Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ переработки органических отходов может быть использован в отраслях легкой, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности, сельском и коммунальном хозяйстве. Способ включает термическое разложение органических отходов в присутствии оксида кальция без доступа воздуха, гидролиз карбида кальция и его синтез, осуществляемые в едином реакторе и в едином технологическом режиме при температуре свыше 1600oC и избыточном давлении не менее 0,01 МПа, в присутствии известняка, причем образующийся карбид кальция разбрызгивают активатором, что исключает образование карбида кальция "на блок" и обеспечивает его гидролиз. Технический результат - упрощение и удешевление процесса переработки органических отходов на основе гидролиза карбида кальция в сверхкритических для ацетилена условиях.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2117218
Класс(ы) патента: F23G5/00, F23G5/027
Номер заявки: 96115727/03
Дата подачи заявки: 29.07.1996
Дата публикации: 10.08.1998
Заявитель(и): Тюменский государственный нефтегазовый университет; Открытое акционерное общество "Технология утилизации бытовых и промышленных отходов"
Автор(ы): Шантарин В.Д.; Антипьев В.Н.; Шинкеев Г.М.; Ивлев П.П.
Патентообладатель(и): Тюменский государственный нефтегазовый университет; Открытое акционерное общество "Технология утилизации бытовых и промышленных отходов"
Описание изобретения: Изобретение относится к способам переработки органических отходов в твердом, жидком и газообразном состоянии и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для утилизации бытовых отходов, а также в отраслях легкой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве при переработке производственных отходов.
Известен способ переработки мусора путем химического разложения и химического взаимодействия нерассортированного мусора с добавками. Процесс происходит в зонах низких, средних и высоких температур. Зона высоких температур достигается сжиганием кокса [1].
Недостатком известного способа является расход дефицитного кокса.
Известен также способ переработки мусора путем термического разложения и химического взаимодействия не рассортированного мусора с добавками без доступа воздуха при T≥700oC и давлении P≥0,2 МПа, в качестве добавки используют измельченный карбид кальция, который подают в зону реакции отдельным потоком. Образующиеся продукты реакции конденсируют при нормальной температуре и давлении 0,2 МПа [2].
Недостатком этого способа является использование дорогостоящего и дефицитного карбида кальция, а также переработка органических отходов лишь в одном (твердом) агрегатном состоянии.
Кроме того, известен способ переработки всех видов органических отходов путем гидролиза карбида кальция при T≥700oC и P≥0,2 МПа, при котором карбид кальция получают путем термического разложения твердых органических отходов совместно с окисью кальция при температуре не менее 1600oC [3].
Недостатком этого способа является сложность процесса переработки отходов, обусловленная многостадийностью процесса (переработка твердых отходов в карбид, извлечение его, дробление, гидролиз, очистка реактора от твердых продуктов гидролиза).
Задачей изобретения является удешевление процесса переработки и расширение диапазона его применения.
Это достигается тем, что гидролиз карбида кальция и его синтез проводят в едином реакторе и едином технологическом режиме при температуре свыше 1600oC и избыточном давлении не менее 0,01 МПа в присутствии известняка.
Известно, что при соблюдении условий гидролиза CaC2 "выше критических для ацетилена" повышение температуры ведет к уменьшению критического давления, т. е. при Tкрит_→ ∞,Pкрит_→ 0 [3]. Следовательно, если карбид кальция будет реагировать с водой в момент его образования, т.е. при T≥1600oC, то критическое давление (давление при котором исключается образование ацетилена) будет существенно меньше 0,2 МПа.
Опытным путем установлено, что при T≥1600oC и избыточном давлении 0,01 МПа, ацетилен в продуктах гидролиза отсутствует. Это обстоятельство позволяет вести переработку отходов при минимальном избыточном давлении (0,01 МПа), что обеспечивает максимальную безопасность процесса переработки.
Для обеспечения процесса переработки органических отходов в едином технологическом режиме образующийся в зоне высокой температуры (T≥1600oC) карбид кальция разбрызгивается активатором, что исключает образование карбида кальция "на блок" и обеспечивает его гидролиз в зоне более низких температур.
Активатор представляет собой лопостное колесо на валу, который приводится в движение электромотором. В зоне высокой температуры неизбежно протекает реакции CaO + C ---> CaC2 + CO, образующийся жидкий карбид кальция, попадая на лопость активатора, разбрызгивается. Капельки жидкого карбида кальция, попадая в зону более низкой температуры, взаимодействуют со свободной или пирогенетической водой с образованием CaC2 + H2O ---> CaO + CnHm.
В целом технологический режим выглядит следующим образом: в зоне высокой температуры, т. е. в дуговом разряде, где температура выше 2000oC при пиролизе твердых органических отходов совместно с известняком CaCO3 неизбежно протекают следующие реакции:
при разложении органического вещества образуется углерод;
при разложении известняка CaCO3 ---> CaO + CO2 (T≥800oC) образуется окись кальция CaO или гидроокись кальция Ca(OH)2, образующийся углерод реагирует с окисью кальция с образованием карбида кальция по схеме
CaO + 3C = CaC2 + CO.
Окись кальция в случае использования известняка образуется по схеме
CaCO3 ---> CaO + CO2 (T≥800oC).
В случае использования гидроокиси кальция по схеме
C(OH)2 ---> CaO + H2O (T≥500oC).
Образующийся карбид кальция (CaC2) разбрызгивается активатором и в зоне умеренной температуры реагирует с водой с образованием метана и его гомологов, т. е. карбид кальция возникает лишь как промежуточный продукт, существует лишь ничтожные доли секунды и убедится, что он возникает, можно лишь сравнением состава газа при пиролизе органического вещества с известью и без нее. Образующийся в зоне высокой температуры CaC2 разбрызгивается активатором, что обеспечивает гидролиз карбида с образованием углеводородов нефтяного ряда. В конечном счете продукты переработки твердых органических отходов будут представлены продуктами их пиролиза твердых органических (CO2, CO, CH4 и др.) и продуктами их гидролиза CaC2 (CH4, C2H4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12, C6H14, ..., CnHm).
Для того чтобы свободная и пирогенетическая вода наиболее полно реагировала с образующимся карбидом кальция, продукты переработки должны выводиться из реактора в его нижней части. Для утилизации жидких органических отходов применяется та же схема, но они предварительно смешиваются с твердыми органическими отходами.
Пример 1. В пилотную установку, изготовленную из стального листа 4 мм, размером (мм): 185x286x300, снабженную угольными электродами (d=12 мм) и активатором, через загрузочное устройство вводился известняк, а затем отсортированный от металла и минеральных частиц бытовой мусор, после чего включались электрическая дуга и активатор. Полученный горючий газ имеет следующий состав (%): CO2=29,60; CO=17,40; H2=12,60; CH4=18,63; C2H6=4,11; C3H8=2,1; N2=18,56.
Пример 2. Фенольная вода с Тюменского завода пластмасс с содержанием фенола и его производных 5,2% смешивалась с отходами деревообработки (опил, стружка) в отношении 1: 1 и вводилась в реактор, куда предварительно был введен известняк, после чего включалась электрическая дуга и активатор. Полученный горючий газ имеет следующий состав (%): CO2=27,40; CO=16,51; H2= 11,40; CH4=20,32; C2H4=3,8; C3H6=1,18; C4H6=0,71; N2=18,68.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет отказаться от получения карбида кальция, в карбидных печах, его извлечения, дробления, гидролиза в специальных установках, что существенно упрощает процесс переработки органических отходов на основе гидролиза карбида кальция в сверхкритических для ацетилена условиях и делает этот способ максимально приемлемым для утилизации отходов, поскольку переработка органических отходов происходит в едином технологическом режиме.
Формула изобретения: Способ переработки органических отходов, включающий термическое разложение органических отходов в присутствии оксида кальция без доступа воздуха, гидролиз карбида кальция при температуре не менее 700oC, отличающийся тем, что гидролиз карбида и его синтез проводят в едином реакторе и в едином технологическом режиме при температуре свыше 1600oC и избыточном давлении не менее 0,01 МПа в присутствии известняка, причем образующийся карбид кальция разбрызгивают активатором, что исключает образование карбида кальция "на блок" и обеспечивает его гидролиз.