RU1811535C

RU1811535C - Способ получени водорода, окиси углерода и других продуктов, пригодных к дальнейшему использованию, и установка дл его осуществлени

Info

Publication number: RU1811535C
Application number: SU894742650A
Authority: RU
Inventors: Тогнаццо Валерио
Original assignee: Valerio Tognatstso
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1993-04-23
Also published as: AU599234B2; JPH02504157A; IS1528B; FI92600C; EP0362281A1; RO110529B1; FI92600B; AU1675988A; MW6289A1; IE881618L; IL86540A; BR8807521A; DK596189D0; DK596189A; FI895679A0; IE60823B1; EP0292987B1; JP2515870B2; US5310411A; ATE66243T1

Description

Данное изобретение относитс к способу и устройству дл преобразовани горючих загр зн ющих веществ или отработанных материалов вчистую энергию и продукты, пригодные к дальнейшему использованию .

Целью данного предложени вл етс обеспечение возможности полной переработки исходного сырь при сохранении чистоты окружающей среды.

На фиг. 1 схематично показана машина, используема дл реализации этого процесса; на фиг, 2 --общий вид установки, в кото- рой используетс машина по данному изобретению; на фиг. 3 - в укрупненном масштабе деталь на фиг. 2.

В соответствии со способом по данному изобретению предусматриваетс ввод обрабатываемого материала в дезинтегратор 1, где этот материал подвергаетс действию кислородоводородного пламени 2, обеспеел

СА)

СП

со

чивающего полное термическое разложение дл извлечени горючих газов, негорючих газов и инертных материалов.

Из дезинтегратора 1 выходит смесь, в состав которой вход т в основном двуокись углерода, водород, моноокись углерода, вод ной пар и жидкие отходы. Все это падает в водную массу 3, котора превращает жидкие отходы в инертные материалы и в то же врем нагреваетс , в результате чего получают пар,

Инертные материалы извлекают и ис- пользуют дл различных назначений (например в строительстве), тогда как. газы, смешанные с паром, поступают в фильтр- термореактор 4, где содержитс углеродистый материал. . .

В нём углерод реагирует с вод ным паром с образованием монооксида углерода и водорода, и кроме того, очищает и преобразует иные газы. Так как углерод реагирует эндотермически, то необходимое дл реакции количество тепла поступает от дезинтегратора 1. ....,.

Из фильтр-термореактора 4 выход т во- д о род, монОбкись углерода и другие полностью утилизируемые газообразные продукты.

Затем эти газы охлаждаютс с помощью теплообменника, и после очистки и обогащени паром они подаютс в конвертер 5, где моноокись углерода и пар в присутствии подход щего катализатора преобразуетс в двуокись углерода и водород, охлажденные до 200°С.

- Далее двуокись углерода отверждаетс охлаждением до -70°С, тогда как водород, прошедший фильтр б, можно использовать в топливных чейках дл получени электроэнергии .

Если в конвертере А применить другие катализаторы, то можно превращать моноокись углерода и водород в метан либо соедин ть водороде азотом и получать аммиак.

Предлагаемый способ можно с успехом осуществл ть при помощи устройства, схематично изображенного на фиг. 1, 2 и 3.

Из этих рисунков видно, что устройство по данному изобретению состоит из дезинтегратора 1 с кислородно-водородным пламенем 2, к которому по трубе подаютс раздробленные, рассортированные, высушенные и т, д. отходы.

Часть упом нутой трубы 3 проходит между двум ртутными клапанами 4 и 5.

У ртутных клапанов имеетс цилиндрический корпус б, сверху которого находитс гидравлический поршень 7, управл ющий крышкой 8, осуществл ющий закрывание в выходных трубах 9,9 .

Герметизирующа крышка 8 частично погружена в ртуть 10, заключенную в промежуточном пространстве 11, соединенном с расширительной камерой 12,

у входной трубы 3 имеетс наклонна задвижка 13, управл ема гидравлическим поршнем 14, тогда как сверху находитс выступ 15, который служит дл защиты пространства 11 во врем работы..

Между ртутными клапанами 4, 5 у верх ней части трубы 9 находитс воздушный

всасывающий насос 16, и, кроме того, с

внутренней областью дезинтегратора 1 по

трубе 1.7 соедин етс всасывающий насос

5 18. ;.. ;... . . . . ..-.. -; - . ..: .. .; Под вторым ртутным клапаном 5 находитс труба 9 , котора служит дл входа в дезинтегратор 1. :

Дезинтегратор 1 выполнен из огнестой0 кого материала имеет по существу сводчатую форму. Его свод .19 подпирает множество гидравлических поршней 20, которые воздействуют на тороидальный толкатель 21, наход щийс внутри

5 дезинтегратора 1, и высокотемпературное копье 22. , .. ,. . / -,

Толкатель 21 перемещаетс соосно с копьем 22 вдоль него, причем концевой участок копь размещаетс у внутренней коль0 цевой горловины 23 дезинтегратора 1.

Дно 24 дезинтегратора 1 имеет чуть вогнутую форму дл удержани некоторого количества жидкого материала, и, кроме того, в нем имеетс по центру отверстие 25 дл

5 прохода продуктов, получаемых при распаде , и внутренний змеевик 26, соединенный с теплообменником,

Дезинтегратор 1 размещаетс внутри фильтра-термореактора 27, имеющего по

0 существу цилиндрическую форму, внутри него содержитс углерод.

Дл заполнени у фильтра-термореактора 27 имеетс труба 28, у которой на конце наход тс два ртутных клапана, идентичных

5 уже упоминавшимс клапанам 4, 5.

Фильтр-термореактор 27 размещаетс соосно внутри холодильника 29 аналогичной формы, где наход тс два соосных водных сло 30, 31, получаемые за счет двух

0 кольцевых отверстий в крышке 32 холодильника 29.

У кожуха есть две кольцеобразные концентрические стенки 33,34, где содержитс вода; кроме того, они служат дл конденса5 ции пара, поступающего через расположен- ный по периметру промежуток 35 упом нутого холодильника 29 из заполненного водой резервуара 36 расположенного у основани упом нутых концентрических конструкций.

В резервуаре 36 находитс змеевик 37, соединенный с теплообменником (не показан на рисунках). Дл удалени из устройства материала, попадающего на дно резервуара 36, служит лента транспортера 38.

Место выхода ленты транспортера 38 размещаетс между двум ртутными клапанами , идентичными с ранее упом нутыми.

Труба 39, расположенна у основани холодильника 29, соедин ет его с конвертером 40, выполненном из нескольких концентрических секций 41, в каждой из которых размещаетс особый катализатор в зависимости оттого, какой газ следует получать на выходе. У секций 41 имеютс водные инжекторы (не показаны на рисунках) и заполнительные приспособлени 42 дл соединени с загрузочной трубой 28,

У оснований секций 41 конвертера 40 также имеютс приспособлени 43 дл выгрузки .

Конвертер 40 соединен трубой 44 с за- мораживателем 45, охлаждаемым посредством змеевика 46, соединенного с типовым тепловым насосом, не показанным на рисунках , у его основани предусмотрены толкатели 47 дл выгрузки по склону 48 льда и отходов от реакции.

У нижнего конца склона 48 находитс лента 49, она служит дл транспортировки льда со склона 48 за пределы машины.

Морозильник 45 соедин етс с самоочистительным водородным фильтром 50, который в свою очередь сообщаетс с внешним пространством опо трубе 51, снабженной ртутным клапаном 52, идентичным с теми, что уже описаны выше.

Все это в целом заключено в кожух 53, заполненный какими-либо инертными газами , например диоксидом углерода с тем, чтобы избежать утечек воздуха внутрь машины и гарантировать ее безопасность.

Устройство по данному изобретению действует следующим образом: по трубе 3 к ртутному клапану 4 подаетс по возможности обработанный, раздробленный, рассортированный ц.высушенный материал.

На прот жении заранее установленных интервалов гидравлические поршни 7 поднимают крышку 8, в результате чего открываетс отверстие в трубе 9, и ртуть 10, переливаетс в камеру 12, стекает назад в промежуток 11.

Как только крышка 8 полностью поднимаетс , наклонна задвижка 13, управл ема гидравлическим поршнем 14, начнет двигатьс вниз. Выступ 15 сверху задвижки 13 закроет ту часть промежутка 11, котора

в противном случае будет заполнена материалом , поступающим через кдэпан 4.

По прохождении заданного количества материала задвижка 13 йснова закрывает 5 трубу 3, тогда как крышка 8 закрывает трубу 9, После этих двух этапов приводитс в действие насос 16, наход щийс сверху трубы 9; он откачивает воздух, проникающий через клапан 4 вместе с обрабатываемым ма0 териалом. .

Как только в трубе 9 восстанавливаетс вакуум, открываетс ртутный клапан 5 при помощи такого же механизма, что клапан 4. и материал по трубам 9 поступает в дезин5 тегратор 1.

Когда клапан 8 открыт, в трубу 9 могут попасть какие-либо газы из дезинтегратора 1, однако они откачиваютс и направл ютс назад в дезинтегратор с помощью всасыва0 ющего насоса 16 по трубе 17.

Материал, накопленный внутри дезинтегратора 1, транспортируетс с помощью толкател 21 через кольцевую горловину 23, где он уплотн етс .5 На этом этапе материал входит в контакте высокотемпературным подъем 22, охлаждает его и действует в качестве затычки дл расположенной ниже камеры дезинтегратора 54.

0 В результате частично предупреждаетс утечка газа, а верхн часть дезинтегратора 1 защищаетс от действи теплового излучени от кислородно-водородного пламени , температура которого достигает при5 мерно 2000°С.

Уплотненный материал поступает через горловину 23, и благодар особой форме кислородно-водородного пламени 2, полученной за счет наклона питающих труб,

0 четыре раза подвергаетс разложению, в первый раз в головной части пламени, а второй, третий и четвертый раз в хвостовой, что показано пунктиром на фиг. 1.

Часть разлагаемого материала собираетс у основани 10 дезинтегратора 1 и тем

5 самым экранирует его от пр мого контакта с пламенем.

Из горловины жидкий материал и газы попадают в заполненный водой резервуар 36, где с помощью змеевика 37 поддержи0 ваетс посто нна температура. Осаждаемые в воде 36 твердые вещества удал ютс при помощи ленты транспортера 38 и выгружаютс наружу.

В результате охлаждени водой продук5 тов распада возникает пар, смешивающийс с имеющимис там газами: диоксидом углерода, монооксидом углерода и т. д. По трубе 55, ведущей в фильтр-термореактор 4, Эти газы попадают в последний, заполненный углеродистой массой через трубу 28. Благодар теплоте, поглощаемой из дезинтегратора 1, углерод в фильтре-термореакторе 4 реагирует с газами, в результате получаютс монооксид углерода и водород при дальнейшей очистке других газов.

Полученные при этом газы проход т по трубе 56 в охладитель 29, где они следуют через водные слои 30, 31, охлаждаютс , стабилизируютс и очищаютс при сбалансировании отношени НаО к СО.

Охлажденные и обращенные водой газы поступают к конвертер 40, в колоннах которого имеютс слои различных катализаторов , при этом первый слой состоит из РеаОз-СгаОз, а второй и третий из Cu-ZnO- .; - . , . . ..

Из-за того, что в первом слое протекают экзотермические реакции, температура газов поднимаетс , до 450°С; прежде чем подать газы ко второму уровню, их охлаждают до 180°С при помощи воды/

На втором уровне температуру газов поднимают до 250°С; за счет промежуточного вод ного охлаждени температура поступлени на третий уровень опускаетс до

200°С. . . - . : . . ;

Обогащенные водородом газы выход т из последнего уровн при 220°С и поступают в морозильник 45, где их температура опускаетс примерно до-70°С.

В морозильнике 45 диоксид углерода переходит в сухой лед и удал етс толкател ми 47.. .: . -.: . V .: . Чистый водород, единственный оставшийс газ проходит через фильтр 50 и ртутный клапан 52, после чего подаетс наружу устройства дл использовани по НаЗНаЧе- НЙЮ. . ;; : -.

Следующий пример служит дл дальнейшего по снени изобретени . Через трубы 3., 9 и 9 в дезинтегратор за 1 ч поступает 780 кг городских и промышленных отходов такого состава:

.углерод 44,46%

водород9,89%

азот1,62%

кислород ° . 35,84%

сера-.. 1,33%

хлор0,83%

другие элементы 6,03%.

Дл поддержани кислородно-водородного пламени 2, осуществл вшего термическое разложение, за час использовалось 526 кг Оа « 287 кг воды. .

Чистый кислород, необходимый дл питани пламени, поступал от особой внешней генераторной станции, наход щейс за пределами машины, тогда как водород вырабатывалс самой машиной.

На выходе из дезинтегратора 1 после

частичного испарени воды, заключенной в

охладительном резервуаре 36 имелс объем

газа в 2598 нм /ч при 1400°С, имевший, сле5 дующий состав:

СО 22,3%

водород44,4%

СОа2,3%

Н2029% . 10 .другие ничтожно малое количество

В водном резервуаре 36 осело за 1 ч 65 кг инертных твердых отходов.

Имело место полное термическое разложение без образовани углеродной сажи. 15 Благодар высокой внутренней температуре дезинтегратора 1 (2000°С) и применению огнестойких материалов за час возможна термическа регенераци 50 000 Ккал. -, - 20 Через трубу 55 в фильтр-термореактор 4 поступило 2598 нм3/ч газа; эти газы прореагировали с 238 кг/ч кокса, при этом за час получилось 3023 нм газа следующего состава: 25 СО 32,8%

водород 5.6,2%

НаО11% . .

другие ничтожно малое количество.

До поступлени в конвертер все это ко- 30 личество газа было стабилизировано и охлаждено от 800 до 380°С. В процессе охлаждени было использовано 607 кг/ч во- . ды и 1098 кг/ч пара до восстановлени баланса в отношении НзО/СО. . 35 Обогащенный водой газ в количестве 3467 нм /ч при температуре 380°С поступал в первый слой конвертера 40, где содержалс катализатор РеаОз-СгаОз, в котором шла экзотермическа реакци с повышением 40 температуры до 450°С, :: .

До поступлени на второй слой, где содержалс катализатор Cu-ZnO-AlaOs газ при помощи воды охлаждалс до 180°С.

Во втором слое катализаторов темпера- 45 тура газа подн лась до 250°С; за счет применени процесса внутреннего охлаждени , обеспечивающего регенерацию 9.4 000 Ккал/ч, температура на входе в третий уро„- вень была доведена до 200°С. 50 Из конвертора 40 вышло 5145 нм3/ч при 220°С со следующим составом:.

водород49,8%

СО20%

НаО28%

55 Из конвертера 40 выходит обогащенный водородом газ при температуре 220°С и поступает в морозильник 45 дл охлаждени до-70° С.

На дно морозильника 45 выпадает 2077 кг/ч СО в форме льда, его удал ет лента

транспортера 49. В этом же морозильнике 45 регенерируетс 229 кг/ч водорода, из которых и дезинтегратору 1 дл кислородно-водородного пламени 2 поступает 66 кг/ч, а 163 кг/ч поступает дл внешних нужд. К примеру, если этот водород использовать в топливной чейке, то можно получить примерно 2600 КВт/ч.

Из всего сказанного сно, что способ по данному изобретению и устройство дл его реализации обладают р дом преимуществ, среди которых получение большого количества чистой энергии, полна регенераци вторичных материалов, максимальна безопасность , отсутствие загр знений, быстра композици затрат на изготовление, возможность преобразовани данной машины в высокоэффективную двигательную незагр зн ющую систему, использование в качестве очистительной машины.

Claims

Формула изо б ре т е .н и 1. Способ получени водорода, окиси углерода и других продуктов, пригодных к дальнейшему использованию, включающий высокотемпературную переработку горючих загр зн ющих веществ и отработанных материалов в безвоздушной атмосфере, обработку полученных продуктов при повышенной температуре в присутствии углеродистого материала и охлаждение продуктов процесса, отличающийс тем, что, с целью обеспечени полной переработки исходного сырь при сохранении чистоты окружающей среды, высокотемпературную переработку исходного сырь ведут при 1600:- 2400°С. и после высокотемпературной переработки все полученные продукты подвергаютс резкому охлаждению до 1200 - 1600°С с отделением

инертных продуктов и подачей на дальнейшую обработку пара и газообразных продуктов .
2. Установка дл получени водорода, окиси углерода и других продуктов, пригодных к дальнейшему использованию, включающа устройство дл высокотемпературной переработки горючих загр зн ющих веществ и отработанных

материалов в безвоздушной атмосфере, устройство , содержащее углеродистый материал и соединенным с ним холодильник дл Охлаждению продуктов процесса, отличающа с тем, что, с целью обеспечени

полной переработки исходного сырь при сохранении чистоты окружающей среды, в качестве устройства дл высокотемпературной переработки установка содержит дезинтегратор с высокотемпературным копьем

дл кислородно-водородного пламени, работающим при 1600 - 2400°С, соединенный с дополнительно содержащимс воздушным .сепаратором дл резкого охлаждени всех полученных продуктов до 1200 - 1600°С и

отделени инертных продуктов от пара и газообразных продуктов, соединенным с устройством , содержащим углеродистый материал , ;- ; ;
3. Установка поп. 4, от л и ч а ю ща с тем, что содержит дезинтегратор, высокотемпературное копье дл пламени которого окружено огнестойким материалом, и исходное сырье продавливаетс между ним и копьем при помощи толкател .
4. Установка по п. 4, отл ича ю ща с тем, что устройство, содержащее углеродистый материал, расположено концентрически снаружи дезинтегратора, и оба они соединены с расположенным внизу водным сепаратором.

Vut.f.