Способ переработки резиносодержащих отходов

Способ переработки резиносодержащих отходов

Реферат

Изобретение относится к области переработки органических отходов, в частности к способам переработки резиносодержащих отходов, и может быть использовано для утилизации изношенных автомобильных покрышек и резинотехнических изделий путем переработки их в котельное топливо, а также жидкие и твердые отходы, которые могут быть использованы в качестве сырья для различных производств.

Постоянно растущее количество отходов резиносодержащих изделий, в частности изношенных автомобильных покрышек, создает проблему их утилизации и переработки. Сжигание или захоронение этих отходов приводит к загрязнению окружающей среды, а также к потере органического сырья и металла. Глубокая комплексная переработка этих отходов позволяет получить продукты, которые могут быть использованы в качестве котельного топлива и в качестве химического сырья для различных производств.

Известен способ термической переработки изношенных шин путем загрузки целых изделий в высокотемпературный реактор, подачи в него газообразного углеводорода и нагрева его с получением жидких и газообразных углеводородных продуктов и твердого остатка, при этом температура в нижней части реактора 250-425°С, а в верхней - 130-290°С. Получают очищенный металлический корд и углеводородные продукты следующего состава, %: жидкие продукты - 58-62; газообразные продукты - 7-10; твердый остаток - 31-32 (RU, патент №2128196, C 08 J 11/06, 1999 г.).

Недостатком этого способа является использование природного газа в условиях высокотемпературного режима, что повышает взрывоопасность работы реактора, а также усложняет и удорожает его аппаратурное исполнение.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ переработки органических промышленных и бытовых полимерных отходов в моторное топливо и химическое сырье, используемое в органическом и неорганическом синтезе, заключающийся в термоожижении отходов при 270-420°С и давлении 1-6 МПа в углеводородном растворителе, представляющем собой один или несколько алкилбензолов, в качестве которых используют продукт дистилляции “сырого бензола” при массовом соотношении растворителя и отходов 2-4:1 в присутствии редкоземельного металла или интерметаллидов на основе редкоземельных металлов, или в присутствии гидрида титана, взятых в количестве 0,5-10% от массы реакционной смеси (RU, патент №2110535, C 08 J 11/04, 1998 г.).

Недостатками этого способа являются сложность аппаратурного исполнения из-за необходимости ведения процесса в условиях высокого давления, а также использование дорогостоящих и дефицитных редкоземельных металлов или интерметаллидов на основе редкоземельных металлов, трудноизвлекаемых из продуктов, полученных в результате переработки.

Задачей изобретения является получение недорогой, безотходной, надежной и экологически чистой технологии переработки резиносодержащих отходов.

Технический результат, полученный от использования предложенного способа, заключается в сокращении времени процесса и снижении его энергоемкости.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе переработки резиносодержащих отходов, включающем термоожижение отходов в углеводородном растворителе при температурах 280-320°С, отделение жидкой фракции и ее дистилляцию с получением целевых продуктов, в качестве углеводородного растворителя используют бензол, перед термоожижением отходы подвергают обработке в среде газа, инертного по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции, в избытке бензола до полного набухания, после чего избыток бензола отделяют и возвращают в голову процесса, термоожижение ведут в среде газа, инертного по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции, с одновременным отделением жидкой фракции, а в качестве целевых продуктов дистилляции получают котельное топливо и бензол, часть которого возвращают в голову процесса, при этом предпочтительно, что в качестве инертного газа используют углекислый газ, а нагрев до 280-320°С ведут токами высокой частоты при давлении термоожижения до 2 атмосфер.

Использование в качестве углеводородного растворителя бензола обуславливает надежность и устойчивость процесса переработки резиносодержащих отходов, поскольку бензол, имея температуру кипения 80°С, позволяет отделить его от других продуктов термоожижения в узком температурном интервале с получением товарного продукта и возможностью его возврата в голову процесса, т.е. на начальную стадию. Оставшаяся после отгонки бензола жидкая фракция представляет собой котельное топливо.

В процессе набухания в избытке бензола происходит деструкция резиносодержащих отходов, а ведение процесса набухания в среде инертного газа, т.е любого газа, инертного по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции (например, чистого азота, а предпочтительно углекислого таза), предотвращает протекание различных химических реакций, в том числе – окислительных.

Температурный нагрев реактора можно осуществлять любыми известными способами, например путем индукционного нагрева, а предпочтительно путем нагрева токами высокой частоты.

Ведение нагрева токами высокой частоты до температуры 280-320°С с одновременным отделением жидкой фракции способствует ускорению термоожижения и увеличению глубины деструкции резиносодержащих отходов.

Способ можно осуществлять при нормальном или немного повышенном давлении, предпочтительно до двух атмосфер, что способствует удешевлению процесса из-за отсутствия необходимости использования сложной и дорогостоящей аппаратуры, требуемой для работы в условиях высоких давлений.

Способ осуществляют следующим образом.

В высокотемпературный реактор, снабженный устройствами для нагрева токами высокой частоты, загружают резиносодержащие отходы, в качестве которых могут быть использованы целые отработанные автомобильные покрышки, обрезки резинотканевых пластин и другие отходы, реактор закрывают герметично и продувают, например, углекислым газом, а затем вводят избыток углеводородного растворителя - бензола. Полное набухание резиносодержащих отходов в избытке бензола в среде углекислого газа происходит за 15 мин, после чего из реактора вытесняют избыток бензола, который возвращают в голову процесса, т.е. на начальную стадию процесса, и подают во второй реактор, подобный первому, для проведения набухания следующей порции резиносодержащих отходов. Под действием токов высокой частоты содержимое реактора нагревают до 280-320°С с одновременным отделением жидкой фракции, которую подвергают дистилляции. Мощность установки не превышает 100 кВт/ч при использовании токов высокой частоты выше 1500 Гц. При температуре 80°С от других продуктов термоожижения отделяют бензол, часть которого возвращают в голову процесса для обработки новых порций резиносодержащих отходов. Оставшаяся после отгонки бензола жидкая фракция представляет собой котельное топливо. Твердую фракцию, оставшуюся в реакторе и содержащую кокс и металлокорд, выгружают из реактора, после чего реактор снова готов к загрузке. Для непрерывности ведения процесса переработки резиносодержащих отходов используют два и более высокотемпературных реактора.

Пример осуществления способа.

Пример приведен в условиях лабораторного эксперимента. В реакционную камеру V - 2 литра закладывают 300 г порезанных изношенных автомобильных покрышек и наливают 600 г растворителя - бензола. Для создания инертной среды реакционную камеру продувают газом, инертным по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции - СО₂. Через 15 минут происходит полное набухание резины, после чего отгоняют излишки растворителя - 510 г. Таким образом, резина вобрала в себя 90 г бензола (т.е. для переработки трех частей резиносодержащих отходов потребовалось около одной части бензола). Реакционную камеру нагревают с использованием токов высокой частоты до 320°С с одновременной отгонкой жидкой углеводородной фракции. Термоожижение производят при давлении 1,2 атмосферы. Время термоожижения - 30 мин. Образовавшаяся в реакционной камере твердая фракция содержит кокс и металлокорд, которые по окончании процесса выгружают.

Подсчитывают материальный баланс.

Заложили: 300 г резиносодержащих отходов;

90 г бензола;

ИТОГО: 390 г.

Получили: 250 г - жидкие углеводороды;

120 г - кокс;

10 г – металлокорд;

ИТОГО: 380 г.

Образовавшийся дефицит - 10 г - составляют газообразные продукты - пирогаз.

Хроматографический анализ жидкой углеводородной фракции показал содержание бензола 53%.

В 250 г жидкой углеводородной фракции содержится 132,5 г бензола; из них 90 г - бензол, который был использован для набухания обрабатываемых резиносодержащих отходов. Таким образом, при деструкции резины получено дополнительно 42,5 г бензола. Содержание серы в бензоле не превышает 0,01%. Оставшиеся 117,5 г - высококалорийное котельное топливо с температурой вспышки 98-102°С. Содержание серы в котельном топливе не превышает 0,8%.

В 130 г твердой фракции содержится 120 г кокса и 10 г металлокорда. Содержание серы в коксе составляет 1,5-2,0%.

Таким образом, из 300 г резины получаем:

бензол - 42,5 г - 14,2%;

котельное топливо - 117,5 г - 39,2%;

кокс - 120 г - 40,0%;

металлокорд - 10 г - 3,3% и

пирогаз - 10 г - 3,3%.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет утилизировать резиносодержащие отходы, в том числе изношенные автомобильные покрышки, и перерабатывать их в материалы, пригодные для дальнейшего использования.

1. Способ переработки резиносодержащих отходов, включающий термоожижение отходов в углеводородном растворителе при температурах 280-320°С, отделение жидкой фракции и ее дистилляцию с получением целевых продуктов, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя используют бензол, перед термоожижением отходы подвергают обработке в среде газа, инертного по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции, в избытке бензола до полного набухания, после чего избыток бензола отделяют и возвращают в голову процесса, термоожижение ведут в среде газа, инертного по отношению к исходным резиносодержащим отходам и продуктам деструкции, с одновременным отделением жидкой фракции, а в качестве целевых продуктов дистилляции получают котельное топливо и бензол, часть которого возвращают в голову процесса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют углекислый газ.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев до 280-320°С ведут с использованием токов высокой частоты.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что термоожижение ведут при давлении до 2 атмосфер.