По способу ведения технологического процесса и конструктивному решению установки пиролизной переработки шин делятся на установки «Прямого» и «Косвенного» нагрева. Разница заложена, уже в самих названиях установок, которые отражают, характеризуют способ подвода тепла, к обрабатываемому материалу.
В пиролизных Установках косвенного нагрева (УКН) ретортного типа тепло отопительных газов обогревает единичное количество материала, помещённого в герметичный объём, устанавливаемого в печь вертикально, стального цилиндра (реторты, контейнера, модуля, тигля).
В ходе процесса пиролизной переработки, обрабатываемый материал (цельные изношенные шины) пребывает в статичном положении от момента загрузки, до выгрузки его из печи. Непосредственный контакт отопительных газов с обрабатываемым материалом исключён конструктивно, т.е. отсутствует полностью.
В пиролизных Установках косвенного нагрева реакторного типа тепло отопительных газов обогревает единичное количество материала, помещённого в герметичный объём горизонтально установленного, медленно вращающегося на роликах, цилиндрического стального барабана реактора пиролиза. Нагрев осуществляется горячим потоком дымовых газов, циркулирующих в «зарубашечном» пространстве между вращающимся барабаном реактора, и окружающим его стационарным корпусом – «рубашкой», теплоизолированным снаружи.
УКН реакторного типа имеют безусловные преимущества в сравнении с УКН ретортного типа, прежде всего в значительно меньшем времени разового цикла проведения процесса переработки шин, а значит, и меньшим расходом топлива на разогрев материала. Связано это с тем, что разогрев и дальнейший теплообмен, статично лежащего в реторте материала шин, - резины, обладающей известно низкой теплопроводностью, протекает крайне неравномерно, что исключено в УКН реакторного типа.
Неравномерность разогрева всей массы, заполненной материалом реторты, приводит ещё и к тому, что нижняя часть её корпуса, находящаяся в зоне топочного факела, в присутствии кислорода, наличествующего в топочном пространстве печи, подвержена ускоренному выгоранию в сумме с коррозионным окислением. Интенсивность последнего усугубляется ещё и значительными перепадами температур по высоте реторты, как при её нагреве, так и при охлаждении с образованием конденсата на поверхности остывающего металла. Результатом ускоренного истончения металла нижней части корпуса реторты, в процессе эксплуатации может стать возникновение трещин сварных швов и стенок корпуса во время работы, что грозит опасными последствиями в виде аварийных ситуаций, а в критических случаях, и взрывом разогретой реторты, заполненной взрывоопасными пирогазами. Кроме того, днище корпуса реторты несёт на себе весь вес, загруженного в неё материала, что в УКН больших объёмов (> 5 тонн), так же добавляет требований к материалу и конструкции установки.
Неравномерность разогрева всей массы, заполненной материалом реторты, ведёт так же, к наличию не до конца переработанных остатков материала в выгружаемых ретортах.
К преимуществам УКН ретортного типа привычно относят:
Именно эти, лежащие на поверхности достоинства, стали причиной довольно широко распространения таких установок в РФ, начиная с 90-х годов. Здесь нельзя не сказать о том, что начальные капвложения в качественные, безопасные, производительные и «долгоиграющие» УКН ретортного типа, весьма, на порядки существенней УКН, сделанных «на коленке» местными предпринимателями-умельцами. В пример, оборудование компании «Klean Industries» (Канада).
УКН реакторного типа В конечном итоге, всё вышесказанное об УКН ретортного типа, обуславливает отдачу наших предпочтений установкам косвенного нагрева реакторного типа. На них делается упор наших компетенций, когда речь идёт о пиролизной переработке эластомеров.
Пиролизный завод с двух-реакторной установкой такого типа, линией переработки тех. углерода, и установкой диспергирования конечных жидко-топливных фракций, производительностью 5700 тонн в год по сырью был нами построен и запущен в г. Одесса (Украина. 2010 г.)
УКН реакторного типа обладают существенными отличиями и преимуществами в сравнении с УКН ретортного типа:
Вернёмся к сравнению пиролизных установок косвенного и установок прямого нагрева (УПН).
УПН отличаются от УКН прежде всего и в главном, - в способе нагрева сырья в реакторе.
В УПН нагрев осуществляется топочными газами, вырабатываемыми самой установкой пиролиза. Т.е. часть, получаемого в процессе пиролиза синтез-газа после его конденсации и доочистки направляют на форсунки топочного устройства. Они сгорают там с выделением тепла, а разогретые негорючие, инертные продукты окисления синтез-газа, пропускают сквозь толщу слоя сырья воздействием вентиляторной тяги. Таким образом, достигается обескислораживание среды в рабочем объёме реактора, а главное, - теплообмен происходит «без посредников» в виде наружных и внутренних стенок конструкций реактора. Т.е. в прямом контакте обрабатываемого материала с теплоносителем, а значит, практически, без потерь тепла.
В дополнение к тому, материал в реакторе пребывает в постоянном движении от принудительного перемешивания и дискретной подачи сырья с одновременной выгрузкой пирокарбона в реакторе. Суммарно, всё это ведёт к максимальной интенсификации процесса, обеспечивает на порядок выше его эффективность, а за ней и производительность установки в сравнении с УКН.
В УПН сырье подаётся непрерывно-порционно и обрабатывается поточно, что влечёт за собой некоторое усложнение конструкции реактора, связанное с необходимостью обеспечения герметичности в момент его загрузки сырьём, и при выгрузке из него пирокарбона.
К главным преимуществам УПН по сравнению с УКН можно отнести следующее:
Недостатком УПН является присутствие в процессе дополнительных химических соединений из состава топочных газов, неизбежные включения кислорода, «непрореагировавшего с топливом» в камере сгорания, а так же, кислорода от подсосов через устройства загрузки сырья и выгрузки пирокарбона. Химические соединения топочных газов создают множество вторичных реакций с «традиционными» химическими участниками процесса пиролиза и продуктами их деструкции, уменьшая в конечном итоге процент выхода жидкотопливной фракции и ухудшая качество конечного продукта, - нефтяного топлива. Кислород в любой ощутимой концентрации снижает эффективность процесса пиролиза, а при его накоплении до высокой концентрации в «горячем» реакторе, может привести к взрыву.
Следствием применения, т.н. «мокрого» тушения пирокарбона, при его выгрузке из реактора, является возникновение водяных паров, содержащих микрочастицы сажи, захваченные при парообразовании из пирокарбона. В связи с чем, возникает необходимость в «утилизации» этих водяных паров, и их очистки от экологически вредных включений. Стоимость качественных, эффективных УПН, сравнительно выше стоимости и они более сложны в эксплуатации и ТО по сравнению с УКН.
