ГОСТ 51069-97. Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром.

6. ГОСТ 33-2016. Нефть и нефтепродукты. Прозрачны и непрозрачные жидкости. Определение кинематической и динамической вязкости.

7. ГОСТ 6370-2018. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей.

8. ГОСТ Р51947-2002. Методы определения массовой доли серы от 0,015% до 5,00% в дизельном топливе, нафте, керосине, нефтяных остатках, основах смазочных масел, гидравлических маслах, реактивных топливах, сырых нефтях, бензине и других дистиллятных нефтепродуктах.

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

10. 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.

11. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. - Ч. 2. - М., Изд. «Химия», 1968. - 376 с.

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

Изобретение относится к способам утилизации резиновых отходов средств индивидуальной защиты (СИЗ), а именно к разработке способа утилизации СИЗ (с истекшим сроком хранения). 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, отличающийся тем, что в состав лабораторной установки включен вакуумный насос, позволяющий снизить температуру разложения СИЗ до 500°С, уменьшить время проведения термического пиролиза и увеличить выход целевого продукта. Технический результат - снижение температуры термического крекинга отходов средств индивидуальной защиты с 700 до 500°С и уменьшение времени проведения процесса пиролиза с 60 до 40 минут.

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, отличающийся тем, что в состав лабораторной установки включен вакуумный насос, позволяющий снизить температуру разложения СИЗ до 500°С, уменьшить время проведения термического пиролиза и увеличить выход целевого продукта.