Пиролиз резины в домашних условиях

Статья о пиролизе шин: переработка резины от автомобильных покрышек в дизельное топливо, в том числе своими руками, принцип работы, цена пиролизных установок и другого оборудования, контакты их поставщиков, а также описание процесса.
Содержание

Пиролиз резины в домашних условиях

Что такое пиролиз покрышек: суть метода работы пиролизной установки по переработке шин

Число автомобилей в России увеличивается с каждым годом, одновременно растет и количество изношенных шин.

Основной метод утилизации — переработка в резиновую крошку – охватывает далеко не полный объем вторичного резиносодержащего сырья.

И хотя в последние годы сильно возросли темпы производства бесшовных покрытий и асфальта из шинной крошки, большие объемы отслужившей авторезины остаются неутилизированными.

Что происходит с остальным сырьем? В основном резина просто скапливается на свалках, увеличивая их и без того зашкаливающий объем.

Переработка методом пиролиза – современный способ утилизации автошин и других РТИ. Он с успехом применяется за рубежом, но в России пока не очень популярен.

Как происходит переработка автошин?

Пиролиз – наиболее экономически выгодный способ переработки резины из использованных автопокрышек и других РТИ, при этом не загрязняющий газами сгорания окружающую среду.

Протекает он так:

  1. Шины предварительно разделяются на переднюю и боковые при помощи борторезного станка.
  2. Разрезанные покрышки загружаются в специальную емкость (реторту), которая герметизируется и помещается в печь.
  3. Печь нагревается до 450 0 С и начинается процесс пиролиза, в ходе которого выделяется газ. Когда разложение сырья заканчивается, реторту извлекают и заменяют новой.
  4. После остывания, которое занимает несколько часов, емкость разгружают, отделяя углеродистый остаток от металлического корда.

Процедура отличается от обычного сжигания отсутствием кислорода, который необходим для горения.

При таких условиях происходят химические реакции, в результате которых из шин выделяются газообразные нефтяные фракции, а в печи остается углеродный порошок и корд.

Производство получается безотходным, так как все продукты пиролиза используются в промышленности, принося хорошую прибыль.

Продукты, получаемые на выходе

Есть несколько продуктов, получаемых на выходе. Это:

  • жидкое топливо;
  • углеродосодержащий остаток;
  • пиролизный газ;
  • металлокорд покрышек.

Каждый из этих продуктов можно применять с пользой.

Выход жидкости

Жидкость, получаемая на выходе во время пиролиза резины – синтетическая нефть, по составу похожая на природную.

При дополнительной переработке она способна заменить многие горюче-смазочные материалы – бензин, солярка, масло и т. д.

В США более 100 миллионов изношенных шин ежегодно превращаются в дизельное топливо, а одна покрышка приравнивается к 30 литрам нефти.

В крайнем случае необработанное пиролизное масло, полученное из покрышек, можно использовать как топливо для печей и котлов.

Твердый углеродсодержащий остаток

Применяется в различных сферах:

  • при изготовлении определенных резинотехнических изделий (например, транспортерных лент, утеплителей или новых автопокрышек);
  • в лакокрасочном и цементном производстве – в качестве красителя;
  • используется как сорбент вместо активированного угля;
  • может служить как твердое топливо или как компонент для жидкого горючего.

Пиролизный газ

Этот летучий компонент по составу напоминает природный газ.

Основная его часть в ходе работы пиролизного оборудования преобразуется в жидкую фракцию, а неконденсируемый остаток используется для поддержания горения печи.

Металлический корд

Это сердечник шины, единственный компонент, который не претерпевает изменений при пиролизе.

Армирующий материал автомобильных покрышек – это высококачественная сталь, которая при дополнительной обработке с успехом применяется как вязальная проволока или идет на переплавку.

Больше о металлокорде и о том, как его можно применять, узнайте здесь.

Устройство котлов

Состав простейшей пиролизной установки таков:

  • реторта (тигель), в которую загружается сырье – шины;
  • топочная камера, где происходит нагрев;
  • теплообменник, в котором пиролизный газ конденсируется в жидкое топливо.

Можно ли сделать оборудование своими руками?

Конструкция такой пиролизной установки по переработке резины проста, ее вполне можно изготовить своими руками.

Для этого потребуются трубы различного диаметра, запорная арматура и термометр.

В качестве нагревательной камеры можно взять железную бочку, а для реторты использовать бидон.

Функционировать это оборудование будет, но лишь для научно-познавательных целей. Получаемый на выходе продукт малопригоден к использованию и требует дальнейшей очистки и переработки.

Объемы такого «домашнего» производства не позволяют говорить о серьезной выгоде.

Чтобы самостоятельно построить установку, перерабатывающую приемлемый объем сырья, потребуется до 10 миллионов рублей, что сопоставимо с ценой средней пиролизной линии фабричного изготовления.

Пиролиз – процесс небезопасный. При попадании воздуха в кустарно изготовленную реторту во время работы установки может произойти взрыв, что грозит серьезными травмами.

Если говорить об открытии бизнеса по переработке шин в топливо, лучше приобретать готовое оборудование, изготовленное специалистами.

На рынке сейчас представлены пиролизные линии различной производительности. Такие установки включают в себя всевозможные дополнительные узлы для ускорения процесса, повышения количества и качества продукции на выходе:

  • скрубберы – устройства, охлаждающие пиролизный газ специальным реагентом и частично конденсирующие его в жидкую фракцию;
  • сепараторы – предназначены для снижения влажности оставшегося газа перед подачей его в печь;
  • конденсаторы – в них происходит окончательное преобразование газообразной фракции в жидкую после скруббера;
  • фильтрующие сооружения для дополнительной очистки выбрасываемых в атмосферу газов.

Как работает печь?

Технологический процесс на фабричной производственной линии проходит так:

  1. Нагретый газ подается из печи по трубопроводу в скруббер, где осуществляется охлаждение и частичная конденсация.
  2. Затем он проходит через специальный трубопровод, обеспечивающий дополнительное охлаждение, в конденсаторы для окончательного преобразования в жидкое горючее.
  3. Оставшийся газ, не поддающийся преобразованию в жидкость, направляется для осушения в сепаратор, откуда идет в пиролизную печь для дальнейшей переработки.

Наиболее совершенные технологические линии пиролиза оснащены установками для каталитического крекинга, перегоняющими пиролизное масло в различные виды горючего. Но такое оборудование – это уже целый завод как по площади, так и по стоимости (до нескольких миллионов евро).

Несмотря на то, что бизнес на пиролизе шин пока не очень распространен в России, на рынке представлены неплохие образцы оборудования для пиролизной переработки покрышек отечественного производства.

Поставщики пиролизных установок

ООО «Технокомплекс» (г. Ростов-на-Дону) предлагает оборудование «ПИРОТЕКС», обеспечивающие максимальный объем качественного жидкого топлива.

Цены широко варьируются в зависимости от производительности оборудования и степени автоматизации: от 2 870 000,00 р. за установку мощностью 2 тонны в сутки до 35 900 000,00 р. за монстра с 32 ретортами, способного поглощать 28 тонн сырья в сутки.

Подробнее все модели и цены представлены в прайсе на сайте компании.

Фирма также поставляет дополнительное оборудование, облегчающее работу с установкой: монорельсовые пути с электротельферами и гидравлические опрокидыватели для тиглей.

Установка для переработки шин «РОСЭКО» производства ООО «РМ» (г. Санкт-Петербург) способна давать на выходе газ и дизельное топливо.

Оборудование компактно смонтировано в едином контейнере и способно утилизировать 2,5 тонны сырья в сутки.

Стоимость установки 9 миллионов рублей.

Пиролизная линия Т-ПУ1 производства ООО ПТК «Пиролиз-Экопром» (г. Нижний Новгород) стоит всего 2,5 миллиона рублей – в базовой комплектации с одной ретортой.

Лучше приобрести еще одну или две загрузочных емкости для непрерывной работы. Установка способна перерабатывать до 6 кубометров сырья в сутки, потребляя всего 1,1 кВт/ч электроэнергии.

Видео по теме

В данном ролике вы можете ознакомиться с процессом получения топлива из резины путем пиролизной переработки:

Итоги

Итак, чем же хорош пиролиз:

  • по сравнению со сжиганием, выбросы в атмосферу вредных веществ минимальны, к тому же они подвергаются дополнительной очистке;
  • все продукты, получающиеся в ходе процесса, реализуемы в промышленности, не нужно тратиться на утилизацию каких-либо остатков;
  • малые энергозатраты – установки в основном потребляют от одного до нескольких киловатт электричества в час;
  • оборудование фактически обеспечивает само себя топливом, используя выработанный газ.

В свете таких плюсов переработка шин пиролизом представляется выгодным занятием.

Конечно, Россия обладает большими запасами натуральной нефти и газа, но они не бесконечны.

К тому же, помимо чисто коммерческой стороны, пиролиз – настоящее спасение для экологии, поэтому тем, кто думает о будущем, этот метод утилизации вредных отходов не может не показаться привлекательным.

Технология пиролиза шин: продукты на выходе, установка своими руками

Современное общество не представляет своей жизни без автомобильной техники. С ростом числа машин пропорционально растет и количество изношенных покрышек в мире. Станки для переработки автошин в крошку не способны справиться с таким объемом резиновых отходов.

  1. Как происходит пиролиз
  2. Продукты реакции
  3. Жидкость
  4. Углеродсодержащий остаток
  5. Пиролизный газ
  6. Металлический корд
  7. Устройство котлов
  8. Реторта
  9. Камера горения
  10. Теплообменник
  11. Можно ли сделать оборудование своими руками
  12. Работа печи

Как происходит пиролиз

Пиролиз шин представляет собой высокоэффективный и недорогой способ переработки резинотехнических изделий (рти), а также отслуживших свой срок автомобильных покрышек. В результате процесса не происходит загрязнения окружающей среды.

Основные этапы технологического процесса, в результате которого утилизируются резиновые отходы, а также изношенные автомобильные шины:

  • При помощи специальных ножей покрышки разделяются на боковую и переднюю часть.
  • Далее происходит загрузка сырья. Разделенный материал помещают в реторту и герметично закрывают, а затем загружают в печь.
  • В результате нагрева происходит разложение резины и выделяется газ. После окончания процесса реторту удаляют из нагревательной камеры и происходит замена на новую. Температура в печи имеет значение 450°С.
  • После длительного остывания из емкости вынимают содержимое. Отделяются жидкие углеводороды от корда.

В ходе закрытого сжигания резины не требуется кислород. Переработка шин пиролизом считается полностью безотходной, все продукты в результате реакции широко применяются в нефтеперерабатывающей промышленности.

При горении в печи происходят химические реакции разложения резины на газообразные нефтяные составляющие, углеродистый порошок и металлический корд.

Продукты реакции

В результате переработки резиновых отходов происходит выделение нескольких видов продукции:

  • Топливо жидкой формы.
  • Остаток, содержащий углерод.
  • Газ при пиролизе.
  • Металлическая армирующая проволока.
Читайте также  Резина на штампах что это?

Жидкость

Жидкий остаток, по сути, представляет собой синтетическую нефть, схожую по своему составу с природной. При обработке полученного сырья на нефтеперерабатывающих заводах возможно получить такие виды материалов, как бензин, мазут, а также синтетическое масло для автомобильной техники.

Углеродсодержащий остаток

Твердый остаток нашел широкое применение в некоторых областях:

  • Он аналогичен активированному углю по своим абсорбентным свойствам.
  • Как черный краситель в лакокрасочном и цементном производстве.
  • Как сырье для изготовления новых резиновых изделий, а также покрышек.
  • Добавляется в жидкое топливо, либо сжигается сам в специальных печах.

Пиролизный газ

Пиролиз покрышек производится с выделением газа, который по своим характеристикам схож с природным. Большая часть данного газа в результате горения в печи разделяется на жидкие фракции, а также невыпадающие в осадок остатки, которые поддерживают разложение резины.

Металлический корд

Металлическая проволока при воздействии высокой температуры не подвержена разложению и остается в практически неизменном виде. Сердечник автомобильных шин производится из качественной стали, которая при дальнейшей переплавке находит свою вторую жизнь

Устройство котлов

Пиролизная установка по переработке шин в своей конструкции имеет следующие основные элементы:

  • Реторта.
  • Камера горения.
  • Теплообменник.

Реторта

Герметичная емкость, в которой резиновые отходы и шины после предварительного измельчения проходят процессы разложения в результате пиролиза на основные составляющие перед дальнейшей переработкой.

Изготавливается из прочного металла во избежание прогорания стенок.

Камера горения

Топка по конструкции представляет собой два отсека для горения топлива. В первой камере происходит основное горение, где поддерживается необходимая температура для технологического процесса. В верхнем отсеке происходит полное дожигание топлива во избежание выбросов вредных веществ в атмосферу. Камера дожигания снабжается отверстиями для естественной подачи воздуха.

Теплообменник

Данная конструкция представляет собой соединение из металлических труб, в которых происходит остывание и разделение пиролизного газа на составляющие. Осушенный газ применяют для дальнейшего сжигания в печи. Жидкая составляющая проходит последующую переработку.

Можно ли сделать оборудование своими руками

Оборудование для переработки шин можно собрать своими руками, конструкция пиролизной установки проста. Для изготовления необходимы следующие основные элементы:

  1. Металлические трубы различного диаметра, для отдельных узлов аппарата.
  2. Краны и вентиля для контроля подачи топлива для печи.
  3. Термометры, с помощью которых будет производиться контроль за внутренними процессами и значением показаний температуры.
  4. Металлическая бочка объемом 200 л, она послужит для изготовления камеры сгорания.
  5. В качестве реторты подойдет обычный бытовой бидон, после доработки его герметичными соединениями.

Действовать изготовленное своими руками оборудование будет, но только как бытовой прибор для научных исследований. Без дополнительного оборудования для дальнейшей переработки получаемого сырья, продукты бытового процесса пиролиза малопригодны для применения по своему назначению. Экономическая выгода при использовании такой установки будет незаметна в результате малого возможного объема шин.

Для увеличения выгоды при переработке покрышек в пригодное топливо необходимо применять готовые установки пиролиза, изготовленные специалистами.

Получаемое сырье необходимо в дальнейшем улучшать и перерабатывать, для этого в промышленных агрегатах применяются дополнительные вспомогательные узлы:

  • Скруббер. Устройство, которое охлаждает получаемый в результате пиролиз газ, с применением специальных химических веществ. Происходит частичная конденсация в жидкость.
  • Сепаратор. Снижает уровень влажности полученного газа перед дальнейшей подачей в печь.
  • Конденсатор. Окончательно преобразует полученную газообразную фракцию в жидкость.
  • Фильтры. Защищают от попадания вредных веществ в атмосферу, в результате горения.

В ходе процесса пиролиза необходимо соблюдать правила безопасной эксплуатации.

Работа печи

Метод работы промышленной пиролизной установки для переработки резиновых изделий и шин подразумевает несколько основных этапов производства:

  1. Подготовка материала для его дальнейшего разложения в реторте.
  2. Полученное сырье при пиролизе подается в устройство для охлаждения и частичной конденсации пиролизного газа.
  3. При прохождении через конденсирующий трубопровод происходит окончательное разделение на жидкую и газообразную составляющую.
  4. При осушении оставшегося газа его подают для дальнейшего сжигания в печи.

Большие перерабатывающие заводы используют в процессе разложения резины дополнительные катализаторные установки.

В нашей стране метод технологической переработки резины пока не используется широко, однако на рынке представляются достойные образцы установок отечественного производства.

Что такое пиролиз и продукты, получаемые на выходе из пиролизных установок

Перед производителем или владельцем автомобиля всегда стоит вопрос утилизации шин после износа. Количество автотранспорта растет, и потому актуальна проблема переработки покрышек. Складирование шин постепенно упраздняется, однако технологии на современном этапе еще недостаточно развиты. Потому они требуют от производителей значительных вложений, что тормозит процесс утилизации изделий.

Установлено, что из миллионов тонн шин на переработку идет лишь десятая доля, сжигается около 20%, а все остальное складируется. Таким образом, почти 90% утилизированных шин подвергаются неправильной обработке, что влечет загрязнение окружающей среды. Перспективный метод переработки резины – пиролиз шин, который позволяет получать из б/у резины вторичные продукты.

Как происходит пиролиз автошин?

Пиролиз шин осуществляют при участии высоких температур, в результате чего выделяется углерод, пиролизная жидкость и металлический корд. В пиролизных установка можно получить также масло, полукокс, графит, горючее топливо.

Процесс переработки автошин пиролизом делят на три этапа:

  1. С помощью борторезного станка шины режут на переднюю и боковые части и помещают в нагретую печь в герметичной емкости.
  2. Под действием температур до 1000 градусов резина разлагается, выделяется газ. При этом в печь не поступает кислород — это принципиальное отличие пиролизного метода от сжигания.
  3. Остывший материал делят на металлокорд и углеродистый остаток. При этом потери сводятся к минимуму: почти все сырье преобразуется в конечные продукты.

Оборудование для пиролизной переработки шин

Пиролизные установки по переработке шин классифицируют в зависимости от устройства его реактора и конденсатора, особенностям технологии. Однако в состав каждой установки входят реактор, конденсор, топка (устройство для термической обработки топлива). В основном различают следующие типы пиролизных установок:

  • По технологии процесса: устройства периодического и непрерывного действия. Первые содержат реторту — сосуд из жаростойкого материала, характеризуются цикличностью процесса переработки (системой постоянного нагрева и охлаждения). Это снижает эффективность установки, влечет за собой энергетические потери.
  • По уровню механизации производства: установки на ручном труде, автономные установки.

Сушильные аппараты используют для удаления воды из влажного или гидрофильного сырья. Сушка материала, который проходит пиролизную обработку, улучшает качество продуктов, экономит электроэнергию.

Цистерны и емкости необходимы для хранения, перевозки продуктов и сырья.

Плюсы пиролиза автошин

Способ применяется в машиностроении, целлюлозно-бумажном производстве, нефтехимии. В США пиролиз шин получил популярность благодаря получению в установках топливной жидкости, заменяющей нефтепродукты. Кроме этого пиролиз обладает рядом других преимуществ:

  • Наименьшее влияние на природные экосистемы, безопасность, экологичность метода и продуктов переработки.
  • Безотходность производства, эффективность.
  • Универсальность. Метод позволяет перерабатывать разнообразные материалы, поэтому применяется во многих отраслях человеческой деятельности.
  • Получение в результате ценных видов топлива и сырья.

Виды пиролиза

Тип пиролиза зависит от особенностей процесса или получаемых продуктов. Основные виды пиролиза резины с различными продуктами переработки:

  • Газификация.
    Характеризуется высокими температурами. В процессе газификации выделяется в среднем на 50-70% газа больше, чем в других типах.
  • Быстрый пиролиз.
    Проходит при умеренных температурах — 500 градусов. Материал проводит в печи короткое время — до 5 секунд. На выходе до 70% материала занимает жидкость, на четверть состоящая из воды.
  • Карбонизация — медленный пиролиз.
    Занимает много времени, проходит при средних температурах. В результате образуются основные продукты переработки в равных соотношениях.
  • Торрефикация.
    Процесс проводят при низких температурах. Образует сырье, в котором коксовый остаток — уголь — занимает до 80% состава.

Жидкометаллический пиролиз отработавших автомобильных шин

Новаторский метод пиролиза шин заключается в обработке материала в жидком металле (свинце). При этом помимо стандартных продуктов переработки образуется вещество лимонен, который используют в промышленности как растворитель. Кроме того, жидкий металл хорошо проводит тепло, что оптимизирует производство. Расходы на электроэнергию уменьшаются в 204 раза, что подтверждает эффективность данного метода.

Сухой пиролиз и его разновидности

Главный признак сухого пиролизной обработки — протекание процесса термического разложения без доступа кислорода. Это позволяет обеззаразить конечный продукт, получать разнообразные материалы и топливо. В зависимости от температурного режима выделяют пиролиз:

  • При низких температурах.
    Протекает при 400-550 градусах. Используется для получения угля, смол — основы производства искусственного каучука.
  • При средних температурах.
    Печь нагревается до 800 градусов, из-за чего выделяется значительное количество пиролизного газа.
  • При высоких температурах — 900 градусов и выше.
    На выходе получают максимальное содержание в сырье твердых или жидких отходов.

Окислительный пиролиз

Экологически оправданный метод, так как позволяет обезвреживать отходы нефтяного производства, перерабатывать сырье в любом агрегатном состоянии — резиновые шины, пластмассы, очищать токсичные стоки. Вещества, контактируя с продуктами сгорания углеводородного топлива, воспламеняются и сгорают. Метод широко используется в промышленности, так как не требует значительных денежных или трудовых вложений.

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

Спектр материалов, доступных обработке данным методом, весьма широк. Основными видами пиролизного сырья помимо твердых искусственных отходов (шин, пластика) в России являются:

  • Метан. Для превращения метана в ацетилен требуется высокая температура в печи. Кроме того, для его работы необходимы определенные вещества, катализирующие или ингибирующие процесс. Преобразование метана путем тримеризации проходит только в присутствии активированного угля, однако требует мало энергии. На начальном этапе получения ацетилена, напротив, достигаются высокие температуры в печи.
  • Переработка углеродистых соединений методом крекинга проходит при средних температурах. На выходе получают разнообразные углеводородные соединения — этилен, бензол, используемые в производстве.
  • Переработку древесного сырья осуществляют при низких температурах. Пиролиз древесины позволяет наладить безотходное производство метанола, уксусной кислоты, смолы и ацетона, продуктов сгорания дерева

Устройство котлов

Котел, используемый для сжигания шин, называют пиролизным котлом. В его конструкцию входят реторта, топочная камера и теплообменник.

Реторта

Реторта представляет собой тигель, устойчивый к высоким температурам, в который помещают шины на время обработки.

Камера горения

Процесс пиролиза и, соответственно, нагрев материала происходит в топочной камере.

Теплообменник

Еще одна часть любого пиролизного котла служит для охлаждения и последующей конденсации газа в жидкое топливо.

Продукты, получаемые на выходе

Основные конечные продукты переработки – коксовые продукты, пиролизные жидкость, газ и металлический корд. От условий протекания процесса зависит их соотношение в получаемом продукте.

Читайте также  Как правильно варить потолочную сварку?

Выход жидкости

Высокая интенсивность процесса при средней температуре в печи (обычно не превышающей 600 градусов) обеспечивает преобладание в материале углеродистых жидкостей.

Твердый углеродсодержащий остаток

Коксовый остаток образуется в результате разложения под повышенным давлением при низкой скорости изменения температуры.

Пиролизный газ

Газ получают во время пиролиза при температуре 1000-1400 градусов, так как он выделяется в процессе термической деструкции органического сырья.

Металлический корд

Сердечник шины не испытывает влияния высоких температур. Потому он преобразуется в металл, получаемый на выходе и называемый металлическим кордом.

Поставщики пиролизных услуг

В настоящее время существуют предприятия, поставляющие оборудование для пиролиза. Цены за качественные установки составляют порядка 2-3 млн. рублей, однако их эффективность уступает аналогам в более высокой ценовой категории. Стоимость пиролизной установки может достигать 36 млн. рублей — в этом случае покупатель может рассчитывать на значительную мощность и высокое КПД.

В целом, пиролиз — экономически оправданный и безопасный метод утилизации шин, уже широко применяемый в производстве.

Пиролиз мусора и отходов: плюсы и минусы метода

Утилизация покрышек: переработка резиновых старых автопокрышек

Переработка резины в крошку и тепловую энергию: список оборудования

Бесплатная и платная утилизация шин на заводах и шиномонтаже

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Крематоры – печи для утилизации биологических отходов

Домашние и промышленные печи для сжигания мусора

Сколько стоит и способы утилизации резины

Способы, стоимость и продукты утилизации мазута. Так ли это выгодно?

Методы переработки твердых бытовых отходов В России

Утилизация полиэтилена и полиэтиленовой тары: гранулы, пиролиз, сжигание

Термическая утилизация отходов: сжигание, инсинерация, пиролиз

Создаем пиролизный котел для отопления своими руками

Принцип работы пиролизного котла

Применительно к отопительным котлам пиролизом называется горение топлива при недостаточном количестве кислорода. При этом топливо выделяет большое количество газов, практически все из них горючие. Эти газы направляются в специальную камеру сгорания и дожига, куда подается вторичный воздух. Газовоздушная смесь вспыхивает, выделяя большое количество тепла. Тепловой энергии выделяется намного больше, чем можно извлечь при обычном горении дров или угля. Дело в том, что многие из образовавшихся при горении топлива летучих веществ, имеют очень высокую температуру сгорания. В результате, из того же количества топлива, пиролизные котлы извлекают больше тепла.

Конструктивная особенность пиролизных котлов — топка, состоящая из двух камер. В одну закладывается топливо (часто это верхняя часть топки), в ней же происходит выделение газов, и потому эта часть называется камерой газогенарации. Через неширокую горловину газы попадают во вторую камеру — дожига. Тут перемешиваются с вторичным воздухом, вспыхивают и сгорают практически без остатка.

Пиролизный котел с нижней камерой дожига

В среднем КПД пиролизников — выше 85%. Есть модели, способные выдавать 92% и даже немного больше. Но данные показатели возможны только и исключительно при использовании сухого топлива. Его влажность должна быть 5-8%. При 40% содержании влаги горение может полностью затухнуть, а при 20% просто буде неэффективным. И это — один из главных недостатков этой технологии: дрова и уголь приходится предварительно сушить, например, сделав площадку возле дымовой трубы. Просто дрова, просушенные в дровнике не пойдут, как и уголь, взятый из кучи на улице.

В видео продемонстрирован котел, в котором камера дожига находится вверху. Хотя котлы такого типа имеют более простое строение (образовавшиеся газы сами поднимаются вверх), самодельщики предпочитают камеру с нижним располодением камеры дожига (как на фото выше).

Плюсы и минусы

К отрицательным характеристикам твердотопливного котла относят:

  • очень высокая стоимость;
  • необходимость подготавливать дрова, которые должны быть абсолютно сухими;
  • работает от электрической сети.

Несмотря на минусы, у газогенераторного устройства есть и плюсы. Это:

  • комфортное тепло с пиролизным котлом;
  • достаточно прост в использовании;
  • выделяется очень маленькое количество вредных элементов;
  • способен довольно долго работать после того, как будет положено топливо;
  • можно применять при любом виде системы подачи тепла;
  • можно полностью автоматизировать процесс;
  • применяется для утилизации таких материалов, как пластмасса, резина и полимеры.

Данный вид твердотопливного кола для отопления в своей особенности конструкции имеет несколько участков: отделения для топки, теплообменник и узел, который подводит воду к устройству.

При самостоятельно сборке пиролизного котла, необходимо правильно сделать схему и чертеж. Затем по ней собрать агрегат, который сразу же можно проверить, а в дальнейшем использовать в быту. Для создания необходимо лишь проследить за герметизацией труб отопления, которые подводят воду, чтобы избежать различных неприятностей в будущем. При правильной сборке котла длительного горения, оборудование очень быстро нагревается до нужной температуры, потратив всего полчаса.

Фото схемы пиролизного котла

Любая газогенераторная машина в своей конструкции содержит две камеры. Одна камера котла служит для наполнения ее необходимым топливом, где происходит разложение на сухие остатки и горючий газ. Он перемещается в следующее отделение. Внутрь оборудования подается дополнительный воздух с помощью специального вентилятора, для того, чтобы эффективнее происходило горение дров. Дым, образующийся в данном процессе, удаляется через установленный дымосос. Камеры отделены между собой колосником, изготовленным из чугуна.

При больших значениях температурного режима и отсутствия кислорода, из древесины выделяется газ, при смешивании его с потоками воздуха происходит нагревание теплообменника до 1200 градусов. После этого тепло передается теплоносителю системы. Отработанные газы выходят через специальную трубу дымохода. В состав входит смесь паров воды и углекислого газа. В дымоходе рекомендуется сделать слой материала, который состоит из минеральной ваты, покрытой сверху специальной фольгой. Он делается для того, чтобы при охлаждении не образовывались деготь и конденсат, которые могут оказать довольно негативное воздействие на трубу.

Все отделения котла на пиролизе оснащены огнеупорочной футеровкой, которая выкладывается из шамотного кирпича. Именно она создается благоприятные условия для сгорания топлива в пиролизном котле.

Рекомендации по установке и эксплуатации

Собранный своими руками пиролизный котел необходимо установить на небольшом фундаменте – соберите его из кирпича или соорудите бетонную стяжку. Рекомендуемая толщина – около 10 см. Установив аппарат на подготовленном месте, удостоверьтесь, что он не качается и стоит достаточно устойчиво. Только после этого приступайте к дальнейшим операциям.

Для обеспечения пожарной безопасности постелите перед котлом (с той стороны, где располагается дверца камеры сгорания) металлический лист. Если из топки выпадут горящие угольки или дрова (случается всякое), лист не даст огню распространиться. Следует отметить, что это достаточно распространенное требование для всех твердотопливных котлов и прочих агрегатов, вроде каминов и печей-каминов.

Плазменная резка металла — самая точная и филигранная, но доступ к такому оборудованию есть не у всех. Однако, обычный сварочный аппарат справится с той же задачей ничуть не хуже.

Отдельное внимание уделяется расстоянию между пиролизным котлом, собранным своими руками, и стенками – оно должно составлять не менее двух метров. Также следует обеспечить хорошую вентиляцию помещения, так как отопительное оборудование довольно интенсивно сжигает кислород – нужно обеспечить его приток

Для этого достаточно сделать вентиляционную отдушину.

Изготавливая пиролизный котел своими руками, не экономьте на металле. Помните, что металл толщиной 4-5 мм прослужит значительно дольше, чем металл толщиной всего 3 мм. Если камеры дожигания или сгорания прогорят, вам придется провести довольно сложный комплекс ремонтных работ – пиролизный котел нужно будет разрезать, заменить прогоревшие детали, после чего сварить его обратно и испытать.

Рекомендации по эксплуатации:

  • Не используйте в изготовленном своими руками пиролизном котле сырые дрова – они плохо воспламеняются, с трудом прогорают и неохотно отдают продукты пиролиза. Оптимальное содержание влаги в древесине – не более 15-20%. Приобретая сухие дрова, выделите место под их хранение – сюда не должны попадать атмосферные осадки;
  • Обязательно используйте автоматику и группу безопасности – это поможет предотвратить выход пиролизного котла из строя. Помните, что собранные своими руками отопительные агрегаты нуждаются в особенном контроле;
  • Перед началом каждого отопительного сезона проверяйте котел и отопительную систему на герметичность. Также нужно проверять проходимость дымохода – его чистка осуществляется раз в 4-5 лет;
  • Не делайте слишком большой запас по мощности – собранный своими руками пиролизный котел повышенной мощности не сможет обеспечить нужный КПД и будет сжигать топливо зря. Если нужен очень мощный агрегат, присмотритесь в сторону заводских моделей.

Следуя этим рекомендациям, вы сможете обеспечить свой дом теплом, не затрачивая много денег на электроэнергию и обходясь без газа. Среднее потребление электроэнергии пиролизным котлом, собранным своими руками, составляет 80-120 Вт/час (при работающем вентиляторе).

Пиролиз резины в домашних условиях — Станки, сварка, металлообработка

Современное общество не представляет своей жизни без автомобильной техники. С ростом числа машин пропорционально растет и количество изношенных покрышек в мире. Станки для переработки автошин в крошку не способны справиться с таким объемом резиновых отходов.

Работа печи

Метод работы промышленной пиролизной установки для переработки резиновых изделий и шин подразумевает несколько основных этапов производства:

  1. Подготовка материала для его дальнейшего разложения в реторте.
  2. Полученное сырье при пиролизе подается в устройство для охлаждения и частичной конденсации пиролизного газа.
  3. При прохождении через конденсирующий трубопровод происходит окончательное разделение на жидкую и газообразную составляющую.
  4. При осушении оставшегося газа его подают для дальнейшего сжигания в печи.

Большие перерабатывающие заводы используют в процессе разложения резины дополнительные катализаторные установки.

В нашей стране метод технологической переработки резины пока не используется широко, однако на рынке представляются достойные образцы установок отечественного производства.

Что такое пиролиз покрышек: суть метода работы пиролизной установки по переработке шин

Число автомобилей в России увеличивается с каждым годом, одновременно растет и количество изношенных шин.

Основной метод утилизации — переработка в резиновую крошку – охватывает далеко не полный объем вторичного резиносодержащего сырья.

И хотя в последние годы сильно возросли темпы производства бесшовных покрытий и асфальта из шинной крошки, большие объемы отслужившей авторезины остаются неутилизированными.

Что происходит с остальным сырьем? В основном резина просто скапливается на свалках, увеличивая их и без того зашкаливающий объем.

Переработка методом пиролиза – современный способ утилизации автошин и других РТИ. Он с успехом применяется за рубежом, но в России пока не очень популярен.

Стационарная установка для пиролиза

Оборудование пиролизного типа для переработки твердых отходов представляет собой блочную конструкцию с расположенной в центре достаточно объемной камерой. Верхняя часть устройства имеет загрузочные отверстия, через которые поступает сырье, требуемое утилизации.

В систему входят насосы различной мощности. Установка также оснащена:

  • конденсаторами
  • вентиляторами, над которым закреплены дроссельные заслонки
  • отсеками для воды
  • реактором
  • загрузочным блоком
  • модулями выгрузки
  • швельшахтами
  • газоанализаторами
  • подогревающими воздух приспособлениями
  • дымососами
Читайте также  Раствор для электролиза в домашних условиях

Реактор устройства имеет герметичную загрузочную дверку. Она может быть прямоугольной или круглой формы. Последний вариант считается более удобным в использовании. Диаметр проема соответствует размеру реактора – от 2,2 до 2,8 метров. Количество сопел в устройстве зависит от модели пиролизного агрегата.

Продукты реакции

В результате переработки резиновых отходов происходит выделение нескольких видов продукции:

  • Топливо жидкой формы.
  • Остаток, содержащий углерод.
  • Газ при пиролизе.
  • Металлическая армирующая проволока.

Жидкость

Жидкий остаток, по сути, представляет собой синтетическую нефть, схожую по своему составу с природной. При обработке полученного сырья на нефтеперерабатывающих заводах возможно получить такие виды материалов, как бензин, мазут, а также синтетическое масло для автомобильной техники.

Во многих странах такой способ утилизации нашел широкое применение, из огромного числа автошин производят дизельное топливо. С одной тонны шин в результате пиролиза получают 500 л топлива. Жидкий остаток можно применять без обработки для печей и котлов в качестве основного топлива.

Углеродсодержащий остаток

Твердый остаток нашел широкое применение в некоторых областях:

  • Он аналогичен активированному углю по своим абсорбентным свойствам.
  • Как черный краситель в лакокрасочном и цементном производстве.
  • Как сырье для изготовления новых резиновых изделий, а также покрышек.
  • Добавляется в жидкое топливо, либо сжигается сам в специальных печах.

Пиролизный газ

Пиролиз покрышек производится с выделением газа, который по своим характеристикам схож с природным. Большая часть данного газа в результате горения в печи разделяется на жидкие фракции, а также невыпадающие в осадок остатки, которые поддерживают разложение резины.

Металлический корд

Металлическая проволока при воздействии высокой температуры не подвержена разложению и остается в практически неизменном виде. Сердечник автомобильных шин производится из качественной стали, которая при дальнейшей переплавке находит свою вторую жизнь

Особенности переработки шин методом пиролиза

По данным Росстата в Российской Федерации на 1000 человек населения число собственных автомобилей составляет 305 единиц [1]. Исходя из того, что численность населения составляет 148,9 млн человек, общее количество личных автомобилей составляет примерно 45,5 млн единиц. Срок службы автомобильной шины в среднем составляет 5 лет, зачастую реальный срок оказывается ниже, в районе 3–4 лет [2, 3]. Таким образом, каждые 4–5 лет количество изношенных шин возрастает больше, чем на 181 тыс. шт. или, если брать среднюю массу одной шины 7 кг, то прирост составляет 1,2 млн т. Если брать в расчет грузовой транспорт, то эта цифра возрастает до 2 млн т и выше.

Постоянный прирост отработанных шин является проблемой не только в России, но и во всем мире. Их неконтролируемое сжигание ведет к загрязнению атмосферы сажей, окисью углерода, цианистыми соединениями, диоксидами.

Поскольку резина высокоустойчива к воздействию факторов окружающей среды, накопление больших объемов отработанных покрышек создает серьезную экологическую проблему.

Решить ее помогут современные и инновационные технологии переработки отработанных шин. Стоит отметить, что несмотря на существование множества способов переработки в России, их внедрение имеет довольно ограниченный характер. В основном это связано со значительными материальными затратами и организацией дополнительных производств, которые трудно сделать достаточно эффективными из-за сложности протекающих процессов.

В настоящее время разработано довольно большое количество способов переработки изношенных автомобильных шин. Эти способы позволяют получать новые виды продукции для химических производств, дорожного и гражданского строительства и т. д. Бывшие в употреблении автомобильные шины являются источниками углеводородов, как предельных, так и непредельных. Помимо этого, в них содержится металлокорд и углеродный остаток. Для того, чтобы добыть эти компоненты используют процессы термической деструкции материала шин, в частности, процесс пиролиза.

Пиролиз – это процесс термического разложения вещества без доступа воздуха, при температуре от

Одним из инновационных и передовых методов является метод СВЧпиролиза. СВЧ-Пиролиз – это новое направление в переработке шин. При воздействии микроволнового поля на обрабатываемый материал распределение энергии происходит одновременно по всему объему, поэтому нагрев материала происходит значительно быстрее, чем при обычном пиролизе (который происходит при конвекционном нагреве).

Вследствие того, что сам механизм нагрева материала в поле СВЧ принципиально отличается от обычного нагрева, значительно отличается и состав газообразных и жидких продуктов. Т. к. нагрев происходит одновременно по всему объему, то данная технология позволяет сократить время и увеличить глубину переработки в сравнении с традиционным пиролизом.

Однако, несмотря на данные плюсы, у этой технологии есть существенные особенности, которые ограничивают ее применение. Во-первых, в процессе СВЧ-Пиролиза шин образуются углеводороды, которые заново легко полимеризуются в высокомолекулярные смолистые соединения. При подборе оптимальных режимов можно добиться продукта с минимальным содержанием высокомолекулярных углеводородов и серосодержащих соединений, но практика показывает, что для этого потребуются дополнительные добавки в виде гидроксида калия (КОН) [4].

Во-вторых, метод СВЧ-Пиролиза на практике применялся только в лабораторных условиях. Внедрение данной технологии в промышленных масштабах ограничивается тем, что излучатель сверхвысоких частот требует существенных капитальных вложений, в сравнении с классической печью для пиролиза. Высокие затраты означают увеличенную себестоимость продукции.

Также сама технология требует углубленных знаний на стыке физики и химии, что делает затруднительным подбор компетентных кадров.

Можно сделать следующий вывод: технологию СВЧ-Пиролиза возможно применять для получения химических продуктов пиролиза, однако, для того чтобы применять данную технологию в промышленных масштабах необходимо снизить стоимость готовых продуктов.

Классический пиролиз автомобильных шин при помощи конвекционного нагрева. Данная технология основана на том, что отработанные автомобильные шины загружаются в реторту и герметично закрываются. Далее происходит нагрев загруженных материалов без доступа воздуха. В отличие от СВЧпиролиза нагрев происходит не так равномерно, однако оборудование для технологии конвекционного нагрева стоит существенно дешевле. Для начала процесса деструкции подогрев тигля емкости с отработанными автомобильными шинами осуществляется от внешнего источника. Со временем, как только начнется данный процесс, газ, который будет образовываться в ходе пиролиза, будет подогревать тигли практически исключая потребность в постоянной подаче тепла извне.

В ходе пиролиза образуются четыре основных продукта:

  • металлокорд. Металл, образующийся в ходе переработки пригоден для дальнейшей реализации на пункты приёма металла;
  • пиролизная жидкость. В зависимости от выбранных технологических режимов возможно получать различный фракционный состав жидкого продукта. Так, изменяя температуру и время термического воздействия на шину, можно получить бльшую фракцию легких или тяжелых углеводородов, в зависимости от того, какая цель стоит перед производством;
  • технический углерод. Данный продукт можно вновь использовать в резинотехнической промышленности, а также в лакокрасочной промышленности, строительстве дорог или, как твердое топливо (после необходимой обработки) [9]. По некоторым данным технический углерод может содержать до 92–99 % чистого углерода, что допускает его применение для получения углерод-углеродных материалов (УУМ). УУМ – это новый класс пористых композитных материалов, сочетающих преимущества как графита, так и активных углей [5].
  • пиролизный газ. Данный продукт может использоваться как топливо для теплогенераторов или горелок. Одновременно с этим лучшее применение для данного газа является его использование, как топлива для поддержания необходимой температуры в технологическом процессе пиролиза [5].

В сравнении с другими методами переработки отработанных шин, такими, как сжигание, дробление/криогенное дробление в резиновую крошку, захоронение шин в землю, пиролиз является наиболее экологически чистым способом переработки. Это связано с тем, что технология пиролиза не предусматривает контакта сырья с атмосферой в ходе технологического процесса, что практически исключает вредные выбросы в ходе производства.

По выбору пиролизная установка может быть стационарного или динамического типа. При использовании стационарной печи тигли герметично закрываются и остаются неподвижными на протяжении всего цикла термической деструкции. При эксплуатации установок с подвижной печью, реторта вращается или перемешивает сырье методом «пьяной бочки».

Данные манипуляции позволяют быть технологии более энергоэффективной благодаря равномерному нагреву содержимого. Помимо этого, при перемешивании металлокорд скатывается в клубки, которые проще извлекать из массы готового продукта.

На российском рынке переработкой шин методом пиролиза занимается ряд компаний, например, компания Пиролиз-Экопром, г. Нижний Новгород. Данная компания постоянно модернизирует собственные установки, однако вопрос избытков пиролизного газа до сих пор решается не конденсацией в отдельные емкости, а дожиганием излишков в атмосфере. На востоке страны компания ЭкоСтар также занимается утилизацией отработанных автомобильных шин в пиролизных печах. Т. к. эта компания занимается комплексной переработкой отходов, то большая часть топлива идет на отапливание собственных мощностей. Данный факт подтверждает применимость продуктов переработки шин.

Обращаясь к зарубежному опыту, стоит отметить, что переработка автомобильных шин методом пиролиза применяется уже довольно давно.

Примером может служить Англия, где около 20 лет назад в эксплуатацию введен завод по переработке шин мощностью 50 тыс. т в год. В процессе переработки получается 3–4 тыс. т легкого дистиллята, 20 тыс. т жидкого топлива, 17 тыс. т твердого топлива и 5–7 тыс. т металла. Стоимость завода составила 12 млн долларов. Компания «Energy Research International Inc» (США) с помощью своей установки может перерабатывать до 1 млн (примерно 10 тыс. т) легковых покрышек в год [6]. Высокого уровня переработки достигли также многие европейские страны: Финляндия, Швеция и Норвегия. Стоит отметить, что в цену новой шины для легкового автомобиля, при покупке, входит еще и 1,75 евро за утилизацию плюс 24 % НДС на эту сумму. Например, финский автовладелец платит этот сбор и тогда, когда покупает новый автомобиль. Один из методов утилизации заключается в переработки шин методом пиролиза [7].

Пиролиз – это один из перспективных способов переработки шин, суть которого заключается в получении углеводородов различного состава и других компонентов, пригодных для дальнейшего применения. Существуют различные способы получения необходимых продуктов: СВЧ и конвекционный пиролиз, как было описано выше, в теории пиролиз возможен под воздействием инфракрасного излучения. [8] Каждый метод имеет свои особенности, у каждого есть свои преимущества и недостатки. Исследования в области переработки шин помогают в борьбе с неконтролируемым приростом отходов резинотехнических изделий, а также помогают внедрять инновационные методы переработки на отечественных предприятиях.

Д. А. Упоров, А. В. Румянцева,
Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия

Сборник трудов XIII международной научно-практической конференции «Система управления экологической безопасностью»

Оцените статью
Добавить комментарий