4.2.3. Термические методы утилизации резиновых отходов

Анализ элементного состава авто­покрышек показывает, что их основой являются углерод и водород, вслед­ствие чего автопокрышки обладают высокой теплотой сгорания. Поэтому

Газообразные продукты пироли­за содержат 48-52 % водорода, 25- 27 % метана и имеют высокую теп­лоту сгорания (34-44 МДж/кг). Они используются как источник энергии. Твердые продукты пиролиза (так на­зываемый шинный кокс) использу­ют при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, фенола, нефте­продуктов. Технический углерод, по­лучаемый при пиролизе, использует­ся в качестве активного наполнителя в производстве резиновых смесей,

пластмасс и в лакокрасочной про­мышленности. Жидкая фракция про­дуктов пиролиза резиновых отходов также является высококачественным топливом, но продукт ее переработ­ки может использоваться и в составе резиновой смеси.

Схема установки для пиролиза автопокрышек приведена на рис. 4.15.

Изношенные покрышки 1 после мойки поступают в резательную ма­шину 2, где разрезаются на куски размером 100-400 мм и в таком виде

подаются в бункер, а оттуда - в за­грузочное устройство 3, которым снаб­жен реактор 4. Существуют техноло­гические схемы, по которым автопок­рышки загружаются в реактор в не-измельченном виде. Однако, посколь­ку плотность укладки неизмельченных покрышек не превышает 150 кг/м³, при их загрузке в реактор попадает значительное количество воздуха, и процесс пиролиза происходит неэф­фективно. Загрузочное устройство представляет собой шлюзовую каме-

ру с двумя затворами, предотвраща­ющими попадание в реактор избы­точного количества воздуха. Загрузка кусков покрышек в реактор произ­водится циклично. Реактор снабжен топкой 5, в которой для начала про­цесса сжигается природный газ, а затем после стабилизации процесса пиролиза в нее подается образующий­ся пиролизный газ. В нижней части реактора имеется разгрузочное уст­ройство для выгрузки металлокорда и образующегося кокса.

Дисперсные продукты пиролиза выносятся из реактора потоком об­разующегося пиролизного газа в цик­лон б, где газ отделяется от твердых частиц сажи. Из циклона газообразная фракция попадает в холодильник 7, который охлаждается проточной во­дой. В нем происходит конденсация смолы; образующаяся газоконденсат-ная смесь стекает на разделение в

дистилляционную колонну 8, где она разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые со­бираются в конденсатосборник. Ниж­няя часть дистилляционной колонны обогревается горячей водой, посту­пающей из холодильника в теплооб­менник 10. Пиролизный газ, выхо­дящий из дистилляционной колон­ны, с помошью компоессооа 77 по-

ступает на сжигание в реактор. Из­быточный пиролизный газ подается внешним потребителям, в частности для сжигания с целью получения го­рячей воды и пара.

Твердая фаза в виде смеси кокса и металлокорда после выгрузки из реактора поступает в валковую дро­билку 12 и разделяется магнитным сепаратором 13. Металлокорд постав­ляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельчен­ный и прошедший грохочение дис­персный кокс гранулируется с целью получения активного угля.

Американские фирмы осуществ­ляют пиролиз утильных шин по тех­нологии термической переработки горючих сланцев. На рис. 4.16 пока­зана схема установки для пиролиза измельченных шин в смеси с твер­дым теплоносителем, в качестве ко­торого используют керамические шары диаметром около 1,3 см. Ку­сочки шин поступают в горизонталь­ную вращающуюся печь, где смеши­ваются с нагретыми шарами и под­вергаются пиролизу при 650 °С. Смесь твердого остатка пиролиза и шаров разделяется на барабанном грохоте. Парогазовая смесь поступает во фракционирующую колонну. Пиро-

лизный газ используется для нагре­вания шаров.

Следует отметить, что примене­ние керамических шаров в качестве теплоносителя позволяет значитель­но уменьшить спекание пиролизуе-мого материала.

По методу, внедряемому в про­мышленность японскими компания­ми, изношенные шины подвергают­ся двухступенчатому дроблению, в результате которого стальной корд практически полностью отделяется от резины и затем улавливается магнит­ными сепараторами. Куски шин раз­мером 20-30 мм подаются шнековым питателем в реактор установки пиро­лиза (рис. 4.17). Реактор предваритель­но разогревают, подавая в слой за­грузки нагретый в специальной печи воздух. Затем, когда начинается про­цесс разложения, подачу топлива в печь прекращают, и процесс осуще­ствляется за счет частичного сгора­ния резины (около 2% при 450 °С), причем теплоносителем служит обра­зующийся углевидный остаток. Для предотвращения агломерации частиц псевдоожиженного слоя и местных перегревов предложено организовать механическое перемешивание слоя специальной мешалкой.

В нашей стране опробована воз­можность переработки в псевдоожи-женном слое целых шин без предва­рительного измельчения. Схема реак­тора, разработанного для этого про­цесса, показана на рис. 4.18.

Реактор выполнен из стали и фу­терован изнутри огнеупорным кир­пичом. В зоне реакции с основанием

900x900 мм создается псевдоожижен-ный слой песка или тонкодисперс­ного пиролизного угля, причем для псевдоожижения и нагревания слоя используется описанный выше метод. Стальные обогревательные трубы рас­положены в двух плоскостях. Пол ними находится труба с отверстия­ми, через которые подается газ для

псевдоожижения слоя. Ниже выход­ных отверстий находится спокойная зона, из которой можно удалять твер­дые продукты пиролиза.

Шины целиком вкатываются в зону псевдоожиженного слоя через много­камерные шлюзовые системы. Для вы­грузки из зоны реакции стального кор­да предусмотрена специальная пово­ротная решетка с программным управ­лением. Проведенные опыты показали, что процесс пиролиза одной шины завершается в течение 5 мин.

В Японии опытная переработка целых шин осуществляется (рис. 4.19) в аппарате с псевдоожиженным сло­ем и механической мешалкой. Тем­пературу в слое углеродистого теп­лоносителя (пиролизной сажи) ре­гулируют изменением количеств по­даваемых в слой воздуха и пара. Шины по цепному конвейеру пода­ются в реакционную зону. Скорость цепи регулируют так, чтобы обеспе­чить достаточное время контакта шины с теплоносителем. Стальной корд, остающийся на крючьях цепи, поднимают из реакционной зоны. Подача шин на переработку и уда­ление корда производится через сег­ментные затворы в верхней части реактора.

Наряду с описанными разрабаты­ваются и другие методы термической переработки изношенных шин.

В частности, заслуживает внима­ния пиролиз в расплавах солей при 650-800 °С. При пиролизе образуют­ся газообразные углеводороды; сажа после разложения шины плавает на поверхности расплава; стальные час­ти корда опускаются на дно. Состав продуктов пиролиза в солевых распла­вах следующий: 35-50 % углерода, 20 % газообразных углеводородов (до

С₄), 10 % ароматических углеводоро­дов и 20-30 % пиролизного масла С повышением температуры увеличи­вается доля газообразных продуктоЕ и ароматических углеводородов.

Представляет определенный ин­терес процесс, сущность которого заключается в термообработке резиг при повышенной температуре в во­дородной атмосфере. При этом полу­чают жидкое топливо с низким со­держанием серы и, кроме того, газ v твердый углеродистый продукт Известен метод деполимеризации из­ношенных шин нагреванием в аро­матическом мягчителе до растворения углеродной части резины. Однако все эти методы еще не вышли из стад^ лабораторных испытаний.

Во ВНИИнефтехиме проводилиа исследовательские и опытные рабо­ты по совместной термической пере­работке горючих сланцев и резино­вых отходов. Установлено, что при до­бавлении резины можно повысить эффективность переработки сланце* с низким содержанием органической массы. Так, в результате полукоксо­вания смесей на основе сланцев с теплотой сгорания 10,5 и 8 МДж/кг, содержащих соответственно 10 и 25 % резины, можно получить такой же выход смолы, как и из высококаче­ственного сланца с теплотой сгора­ния 13,4 МДж/кг. При этом, как по­казали расчеты, возрастание выхода смолы обеспечивается не только час­тичной заменой сланца резиной, при термообработке которой образуется около 50 % жидких продуктов, но и более полным извлечением смолы из сланца, что, как можно предполо­жить, является результатом экстрак­тивного действия легких масел, об­разующихся пои разложении оезины.