Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PLANT FOR PROCESSING ORGANIC RAW MATERIAL USING PYROLYSIS METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/007361
Kind Code:
A1
Abstract:
A plant for processing organic raw material using a pyrolysis method contains a reactor (1); a loading hopper (2) for solid raw material; a loading screw conveyor (3); a loading reservoir (4) for liquid raw material; a loading pump (5); a smoke exhaust (7); a smoke flue (8), an intermediate screw conveyor (20); a storage container (21) for ash residue; an unloading screw conveyor (22); a vapour-gas mixture filter (9); a heat exchange device (10); a cooling device (11); a circulation pump (12) for a cooling liquid; a gas-liquid separator (13); a gas-drying column (14); a hydraulic valve (15); a storage tank (16); a residual-water separator (17); a tank for water (18); a fuel tank (19); a nitrogen source (23); and also pipelines, and the following, which are not shown in figure 1: a compressor for supplying air to a combustion chamber; shut-off and adjustment fittings; expansion containers and compensating containers; and an automated control system. If necessary, the plant can contain a device for flue gas purification (6); a catalytic reactor (25); and an electrical power unit (24) of a stand-alone power supply of the plant. The reactor (1) is an assembly for thermal destruction, and contains a substantially cylindrical pyrolysis chamber (107), in a lower portion of which a screw conveyor (101) is arranged, said screw conveyor providing for the supply of raw material to the pyrolysis chamber (107), the displacement of raw material along the pyrolysis chamber (107) during processing, and the removal of ash residue from the pyrolysis chamber (107). The technical result involves enabling the plant to process solid and liquid raw material, in arbitrary combinations, with a non—standardised moisture content, and providing for increased safety of use and an extended life between overhauls, and providing a pre-determined chemical and fractional composition of a liquid pyrolysis fuel and ash residue.

Inventors:
LADYGIN KONSTANTIN VLADIMIROVICH (RU)
STOMPEL SEMYON (US)
YANKOVOY DMITRIY SERGEEVICH (UA)
Application Number:
PCT/RU2015/000422
Publication Date:
January 12, 2017
Filing Date:
July 07, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
LADYGIN KONSTANTIN VLADIMIROVICH (RU)
STOMPEL SEMYON (US)
YANKOVOY DMITRIY SERGEEVICH (UA)
International Classes:
C10B7/10; C10B47/44; C10G1/00
Foreign References:
US20130098750A12013-04-25
RU2370519C12009-10-20
RU2349624C12009-03-20
Other References:
See also references of EP 3321344A4
Attorney, Agent or Firm:
FEDOROV, Stanislav Viktorovich (RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Реактор (1) для термической деструкции органических веществ, содержащий:

- пиролизную камеру (107) удлиненной формы, расположенную по существу

горизонтально;

- шнековый механизм (101), расположенный в нижней части пиролизной камеры (107) под углом к продольной оси пиролизной камеры (107) и содержащий группу шнеков из, по меньшей мере, двух шнеков;

- камеру (106) сгорания, охватывающую по существу всю пиролизную камеру (107);

- по меньшей мере, один газоход (102) для парогазовой смеси, соединенный с отверстием (108) для выпуска парогазовой смеси из пиролизной камеры (107);

- по меньшей мере, одну горелку (103, 104, 105), расположенную в камере (106) сгорания;

- по меньшей мере, один нагнетатель (109, 1 10) для подачи воздуха в камеру (106) сгорания.

2. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) выполнена из коррозионно- стойкой стали.

3. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) имеет по существу цилиндрическую форму.

4. Реактор по п. 1, в котором пиролизная камера (107) в нижней своей части содержит лоток (1 13), форма поперечного сечения которого соответствует форме группы шнеков шнекового механизма (101).

5. Реактор по п. 1 , в котором обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья.

6. Реактор по п. 1, в котором обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.

7. Реактор по п. 1, в котором давление в пиролизной камере (107) составляет от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.

8. Реактор по п. 1, в котором обеспечено уплотнение соединений пиролизной камеры (107) для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.

9. Реактор по п. 1, в котором обеспечена подача азота в пиролизную камеру (107) для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.

10. Реактор по п. 1, в котором угол между шнековым механизмом (101) и продольной осью пиролизной камеры (107) составляет от 5° до 15° с подъемом в направлении движения сырья.

1 1. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) выполнены из коррозионно-стойкой стали.

12. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены параллельно с перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков.

13. Реактор по п. 1, в котором соседние шнеки шнекового механизма (101) имеют противоположное направление вращения.

14. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены в горизонтальный ряд.

15. Реактор по п. 1, в котором шнеки шнекового механизма (101) расположены в несколько горизонтальных рядов.

16. Реактор по п. 1, в котором камера (106) сгорания имеет по существу прямоугольную форму в нижней ее части и по существу цилиндрическую форму в верхней ее части.

17. Реактор по п. 1, в котором отверстие (116) для выпуска дымовых газов из камеры (106) сгорания расположено ближе к стороне загрузки сырья в реактор (1).

18. Реактор по п. 1, в котором выпускное отверстие (117) для выпуска дымовых газов из камеры (106) сгорания расположено ближе к стороне выгрузки зольного остатка из реактора (1).

19. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) выполнены с возможностью сжигания жидкого и/или газообразного топлива.

20. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) расположены в камере (106) сгорания таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья.

21. Реактор по п. 1, в котором горелки (103, 104, 105) в камере (106) сгорания расположены таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) с повышением температуры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.

22. Реактор по п. 1, в котором отверстие (108) для выпуска парогазовой смеси расположено в районе начального участка движения сырья в пиролизной камере (107).

23. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси выполнен из коррозионно-стойкой стали.

24. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в камере (106) сгорания снаружи пиролизной камеры (107).

25. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в верхней части камеры (106) сгорания снаружи пиролизной камеры (107) вдоль пиролизной камеры (107).

26. Реактор по п. 1, в котором газоход (102) для парогазовой смеси расположен в камере (106) сгорания на пути продуктов сгорания топлива, в месте, где температура продуктов сгорания топлива составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С.

27. Установка для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, содержащая:

- реактор (1), охарактеризованный в п. 1;

- загрузочные средства (26), соединенные со шнековым механизмом (101) реактора (1);

- разгрузочные средства (27), соединенные со шнековым механизмом (101) реактора (1);

- средства (28) дымоудаления, соединенные с камерой (106) сгорания реактора (1);

- источник (23) азота под давлением, соединенный с пиролизной камерой (107) реактора

(1);

- фильтр (9) парогазовой смеси, соединенный с, по меньшей мере, одним газоходом (102) реактора (1);

- средства (29) охлаждения парогазовой смеси, соединенные с фильтром (9) парогазовой смеси;

- газожидкостный разделитель (13), соединенный со средствами (29) охлаждения парогазовой смеси;

- газоосушительную колонну (14), соединенную с газожидкостным разделителем (13);

- гидравлический затвор (15), соединенный с газоосушительной колонной (14);

- сепаратор (17) остаточной воды, соединенный с газоосушительной колонной (14);

- топливный бак (19) для жидкого пиролизного топлива, соединенный с сепаратором (17) остаточной воды.

28. Установка по п. 27, в которой топливный бак (19) соединен с реактором (1).

29. Установка по п. 27, в которой гидравлический затвор (15) соединен с реактором (1).

30. Установка по п. 27, в которой гидравлический затвор (15) представляет собой скруббер с функцией гидравлического затвора.

31. Установка по п. 27, дополнительно содержащая промежуточный накопительный бак (16) для жидкого пиролизного топлива, включенный между газожидкостным разделителем (13), газоосушительной колонной (14) и сепаратором (17) остаточной воды.

32. Установка по п. 27, дополнительно содержащая каталитический реактор (25), включенный между реактором (1) и фильтром (9) парогазовой смеси.

33. Установка по п. 27, дополнительно содержащая энергоблок (24) автономного электроснабжения, соединенный с топливным баком (19) и/или с гидравлическим затвором (15).

34. Установка по п. 27, в которой загрузочные средства (26) содержат уровнемер с заранее заданным уровнем блокировки для обеспечения непрерывной подачи сырья в реактор (1).

35. Установка по п. 27, в которой загрузочные средства (26) содержат

обогреватель для снижения вязкости жидкого сырья.

36. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат

охлаждаемый шнек (201).

37. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат шнек (201) с жидкостным или газовым охлаждением.

38. Установка по п. 27, в которой разгрузочные средства (27) содержат сменную обойму (202), расположенную между шнеком (201) и корпусом (204) разгрузочного шнекового механизма (22).

39. Установка по п. 27, в которой источник (23) азота соединен с разгрузочными средствами (27).

40. Установка по п. 27, в которой обеспечен подогрев азота, подаваемого от источника (23) азота в разгрузочные средства (27).

41. Установка по п. 27, имеющая модульную конструкцию.

42. Способ пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, включающий в себя следующие действия:

- загружают сырье в реактор (1), охарактеризованный в п. 1, посредством загрузочных средств (26);

- обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры (107) реактора (1) посредством шнекового механизма (101);

- обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) реактора (1) с повышением в направлении движения сырья; - обеспечивают циркуляцию продуктов пиролиза внутри пиролизной камеры (107) реактора (1);

- отводят парогазовую смесь из пиролизной камеры (107) реактора (1);

- обрабатывают парогазовую смесь посредством фильтра (9) парогазовой смеси, средств (29) охлаждения парогазовой смеси, газожидкостного разделителя (13),

газоосушительной колонны (14) и сепаратора (17) остаточной воды с целью получения жидкого и газообразного пиролизного топлива;

- подают, по меньшей мере, часть полученного жидкого и/или газообразного

пиролизного топлива а камеру (106) сгорания реактора (1).

- выгружают зольный остаток из реактора (1) посредством разгрузочных средств (27).

43. Способ по п. 42, в котором газообразное пиролизное топливо дополнительно обрабатывают посредством скруббера (15).

44. Способ по п. 42, в котором обеспечивают непрерывную загрузку сырья в реактор (1).

45. Способ по п. 42, в котором обеспечивают подогрев жидкого сырья для снижения его вязкости перед загрузкой в реактор (1).

46. Способ по п. 42, в котором обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры (107) таким образом, что более тяжелые продукты пиролиза за счет конвекции и градиента давления перемещаются из зоны пиролизной камеры (107) с большей температурой внутренней среды в зону пиролизной камеры (107) с меньшей

температурой внутренней среды, конденсируются в зоне пиролизной камеры (107) с меньшей температурой внутренней среды и возвращаются шнековым механизмом (101) в зону пиролизной камеры (107) с большей температурой внутренней среды.

47. Способ по п. 42, в котором обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры (107) в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.

48. Способ по п. 42, в котором обеспечивают давление в пиролизной камере (107) от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.

49. Способ по п. 42, в котором обеспечивают охлаждение шнека (201)

разгрузочного шнекового механизма (22).

50. Способ по п. 42, в котором подают азот в разгрузочные средства (27).

51. Способ по п. 42, в котором обеспечивают подогрев азота, подаваемого в разгрузочные средства (27).

52. Способ по п. 42, в котором используют часть полученного жидкого или газообразного пиролизного топлива для выработки электроэнергии посредством энергоблока (24) автономного электроснабжения установки.

53. Применение реактора (1), охарактеризованного в п. 1, для регенерации неорганических фильтрующих материалов, сорбентов или катализаторов.

54. Применение реактора (1), охарактеризованного в п. 1, для переработки по существу неорганического сырья.

Description:
УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ СПОСОБОМ

ПИРОЛИЗА

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к переработке способом пиролиза сырья, содержащего органические вещества, в том числе, тяжелые углеводороды и полимеры, с получением жидкого и/или газообразного топлива и сухого минерального остатка на предприятиях химической, нефтегазоперерабатывающей, строительной, деревообрабатывающей, легкой, пищевой промышленности, в транспортной отрасли, в коммунально-бытовой сфере и т.п.

Уровень техники

Из патентной заявки WO9925790A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащего целлюлозу, с получением газообразного топлива. Установка содержит горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом сырье в процессе движения по транспортеру проходит через несколько зон нагрева, причем температура в каждой последующей зоне нагрева выше, чем в предыдущей, получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается в двигателе, вращающем электрический генератор, а продукты сгорания из двигателя используются для нагрева сырья в пиролизной камере.

Из патента US5993751 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая две горизонтальные пиролизные камеры с

несколькими горизонтально расположенными продольными шнековыми транспортерами в каждой, причем температура во второй пиролизной камере нагрева выше, чем в первой, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизных камерах.

Из патентной заявки ЕР1577367А1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом сырье в процессе движения по транспортеру проходит через несколько зон нагрева, причем температура в каждой последующей зоне нагрева выше, чем в предыдущей, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нейтрализации выхлопных газов.

Из патентной заявки JP2005272529A известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный транспортер со шнековым участком, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, а получаемое в ходе пиролиза газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизной камере.

Из патентной заявки WO2008034263A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом в пиролизной камере реализован температурный градиент с увеличением

температуры по ходу движения сырья, получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки, а газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в осушителе.

Из патентной заявки WO2012156769A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая две наклонные пиролизные камеры, внутри каждой из которых расположен продольный транспортер со шнековым участком, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, причем температура во второй пиролизной камере нагрева выше, чем в первой.

Из патентной заявки US2014130404A1 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный сдвоенный шнековый транспортер, имеющий наклон со снижением в сторону движения массы сырья, а получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки.

Из патентной заявки RU2010151482A известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный шнековый транспортер, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья, отводная труба для пиролизных газов обогревается продуктами сгорания из нагревателя пиролизной камеры, получаемое в ходе пиролиза жидкое топливо удаляется из установки, а газообразное топливо сжигается для нагрева сырья в пиролизной камере.

Из патентной заявки RU2011138977 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая коническую горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный конический шнековый транспортер, при этом отводная труба для пиролизных газов проходит по всей длине нижней части камеры сгорания.

Из патентной заявки UAa200603076 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая горизонтальную пиролизную камеру, внутри которой горизонтально расположен продольный шнековый транспортер, при этом место отбора пиролизных газов из пиролизной камеры расположено вблизи места подачи сырья в пиролизную камеру.

Из патентной заявки RU20141 16917 известна установка для пиролитической переработки органического сырья, содержащая наклонную пиролизную камеру, внутри которой расположен продольный шнековый транспортер, имеющий наклон с подъемом в сторону движения массы сырья.

Для уровня техники характерны следующие недостатки, на преодоление которых направлено настоящее изобретение:

- неспособность перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги; известные пиролизные установки предназначены для пиролитической переработки органического сырья определенного состава или с определенным агрегатным состоянием и консистенцией;

- недостаточная безопасность эксплуатации пиролизных установок вследствие применения в реакторах значительного разрежения или значительного избыточного давления; и то и другое создает повышенный риск образования взрывоопасной смеси в реакторе или в других частях пиролизных установок либо вблизи них;

- недостаточная производительность пиролизных установок, связанная с прерывистым режимом их работы из-за необходимости загрузки сырья, либо связанная с небольшими габаритами установок с непрерывной загрузкой сырья вследствие конструктивной сложности обеспечения устойчивости режимов работы

крупногабаритных установок с непрерывной загрузкой сырья;

- значительное потребление пиролизными установками электроэнергии от внешнего источника из-за отсутствия собственного электрогенератора, что ограничивает их применение или приводит к низкой эксплуатационной рентабельности в местности, где отсутствуют линии электропередачи;

- недостаточный срок службы установки до капитального ремонта или

недостаточный интервал технического обслуживания и текущего ремонта, вызванный возникновением вязких или коксовидньгх отложений внутри трубопроводов и других частей пиролизных установок, что связанно с конструктивными особенностями этих установок;

- нестабильность фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки, вызванная чувствительностью

технологического процесса к составу сырья и другим факторам; - токсичность и нестабильность состава зольного остатка, затрудняющие его использование или утилизацию;

- неперемещаемость установки и/или высокая трудоемкость ее монтажа и запуска в эксплуатацию, а также демонтажа и выведения из эксплуатации, вызванные

стационарной конструкцией известных установок высокой производительности, т.е. необходимостью применения специального оборудования в процессе монтажа и демонтажа установки, в частности, сварочного оборудования, тяжелого подъемно- транспортного оборудования, необходимостью устройства специальных подъездных путей, необходимостью получения специальных разрешений на строительство и т.д.

Раскрытие изобретения

Реактор для термической деструкции органических веществ содержит:

- пиролизную камеру удлиненной формы, расположенную по существу горизонтально;

- шнековый механизм, расположенный в нижней части пиролизной камеры под углом к продольной оси пиролизной камеры и содержащий группу шнеков из, по меньшей мере, двух шнеков;

- камеру сгорания, охватывающую по существу всю пиролизную камеру;

- по меньшей мере, один газоход для парогазовой смеси, соединенный с отверстием для выпуска парогазовой смеси из пиролизной камеры;

- по меньшей мере, одну горелку, расположенную в камере сгорания;

- по меньшей мере, один нагнетатель для подачи воздуха в камеру сгорания.

Пиролизная камера может быть выполнена из коррозионно-стойкой стали и может иметь по существу цилиндрическую форму. Пиролизная камера в нижней своей части может содержать лоток, форма поперечного сечения которого соответствует форме группы шнеков шнекового механизма, расположенных в лотке.

В реакторе может быть обеспечен градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры с повышением температуры в направлении движения сырья, например, от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С, и давление от

приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.

В реакторе может быть обеспечено уплотнение соединений пиролизной камеры и подача в нее азота для предотвращения попадания в нее кислорода из атмосферы.

Угол между шнековым механизмом и продольной осью пиролизной камеры реактора может составлять от 5° до 15° с подъемом в направлении движения сырья.

Шнеки шнекового механизма могут быть выполнены из коррозионно-стойкой стали и могут быть расположены в горизонтальный ряд или в несколько горизонтальных рядов параллельно друг другу с перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков, при этом соседние шнеки могут иметь противоположное направление вращения.

Камера сгорания реактора может иметь по существу прямоугольную форму в нижней ее части и по существу цилиндрическую форму в верхней ее части, а отверстие для выпуска дымовых газов из камеры сгорания может быть расположено ближе к стороне загрузки сырья в реактор или к стороне выгрузки зольного остатка из реактора.

Горелки могут быть выполнены с возможностью сжигания жидкого и/или газообразного топлива и могут быть расположены в камере сгорания таким образом, чтобы обеспечить градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры с повышением температуры в направлении движения сырья, например, от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С.

Отверстие для выпуска парогазовой смеси может быть расположено в районе начального участка движения сырья в пиролизной камере. Газоход для парогазовой смеси может быть выполнен из коррозионно-стойкой стали и может быть расположен в камере сгорания снаружи пиролизной камеры вдоль нее на пути продуктов сгорания топлива, например, в месте, где температура продуктов сгорания топлива составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С.

Установка для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, содержит:

- реактор;

- загрузочные средства, соединенные со шнековым механизмом реактора;

- разгрузочные средства, соединенные со шнековым механизмом реактора;

- средства дымоудаления, соединенные с камерой сгорания реактора;

- источник азота под давлением, соединенный с пиролизной камерой реактора;

- фильтр парогазовой смеси, соединенный с, по меньшей мере, одним газоходом реактора;

- средства охлаждения парогазовой смеси, соединенные с фильтром парогазовой смеси;

- газожидкостный разделитель, соединенный со средствами охлаждения парогазовой смеси;

- газоосушительную колонну, соединенную с газожидкостным разделителем;

- гидравлический затвор, соединенный с газоосушительной колонной;

- сепаратор остаточной воды, соединенный с газоосушительной колонной;

- топливный бак для жидкого пиролизного топлива, соединенный с сепаратором остаточной воды. Топливный бак может быть соединен с реактором и гидравлический затвор может быть соединен с реактором для подачи в него пиролизного топлива.

Гидравлический затвор может представлять собой скруббер с функцией гидравлического затвора.

Установка может содержать промежуточный накопительный бак для жидкого пиролизного топлива, включенный между газожидкостным разделителем,

газоосушительной колонной и сепаратором остаточной воды.

Установка может содержать каталитический реактор, включенный между реактором и фильтром парогазовой смеси.

Установка может содержать энергоблок автономного электроснабжения, соединенный с топливным баком и/или с гидравлическим затвором для подачи в него пиролизного топлива.

Загрузочные средства могут содержать уровнемер с заранее заданным уровнем блокировки для обеспечения непрерывной подачи сырья в реактор и могут содержать обогреватель для снижения вязкости жидкого сырья.

Разгрузочные средства могут содержать охлаждаемый шнек, например, с жидкостным или газовым охлаждением. Разгрузочные средства могут содержать сменную обойму, расположенную между шнеком и корпусом разгрузочного шнекового механизма.

Разгрузочные средства могут быть соединены с источником азота, при этом может быть обеспечен подогрев азота, подаваемого от источника азота в разгрузочные средства.

Установка может иметь модульную конструкцию.

Способ пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества, включает в себя следующие действия:

- загружают сырье в реактор посредством загрузочных средств;

- обеспечивают движение сырья внутри пиролизной камеры реактора посредством шнекового механизма;

- обеспечивают градиент температуры внутренней среды пиролизной камеры реактора с повышением в направлении движения сырья;

- обеспечивают циркуляцию продуктов пиролиза внутри пиролизной камеры реактора;

- отводят парогазовую смесь из пиролизной камеры реактора;

- обрабатывают парогазовую смесь посредством фильтра парогазовой смеси, средств охлаждения парогазовой смеси, газожидкостного разделителя, газоосушительной колонны и сепаратора остаточной воды с целью получения жидкого и газообразного пиролизного топлива;

- подают, по меньшей мере, часть полученного жидкого и/или газообразного

пиролизного топлива а камеру сгорания реактора.

- выгружают зольный остаток из реактора посредством разгрузочных средств.

Газообразное пиролизное топливо может дополнительно обрабатываться в скруббере.

Способ может предусматривать непрерывную загрузку сырья в реактор и может предусматривать подогрев жидкого сырья для снижения его вязкости перед загрузкой в реактор.

Способ может предусматривать движение сырья внутри пиролизной камеры таким образом, что более тяжелые продукты пиролиза за счет конвекции и градиента давления перемещаются из зоны пиролизной камеры с большей температурой

внутренней среды в зону пиролизной камеры с меньшей температурой внутренней среды, конденсируются в зоне пиролизной камеры с меньшей температурой внутренней среды и возвращаются шнековым механизмом в зону пиролизной камеры с большей температурой внутренней среды.

Способ может предусматривать обеспечение градиента температуры внутренней среды пиролизной камеры в направлении движения сырья от приблизительно 200°С до приблизительно 500°С и давления в пиролизной камере 107 от приблизительно минус 10 мбар до приблизительно 50 мбар.

Способ может предусматривать охлаждение шнека разгрузочного шнекового механизма.

Способ может предусматривать подачу азота в разгрузочные средства и может предусматривать подогрев азота, подаваемого в разгрузочные средства.

Способ может предусматривать использование части полученного жидкого или газообразного пиролизного топлива для выработки электроэнергии посредством энергоблока автономного электроснабжения установки.

Реактор может применяться также для регенерации неорганических фильтрующих материалов, сорбентов или катализаторов и для переработки по существу

неорганического сырья.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема установки для пиролитической переработки органического сырья. На фиг. 2 представлена конструкция промежуточного шнекового механизма 20 на аксонометрической проекции в частичном продольном разрезе.

На фиг. 3 представлена конструкция промежуточного шнекового механизма 20 в поперечном разрезе.

На фиг. 4 представлен общий вид сверху установки для пиролитической переработки органического сырья в рабочем положении.

На фиг. 5 представлен общий вид сбоку установки для пиролитической переработки органического сырья в рабочем положении.

На фиг. 6 представлена конструкция реактора 1 на аксонометрической проекции в частичном продольном разрезе.

На фиг. 7 представлена конструкция реактора 1 в поперечном разрезе.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлена схема установки для пиролитической переработки сырья, содержащего органические вещества (далее - установка). Сырьем для переработки могут быть коммунально-бытовые отходы, отходы производства (например, химического, нефтехимического, нефтеперерабатывающего или деревообрабатывающего

производства), шламы, образующиеся при добыче нефти и газа (например, буровые шламы), кислые гудроны, резина (например, автомобильные покрышки), пластиковые изделия, лигнин, иловый осадок, отработанный кизельгур и т.п. в твердом, жидком или пастообразном состоянии. В данном описании сырье для переработки, содержащее органические вещества, обобщенно называется сырьем или органическим сырьем.

В некоторых случаях сырье может содержать очень небольшое количество органических веществ, т.е. быть по существу неорганическим, например, буровые шламы на водно-солевой основе. В этом случае переработка может, в основном, заключаться в преобразовании сырья в минеральный сухой остаток путем выпаривания воды.

Установка содержит реактор 1 , загрузочный бункер 2 для твердого сырья, загрузочный шнековый механизм 3, загрузочную емкость 4 для жидкого сырья, загрузочный насос 5, дымосос 7, дымовую трубу 8, промежуточный шнековый механизм 20, накопительную емкость 21 для зольного остатка, разгрузочный шнековый механизм 22, фильтр 9 парогазовой смеси, теплообменное устройство 10, устройство 11

охлаждения, циркуляционный насос 12 охлаждающей жидкости, газожидкостный разделитель 13, газоосушительную колонну 14, гидравлический затвор 15,

накопительный бак 16, сепаратор 17 остаточной воды, бак 18 для воды, топливный бак 19, источник 23 азота, а также трубопроводы и не показанные на фиг. 1 компрессор для подачи воздуха в камеру сгорания, запорную и регулировочную арматуру, расширительные и компенсаторные емкости, автоматизированную систему управления. При необходимости установка может содержать устройство 6 очистки дымовых газов, каталитический реактор 25 и энергоблок 24 автономного электроснабжения установки.

Сырье подвозится к установке автомобильным, железнодорожным, водным или иным транспортом и разгружается, в зависимости от состава и консистенции, в загрузочный бункер 2 для твердого сырья или в загрузочную емкость 4 для жидкого сырья. Возможен забор жидкого сырья непосредственно из технологических емкостей объектов, например, нефтешламов - из шламовых озер или шламовых амбаров, илового осадка - из отстойников, при размещении установки близи них.

Загрузочный бункер 2 может быть оборудован уровнемером с заранее

установленным порогом блокировки, что позволяет обеспечить непрерывную подачу сырья в реактор 1 и избежать холостого хода шнекового механизма 101 и попадания атмосферного кислорода в пиролизную камеру 107. Загрузочная емкость 4 также может быть оборудована уровнемером с заранее установленным порогом блокировки и обогревателем для снижения вязкости жидкого сырья. Следует отметить, что возможна одновременная подача жидкого и твердого сырья в реактор 1 , ограничения по

содержанию влаги в сырье отсутствуют.

Из загрузочного бункера 2 сырье поступает на вибросито 27, где происходит его очистка от крупных механических примесей (ветви деревьев, камни, металлические предметы и т.п.), способных вывести оборудование из строя, и далее подается

загрузочным шнековым механизмом 3 в шнековый механизм 101 реактора 1. Из загрузочной емкости 4 сырье подается загрузочным насосом 5 в шнековый механизм 101 реактора 1.

Узлы, предназначенные для обеспечения загрузки сырья в реактор 1 , совместно именуются загрузочными средствами 26. Например, загрузочные средства 26 для твердого сырья могут содержать загрузочный бункер 2, вибросито 27 и загрузочный шнековый механизм 3, а загрузочные средства 26 для жидкого сырья могут содержать загрузочную емкость 4 и загрузочный насос 5. В варианте осуществления изобретения с одновременной подачей жидкого и твердого сырья в реактор 1 загрузочные средства 26 могут содержать узлы, предназначенные для обеспечения загрузки жидкого сырья, и узлы, предназначенные для обеспечения загрузки твердого сырья.

В пиролизной камере 107 реактора 1 происходит нагрев сырья без доступа кислорода и термическая деструкция его органической части. Нагрев сырья производится горелками 103, 104, 105, установленными в камере 106 сгорания реактора 1. Нагрев сырья происходит постепенно за счет перемещения сырья шнековым механизмом 101 вдоль реактора 1. Равномерность температурного поля в объеме пиролизной камеры 107 обеспечивается регулированием подачи топлива и воздуха к горелкам, настройкой горелок и управлением степенью разрежения в камере сгорания.

При первичном разогреве реактора 1 в качестве топлива используется жидкое пиролизное (т.е. выработанное в процессе работы установки) топливо, в отсутствие которого может использоваться дизельное или другое подходящее жидкое топливо из дополнительного бака (не показан на чертежах). Жидкое пиролизное топливо подается на горелки 103, 104, 105 самотеком из топливного бака 19. При наличии внешнего источника газообразного топлива возможен пуск и первичный разогрев реактора 1 на природном, попутном или сжиженном газе. В устоявшемся режиме работы установка полностью или частично работает на пиролизном газе, выработанном в процессе ее работы. Все горелки 103, 104, 105 или часть из них представляют собой газожидкостные горелки, способные использовать жидкое топливо, газообразное топливо или сочетание жидкого и газообразного топлива. При работе горелок 103, 104, 105 на жидком пиролизном или дизельном топливе компрессором 26 (показан на фиг. 4) в них подается воздух для распыления жидкого топлива.

Воздух от компрессора 26 подается также к источнику 23 азота, перед которым установлен осушитель воздуха (не показан на чертежах). Источник 23 азота содержит ресивер (не показан на чертежах) и обеспечивает давление приблизительно 6 бар для автоматической подачи азота в реактор с целью предотвращения подсоса воздуха при пуске или останове установки. Азот подается в пиролизную камеру 107 реактора 1, что позволяет предотвратить образование в пиролизной камере 107 взрывоопасной топливно-воздушной смеси. В качестве резервного источника азота источник 23 азота содержит азотную рампу (не показана на чертежах). От рампы азот давлением от приблизительно 3 бар до приблизительно 7 бар подается в реактор 1 через регуляторы давления, установленные на каждом из баллонов рампы, а в аварийной ситуации азот от рампы подается в реактор через отсечной клапан, открывающийся при отрицательном давлении в камере приблизительно 10 мбар и закрывающийся при положительном давлении приблизительно 3 мбар.

Удаление дымовых газов из камеры 106 сгорания и поддержание в ней рабочего разрежения (от 10 до 30 Па) обеспечивается дымососом 7, перед которым дымовые газы охлаждаются до температуры приблизительно 170°С за счет разбавления атмосферным воздухом и при необходимости подвергаются очистке в устройстве 6 очистки дымовых газов и далее через дымовую трубу 8 выводятся в атмосферу. При необходимости тепловая энергия дымовых газов может использоваться для хозяйственных или производственных нужд, например, для нагрева воды или иного теплоносителя.

Узлы, обеспечивающие удаление дымовых газов из установки, совместно называются средствами 28 дымоудаления. Например, средства 28 дымоудаления могут содержать дымосос 7, устройство 6 очистки дымовых газов и дымовую трубу 8.

Образующийся в процессе термической деструкции сырья зольный остаток из шнекового механизма 101 поступает в промежуточный шнековый механизм 20 и далее в накопительную емкость 21. Конструкция промежуточного шнекового механизма 20 представлена на фиг. 2 и фиг. 3.

В промежуточном шнековом механизме 20 может применяться шнек с

жидкостным или газовым охлаждением, в котором охлаждающая жидкость (например, вода) или газ (например, азот) подается в канал 205 шнека 201. Зольный остаток, перемещаемый промежуточным шнековым механизмом 20, обладает высокой

абразивностью, что приводит к интенсивному износу элементов, непосредственно контактирующих с ним. Шнек 201 выполнен из коррозионно-стойкой стали достаточной толщины, обеспечивающей его длительный срок службы. Применение столь же толстого материала для корпуса промежуточного шнекового механизма 20 привело бы к излишней его материалоемкости и избыточной массе. Поэтому промежуточный шнековый механизм 20 содержит внутреннюю сменную обойму 202 из коррозионно- стойкой стали сравнительно небольшой толщины, расположенную между шнеком 201 и внутренним корпусом 204. Конструкция промежуточного шнекового механизма 20 позволяет быстро заменять сменную обойму 202 путем снятия торцевой крышки 206, извлечения изношенной сменной обоймы 202 из внутреннего корпуса 204 и установки новой сменной обоймы 202. Промежуточный шнековый механизм 20 содержит внешний кожух 203, выполняющий функцию защитного ограждения.

Для предотвращения образования взрывоопасной топливно-воздушной смеси в емкости 21 для зольного остатка в нее подается азот от источника 23 азота. Азот может подаваться в емкость 21 для зольного остатка непосредственно или через патрубок 207 промежуточного шнекового механизма 20. Кроме того, азот, подаваемый в емкость 21 для зольного остатка, может подогреваться до температуры, близкой температуре зольного остатка, в теплообменнике (не показан на чертежах) парогазовой смесью или дымовыми газами. В одном из вариантов осуществления изобретения азот, предназначенный для подачи в емкость 21 для зольного остатка, может проходить через канал 205 шнека 201, нагреваясь и одновременно обеспечивая охлаждение шнека 201. В другом варианте осуществления изобретения азот, предназначенный для подачи в емкость 21 для зольного остатка, может проходить через зазор между внешним кожухом 203 и внутренним корпусом 204, нагреваясь и одновременно обеспечивая охлаждение внутреннего корпуса 204. Подогрев азота, подаваемого в емкость 21 для зольного остатка, позволяет избежать резкого охлаждения зольного остатка и вызванного этим разрежения в емкости 21 для зольного остатка, которое может приводить к поступлению атмосферного воздуха и связыванию из него влаги. Попадание влаги в емкость 21 для зольного остатка способно вызвать нежелательные последствия - потерю зольным остатком вяжущих свойств, агломерацию частиц зольного остатка (комкование), повышение абразивности зольного остатка и его налипание на элементы емкости 21 для зольного остатка и разгрузочного шнекового механизма 22. Таким образом, подача подогретого азота в емкость 21 для зольного остатка способствует обеспечению заданных свойств зольного остатка.

Выгрузка зольного остатка выполняется разгрузочным шнековым механизмом 22 в мешки, контейнеры или иную тару, либо в кузов транспортного средства. При необходимости создания защитной атмосферы в мешках, контейнерах, иной таре, либо в кузове транспортного средства, в них также может подаваться азот от источника 23 азота. В случае вязкого зольного остатка (например, асфальтоподобного вида) емкость 21 для зольного остатка и разгрузочный шнековый механизм 22 могут дополнительно снабжаться обогревателем (не показан на чертежах), например, обогревателем, действующим за счет тепловой энергии парогазовой смеси или дымовых газов, или электрическим обогревателем.

Узлы, предназначенные для обеспечения выгрузки зольного остатка из реактора 1, совместно именуются разгрузочным механизмом 26. Например, разгрузочный механизм 26 может содержать промежуточный шнековый механизм 20, накопительную емкость 21 и разгрузочный шнековый механизм 22.

При пуске установки подъем температуры в пиролизной камере 107 происходит плавно со скоростью 2-^3 град/мин. Парогазовая смесь из реактора 1 через фильтр 9 парогазовой смеси поступает в теплообменное устройство 10. О начале процесса термической деструкции свидетельствует увеличение давления в пиролизной камере 107 и подъем температуры парогазовой смеси перед теплообменным устройством 10 до приблизительно 40°С. При необходимости на выходе реактора 1 устанавливается каталитический реактор 25 для увеличения глубины крекинга и образования более легких фракций углеводородов и их каталитической изомеризации. Вид и технические характеристики каталитического реактора 25 зависят от химического состава сырья. В одном варианте осуществления изобретения каталитический реактор 25 содержит микросферический цеолитсо держащий катализатор с добавками редкоземельных элементов. Размер частиц катализатора составляет не более 130 мкм, удельная площадь поверхности катализатора составляет 320- 370 м /г, содержание цеолита в катализаторе составляет не более 25%. Степень заполнения реактора катализатором - приблизительно 90%. Каталитический реактор 25 может быть снабжен линзовым компенсатором для предупреждения температурных деформаций.

Из каталитического реактора 25 парогазовая смесь поступает в фильтр 9

парогазовой смеси для очистки от сажи и остаточных тяжелых углеводородов. Фильтр 9 парогазовой смеси приблизительно на 80% заполнен фильтрующим материалом, например, высокопористым гранулированным катализатором. Парогазовая смесь проходит через фильтрующий слой, а осажденные на нем тяжелые фракции

углеводородов периодически сливаются в приемную емкость (не показана на чертежах) через клапан, установленный в нижней точке фильтра. При работе установки на некоторых видах сырья попадание этих тяжелых фракций углеводородов в топливный бак не желательно, поскольку это может приводить к закислению топлива. В этом случае слитая жидкость возвращается в реактор 1 на переработку. Состояние фильтра 9

парогазовой смеси контролируется по перепаду давления на фильтре.

Далее парогазовая смесь охлаждается в теплообменном устройстве 10

циркулирующей охлаждающей жидкостью. Теплообменное устройство 10 может быть теплообменником кожухотрубного типа. Циркуляция охлаждающей жидкости через устройство 11 охлаждения, в качестве которого, в зависимости от условий эксплуатации установки, может использоваться аппарат воздушного охлаждения или чиллер, обеспечивается циркуляционным насосом 12.

Узлы, предназначенные для охлаждения парогазовой смеси, совместно

называются средствами 29 охлаждения парогазовой смеси. Например, средства 29 охлаждения парогазовой смеси могут содержать теплообменное устройство 10,

устройство 1 1 охлаждения и циркуляционный насос 12.

Охлажденные продукты пиролиза из теплообменного устройства 10 поступают в газожидкостный разделитель 13, где происходит разделение жидкой и газообразной фракций продуктов пиролиза. В нижней точке газожидкостного разделителя 13 установлен дренажный клапан, через который в переносную емкость периодически производится слив отстоявшейся воды. При больших объемах отстоявшейся воды она может подаваться в сепаратор 17 остаточной воды. Жидкая фракция продуктов пиролиза - жидкое пиролизное топливо - самотеком сливается в накопительный бак 16, а газообразная фракция продуктов пиролиза - пиролизный газ - поступает в

газоосушительную колонну 14. Из газоосушительной колонны 14 жидкое пиролизное топливо также самотеком сливается в накопительный бак 16, а пиролизный газ поступает в гидравлический затвор 15, откуда он подается на соответствующие горелки. Функцию гидравлического затвора 15 может выполнять скруббер, осуществляющий

дополнительную очистку пиролизного газа. Избыток газа может отводиться через предохранительный клапан (не показан на чертежах) с целью использования для хозяйственных нужд или для сжигания в дежурном факеле. При нормальном течении технологического процесса давление пиролизного газа не превышает 50 мбар и предохранительный клапан находится в закрытом состоянии.

Жидкое пиролизное топливо из накопительного бака 16 через сепаратор 17 остаточной воды попадает в топливный бак 19 или на склад готовой продукции (не показан на чертежах). Вода через клапан (не показан на чертежах) сливается в бак 18 для воды. Клапан управляется сигналом датчика раздела фаз, установленного в сепараторе 17 остаточной воды.

Жидкое пиролизное топливо из топливного бака 19 и/или пиролизный газ от гидравлического затвора 15 может подаваться в энергоблок 24 автономного

электроснабжения установки. Энергоблок 24 автономного электроснабжения

представляет собой генератор электроэнергии на основе турбины, работающей на газовом, жидком или комбинированном топливе, или на основе любого другого двигателя с подходящими характеристиками, например, двигателя внутреннего сгорания. Применение энергоблока 24 автономного электроснабжения позволяет снизить потребление электроэнергии от внешней сети электропитания или вовсе перевести установку на автономное электроснабжение, обеспечив ее рентабельную эксплуатацию в удаленных районах, где отсутствует внешняя сеть электропитания.

Установка оснащена контрольно-измерительными приборами, приборами управления и средствами автоматизации (не показаны на чертежах), позволяющими задавать и контролировать технологические параметры, а также управлять ими, причем управление технологическим процессом может выполняться автоматически, в том числе, удаленно, или в ручном режиме.

Установка имеет модульную конструкцию, обеспечивающую возможность монтажа установки в труднодоступных местах, например, в непосредственной близости от нефтедобывающих и газодобывающих скважин, шламовых полей и мест разлива нефтепродуктов, а также возможность ее быстрого перемещения за счет низкой трудоемкости монтажа и демонтажа и отсутствия необходимости в применении специального оборудования, в частности, сварочного оборудования, тяжелого подъемно- транспортного оборудования, необходимости устройства специальных подъездных путей, необходимости получения специальных разрешений на строительство и т.д.

Установка в транспортировочном положении размещается в трех модулях, имеющих размеры стандартных 40-футовых контейнеров и массу не более 21 т каждый, что обеспечивает возможность ее перевозки любым видом транспорта, включая автомобильный и авиационный. После доставки на место эксплуатации установка монтируется на ровном твердом основании. В качестве основания может использоваться бетонный фундамент, свайный фундамент с обвязкой или иной фундамент с допустимой статической нагрузкой не менее 10 кг/см . Установка в рабочем положении представлена на фиг. 4 и фиг. 5.

На фиг. 6 и фиг. 7 представлена конструкция реактора 1.

Реактор 1 представляет собой агрегат для термической деструкции органического сырья и содержит по существу цилиндрическую пиролизную камеру 107, в нижней части которой расположен шнековый механизм 101, обеспечивающий подачу сырья в пиролизную камеру 107, перемещение сырья вдоль пиролизной камеры 107 в процессе обработки и выведение из пиролизной камеры 107 зольного остатка.

Конструкция и режим работы шнекового механизма 101 обеспечивают плотное заполнение массой влажного или жидкого сырья его начального участка 1 1 1, что совместно с уплотнением соединений пиролизной камеры 107 препятствует попаданию внутрь пиролизной камеры 107 атмосферного кислорода и способствует стабильности и управляемости процесса термической деструкции, а также взрывобезопасности и пожаробезопасное™ установки. Поскольку зольный остаток имеет меньший объем, чем сырье, и поэтому не полностью заполняет конечный участок 112 шнекового механизма 101, а также не обладает газонепроницаемостью, в реактор 1 подается азот с целью препятствовать попаданию внутрь пиролизной камеры 107 атмосферного кислорода. Подача азота в реактор 1 особенно важна при работе установки на рыхлом сырье, которое не обеспечивает достаточно плотного заполнения начального участка 1 1 1 шнекового механизма 101.

В устоявшемся режиме работы установки в пиролизной камере 107

поддерживается давление от минус 10 мбар до 50 мбар. Рабочее давление, близкое к атмосферному, способствует снижению риска образования взрывоопасной смеси в реакторе, в других частях установки или в непосредственной близости от нее, например, в случае разгерметизации оборудования установки или отказа автоматики. Оптимальное давление в указанном диапазоне определяется в зависимости от состава сырья на основе статистических данных, собираемых автоматизированной системой управления в процессе работы установки или определяемых экспериментально. Критерием

оптимальности давления в пиролизной камере 107 служит содержание органических веществ в зольном остатке, которое, как правило, не должно превышать 0,1 мг/кг. При необходимости содержание органических веществ в зольном остатке может быть увеличено для обеспечения должной вязкости, например, в отношении зольного остатка, предназначенного для применения в строительстве для устройства нижних слоев дорожного покрытия.

Если для оптимальной работы установки требуется разрежение в пиролизной камере 107, то оно обеспечивается охлаждением парогазовой смеси в теплообменном устройстве 10, а при необходимости - дополнительным насосом (не показан на чертежах), управляемым автоматизированной системой управления. Ограничение избыточного давления в пиролизной камере 107 обеспечивается клапаном, управляемым автоматизированной системой управления.

Пиролизная камера 107 выполнена из коррозионно-стойкой стали и расположена по существу горизонтально, а в нижней части пиролизной камеры 107 расположен лоток 1 13, установленный под углом от 2° до 15° к продольной горизонтальной оси пиролизной камеры 107 с подъемом в сторону движения сырья. Оптимальное значение угла зависит от вида сырья - малый угол (например, от 2° до 7°) предпочтителен для сухого сырья, большой угол (например, от 12° до 15°) - для жидкого сырья. Угол влияет также на производительность установки - большее значение угла обеспечивает большую производительность, поскольку позволяет увеличить скорость движения сырья в пиролизной камере 107 без уменьшения времени пребывания сырья в пиролизной камере 107 за счет удлинения траектории этого движения. Среднее значение угла может представлять собой компромиссное решение для установки с переменным составом сырья, что способствует способности установки перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги. В частности, угол наклона лотка величиной 10° в опытном образце установки обеспечил приемлемые характеристики установки при работе на сырье различной консистенции и с различным содержанием воды - от буровых шламов и отработанного моторного масла до отходов полиэтиленовой пленки и резины автомобильных шин.

В лотке 113 расположен шнековый механизм 101. Форма поперечного сечения лотка 113 соответствует форме группы шнеков шнекового механизма 101. Для обслуживания и оперативного ремонта пиролизной камеры 107 предусмотрен люк 114, расположенный в ее торцовой части со стороны загрузки сырья.

Длина открытого участка шнекового механизма 101 внутри пиролизной камеры 107, скорость перемещения сырья и угол наклона шнекового механизма 101 определяют производительность установки и влияют на состав парогазовой смеси на выходе из реактора 1 , а, следовательно, и на состав пиролизного жидкого топлива.

Шнековый механизм 101 содержит несколько шнеков, выполненных из коррозионно-стойкой стали и расположенных параллельно с поперечным перекрытием от 10% до 30% диаметра шнеков, при этом соседние шнеки имеют противоположное направление вращения. Для облегчения экстракции парогазовой смеси из массы сырья предпочтительно расположение шнеков в горизонтальный ряд. При количестве шнеков, превышающем два, шнеки могут располагаться в несколько горизонтальных рядов. Применение нескольких шнеков с таким расположением обеспечивает эффективное перемещение текучего сырья на начальном участке 11 1 шнекового механизма 101, достаточное рыхление и перемешивание массы сырья в процессе его перемещения вдоль пиролизной камеры 107 и приемлемое перемещение зольного остатка на конечном участке 112. Кроме того, поперечное перекрытие шнеков и противоположное

направление их вращения обеспечивают их самоочищение в процессе работы, что особенно актуально для начального участка шнекового механизма 101, где вязкость сырья максимальна.

В одном из вариантов осуществления изобретения шнековый механизм 101 содержит два шнека, его открытый участок внутри пиролизной камеры 107 имеет длину приблизительно 5 м, угол его наклона составляет приблизительно 10°, а эффективная скорость перемещения сырья внутри пиролизной камеры 107 поддерживается равной приблизительно 3 мм/с, что обеспечивает производительность установки по

перерабатываемому сырью порядка 800 кг/ч. Применение в шнековом механизме 101 большего количества шнеков позволяет наращивать производительность установки без существенного увеличения ее

массогабаритных характеристик, материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Например, применение в шнековом механизме 101 трех шнеков, расположенных в горизонтальный ряд, позволяет при приблизительно тех же габаритах установки обеспечить ее производительность порядка 1 100 кг/ч.

Увеличение производительности установки возможно также и путем увеличения длины пиролизной камеры 107 и открытого участка шнекового механизма 101 с одновременным повышением эффективной скорости перемещения сырья таким образом, чтобы время пребывания сырья внутри пиролизной камеры 107 оставалось по существу неизменным.

Температура сырья плавно увеличивается по мере его продвижения шнековым механизмом 101 вдоль пиролизной камеры 107. Такое распределение температуры позволяет разделить во времени и в пространстве экстракцию из массы сырья различных составляющих парогазовой смеси. На начальном, первом участке пиролизной камеры 107 (приблизительно 1/4 ее длины), где температура составляет приблизительно 200°С, происходит удаление из сырья воды и легкокипящих фракций углеводородов.

Ограничение температуры на первом участке пиролизной камеры 107 и плавное ее увеличение позволяет предотвратить взрывное вскипание сырья, способное привести к нежелательным последствиям - резкому повышению давления в пиролизной камере 107, попаданию большого количества аэрозоля в газоходы 102 и нестабильности

фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого в результате работы установки.

На втором участке пиролизной камеры 107 в средней ее части (приблизительно 1/2 ее длины) происходит деструкция органических веществ, а на последнем, третьем участке пиролизной камеры 107 (приблизительно 1/4 ее длины), где температура составляет приблизительно 500°С, деструкции подвергаются наиболее тяжелые фракции углеводородов и термостойкие полимерные материалы, образуется и прокаливается зольный остаток. При этом цилиндрическая форма и значительный объем пиролизной камеры 107 способствуют циркуляции продуктов пиролиза внутри нее, а именно, тяжелые фракции углеводородов, образовавшиеся на третьем участке пиролизной камеры 107 при температуре порядка 500°С, оказавшись за счет конвекции и градиента давления в районе первого участка пиролизной камеры 107 с температурой порядка 200°С, осаждаются на сравнительно холодную массу сырья, а также на стенки пиролизной камеры 107, откуда они стекают на шнековый механизм 101 и возвращаются в среднюю часть пиролизной камеры 107. Это способствует гомогенизации

фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при работе установки.

Парогазовая смесь выводится из пиролизной камеры 107 через отверстия 108 в районе первого участка пиролизной камеры 107 и поступает в газоходы 102,

выполненные из коррозионно-стойкой стали и расположенные снаружи с двух сторон вдоль пиролизной камеры 107. Газоходы 102 находятся на пути продуктов сгорания топлива в камере 106 сгорания, где температура составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 450°С. Сравнительно высокая температура стенок газоходов 102 препятствует отложению на них продуктов пиролиза и способствует гомогенизации состава парогазовой смеси, поскольку процесс термической деструкции продолжается во время движения парогазовой смеси по газоходам 102. Возможно применение газоходов 102 сложной формы для увеличения времени пребывания парогазовой смеси в зоне с температурой, достаточной для продолжения процесса термической деструкции.

Регламентные работы, периодически проводимые заявителем на установках,

находящихся в опытной эксплуатации, не выявили заметных отложений в газоходах 102. Это способствует увеличению времени безостановочной работы (без останова

технологического процесса и частичного демонтажа оборудования для технического обслуживания и текущего ремонта), а также увеличению срока службы установки до капитального ремонта.

Ниже пиролизной камеры 107 находится камера 106 сгорания по существу прямоугольной формы в нижней ее части и по существу цилиндрической формы в верхней ее части, футерованная огнеупорным материалом. Требуемый температурный профиль пиролизной камеры 107 обеспечивается несколькими горелками 103, 104, 105. Количество и теплотворная способность горелок определяется размерами и

производительностью установки. В частности, в одном из вариантов осуществления изобретения применены три газожидкостные горелки, две из которых расположены в средней части боковых стенок камеры 106 сгорания, а третья - в дальней по

направлению движения сырья торцевой стенке камеры 106 сгорания.

Несколько нагнетателей 109, 110 обеспечивают подачу в камеру 106 сгорания атмосферного воздуха. В качестве топлива в установке может применяться дизельное топливо, котельное (печное) топливо, отработанное масло, пиролизный газ, природный газ, попутный нефтяной газ и т.п. Продукты сгорания нагревают лоток 113, стенки пиролизной камеры 107 и газоходы 102. Выпуск продуктов сгорания осуществляется через отверстие 1 16 или 1 17 в верхней части камеры 106 сгорания. В примере

практической реализации изобретения на фиг. 4 продукты сгорания покидают камеру 106 сгорания через отверстие 1 16, расположенное в районе первого участка пиролизной камеры 107, что способствует более равномерному прогреву верхней части пиролизной камеры 107 и газоходов 102. В альтернативном варианте продукты сгорания могут покидать реактор 1 через отверстие 117, расположенное в районе третьего участка пиролизной камеры 107, что способствует большему прогреву верхней части последнего участка пиролизной камеры 107 и дальних по ходу движения парогазовой смеси участков газоходов 102. Это позволяет адаптировать установку под конкретные виды сырья. Для обслуживания и оперативного ремонта камеры 106 сгорания предусмотрены люки 115, расположенные в ее боковых стенках.

Коррозионно-стойкая сталь, используемая для изготовления соответствующих элементов установки, может представлять собой сталь марок 12Х18Н10Т, 20Х23Н18, 20Х23Н13 и их аналогов. Часть элементов может изготавливаться из низколегированной стали, например, 09Г2С и ее аналогов.

Установка способна перерабатывать органическое сырье в различных сочетаниях. Это свойство обеспечивает высокую эксплуатационную гибкость и эффективность установки. Некоторые технологические параметры, например, величина давления в пиролизной камере 107 и/или ее температурный режим, могут изменяться оперативно в зависимости от состава сырья, например, путем выбора соответствующего профиля посредством интерфейса оператора автоматизированной системы управления установки.

В первом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлась резина изношенных автомобильных покрышек. В таблице 1 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.

Таблица 1

Показатель Величина Единицы Метод испытаний

Температура начала 41 °С ГОСТ 2177 кипения

Температура конца 335 °С ГОСТ 2177 кипения

Фракционный состав:

Перегоняется до 100°С 13,0 % по объему ГОСТ 2177

Перегоняется до 120°С 14,5

Перегоняется до 140°С 18,5

Перегоняется до 160°С 28,0 Перегоняется до 180°С 36,0

Перегоняется до 200°С 42,5

Перегоняется до 220°С 49,0

Перегоняется до 240°С 55,0

Перегоняется до 260°С 60,0

Перегоняется до 280°С 65,0

Перегоняется до 300°С 70,0

Перегоняется до 320°С 75,0

Цетановый индекс 32,6 — ASTM D 976

Содержание серы 0,486 % по массе ASTM D 4294

Во втором примере практической реализации изобретения сырьем для

переработки являлась смесь резины изношенных автомобильных покрышек с отработанным моторным маслом в пропорции приблизительно 1 : 1 по массе. В таблице 2 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.

Таблица 2

В третьем примере практической реализации изобретения сырьем для

переработки являлись отходы полиэтилена. В таблице 3 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье. Таблица 3

В четвертом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлось отработанное моторное масло. В таблице 4 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.

Таблица 4

Показатель Величина Единицы Метод испытаний

Температура начала 65 °С ASTM D 86 кипения

Температура конца 383 °С ASTM D 86 кипения

Фракционный состав:

Перегоняется до 100°С 2,5 % по объему ASTM D 86

Перегоняется до 120°С 7,0

Перегоняется до 140°С 13,0

Перегоняется до 160°С 21 ,0

Перегоняется до 180°С 27,0

Перегоняется до 200°С 30,5

Перегоняется до 220°С 37,0

Перегоняется до 240°С 44,0

Перегоняется до 260°С 48,0

Перегоняется до 280°С 52,5

Перегоняется до 300°С 57,0

Перегоняется до 320°С 63,0

Перегоняется до 340°С 72,5 Перегоняется до 360°С 82,5

Перегоняется до 380°С 97,0

Содержание серы 0,169 % по массе ASTM D 4294

В пятом примере практической реализации изобретения сырьем для переработки являлся сланцевый кек приблизительно 20% влажности, полученный в качестве твердого остатка при центрифугировании сланцевых фусов. В таблице 5 представлены свойства жидкого пиролизного топлива, полученного при эксплуатации опытного образца установки на таком сырье.

Таблица 5

Жидкое пиролизное топливо, показатели которого представлены в таблице 4, было дополнительно подвергнуто разделению на три фракции - бензиновую

(температура кипения до 180°С), керосиновую (температура кипения от 180°С до 240°С) и дизельную (температура кипения от 240°С до 360°С). В таблице 6 представлены основные показатели этих фракций.

Таблица 6

Показатель Величина Единицы Метод испытаний

Бензиновая фракция

Плотность при 20°С 0,7651 кг/см ASTM D 4052

Содержание серы 0,05 % по массе ASTM D 4294

Керосиновая фракция

Плотность при 20°С 0,7864 Kr/cM J ASTM D 4052

Вязкость кинематическая при 20°С 1,431 сСт ASTM D 445

Температура вспышки 32 °С ГОСТ 6356 Содержание серы 0,12 % по массе ASTM D 4294

Дизельная фракция

Плотность при 20°С 0,8289 кг/см 3 ASTM D 4052

Вязкость кинематическая при 20°С 2,861 сСт ASTM D 445

Температура вспышки 46 °С ASTM D 93

Цетановый индекс 48 - ГОСТ 27768

Содержание серы 0,192 % по массе ASTM D 4294

Данные, представленные в таблицах 1-6, указывают на возможность получения из различного сырья кондиционного печного топлива, а в случае соответствующей дальнейшей переработки - также и кондиционного моторного топлива, и подтверждают способность установки перерабатывать органическое сырье в различных сочетаниях с заранее заданными свойствами жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки.

Возможно применение установки для регенерации неорганических фильтрующих материалов и сорбентов, например, кизельгура, используемого в пивоваренной и пищевой промышленности, за счет пиролитической деструкции органических

отложений. Кроме того, возможно применение установки для регенерации некоторых видов каталитических материалов, например, гранулированных металлических катализаторов или цеолита, за счет пиролитической деструкции органических

отложений.

При необходимости технологический процесс может быть настроен так, чтобы обеспечить заранее заданный состав зольного остатка, который, в зависимости от сырья, может представлять собой сухой минеральный мелкодисперсный порошок, применимый в строительстве в качестве наполнителя и/или вяжущего, сухой мелкодисперсный углеродный порошок, применимый в различных отраслях в качестве наполнителя и/или пигмента, или углеродно-минеральный остаток, содержащий заранее заданное количество тяжелых углеводородов, применимый в строительстве для устройства нижних слоев дорожного полотна, и т.п. В любом случае зольный остаток представляет собой нетоксичный или малотоксичный продукт, не требующий дополнительных мер по его переработке для целей утилизации.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в способности установки перерабатывать твердое и жидкое сырье в произвольной комбинации с ненормированным содержанием влаги.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении повышенной безопасности эксплуатации установки. Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении повышенной производительности установки.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении увеличенного срока службы установки до капитального ремонта.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении увеличенного времени безостановочной работы оборудования установки.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении заранее заданного фракционного состава жидкого пиролизного топлива, получаемого при эксплуатации установки.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении заранее заданного химического и фракционного состава зольного остатка.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении перемещаемости установки и в сокращении ресурсоемкости ее монтажа и демонтажа, запуска в эксплуатацию и выведения из эксплуатации.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении энергетической автономности установки.

Устройства, средства, способы и их части, упомянутые в настоящем документе, относятся к одному или нескольким определенным вариантам осуществления

изобретения, если они упоминаются со ссылкой на числовое позиционное обозначение, или ко всем вариантам осуществления изобретения, в которых возможно их применение, если они упоминаются без ссылки на числовое позиционное обозначение.

Последовательность действий в описании способа в настоящем документе носит иллюстративный характер и в различных вариантах осуществления изобретения эта последовательность может отличаться от описанной при условии сохранения

выполняемой функции и достигаемого результата.

Части и признаки настоящего изобретения могут сочетаться в различных вариантах осуществления изобретения, если они не противоречат друг другу. Описанные выше варианты осуществления изобретения приведены исключительно с

иллюстративной целью и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Все разумные модификации, модернизации и эквивалентные замены в конструкции, составе и принципе действия, выполненные в пределах сущности настоящего изобретения, входят в объем настоящего изобретения. Позиционные обозначения на чертежах

- реактор

- загрузочный бункер

- загрузочный шнековый механизм

- загрузочная емкость

- загрузочный насос

- устройство очистки дымовых газов

- дымосос

- дымовая труба

- фильтр парогазовой смеси

- теплообменное устройство

1 - устройство охлаждения

- циркуляционный насос

- газожидкостный разделитель

- газоосушительная колонна

- гидравлический затвор

- промежуточный накопительный бак

- сепаратор остаточной воды

- бак для воды

- топливный бак

- промежуточный шнековый механизм

1 - накопительная емкость

- разгрузочный шнековый механизм

- источник азота

- энергоблок автономного электроснабжения установки5 - каталитический реактор

- загрузочные средства

7 - разгрузочные средства

8 - средства дымоудаления

9 - средства охлаждения парогазовой смеси

01 - шнековый механизм

02 - газоход

03 - горелка

04 - горелка 105 - горелка

106 - камера сгорания

107 - пиролизная камера

108 - отверстие

109 - нагнетатель ПО - нагнетатель

111 - начальный участок

1 12 - конечный участок

113 - лоток

1 14 - люк

115 - люк

116 - отверстие

117 - отверстие

201 - шнек

202 - обойма

203 - кожух

204 - корпус

205 - канал