Výzkum a vývoj modulové pyrolýzní jednotky

pro zpracování vybrané složky odpadu a bioodpadu

Ing. Zuzana Mikulová Ph.D., Ing. Veronika Sassmanová

Úvod

• syntetické polymery jsou dnes nenahraditelné

• světová produkce a spotřeba neustále roste

• do roku 2010: 255 mil. tun/rok

• odpady v EU:plasty: 15 mil.tun/rokpneumatiky:2,8 mil.tun/rok

znovuvyužití těchto odpadních materiálů je nezbytné pro životní prostředí a trvale udržitelný rozvoj

Pyrolýza• environmentálně schůdný proces (např. redukce emisí CO2)

• není nutná separace odpadů

• termická degradace bez přístupu vzduchu

• vznik 3 fází: (g), (l) a (s) každá fáze má své využití

pyrolýza se liší od ostatních konvenčních metod

Enter

Strojírny Bohdalice, a.s.Dodávky automatizace,

a.s.

Arrow line, a.s.

Technolgoie, výroba a montáž hlavních částíinvestičního celku na pyrolýzní zpracování

odpadů. Technologický vývoj, aplikace speciálních

materiálů.

Vývoj a instalace řídícího systému,elektromontáž, zapojení, měření a regulace.

Výzkum a vývoj, projekční činnost, dokumentace a know-how. Organizace a řízení projektu.

ENVICRACK

Vysoká škola báňskáTechnická univerzita

Výzkum a vývoj,vědecké práce, studie a analýzy.

Měření a vyhodnocování účinnosti a vlivů.

SPOLUPRACUJÍCÍ FIRMY A INSTITUCE

TENTO PROJEKTJE SPOLUFINANCOVÁNEVROPSKÝM FONDEM PRO REGIONÁLNÍ ROZVOJ AMINISTERSTVEM PRŮMYSLU A OBCHODU

Charakterizace

• (g) fáze: GC s FID a TCD detektorem a automatické analyzátory (CO, SO2, O2)

• (l) fáze: 10% destilační křivka

• (s) fáze: SBET a porézní struktura (Sorptomatic 1990) a iodové adsorpční číslo

Pyrolyzovaný materiál• odpadní pneumatiky

• směs plastů

• plasty s PET

• části autovraků

• nemocniční odpad

• uhlí a pneumatiky

Navážka Čas pyrolýzy Spotřeba energie Materiál

kg hod kWhod Plasty mix 5 1,33 2,9

Plasty s PET 1 0,9 1,8 Nem. odpad 3,6 0,93 2,3 100% uhlí 10 1,8 4,2

90% uhlí+10% pneu 5 1,3 3,8 80% uhlí+20% pneu 5 1,5 3,5

Pneu 5 0,91 2,6 Nádobky 2 1 4,5 Těsnění 2,2 0,3 1,4 Paraboly 2 0,3 1,3

Bar.světla 2,5 0,3 1,7 Koženka 2 1 4,3

Energie pro pyrolýzu: Pneu = 1,77 MJ/kg Plasty = 4,67 MJ/kg

MJ.m-3

Chemické využití(g) fázeCH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 C4H10 CO CO2 H2 GCV

Vzorek obj.%

Plasty mix 21,0 4,0 11,4 0,3 4,7 0,23 5,16 15,21 11,0 26,7

Plasty s PET 16,4 2,9 8,11 0,21 6,3 0,14 20,2 23,5 13,8 23,0

Nem. odpad 9,7 2,0 5,7 0,1 2,4 0,1 10,3 - - -

100% uhlí 15,2 1,2 2,2 0,07 0,7 0,01 - 6,6 <0,05 -

90% uhlí+10% pneu 29,6 2,5 10,2 0,07 1,6 0,02 - 11,6 <0,05 -

80% uhlí+20% pneu 30,2 3,7 8,0 0,2 2,5 0,1 - 8,3 <0,05 -

70% uhlí+30% pneu 37,2 4,3 8,4 2,4 0,2 0,07 - 8,8 <0,05 -

Pneu 33,0 3,3 9,4 0,25 3,9 0,19 2 3,4 17,0 26,4

Nádobky 10,6 3,2 15,7 0,2 5,2 0,1 - 0,2 3,1 20,5

Těsnění 24,1 7,8 23,1 0,8 11,6 0,4 - 8,8 1,9 39,6

Paraboly 22,5 3,3 15,2 0,1 3,5 0,1 - 4,5 3,8 22,8

Bar.světla 0,6 2,0 22,2 0,1 3,9 0,03 - 6,7 5,7 18,8

Koženka 16,1 4,5 11,3 0,2 4,3 0,1 - 9,2 18,5 21,5

→ GCV a množství (g) je dostačující pro ohřev pyrolýzní jednotky

Chemické využití(l) fáze

0,2031,8980,1430,0340,004

StyrenXylenyEthylben.ToluenBenzen

Koncentrace rel.%

0,2031,8980,1430,0340,004

StyrenXylenyEthylben.ToluenBenzen

Koncentrace rel.%

Koncentrace některých uhlovodíků při pyrolýze odp.pneumatik

(s) - pneu

1,0p/p0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

200

Va

ds

/ cm

3g

-1

0

50

100

150

200

Pneu N220 N330 N550 N660

SBET (m2/g) 70,22 114-124 78-88 38-46 30-40

JAČ (g/kg) 176,9 121,0 81,2 40,6 32,9

Chemické využití

RTG difrakce: amorfní strukturamnožství pevného C ≈74 %

TGA

0

20

40

60

80

100Prchavá hořlavina, vstup Prchavá hořlaviny, pevný zbytek

hm

.%

Pneu Nádobky Těsnění Paraboly Bar.světla Koženka

0

20

40

60

80

100Pevný uhlík, vstup Pevný uhlík, pevný zbytek

hm

.%

Pneu Nádobky Těsnění Paraboly Bar.světla Koženka

Na základě experimentálních zkušeností, byla navržena nová pyrolýzní jednotka

Enter

vstup suroviny

dávkovací šnek

hořákové sekce

výstupkondenzátu

výstuptuhého

zbytku

cyklon

chlazeníkondenzace

výstupvýstupplynůplynů

primárníšneky

pyrolýzní retortapohony

sekundární šnek

výstup spalinvýstupvýstup

odpadní odpadní tepltepl

oo

Enter

VSTUP 1000 kg DRCENÉHO ODPADU

PYROLÝZNÍ KOKS

PYROLÝZNÍ KONDENZÁT

PYROLÝZNÍ PLYN

350-400 kg

170-250 l

180-200 m3

VÝSTUP / hod PNEUMATIKY PLASTY

TEPLO 850-970 kWt

ELEKTRICKÁ ENERGIE 600-680 kWe

BIOMASA

250-300 kg

140-170 l

140-160 m3

500-570 kWt

350-400 kWe

200-300 kg

190-290 l

120-140 m3

240-280 kWt

160-200 kWe

PRŮMĚRNÁ VÝHŘEVNOST

38 MJ/kg 25 MJ/kg 14 MJ/kg

Bilance pyrolýzního procesu

- struktura výstupů a energ. bilance procesu závisí na struktuře vstupů a procesních podmínkách

- výstupní teplo je teplo odebírané výměníky ze spalin a kondenzace a kogenerační jednotky

- elektrická energie je zajištěna výstupem očištěného pyrolýzního plynu zpracovaného v kog. jednotce

- pro dosažení nejlepších výsledků - plně automatizovaný provoz s minimální změnou vstupů

- všechny uvedené hodnoty jsou vztaženy k průměrné výhřevnosti

• modulární konstrukce umožňuje pokrytí širokých požadavků na vstupy a výstupy

• pyrolýzní jednotka je vyrobena z vysoce kvalitních žáruvzdorných a žáropevných materiálů

• volitelné zpracování objemu odpadů od 50 kg do 2500 kg/hod

Enter

• účinná forma změny odpadů na surovinu• řízený a bezpečný proces v uzavřeném okruhu• široké možnosti vstupů a ovlivnitelná forma výstupů

s minimem emisí• vyšší energetický potenciál než u biomasy• efektivní zpracování nebezpečných odpadů• nižší pracovní teplota než ve spalovnách o 50-60%• řízená pracovní atmosféra (teplota, tlak, plyn)• možnosti využití vysokého potenciálu odpadního

tepla - pyrolýzní (g) mají vysokou výhřevnost• automatizovaný a bezpečný provoz• široké možnosti instalace z hlediska umístění• lze propojit a efektivně provozovat s jinými systémy

Výhody procesu pyrolýzy

Závěr

Děkujeme za pozornost!