РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБАПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,

ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

(51) МПКB29B 17/02 (2006.01)

(19) RU (11) 2 385 805(13) C1

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21), (22) Заявка: 2008135920/12, 05.09.2008

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 05.09.2008

(45) Опубликовано: 10.04.2010 Бюл. № 10

(56) Список документов, цитированных в отчете опоиске: RU 2269415 С2, 10.02.2006. JP 56065090 А,

02.06.1981. RU 2251483 С2, 10.05.2005. RU72223 U1, 10.04.2008. RU 2057012 C1,27.03.1996.

Адрес для переписки:127543, Москва-543, а/я 776, И.А. Антуфьеву

(72) Автор(ы):Антуфьев Игорь Александрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):Российская Академия сельскохозяйственныхнаук Государственное научное учреждениеВсероссийский научно-исследовательскийинститут электрификации сельскогохозяйства (ГНУ ВИЭСХРОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) (RU),Антуфьев Игорь Александрович (RU),Стребков Дмитрий Семенович (RU)

(54) УТИЛИЗАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО(57) Реферат:

Представлены способ и устройство дляутилизации шин с целью получениянаибольшего выхода углеводородов,используемых в качестве топлива. Способутилизации изношенных шин включаетпредварительный прогрев, стадию пиролиза,конденсацию газообразных продуктов.Предварительный прогрев шин и их пиролизпроводят внутри одного герметизированноготехнологического объема в бескислороднойсреде. Пиролиз осуществляют в особомпиролизаторе с центральным узким каналом,где действующими факторами пиролизавыступают горячие газы, инфракрасноеизлучение стенок канала и регулируемыйобъем восстановительных газов, температурукоторых регулируют электрическимиспиральными нагревателями перед подачей их

в пиролизатор. Обгоревший металлокордподают в приемно-запорный рог пиролизатораи направляют далее на установку отделенияуглеродных остатков от металлокорда, гдеразделяют углеродные остатки и металлокордв различные бункеры. Газы, содержащиенесконденсированные углеводороды послепрохождения холодильника, заново подаютсяв топочное устройство, затем в пиролизатор ихолодильник, осуществляя тем самымзамкнутый цикл без выброса вредностей ватмосферу. Техническим результатомзаявленных изобретений является возможностьобеспечения полностью управляемогоэкономически выгодного процесса утилизациибольшого количества шин без выбросоввредных веществ в окружающую среду. 2 н. и 1з.п. ф-лы, 8 ил.

Ñòð.: 1

ru

RU

2385805

C1

1C

50

85

83

2U

R

RUSSIAN FEDERATION

FEDERAL SERVICE FOR INTELLECTUAL PROPERTY,PATENTS AND TRADEMARKS

(51) Int. Cl.B29B 17/02 (2006.01)

(19) RU (11) 2 385 805(13) C1

(12) ABSTRACT OF INVENTION

(21), (22) Application: 2008135920/12, 05.09.2008

(24) Effective date for property rights: 05.09.2008

(45) Date of publication: 10.04.2010 Bull. 10

Mail address:127543, Moskva-543, a/ja 776, I.A. Antuf'evu

(72) Inventor(s): Antuf'ev Igor' Aleksandrovich (RU)

(73) Proprietor(s): Rossijskaja Akademija sel'skokhozjajstvennykhnauk Gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenieVserossijskij nauchno-issledovatel'skij institutehlektrifikatsii sel'skogo khozjajstva (GNUVIEhSKh ROSSEL'KhOZAKADEMII) (RU),Antuf'ev Igor' Aleksandrovich (RU),Strebkov Dmitrij Semenovich (RU)

(54) RECYCLING OF CAR TYRES METHOD AND DEVICE(57) Abstract:

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: method and device are proposed

for recycling of tyres in order to produce largestyield of carbohydrates used as fuel. Method forrecycling of worn tyres includes preheating, stage ofpyrolysis, condensation of gaseous products.Preheating of tyres and their pyrolysis are carriedout inside one sealed technological volume inoxygen-free medium. Pyrolysis is carried out in aspecial pyrolysis reactor with a central narrowchannel, where actors of pyrolysis are hotgases, infrared radiation of channel walls andcontrolled volume of reducing gases, temperature ofwhich is controlled by electric spiral heaters priorto their supply into pyrolysis reactor. Burnt metal

cord is supplied into receiving-locking horn ofpyrolysis reactor and are further sent toinstallation for separation of carbonic residue frommetal cord, where carbonic residue and metal cordare separated into various hoppers. Gases thatcontain non-condensed carbohydrates after goingthrough refrigerator are again sent to furnaceplant, then to pyrolysis reactor and refrigerator, thuscompleting closed cycle without exhaust of hazardoussubstances into atmosphere.

EFFECT: provision of possibility to maintainfully controlled economically feasible process ofrecycling of large number of tyres withoutenvironment pollution.

3 cl, 8 dwg

Ñòð.: 2

en

RU

2385805

C1

1C

50

85

83

2U

R

RU 2 385 805 C1

Изобретение относится к экологии и химическому производству, в частности ктермической утилизации автомобильных шин с получением углеводородного топливаи других продуктов пиролиза.

Известен способ утилизации шин путем сжигания их во вращающихся цементныхпечах [Здоров А.И. и др.] (www.waste.com.ua/ cooperation/2007/theses/zdorov.html).Процесс сжигания в цементных печах в качестве добавки шин к основному топливупроисходит при температуре свыше 1450°С и сопровождается разложением токсичныхвеществ - диоксинов и др. Тяжелые металлы в топочном пространстве переходят вшлак, золу, а затем в клинкер, образуя с входящими в клинкер минераламихимические соединения.

Недостаток способа в том, что основной проблемой, тормозящей данный процесс,является недостаток мест для сбора старых покрышек, а также отсутствиеспециальной тары, куда эти покрышки можно складировать. В результате всего этогостарые покрышки в большом количестве валяются повсеместно, загрязняяокружающую среду. Кроме того, далеко не всегда сгорание шин в печи являетсяполным, а отходящие газы свободны от вредных веществ, загрязняющихатмосферный воздух.

Известны способы утилизации шин при переработке их в крошку и дальнейшемиспользовании, например, в дорожном строительстве. В качестве демонстрации такихспособов взят способ, применяемый вЯпонии (www.autoonline.com.ua/news/index.php?id=485). Крошку и порошок из совсемизношенных шин в Японии добавляют в асфальт. Такое дорожное покрытие отличноработает в мягкую японскую зиму, когда мокрый снег на дорожном полотне то тает,то вновь схватывается коркой. Резиновые крошки раскалывают лед, повышая ибезопасность на дорогах, и стоимость покрытия. Оно дороже обычного в три, а то и вчетыре раза.

Недостатком такого способа является тот факт, что в резиновой пыли содержитсябольше канцерогенных веществ, чем в выхлопных газах двигателей, которые до этогосчитались традиционными источниками загрязнения окружающей среды (см.«Известия», 5 марта 2002 года). С экологической точки зрения такой способ (прилюбой степени совершенства) вообще не может быть приемлем в больших городах иоживленных магистралях.

Известен способ утилизации шин в мазут. Основу способа составляет процесс,начинающийся загрузкой нарезанных шин через бункер в основную колонну. Затемкуски шин поджигаются в нижней части колонны. При этом загрузочный бункер иотсек выгрузки закрыты. Вся резина прогревается, но не горит (за исключениемнижней части, которая тлеет). С помощью дымососа углеводородные фракции,выделяемые при нагреве резины, высасываются дымососом из основной колоннычерез циклон с сепаратором и две охлаждающиеся колонны, в которыхуглеводородные фракции охлаждаются и конденсируются, превращаясь в жидкоепиролизное топливо. Те фракции, которые не конденсировались, в качестве газанаправляются частично в основную колонну, а частично на выброс. Вода дляохлаждения является оборотной и используется повторно (www.mazut.net/proizvod.html).

Недостатками процесса являются сложность создания процесса должного тленияшин, трудности регулирования нужной температуры, наличие операции разрезанияшин на мелкие части, прерывистость процесса и загрязнение окружающей средывредными веществами.

Известен способ утилизации изношенных шин с получением водорода (Waste-to-

Ñòð.: 3

DE

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

hydrogen plant to be demonstrated. Chem. Eng.(USA). 2004. 111, №1, с.15), осуществляемыйкорпорацией Startech Environmental Corp. Процесс, используемый Startech EnvironmentalCorp., предусматривает применение мембранной технологии для выделения водородаиз синтез-газа. Последний синтезируется в реакторе с использованиемплазменно-дугового процесса, обеспечивающего при температуре свыше 1650°Сполную деструкцию исходного материала с образованием атомарного водорода.Процесс осуществляется на термостойких мембранах, выполненных из оксидаалюминия. Конечный продукт, получаемый по используемой корпорацией StartechEnvironmental Corp.технологии, содержит 99% Н2 и менее 10 ppm CO. (См. http://goliath.ecnext.com/coms2/gi_0199-633156/Waste-to-hydrogen-plant-to.html).

Недостатком способа является то обстоятельство, что процесс сложный, требуеточень квалифицированного контроля и не может быть рекомендован для широкогокруга производственников даже в крупных промышленных центрах. Кроме того,производство всегда остается крайне взрывоопасным.

За прототип взят способ по патенту РФ 2269415, при котором осуществляютпиролиз измельченных шин в реакторе при температуре 550-800°С в средевосстановительного газа, полученного в генераторе восстановительных газов,содержащих углеводороды, и осуществляют разделение продуктов пиролиза. Частьвыходящих из реактора газообразных продуктов пиролиза с парами жидкихуглеводородов подают в генератор восстановительных газов и тепловой агрегат, адругую часть выходящих из теплового агрегата дымовых газов подают в генераторвосстановительных газов и реактор.

Недостатком прототипного способа является наличие стадии измельчения шин ичувствительность процесса к наличию или отсутствию водяных паров, которыеавторы пытаются заместить дымовыми газами. Кроме того, установка загрязняетвоздух рабочей зоны вредными веществами.

Предлагаемый нами способ в краткой и приближенной формулировке можновыразить следующим образом:

Способ утилизации изношенных шин, включающий предварительный прогревсырья, стадию пиролиза, конденсацию газообразных продуктов, отличающийся тем,что предварительный прогрев шин и их пиролиз проводят внутри одногогерметизированного технологического объема, причем пиролиз осуществляют вособом пиролизаторе с центральным узким каналом, где действующими факторамипиролиза выступают горячие газы, инфракрасное излучение стенок канала ирегулируемый объем восстановительных газов; при этом газы, содержащиенесконденсированные углеводороды после прохождения холодильника, зановоподаются в топочное устройство и затем в пиролизатор, осуществляя тем самымзамкнутый цикл без выброса вредностей в атмосферу; при этом температура газоврегулируется (корректируется) электрическими спиральными нагревателями перед ихподачей в устройство для пиролиза; помимо этого обгоревший металлокорд изприемно-запорного рога пиролизатора удаляют и направляют на установкуотделения углеродных остатков от металлокорда, где разделяют углеродные остаткии маталлокорд в различные бункеры.

Известны устройства для утилизации автомобильных шин.В Беларуси (http://equipserver.ru/b.pl?id=14016 и www.szos.nm.ru) производят

мобильные установки для утилизации автомобильных шин ТПО-500, ТПО-200 иТПО-2000.

Установка ТПО-500 изготавливается в виде модулей, установленных на двух шасси

Ñòð.: 4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

грузового полуприцепа. Основой технологии является способ паротермическогоразложения резины. Установки дают возможность получать более ликвидные посравнению с резиновой крошкой продукты: жидкая углеводородная фракция, близкаяпо внешним признакам к котельному топливу; порошковый углеродныйнаполнитель (аналог технического углерода), который пригоден для использования врезинотехнических смесях, в металлургии, производстве лакокрасочных истроительных материалов и топливных брикетах.

Недостатком установок является их работа при избыточном давлении в камеретермообработки и значительное загрязнение окружающей среды парамиуглеводородов. Кроме того, энергозатраты на единицу утилизируемой продукцииочень высокие, например, для утилизации 500 кг шин в час требуется электрическаямощность от 60 до 100 кВт.

Известны модульные заводы по переработке изношенных шин.Американская компания (см. www.phoenixindustries.ru) Phoenix Industries, LLC

предлагает решения полного цикла по переработке изношенных шин - от целой шиныдо резиновой крошки, являющейся сырьем для их же резинобитумныхустановок AR150M.

Недостатком как отдельных установок, так и модульных конструкций заводов вцелом является отсталость технологий, от которых все страны уже избавляются.Кроме того, основная продукция заводов - резинобитум-малоликвидный материал.При дорожном строительстве этот материал является источником очень сильногозагрязнения окружающей среды, причем более сильного, чем сами шины.

Известны установка и способ для утилизации резиносодержащих отходов методомтермодеструкции по патенту РФ №2057012. Установка включает реактор, котел дляподогрева растворителя, компрессоры, вентиляторы, насосы, емкости и аппаратуру(системы) управления. Конечными продуктами переработки шин являются суспензиярастворенной (деструктированной) резины и парогазовая смесь, которая затемчастично конденсируется, а частично используется как топливо для установки. Призавершении деструкции резины реактор охлаждается, промывается, продувается иразгружается.

Недостатками установки и процесса являются необходимость использованиярастворителей, высокие энергозатраты на единицу утилизируемого сырья,недостаточно эффективная конденсация парогазовой смеси и прерывистость процесса.Прерывистость процесса резко увеличивает затраты ручного труда, электроэнергии исоздает высокую загазованность рабочей (производственной) среды цехов завода.

За прототип устройства взято устройство по патенту РФ №2269415 от 31.10.2006.Установка прототипа содержит систему предварительного подогрева измельченныхшин, реактор с системой отвода образующихся газов, генератор восстановительныхгазов, систему подачи в реактор измельченных шин, приемное устройство длятвердого остатка пиролиза, тепловой агрегат со средством вывода дымовых газов исистему выделения жидкой топливной фракции.

Особенность прототипного устройства состоит в том, что система отводаобразующихся в реакторе газов подключена к генератору восстановительных газов итепловому агрегату, при этом средство вывода дымовых газов подключено кгенератору восстановительных газов и реактору.

Недостатком установки и процесса являются: предварительное измельчение шин,предварительный подогрев шин в отдельном устройстве, что требует много энергии,сложное управление объемом и качеством дымовых газов и восстановительного газа,

Ñòð.: 5

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

а также выброс вредных веществ в атмосферу.Предлагаемое нами изобретение построено по принципу устранения недостатков

перечисленных известных решений, а также - предложения новой технологии иустройства для пиролиза шин.

Новое в техническом решении утилизации шин состоит в том, что средство дляпрогрева шин выполнено в одном помещении (в одном технологическом объеме) спиролизатором. Указанный технологический объем (башня) имеет теплоизоляцию иявляется в то же время складом для хранения доставленных на переработку шин.Указанный технологический объем выполнен с желобами, расположенными попериметру башни под некоторым уклоном для свободного передвижения по ним шинс верхних отметок в сторону более низких отметок башни, причем наклон желобапостоянно увеличивается, так как шина становится все более липкой, вязкой инуждается в большем побуждении для самостоятельного передвижения по желобу.Желоб в некоторых участках имеет ограничительные поворотные пруты дляорганизации скорости движения шин по желобу и необходимой выдержки шин призаданных температурах.

На одном из нижних горизонтов башни выполнено поворотное устройство,поворачивающее шину для вкатывания ее в подвижную секцию элеватора. Подобноеповоротное устройство выполнено также и в верхней части элеватора для сталкиванияподнятых на верхние отметки башни шин в загрузочный бункер пиролизатора.

Центральный канал пиролизатора изготовлен узким, по размерам шин, и набольшем своем протяжении выполнен перфорированным. Перфорированная частьзакрыта герметичной рубашкой, под которую осуществляют подачу горячих газовдля пиролиза, причем температура газов регулируется (корректируется)электрическими спиральными нагревателями перед их подачей в пиролизатор.Удаление пиролизных газов проводится из его центрального канала вблизизагрузочного отверстия пиролизатора.

Кроме того, устройство отличается тем, что пиролизатор выполнен сприемно-запорным рогом, куда соскальзывают бухты металлокорда послепиролизации шин и откуда удаляются крюками второго элеватора для прохождениястадии очистки от сажи на специальном устройстве, обеспечивающем три рабочихположения принимающего пальца для осуществления операций приема металлокорда,уплотнения бухты металлокорда, снятия с него поверхностного слоя сажи исбрасывания бухты металлокорда в приемный бункер. Второй элеватор выполнен свозможностью перемещения с целью не только удаления металлокорда из запорногорога, но и подъема шин из нижних мест резервного хранения на более высокиеотметки модуля 2.

Особенностью устройства является также то, что температура газов и иххимические составляющие регулируются системой замкнутого оборота газов при ихпоследовательном прохождении топочного устройства, пиролизатора,холодильника-конденсатора и снова топочного устройства. Этим самым повышаютсятехнологические возможности процесса, предотвращаются вредные выбросы ватмосферу и появляются возможности регулировать химические составляющиециркулирующих газов с большой точностью. Кроме того, это экономит достаточномного энергии и снижает энерготраты процесса утилизации шин.

В кратком варианте устройство может быть охарактеризовано следующим образом:Устройство для утилизации изношенных шин, состоящее из средств для

предварительного подогрева шин, пиролиза, конденсации отходящих газов,

Ñòð.: 6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

отличающееся тем, что помещение для предварительного подогрева шин выполнено водном герметизированном технологическом объеме (башне) с пиролизатором, причемтехнологический объем и центральный канал пиролизатора снабженывакуумирующим отсосом, подающим газы на холодильник для конденсации, а сампиролизатор выполнен в виде узкого, по размерам шин, центрального канала,заканчивающегося приемно-запорным рогом, для удобного удаления из него бухтметаллокорда, причем часть центрального канала пиролизатора перфорирована ивыполнена герметично закрытой рубашкой для подачи в нее горячих газов; крометого, конструктивное оформление схемы циркуляции газов организовано свозможностью их циркуляции по замкнутому кругу: топочное устройство -пиролизатор-холодильник и снова - топочное устройство; помимо этого основнойтехнологических объем выполнен с круговым, периферически расположеным,желобом для свободного скатывания шин с верхних отметок башни на нижние, гдесоздано приемное поворотное устройство для вкатывания шин в ячейку элеватора,доставляющего их до загрузочного бункера пиролизатора.

Устройство представлено на чертежах 1, 2, 3, 4 и 5, где на фигуре 1 данапринципиальная схема расположения важных для выполнения способа утилизациишин узлов устройства, на фигуре 2 представлено более подробно средство дляпиролизации шин и первый элеватор (в Модуле №1), на фигуре 3 изображен вупрощенном виде второй элеватор (в Модуле №2), на фигуре 4 изображеноустройство для работы с металлокордом, и на фигуре 5 приведена принципиальнаясхема холодильника для конденсации паров углеводородов, отобранныхвакуумирующим устройством от разных участков установки.

Дальнейшее, более подробное описание способа и устройства будет проводиться соссылкой на эти чертежи.

Для осуществления процесса утилизации шин с наибольшим выходом жидкихуглеводородов, которые могут быть использованы в качестве топлива для ДВС, иотносительно небольшим выходом тяжелых углеводородов, напоминающих мазут ибитум, применен способ термического разложения резины. Технологическиепараметры процесса при разном сырье станут несколько различны, но принциптермического разложения везде останется одним и тем же: разложение резины,каучука, резиноподобных композиций ведется вначале в мягких условиях,стимулирующих выделение легкокипящих углеводородов, уже существующих всоставе шин, а затем - в жестких условиях, стимулирующих деструктивные процессы иобразование новых молекул легкокипящих углеводородов из высокомолекулярныхкомпонентов резин и каучуков.

Новое в технологии и техническом решении утилизации автомобильных шинсостоит в том, что предварительный прогрев целых (неразрезанных) шиносуществляют в одном технологическом объеме (башне) с устройством пиролизации.Шины с верхней отметки (загрузочное устройство со шлюзовым питателем) понаклонному желобу, расположенному кругообразно по внутренней сторонетехнологического объема (башни), скатывают на ниже расположенные горизонты, ина протяжении этого времени шины прогреваются до нужной температуры ивыделяют пары легкокипящих углеводородов.

Регулировку температуры и создание бескислородной среды в общемтехнологическом объеме (башне) при прогреве шин на желобе производят присочетанной работе вытяжки (удалении газов из башни) и притока топочных газов вовнутренний объем башни через специальный клапан топочного устройства.

Ñòð.: 7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

Действующими факторами пиролиза шин выступают горячие газы и инфракрасноеизлучение стенок центрального канала. Кроме того, сопутствующим факторомпиролиза является регулируемый объем горячих газов, контактирующих с шиной.

По центральному каналу шину соскальзывают (опускают) вниз в потокевосходящих горячих газов (обладающих поддерживающим эффектом и тормозящимскоротечное падение шины) на нижние отметки устройства в приемно-запорный рог,из которого обгоревший металлокорд захватывают крюками второго элеватора идоставляют во второй модуль установки, где металлокорд освобождают от остатковуглеродных веществ (сажи). Сажу и металлокорд рапределяют в разные сборники.

Особенностью процесса является также то обстоятельство, что температуру газов иих химические составляющие регулируют системой замкнутого оборота газов при ихпоследовательном прохождении топочного устройства, пиролизатора,холодильника-конденсатора и снова топочного устройства, что повышаетэффективность технологического процесса и минимизирует случайные попаданияуглеводородов в атмосферу.

Процесс утилизации шин начинают с момента загрузки их в дозатор 11 (фиг.1 и 2) ипрохождения через шлюзовой питатель 10, после чего шины свободно, но медленноскатывают по желобу 16, находящемуся в зоне прогрева шин, до нижней частипервого элеватора 5 с поворотно-толкательным механизмом 20. Такой же механизмимеется у верхнего конца элеватора.

Наблюдение за движением шин по желобу ведут через стеклянные стены башни, аустранение заторов производят с помощью манипулятора 3', перемещаемого покруговому монорельсу 3.

Температурные параметры в зоне прогрева шин поддерживают в диапазоне,наиболее подходящем для рецептуры конкретного сырья, например, в диапазоне 90-180, а иногда даже 200 градусов и выше. Время выдержки шин в зоне прогрева такжеизменяют в зависимости от конкретной рецептуры сырья, например 1-3 часа и дажеболее.

Элеватором шины поднимают до бункера дозатора 11'' и проталкивают в него,обеспечивают проскальзывание их в центральный канал 7 пиролизатора. Температуругазов регулируют электрическими спиральными нагревателями 14 перед их подачей врубашку 6 пиролизатора. Пиролизацию шин производят при температурах 450-800градусов, в зависимости от исходной рецептуры шин.

После прохождения стадии пиролизации металлокорд с углеродными остатками изприемно-запорного рога 8 (фиг.2) удаляют с помощью крюков 21 на элеваторе 9.Элеватором 9 металлокорд поднимают до бункера дозатора 11'', имеющего затворноеустройство 22. Из дозатора 11'' металлокорд подают на палец 23, имеющего трирабочих положения, согласно положениям поворотного устройства 25 и стержня 24(см. фиг.4).

В первом, вертикальном, положении (фиг.4, А) пальцем принимают металлокорд иззатворного устройства 22.

Во втором, горизонтальном, положении (фиг.4, Б) пальцем удерживаютметаллокорд при наползании на него полого штока 27 с ограничительным диском 26,уплотняют бухту металлокорда между полудисками 25' поворотного устройства 25 иограничительным диском 26 полого штока 27 и затем вращающимися щетками 28снимают углеродные остатки шин на металлокорде. Операцию осуществляют надприемным бункером 19, предназначенным для сбора углеродных остатков.

В третьем, перевернутом, положении (фиг.4, В) пальцем 23 сбрасывают

Ñòð.: 8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

металлокорд в приемный бункер 19', предназначенный для приема металлокорда.Порядок операций в данном случае выглядит следующим образом:прием металлокорда на палец; передвижение стержня с поворотным устройством и

пальцем в сторону полого штока; переход пальца в горизонтальное положение(поворот на 90 градусов); уплотнение массы металлокорда между полудискамиповоротного устройства и ограничительным диском на полом штоке при егонаползании на палец; соскабливание вращающимися щетками углеродных остатковрезины; переход пальца в вертикальное положение (обратный поворот на 90градусов); передвижение стержня с поворотным устройством и пальцем в исходноеположение; поворот пальца на 180 градусов и сбрасывание металлокорда с пальца вприемный бункер.

Газы и пары углеводородов, образующиеся на разных стадиях процесса и в разныхучастках установки утилизации шин, направляют на конденсацию в холодильник(фиг.5) особой конструкции и обеспечивают конденсацию паров минимум в трифракции углеводородов. Пары легких углеводородов, например С1-С5,несконденсировавшиеся в холодильнике, направляют заново в печное (топочное)устройство по замкнутому циклу и исключают выброс вредностей в атмосферу.

В расширенной и уточненной формулировке способ можно охарактризоватьследующим образом.

Способ утилизации изношенных шин, включающий предварительный прогревсырья, стадию пиролиза, конденсацию газообразных продуктов, отличающийся тем,что предварительный прогрев шин и их пиролиз проводят внутри одногогерметизированного технологического объема в бескислородной среде, причемпиролиз осуществляют в особом пиролизаторе с центральным узким каналом, гдедействующими факторами пиролиза выступают горячие газы, инфракрасноеизлучение стенок канала и регулируемый объем восстановительных газов,температуру которых регулируют электрическими спиральными нагревателями передподачей их в пиролизатор; помимо этого, обгоревший металлокорд подают вприемно-запорный рог пиролизатора и направляют далее на установку отделенияуглеродных остатков от металлокорда, где разделяют углеродные остатки иматаллокорд в различные бункеры; при этом газы, содержащие несконденсированныеуглеводороды после прохождения холодильника, заново подаются в топочноеустройство, затем в пиролизатор и холодильник, осуществляя тем самым замкнутыйцикл без выброса вредностей в атмосферу.

Процесс осуществляют на устройстве (фиг.1), состоящем из двух модулей: модуля 1для проведения предварительного прогрева шин и их пиролиза и модуля 2 дляпроведения операций по разделению углеродных остатков шин и металлокорда.

Модуль 1 содержит внешние 1 и внутренние 2 стеклянные стены, монорельс 3 длядистанционного манипулятора 3', топочное устройство 4, элеватор 5 для подъемашин, рубашку 6, закрывающую перфорированную часть пиролизатора, ипиролизатор 7 с герметичной крышкой 7'. Основной канал пиролизатора выполненвнизу приемно-запорным рогом 8, где горячий металлокорд накапливается итормозит продвижение шин по основному каналу пиролизатора. Для удаленияметаллокорда выполнен второй элеватор 9, связывающий оба модуля. Модуль 1выполнен со шлюзовыми питателями 10 и 10', один из которых (внешний) оборудованбункером 11 для загрузки шин. Другой подобный бункер 11' выполнен на основномканале пиролизатора, и третий подобный бункер 11'' установлен в модуле 2 наустройстве для разделения металлокорда и углеродных остатков сгоревшей резины.

Ñòð.: 9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

Центральный канал пиролизатора в верхней части выполнен с трубой 12 дляактивного удаления пиролизных газов, поступающих из топочного устройства черезтрубу 13 и спиральный электрический нагреватель 14 в рубашку пиролизатора.Спиральный электрический нагреватель выполняет функции регулятора температурыгазов, подающихся в рубашку пиролизатора.

Часть технологического объема модуля 1 в месте нахождения приемно-запорногорога выполнена элементами 15 с целью герметизации и теплозащиты.

По внутренней поверхности модуля 1 выполнен желоб 16, причем наклон желобапостоянно увеличивается, поскольку шина в процессе прогрева становится все болеелипкой, вязкой и нуждается в большем побуждении для передвижения по желобу.

Технологический объем модуля 1 выполнен герметичным с постоянным отсосом(удалением) газов через патрубок 17. Восполнение удаленных газов и выравниваниедавления в технологическом объеме происходит через топочное устройство,выполненное со специальным клапаном (не показан).

Модуль 2 содержит устройство 18 для разделения металлокорда и углеродныхостатков шин и сбора их в бункеры 19. В этом же модуле выполнены помещения li, LIи Jj для резервного хранения шин, готовых для утилизации.

На фигуре 2 более подробно представлен участок с первым элеватором ипиролизатором (модуль 1). Элеватор выполнен с поворотным механизмом 20,направляющим шины в ячейки элеватора. Подобный механизм сделан и на верхнейотметке элеватора для направления шин в центральный канал пиролизатора.

Второй элеватор (фиг.3) снабжен крюками 21 для удаления бухт металлокорда изприемно-запорного рога пиролизатора и доставки их к загрузочному бункеру (вмодуле 2), снабженному запорно-дозирующим устройством 22. Средство дляотделения углеродных остатков от металлокорда выполнено с пальцем 23,закрепленным подвижно на стержне 24 посредством поворотного приспособления 25,имеющего ограничительные полудиски 25', которые ограничивают передвижениебухты металлокорда при движении на него ограничительного диска 26 пологоштока 27. Вращающиеся щетки 28 закреплены на шарнире 29 и выполнены свозможностью раздвигаться и сдвигаться в заданном алгоритме, осуществляяфункцию постепенного обхвата бухты металлокорда и удаления с нее частиуглеродных остатков шин. Шарниры укреплены на роторе 30 или еготехнологическом продолжении, передавая вращение от мотора 31.

Средство 32 выполнено с возможностью обеспечения движения стержня вгоризонтальном направлении, а пальца - с возможностью обеспечения трех рабочихположений (см. фиг.4 положения А, Б и В).

Все газы, удаляемые из технологического объема модуля 1 и пиролизатора,поступают в специальный холодильник (фиг.5), который изготовлен с узкимпатрубком 33 и большим объемом 34, охлаждаемый фигурным (для усилениятурбулентности) проточным объемом 35, снабженным входным 36 и выходным 37штуцерами для интенсивной циркуляции хладоагента.

Для увеличения турбулентности и замедления движения газов на холодильникевыполнено расширение 38. С целью сбора разных фракций углеводородов нахолодильнике выполнены трубы 39, часть из которых снабжена охлаждающимирубашками 40.

Патрубок 41 выполнен на выходе холодильника и служит для подсоединениявоздуходувки, направляющей отработанные газы с некоторым количеством легкихуглеводородов в топочное устройство по замкнутому циклу, минуя выбросы в

Ñòð.: 10

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

атмосферу.Источники информации1. Здоров А.И. и др.] (см. http://www.waste.com.ua/cooperation/2007/theses/zdorov.html)2. http://www.autoonline.com.ua/news/index.php?id=4853. Газета «Известия», 5 марта 2002 года4. www.mazut.net/proizvod.html5. Chem. Eng.(USA). 2004. 111, №1, с.15. Waste-to-hydrogen plant to be demonstrated. (http:

//goliath.ecnext.com/coms2/gi_0199-633156)6. Патент РФ 2269415 от 31.10.2006.7. http://equipserver.ru/b.pl?id=14016 и www.szos.nm.ru8. www.phoenixindustries.ru9. Патент РФ №2057012.

Формула изобретения1. Способ утилизации изношенных шин, включающий предварительный прогрев,

стадию пиролиза, конденсацию газообразных продуктов, отличающийся тем, чтопредварительный прогрев шин и их пиролиз проводят внутри одногогерметизированного технологического объема в бескислородной среде, причемпиролиз осуществляют в особом пиролизаторе с центральным узким каналом, гдедействующими факторами пиролиза выступают горячие газы, инфракрасноеизлучение стенок канала и регулируемый объем восстановительных газов,температуру которых регулируют электрическими спиральными нагревателями передподачей их в пиролизатор; помимо этого, обгоревший металлокорд подают вприемно-запорный рог пиролизатора и направляют далее на установку отделенияуглеродных остатков от металлокорда, где разделяют углеродные остатки иметаллокорд в различные бункеры; при этом газы, содержащие несконденсированныеуглеводороды после прохождения холодильника, заново подаются в топочноеустройство, затем в пиролизатор и холодильник, осуществляя тем самым замкнутыйцикл без выброса вредностей в атмосферу.

2. Устройство для утилизации изношенных шин, состоящее из средств дляпредварительного подогрева шин, пиролиза, конденсации отходящих газов,отличающееся тем, что помещение для предварительного подогрева шин выполнено водном герметизированном технологическом объеме (башне) с пиролизатором, причемтехнологический объем и центральный канал пиролизатора снабженывакуумирующим отсосом, подающим газы на холодильник для конденсации, а сампиролизатор выполнен в виде узкого, по размерам шин, центрального канала,заканчивающегося приемно-запорным рогом, для удобного удаления из него бухтметаллокорда, причем часть центрального канала пиролизатора перфорирована ивыполнена герметично закрытой рубашкой для подачи в нее горячих газов; крометого, конструктивное оформление схемы циркуляции газов организовано свозможностью их циркуляции по замкнутому кругу: топочное устройство -пиролизатор-холодильник и снова - топочное устройство; помимо этого основнойтехнологических объем выполнен с круговым периферически расположеннымжелобом для свободного скатывания шин с верхних отметок башни на нижние, гдесоздано приемное устройство для вкатывания шин в ячейку элеватора и доставки ихдо загрузочного бункера пиролизатора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пиролизатор выполнен сприемно-запорным рогом для организации приема бухт металлокорда и переноса их

Ñòð.: 11

CL

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

крюками второго элеватора на средство для отделения углеродных осадков сметаллокорда, причем средство для очистки металлокорда выполненообеспечивающим три рабочих положения принимающего пальца для осуществленияопераций приема металлокорда, уплотнения бухты металлокорда, снятия с него сажинад бункером приема сажи и сбрасывание бухты металлокорда в отдельныйприемный бункер.

Ñòð.: 12

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

RU 2 385 805 C1

Ñòð.: 13

DR

RU 2 385 805 C1

Ñòð.: 14

RU 2 385 805 C1

Ñòð.: 15

RU 2 385 805 C1

Ñòð.: 16

RU 2 385 805 C1

Ñòð.: 17