СБОРНИК СТАТЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Переработка отработанных автомобильных шин методом низкотемпературного пиролиза

Разработана и смонтирована технологическая установка низкотемпературного пиролиза шин. В качестве топлива применяют не сконденсировавшиеся газы, а также твердый остаток продуктов пиролиза. Это обеспечивает минимальное количество газообразных и твердых отходов при отсутствии технологических сточных вод. Проведенный анализ жидкой фазы, образующихся продуктов разложения автомобильных шин, показал, что они могут служить ценным сырьем для дальнейшего их использования в народном хозяйстве. Непрерывный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному увеличению количества изношенных автомобильных шин. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. А невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью. Пиролиз кусков шин и резиновой крошки осуществляется в среде с недостатком кислорода, в вакууме, в атмосфере водорода в присутствии катализаторов и без них, в реакторах периодического и непрерывного действия, в псевдокипящем слое при различных температурах. Резина относится к высокомолекулярным материалам - реактопластам, которые не могут, в отличие от термопластов (например, полиэтилена) перерабатываться с получением вторичных гранул, пригодных для выпуска товарных изделий. Известно несколько основных технологий переработки и утилизации резиновых отходов и изношенных автошин. К ним относятся: измельчение резиновых отходов с извлечением крошки и порошка; сжигание отработанных шин с получение энергии; производство из резиновых отходов и автошин регенерированного материала, а также пиролиз резины, который является одним из наиболее перспективных направлений утилизации автомобильных шин, позволяющий получить продукты необходимые для народного хозяйства. Технологический процесс состоит из подготовительной стадии и стадии пиролиза. Производительность установки до 1000 т отработанных шин в год. Сырье доставляют в производственное здание. Затем автошины разделывают на куски с помощью механического инструмента, перекладывают в корзины для пиролиза. В реактор пиролиза корзины загружают через верхнюю крышку с помощью крана мостового электрического при температуре в аппарате не менее 75 - 100 °С. После закрытия уплотнения крышки реактора производится контроль герметичности установки. Избыточное давление должно сохраняться в течение 3-5 минут. После испытания аппарата пиролиза на герметичность углекислота стравляется. Температура в аппарате поддерживается на уровне, который обеспечивает работу конденсатора жидких продуктов пиролиза без перегрузки. Для охлаждения холодильника - конденсатора предусмотрена замкнутая оборотная система водоснабжения с охлаждением на градирне. Для охлаждения аппарата пиролиза до температуры 100 °С производится продувка системы углекислотой с баллона, после чего с помощью крана выгружаются корзины с твердым остатком продуктов пиролиза. Жидкие продукты пиролиза передаются в емкость хранения. К достоинствам разработанной установки можно отнести простоту и надежность конструкции, а также экологическую чистоту технологии. Газовая фаза и твердый остаток используются в топках печей для создания температуры, а жидкая фракция, представляющая собой смесь углеводородов, по своим свойствам может быть доведена до различных товарных продуктов. Твердые отходы, которые представляют собой механические загрязнения после чистки шин и угольную золу из топок печей, по мере накопления, вывозят на полигоны.

Получены данные в реальных условиях загрузки от 600 до 900 кг отработанных покрышек. Пиролизируемые шины не унифицированы, использовались как отечественные, так и импортные марки с метало - и текстильным кордом, поэтому представлены усредненные результаты. Материальный баланс по стадиям процесса: газ пиролиза -5%; жидкая фракция пиролиза - 50%; твердый остаток продуктов пиролиза с металлокордом - 45%. Из приведенного баланса следует, что из тонны переработанной резины может образоваться до 50 м3 газа. Его основными компонентами, определенными хроматографически, являются (% об.): Водород - 17,9; Метан - 30,4; Этан - 14,3; Пропан - 5,0; н - Бутан - 1,0; Изобутан - 2,1; Оксид углерода (2) - 4,2; Оксид углерода (4) - 9,9. Твердый остаток автомобильных шин представляет собой относительно хрупкий, жирный на ощупь черный продукт. Его характеристики в сравнении с антрацитом представлены ниже. Параметры твердого остатка пиролиза автошин (в скобках параметры антрацита): Массовая доля влаги,% - 13.0 (0,7 - 3) Зольность, % - 13,2 (-) Массовая доля серы, % - 2,31 (-) Сера на сухое состояние, % - 2,36 (-) Выход летучих веществ, % - 4,0 (-) Углерод на сухое беззольное состояние, % - 95,5 (94 - 97) Высшая теплота сгорания (кДж/кг) - 34131 (33520 - 35615) Петрографические исследования показали, что форма осколков неправильная, остроугольная (типичная для антрацитов) как бы оплавленная, состоящая на 80 - 85% из черного сажистого материала, чаще окаймленного иногда как бы примыкающего. В образце наблюдается очень тонко рассеянный минерал сходный с пиритом (около 1% от состав угля или 0,1% от общей массы пробы). Показатель отражения измеренный по шероховатой поверхности составил 1,10. Для антрацита средний показатель отражения витринита находится в интервале 2,60- -5,60. Следовательно, можно использовать твердые продукты пиролиза как хорошее топливо.