Способ переработки резинометаллических изделий и установка для его осуществления

Способ переработки резинометаллических изделий и установка для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к переработке органических полимерных отходов резинотехнической промышленности и автотранспорта, например сайлент-блоков, в металлические детали для восстановления и химическое сырье.

Известен способ переработки органических полимерных отходов (Патент РФ №2167168, опубликован 20.05.2001), включающий термоожижение отходов при температуре выше 270°С при повышенном давлении не менее 6,1 МПа, по меньшей мере, в одном растворителе - алкилбензоле, отделение жидкой фракции и ее дистилляцию, а после дистилляции жидкую фракцию с температурой кипения не менее 210°С вводят при термоожижении вновь перерабатываемых отходов в качестве дополнительного компонента к растворителю.

Ограничением способа является использование в качестве углеводородного растворителя алкилбензола, который имеет низкую температуру вспышки и высокую упругость паров, что ведет к усложнению оборудования и повышению требований безопасности процесса из-за высокого рабочего давления.

Наиболее близким является способ переработки органических полимерных отходов (Патент РФ №2223172, опубликован 25.04.2002), включающий термоожижение отходов при температуре 100-400°С в жидких продуктах нефтепереработки, например: моторном, индустриальном, гидравлическом маслах или их смесях.

Ограничением способа является использование в качестве углеводородного растворителя масел, которые имеют высокую вязкость и пониженную проникающую способность в армированные изделия, что ведет к увеличению продолжительности цикла переработки, особенно при низких температурах, возрастанию непроизводительных потерь тепла через ограждающие конструкции оборудования, закоксовыванию поверхностей теплообмена при больших температурных напорах, усложнению оборудования дополнительными механическими устройствами по интенсификации процесса теплоотдачи.

Известно устройство для утилизации отходов резинометаллических изделий (Патент РФ №2223172, опубликован 25.04.2002), содержащее экстрактор, выполненный в виде цилиндрического корпуса, герметично разделенного по высоте на три секции перегородками, имеющий патрубки для ввода исходного и вывода готового продукта. Экстрактор снабжен средствами загрузки и выгрузки продуктов, нагревателем, выполненным в виде трубчатого теплообменника, размещенного в средней секции, а источник нагрева размещен в нижней секции. По оси экстрактора предусмотрена мешалка, соединенная с приводом.

Недостатком устройства является значительная металлоемкость, сложность конструкции и ее обслуживания, увеличенные энергозатраты на привод, пожароопасность в случае разгерметизации конструкции или ее отдельных элементов.

Наиболее близкой является установка для переработки резиносодержащих отходов (Патент РФ №2021127, опубликован 15.10.1994), содержащая узел термодеструкции с загрузочным окном с линиями подачи высокотемпературного рабочего агента, отвода парогазовой смеси и готового продукта, конденсатор, установленный в линии отвода парогазовой смеси, перепускную емкость, связанную патрубками с приемником суспензии деструктурированной резины и с линией подачи высокотемпературного рабочего агента, соединенной с реактором посредством насоса.

Недостатками устройства являются значительная металлоемкость, сложность конструкции и ее обслуживания, увеличенные энергозатраты на привод и тепловые потери, ненадежность работы насоса при попадании в магистрали загрязнений и частей арматуры, содержащихся в резиносодержащих отходах.

Техническая задача, решаемая изобретением - упрощение способа переработки резинометаллических изделий, повышение производительности и безопасности процесса термоожижения отходов резинотехнической промышленности и автотранспорта, снижение удельных энергозатрат, а также создание установки для осуществления такого способа.

Поставленная задача осуществляется тем, что в способе переработки резинометаллических изделий, включающем их нагрев в рабочем агенте при температуре 100-400°С, отделение паровой фазы и ее конденсацию, переработку до полного растворения резины и удаление жидкой суспензии деструктурированной резины и отработанного масла, в качестве рабочего агента используют продукты на основе отработанных масел в смеси с нефтяной фракцией с температурой кипения 240...280°С в соотношении 10:1, удаляют парогазовую смесь с температурой кипения ниже 240°С, причем конденсат с температурой кипения 240...280°С возвращают в рабочий состав рабочего агента текущего цикла переработки.

Задача решается также тем, что в установке для осуществления способа, содержащей разъемный реактор с крышкой, конденсатор, установленный в линии отвода парогазовой смеси, промежуточную емкость и линию подачи конденсированной фазы рабочего агента, реактор является емкостным, имеет греющую поверхность и содержит трубчатую кольцевую насадку с отверстиями, соединенную с линией подачи конденсированной фазы рабочего агента, установленную концентрично греющей поверхности ниже ее уровня, а конденсатор и промежуточная емкость, соединенные трубопроводом, расположены выше уровня заливки рабочего агента в реактор.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки. Установка для переработки резинометаллических изделий содержит термоизолированный реактор 1 с откидной крышкой 2, соединенной трубопроводом 3 с конденсатором 4 (контур охлаждения условно не показан). Конденсатор 4 и промежуточная емкость 5, соединенные между собой трубопроводом 6, пространственно располагаются выше уровня h заливки рабочего агента в реактор при полной его загрузке на величину Δh, определяемую опытным путем. Для настройки на оптимальный уровень трубопроводы 3 и 7 имеют компенсационные кольцевые витки. Трубопроводы 7 и 8, соединяющие промежуточную емкость 5 и реактор 1, образуют линию возврата конденсированной фазы рабочего агента, которая заканчивается кольцевой насадкой 9, расположенной ниже уровня греющей поверхности 10 и уровня загрузки перерабатываемых отходов (на чертеже обозначено пунктирной линией) в адиабатной зоне А. Кольцевая насадка 9 установлена концентрично греющей поверхности 10 и имеет отверстия для выхода конденсированной фазы рабочего агента, которые расположены по периметру (диаметр и количество отверстий определяются опытным путем). Кассета 11 с изделиями 12 установлена в нагревательной зоне Н реактора 1. Загрузка - выгрузка изделий 12 производится приспособлением (условно не показано) при снятой откидной крышке 2. Причем металлический каркас или арматура выгружаются вместе с кассетой 11, а слив суспензии деструктурированной резины и рабочего агента осуществляется через патрубок с задвижкой 13. Удаление из системы парогазовой смеси с температурой кипения ниже 240°С осуществляется через патрубок 14 с продувочным вентилем 15. Контроль давления в замкнутой системе осуществляется посредством манометра 16. Для ограничения избыточного давления парогазовой фазы в процессе нагрева, который осуществляется нагревателями 17, промежуточная емкость 5 снабжена предохранительным клапаном 18.

Способ переработки резинометаллических изделий поясняется работой установки, которая осуществляется следующим образом. В емкостной реактор 1, представляющий собой разъемную термоизолированную емкость, по крайней мере, с двумя технологическими зонами: соответственно адиабатной (нижней) и нагревательной (верхней) при снятой крышке 2 помещают предварительно собранные в легкосъемной кассете 11 отработанные резинометаллические изделия 12 (например, сайлент-блоки подвесок транспортной техники). Кассета 11 фиксируется (на рисунке условно не показано) в нагревательной зоне Н реактора 1. Положение задвижки 13 - закрытое. В реактор 1 заливают рабочий агент (отработанное моторное масло и дизельное топливо (или продукты нефтепереработки с температурой кипения не ниже 240°С) в соотношении 10:1) по уровень, гарантирующий полное погружение в рабочий агент резинометаллических изделий в течение всего цикла переработки. Реактор 1 герметично закрывают крышкой 2. Включают нагреватели 17 (схема автоматического управления температурным режимом условно не показана), размещенные на внешней стороне нагревательной зоны реактора 1. При повышении температуры до 240°С удаляют парогазовую смесь (через гидрозатвор или другое устройство, обеспечивающее взрывопожаробезопасность), избыточное давление которой контролируют по манометру 16. При температуре выше 240°С вентиль 15 закрывают, включают контур охлаждения конденсатора 4 и в циркуляционном контуре (в отсутствие неконденсируемых газов) происходит перемещение сконденсированной фазы рабочего агента по трубопроводу 7 и 8 через отверстия кольцевой насадки 9 в разогретый выше 240°С объем Н реактора 1, где эта фракция вскипает с образованием псевдоожиженного слоя в кольцевом пространстве между греющей поверхностью 10 реактора 1 и кассетой 11 с изделиями 12, чем вызывает увеличение конвекции разогретого рабочего агента и соответственно интенсификации теплоотдачи от стенок реактора обрабатываемым резинометаллическим изделиям. После прохождения объема жидкого рабочего агента паровая фаза рабочего агента попадает в конденсатор 4, где конденсируются и под действием гравитационного поля, за счет разности уровня Δh, вновь перемещается по трубопроводам 7 и 8 и кольцевой насадке 9 в объем нагретого рабочего агента. Цикл переработки при температуре 240-280°С, время которого определяется экспериментально, продолжается до момента завершения процесса растворения компонентов органической составляющей резинометаллических изделий. Интенсивность циркуляции конденсируемой фазы рабочего агента регулируется подбором соответствующего перепада уровня Δh жидкой фракции за счет компенсационных кольцевых витков трубопроводов 3 и 7. После выключения нагревателей 17 (контур охлаждения продолжает работать) реактор 1 охлаждают (методы не ограничены) до температуры, безопасной с точки зрения работы обслуживающего персонала, открывают крышку 2 и при помощи приспособления извлекают кассету 11 с металлической арматурой, которая после специальной подготовки может быть использована повторно для производства восстановленных изделий (например, сайлент-блоков транспортной техники). Жидкая суспензия деструктурированной резины и отработанного масла может быть использована многократно, а после полной отработки может быть сырьем для получения товарной продукции (технический углерод, добавки для получения защитных и битумных мастик, а также как печное топливо).

Соотношение отработанных масел и нефтяной фракции с температурой кипения 240-280°С было определено экспериментальным путем. Способ переработки резинометаллических изделий провели, как описано выше, несколько раз, меняя соотношение отработанных масел и нефтяной фракции с температурой кипения 240-280°С. Полученные данные сведены в таблицу, из которой видно, что оптимальным соотношением является 10:1.

Таблица
№ примера	Соотношение отработанного масла к нефтяной фракциис температурой кипения 240...280°С	Время процесса, мин	Энергозатраты на цикл, кВт·ч	Давление в реакторе, МПа
1	10:0,1	450	30,28	0,1
2	10:0,5	340	20,5	0,1
3	10:1	280	12,16	0,2
4	10:5	250	9,25	0,9
5	10:10	215	8,12	2,3

Таким образом, заявляемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет упростить способ переработки резинометаллических изделий, повысить производительность и безопасность процесса термоожижения отходов резинотехнической промышленности и автотранспорта, снизить удельные энергозатраты.

1. Способ переработки резинометаллических изделий, включающий их нагрев в среде рабочего агента при температуре 100-400°С, отделение паровой фазы и ее конденсацию, переработку до полного растворения резины и удаление жидкой суспензии деструктированной резины и отработанного масла, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента используют продукты на основе отработанных масел в смеси с нефтяной фракцией с температурой кипения 240-280°С в соотношении 10:1, удаляют парогазовую смесь с температурой кипения ниже 240°С, причем конденсат с температурой кипения 240-280°С возвращают в рабочий состав рабочего агента текущего цикла переработки.

2. Установка для осуществления способа по п.1, содержащая разъемный реактор с крышкой, конденсатор, установленный в линии отвода парогазовой смеси, промежуточную емкость и линию подачи конденсированной фазы рабочего агента, отличающаяся тем, что реактор является емкостным, имеет греющую поверхность и содержит трубчатую кольцевую насадку с отверстиями, соединенную с линией подачи конденсированной фазы рабочего агента, установленную концентрично греющей поверхности ниже ее уровня, а конденсатор и промежуточная емкость, соединенные трубопроводом, расположены выше уровня заливки рабочего агента в реактор.