Екологічні аспекти утилізації автопокришок

За критерій оптимальності ведення  процесу прийнятий максимальний вихід рідкої фракції і вихід  дисперсного вуглецю з найбільш високою питомою поверхнею. Температура, що відповідає максимальному виходові рідкої фракції (40-45%) дорівнює 487°С, була прийнята як оптимальна, температурна область ведення процесу 450-600 С, при цьому були отримані такі продукти: рідка фракція 40-45%;пиролізні гази 10-30%;залишковий вуглець 25-30%;металокорд 10%.

 

 

2.3 Технологічна схема виробництва

 

Принципова технологічна схема переробки зношеної авторезини методом піролізу наведена на рисунку 2.1.

Вихідна сировина збирається і звозиться  автотранспортом на склад сировини піролізної установки. Склад сировини повинний уміщати щонайменше тижневий запас (до 100 тон) утильної гуми. Склад повинний бути обладнаний системою пожежегасіння й освітлений у нічний час. Периметр складської площадки повинний бути обгороджений щоб уникнути проникнення сторонніх осіб і охоронятися. Далі авторезина оглядається на предмет наявності в ній металевих дисків, каблучок і направляється на розбирання. Після розбирання здрібнена сировина (розміри шматка 20х20х18 см) вантажиться в контейнери і подається до установки. В міру витрати сировини контейнери зачіпаються електроталлю, вантажопідіймальністю до 2 тон і розвантажуються в приймальний бункер реактора. При завантаженні приймального бункера нижня засувка повинна бути обов'язково закрита щоб уникнути влучення кисню повітря, і, як слідство вибухового запалення газів. Наповнений бункер закривається й у закритому стані розвантажується в реактор. В міру просування сировини в реакторі нижня засувка бункера звільняється і закривається.

 

 

 

 

1	-	газовий розширювач;
2	-	блок завантаження;
3	-	колосник;
4	-	бункер завантаження;
5	-	люк розвантаження;
6	-	конденсатор (теплообмінна колона);
7	-	адсорбер (насадочна колона тонкого  очищення);
8	-	відцентровий сепаратор аерозолів (краплеотбійник);
9	-	газовий пальник;
10	-	пламегасник;
11	-	циклон;
12	-	фільтр із змінною касетою;
13	-	залишковий фільтр;
14	-	димосос;
15	-	димовод;
16	-	смолоскип

 

Рисунок 2.1 – Апаратурно-технологічна схема установки піролізу

 

 

Далі відбувається такий етап завантаження бункера.

Сировина в реакторі піддається піролізу при температурі 450 - 600°С, у процесі якого утворюються напівпродукти: газ, рідкопаливна фракція, водяна фракція, залишок що містить вуглець і металокорд. Газ частково повертається в топку реактора для підтримки процесу. Витрата газу регулюється засувкою на пальника і контролюється показаннями термодатчика (температура не повинна перевищувати 600°С). При підвищенні температури вище зазначеної, варто зменшити витрату газу прикриттям засувки. Частина газу, що залишилася, відпускається стороннім споживачам, або дожигається в смолоскипі. Залишок, що містить вуглець, після гасіння й охолодження піддається магнітній сепарації з метою відділення дроту металокорду.

По закінченні монтажних (або ремонтно-профілактичних) робіт провадяться пуско-наладочні роботи. Закінчення пуско-наладочних робіт оформляється актом приймання решти. До моменту запуску установки на складах підготовляється одно- двух добовий запас сировини. Всі допоміжні ділянки повинні бути підготовлені до роботи відповідним чином і укомплектовані матеріальними, енергетичними і трудовими ресурсами.

При пуско-наладочних роботах і  процесі обкатування всієї системи  каталітичний блок повинний бути порожній, щоб уникнути дезактивацію каталізатора. Наступний каталітичний блок заповнюється каталізатором відповідно до рекомендацій.

При першому пуску реактор завантажують сухими деревними відходами в  обсязі 1 м³, роздрібненими до фракції 30-70 мм. Обсяг, що залишився, заповнюють підготовленою сировиною. Завантаження роблять з бункера. При цьому кришка розвантаження бункера в реактор повинна бути відкрита. По закінченні наповнення реактора бункер закривають.

Спочатку підготовляється до прогріву реактор, завантажений сировиною. Шлях газів при початковому прогріві проходить по каналах (поз.15). Подають  охолоджену воду в порожнини нижньої камери розвантаження реактора піролізу регулюючими засувками. Аналогічно подають воду в охолоджені порожнини верхньої частини реактора. Включають вентилятор витяжки газів. Через оглядовий устрій у реакторі запальником (смолоскипом) підпалюють сировину. Додаткове повітря для горіння подають шляхом відкриття засувки пальника оберненого газу. У процесі горіння роблять контроль температур. Всі показання фіксують записами в часопису з інтервалом 15 хвилин. На стадії пускових іспитів рекомендується виконувати виміри температури через кожні 5 хвилин.

При досягненні температури в контрольній  точці у верхній частині реактора до 90-95°С починають подавати воду на охолодження конденсатора (поз. 6). Потік  охолодженої води регулюють засувкою так, щоб температура води на виході з конденсатора не перевищувала 70°С.

У заключній стадії прогріву установки  підключають до роботи сепаратор  аерозолю поз. 8, що знаходиться на виході з розділу вальної колони поз. 7. У процесі виходу установки на режим роботи роблять виміри температури у всіх точках, з інтервалами 15 хвилин із фіксацією в робочому часопису.

У період прогріву установки ведуться спостереження за конденсацією рідких фракцій і розділу вальної  колони, виходом газів із газоходів. У робочому режимі конденсатор повинний відокремлювати основну кількість води, розділу вальної колона - переважно фракцію рідкого палива, залишки рідких фракцій повинні відокремлюватися в сепараторі аерозолів поз. 8. Регулювання ступеня виділення води в конденсаторі здійснюється кількістю подаваної охолодженої води, проток якої встановлюється засувкою.

Короткочасним припиненням вентилятора  поз. 14 перевіряється візуально герметичність  газоходів і устаткування по відпливу газів (у виді димки). Проводяться спостереження за загорянням газу в камері горіння через резервний отвір для пальника. По досягненні прогріву всієї установки потрібно знизити подачу повітря для горіння. Кількість повітря для горіння газу знижують до мінімальної кількості, необхідного для стійкого горіння. Кількість газу, що подається в камеру згорання для підтримки процесу, регулюють до необхідної теплової продуктивності (визначається в ході пускових іспитів), але не більш 50% від загальної кількості вихідних газів.

При прогріві установки зона горіння  може переміститися у внутрішню порожнину реактора, про що свідчить різке збільшення температури в зоні піролізу (понад 700°С). Для зниження температури в зоні реактора потрібно зменшити подачу повітря для горіння, закриваючи повітряну заслінку газового пальника, а при необхідності – зменшити подачу газу на горіння. Робочу температуру в зоні піролізу в процесі прогріву установки необхідно витримувати до 700°С. По виході установки на режим температуру в зоні піролізу підтримувати в межах 400-600°С.

У процесі прогріву і виходу установки на робочий режим, початково завантажена сировина (роздрібнені відходи деревини) частково згоряє і піролізується. Залишкові зольні і деревинно-вугільні тверді залишки ущільнюються під дією сировини, що лежить вище. Сировина, що лежить вище, просувається униз – до зони піролізу, і також піддається термічному впливу. Кількість завантаженої сировини, як у реакторі, так і що витрачається в секції бункера знижується. Після спустошення бункера сировини відкрита засувка розвантаження (віджата сировиною), прокручується до закриття. Потрібно перевірити вільне прямування кришки розвантаження спустілого бункера, закрити кришку і зафіксувати її фіксатором. Після цього бункер знову заповнюється новою порцією сировини. Бункер завжди повинний знаходитися в закритому положенні.

Після спустошення бункера сировини підключається до роботи дозатор  розвантаження в нижній частині реактора. Спочатку встановлюється час такту роботи дозатора максимально більше від 2 до 5 хвилин. Після прогріву установки, стійкого горіння газу і роботи системи газорозділення на режимі, близьким до робочого, такти прямування дозатора розвантаження встановлюються таким чином, щоб процес проходив із максимальною продуктивністю. Температура в зоні піролізу повинна підтримуватися в робочих межах.

Вихід установки піролізу в робочий  режим характерний такими параметрами: стійка температура в зоні піролізу (400-600 ⁰С) при підібраному режимі роботи дозатора розвантаження; стійке горіння газу; мінімальне зволоження газу на виході з газоходів при підібраному режимі конденсації рідких фракцій; достатньо охолоджений (погашений) залишок, що містить вуглець, що вивантажується з дозатора розвантаження. Після виходу установки в робочий режим провадиться постійне спостереження за роботою усіх вузлів і агрегатів установки в рамках вищеописаних параметрів.

Контролюється і підтримується  температура в зоні піролізу в  межах 400-600°С. Регулювання температури  здійснюється швидкістю роботи дозатора розвантаження і кількістю газу, що гріє, від камери горіння. Домігшись стійкого горіння газу в камері горіння, подальше регулювання здійснюється зміною швидкості роботи дозатора розвантаження (кількість тактів у час). Стійке горіння повинно бути досягнуте при максимально можливій подачі піролізного газу (але не більш 50%) і мінімальній подачі повітря для горіння. За таких умов процес піролізу проходить найбільше оптимально, вивантажується залишок, що містить вуглець, приймається в інвентарні транспортні контейнери, які у міру наповнення заміняються на порожні.

У процесі піролізу постійно наповнюється спорожнений бункер завантаження. При цьому, відкриття кришки люка і завантаження порожнього бункера провадиться тільки при цілком закритій і зафіксованій кришці розвантаження бункера. Завантаження бункера роблять за допомогою електричної тали. Сировина до установки поставляється в інвентарних контейнерах (внутрімайданчиковим вантажно – розвантажувальним транспортом). Піднятий до місця завантаження контейнер з’єднується з відкритим люком порожнього бункера, після чого кришка люка контейнера звільняється від фіксаторів і відчиняється, сировина висипається в бункер. Бункер закривається. Обсяг бункера відповідає обсягу контейнера. Годинна подача сировини в установку піролізу складає 2-3 контейнера.

Категорично забороняється відчиняти кришку люка порожнього бункера. У результаті такої дії у верхню зону реактора піролізу може проникнути велика кількість повітря (за рахунок розрідження), що може призвести до утворення вибухонебезпечній суміші і виникнення вибуху.

Рідкі фракції, що конденсуються в конденсаторі поз. 6., розділу вальної колони поз. 7, сепараторі аерозолів (каплевідбійнику) поз. 8 і циклоні поз. 11, відбираються самостійним током у збірники. Всі зливи рідкопаливної фракції з конденсатора, розділу вальної колони і циклона повинні бути обладнані U - образними гідрозатворами, для запобігання підсосу повітря в систему газорозділення. У конденсаторі поз. 6 осаджується переважно водяна фракція з домішкою продуктів піролізу, що високо киплять , і , що самостійним током стікають по трубопроводі через цілком відкриті засувки і надходять у збірник (на схемі показаний умовно). Температура газової суміші на виході з конденсатора поз. 6 - 70-100°С (уточнюється в ході пускових іспитів). Основні рідко-паливні компоненти конденсуються в розділу вальної колони поз.7 і самостійним током збираються в збірнику. Відцентровий сепаратор, розташований у верхній частині розділу вальної колони, виконує функцію додаткового осадження аерозольних часток рідкої паливної фракції.

Матеріальний баланс технологічних процесів розрахований і поданий у таблиці 2.6. Матеріальний розрахунок технологічних процесів відбиває всі необхідні дані не тільки по матеріальних балансах вхідних і вихідних компонентів процесів, але також відбиває баланс енергетичних, трудових ресурсів і тимчасових показників. У таблиці 2.6 матеріального розрахунку технологічних процесів зазначені також джерела і споживачі матеріальних ресурсів, найменування і позиції устаткування, енергетичні показники устаткування і процесів.

У початковій частині розрахункової таблиці приведені задані і розрахункові вихідні дані, а також стислі довідкові матеріали. У заключній частині таблиці приведені підсумкові показники потреби енергоресурсів і матеріалів, зведені в окремі таблиці нижче. Матеріальний розрахунок виконаний програмним методом, із застосуванням комп'ютерної технології.

Норми технологічних режимів і  контролю виробничих процесів приведені в таблиці 2.6.

 

 

 

 

 

Таблиця 2.6. Норми технологічних режимів

 

Найменування процесів	Найменування показників, одиниці виміру	Значення показників	Примітка
1	2	3	4
Прийом і здрібнювання сировини	Розмір часток, см	20*20*18	Ідеальні шматки оптимального розміру
Оборотне водопостачання	Температура на виході, °С	15-23
	Температура на вході, °С	35-50
	Підпитка води, м3/год	0,23	При відносній вологості повітря 60% і т-рі 20°С
Піроліз сировини	Температура піролізу, °С	400 – 600
	Швидкість піролізу сировини, кг/год	307
	Умовний час піролізу, хв	45-50
	Вихід  залишку, що містить вуглець, кг/год	87,7
	Вихід піролізного палива, кг/год	121,54
	Вихід піролізної води кг/год	49,23	Розраховується на воздушно-суху сировину
	Вихід газу піролізу, м3/год	1177