способ получения газообразного топлива

Формула изобретения

Способ получения газообразного топлива из отходов резины и полимеров, включающий подготовку исходного сырья, баротермическую деструкцию исходного сырья путем сжижения в водорододонорном растворителе при температуре выше 270°С и давлении до 6 МПа с получением жидкой фракции, выделение технического углерода и других побочных твердых продуктов, полное испарение полученной жидкой фракции, пиролиз образующейся парогазовой смеси при температуре 700-800°С и давлении 2.2-2.5 МПа с последующим резким охлаждением полученного газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения газообразного топлива путем переработки углеводородсодержащих материалов, в частности резиновых и полимерных отходов.

Основной целью и главным отличием настоящего изобретения является получение газообразного топлива из углеводородсодержащих отходов. Все ранее существующие способы переработки отходов имели конечную цель - получение жидких видов топлива. В данном случае конечная цель - получение газообразных продуктов.

Известен способ утилизации и переработки резиновых отходов с получением углеводородного топлива путем баротермической деструкции в среде водорододонорных растворителей при температуре 420°С и давлении 3,6 МПа, позволяющий получать пирогаз, жидкие синтетические нефтепродукты в виде моторных топлив (бензина, дизельного топлива, мазута), металл (в случае использования в качестве сырья отработанной автошины или отходов его производства), технический углерод (заявка на изобретение РСТ/Р 94/0010 «Способ переработки резиносодержащих отходов»).

Прототипом изобретения является «Способ переработки резиносодержащих отходов» RU 2220986(13)C1. Изобретение относится к утилизации отходов химической промышленности - органических и бытовых отходов в моторное топливо и химическое сырье, которое может быть использовано в качестве котельного топлива, битумоподобного связующего или сырья для его производства, технический углерод или сырье для его производства для электродуговых печей, электролизных ванн и т.д., а также небольшое количество углеводородного газа, который можно использовать в виде топлива. Способ осуществляют термоожижением отходов при запуске в органическом растворителе при температуре 280-435°С и давлении не менее 2,9 МПа, отделение жидкой фракции на фракцию с температурой кипения выше 220°С при массовом отношении растворителя к отходам производства при запуске более 1.0, при этом жидкую фракцию с температурой кипения до 220°С подвергают каталитическому риформингу, и часть используют в качестве растворителя с новой порцией отходов при массовом соотношении более 1,0, но не более 3,0, и этот возврат осуществляют многократно. Технический результат состоит в ускорении способа и его упрощении, повышении производительности по выходу высокооктановой фракции, получении технического углерода, как товарного продукта.

Изобретение направлено на увеличение выхода газообразного топлива из резиновых и полимерных отходов как промышленных, так и бытовых.

Результат достигается тем, что в способе получения газообразного топлива из отходов резины и полимеров путем баротермической деструкции в водорододонорном растворителе, заключающемся в подготовке исходного сырья, его деструкции путем сжижения при повышенной температуре и давлении, получении газообразного топлива, выделении технического углерода и других побочных твердых продуктов, например металла корда. При использовании в качестве исходного сырья отходов шинного производства и/или отработанных автошин, согласно изобретению после завершения термоожижжения полученную жидкую фракцию полностью испаряют, а полученную парогазовую смесь подвергают пиролизу при температуре 700-800°С и давлении 2,2-2,5 МПа с последующим его охлаждением с целью предотвращения полимеризации.

Предложенный способ помогает решить проблему дефицита газообразного топлива, экономии метана и кислорода для производства сажи, металла для производства корда, который при данном способе может быть возвращен в производство автошин без нарушения физико-химических характеристик.

Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье (отработанные автошины и/или отходы производства шин, отходы производства полиэтилена или спрессованные бытовые отходы полиэтилена) моют и сушат. Сырье загружается в реактор, представляющий собой цилиндрический сосуд с эллиптическими дном и крышкой. Крышку закрепляют на реакторе с помощью «байонетного» крепления, снабжают предохранительным клапаном. Реактор выполнен из стали 12Х18Н12Т или Х16Н12Т, снабжен системой нагрева, патрубками для отвода парогазовой смеси, системой промывки, теплоизоляцией.

Сырье в реакторе заливают водорододонорным растворителем. Отношение растворитель: резина составляет 1,3. В качестве водорододонорного растворителя может использоваться любой органический растворитель. В данном случае выбран бензин АИ - 93 с температурой полного испарения при температуре 220°С, что требуется для производства только первой реакции. Для всех последующих реакций будут использоваться продукты реакций (см. стр.3, 3 абзац последней страницы описания снизу).

В реакторе при температуре 400°С и давлении 3,8 МПа происходит деструкция или термоожижение исходного сырья. В процессе деструкции происходит распад (расщепление) углеводородов с длинной цепью на углеводороды с меньшим числом атомов углеводорода. Водорододонорный растворитель необходим для поставки свободного водорода с целью стабилизации радикальных продуктов, образующихся при термодеструкции исходного сырья. Необходимость наличия в процессе деструкции избыточного водорода обуславливается необходимостью перехода непредельного углеводорода в предельный, что и позволяет осуществлять процесс деления, а, в конечном счете, процесс получения жидкой фракции. После завершения процесса термоожижения нагрев жидкой фаза продолжают до полного ее испарения, поток выходящего из реактора парогазовой смеси направляют в пиролизную печь, где при температуре 700-800°С и давлении 2,2-2,5 МПа, и при избытке водорода, образовавшегося при реакции термоожижения, газ делится на более мелкие соединения типа С₃-С₂. Из пиролизной печи газ направляют в детандер, где за счет резкого охлаждения предотвращается полимеризация полученных газов.

Часть исходящего из реактора газа охлаждают и конденсируют для повторного использования в качестве растворителя для последующих реакций.

При данных условиях при пиролизе исходящей парогазовой смеси выход этилена составит около 30%, метана 30-35%, остальное - легкие фракции С₂ и водород.

Актуальность предлагаемого способа - это практическая неисчерпаемость сырья, его низкая стоимость, при этом решаются экологические проблемы по хранению и уничтожению резиновых и полимерных отходов.