Переробка відходів, утилізація відходів

26.10.2015

Про технологічному процесі — переробка твердих побутових відходів.

Фізико-хімічна схема процесів виробництва.

Для «Русского реактора — 1».

(Щоб подивитися крупніше, натисніть на картинку)

Перетворення полімерної вторинної сировини (старі шини, відходи полімерів, суміші термопластів та ін) в низькомолекулярні хімічні продукти можливо тільки шляхом термічного розкладання, тобто піролізу. Піроліз полімерів, що супроводжується випаровуванням летких продуктів, не є поверховим явищем, як у випадку простого випаровування. Тут випаровування обумовлено утворенням здатних випаровуватися молекул у всьому об’ємі полімеру або виробу.

Полімери відрізняються від інших хімічних сполук тим, що їх молекули складаються з багаторазово повторюваних ланок або залишків.

Істотний внесок в реакцію термічного розпаду полімерів і зокрема дієнових еластомерів та гуми на їх основі вносить реакція дисоціації зв’язку С-Н, ослабленою сполученням з подвійними зв’язками полімерної ланцюга. При термічному розпаді поліізопрену утворюється не мономер, а димер (дипентен). В інтервалі температур при 280 — 330 0 З виходи мономеру і димеру становлять відповідно 3-4 і 15-17%. При піролізі цисбутадиена вихід мономеру і циклічного димеру винилциклогексена в інтервалі температур 280 — 380 0 С складає 1, і 14,1% відповідно від загального вмісту летких. Молекулярна маса продуктів термічного розпаду дієнових знаходиться в межах 400-500, їх летючість незначна. Склад продуктів деструкції при введенні наповнювачів не змінюється.

При виробництві шин в їх склад входить значний асортимент різних полімерів і олігомерів, органічних і неорганічних сполук, мають різну структуру і функціональні групи. Одних тільки каучуків п’ять видів, більше 30 допоміжних речовин, у тому числі хб-тканини і поліамідний корд. У зв’язку з цим продукти піролізу за складом і летючості різноманітні.

Цілеспрямований піроліз полімерних відходів здійснюється в умовах низькотемпературного впливу, в результаті якого утворюється газоподібні (піролізний газ), рідкі (піролізне масло) і тверді (кокс і ін тверді продукти).

Низькотемпературний піроліз проводять у температурному інтервалі 400-500 0 З в безперервно діючому одне — або двоступінчастому реакторах.

Оптимальний вихід рідких продуктів 46-50% (мас) на пиролизуемое сировину відзначений при температурі 480 — 520 0 С, вуглецевий компонент склав 32-38% (мас).

За останні роки з’явилися нові розробки, в яких розглянуто технологічні особливості проведення деструкції полімерів в умовах цілеспрямованого низькотемпературного піролізу, а також представлені конструктивні особливості застосовуваного обладнання.

В результаті піролізної переробки отримані наступні продукти:

— рідка фракція 40-45%;

— піролізні гази 10-30%;

— залишковий вуглець 25-30%;

— брухт 10%.

Для «Русского реактора — 2».

Відходи бітумно-покрівельних матеріалів містять зазвичай до 70..74% бітуму, та 30…26% наповнювача у вигляді паперу, картону, скломатеріалів, а також піску. Деякі сорти покрівельних матеріалів в якості пластичного компонента в бітумній основі містять до 5% низькомолекулярних каучуків. До складу бітумів, крім масел, смол асфальтеновых кислот та їх ангідридів, асфальтенів входять карбены, карбоиды і парафін. Карбены растворяемы в сірковуглеці, карбоиды відрізняються нерастворимостью в будь-яких розчинниках.

Основного складу нафтових бітумів: асфальтени – 15-19%, смоли – 32-38%, олії – 45-47%, карбены і карбоиды до 5%. Чим глибше процеси окислення і конденсації при отриманні бітумів, тим більше утворюється смол і асфальтенів. Асфальтени – це продукти конденсації смол полициклической системи ароматичної структури з короткими аліфатичними ланцюгами в якості замінників. При нагріванні не плавляться, але вище 300 0 С розкладаються з утворенням газів і важко згорає коксу. Основними факторами, що визначають утворення нерозчинних фракцій у бітумах, є тривалість та інтенсивність нагріву, хімічний склад вихідного продукту і дію хімічних агентів. Швидкість піролізу буде визначатися температурою і тривалістю процесу.

Парафінова частина повністю розкладається без будь-якого смолообразования і коксу.

Подібний характер розкладання будуть мати нафтени й олії.

Найбільш складні процеси протікають на основі багатоядерних ароматичних сполук. Особливо це відноситься до алкилзамещенным похідним, які поряд з деструкцією алкильного заступника конденсуються з утворенням багатоядерної полімерної матриці.

Основним наповнювачем у відходах м’якої покрівлі є целюлозна компонента, яка поряд з бітумом забезпечує в результаті деструкції і газоподібними фракціями.

При термічному впливі на целюлозу відбувається як власний процес деструкції, що приводить до зниження ступеня полімеризації целюлози, так і більш складні піролітичним процеси. Одним з основних продуктів піролітичної розкладання целюлози є левоглюкозан, який утворюється при 300 0 С, а при подальшому підвищенні температури він деструктирует.

Швидкість утворення летких значно визначається температурою і часом впливу. Так, кількість летких склало 43% при Т=288 0 С за 4 години, а при 298 0 З всього за 2 години. Складу газових компонентів целюлози складається з 37 різних летких речовин (альдегіди, кислоти, ароматичні з’єднання, ацетон, метанол, метил этилкетен і т. д. ).

Для бітуму газові компоненти складаються в основному із ароматичних вуглеводнів, тоді як для целюлози – це кисневмісні аліфатичні продукти.

У проектованої установки передбачається можливість регулювання температури піролізу відходів в широкому діапазоні: від 300 до 420 0 С. Може змінюватися і час піролізу від 1,5 ч. до 4 і більше ч. Багато чого буде залежати від складу і властивостей відходів м’якої покрівлі.

Для «Русского реактора — 3».

(Щоб подивитися крупніше, натисніть на картинку)

Піролізна переробка деревини та її відходів у сучасних умовах для двох цілей: 1) отримання генераторного газу в якості газового палива і 2) виробництво деревного вугілля. Переробка ведеться в умовах нестачі повітря і називається газифікацією. В даному проекті вирішується перша задача – отримання генераторного газу.

В залежності від характеру подається дуття розрізняють три види газів: повітряний, водяний, змішаний. Повітряний газ виходить при газифікації відходів. Водяний газ отримують при поперемінному підводі до палива повітря і водяної пари, в результаті генераторний газ збагачується оксидом вуглецю і воднем (при взаємодії водяної пари і вуглецю палива). Теплотворна здатність цього газу може виявитися в два рази вище повітряного газу. Змішаний газ – це, по суті, газ, отриманий частково шляхом дуття повітрям, частково водяною парою.

Кінцевою метою процесу газифікації є отримання в генератор-ному газі можливо більшої кількості пального З і можливо менше негорючого З 2. Уникнути появи З 2 неможливо, так як реакція (2) є оборотною. Встановлено, що чим вище температура газифікації, тим менше З 2 утворюється. Більший час контакту З 2 з розжареним вуглецем призводить до зростання з’являється ЗІ.

Крім температури і часу контакту газу з паливом велику роль грає і фізичний стан шару палива: пористість, кусковатость, теплопровідність, величина відкритої поверхні окремих частинок і т.п.

Велику увагу на якість одержуваного генераторного газу, теплової ККД газогенератора і загального коефіцієнта корисної дії газодизельной електростанції надає вологість сировини. Для відходів деревини цей фактор має особливе значення, так як їх вологість, як правило, вище 12%, що є максимальною межею стандартних газодизельних електростанцій. Основним недоліком застосування вологої деревини є втрата теплотворної здатності одержуваного в генераторі генераторного газу, внаслідок чого, по-перше, для роботи газодизельной електростанції буде надходити генераторний газ з показниками нижче номінальних (а це знижує потужність ДВЗ і електрогенератора), по-друге, для отримання генераторного газу номінальних властивостей вимагається зазвичай більшу кількість спалюваного сировини, що в газогенераторах стандартних газодизельних електростанцій не передбачено. Всі вони працюють на сировині (лушпиння рису, гречки, насіння соняшнику, тріска) з вологістю 10…12%.

Тому переробка вологих деревних відходів можлива лише при попередній подсушке сировини. У великомасштабних виробництвах сушка сировини проводиться у великих сушарках, часто барабанного типу, з використанням гарячого повітря, пари, димових газів і ін теплоносіїв. Переважна кількість таких процесів і обладнання непридатне для установок малої потужності, для мобільних установок, здатних працювати в менших масивах із зміною свого місця розташування в часі.

Аналіз існуючих газодизельних електростанцій показує, що їх теплові коефіцієнти корисної дії не є оптимальними, оскільки вихлопні гази від ДВЗ, що мають температуру 400…500 0 С, викидаються в атмосферу, і їх теплота таким чином втрачається безповоротно.

На підставі викладеного та з урахуванням повної автономності роботи (від вихідних відходів деревини до електроенергії) проектованої установки передбачено:

• 1. Подрібнення відходів деревини на тріски розміром 9…11 мм за допомогою стандартного подрібнювача моделі SCORPION 80S.

• 2. Накопичення тріски в обсязі, що забезпечує безперервну роботу протягом 4 годин.

• 3. Попередня сушка сировини відхідними газами ДВЗ і продукту-ми спалювання частини одержуваного генераторного газу для зниження вологості деревини з 50% до 10…12%.

• 4. Газифікація тріски, отримання електроенергії потужністю 22 або 60 кВт (на кожну потужність окрема установка) на стандартних газодизельних електростанціях.

Безперервний процес газифікації забезпечується горизонтальній компонуванням сушарки, газогенератора та руху сировини з допомогою норій, секторних живильників і шнекових транспортерів при періодичному видаленні зольного залишку.

Технологічні схеми виробництв.

Структурна технологічна схема переробки зношених шин, ТПВ, термопластів.

Переробка відходів, утилізація відходів

Вихідна сировина збирається і звозиться автотранспортом на склад сировини піролізної установки. Склад сировини повинен містити щонайменше тижневий запас (до 100 тонн) утильной гуми. Склад повинен бути обладнаний системою пожежогасіння та висвітлений у нічний час. Периметр складської площадки повинен бути обгороджений щоб уникнути проникнення сторонніх осіб та охоронятися. Далі автогума оглядається на предмет наявності в ній металевих дисків, кілець і направляється на розборку. Після оброблення подрібнену сировину (розміри шматка 20*20* 18 вантажиться у візок і подається до установки.

З візка сировина завантажується в ківш завантажувального пристрою. Включається лебідка, і ківш піднімається до живильники реактора. При підході ковша до живильники реактора. При підході ковша до живильники допомогою його впливу на контактний вимикач шляховий включаються пневмоциліндри верхнього шибера живильника, відкривається шибер, ківш перекидається завдяки напрямами для роликів ковша, його рамі і тросу лебідки, і сировина надходить у ємність живильника. При цьому нижній шибер живильника закритий, щоб не допустити потрапляння кисню повітря в реактор і займання пирогаза. Після надходження сировини в ємність живильника закривається його верхній шибер і відкривається нижній – сировини під дією власної ваги потрапляє в реактор, закривається нижній шибер, і живильник готовий до наступного циклу завантаження. Ківш завантажувального пристрою після видачі сировини в ємність живильника повертається у вихідне положення на позначці 0.000 м і готовий для завантаження в нього наступної дози сировини.

Сировина в реакторі піддається піролізу при температурі 450 – 550 0 С, в процесі якого виходять напівпродукти: газ, — рідкопаливний фракція, водна фракція, вуглецевмісний залишок і металокорд. Газ частково повертається в топку реактора для підтримання процесу. Витрата газу регулюється засувкою на пальнику і контролюється показаннями термодатчика (температура не повинна перевищувати 500 0 С

При підвищенні температури вище зазначеної слід зменшити витрату газу прикриттям засувки. Решта газу відпускається стороннім споживачам або спалюється в парогенераторі. Вуглецевмісний залишок після гасіння та охолодження піддається магнітної сепарації з метою відділення дроту металокорду.

Структурна технологічна схема термохімічної утилізації відходів м’якої покрівлі.

Переробка відходів, утилізація відходів

Вихідна сировина у вигляді відходів м’якої покрівлі різного розміру, але не більше 500*150 мм подається зі складу до реактора і завантажується в бункер його шнекового живильника. Шнек захоплює відрізки сировини, подрібнює і просуває до реакторної частини установки, поступово ущільнюючи масу в межвитковом просторі і забезпечуючи тим самим необхідний гідравлічний опір в каналі шнека. З живильника подрібнена сировина видавлюється в реакторну частина, де піддається термохимическому розкладанню. Утворюється пирогаз виходить з верхньої частини реакційної камери і по газоходу знову повертається в нижню гарячу зону топки реактора, де в умовах 400 0 С містяться в пирогазе конденсируемые компоненти додатково розкладаються, збільшуючи тим самим газоподібну частку паливного пирогаза. Виходить з реактора пирогаз направляється газодувкой у фільтр-циклон, де очищається від механічних домішок і нагнітається в газові пальники, встановлені в топці реактора без зниження своєї температури і підтримки її на рівні 150…180 0 С. В топці реактора пирогаз спалюється з одночасною подачею повітря в пальники з навколишнього середовища за допомогою вентилятора, забезпечуючи адіабатичний тепловий режим роботи установки. Природний газ з балона потрібно для запуску установки, коли ще немає пирогаза.

що Утворюється при переробці мастика виводиться з реактора через кран. Повільно обертається стрічковий шнек в реакційній камері сприяє хорошому ворошению вихідної сировини, перемішування і просування утворюється рідкої фракції до місця її видачі. Мастика виходить з реактора через сітку з діаметром отворів 4…5 мм і утворює перед краном гідравлічний затвор для запобігання потрапляння повітря в реактор або пирогаза в навколишнє середовище.

Структурна технологічна схема газифікації вологої деревини з отриманням електроенергії потужністю 22 або 60 кВт.

Переробка відходів, утилізація відходів

Вихідна сировина у вигляді відходів деревини (гілки, обрізки дощок тощо) подаються зі складу до подрібнювач, який завантажуються вручну. Продуктивність подрібнювача достатньо для того, щоб забезпечити тріскою роботу установки протягом 2 годин при зайнятості самого подрібнювача близько 20…30 хвилин. Тріска з подрібнювача потрапляє в накопичувач, ємність якого 1 м 3. У накопичувачі тріска продувається повітрям, що поступає через сітчасту стінку накопичувача від вентилятора і пронизливим тріску в ємності. Разом з повітрям, що виходить з накопичувача в атмосферу, видаляється з тріски і невелика частина вологи.

за Допомогою шнекового живильника, розташованого в днище накопичувача, тріска подається в завантажувальну воронку норії, яка піднімає безперервно тріску до приймального бункера живильника лопатевого, який встановлено на кришці сушарки. З допомогою живильника тріска дозується і подається в сушарку, де послідовно пересипається з однієї похилій полиці на іншу, піддаючись конвективної сушки вихлопними газами з ДВС газодизельной електростанції, разбавляемыми з повітрям атмосфери, засасываемым в эжекторах. Похилі полки в сушарці мають отвори діаметром 2…3 мм, просвердлені під кутом 45…50 0 до площини полиці. Сушильний агент (суміш вихлопних газів від ДВС і повітря з атмосфери) виходить з цих отворів з такою швидкістю, яка забезпечує кінетичну енергію струменя, здатної зменшити зчеплення тріски з площиною полиці, т.тобто полегшити рух тріски по полиці під дією власної ваги.

В днище сушарки є також шнековий живильник, за допомогою якого підсушена тріска подається в завантажувальний бункер газифікатора газодизельной електростанції, яка є стандартним агрегатом моделі……

У відповідності з інструкцією до цього агрегату потрібно подавати технічну воду для його роботи з витратою…. м 3 /год і відводити воднозольный залишок в обсязі … м 3 /год. Останній спрямовується на відстоювання, після чого вода повертається в процес, а зола може бути використана в якості добрива.

Короткий опис статті: переробка відходів деревини переробка відходів, утилізація відходів переробка відходів, утилізація відходів

Джерело: переробка відходів, утилізація відходів

Також ви можете прочитати