Переработка РТИ осуществляется с целью их утилизации и получения ценных продуктов - жидкого топлива, горючего газа, углеродистого остатка (полукокса),
металла (для РТИ с металлокордом).
Пиролиз (от греч. pyr - огонь, жар и lysis - разложение, распад) термическое разложение органических соединений (древесины, нефтепродуктов, угля и
прочего) без доступа воздуха.
Сырье (отходы РТИ) загружается в сосуд из жаростойкого материала (реторту). Реторта помещается в печь. Сырье нагревается посредством теплопередачи через
стенки реторты и подвергается термическому разложению (пиролизу) с образованием парогазовой смеси и углеродистого остатка - полукокса. Парогазовая смесь выводится из реторты по трубопроводу, охлаждается, пары конденсируются и полученная жидкость отделяется от неконденсирующихся газов. Жидкость накапливается в сборнике жидкого продукта, газ частично или полностью используется для поддержания процесса (сжигается в печи). По окончании процесса
пиролиза реторту с полукоксом извлекают из печи и устанавливают в печь реторту с сырьем.
Состав установки FORTAN: ретортная печь, реторты, конденсатор-холодильник, сборник-сепаратор жидких продуктов, газожидкостные сепараторы.
Ретортная печь - вертикальная, шахта печи футерована огнеупорным бетоном и высокотемпературной теплоизоляцией на основе керамического волокна. В нижней
части шахты печи установлены колосники для сжигания твердого топлива и горелочное устройство для сжигания горючих газов. Интенсификация горения и
перемешивания топочных газов достигается воздушным наддувом.
В шахту печи через открытый верх шахты помещается реторта с сырьем. Реторта - цилиндрический сосуд из жаростойкой стали, с крышкой. Специальный затвор
по периметру сопрягаемых поверхностей реторты и печи обеспечивает герметизацию внутреннего пространства печи.
Конденсатор-холодильник предназначен для охлаждения и конденсации паров жидких продуктов пиролиза. Парогазовая смесь поступает из реторты в конденсатор-холодильник по трубопроводу через быстроразъемное соединение и сильфонный компенсатор деформаций. Конденсат и неконденсирующиеся газы отводятся по трубопроводу в сборник-сепаратор.
Сборник-сепаратор - цилиндрическая емкость, предназначенная для сбора жидких продуктов пиролиза и частичного улавливания брызг жидких продуктов из газового потока.
Окончательная очистка газа от капель жидкости осуществляется в газожидкостном сепараторе.
Горючий газ поступает в горелочное устройство печи и/или другим потребителям.
Реторта загружается сырьем вне печи в горизонтальном или вертикальном положении. После загрузки реторта закрывается крышкой.
Загруженная реторта устанавливается в печь и при помощи быстроразъемного соединения подключается к трубопроводу холодильника-конденсатора.
Реторта может устанавливаться как в горячую печь так и в холодную (при запуске).
Для розжига печи твердое топливо (дрова, уголь, полукокс) загружается на колосники через дверь печи и поджигается. Интенсификация горения обеспечивается наддувом воздуха под колосники, интенсификация перемешивания газов в печи и регулирование температуры в печи обеспечивается наддувом воздуха через
воздушное сопло горелочного устройства.
Газ пиролиза поступает в горелочное устройство и воспламеняется. По мере увеличения потока газа наддув воздуха под колосники (для горения твердого топлива) уменьшают.
Окончание процесса пиролиза определяется по уменьшению потока газа. Для получения высококачественного полукокса процесс ведут до прекращения выделения газа ("прокалка").
По окончании процесса примерно на 30 мин прекращают наддув и подачу газа с целью несколько снизить температуру реторты и футеровки печи перед извлечением реторты.
После снижения температуры реторта отключается (быстроразъемным соединением) от трубопровода холодильника-конденсатора и извлекается из печи, в печь устанавливается загруженная реторта.
Извлеченная горячая реторта остывает на воздухе. После остывания открывается крышка реторты и производится выгрузка полукокса опрокидыванием.
Огнеупорный бетон и керамическое волокно обеспечивают высокую стойкость футеровки и долговечность печи (расчетный срок службы печи не менее 10 лет в отличии от печи на основе обыкновенной стали (расчетный срок службы которой не более полугода)). Бетонная футеровка ремонтопригодна. По окончании срока службы изношенная футеровка может быть заменена.
Наддув позволяет эффективно сжигать низкосортные топлива и минимизировать время разогрева печи.
Реторта из жаростойкой стали обладает высокой стойкостью к условиям эксплуатации и небольшой массой. Съемная реторта позволяет эксплуатировать печь практически непрерывно, устанавливая и извлекая реторты. Остывание полукокса в закрытых ретортах на воздухе позволяет отказаться от тушения полукокса
водой и снизить экологическую нагрузку. Разгрузка опрокидыванием позволяет отказаться от трудоемкой, медленной и опасной для здоровья ручной разгрузки.
Съемная реторта ремонтопригодна, по мере необходимости можно заменить наиболее напряженную (и небольшую по массе) часть - днище.
Трубопроводы парогаза и холодильник-конденсатор выполнены доступными для очистки от возможных отложений.
За критерий оптимальности ведения процесса принят максимальный выход жидкой фракции и выход газа. Оптимальная температурная область ведения технологического процесса 350-400°С, при этом были получены следующие продукты:
– жидкая фракция 41%;
– пиролизные газы до 12%;
– высокоуглеродистый твердый остаток до 40%;
– металлолом 8%.
В зависимости от вида используемого сырья возможны колебания в объемах
получаемых продуктов. Более подробно можно почитать здесь http://biodiesel.crimea.ua/pir_equip.shtml
Sergey315, Сергей, вот что обнаружилось в архивах:
В двух статьях, одних и техже авторов (статьи посвящены исследованию продуктов паровой деструкции) содержатся противоречивые данные. В одной заявляъяется о 10%-м содержании лимонена от общего количества масла и он выделяется как отдельная фракция, во второй - о 10% от массы соответствующей фракции , назовем ее терпеновой. В диссертации Аристархова эта путаница повторяется. В эстонском отчете по исследованию пиролизного масла обзначены цифры от 3 до 6%%. Каких либо пояснений не приводится делается, только указано (у чухонцев) на вохможность не постоянства резиновой смеси. МАдорский указывает на 20-25%-й выход дипентена при пиролизе нат. каучука или цис-полиизопрена. Полагаю, что Мадорский более правильно оценивает результаты исследований. Говорить о 20%-м выходе при перолизе шин полагаю преждевременно - в них (на органическую часть) приходится не более 30% каучука указанныхтипов. Вместе с "лыковцами" москвичи выделили концентрат с содержанием дипентена (называя его лимоненом) 76%, остальное примеси в т.ч. серосодержащие. Мельком видел на этих страницах нечто аналогичное.
Всего за период работы выделено 300гр этого концентрата. У меня есть 30гр., в т.ч. 10 -из растительного сырья (хвои). Вот только список образцов пока не нашел с расшифровкой. Полагаю, что строить планы по выделению рацемата из продуктов пиролиза шин пока рановато, необходимо провести исследования. Причем простой ректификацией здесь не обойдешся, даже на очень приличной колонке нужно как минимум,препаративное хроматографическое выделение, либо молекулярная дистилляция по Потбильняку (для масштабной работы). Арендовать такое оборудование, конечно можно, оно есть в городе. Сложнее со временем и спецами, у НИИ свои планы. Попробую "очаровать" директора университетского департамента нуки и технологий. Предлагаю объединить силы. Подробности в адрес.
Сегодня меня волнует продолжение работ по облагораживанию пиролизного масла, здесь дипломников аж трое и не работоспособных.
Владимир.
DIR, Благодарю за сообщение! Ваша лекция очень позновательна, возможно комунибудь и пригодится. И радует, что высебя характеризуете ответственным, упрямым и добрым. С учетом ВАших собственных референций в свой адрес прошу сообщить участникам Форума следующее:
- характеристики получаемого пиролизного масла (жидкий продукт пиролиза), включая физикохимические показатели , фракционный и групповой состав по презентуемой установке;
- аналогично для полукокса (углеродистого остатка);
Для меня особенно интересно применение жаропрочного бетона и керамических тканей применяемых для футеровки:
- максимаоьная температура, которую выдерживают применяемые материалы;
-допускаемый перепад температур;
-поведение при резком охлаждении (нагревании);
-срок службы с учетом периодичности процесса;
-ориентировочная толщина футеровки допускаемая в Вашей конструкции
- другие сведения, позволяющие говорить об оригинальности Вашего технического решения от аналогичных, в т.ч., представленных на этих страницах Форума;
-экономические показатели рекламируемоего предложения с учетом РЕАЛЬНЫХ продаж товарной продукции.
Прошу иметь в виду, что участники дискусии на данных страницах Форума, в большинстве своем (за редким исключением) чвляются достаточно эрудированными специалистами. В.Л.
Sergey315, Сергей, здравствуй! Спасибо за аннотацию, перевожу:
«Пиролизное масло было получено EnerVision Inc., Halifax, Canada, с применением реактора абляционного типа, непрерывного действия (CAR).Пиролизное масло, путем дистилляции, разделена на индивидуальные узкие фракции. Фракция, содержащая лимонен в смеси с нафтой (Naphtha – в данном контексте, понимаю как лигроиновая фракция пиролизного масла, других объяснений не находится) подвергнута взаимодействию (!!!) с метанолом в присутствии различных катализаторов. В СЕРИИ ЭКПЕРИМЕНТОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЛИМОНЕН ВЫДЕЛЕН В ВИДЕ СВОЕГО ЭФИРА С МЕТАНОЛОМ (!)
Пиролизное масло подвергнуто дистилляции и заданная фракция , повторно разогнана, для получения концентрата лимонена с Т кип., близкой к значению 176оС. Вакуумной дистилляцией (на первом этапе?) получено в среднем 25,5% узкой лигроиновой фракции, с содержанием лимонена 16,3%. Повторной дистилляцией предыдущего концентрата удалось(!) получить концентрат с содержанием лимонена 32-37%.»!!
И так получено, согласно простым арифметическим расчетам, 41,6 грамма лимонена на кило масла. Причем эта цифра, очень близка к показателям «лыковцев» (тем, которым можно доверять) – Т.е. общее содержание лимонена, около 4%. Канадские специалисты сумели поднять его концентрацию до 32-37%- слишком мало для товарного продукта.
Не буду скрупулезно переводить весь текст, коротко:
- с помощью кислотного катализа и катализа на цеолитах лимонен, непосредственно в растворе лигроина (без выделения) преобразован в метиловый эфир - с выходом 87, 5% и селективностью 89,7%, т.е из 4% получено 3,3 % некоего связного продукта.
- Причем никак не упоминается, что этот продукт выделен в чистом виде. Мало того, что это «велосипед», конечный продукт ни на что и не пригоден.
Это еще раз показывает все трудности выделения рацемического дипентена из пиролизной жидкости. Некоторый опыт имеется во ВНИИСНДВ (Хейфиц), пригоден и опыт сибирских лесохимиков. Об этом я писал в предыдущем сообщении. Владимир
lidor,
Привет, Владимир!
Из этой статьи по лимонену. Мне заинтересовал следующий прием. Сначала они выделяют фракцию 170...182 градС (лимонен кипит - 176). Потом получают метиловый эфир лимонена. Тот кипит уже при 191 град. Т.е. ваыше всех остальных компонентов. Потом полученную смесь отправляют повторно на ректификацию и в кубе остается чистый лимонен с выходом 87, 5% и селективностью 89,7%. Вроде бы и неплохо. Далее можно отправить эфир на повторную тонкую ректификацию под вакуумом и получить более чистый продукт.
Хочется спросить. Метиловый эфир лимонена как пахнет. Насколько он сам по себе дорогой продукт. Или нужно его назад превратить в лимонен. Как это сделать?
По поводу суммарного количества полученного лимонена - 3,5...4%. Ну сколько было в исходной нефти - столько и выделили. Было бы 10 и более % и их можно выделить. Наверное следует учитывать то, что при температуре выше 300 ггрдС лимонен превращается далее в какие-то вещества. Нужно в реакторе пиролиза создавать условия по большему образованию лимонена и его наискорейшему выведению из зоны пиролиза в более холодную зону. Тогда можно более 4 % получить.
lidor,
Владимир!
О гидроочистке. Повторюсь, что в моем представлении это едиственно перспективный способ доведения продуктов до качественного состояния. Но давление 30...40 атм, температура 320 и выше и самое труднореализуемое избыток водорода 300...700. Своего водорода в газовой фазе даже по стехиометрии всего на 20...30%. Очень мало.
Как легко добыть водород?. Метод конверсии природного газа хорош, но как ео реализовать для отнсительно малых установок.?
DIR,
Уважаемый,
Иванов Иван Иванович
Скорее всего, это Ваш псевдоним.
ЧП ЛУГ,
Ответственный, упрямый, добрый
Симферополь.
С удовольствием прочитал ваше сообщение. Потом от корки до корки изучил ваш сайт. Что-то даже понравилось. Увы вопросов много больше , чем ответов. Реализован пиролиз. И нет обработки, доведения продуктов. А такие продукты мало кому нужны.....Увы . Нет, Да в Крыму вы их конечно продадите, втюхаете. Но это не уровень решения проблемы.
Море вопросов, можно ли их вам задавать? Будете ли вы разговаривать, отвечать?
Sergey315,
Уважаемые, господа!
Мнение для обсуждения.
Крегинг - температуры 300...500 градС
Пиролиз - 900...1300 градС
Это классика нефтепеработчиков.
Так у нас крекинг или ПИРОЛИЗ. Мой профессор настаивает ...Крекинг.
Хотя мировое соообщество везде употребляет Пиролиз.
На чем. остановимся?
lidor,
Владимир!
У меня тоже 4 дипломника.
Есть лаб. установочка .... работает Т 50....600 град, давление 0.2 мПА .. .... 45 мПа. (450 атм). Есть катализаторы АЛВИГО и КАТАХИМ.
Есть полученные результаты. А, у тебя?
lidor,
Владимир!
Дипломники - это хорошо!!!!!!!!!!!!!!!!!!
НО дипломницЫ - это очень приятно.
lidor,
Владимир!
Ты обратил внимание, что я работаю по ночам!
Привычка!!!!!!!!!!
Sergey315, Сергей! Ты забыл еще пару терминов, для термохимической переработки органического сырья, в интервале 300 - 600оС: полукоксование, термолиз, термическая деструкция. Пиролиз - появляется впервые для переработки твердого сырья. Профессор где то прав, но кроме нефтехимического синтеза, есть еще и углехимический, химия растительного сырья, химия полимеров (в этом варианте- термическая деструкция). Выбор большой, нюансы имеются в каждом из перечисленных разделов химии. При переработке шин, обсуждаемый на этих страницах - деполимеризация и термодеструкция являются лимитирующими стадиями, пиролиз, измеризация и др. -быстрые стадии. Продолжим попозже по теме.Владимир Л.
btishin,
Борис Аркадьевич! Убедительно прошу,хотя бы на время поставив за скобки предыдущую пикировк, присоединиться к дискуссии "по лимонену". Не могли бы Вы более полно "осветить" ваши результаты по исследованиям. В частности меня интересует потери продукта при его концентрации и Ваше мнение о работе, аннотация которой приводится ниже:
Limonene ethers from tire pyrolysis oil : Part 1: Batch experiments
Tire pyrolysis oil was produced by EnerVision Inc., Halifax, Canada using the continuous ablative reactor (CAR) system. The tire oil was separated by distillation into several fractions. Naphtha and limonene enriched naphtha were reacted with methanol over different catalysts. Batch experiments were carried out to separate limonene as methyl limonene ethers.
Whole tire pyrolysis oil was distilled and the resulting distillates were redistilled to separate the limonene (bp about 176 °C). Vacuum distillation yielded on average 25.5 wt% naphtha containing 16.3 wt% limonene (average). Redistillation increased the limonene concentration to approximately 32–37 wt%.
The conversion of limonene (mono-terpene) to limonene ethers (terpenoides) shifted the boiling point of the limonene derivatives out of the naphtha boiling range (IBP −190 °C). This allowed the separation of fragrant limonene ethers from foul smelling naphtha. Alkoxylation reactions were performed mostly using methanol and acidic catalysts. The methyl ether [1-methyl-4-(α-methoxy-isopropyl)-1-cyclohexene] has a boiling point of about 198 °C which is higher than the end boiling point of the naphtha cut. Five heterogeneous catalysts (four zeolites and one ion exchange resin) were tested in a batch reactor. β-Zeolite produced excellent results. The reaction of R-(+)-limonene with methanol in the presence of activated β-zeolite yielded methyl ether, 87.5% at selectivity 89.7% with a maximum of 2 h reaction time. Limonene conversion from whole naphtha to ethers was also high."
Мой вольный перевод приведен выше. Владимир А. Лихоманенко