ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2212430

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Имя изобретателя: Даутов И.Ф.; Огнев А.Н.; Иванчук А.С.; Иванчук Е.А. 
Имя патентообладателя: Даутов Ильгиз Фирванович; Огнев Алексей Николаевич
Адрес для переписки: 420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, 10, Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, патентный отдел
Дата начала действия патента: 2002.05.17 

Изобретение относится к области переработки и утилизации углеводородного сырья путем его термического разложения и может быть использовано для пиролиза изношенных автомобильных шин, как измельченных, так и неизмельченных. Способ заключается в термическом разложении твердого углеводородного сырья, включающего подачу его в герметичную пиролизную камеру с нагревом его и поддержанием температуры термического разложения отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса. Сепарацию газа от паров жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости. Твердые остатки охлаждают отобранным из камеры и охлажденным газом перепуском по замкнутому контуру. Описана также установка, включающая герметичную пиролизную камеру с каналами отбора и подвода газа и каналом отвода газа в атмосферу, устройство нагрева газа, включающее последовательно соединенные вентилятор, теплогенератор и теплообменник, устройство охлаждения газа, включающее теплообменник с вентилятором, подключенный к камере начального нагрева утилизируемого углеводородного сырья, сепаратор с емкостью для сбора пиролизной жидкости и компрессор. Все элементы установки с регулируемыми клапанами образуют систему замкнутых контуров. Контур предварительного нагрева газа в камере включает канал отбора газа из камеры, сообщенный через клапан со входом компрессора, теплообменник, вход которого через клапан сообщен с выходом компрессора, а выход теплообменника - с каналом подвода газа в камеру. Контур процесса пиролиза включает канал отбора газа из камеры, сообщенный через клапан с входом теплообменника, сепаратор с емкостью, выход которого сообщен через клапан со входом компрессора, теплообменник, вход которого сообщен через клапан со входом компрессора, а выход - с каналом подвода газа в камеру. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки утилизируемого углеводородного сырья: а именно повысить экономичность за счет снижения энергоемкости установки, увеличить выход пиролизной жидкости с одновременным сокращением времени переработки сырья, а также улучшить экологические показатели установки.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области переработки и утилизации твердого углеводородного сырья путем его термического разложения и может быть использовано для пиролизной утилизации как измельченных, так и неизмельченных изношенных автомобильных шин, отходов древесины, бумажных отходов и других твердых полимерных и органических отходов жизнедеятельности человека.

Известно устройство печи для пиролиза изношенных автомобильных шин и способ, реализуемый данным устройством (заявка Японии 58-24473, МПК C 10 J 3/02, опубл. 21.05.83), включающее вертикальную пиролизную камеру, установленный соосно внутри камеры трубчатый источник обогрева, взаимодействующий с механизмом его подъема и опускания, патрубки вывода газообразных продуктов разложения, узел вывода отделяемых от шин проволочных каркасов и шлаков, в которой пакет шин располагают с внешней стороны трубчатого источника обогрева.

Известно устройство печи для пиролиза углеводородного сырья, в частности изношенных шин, и способ, реализуемый данным устройством (заявка ФРГ 2949983, МПК С 10 В 53/00, 1981), содержащее верхнюю и нижнюю части, соединенные между собой с помощью конического разъемного соединения, установленную в полости верхней части печи с образованием с ее боковыми стенками и потолком общего зазора пиролизную камеру, обращенную вниз открытым торцем, патрубки для подвода и отвода греющего газа и средство для отвода продуктов пиролиза.

Недостатками известных устройств и способа, реализуемого в них, являются высокие энергозатраты, обусловленные интенсивным воздействием высоких температур при пиролизе только по внутреннему диаметру шин, сложность конструкции, трудоемкость загрузки и выгрузки.

Известен реактор для термической переработки полимерных отходов (а.с. 1713921, МПК C 10 G 1/10, опубл. 23.02.92. Бюл. 7), который содержит вертикальный обогреваемый снаружи цилиндрический корпус, снабженный загрузочным люком, штуцером для выхода жидких продуктов и штуцером для выхода газообразных продуктов, винтовую мешалку, установленную по оси реактора в его нижней части и расположенную над мешалкой разделительную решетку, которая содержит концентрично расположенные кольца, смещенные по высоте относительно друг друга и соединенные между собой радиальными пластинами, и цилиндр с радиальными отверстиями, подсоединенный к верхнему кольцу и снабженный сферической крышкой.

Ближайшей по технической сущности и принятой за прототип является печь для пиролиза углеводородного сырья и способ, реализованный в данном устройстве (патент РФ 2078111, МПК С 10 В 1/4, C 10 G 1/10, С 10 В 53/08, опубл. Бюл. 12 от 27.04.97), содержащая герметичную пиролизную камеру с каналами отбора газа из пиролизной камеры и подвода теплоносителя в рубашку пиролизной камеры, средство для отбора продуктов пиролиза, устройства нагрева и охлаждения пиролизного газа.

Сущность способа переработки углеводородного сырья, реализованного в прототипе, заключается в следующем: переработку углеводородного сырья осуществляют в следующей последовательности: загружают печь утилизируемым сырьем, например пакетом цельных автомобильных шин, подают теплоноситель, при этом происходит обогрев сырья, его термическое разложение с образованием внутри пиролизной камеры газа, паров пиролизной жидкости и твердого углеродистого остатка с металлическим кордом. Пары пиролизной жидкости конденсируются, и пиролизная жидкость поступает в емкость для сбора пиролизной жидкости, а газовая часть продуктов пиролиза поступает в газосборник.

В полости пиролизной камеры происходит постепенный нагрев сырья до температуры термического разложения. При относительно низких температурах, в зависимости от видов сырья (для автомобильных шин 320...400oC) вначале происходит выделение паров легких фракций пиролизной жидкости, которые только за счет увеличения парциального давления вытесняются из пиролизной камеры. Длительное время пребывания паров пиролизной жидкости в зоне высоких температур вызывает вторичный крекинг, при этом пары разлагаются на неконденсируемые при нормальных условиях газы. На вторичный крекинг тратится дополнительная тепловая энергия, а разложение паров пиролизной жидкости на газы ведет к снижению выхода пиролизной жидкости. Эти газы также увеличивают парциальные давления и способствуют вытеснению из пиролизной камеры как паров пиролизной жидкости, так и их самих. В связи с тем, что реакция происходит при атмосферном давлении, вытеснение газообразных продуктов (паров пиролизной жидкости и пиролизного газа) из пиролизной камеры происходит только за счет изменения их парциальных давлений. Насыщенность паров пиролизной жидкости в области реакции приводит к уменьшению интенсивности парообразования, что снижает темп увеличения парциальных давлений, а следовательно, снижается интенсивность вытеснения паров. Возникающее при этом динамическое равновесие определяется с одной стороны вторичным крекингом и парообразованием пиролизной жидкости, с другой стороны вытеснением этих продуктов из пиролизной камеры и поддержанием в ней избыточного давления, равного аэродинамическому сопротивлению канала отвода газообразных продуктов реакции пиролиза. Как показали эксперименты, проведенные на установке, принятой в качестве прототипа, в начальный момент пиролизной реакции в отводимых газах резко возрастает концентрация водорода, спустя некоторое время концентрация водорода падает и возрастает концентрация метана. Такое изменение состава и наличие отводимых пиролизных газов паров легких фракций, а также его низкое давление и цикличность образования не дают возможности его использования для технологических целей без дополнительной обработки (очистки, хранения, повышения его давления до величин, необходимых при сжигании на газовых технологических горелках). Качественная дополнительная переработка пиролизного газа технически затруднительна, весьма дорогостоящая и экономически убыточная. Поэтому такой пиролизный газ сжигается на утилизационных факелах. Непостоянство состава и пульсация давления пиролизного газа на головке факела приводит его к частому потуханию, а следовательно, к выходу пиролизного газа совместно с парами пиролизной жидкости в атмосферу. Этот факт говорит о степени экологической чистоты технологии, используемой в прототипе.

Дополнительным недостатком технологии в прототипе является низкое качество твердого остатка (технического углерода). Это объясняется следующими причинами. Время окончания процесса пиролиза определяется по окончанию поступления пиролизной жидкости, а следовательно, по моменту окончания интенсивного выделения ее паров. Однако определенная часть паров пиролизной жидкости, особенно ее тяжелых фракций, остается в пиролизной камере. Твердый остаток пиролиза представляет собой высокопористое углеродистое вещество при утилизации автомобильных шин, и активный уголь при утилизации древесины. При охлаждении пиролизной камеры твердый остаток пиролиза за счет высокой адсорбционной способности насыщается паром, который в свою очередь при понижении температуры конденсируется. Поэтому твердый остаток, полученный по технологии прототипа, не обладает высоким качеством.

Все это приводит к низкой эффективности работы установки, ее повышенной энергоемкости и, следовательно, к высоким затратам при переработке углеводородного сырья, кроме того, при работе установки происходит загрязнение окружающей среды за счет неполного и некачественного сгорания пиролизного газа на факельной установке.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении эффективности переработки утилизируемого твердого углеводородного сырья: а именно повышение экономичности за счет снижения энергоемкости установки, увеличение выхода пиролизной жидкости с одновременным сокращением времени переработки сырья, а также отсутствие необходимости в утилизации горючего газа путем его сжигания в факельных установках, что улучшает ее экологические показатели.

Технический результат достигается тем, что по способу переработки твердого углеводородного сырья путем термического разложения без доступа кислорода, включающему подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья в герметичную пиролизную камеру, нагрев его до температуры термического разложения, сепарацию паров пиролизной жидкости, образовавшихся в процессе термического разложения, охлаждение твердых остатков продуктов термического разложения и их удаление из пиролизной камеры, нагрев утилизируемого твердого углеводородного сырья и поддержание в камере температуры его термического разложения ведут отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса пиролизного разложения, при этом сепарацию паров пиролизной жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости, твердые остатки процесса термического разложения охлаждают отобранным из пиролизной камеры и охлажденным газом путем его перепуска по замкнутому контуру, при этом окончательное охлаждение твердых остатков процесса термического разложения ведут атмосферным воздухом, а тепло, выделяемое в процессе охлаждения газа, отобранного из пиролизной камеры, используют для начального нагрева вне пиролизной камеры последующей партии утилизируемого твердого углеводородного сырья. Кроме того, в процессе пиролизного разложения твердого углеводородного сырья ведут перепуск в атмосферу части газа из-за избыточного давления в результате его нагрева и расширения.

В установке для переработки твердого углеводородного сырья, содержащей герметичную пиролизную камеру с каналом отбора газа из пиролизной камеры и каналом подвода газа в пиролизную камеру, сепаратор, емкость для сбора пиролизной жидкости, компрессор, устройства нагрева и охлаждения, канал отбора газа из пиролизной камеры соединен со входом компрессора непосредственно, через теплообменник устройства охлаждения и через сепаратор, последовательно установленный за теплообменником устройства охлаждения, а канал подвода газа в пиролизную камеру соединен с выходом компрессора непосредственно и через теплообменник устройства нагрева, образуя систему замкнутых переключаемых посредством управляемых клапанов контуров, при этом пиролизная камера сообщена с атмосферой через компрессор посредством управляемых клапанов, кроме того, она имеет канал отвода газа из камеры в атмосферу. Установка дополнительно снабжена камерой для начального нагрева последующей партии утилизируемого твердого углеводородного сырья, сообщенной с теплообменником устройства охлаждения.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где:

1 - герметичная пиролизная камера;

2 - герметичная дверь пиролизной камеры;

3 - канал отбора газа из пиролизной камеры;

4 - канал подвода газа в пиролизную камеру;

5 - компрессор;

6 - теплообменник устройства нагрева;

7 - теплогенератор устройства нагрева;

8 - вентилятор устройства нагрева;

9 - теплообменник устройства охлаждения;

10 - вентилятор устройства охлаждения;

11 - сепаратор паров пиролизной жидкости;

12 - емкость для сбора пиролизной жидкости;

13 - камера начального нагрева твердого утилизируемого сырья;

14 - перепускной клапан;

15 - канал отвода газа из камеры в атмосферу;

16-23 - управляемые клапаны.

Сущность предлагаемого способа переработки твердого углеводородного сырья заключается в следующем.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе пары пиролизной жидкости не находятся длительное время в зоне высоких температур, а постоянно эвакуируются газом, перекачиваемым по замкнутому контуру, и совместно с ним охлаждаются в теплообменнике. Это приводит к ликвидации эффекта вторичного крекинга и соответственно отсутствию неконденсируемых в нормальных условиях газообразных продуктов пиролиза. Поэтому, как показали проведенные эксперименты, при реализации технологии предлагаемого способа отсутствует необходимость отвода пиролизных газов и его сжигание на факеле. За счет того, что тепловая энергия не тратится на вторичный крекинг, энергетические затраты на проведение реакции снижаются. Постоянная эвакуация паров пиролизной жидкости приводит к снижению (практически обнулению) их парциальных давлений, что вызывает более интенсивное паровыделение и уменьшение времени термического разложения. Уменьшение времени реакции соответственно ведет к снижению энергозатрат на проведение реакции. Так, на экспериментальном реакторе время проведения реакции пиролизной утилизации изношенных автомобильных шин, а также древесины (время, исключая время нагрева до начала пиролиза) уменьшилось более чем в 2 раза по сравнению со временем проведения реакции по технологии, предлагаемой в прототипе, при одной и той же загрузке сырьем. Выход пиролизной жидкости составил 63% от исходного веса автомобильных шин, 24% технический углерод и 13% металлокорд. Для древесины 72% пиролизной жидкости и 28% древесного угля высокого качества. При использовании технологии, описанной в прототипе, при проведении реакции пиролиза автомобильных шин на одних и тех же температурных режимах выход пиролизной жидкости составил 32%, технический углерод - 31%, металлокорд - 13%. В неконденсируемый газ, сжигаемый на факеле, перешло 24% от веса автомобильных шин. Таким образом, предложенный способ позволил повысить выход ценной пиролизной жидкости на 31%. Повышение веса твердого остатка с 24% до 31% при использовании технологии прототипа по сравнению с предлагаемым способом объясняется насыщенностью технического углерода сконденсированными парами тяжелой фракции пиролизной жидкости.

Кроме указанного выше снижение энергозатрат в предлагаемом способе обеспечивается за счет предварительного разогрева сырья тепловой энергией, полученной при охлаждении циркулирующего по замкнутому контуру газа, постоянно эвакуирующего пары пиролизной жидкости из зоны реакции. Так при нагреве сырья до 120oС в камере начального нагрева утилизируемого продукта и температуре пиролиза 500oС экономия тепловой энергии только на нагрев сырья (исключая энергию на реакцию пиролиза и парообразования) составляет 24%.

Установка для переработки твердого углеводородного сырья включает теплоизолированную герметичную пиролизную камеру 1 с герметично закрываемой дверью 2. В камере имеются каналы 3 и 4 соответственно: отбора и подвода газа, перепускной клапан 14 и канал отвода газа в атмосферу 15 с управляемым клапаном 23.

Установка имеет устройства нагрева и охлаждения газа. Устройство нагрева газа включает последовательно соединенные вентилятор 8, теплогенератор 7 и теплообменник 6, вход которого через клапан 17 связан с выходом компрессора 5, а выход - с каналом 4 подвода газа в пиролизную камеру 1. Устройство охлаждения газа включает теплообменник 9 с вентилятором 10, подключенный к камере 13 начального нагрева утилизируемого твердого углеводородного сырья. Компрессор 5 может быть как поршневой, так и турбинный. Теплообменники 6 и 9 рекуперативного типа кожухотрубные с оребренными трубами рассчитаны на заданные температуры и тепловые мощности (Справочник по теплообменникам. Перевод с англ. под редакцией О. Г. Мартыненко и др. Том 2, Издательство "Энергоатомиздат", М., 1987), а вентиляторы 8 и 10 центробежные.

Канал 3 отбора газа из камеры 1 через клапан 18 соединен со входом теплообменника 9, последовательно соединенного с сепаратором 11, имеющим емкость 12 для сбора пиролизной жидкости, при этом выход теплообменника 9 через клапан 20 и выход сепаратора 11 через клапан 19 соединены со входом компрессора 5. Выход компрессора 5 непосредственно через клапан 22 соединен с каналом 4 подвода газа в пиролизную камеру 1, а вход через клапан 21 соединен с атмосферой и через клапан 16 - с каналом 3 отбора газа из пиролизной камеры 1. Сепаратор 11 проточного типа с прокачкой газа через слой пиролизной жидкости, а емкость для сбора пиролизной жидкости 12 аналогична емкости для хранения нефтепродуктов.

Все элементы установки с регулируемыми клапанами 16-23 образуют систему замкнутых контуров. Трубопроводы, образующие ветви контуров, представляют собой теплоизолированные металлические трубы, а клапаны могут быть как с ручным, так и с электроприводом, выдерживающие необходимые температуры газовых потоков.

Контур предварительного нагрева газа в камере 1 включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 16 со входом компрессора 5, теплообменник 6, вход которого через клапан 17 сообщен с выходом компрессора 5, а выход теплообменника 6 - с каналом 4 подвода газа в камеру 1.

Контур процесса пиролиза включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 18 с входом теплообменника 9, сепаратор 11 с емкостью 12, выход которого сообщен через клапан 19 со входом компрессора 5, теплообменник 6, вход которого сообщен через клапан 17 со входом компрессора 5, а выход - с каналом 4 подвода газа в камеру 1.

Контур предварительного охлаждения твердого остатка продуктов пиролиза в камере 1 включает канал 3 отбора газа из камеры 1, сообщенный через клапан 18 со входом теплообменника 9, компрессор 5, вход которого сообщен через клапан 20 с выходом теплообменника 9 и через клапан 22 с каналом 4 подвода газа в камеру.

Для окончательного охлаждения твердого остатка продуктов пиролиза в камере 1 вход компрессора 5 через клапан 21 сообщен с атмосферой, а выход через клапан 22 - с каналом 4 подвода газа в камеру, кроме того, пиролизная камера по каналу 15 через клапан 23 сообщена с атмосферой.

РАБОТАЕТ УСТАНОВКА СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Процесс пиролизного разложения твердого углеводородного сырья осуществляется в четыре этапа. Первый этап включает подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья, например неизмельченных резиновых шин или отходов древесины, в камеру 1, которая герметично закрывается дверью 2, и предварительный нагрев до температуры 250...270oС. На данном этапе клапаны 18, 19, 20, 21, 22 и 23 закрыты и открыты клапаны 17 и 16. Запускают теплогенератор 7, воздух в который поступает из атмосферы через дутьевой вентилятор 8. Горячий воздух с температурой 750...800oС из теплогенератора 7 поступает в горячий контур теплообменника 6, в котором отдает тепло теплообменным поверхностям и, остывая, выходит в атмосферу. Включают компрессор 5. Воздух из пиролизной камеры 1 через канал отбора газа 3 и клапан 16 поступает на вход компрессора 5. С выхода компрессора 5 через клапан 17 воздух пиролизной камеры 1 поступает в холодный контур теплообменника 6, где нагревается до температуры 550...650oС и возвращается в пиролизную камеру 1 через канал подвода газа 4. Нагретый воздух отдает тепло твердому утилизируемому сырью и вновь проходит по замкнутому контуру. Избыточное давление за счет разогрева и расширения воздуха снимается за счет выхода его части через перепускной клапан 14, который настроен на срабатывание при давлении 2 кПа. Таким образом, разогрев твердого утилизируемого сырья производится до температуры, при которой начинают выделяться пары легкой фракции пиролизной жидкости (для резиновых шин эта температура равна 250...270oС). Разогретый воздух в пиролизной камере 1 за счет химических реакций с выделенными парами пиролизной жидкости обескислораживается, что не приводит к возгоранию утилизируемого углеводородного сырья.

На втором этапе при достижении в камере 1 температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости клапан 16 закрывают. Открывают клапаны 18, 19 и 17, при этом начинает работать контур процесса пиролиза. В горячий контур теплообменника 9 из камеры 1 через канал отбора 3 поступает обескислороженный воздух с парами пиролизной жидкости. Холодный воздух в теплообменник 9 поступает от вентилятора 10. Обескислороженный газ с парами пиролизной жидкости остывает в теплообменнике 9 до температуры 120...130oС. После теплообменника 9 газ поступает в сепаратор 11, где пары пиролизной жидкости конденсируются, и жидкость сливается в емкость для сбора пиролизной жидкости 12. Очищенный от паров пиролизной жидкости газ через клапан 19 поступает на вход компрессора 5. С выхода компрессора 5 газ поступает в теплообменник 6, где нагревается до температуры 550...650oС и возвращается в пиролизную камеру 1. Таким образом, технологический процесс позволяет постоянно нагревать и поддерживать температуру в пиролизной камере 1 на уровне 400... 450oС с постоянной (в процессе проведения реакции пиролиза) эвакуацией паров пиролизной жидкости из области реакции пиролиза. Снижение температуры газа от 550...650oС до температуры 400...450oС происходит как за счет поглощения тепла при нагреве утилизируемого сырья, так и за счет потребления тепловой энергии при проведении реакции пиролиза и испарения пиролизной жидкости.

Эвакуация паров пиролизной жидкости из пиролизной камеры 1 повышает скорость паровыделения и не позволяет парам пиролизной жидкости внутри камеры 1 разлагаться на водород, метан и другие газы. Такая эвакуация паров приводит к значительному увеличению выхода пиролизной жидкости и сокращению времени реакции пиролиза. Кроме этого, отпадает необходимость в утилизации горючих газов, образующихся при разложении паров пиролизной жидкости, так как использование таких газов в качестве топлива проблематично из-за непостоянства состава, низкого давления и наличия примесей.

В процессе охлаждения газа, поступающего из пиролизной камеры 1 в теплообменник 9, чистый воздух прокачивается вентилятором 10 по холодному контуру теплообменника 9, нагревается до температуры 150...170oС и поступает в камеру 13 для начального нагрева твердого утилизируемого сырья. Начальный нагрев сырья до температуры 120...130oС позволяет существенно сократить время разогрева его в пиролизной камере 1, сэкономить тепловую энергию и подготовить сырье для проведения качественной реакции пиролиза путем испарения с поверхности твердого утилизируемого сырья влаги, а в зимнее время предотвращает возможность попадания льда и снега в камеру 1. Начальный подогрев производится в процессе пиролиза и не требует дополнительной энергии. При окончании реакции пиролиза в пиролизной камере 1 последующая партия сырья уже готова к транспортировке в зону реакции - в пиролизную камеру 1. Из камеры 13 чистый и нагретый воздух поступает в атмосферу или производственные помещения.

Момент окончания реакции пиролиза определяется по прекращению сепарации паров пиролизной жидкости в сепараторе 11.

На третьем этапе производится предварительное охлаждение пиролизной камеры и твердого остатка реакции пиролиза (технического углерода и металлического корда при утилизации изношенных автомобильных шин). При этом клапаны 18, 20 и 22 открыты, а клапаны 19, 16, 17 и 23 закрыты. Газ из пиролизной камеры 1 прокачивают через теплообменник 9, в котором охлаждается холодным воздухом, поступающим в теплообменник 9 от вентилятора 10 и, минуя сепаратор 11, поступает на вход компрессора 5, далее, минуя теплообменник 6, вновь поступает в пиролизную камеру 1. Охлаждение производится до температуры 250... 270oС, при которой присутствие кислорода не дает возможности воспламенения твердого остатка реакции пиролиза. На этом этапе теплогенератор 7 и вентилятор 8 выключены (теплообменник 6 не работает).

На четвертом этапе производится окончательное охлаждение твердого остатка процесса пиролиза в пиролизной камере 1. Клапаны 18, 16, 19, 20 и 17 закрыты, а клапаны 21, 22 и 23 открыты. Атмосферный воздух закачивают в камеру 1 компрессором 5. В пиролизной камере 1 воздух охлаждает твердые остатки пиролиза и выходит в атмосферу через канал 15 и открытый клапан 23. Охлаждение проводят до температуры 120...130oС, при которой можно выгружать камеру 1 и складировать твердый остаток. Более глубокое охлаждение нерационально, так как ведет к потерям тепла, запасенного элементами конструкции камеры 1 и соответственно увеличению времени проведения реакции пиролиза. На этом этапе выключены теплогенератор 7 и вентилятор 8, а также вентилятор 10 (не работают теплообменики 6 и 9).

После загрузки в пиролизную камеру 1 начально подогретой в камере 13 очередной партии твердого утилизируемого сырья дверь 2 пиролизной камеры 1 герметично закрывают и вновь осуществляют процесс пиролиза.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки твердого углеводородного сырья путем термического разложения без доступа кислорода, включающий подачу утилизируемого твердого углеводородного сырья в герметичную пиролизную камеру, нагрев его до температуры термического разложения, сепарацию паров пиролизной жидкости, образовавшихся в процессе термического разложения, охлаждение твердых остатков продуктов термического разложения и их удаление из пиролизной камеры, отличающийся тем, что нагрев утилизируемого углеводородного сырья и поддержание в камере температуры его термического разложения ведут отобранным из камеры и нагретым газом путем перепуска его по замкнутому контуру до завершения процесса пиролизного разложения, при этом сепарацию газа от паров пиролизной жидкости начинают осуществлять при достижении в камере температуры выделения паров легких фракций пиролизной жидкости, твердые остатки процесса термического разложения охлаждают отобранным из пиролизной камеры, и охлажденным газом, путем его перепуска по замкнутому контуру.

2. Способ переработки твердого углеводородного сырья по п. 1, отличающийся тем, что окончательное охлаждение твердых остатков процесса термического разложения ведут атмосферным воздухом.

3. Способ переработки твердого углеводородного сырья по п. 1 или 2, отличающийся тем, что тепло, выделяемое в процессе охлаждения газа, отобранного из пиролизной камеры, используют для начального нагрева вне пиролизной камеры последующей партии утилизируемого углеводородного сырья.

4. Установка для переработки углеводородного сырья, содержащая герметичную пиролизную камеру с каналом отбора газа из пиролизной камеры и каналом подвода газа в пиролизную камеру, сепаратор, емкость для сбора пиролизной жидкости, компрессор, устройства нагрева и охлаждения, отличающаяся тем, что канал отвода газа из пиролизной камеры соединен со входом компрессора непосредственно, через теплообменник устройства охлаждения и через сепаратор, последовательно установленный за теплообменником устройства охлаждения, а канал подвода газа в пиролизную камеру соединен с выходом компрессора непосредственно и через теплообменник устройства нагрева, образуя систему замкнутых переключаемых посредством управляемых клапанов контуров.

5. Установка для переработки углеводородного сырья по п. 4, отличающаяся тем, что пиролизная камера сообщена с атмосферой через компрессор посредством управляемых клапанов, кроме того, она имеет канал отвода газа из камеры в атмосферу.

6. Установка для переработки углеводородного сырья по п. 4 или 5, отличающаяся тем, она дополнительно снабжена камерой для начального нагрева последующей партии утилизируемого углеводородного сырья, сообщенной с теплообменником устройства охлаждения.

Версия для печати
Дата публикации 19.02.2007гг


вверх