Gumiabroncs-hulladékok alacsony hőmérsékletű pirolízise

Átírás

1 MÛANYAG- ÉS GUMIHULLADÉKOK 5.2 Gumiabroncs-hulladékok alacsony hőmérsékletű pirolízise Tárgyszavak: gumiabroncs-hulladék pirolízis; technológiai paraméterek. A természetes nyersanyagforrások kimerülése, áruk emelkedése, valamint a környezeti problémák napjainkban előtérbe helyezik a gumiabroncshulladékok hasznosításának megoldását, amelyek fontos másodlagos nyersanyagforrások lehetnek. A gumiabroncs-hulladékok hasznosításának problémája az iparilag fejlett országokban közismert, a megoldására intenzív kutató fejlesztő munka folyik többek között Észtországban és a balti államokban is. Ha már nincs lehetőség a további hasznosításukra, az abroncsokat kidobják a városok és a gyárterületek szomszédságába, szennyezve ezáltal a környezetet. Észtországban évente 15 E t gumiabroncs-hulladékot dobnak ki, és ez a mennyiség nem kisebb Lettországban és Litvániában sem. Észtországban a palaolaj termikus feldolgozása során szerzett hosszú távú tapasztalatok jó lehetőséget biztosítanak a pirolízistechnológia gumiabroncs-hulladékok esetében történő alkalmazására is. A Tallini Műszaki Egyetem Olajpala Intézetében végzett laboratóriumi vizsgálatok szerint a gumiabroncs-hulladékok retortában történő kezelése során 50%-ban alacsony kéntartalmú olaj, valamint magas MJ/kg fűtőértékű koksz keletkezett. Ez arra utal, hogy a gumiabroncs-hulladékok nyersanyagként hulladékmentesen feldolgozhatók, a keletkező koksz magas fűtőértékű tüzelőanyagként hasznosítható. A másodlagos nyersanyag hasznosítása javítja a gazdaságossági mérleget, a gumiabroncs-hulladékok teljes hasznosítása nemcsak megoldja az okozott környezeti problémákat, hanem új, áramtermeléshez használható alapanyagforrást is teremt. Az olajpala folyamatosan növekvő ára miatt a belőle előállított folyékony termékek (pl. palaolaj) nem versenyezhetnek az ásványolajtermékekkel, ezért az észt, olajpalát feldolgozó vállalatoknak alternatív nyersanyagokat kell keresniük, amire a gumiabroncs-hulladékok megfelelő megoldást jelenthetnek. Vizsgálni kellett azonban, hogyan viselkednek a gumiabroncs-részecskék a függőleges retortában a pirolízis során, el lehet-e kerülni a gumirészecskék kiülepedését és a koromképződést, illetve a gumiabroncsok feldolgozhatók-e

2 önmagukban, vagy csak palaolajjal összekeverve? Meg kellett találni továbbá a technikai lehetőségét a gumiabroncs-hulladékok mm-es darabokra történő aprításának. A megoldás érdekében az intézetben kísérleteket végeztek gumiabroncsrészecskékkel egy 1995-ben kifejlesztett, kg pala/nap kapacitású retortában. A retorta telepítését az EU Joule-Peco programja támogatta. A vizsgálatokat az intézet és a Viru Ölitööstus GGS-4 üzemének munkatársai hajtották végre. A vizsgálatokhoz 4 t gumiabroncs-hulladékot daraboltak fel mm-es darabokra. Az abroncsokban levő fémszálat nem távolították el. Az Európából származó gumiabroncs-hulladékot szilárd hőhordozót tartalmazó SHC-3000 berendezésben dolgozzák fel a narvai erőműben. A szilárd hőhordozóhoz finomra őrölt alapanyagot adagolnak. A gumiabroncs-hulladékot 1:9 vagy 2:8 arányban olajpalával keverik össze. A keletkező olaj palaolaj és a gumiból keletkező olaj keveréke. A fémszálat tartalmazó abroncs az SCH-3000 berendezésben nem dolgozható fel. A kapott eredmények ismertetése és értékelése A vizsgálatok során felhasznált gumiabroncs 90,6% szerves anyagot tartalmaz. A Fischer-eljárással meghatározott olajkitermelés 55,6% volt. A gumiabroncs fűtőértéke 36,38 MJ/kg. A retorta égőjében a GGS-5 berendezésben keletkezett, állandó összetételű gázt használták fel. A vizsgálatok első szakaszában (1998. október ) a kokszot a kísérletek végén vízzel töltött extraktoron vezették át. A kokszelvezetést abba kellett hagyni, mert finomkoksz úszott a víz felszínén, amit nem lehetett elvezetni, ezért a koksz elvezetését át kellett alakítani. Víz maradt az extraktor alján. Az extraktorelemek túlhevülésének elkerülése érdekében gőzt tápláltak a rendszerbe. A vizsgálatok második szakaszában (1998. október ) a betáplálás sebessége 656 kg/nap volt, szemben az első vizsgálatsorozatban alkalmazott 1087 kg/nap értékkel kg/nap esetén 35,9% olaj keletkezett, és el nem reagált gumirészecskék távoztak az extraktorból. A kisebb betáplálási sebesség esetén az olaj kitermelése 45,9%-ra nőtt, és a betáplált gumi teljes menynyisége átalakult. Ennek oka, hogy az 1087 kg/nap betáplálási sebesség feltehetően túl nagy volt az optimális olajkitermelés eléréséhez. A második vizsgálatsorozatban a gázfázisú hőhordozó oxigéntartalma 1,7% volt, jelezve, hogy a levegő hasznosítása az égőben jó hatásfokú volt. Ez lehetett az oka annak, hogy nem került sor intenzív koromképződésre (ezt az eredményt támasztotta alá a gumiolaj kis (0,24%) adalékanyag-tartalma) október 28-án aktív szénen történő adszorpcióval meghatározták a retortagáz benzintartalmát. 300 dm 3 gázból 4,6 g/m 3 benzin vált le az aktív szénen. A második vizsgálatsorozatban keletkezett koksz fűtőértéke magas

3 (24,83 MJ/kg) volt, ami kedvező a gumiabroncs-hulladékok hulladékmentes pirolízistechnológiájának kidolgozásához. Az anyag a retortában jelentős mértékben lebomlott. A keletkezett gáz fűtőértéke a nagy ( m 3 /t) fajlagos levegőfelhasználás következtében kicsi (1,45 1,65 MJ/m 3 ) volt, amit elsősorban a mellékégető kamrából a környezetbe kerülő nagy hőveszteség okozott. A gáz égéshője 3 4-szer volt nagyobb az ipari léptékű feldolgozás során. A keletkezett kátrányos víz mennyisége dm 3 /t, ph-ja 4,0 5,5 volt. A gumiabroncs-hulladékok pirolízisének hőmérlege az 1. táblázatban, anyagmérlege a 2. táblázatban látható. 1. táblázat A gumiabroncs-hulladékok kísérleti retortában történő vizsgálatának hőmérlege Betáplálás MJ/kg kcal/kg % Gumiabroncs-hulladék 36, ,5 GGS-5 termék gáz 1,154 m 3 /kg 2,51 MJ/kg A GGS-5 gáz benzintartalma 1,154m 3 /kg 0,025 kg/m 3 46,05 MJ/kg Termékek Olaj * 0,459 kg/kg 43,04 MJ/kg Retortagáz* 1,332 m 3 /kg 1,55 MJ/kg Benzin a retortagázban 1,332 m 3 /kg 0,046 kg/m 3 43,54 MJ/kg Koksz (acélhulladék kivételével) 0,340 kg/kg 24,83 MJ/kg Folyamathő és hőveszteségek (a vizsgálatok pontossága) 2, ,2 1, ,3 Összesen 40, ,0 19, ,1 2, ,1 0, ,7 8, ,0 9, ,1 Összesen 40, ,0 * a hasznos termékek kémiai hőtartalma 30, ,9

4 2. táblázat A gumiabroncs-hulladékok kísérleti retortában történő vizsgálatának anyagmérlege kg % Betáplálás Gumiabroncs-hulladék 1,000 39,18 GGS-5 termék gáz 1,523 59,68 1,154 m 3 /kg 1,32 MJ/kg A GGS-5 gáz benzintartalma 1,154m 3 /kg 0,025 kg/m 3 0,029 1,14 Összesen 2, ,0 Termékek Olaj 0,459 17,99 Retortagáz 1,638 64,18 1,332 m 3 /kg 1,23 kg/m 3 Benzin 0,006 0,23 1,332 m 3 /kg 0,046 kg/m 3 Koksz (acélhulladékkal) 0,447 17,52 Hiba, illetve mérési pontatlanság 0,002 0,08 Összesen 2, ,0 A kísérleti retortából a második vizsgálatsorozatban száraz koksz távozott. A keletkezett olaj mennyisége 46% volt (83%-a a Fischer-eljárással meghatározott olajkitermelésnek). Az olaj paraffin jellegű volt (dermedéspont + 12 C). Kaloriméter-bombában meghatározott fűtőértéke 43 MJ/kg, kéntartalma 1,0 1,1%, a 200 C alatti forráspontú könnyűfrakció mennyisége 2 3 %(V/V) volt, amelyben 28 mg/kg benzo(a)pirént mutattak ki. A kokszkitermelés (acélhuzalok nélkül) 340 kg/t volt. A koksz 24% acélhulladékot tartalmazott. A teljes kokszkitermelés (acélhuzallal) 447 kg/t volt. Szemcseszerkezete az alábbiak szerint alakult (%(V/V)): <0,2 mm = 15,72, 0,1 1,25 mm = 40,99, 1,25 6,3 mm = 35,52, >6,3 mm = 7,77. A koksz fűtőértéke 24 MJ/kg, illékonyanyag-tartalma 4,8 5,7% (a kiindulási anyag 60%-a), összkéntartalma 2,4 2,7% volt. Az 1,3 µg/kg benzo(a)pirén tartalma nem haladja meg a természetes háttér értéket. Mennyisége az olajpalából keletkező kokszban µg/kg.

5 A gumiabroncs-hulladékok retortában hulladék keletkezése nélkül feldolgozhatók. A kapott eredmények jó alapul szolgálnak a gumiabroncs-hulladékok ipari léptékű feldolgozásához. A retortát azonban úgy kell kialakítani, hogy lehetővé váljon a keletkező koksz száraz elvezetése. (Regősné Knoska Judit) Joonas, R.; Yefimov, V.: Low-temperature processing of waste tyres in experimental retort. = Oil Shale, 17. k. 4. sz p Chen, J. H.; Chen, K. s. stb.: On the pyrolysis kinetics of scrap automotive tires. = Journal of Hazardous Materials, 84. k. 1. sz jún. p