СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Название	СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
Разработчик (Авторы)	Шантарин В.Д., Антипьев В.Н., Шинкеев Г.М., Ивлев П.П.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2117218
Дата регистрации	10.08.1998
Правообладатель	Тюменский государственный нефтегазовый университет, Открытое акционерное общество "Технология утилизации бытовых и промышленных отходов"

Описание изобретения

Изобретение относится к способам переработки органических отходов в твердом, жидком и газообразном состоянии и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для утилизации бытовых отходов, а также в отраслях легкой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности и сельском хозяйстве при переработке производственных отходов.

Известен способ переработки мусора путем химического разложения и химического взаимодействия нерассортированного мусора с добавками. Процесс происходит в зонах низких, средних и высоких температур. Зона высоких температур достигается сжиганием кокса [1].

Недостатком известного способа является расход дефицитного кокса.

Известен также способ переработки мусора путем термического разложения и химического взаимодействия не рассортированного мусора с добавками без доступа воздуха при T≥700^oC и давлении P≥0,2 МПа, в качестве добавки используют измельченный карбид кальция, который подают в зону реакции отдельным потоком. Образующиеся продукты реакции конденсируют при нормальной температуре и давлении 0,2 МПа [2].

Недостатком этого способа является использование дорогостоящего и дефицитного карбида кальция, а также переработка органических отходов лишь в одном (твердом) агрегатном состоянии.

Кроме того, известен способ переработки всех видов органических отходов путем гидролиза карбида кальция при T≥700^oC и P≥0,2 МПа, при котором карбид кальция получают путем термического разложения твердых органических отходов совместно с окисью кальция при температуре не менее 1600^oC [3].

Недостатком этого способа является сложность процесса переработки отходов, обусловленная многостадийностью процесса (переработка твердых отходов в карбид, извлечение его, дробление, гидролиз, очистка реактора от твердых продуктов гидролиза).

Задачей изобретения является удешевление процесса переработки и расширение диапазона его применения.

Это достигается тем, что гидролиз карбида кальция и его синтез проводят в едином реакторе и едином технологическом режиме при температуре свыше 1600^oC и избыточном давлении не менее 0,01 МПа в присутствии известняка.

Известно, что при соблюдении условий гидролиза CaC₂ "выше критических для ацетилена" повышение температуры ведет к уменьшению критического давления, т. е. при T_крит_→ ∞,P_крит_→ 0 [3]. Следовательно, если карбид кальция будет реагировать с водой в момент его образования, т.е. при T≥1600^oC, то критическое давление (давление при котором исключается образование ацетилена) будет существенно меньше 0,2 МПа.

Опытным путем установлено, что при T≥1600^oC и избыточном давлении 0,01 МПа, ацетилен в продуктах гидролиза отсутствует. Это обстоятельство позволяет вести переработку отходов при минимальном избыточном давлении (0,01 МПа), что обеспечивает максимальную безопасность процесса переработки.

Для обеспечения процесса переработки органических отходов в едином технологическом режиме образующийся в зоне высокой температуры (T≥1600^oC) карбид кальция разбрызгивается активатором, что исключает образование карбида кальция "на блок" и обеспечивает его гидролиз в зоне более низких температур.

Активатор представляет собой лопостное колесо на валу, который приводится в движение электромотором. В зоне высокой температуры неизбежно протекает реакции CaO + C ---> CaC₂ + CO, образующийся жидкий карбид кальция, попадая на лопость активатора, разбрызгивается. Капельки жидкого карбида кальция, попадая в зону более низкой температуры, взаимодействуют со свободной или пирогенетической водой с образованием CaC₂ + H₂O ---> CaO + C_nH_m.

В целом технологический режим выглядит следующим образом: в зоне высокой температуры, т. е. в дуговом разряде, где температура выше 2000^oC при пиролизе твердых органических отходов совместно с известняком CaCO₃ неизбежно протекают следующие реакции:
при разложении органического вещества образуется углерод;
при разложении известняка CaCO₃ ---> CaO + CO₂ (T≥800^oC) образуется окись кальция CaO или гидроокись кальция Ca(OH)₂, образующийся углерод реагирует с окисью кальция с образованием карбида кальция по схеме
CaO + 3C = CaC₂ + CO.

Окись кальция в случае использования известняка образуется по схеме
CaCO₃ ---> CaO + CO₂ (T≥800^oC).

В случае использования гидроокиси кальция по схеме
C(OH)₂ ---> CaO + H₂O (T≥500^oC).

Образующийся карбид кальция (CaC₂) разбрызгивается активатором и в зоне умеренной температуры реагирует с водой с образованием метана и его гомологов, т. е. карбид кальция возникает лишь как промежуточный продукт, существует лишь ничтожные доли секунды и убедится, что он возникает, можно лишь сравнением состава газа при пиролизе органического вещества с известью и без нее. Образующийся в зоне высокой температуры CaC₂ разбрызгивается активатором, что обеспечивает гидролиз карбида с образованием углеводородов нефтяного ряда. В конечном счете продукты переработки твердых органических отходов будут представлены продуктами их пиролиза твердых органических (CO₂, CO, CH₄ и др.) и продуктами их гидролиза CaC₂ (CH₄, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂, C₆H₁₄, ..., C_nH_m).

Для того чтобы свободная и пирогенетическая вода наиболее полно реагировала с образующимся карбидом кальция, продукты переработки должны выводиться из реактора в его нижней части. Для утилизации жидких органических отходов применяется та же схема, но они предварительно смешиваются с твердыми органическими отходами.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет отказаться от получения карбида кальция, в карбидных печах, его извлечения, дробления, гидролиза в специальных установках, что существенно упрощает процесс переработки органических отходов на основе гидролиза карбида кальция в сверхкритических для ацетилена условиях и делает этот способ максимально приемлемым для утилизации отходов, поскольку переработка органических отходов происходит в едином технологическом режиме.

Формула изобретения

Способ переработки органических отходов, включающий термическое разложение органических отходов в присутствии оксида кальция без доступа воздуха, гидролиз карбида кальция при температуре не менее 700^oC, отличающийся тем, что гидролиз карбида и его синтез проводят в едином реакторе и в едином технологическом режиме при температуре свыше 1600^oC и избыточном давлении не менее 0,01 МПа в присутствии известняка, причем образующийся карбид кальция разбрызгивают активатором, что исключает образование карбида кальция "на блок" и обеспечивает его гидролиз.

Изобретение "СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ" (Шантарин В.Д., Антипьев В.Н., Шинкеев Г.М., Ивлев П.П.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога