Пиролиз автопокрышек

Московский  Государственный  Технический Университет 

«МАМИ» 
 
 
 
 
 
 

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности» 

Курсовая  работа на тему «Пиролиз автопокрышек» 
 
 
 
 
 
 

Студент: Ткаченко Е. Б.

Группа:10-ВИО-2

Преподаватель: Бобович Б.Б. 
 
 
 
 
 
 

Москва, 2011 г. 

Содержание

1.Введение………………………………………………………………...……..3-5

2. Способы  переработки……………………………………………………..…6-7

3.Пиролиз – технология, альтернативная сжиганию………………………....8-9

3.1. Виды пиролиза………………………………………………...................10-12

4.Установки по переработке отходов……………………………………… 13-16

4.1.Принцип работы установки……………………………………………...17-18

4.2.Стационарная установка…………………………………………….. ….19-20

5. Технологическая схема переработки отходов…………………………...21-24

6. Заключение………………………………………………………………….…25

7. Список используемой литературы…………………………………………...26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Введение

     Во  всем мире сейчас остро стоит проблема хранения и утилизации старых автомобильных покрышек. Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 25 млн. тонн при ежегодном приросте не менее 7 млн. тонн. На европейские страны приходится 3 млрд. шт. изношенных автошин (около 2 млн. т.). Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое измельчение для покрытия дорог, спортплощадок и др.), а оставшиеся 77 процентов изношенных автошин не утилизируются из-за отсутствия рентабельного способа утилизации.

Изношенные  шины хранятся легально и нелегально как на свалках, предназначенных исключительно для использованных автопокрышек, так и на смешанных свалках с другими отходами. Это несет в себе большую опасность: на подобных свалках возникают пожары, которые трудно потушить из-за хорошей воспламеняемости шин.

В связи  с запретом в Европе на складирование старых покрышек и отсутствием достаточного места для хранения (например, в Японии) возникает вопрос о способах их утилизации. Например, во Франции 18% шин сжигают, 21% измельчают в крошку, 11% используют в парках, портах и т.д., а для 46% находят возможность восстановления.

Если  обратиться за решением проблемы к  мировому передовику в области технологий -Японии, то с удивлением придется отметить, что около 65-70% старых шин сжигается, 45-50% шин сжигает Германия, около 30% Великобритания. В США ежегодно 115 млн. старых шин используются в качестве топлива. По стандартам США, 1 шина типичной пассажирской автомашины эквивалентна 7 галлонам нефти (31,8 литрам). Применяемая в качестве топлива дробленая автомобильная резина дает на 10-16% больше тепла, чем каменный уголь. Также шины используются для строительства автомобильных дорог. При этом дороги еще огораживаются шумозащитными стенами, построенными из смеси цемента и измельченной

шинной  резины. Около 34 млн. шин перерабатываются в поверхностные покрытия и другие подобные продукты. Рассмотрим основные, существующие на сегодняшний день, способы утилизации резинотехнических отходов.

Динамичный  рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному  накоплению изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин достиг: в Европе-2,5 млн тонн; в США-2,8 млн тонн; в Японии-1,0 млн тонн; в России-1,0 млн тонн. 
В Москве ежегодно образуется более 70 тыс. тонн изношенных шин, в 
Петербурге и Ленинградской области - более 50 тыс. тонн. 
Объем их переработки методом измельчения не превышает 10%. Большая часть собираемых шин (20%) используется как топливо. Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды:

-шины  не подвергаются биологическому  разложению;

-шины  огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно;

-при  складировании они являются идеальным  местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источником инфекционных заболеваний.

В своей  работе я рассмотрела проблему утилизации автопокрышек различными способами, раскрыла преимущества каждого из них и  проанализировала дальнейшие действия, направленные на получение ценного сырья, такого как: каучук, металл, текстильный корд.

Проблема  переработки изношенных автомобильных  шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических  изделий имеет большое экологическое  и экономическое значение для  всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности - коммерческую переработку отходов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Способы переработки

Переработка в крошку

Измельчение отходов резины признается самым  простым и рациональным способом переработки, поскольку позволяет максимально сохранить физико-механические и химические свойства материала. Однако, дороговизна, сложность и энергоемкость оборудования является камнем преткновения экономически эффективного решения проблемы полного рециклинга резиновых отходов.

Сжигание

Сжигание  в цементных печах вообще прибыли  не приносит. Это тоже самое, что  топить печь ассигнациями. Сжигание шин производится в первую очередь в цементной промышленности и на теплоэлектроцентралях. Шины используются здесь, как материал- заменитель угля и мазута. Сжигание большого количества шин имеет исторические причины. Десятилетиями сжигание шин представляло собой недорогой способ получения энергии. Одновременно появлялась возможно сэкономить первичные горючие материалы.

         Альтернативные способы переработки шин, имеющиеся в прошлом, чаще всего были нерентабельны. Ряд недостатков сжигания шин лежит в самой природе данного метода. Температурные колебания в процессе горения ведут к неполному сгоранию шины. При этом при температуре ниже 1.100°C образуются такие ядовитые вещества, как хлорированный диоксин и фуран. Всем известен и неоспорим тот факт, что подобного рода процессы способствуют усилению тепличного эффекта. Так, в процессе горения образуется ок. 3.700 кг CO2 на тонну шин. В производстве цемента количество используемых в качестве топлива шин технологически ограничено. Применение в данном производстве большого количества старых автопокрышек негативно отражается на качестве цемента, т.к. содержащаяся в них сталь проявляется в цементе как оксид железа, который окрашивает материал. В тоже время актуален вопрос поиска альтернативных вариантов получения топлива и электроэнергии. При этом топливо, технический углерод и горючий газ можно получить практически из ничего – из использованных автопокрышек. Зачем же тогда хранить опасные залежи использованных автопокрышек или просто сжигать? Не выгоднее ли пустить старые автопокрышки на переработку? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.Пиролиз – технология переработки, альтернативная сжиганию

Это абсолютно  экологически безопасная технологическая  утилизация старых автопокрышек. Технология основана на процессе разложения резины на составляющие компоненты. Для этого используется метод низкотемпературного пиролиза или, как его еще называют, деполимеризации. И термолиза – разложение резины в инертной среде перегретого пара. Шины загружаются в реактор и под воздействием температуры подвергаются пиролизу с образованием парогаза, технического углерода и отделением металлокорда. При воздушном охлаждении парогаз конденсируется в жидкую фракцию продуктов пиролиза. Основное преимущество этой технологии – получение более ликвидных (по сравнению с резиновой крошкой) продуктов. Продукты, которые мы получаем в процессе переработки при температуре ведения процесса в диапазоне 400-500°С:

1).Прессованный металлокорд – до 10 - 20%. Ссоответствует ГОСТ 2787-75 и используется в металлургической промышленности. Дополнительной очистки не требует.

2).Синтетическая нефть - 40-45%. По своим свойствам замещает или

превосходит некоторые нефтепродукты. Жидкая углеводородная фракция является аналогом смеси нефтяных топлив. Разделяется на высокооктановую присадку в бензины и печное топливо.

3).Углерод технический – выше 25-35%. Пригоден для использования в

резинотехнических смесях различного назначения: в металлургии, производстве лакокрасочных и строительных материалов, топливных брикетов. На его основе возможно производство сорбентов для очистки воды и газоочистки, сбора нефтяных пятен с водных и грунтовых поверхностей.

4).Термолизный газ - - 5-10 %. Аналог природного газа.

5).Тепловая энергия - 1,36 Гкал при переработке одной тонны сырья в час.

Предлагаемая  технология может быть интересна  руководителям компаний, занимающихся утилизацией отработанных автопокрышек, которые на выходе получают продукт с низкой стоимостью и имеют сложности с его последующей реализацией.

  Положительные особенности технологии

Все продукты переработки не содержат высокотоксичных веществ, также исключена возможность попадания в атмосферу продуктов разложения. Перечислим наиболее важные положительные особенности технологии:

1).Низкая потребность в электроэнергии (по сравнению с другими технологиями), замкнутость цикла и экономичность, возможность использования для технологических потребностей топлив различного вида: жидкое, твердое, газообразное.

2).Безотходность. Отсутствуют отходы производства, которые требуют последующей утилизации.

3).Получение высоколиквидной продукции, включая энергоносители. Установка по переработке шин позволяет решить проблему утилизации не только с точки зрения экологии, но и дает возможность превратить переработку шин в экономически высокоэффективное производство, что в настоящее время не позволяет сделать ни одна другая технология.

4).Экологическая безопасность. Продукты переработки высокотоксичных веществ не содержат. Исключена возможность выхода в атмосферу продуктов разложения. Оборудование экологически, пожаро и взрывобезопасно. 
 
 
 
 
 
 

3.1.Виды пиролиза 

 
      Окислительный пиролиз применяется для обезвреживания отходов тех категорий, которые непригодны к сжиганию и газификации. К ним относятся: влажные осадки, пластмассы, шламы высокой зольности,  почва, загрязненная различными элементами, в том числе, мазутом и маслами, вязких, пастообразных, пылящих отходов. Окислительный пиролиз основан на термическом разложении промышленных отходов, во время их контакта с продуктами сгорания топлива, или частичного сжигания.  
Этот метод оптимален для изношенных покрышек, измельченного кабеля, автомобильного скрапа и других отходов, содержащих соли металлов и сами металлы, плавящиеся или поддающиеся воспламенению при  нормальных температурах сгорания. Окислительный пиролиз – оптимальный  и перспективный метод для ликвидации изношенных автопокрышек. Сухой пиролиз гарантирует высокую степень обезвреживания твердых промышленных отходов. Этот метод предусматривает последующее использование переработанного продукта в качестве горючего и химического сырья, и, тем самым стимулирует создание безотходных либо минимизирующих количество отходов производств. Предполагает активное внедрение рациональных технологий и позволяет сохранить природные ресурсы. 
Процесс сухого пиролиза основан на реакции термического разложения при отсутствии доступа кислорода. В итоге химической реакции получаются: пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкая фракция и твердый углеродистый остаток. Сухой пиролиз, в зависимости от температурного режима делится на следующие виды: Низкотемпературный (полукоксование) процесс, протекающий при 450-550?С,  для которого является характерным большой  выход полукокса (твердого остатка) и жидкого остатка с максимальной теплотой сгорания и выходом пиролизного газа. Данный метод оптимален для получения такого жидкого топлива как первичная смола. Также метод используют для переработки отходов каучука в мономеры – сырье для создания каучука повторного цикла. Полукокс довольно часто используют и в качестве бытового и энергетического топлива. 
Среднетемпературный пиролиз, или метод среднетемпературного коксования, процесс, протекающий при температуре не выше 800?С. Характеризуется меньшей теплотой сгорания и меньшим выходом жидкой фракции и кокса, но увеличенным объемом пиролизного газа. 
Высокотемпературный пиролиз или процесс коксования, протекающий при температуре от 900 до 1050⁰С, с минимальным выходом продуктов жидкой и твердой фракции, и повышенным выходом пиролизного газа при предельно малой теплоте сгорания, который является оптимальным, пригодным для транспортировки на большие расстояния топливом. В итоге имеем уменьшенное количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.  
Сухой пиролиз – наиболее перспективный и распространенный метод вторичной переработки и утилизации твердых бытовых отходов, отходов РТИ, органических отходов и извлечения из них ценных компонентов путем применения современных технологий переработки.