УДК 662.76.035

Эффективная и экологичная система переработки отработанных шин методом пиролиза

Камалетдинов Ильдан Ильдарович – магистрант Высшей школы нефти Альметьевского государственного технологического университета

Аннотация: В современном мире утилизация и переработка автомобильных шин приобретают огромное экологическое и экономическое значение. Ведь с увеличением числа автомобилей растёт и их число, изношенные шины становятся источником длительного загрязнения окружающей среды. Более того, резина огнеопасна и не разлагается биологически, благодаря своей высокой стойкости к природным факторам, таким как солнечный свет, влага и кислород. А куча шин представляет собой удобное место для обитания колоний грызунов и насекомых, многие из которых являются источником инфекционных заболеваний.

Ключевые слова: утилизация и переработка шин, пиролиз резины.

В установке пиролиза шин из предварительно измельченного резинового порошка путем термического крекинга (рисунок 1) получают мазут, фракционированный технический углерод и горючий выхлопной газ. Газ, в свою очередь, повторно используется в качестве горючего сырья для процесса пиролиза, что позволяет существенно экономить на горючих материалах.

В соответствии с непрерывным процессом, разработанное оборудование представляет собой «автоматическую систему непрерывного крекинга с внутренним вращением», которая  относится к инновационной системе и в основном включает в себя следующее оборудование: питатель непрерывного действия, роторный крекинг-реактор непрерывного действия, шлакоуловитель, конденсатор, дезодоратор, систему непрерывной очистки дымовых газов и т.д.

Установка пиролиза шин представляет собой полностью закрытую систему с высокой степенью автоматизации управления. Подача и выгрузка шлака не требуют ручного управления, а выполняется автоматически, поэтому окружающая среда не подвергается загрязнению, а сама система является безопасной и экологически чистой.

Основная конструкция корпуса реактора непрерывного действия представляет собой систему, в которой внешний корпус реактора не вращается, а внутри реактора установлен вращающийся шнек с челночной конструкцией для продвижения перерабатываемых масс. Внутренний вкладыш реакционного котла вращается на 360˚ в корпусе печи, обернутом теплоизоляционным слоем, и равномерно нагревается.

Спроектированные спиральные лопасти шнека внутри корпуса реактора позволяют сырью проходить вдоль внутренней стенки реактора и напрямую контактировать с поверхностью теплопередачи. Применение данной конструкции обеспечивает быстрый теплообмен, равномерный нагрев и постоянную скорость растрескивания резинового порошка [4].

Топка реакционного котла использует камеру сгорания для нагрева воздуха и теплообмена. Основная дизельная горелка используется при первоначальном запуске и до выхода реактора на рабочий режим, после этого поддержание температуры осуществляется за счёт сжигания газа. Неконденсируемый горючий газ, полученный в результате пиролиза, рециркулируется и используется для поддержания температуры реактора через горелку. Нагретый горячий воздух нагревает стенки реактора для теплообмена. Пламя горения не контактирует с печью, снижая давление в печи. Нагрев на внешней стороне реакторного шнека обеспечивает длительную работу установки и продлевает срок службы. Дымовые газы после сжигания выхлопных газов эффективно очищаются, чтобы соответствовать стандартам защиты окружающей среды [5].

Реакционный котел и питатель приводятся в действие двигателями с частотным регулированием, которые могут регулировать время пребывания сырья в реакционном котле в соответствии с условиями крекинга сырья, чтобы достичь требуемой мощности переработки и оптимальных параметров условий крекинга, при котором полученное сырье соответствует требованиям. При необходимости можно достичь полного расщепления резинового порошка и повысить выход пиролизного топлива.

Технический углерод, полученный в процессе распада резинового порошка, непрерывно выгружается из реактора по конвейеру через выпускное отверстие и, перемещаясь, охлаждается в транспортировочном шнеке до температуры, при которой его можно сразу упаковывать и собирать, что экономит время на охлаждение и повышает эффективность производства.

В резервуаре для временного хранения применяется конструкция внутреннего змеевика, обеспечивающая быстрое снижение температуры конденсированного пиролизного масла. Это позволяет избежать повреждения масляного насоса, вызванного высокой температурой выходного сырья, и повысить безопасность персонала, контактирующего с масляным баком.

Ключом к полностью непрерывной переработке резинового порошка является непрерывная подача сырья в реактор во время процесса крекинга, выгрузка шлака и обеспечение того, чтобы крекинг-нефть и газ не просачивались через входное отверстие и отверстие для выпуска шлака. Решение данной задачи представлено в автоматизированной системе подачи и загрузки. Сочетание уплотняющей конструкции шнека для шлака и уплотнительной набивки предотвращает утечку нефти и газа при производстве и обеспечивает безопасную работу установки.

Установка оснащена инновационным устройством «двойного гидрозатвора выхлопных газов». В дополнение к водяному затвору, обычно установленному в системе, дополнительно настраивается «предохранительный водяной затвор», чтобы предотвратить выброс нефти и газа из реакционного котла. Для недопущения экологических проблем, устройство двойного водяного затвора специально разработано с возможностью максимальной конденсации нефти и газа, выбрасываемых через «безопасный водяной затвор», а затем выхлопной газ поступает в печь для сжигания, который не только снижает потери выбросов нефти и газа, но и разумно использует тепловую энергию сгорания выбрасываемых нефти и газа.

Пиролизная установка оснащена инновационной двойной системой очистки выхлопных газов «система удаления запаха и очистка дымовых газов». После использования этой технологии неконденсирующийся горючий газ, образующийся в процессе генерации, удаляется системой дезодорации. Пройдя через систему дезодорации удаляется резкий запах газа, проходит предварительную очистку, а затем подается в реактор для сжигания в качестве дополнительного источник тепла. Образовавшиеся запыленные дымовые газы проходят через систему очистки дымовых газов, где удаляются вредные компоненты и сажи в дымовых газах, что соответствует стандартам защиты окружающей среды [1].

Рисунок 1. 3D модель установки пиролиза.

Список литературы

1. Процесс пиролиза углеводородов: / Т. Р. Просочкина, А. П. Никитина, Е. Ф. Трапезникова [и др.]. – Уфа: УГНТУ, 2020. – 91 с. – ISBN 978-5-7831-2091-6. 
2. Солодова, Н. Л. Пиролиз углеводородного сырья: / Н. Л. Солодова, А. И. Абдуллин. – Казань: КНИТУ, 2007. – 239 с. – Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система.
3. Алехнович, А. Н. Распределение воздуха и топлива по горелкам котлов: монография / А. Н. Алехнович. – Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. – 128 с. – ISBN 978-5-9729-1262-9.
4. Бирюков, В. В. Оборудование нефтегазовых производств: учебник / В. В. Бирюков, А. А. Штанг. – Новосибирск: НГТУ, 2016. – 514 с. – ISBN 978-5-7782-3009-5» (Бирюков, В. В. Оборудование нефтегазовых производств: учебник / В. В. Бирюков, А. А. Штанг. – Новосибирск: НГТУ, 2016. – ISBN 978-5-7782-3009-5.
5. Ветошкин, А. Г. Технологии защиты окружающей среды от отходов производства и потребления / А. Г. Ветошкин. – 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2023. – 304 с. – ISBN 978-5-507-47210-9 (Ветошкин, А. Г. Технологии защиты окружающей среды от отходов производства и потребления / А. Г. Ветошкин. – 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2023. – ISBN 978-5-507-47210-9. – Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/342770 (дата обращения: 12.03.2024).