ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2288407

УТИЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Имя изобретателя: Котенёв Сергей Михайлович (RU) 
Имя патентообладателя: Котенёв Сергей Михайлович (RU)
Адрес для переписки: 630111, г.Новосибирск, ул. Кропоткина, 132, кв.181, С.М. Котенёву
Дата начала действия патента: 2005.02.10 

Утилизатор токсичных отходов органической химии относится к устройству для переработки жидких и газообразных токсичных отходов с высокими экологическими показателями. Технический результат: упрощение монтажа, удобство транспортировки и простота при пользовании. Утилизатор токсичных отходов органической химии состоит из двух вертикально расположенных корпусов. Корпус первого уровня содержит расположенное в верхней части сопло с вставленным без зазора сепаратором, обеспечивающим более ровный перегрев паров утилизируемого вещества, предотвращающим проскок несгоревших частиц углеводорода, а также отрыв пламени от сопла и затухание, ввернутый внутрь корпуса по резьбе диффузор с образованием между ним и корпусом камеры испарителя утилизируемого отхода, штуцер для поступления утилизируемого вещества из бака-накопителя отходов, ввернутый в нижнюю часть корпуса патрубок вентиляции, топливопровод подачи газа. Корпус второго уровня установлен на корпусе первого уровня с образованием зазора для подачи вторичного воздуха для дожигания токсичных остатков, причем в зазор введены два топливопровода, а в верхней части корпуса расположено сопло, в которое вставлен сепаратор.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Утилизатор токсичных отходов органической химии относится к устройству для переработки токсичных отходов.

Известна горелка смешанного питания для сжигания легких фракций переработки нефти SU 1560908 A1, F 23 D 5/04, 30.04.1990, 4 с. /1/. Горелка состоит из круглого замкнутого корпуса испарительной камеры (1) с вертикальными трубчатыми огневыми каналами (8), (9) и вдавленным в виде воронки дном (5). Термин «сопло» применен, как распылитель топлива (33). К днищу испарителя крепится кожух (10). Горение топлива происходит под испарительной камерой. Работа горелки осложнена совокупностью причин: распределение давления для стабильного распыления топлива разной вязкости, уровень заполнения испарительной камеры тяжелыми фракциями перегонки нефти. Для распыления тяжелых фракций необходимо высокое давление внутри испарительной камеры, поэтому движение топлива самотеком из бака (20) невозможно. Разность температур пламени, стенок и каналов испарительной камеры способствует образованию слоя сажистого углерода, который ухудшает процесс парообразования. Внутри испарительной камеры происходит кипение топлива, при котором образуются слоистые отложения углерода, снижающие степень теплообмена, влияющие на парообразование топлива. Частицы углерода поступают вместе с топливом и приводят к засорению сопла (33). Установленная в верхней части конфорка (26) с отверстиями (27) способствует дожиганию углеводорода только по периферии. Эжектный подхват вторичного воздуха в известной конструкции незначителен. Сливное отверстие (24) с заглушкой (25), расположенное в нижней части испарительной камеры, при экстремальном давлении внутри камеры или протекании топлива может привести к детонации и пожару. Наслоение нагара внутри испарительной камеры, засорение углеродом форсунки, отсутствие доступа для чистки испарительной камеры, неоправданная сложность изготовления делают испарительную горелку непригодной для применения и промышленного производства. Применение в качестве утилизатора токсичных отходов органической химии невозможно.

В схеме данной конструкции мы не используем дополнительные узлы: форсунки, насосы, нагнетатели, распылители, т.к. чем больше агрегатов, тем выше опасность утечки утилизируемого вещества. В новой модели применен метод выпаривания вещества, что исключает образование крупных капель, не успевающих разрушаться, проходя через утилизатор.

Аналоги не обнаружены.

Задачей настоящего изобретения является создание мобильного устройства для утилизации жидких и газообразных токсичных веществ, которые являются побочным продуктом при производстве в органической химии. Емкости, в которых хранятся токсичные, ядовитые отходы, ветшают, что делает невозможным транспортировку их к заводам по утилизации. Мобильные установки можно построить разной мощности и утилизировать на месте хранения или техногенных катастроф, это даст большой экономический и экологический эффект.

Техническим результатом изобретения являются создание условий разрушения стойких связей тяжелых углеводородов с другими химическими элементами при помощи термического воздействия.

Результаты изобретения достигаются за счет того, что утилизатор токсичных отходов органической химии состоит из двух вертикально расположенных корпусов. Корпуса первого уровня, содержащего расположенное в верхней части сопло, с вставленным без зазора сепаратором, обеспечивающим более ровный перегрев паров утилизируемого вещества, предотвращающим проскок несгоревших частиц углеводорода, а также отрыв пламени от сопла и затухание. Ввернутый внутрь корпуса по резьбе диффузор с образованием между ним и корпусом камеры испарителя утилизируемого отхода, штуцер для поступления утилизируемого вещества из бака накопителя отходов, ввернутый в нижнюю часть корпуса патрубок вентиляции, топливопровод подачи газа. Корпуса второго уровня, установленного на корпусе первого уровня с образованием зазора для подачи вторичного воздуха для дожигания токсичных остатков, причем в зазор введены два топливопровода, а в верхней части корпуса расположено сопло, в которое вставлен сепаратор.

Кроме того, сопло и бак-накопитель имеют герметичные крышки с термостойкой прокладкой.

Корпус утилизатора вытачивается из высоколегированной стали, не подверженной коррозии и способной выдерживать длительное температурное воздействие. Сепаратор сплетен из проволоки, выдерживающей высокие температуры.

УТИЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На фиг.1 изображен разрез двухуровневого утилизатора.

УТИЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

На фиг.2 показана схема использования этого изобретения.

Утилизатор токсичных отходов органической химии состоит из корпуса (1) первого уровня утилизации, в котором в верхней части расположено сопло (2). В сопло плотно, без зазора, вставляется сепаратор (3), изготовленный из термостойкой проволоки. Диффузор (4) закручивается по резьбе во внутрь корпуса (1). Между корпусом и диффузором образуется камера испарителя (5) для утилизируемого вещества, которое поступает через штуцер (6). Герметичность прилегания обеспечивается прокладкой (7) из меди. Поступление утилизируемого вещества перекрывается вентилем (8). Подача газа осуществляется по топливопроводу (9) и регулируется вентилем (10). Герметичность между топливным штуцером (11) и корпусом (1) обеспечивает медная прокладка (12). Завершает конструкцию первого уровня ввернутый снизу патрубок вентиляции (13) с термостойкой паранитовой прокладкой (14). При транспортировке, во избежание выброса токсичных паров, на сопло (2) по резьбе накручивается крышка (15) с паранитовой прокладкой (16). Конструкция второго уровня утилизации состоит из корпуса (17) с соплом (18), в которое вставлен сепаратор (19). Корпус (17) имеет упоры (20) для центровки и правильного расположения на корпусе (1). Ручки (21) сконструированы для удобства снятия и установки корпуса (17) на место. Подача топлива для второго уровня утилизации осуществляется по двум топливопроводам (22) и регулируется вентилем (23).

На фиг.2 отображен один из способов использования утилизатора. В бак-накопитель (24) из емкости (25) выливается утилизируемое вещество, которое по трубе (26) поступает к утилизатору. В верхней части бака расположен патрубок вентиляции бака (27), к которому присоединена резиновая армированная труба (28). В нижней части врезается контрольная стеклянная труба (29) для визуального контроля переполнения камеры испарителя (5). Вытяжная труба (30) предназначена для пользования в закрытых помещениях.

Для процесса утилизации необходим прогрев корпуса (1) первого уровня. Для этого открываем вентиль (10), по топливопроводу (9) под давлением подается газ (углеводородное топливо). Струя газа проходит сквозь диффузор (4) и сепаратор (3), попадает в сопло (2), где происходит горение. При прогревании сопла (2) возникает реактивная тяга, которая приводит в движение воздух через патрубок вентиляции (13).

Для предотвращения попадания токсичных паров утилизируемого вещества в атмосферу из бака-накопителя (24) применены патрубок вентиляции (13) и патрубок вентиляции бака (27), соединенные между собой армированной трубой (28) с контрольной стеклянной трубой (29). Патрубок вентиляции (13) заворачивается по резьбе в корпус (1), а термостойкая паронитовая прокладка (14) обеспечивает герметичность при линейном тепловом расширении корпуса первого уровня утилизации.

Воздух при прохождении через диффузор (4) подвергается смятию, а перепад сечений диффузора и камеры испарителя (5) создают процесс диффузии.

Утилизируемое вещество, поступающее из бака-накопителя (24) по трубе (26) через вентиль (8), заполняет камеру испарителя (5). Подвергаясь тепловому воздействию через стенки корпуса (1), а также от раскаленного сепаратора, утилизируемое вещество начинает испаряться, не изменяя свойство, не разрушая связи между атомами, не способствуя образованию сгустков в камере испарителя. Возмущенные потоки воздуха в камере испарителе изменяют дисперсию паров, а разность температур воздуха, стенок корпуса и паров улучшает это измельчение. Образованная смесь паров и воздуха проходит в раскаленный сепаратор, где происходит разрушение химических связей внутри молекул. Сепаратор создает эффект Джоуля-Томсона. Вихревой поток смеси паров и воздуха испытывает трение из-за частой смены направления патока внутри проволочного плетения сепаратора с выделением дополнительной тепловой энергии, что приводит к разрушению химических связей между атомами молекул утилизируемого вещества. Сепаратор обеспечивает более ровный перегрев паров утилизируемого вещества, предотвращает проскок несгоревших частиц углеводорода, а также отрыв пламени от сопла и затухание.

Соотношение воздуха и паров утилизируемого вещества зависит от уровня заполнения камеры испарителя (5). В технике применяются различные устройства, регулирующие уровень жидкости разной вязкости (поплавковые клапаны разнообразного принципа перекрывания). В нашем случае выбор устройства регулирования уровня будет подбираться в зависимости от вязкости утилизируемого вещества.

При утилизации тяжелых токсичных углеводородов необходимо дополнительное окисление. Для этого на корпус первого уровня вертикально устанавливается корпус второго уровня утилизации, имеющего сопло (18), внутри которого вставлен сепаратор (19). Низкотемпературная плазма, выходящая из сопла (2), содержит частицы молекул, не разрушенных в первом уровне утилизации, которые подвергаются повторному дросселированию, благодаря опорному бортику (на который опирается сепаратор), и попадают в сепаратор (19). Вторичный воздух проходит по зазору, образованному соплом (2) и корпусом (17), нагревается и попадает в сепаратор. Движение вторичного воздуха обеспечивает реактивная тяга сопла (18). Высокая температура, окисление вторичным воздухом, эффект Джоуля-Томсона способствуют разрушению химических связей между атомами утилизируемого вещества.

Второй уровень утилизации имеет два топливопровода (22), количество подачи топлива (газа) регулируется вентилем (23), необходимое для создания технологических условий для дожигания токсичных остатков. Малая концентрация газа в потоке вторичного воздуха не позволяет гореть смеси в межстенном пространстве корпуса (17) и сопла (2), влияет на реактивную тягу внутри сопла (18) и степень продувки вторичным воздухом сепаратора (19).

В предложенном утилизаторе применена продувка вторичным воздухом, а повышенное трение газов внутри сепараторов, вдоль вертикальных стенок сопла, мятие при прохождении перепадов сечений, в среде низкотемпературной плазмы не позволяет образоваться токсичным соединениям тяжелых углеводородов.

Для запуска утилизатора нужно вывернуть крышку (15), открыть топливный вентиль (10) и только после этого открыть крышку бака-накопителя (24). Установить корпус (17) на место. После прогрева утилизатора нужно открыть вентиль (8), который обеспечит поступление утилизируемого вещества. Для того чтобы прекратить процесс утилизации, перекрываем вентиль (8). Необходимо время для полного выпаривания утилизируемого вещества, затем закрываем крышку бака-накопителя (24), снимаем корпус второго уровня (17), закрываем вентиль (10) и закручиваем крышку (15). Утилизатор готов к транспортировке.

При переполнении камеры капли токсичного вещества будут стекать вниз и их будет видно в контрольной стеклянной трубе, т.к. система утилизатора замкнутого типа, то заражение почвы исключено. Вставленный в сопло без зазора сепаратор обеспечивает более ровный перегрев паров утилизируемого вещества, предотвращает проскок несгоревших частиц углеводорода, а также отрыв пламени от сопла и затухание. Топливом является природный газ, который необходим для разогрева устройства и поддержания температурного режима, т.к. [СН] при правильном соотношении температуры и количества кислорода само является топливом с высоким выделение тепловой энергии.

Внутрь корпуса утилизатора по резьбе вворачивается диффузор, который образует испарительную камеру. Для поддержания технологического режима имеются две топливных трубки и зазор между корпусами, дающий приток вторичного кислорода, который способствует полному дожиганию токсичных остатков. Для транспортировки утилизатора имеется герметичная крышка сопла с термостойкой прокладкой, и крышка бака-накопителя тоже имеет герметичную прокладку.

Для многих отходов химической промышленности достаточно использовать только первый уровень утилизации, не устанавливая корпус второго уровня.

Утилизатор можно применять как эффективную горелку для получения тепловой энергии, используя любое газообразное углеводородное топливо.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Утилизатор токсичных отходов органической химии, состоящий из двух вертикально расположенных корпусов: корпуса первого уровня, содержащего расположенное в верхней части сопло, с вставленным без зазора сепаратором, обеспечивающим более ровный перегрев паров утилизируемого вещества, предотвращающим проскок несгоревших частиц углеводорода, а также отрыв пламени от сопла и затухание, ввернутый внутрь корпуса по резьбе диффузор, с образованием между ним и корпусом камеры испарителя утилизируемого отхода, штуцер для поступления утилизируемого вещества из бака-накопителя отходов, ввернутый в нижнюю часть корпуса патрубок вентиляции, топливопровод подачи газа; и корпуса второго уровня, установленного на корпусе первого уровня с образованием зазора для подачи вторичного воздуха для дожигания токсичных остатков, причем в зазор введены два топливопровода, а в верхней части корпуса расположено сопло, в которое вставлен сепаратор.

2. Утилизатор по п.1, отличающийся тем, что сопло и бак-накопитель имеют герметичные крышки с термостойкой прокладкой

Версия для печати
Дата публикации 11.12.2006гг


вверх