Atık Geri Dönüşüm Piroliz Reaktörü Üreticisi, Atıktan Enerjiye Uygulamalar İçin Termal Ayrışma Çözümleri Sunuyor

Çin Atık Geri Dönüşüm Piroliz Reaktörü Üreticisi, Atıktan Enerji Üretimi Uygulamaları İçin Termal Ayrışma Çözümleri Sunuyor

Temel soruyu yanıtlamak: Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd'den bir atık geri dönüşüm piroliz reaktörü, atıktan enerji üretimi projesine ne sunar? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel), oksijensiz bir ortamda 400-600°C'de atık lastikleri, plastikleri ve biyokütleyi termal olarak ayrıştırarak geri kazanılabilir ürünlere dönüştüren piroliz reaktörleri tasarlar ve üretir. Tipik lastik hammaddesi, %40-55 piroliz yağı, %30-35 geri kazanılmış karbon siyahı ve kömür, ve reaktörü ısıtmak için geri dönüştürülen 20-40 MJ/Nm³ kalorifik değere sahip %10-20 yoğunlaşmayan gaz verir. Katı madde kalış süresi, reaktör tipine bağlı olarak 20 dakika ile 2 saat arasında değişir ve yanmayı önlemek ve işlemin yanıcı zarfın dışında kalmasını sağlamak için oksijen hacimce %1'in altında tutulur.

1. Termal Ayrışma Nasıl Kontrol Edilir

Piroliz yakma değildir: oksijen yokluğunda termal krakingdir ve ürün dağılımı, reaktörün kontrol etmesi gereken dört değişken tarafından yönetilir:

• Sıcaklık ve Isıtma Hızı: Sıcaklık ürün spektrumunu belirler. 5-20°C/dak ısıtma hızlarıyla 400-500°C'de yavaş piroliz, sıvı ve kömür lehinedir; 50°C/dak'nın üzerindeki ısıtma hızları ve 2 saniyenin altındaki kısa buhar kalış süreleriyle 500°C'nin üzerindeki hızlı piroliz, biyokütleden sıvı verimini en üst düzeye çıkarır; ve 700°C'nin üzerindeki sıcaklıklar dengeyi gaza doğru kaydırır. Atık lastikler için pratik pencere 450-550°C'dir, çünkü 450°C'nin altında devülkanizasyon tamamlanmamıştır ve 550°C'nin üzerinde ikincil kraking yağı yoğunlaşmayan gaza dönüştürür ve polisiklik aromatik hidrokarbon oluşumunu artırır. Bu nedenle, yatak boyunca homojen sıcaklık, sadece bir verim değişkeni değil, bir kalite değişkenidir.
• Buhar Kalış Süresi ve İkincil Kraking: Uçucular sıcak katıdan ayrıldıktan sonra gaz fazında reaksiyona devam ederler. Yüksek sıcaklıkta uzun buhar kalış süreleri, ağır yağ fraksiyonunu daha hafif moleküllere ve kalıcı gaza kraking yaparak sıvı verimini azaltır ve gaz verimini artırır. Tasarım tepkisi, buharları sıcak bölgeden hızla çıkarmak, buhar kalış süresini yaklaşık 5 saniyenin altında tutmak ve buhar akışını bir yoğuşma treninde hızla söndürmektir. Bir piroliz tesisinin tasarım yağ verimine ulaşamamasının en yaygın nedeni budur: reaktör doğrudur ancak buhar yolu çok uzun ve çok sıcaktır.
• Oksijen Hariç Tutma ve Güvenlik: Piroliz, reaktör sıcak, yanıcı bir buhar akışı ürettiği için, tipik olarak hacimce %1'in altında tutulan sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun altında çalışmalıdır. Bu nedenle, besleme ve boşaltma uçlarında sızdırmazlık kritiktir: döner fırınlar ve burgu reaktörleri sızdırmaz vidalı besleyiciler, nitrojen süpürme ve çift kapılı boşaltma kilitleri kullanır. Ürün gazı yanıcı ve sıcak yağ ile kömür yanıcı olduğundan, tesis ATEX veya IECEx'e göre sınıflandırılır, havalandırma hatlarında inertleştirme, alev tutucular ve acil durum tahliye sistemi bulunur. Yüksek okumada otomatik nitrojen süpürme ile sürekli oksijen izleme standart uygulamadır.
• Hammadde Hazırlama ve Isı Transferi: Isı, her parçacığın çekirdeğine ulaşmalıdır, bu nedenle parçacık boyutu önemlidir: 20-50 mm'lik lastik parçaları ve 30 mm'nin altındaki plastik pulları pratik çevrim süreleri verirken, bütün lastikler birkaç saat gerektirir. Isı transfer yöntemi reaktöre göre farklılık gösterir: döner fırınlar kabuktan ve sıcak gazdan dolaylı radyasyonla ısıtır, akışkan yataklar ısı taşıyıcı olarak sıcak kum kullanır ve 100°C/dak'nın üzerinde ısıtma hızları sağlar, ve burgu reaktörleri duvardan iletime dayanır, bu da verimi sınırlar. %15-20'nin üzerindeki hammadde nemi enerji israf eder ve net pozitif enerji geri kazanımı için önceden kurutulmalıdır.

2. Reaktör Tipleri ve Ürün Elleçleme

Ticari pirolizde dört reaktör konfigürasyonu hakimdir ve seçim hammadde formuna ve gereken verime göre belirlenir:

• Döner Fırın: Hafif eğimli dönen bir tambur, tipik olarak 1-3 m çapında ve 10-30 m uzunluğunda, dışarıdan ısıtılır, katılar dönme ve yerçekimi ile hareket eder ve kalış süresi 30-90 dakikadır. Döner fırınlar, bütün veya parçalanmış lastikler dahil olmak üzere hemen hemen her türlü hammaddenin toleransını gösterir, mekanik olarak basittir ve iyi kanıtlanmıştır ve birim başına günde 5-50 ton işler. Dezavantajları nispeten yavaş ve düzensiz ısıtma, dönen eklemlerde conta aşınması ve periyodik yakma gerektiren tambur koklaşması eğilimidir. Karışık ve kontamine atık akışları için iş gücü olmaya devam ederler.
• Akışkan Yatak ve Burgu Reaktörleri: Akışkan yatak, 480-550°C'de sıcak kumda beslemeyi akışkanlaştırır, 100°C/dak'nın üzerinde çok yüksek ısıtma hızları ve mükemmel sıcaklık homojenliği sağlar, bu da biyokütleden sıvı verimini en üst düzeye çıkarır ve sıkı ürün tutarlılığı sağlar. Yakından boyutlandırılmış ve kurutulmuş besleme ve bir kum ayırma ve yeniden sirkülasyon sistemi gerektirir. Bir burgu veya vidalı reaktör, malzemeyi bir vidalı konveyör aracılığıyla ısıtılmış bir tüpten geçirir, kalış süresi vida hızıyla belirlenir: kompakt ve sürekli, ancak duvar ısı transferi ile sınırlıdır, bu nedenle birim başına verim mütevazıdır ve ölçeklendirme, birden fazla paralel vida anlamına gelir.
• Parti ve Yarı Sürekli Sistemler: Parti piroliz, tam bir yükle doldurulmuş, çevrim boyunca ısıtılmış, soğutulmuş ve boşaltılmış sızdırmaz bir fırın kullanır, çevrim süreleri ısıtma ve soğutma dahil 8-20 saattir. Sermaye maliyeti en düşüktür ve tasarım en basittir, bu da günde 5 tonun altındaki küçük tesisler ve değişken veya mevsimsel hammaddeler için uygundur. Dezavantajları, kap kütlesinin her çevrimde ısıtılıp soğutulması nedeniyle daha düşük enerji verimliliği, emek yoğun yükleme ve boşaltma ve parti-parti ürün değişkenliğidir. Faz dışı çalışan birden fazla fırın içeren yarı sürekli tasarımlar, esnekliği korurken termal verimliliğin çoğunu geri kazanır.
• Ürün Geri Kazanımı ve Emisyon Kontrolü: Reaktör sistemin sadece bir parçasıdır. Buharlar, tipik olarak bir doğrudan temaslı veya kabuk ve tüp yoğuşmalı ve ardından bir elektrostatik filtre veya ayırıcıya giden bir yoğuşma trenine geçer ve 40-44 MJ/kg kalorifik değere sahip piroliz yağı üretir. Yoğunlaşmayan gaz, hidrojen sülfür ve hidrojen klorürü gidermek için yıkanır, ardından tipik olarak işlem ısısının %60-100'ünü sağlayan reaktör brülörlerine geri döndürülür. Kömür ve karbon siyahı sızdırmaz bir soğutma vidasından boşaltılır, lastik servisindeki çelik telden manyetik olarak ayrılır ve öğütülür veya peletlenir. Baca gazı arıtma ve sürekli emisyon izleme, izin paketini tamamlar.

Piroliz Reaktörü Tipleri Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Atık pirolizi ne tür ürünler üretir ve ne verimle?

C: Hurda lastikler için, kütle başına tipik dağılım %40-55 piroliz yağı, %30-35 karbon siyahı olarak geri kazanılan katı kömür, %10-15 çelik tel ve %10-20 yoğunlaşmayan gazdır. Plastik atıklar, polietilen ve polipropilen gibi poliolefinler için %60-80 daha yüksek sıvı verimleri verir, daha az kömürle, biyokütle ise hızlı piroliz koşulları altında %60-75 sıvı verir ancak sıvı, yakıta hazır bir yağ yerine iyileştirme gerektiren asidik, oksijenli bir biyoyağdır. Yoğunlaşmayan gazın kalorifik değeri 20-40 MJ/Nm³'tür ve normalde reaktörü yakmak için geri dönüştürülür, bu da işlemi enerji açısından kendi kendine yeterli hale getirir ve proje ekonomisini önemli ölçüde iyileştirir.

S: Piroliz neden oksijensiz çalışmak zorundadır?

C: Oksijen, kimyayı termal ayrışmadan yanmaya değiştirir. Birkaç yüzde oksijen bile ürün buharlarını oksitler, yağ verimini azaltır, oksidasyonun güçlü ekzotermik olması nedeniyle reaktör sıcaklığını kontrolsüz bir şekilde yükseltir ve sıcak, yanıcı buharla dolu bir kap içinde yangın ve patlama tehlikesi yaratır. Endüstri uygulaması, sızdırmaz besleme, nitrojen süpürme ve otomatik nitrojen süpürme kilitlemesi ile sürekli oksijen analizi kullanarak oksijeni buhar karışımı için sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun oldukça altında, hacimce %1'in altında tutar. Sızdıran bir döner conta veya kötü sızdırmaz bir besleme hunisi yoluyla oksijen girişi, hem ürün kaybının hem de güvenlik olaylarının en yaygın nedenidir.

S: Piroliz reaktörü nasıl ısıtılır ve işlem enerji açısından kendi kendine yeterli midir?

C: Isıtma, harici bir ceket veya ateş kutusunda yakıt yakarak dolaylı olarak veya sıcak gaz veya kum gibi katı bir ısı taşıyıcısı dolaştırarak doğrudan yapılır. Başlangıç, dizel, doğal gaz veya LPG kullanır. Çalışmaya başladıktan sonra, işlemin kendisi tarafından üretilen yoğunlaşmayan gaz temizlenir ve brülörlere geri beslenir ve tipik olarak işlem ısı talebinin %60-100'ünü sağlar, bu da iyi tasarlanmış bir tesisin başlangıçtan sonra enerji açısından kendi kendine yeterli olmasını sağlar. Enerji dengesi verime bağlı olduğundan, zayıf buhar söndürme ve aşırı ikincil kraking yapan tesisler daha fazla gaz ve daha az yağ üretir, bu da kendi kendine yeterliliği artırır ancak yağ en yüksek değerli ürün olduğu için geliri kötüleştirir.

S: Bir piroliz tesisi için ne gibi çevresel kontroller gereklidir?

C: Dört alan. Hava emisyonları: brülörlerden çıkan baca gazı, partikül madde, azot oksitler, kükürt dioksit ve hidrojen klorür için arıtma gerektirir, izin gerektirdiğinde sürekli emisyon izleme ile; yoğunlaşmayan gaz, yanmadan önce asidik bileşenleri gidermek için yıkanır. Atık su: doğrudan temaslı yoğuşma cihazları ve yıkayıcılar, boşaltılmadan önce arıtılması gereken yağlı, fenolik bir atık su üretir ve genellikle tesisin en az tahmin edilen kısmıdır. Katı kalıntı: kömür ve karbon siyahı, lastik kömürü çinko ve kükürt tuttuğu için satış veya bertaraftan önce karakterize edilmelidir. Koku ve uçucu organik bileşikler: buhar sızıntıları ve depolama havalandırmaları, genellikle karbon adsorpsiyonu veya termal oksidasyon yoluyla yakalama ve arıtma gerektirir.