Способ переработки органических отходов

 

Изобретение относится к способам переработки органических отходов в твердом, жидком и газообразном состояниях. Способ включает термическое разложение отходов без доступа воздуха при температуре 1600°С в присутствии оксида кальция, гидролиз образовавшегося карбида кальция, гидролиз образовавшегося карбида кальция при температуре ≥ 700°C и давлении ≥ 0,2 МПа и конденсацию продуктов гидролиза.

Изобретение относится к способам переработки органических отходов в твердом, жидком и газообразном состояниях 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 термического разложения и химического взаимодействия нерассортированного мусора с добавками. Процесс происходит в печи 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 нерас- сортированного мусора с добавками без доступа воздуха при температуре ≥700^оС и давлении 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 отходов лишь в одном (твердом) агрегатном состоянии.

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

Переработку твердых отходов ведут в присутствии карбида кальция без доступа воздуха при температуре ≥700^оС и давлении ≥0,02 МПа, причем карбид кальция получают в процессе переработки отходов путем взаимодействия их с окисью кальция при температуре ≥1600^оС, затем проводят утилизацию газообразных и жидких отходов посредством гидролиза карбида кальция в сверхкритических для ацетилена условиях.

Сущность способа заключается в том, что карбид кальция, необходимый для переработки органических отходов, получают в процессе их переработки на начальной стадии. Для этого твердые органические отходы перерабатывают при температуре ≥1600^оС с добавлением окиси кальция, при этом происходит химическое превращение реагирующих веществ с образованием промежуточных ценных энергетических продуктов СаС₂ и горючих газов. Этот этап сам по себе ценен тем, что в результате его проведения образуется ценный продукт СаС₂, который вполне пригоден для технологической переработки в ацетилен хотя и не имеет стандартизированной чистоты, но имеет низкую стоимость. Горючий газ, образующийся на этой стадии, также является ценным продуктом и может использоваться, например, в отоплении, образовавшийся карбид кальция используется затем как компонент для дальнейшей переработки органических отходов в жидком и газообразном состояниях, которые также в избытке поставляет промышленность и коммунальные хозяйства. Такая обработки осуществляется в результате проведения сверхкритического для ацетилена гидролиза карбида кальция. Проведение гидролиза СаС₂ в сверхкритических термодинамических условиях (температура ≥700^оС и давление≥ 0,02 МПа) при которых ацетилен существовать, а следовательно образовываться не может, приводит к образованию продуктов, устойчивых к высокому давлению, в частности к образованию карбидной нефти. Схематично это можно записать в следующем виде: CaC₂+ H₂O __→ CaO+CH₄ газ CaC₂+ H₂O __→ CaO+CH₃ газоконденсат CaC₂+ H₂O __→ CaO+CH₂ нефть CaC₂+ H₂O __→ CaO+ CH каленый уголь CaC₂+ H₂O __→ CaO+ H₂+C₂ графит Для образования карбидной нефти проведение гидролиза СаС₂ в сверхкритических для ацетилена условиях прием необходимый, но недостаточный. Образующиеся в зоне высокой температуры и давления пары и газы должны сконденсироваться, для чего смесь образовавшихся высокомолекулярных углеводородов конденсируют в многоступенчатом холодильнике с получением готового продукта, разделенного по фракциям: углеводородный газ, бензин, керосин и т.д.

П р и м е р 1. Первый этап. Бытовой мусор измельчили, смешали с тонкомолотым порошком окиси кальция, шихту поместили в герметически закрытую электродуговую печь, температуру которой подняли до ≥1600^оС. Полученный при гидролизе газ имел следующий состав, СО₂ 31,50; СО 12,71; Н₂ 10,32; СН₄ 17,65; С₂Н₆ 3,10; С₃Н₈ 1,18; N₂ 24,46. Литраж полученного СаС₂ составил 270 л/кг.

Второй этап. Проведен гидролиз СаС₂ в сверхкритических для ацетилена условиях дистиллированной водой. Через реактор с тонкомолотым СаС₂ при температуре 700^оС и давлении 0,2 МПа была пропущена дистиллированная вода, образующиеся продукты сконденсированы в холодильнике при комнатной температуре. В результате гидролиза получен газ, имеющий следующий состав, СН₄Н₂ 40,7, С₂Н₆ 21,79, С₂Н₄ 3,44; С₃Н₃ 10,71, С₄Н₁₀ 0,65, С₄Н₈ 0,58; С₄Н₁₀ 8,95; С₄Н₈ 29,0: транс-С₄Н₈ 2,87; С₅Н₁₂ 0,83; С₅Н₁₂ 0,74, С₅Н₁₀ 1,02, транс-С₆Н₁₂ 1,4, С₅Н₁₀ 1,01.

Жидкие углеводороды, выделенные из смеси углеводородов имеют следующий состав: выход бензина 17,36% керосина 40,52% битумный остаток 42,12% П р и м е р 2. Дымовые отходы, имеющие состав Н₂О 32,1% СО₂ + N₂ + SО₂ 67,9% пропускали через реактор с полученным карбидом кальция в сверхкритических для ацетилена условиях. Полученный при этом газ имеет следующий состав, СН₄ 9,31; С₂Н₆ 7,12; С₃Н₈ 0,52; i С₄Н₁₀ 10,06; n С₄Н₁₂ 0,04; i С₅Н₁₂ 0,06; С₃Н₆ 0,25; С₄Н₆ 0,21; С₅Н₁₀ 0,18; СО 10,62; Н₂ 8,16; СО₂ 21,04; N₂ 32,43. Газ конденсируют для получения продукта.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет отказаться от дополнительного введения дорогостоящего и дефицитного карбида кальция в качестве добавки в перерабатываемые отходы. Причем особая технология, а именно получение карбида кальция в процессе переработки мусора при определенном температурном режиме с последующим его гидролизом, позволяет ликвидировать как твердые органические отходы, так и жидкие, и газообразные, чего в известном способе достичь было нельзя.

Кроме того, предлагаемый нами способ дает сопутствующий положительный эффект получаем искусственные нефтепродукты, что позволяет экономить природные залежи нефти и газа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ, включающий термическое разложение их без доступа воздуха, гидролиз карбида кальция при температуре не менее 700^oС и давлении не менее 0,2 МПа и конденсацию продуктов гидролиза, отличающийся тем, что, с целью удешевления и расширения области применения, карбид кальция получают при термическом разложении отходов без доступа воздуха при температуре не менее 1600^oС в присутствии оксида кальция.