ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2202589

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ БЫТОВОГО МУСОРА ИЛИ ОТХОДОВ И/ИЛИ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ БЫТОВОГО МУСОРА ИЛИ ОТХОДОВ И/ИЛИ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Имя изобретателя: КСИНГ Ли (CN) 
Имя патентообладателя: ЖОУ Дингли (CN)
Патентный поверенный: Кишкина Людмила Сергеевна
Адрес для переписки: 103735, Москва, ул. Ильинка, 5/2, ООО "Союзпатент", пат.пов. Л.С.Кишкиной, рег.№ 0647
Дата начала действия патента: 1998.09.24 

Изобретение относится к способу и устройству для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов. Способ получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов включает стадии загрузки материалов в горизонтальный вращающийся реактор для осуществления реакции первого крекинга и загрузку остатков от первого крекинга в реактор с винтовой мешалкой для осуществления реакции второго крекинга. Реакция крекинга может быть пиролизом и/или каталитическим крекингом. Устройство включает горизонтальный вращающийся реактор и реактор с винтовой мешалкой. Горизонтальный вращающийся реактор включает первый цилиндрический корпус; цилиндрическую шестерню, образующую петлю на внешней стенке цилиндрического корпуса; загрузочное устройство, установленное на одном конце горизонтального вращающегося реактора; и первую камеру для обработки, установленную на другом конце горизонтального вращающегося реактора (на оконечности). Горизонтальный вращающийся реактор также имеет устройство для внутреннего подогрева. Загрузочное устройство включает шнековый питатель или питатель с механизмом возвратно-поступательного действия. Реактор с винтовой мешалкой включает второй цилиндрический корпус, с одним концом которого соединена первая камера для обработки; винтовую мешалку, установленную во втором цилиндрическом корпусе; вторую камеру для обработки, установленную на другом конце второго цилиндрического корпуса; и винтовое устройство для спуска, установленное в донной части второй камеры для обработки. Изобретение позволяет перерабатывать различные отходы непрерывным методом с получением ценных продуктов.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу и устройству для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов, в частности к способу и устройству для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов путем пиролиза и каталитического крекинга.

С развитием общества и улучшением жизни людей непрерывно увеличивается количество органических компонентов в бытовом мусоре или отходах, и они, следовательно, являются серьезной опасностью для окружающей среды. Во всем мире стала популярной тема переработки бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов и превращение их в безвредные и используемые повторно.

Состав бытового мусора или отходов очень сложный. Способ сжигания в известном уровне техники является дорогостоящим. Газы, образующиеся при таком способе, загрязняют воздух. Другой способ известного уровня техники - способ закапывания - занимает много окультуренных земель, загрязняет подземные водные источники и не позволяет повторно использовать материалы.

В технике описываются несколько решений указанных проблем. Chambers в патенте США 4235676 описывает установку для получения углеводородов из отходов пластмасс и промышленных и бытовых отходов. Указанная установка включает вакуумную систему и неподвижный реактор. Проблема применения такой установки состоит в том, что производство нельзя осуществлять последовательно. Кроме того, реактор легко закоксовывается и очень трудно выгружать из реактора остатки, образовавшиеся при реакции.

В ЕР-А-0607862 (заявитель Mazda Motor Corporation) описывается способ и установка для получения углеводородов из отходов пластмасс и резиновых отходов. В данном случае используют вертикальный реактор. Однако в указанной публикации не показано, как выгружать остатки от реакции. При всех способах, указанных выше, нельзя одновременно и последовательно обрабатывать бытовой мусор или отходы и/или отходы органических материалов сложного состава.

В PCT/CN97/00124, поданной заявителем, описывается способ и устройство для получения углеводородов из отходов органических и полимерных материалов. В данном случае используют горизонтальный вращающийся реактор. В реакторе необходимо поддерживать высокую температуру, чтобы осуществлять реакцию крекинга, поскольку все реакции осуществляются в одном реакторе. Однако высокая температура, используемая в данном случае, критична в отношении качества реактора. Реактор трудно вращать, если он изготовлен из стали нормальной перлитной структуры. В данном случае температура реакции должна быть ниже, чтобы сохранялась форма реактора. Таким образом, реакция крекинга не осуществляется полностью и материалы нельзя разложить полностью. Кроме того, материалы загружают периодически и остатки после реакции также выгружают периодически.

Таким образом, изобретение относится к решению указанных проблем известного уровня техники.

Соответственно, целью изобретения является способ и устройство для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов. В частности, изобретение относится к способу и устройству для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов путем двухстадийного крекинга при разных температурах с последовательными загрузкой и выгрузкой.

Согласно изобретению способ включает две стадии. Первый крекинг осуществляют в первом реакторе (горизонтальный винтовой реактор), который выполнен большего размера с тем, чтобы можно было обработать больше материалов. Конкретный размер реактора зависит от свойств обрабатываемых материалов. Например, реактор, как правило, выполняют размером 1,0-3,0 метров в диаметре.

Газообразные компоненты от первой реакции крекинга выгружают из реактора после завершения реакции. Полученные остатки поступают во второй реактор (реактор с винтовой мешалкой) и подвергаются второй реакции крекинга. Второй реактор можно сконструировать небольшого размера, поскольку объем материалов после первого крекинга значительно уменьшается. Размер второго реактора может изменяться в зависимости от свойств материалов и условий обработки. Как правило, второй реактор может иметь диаметр, составляющий 1/2 диаметра первого реактора, например 0,5-1,5 метра.

Хотя температура, поддерживаемая во втором реакторе, значительно выше, чем в первом реакторе, второй реактор слабо деформируется при такой более высокой температуре, поскольку он является неподвижным и его объем относительно невелик. Влияние на реакцию крекинга не ощущается, даже если второй реактор несколько деформируется. Следовательно, изобретение преодолевает проблемы известного уровня техники.

Настоящее изобретение относится к способу обработки бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов, включающему стадии:

  • загрузку материалов в горизонтальный вращающийся реактор для осуществления первой реакции крекинга;

  • загрузку остатков от первого крекинга в реактор с винтовой мешалкой для осуществления второй реакции крекинга.

Указанный способ также включает стадию сбора газообразных углеводородов от первой и второй реакций крекинга.

В указанном способе, если требуется, материалы можно обработать предварительно.

В указанном способе реакции первого и второго крекинга включают пиролиз и/или каталитический крекинг.

Реакцию крекинга осуществляют при атмосферном или повышенном давлении. Как правило, крекинг осуществляют при давлении 0,02-0,6 МПа. Температуру при первом крекинге поддерживают на уровне 350-600oС, а при втором крекинге на уровне 600-1200oС. Предпочтительно температуру при первом крекинге поддерживают на уровне 400-500oС, а при втором крекинге на уровне 600-800oС.

При каталитическом крекинге используют катализатор SR-1.

Изобретение также относится к устройству для обработки бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов, которое включает, главным образом, горизонтальный вращающийся реактор и реактор с винтовой мешалкой.

Горизонтальный вращающийся реактор включает первый цилиндрический корпус; цилиндрическую шестерню, образующую петлю на внешней стенке цилиндрического корпуса; загрузочное устройство, установленное на одном конце горизонтального вращающегося реактора; и первую камеру для обработки, установленную на другом конце горизонтального вращающегося реактора (на оконечности). Горизонтальный вращающийся реактор также имеет устройство для внутреннего подогрева.

Загрузочное устройство включает шнековый питатель или питатель с механизмом возвратно-поступательного действия.

Реактор с винтовой мешалкой включает второй цилиндрический корпус, с одним концом которого соединена первая камера для обработки; винтовую мешалку, установленную во втором цилиндрическом корпусе; вторую камеру для обработки, установленную на другом конце второго цилиндрического корпуса; и винтовое устройство для спуска, установленное в донной части второй камеры для обработки.

Неподвижный слой монтируют в верхней части внутри первой и второй камер для обработки, соответственно.

Устройство согласно изобретению, если желательно, также включает устройство для предварительной обработки, с помощью которого можно удалить влагу из материалов.

Устройство для предварительной обработки можно изготовить в форме, подобной первому реактору. Температуру в нем можно поддерживать с помощью горячих газов, и не требуется, чтобы она была такой же высокой, как в первом реакторе.

Устройство согласно изобретению также включает устройство для сбора углеводородов, которое может представлять собой обычный в технике аппарат для разделения масла и воды. Например, такое устройство может включать конденсатор, емкость для сбора углеводородов и резервуар с гидравлическим затвором.

На чертеже представлено схематическое изображение предпочтительного варианта устройства в соответствии с изобретением.

Согласно способу изобретения бытовой мусор или отходы и/или отходы органических материалов, предварительно обработанные или необработанные, последовательно вводят в плотно закрытый горизонтальный вращающийся реактор с помощью шнекового питателя. Реактор приводят в действие, чтобы он вращался и нагревался, и проводят в нем первый крекинг. Газообразные углеводороды, образующиеся при реакции, отводят из реактора. В то же время образовавшиеся остатки, которые полностью не разложились, последовательно загружают в другой плотно закрытый реактор с винтовой мешалкой. Реактор с винтовой мешалкой нагревают и его винтовую мешалку приводят в действие электрическим током для непрерывного вращения. Второй крекинг осуществляют в реакторе с винтовой мешалкой при высокой температуре, чтобы органические компоненты в остатках от первого крекинга разложились полностью. Между тем, неорганические остатки от второго крекинга последовательно выгружают из реактора с винтовой мешалкой. Газообразные углеводороды от второго крекинга отводят из реактора и собирают.

В указанном способе как первый, так и второй крекинг включают реакцию пиролиза и/или каталитический крекинг. Можно осуществить один пиролиз, если не требуется каталитический крекинг. Каталитический крекинг происходит в неподвижном слое, установленном внутри реакторов. Тепло, необходимое для каталитического крекинга, дают сами реакторы. В неподвижный слой катализатор можно не загружать, если для материалов не требуется каталитический крекинг. Крекинг осуществляют при атмосферном или повышенном давлении. Как правило, крекинг осуществляют при давлении 0,02-0,6 МПа. Температуру при первом каталитическом крекинге поддерживают на уровне 350-600oС, а при втором каталитическом крекинге на уровне 600-1200oС. Предпочтительно температуру при первом каталитическом крекинге поддерживают на уровне 400-500oС, а при втором каталитическом крекинге на уровне 600-800oС. В качестве катализатора, используемого в изобретении, выбирают катализатор SR-1, содержащий 5 мас.% СНО-1 (торговое наименование, производится Qilu Petroleum & Chemical Co., Китай), 20 мас. % REY, 30 мас.% мерсеризованного цеолита и 45 мас.% катализатора ZSM-5.

Устройство изобретения включает, главным образом, горизонтальный вращающийся реактор, реактор с винтовой мешалкой и устройство для сбора углеводородов.

Горизонтальный вращающийся реактор включает первый цилиндрический корпус, поддерживаемый на основании несколькими группами циркулярных подвесок (по две в каждой группе) под корпусом для вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки; цилиндрическую шестерню, образующую петлю на наружной стенке цилиндрического корпуса и соединенную с ним или зафиксированную на нем с помощью сварки или соединительного болта, для придания корпусу синхронного вращения; винтовой стальной штрипс, закрепленный на внутренней стенке цилиндрического корпуса наподобие гайки; загрузочное устройство, смонтированное на одном конце горизонтального вращающегося реактора, стационарная внешняя стенка которого соединена с вращающимся корпусом методом механического уплотнения или другими известными в технике методами уплотнения; и первую камеру для обработки, установленную на другом конце горизонтального вращающегося реактора, которая неподвижна и соединена с вращающимся корпусом с помощью механического уплотнения или других известных в технике методов уплотнения; и неподвижный слой, установленный вертикально в верхней внутренней части первой камеры для обработки и соединенный с выпускным отверстием реактора для выгрузки газообразных продуктов.

Реактор с винтовой мешалкой включает второй цилиндрический корпус, закрепленный на основании и соединенный с входом для материалов в верхней части одного своего конца; вторую камеру для обработки, установленную на другом конце цилиндрического корпуса; неподвижный слой, установленный вертикально в верхней внутренней части второй камеры для обработки и соединенный с выпускным отверстием для газообразных продуктов; винтовую мешалку, установленную в цилиндрическом корпусе и управляемую двигателем с регулятором; винтовое устройство для спуска, смонтированное в донной части второй камеры для обработки, где выход для остатков во второй камере для обработки соединен со входом для материалов в винтовом устройстве для спуска.

Устройство для сбора углеводородов может представлять собой обычный в технике аппарат для разделения масла и воды. Например, такое устройство может включать конденсатор, емкость для сбора углеводородов и резервуар с гидравлическим затвором.

Предпочтительный вариант способа изобретения включает измельчение бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов до кусков диаметром менее 35 см; загрузку полученных материалов в плотно закрытый горизонтальный винтовой реактор; вращение и нагревание горизонтального вращающегося реактора для осуществления первого крекинга; введение остатков, полученных при первом крекинге, в плотно закрытый реактор с винтовой мешалкой для осуществления второго крекинга, причем в это время газообразные вещества, полученные при первом крекинге, отводят из горизонтального вращающегося реактора; и сбор газообразных углеводородов, полученных при первом и втором крекингах, обычными способами. Остатки от второго крекинга являются остатками полностью разложившихся материалов и, следовательно, не содержат органических компонентов. Остатки измельчают, отбирают и разделяют с помощью магнита и получают промышленные наполнители и металлические отходы.

В описанном выше способе крекинг включает пиролиз и/или каталитический крекинг. Проводят только пиролиз, если материалы, такие как бытовой мусор или отходы, содержат мало органических компонентов. Как пиролиз, так и каталитический крекинг осуществляют, когда материалы содержат полимерные вещества, такие как отходы пластмасс, резиновые отходы и отработанные масла, и т. п..

Каталитический крекинг осуществляют в неподвижном слое, установленном в реакторах. Тепло, необходимое для каталитического крекинга, обеспечивается теплом внутри реактора. Температуру при первом крекинге поддерживают на уровне 350-600oС, а при втором крекинге на уровне 600-1200oС. Фактическая температура зависит от свойств обрабатываемых материалов. В неподвижный слой вносят в качестве катализатора выбранный катализатор SR-1. Катализатор SR-1 содержит 5 мас. % СНО-1, 20 мас.% REY, 30 мас.% мерсеризованного цеолита (причем молярное соотношение между Si и Al составляет 12:1) и 45 мас.% ZMS-5. Его получают посредством тщательного смешивания всех вышеуказанных компонентов.

Взаимодействия можно осуществлять при атмосферном или повышенном давлении. Газообразные продукты, образовавшиеся при первом и втором крекингах, затем конденсируют и разделяют, и обычным способом получают углеводороды с различными фракционными решетками и горючие газы. Неорганические остатки, полученные при втором крекинге, выгружают из реактора с винтовой мешалкой. Их измельчают и разделяют магнитом и получают неорганические промышленные наполнители и металлические отходы.

Материалы бытового мусора или отходов и/или органических отходов, обрабатываемые в способе изобретения, содержат бытовой мусор или отходы, продуктовые отходы, пластмассовые отходы, резиновые отходы, включая отработанные покрышки, отстой, экскременты человека или животных, древесную муку, сырую нефть, отработанные масла, тяжелые масла и любые другие материалы, содержащие органические или полимерные компоненты.

Предпочтительный вариант устройства изобретения включает горизонтальный винтовой реактор, реактор с винтовой мешалкой и устройство для сбора углеводородов.

Горизонтальный вращающийся реактор включает цилиндрический корпус, поддерживаемый снизу на основании несколькими группами циркулярных подвесок (по две в каждой группе) для вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вокруг корпуса располагается теплоизоляция. Между корпусом и стационарной теплоизоляцией размещается нагревающий слой. Поток газов при высокой температуре входит в теплоизоляцию для нагрева корпуса с одного конца нагревающего слоя и отводится из его другого конца. Горизонтальный вращающийся реактор может быть сконструирован как реактор с внутренним подогревом. Например, трубопроводы для газов можно закрепить в середине реактора. Температуру, необходимую в реакторе, можно поддерживать с помощью потока газов через трубопроводы. В таком случае нужна только теплоизоляция, а нагревающий слой можно не включать. Винтовой стальной штрипс крепят на внутренней стенке корпуса наподобие гайки, и он может направлять материалы в реакторе вперед или назад, когда корпус вращается. С одного конца корпус соединен со шнековым питателем или питателем с механизмом возвратно-поступательного действия, а на другом конце корпус соединен с первой камерой для обработки. Для соединения вращающегося корпуса с неподвижным шнековым питателем, первой камерой для обработки и теплоизоляцией соответственно используют механическое уплотнение или другие известные в технике методы уплотнения. Неподвижный слой устанавливают в верхней внутренней части первой камеры. Газообразные продукты, полученные при пиролизе, отводят из реактора через неподвижный слой.

Реактор с винтовой мешалкой включает цилиндрический корпус, закрепленный на основании. В корпусе устанавливают винтовую мешалку. По концам корпус соединяют соответственно с вводом для остатков от первого крекинга и второй камерой для обработки. Нагревающий слой, заключенный в теплоизоляцию, располагается над корпусом. Вход и выход потока газов для нагревания корпуса конструируют по обоим концам проводящего слоя. Газообразные продукты, образовавшиеся при пиролизе, входят в неподвижный слой, установленный в верхней части второй камеры для обработки, где осуществляется каталитический крекинг. Полученные газообразные углеводороды затем отводят из реактора через выход, соединенный с неподвижным слоем.

Изобретение также описывается со ссылкой на чертеж.

Согласно изобретению устройство, представленное на чертеже, включает горизонтальный вращающийся реактор 1, реактор с винтовой мешалкой 26 и устройство для сбора углеводородов, включающее конденсатор 23, емкость для сбора углеводородов 24 и резервуар с гидравлическим затвором 25.

Устройство согласно изобретению при необходимости также включает устройство для предварительной обработки 32.

Горизонтальный вращающийся реактор 1 включает цилиндрический корпус 22, поддерживаемый снизу на основании несколькими группами циркулярных подвесок 5 (по две в каждой группе) для свободного вращения корпуса. Цилиндрическая шестерня 6 такого же диаметра, как наружный слой корпуса 22, крепится на внешней стенке корпуса 22. Шестерню 6 зацепляет малая шестерня 7, управляемая мотором с регулятором. Шестерня 6 вращается вместе с малой шестерней 7 под управлением мотора с регулятором 4, и посредством этого вместе с ней синхронно вращается корпус. Нагревающий слой 11, заключенный в теплоизоляцию 9, располагается вокруг корпуса. Поток газов для нагревания корпуса входит в нагревающий слой 11 с одного его конца и выходит с другого его конца. С другой стороны, для потока газов можно использовать трубы в середине реактора (на чертеже не показаны). Температуру в реакторе, необходимую для реакции, поддерживают с помощью тока газов через трубы. В таком случае нагревающий слой не нужен. По внутренней стенке корпуса 22 равномерно распределен стальной штрипс 2 наподобие гайки. Когда корпус 22 вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, материалы в реакторе передвигаются с помощью штрипса вперед или назад. С одного конца корпус соединен со шнековым питателем (мешалка возвратно-поступательного действия) 3, а другим своим концом соединен с первой камерой 13 для обработки. Для соединения вращающегося корпуса 22 с неподвижным шнековым питателем 3, первой камерой 13 для обработки и теплоизоляцией 9 соответственно используют механическое уплотнение или другие известные в технике методы уплотнения. Неподвижный слой 14 устанавливают вертикально в верхней внутренней части первой камеры 13 для обработки и соединяют с выпускным отверстием 15 для выгрузки газообразных продуктов, образующихся при крекинге. Газообразные продукты поступают в емкость для сбора углеводородов 24 через конденсатор 23. Несконденсированные газы подают в резервуар с гидравлическим затвором 25 и выгружают из его верхней части. Остатки, образовавшиеся в горизонтальном вращающемся реакторе 1, непосредственно поступают на вход 18 реактора с винтовой мешалкой 26 через первую камеру 13 для обработки. Реактор с винтовой мешалкой 26 включает цилиндрический корпус 21, закрепленный на основании. Двумя своими концами корпус 21 соединен соответственно с входом 18 для загрузки и второй камерой 27 для обработки. В корпусе 21 установлен шнековый питатель 19, управляемый мотором с регулятором 4. Нагревающий слой 11, заключенный в теплоизоляцию 9, располагается вокруг корпуса 21. Вход 12 и выход 8 потока газов с высокой температурой для нагревания корпуса 21 располагаются по обоим концам нагревающего слоя 11. Газообразные углеводороды, полученные при втором крекинге, отводят из реактора через неподвижный слой 16. Газообразные продукты поступают в емкость для сбора углеводородов 24 через конденсатор 23. Несконденсированные газы поступают в резервуар с гидравлическим затвором 25 и выгружаются из его верхней части.

Устройство согласно изобретению также включает устройство 32 для предварительной обработки, когда обрабатывают влагосодержащие материалы. Устройство 32 можно сконструировать подобно первому реактору, как показано на фиг.1. Те же цифры здесь относятся к таким же элементам, как в первом реакторе, при условии, что температура в устройстве 32 может поддерживаться на уровне 100-200oС и материалы нагреваются посредством прямого контактирования с потоком горячего воздуха. Вход и выход потока горячего воздуха обозначены позициями 30 и 31 соответственно.

Далее способ изобретения будет описан, ссылаясь на чертеже.

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ БЫТОВОГО МУСОРА ИЛИ ОТХОДОВ И/ИЛИ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Бытовой мусор или отходы и/или отходы органических материалов измельчают до кусков диаметром менее 35 см. Затем полученный материал загружают в бункер 28. Если материалы текучие, их можно закачивать в бункер 28. Материалы направляются шнековым питателем 3 для подачи в горизонтальный вращающийся реактор 1. Поток газов с высокой температурой из нагревательной печи 10 снабжает реактор 1 необходимым теплом через нагревающий слой 11. Шестерня 6 приводится в движение малой шестерней 7, которая в свою очередь приводится в движение мотором с регулятором, посредством чего синхронно вращается цилиндрический корпус 22. Материалы в реакторе передвигаются вперед под действием стального штрипса 2, установленного на внутренней стенке реактора. Мотор с регулятором 4 можно отрегулировать для вращения по часовой стрелке или против часовой стрелки, так что реактор 1 может вращаться синхронно. Материалы в реакторе 1 нагревают для осуществления реакции пиролиза, и остатки, полученные при этом, подают в реактор с винтовой мешалкой 26 через камеру для первой обработки. Газообразные углеводороды от указанной реакции поступают в неподвижный слой 14 для осуществления каталитического крекинга. Каталитический крекинг не проводят, если в неподвижный слой не загружен катализатор. Газообразные углеводороды, образовавшиеся при реакции, поступают в конденсатор 23 через выход из реактора, затем поступают в емкость 24 для сбора углеводородов. Собранные углеводороды можно фракционировать на газолин, дизельное топливо и тяжелое масло. Тяжелое масло можно вернуть в реактор 1 для осуществления крекинга или подать как топливо. Несконденсированные газы можно снова ввести в печь 10 для сжигания после того, как они поступили в резервуар с гидравлическим затвором 25. Реактор 1 согласно изобретению имеет существенные преимущества, такие как быстрота реакции и высокая эффективность теплопередачи, причем маловероятно, чтобы материалы коксовались, и последовательный процесс получения. Для того чтобы удовлетворить требованиям промышленности, реактор 1 следует конструировать настолько большим, насколько возможно. Однако чем больше реактор, тем легче он деформируется при высокой температуре. Таким образом, затрудняется вращение реактора. Следовательно, желательно осуществлять первый крекинг при относительно низкой температуре. Проблема, вытекающая из такого обстоятельства, состоит в том, что реакция крекинга не осуществляется полностью при такой низкой температуре и органические компоненты в материалах разлагаются не до конца.

Для того чтобы решить указанную проблему, остатки из реактора 1 вводят в реактор с винтовой мешалкой 26 для осуществления дальнейшего второго крекинга при более высокой температуре. Поток газов с высокой температурой из печи сгорания 10 подает в реактор 26 тепло через нагревающий слой 11. Винтовая мешалка 19 в реакторе 26 управляется мотором с регулятором 4. Второй крекинг остатков из реактора 1 протекает при более высокой температуре. Количество материалов существенно уменьшается после первого крекинга. Следовательно, реактор 26 конструируют с меньшим объемом. Реактор 26 слабо деформируется при более высокой температуре, поскольку реактор имеет небольшой объем и установлен неподвижно. Даже если реактор 26 несколько деформируется, это не влияет на второй крекинг, при условии, что не оказывается влияния на вращение винтовой мешалки. Органические компоненты в материалах во время второго крекинга полностью разлагаются до газообразных углеводородов. Полученные газообразные углеводороды поступают в неподвижный слой 16 для осуществления каталитического крекинга. Полученные углеводороды уходят из реактора 26, поступают в конденсатор 23 и затем достигают емкости 24 для сбора углеводородов. Несконденсированные газы снова подают в печь для сжигания 10, после чего они поступают в резервуар с гидравлическим затвором 25. Остатки, полученные после второго крекинга, не содержат органических компонентов. Их выводят из реактора 26 с помощью винтового устройства для спуска 29, установленного в донной части камеры для второй обработки 27, и измельчают, отбирают и разделяют с помощью магнита, и получают промышленные материалы, такие как неорганические наполнители, отходы металлов и т.п.

Приведенные далее примеры даются для лучшего понимания изобретения. Подразумевается, что указанные примеры никоим образом не ограничивают объем изобретения.

Пример 1

Замороженные бытовые отходы от Beijing измельчают на куски диаметром менее 35 см. После предварительной обработки (обезвоживание) материалы загружают в бункер 28 и вводят в реактор 1 с помощью шнекового питателя 3. В неподвижный слой 14 реактора 1 загружают нужное количество катализатора SR-1. Реактор 1 нагревают потоком газов с высокой температурой из печи 10 для сжигания через нагревающий слой 11 и включают вращение. Материалы в реакторе 1 нагревают для осуществления первого крекинга, включающего пиролиз и каталитический крекинг. Крекинг осуществляют при температуре 400-500oС при давлении 0,02-0,3 МПа. Газообразные углеводороды, полученные при крекинге, отводят из реактора 1 и вводят в емкость для сбора углеводородов 24 через конденсатор 23 для получения жидких углеводородов с низкой температурой кипения. Горючие газы, которые не конденсируются, такие как 2 и углеводороды C1-C4, подают обратно в печь для сжигания 10 через резервуар с гидравлическим затвором 25. Остатки, полученные после первого крекинга, подают в реактор 26 через днище первой камеры для обработки 13 для осуществления второго крекинга при более высокой температуре. Тепло, необходимое для этого, поступает с потоком полученных газов из печи для сжигания 10. Второй крекинг осуществляют при температуре 600-800oС при давлении 0,02-0,3 МПа. Газообразные продукты, полученные при реакции пиролиза при втором крекинге, поднимаются к неподвижному слою, установленному в верхней части реактора 26, где претерпевают каталитический крекинг с помощью катализатора SR-1. Тепло, необходимое для крекинга, сохраняется самим реактором. Остатки от второго крекинга выгружают во вторую камеру для обработки 27 и выводят из реактора 26 винтовым устройством для спуска 29 в донной части камеры 27. Газообразные углеводороды, образующиеся при втором крекинге, вводят в конденсатор 23 и затем в емкость 24 и получают жидкие углеводороды с низкими температурами кипения. При необходимости собранные жидкие углеводороды от первого и второго крекинга затем фракционируют.

Далее приводится анализ материалов и продуктов.

Материалы (по массе): летучие - 78%, связанный углерод - 13,9%, зола - 10,1%.

Элементный анализ материалов: Н - 5,6%, С - 53,1%, N - 8,8%, О - 21,8%, S - 0,6%.

Продукты (по массе): углеводороды - 28%, газ (углеводороды) - 35%, неорганические вещества и металлы - 16%, влага - 21%.

Пример 2

Отработанные покрышки обрабатывают таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что нет необходимости в предварительной обработке материалов. Условия обработки и ее результаты приводятся далее.

Материалы: покрышки, 1000 кг.

Условия:

  • температура первого крекинга 450-600oС,

  • давление при первом крекинге 0,08-0,4 МПа,

  • катализатор для первого крекинга SR-1,

  • температура второго крекинга 750-850oС,

  • давление при втором крекинге 0,08-0,4 МПа,

  • катализатор для второго крекинга SR-1.

Продукты:

газолин - 98 кг (RON 93,5); дизельное топливо - 432 кг (цетановое число 59, температура замерзания <-20 С); горючий газ (H2, C1-C4) - 90 кг; стальная проволока - 60 кг; углеродная сажа - 320 кг (содержание органических веществ <0,1%).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов, включающий стадии загрузки материалов в горизонтальный вращающийся реактор для осуществления реакции первого крекинга; и загрузки остатков от первого крекинга в реактор с винтовой мешалкой для осуществления реакции второго крекинга.

2. Способ по п.1, в котором реакция крекинга включает реакцию пиролиза и/или каталитического крекинга.

3. Способ по п.1, в котором способ дополнительно включает стадию сбора углеводородов, образующихся при реакции.

4. Способ по п.1, в котором способ дополнительно включает стадию предварительной обработки материалов для удаления из них влаги.

5. Способ по п. 1, в котором первый крекинг протекает при температуре 350-600oС, а второй крекинг протекает при температуре 600-1200oC.

6. Способ по п. 5, в котором первый крекинг протекает при температуре 400-500oС, а второй крекинг протекает при температуре 600-800oС.

7. Способ по п. 2, в котором каталитический крекинг протекает в присутствии катализатора SR-1.

8. Способ по п. 5, в котором реакция крекинга протекает при давлении 0,02-0,6 МПа.

9. Устройство для получения углеводородов из бытового мусора или отходов и/или отходов органических материалов, включающее, главным образом, горизонтальный вращающийся реактор и реактор с винтовой мешалкой.

10. Устройство по п.9, включающее дополнительно устройство для предварительной обработки материалов.

11. Устройство по п. 9, включающее дополнительно устройство для сбора углеводородов.

12. Устройство по п. 9, в котором горизонтальный вращающийся реактор включает первый цилиндрический корпус; цилиндрическую шестерню, образующую петлю на наружной стенке цилиндрического корпуса; винтовой стальной штрипс, закрепленный на внутренней стенке цилиндрического корпуса; загрузочное устройство, установленное на одном конце горизонтального вращающегося реактора; и первую камеру для обработки, установленную на другом конце горизонтального вращающегося реактора, при этом реактор с винтовой мешалкой включает второй цилиндрический корпус, с одним концом которого соединена первая камера для обработки; винтовую мешалку, установленную во втором цилиндрическом корпусе; вторую камеру для обработки, установленную на другом конце второго цилиндрического корпуса; и винтовое устройство для спуска, установленное в донной части второй камеры для обработки.

13. Устройство по п.12, в котором первая и вторая камеры для обработки включают неподвижный слой, установленный, соответственно, в верхней части внутри первой и второй камер для обработки.

14. Устройство по п.12, в котором загрузочное устройство выполнено из шнекового питателя или питателя с механизмом возвратно-поступательного действия.

15. Устройство по п. 12, в котором горизонтальный вращающийся реактор также включает устройство для внутреннего подогрева.

16. Устройство по п.10, в котором устройство для предварительной обработки материалов выполнено в виде горизонтального винтового реактора.

Версия для печати
Дата публикации 09.04.2007гг


вверх