Mobilní zařízení pro nízkoteplotní depolymerizaci pneumatik

Proces termální depolymerizace upravený pro pneumatiky.

K hlavním surovinám, z nichž se vyrábějí pneumatiky, patří přírodní guma, syntetická guma, mour a olej. Podíl gumových směsí na celkové hmotnosti pneumatiky činí více než 80%. Zbytek tvoří řada rozličných zpevňovacích materiálů.

Kaučuk se vyrábí polymerací nebo kopolymerací některých nenasycených uhlovodíků.

Obecně lze říci, že pneumatika je složena z uhlíku (mour), uhlovodíků (kaučuk, olej) a železa (ocelová výztuž bočnic pneumatik). Depolymerizací se dlouhé uhlovodíkové polymery štěpí na krátké řetězce, převážně C7 až C20.

Pneumatiky neabsorbují vodu a tudíž nelze využít vodu jako teplotně přenosné médium. Naopak je žádoucí, aby do procesu vstupovali pneumatiky suché. Aby se vyloučil proces hoření, naplní se procesní nádoba ochrannou atmosférou CO2.

Pneumatiky se vloží do hermeticky uzavřené procesní nádoby (pracovně nazývaný kontejner), která se elektrickými prvky regulovaně nahřívá na teplotu 3500C pokud se nedosáhne spuštění depolymerizačního procesu. Následně se otevřou ventily do chladící soustavy, ve které proběhne kondenzace vzniklých plynů na kapalné uhlovodíky se složením podobné ropě. Spuštěný depolymerizační proces je exotermní a nevyžaduje přívod tepla. Takto upravený depolymerizační proces není energeticky náročný.

Aby pneumatiky vstupovali do procesu suché, navrhovaná technologie využívá předehřívací komoru, ve které se kontejner s nezpracovanými pneumatikami nahřívá na 1800C. Vzniklé vodní páry se odstraní vpuštěním ochranné atmosféry.

Pro nahřívání kontejneru se využívají horké plyny z malého proudového motorku. Plyny jdou přes tepelný zásobník, který funguje taky jako tlumič výfukových plynů. Na vrchu tepelného zásobníku je výfuk, z kterého jdou plyny s nižší teplotou a výrazně sníženou rychlostí, čímž se minimalizuje hlučnost.

Protože celé zařízení pracuje jako mírně přetlakové. Případné úniky plynů jsou vzduchotechnikou přiváděny na vstup proudového motoru, kde se následně za vysokých teplot a velkém přebytku vzduchu spálí tak, že výsledné plyny z motoru nemění složení.

Motor spaluje letecké palivo – kerosin. Je to je bezbarvá hořlavá uhlovodíková kapalina. V současnosti je nejvíce používán jako palivo v letadlech s tryskovým pohonem, nejčastěji v souladu se specifikací s označením JET A-1. Je stále používán v petrolejových lampách. Dále je používán jako palivo do přenosných vařičů. Existují také přenosná kamínka na petrolej používaná při kempování. Pevná kamna na petrolej jsou oblíbená hlavně v Japonsku, kde lze petrolej zakoupit u jakékoliv čerpací stanice pohonných hmot.

Popis zařízení

Zařízení se skládá ze 4 komor, chladiče, manipulátoru a tepelného zásobníku.

  • Komory jsou v provedení:
    • s V předehřívací komoře se pneumatiky vložené do procesní nádoby (kontejneru) zahřívají na 1800C, aby se vysušily
    • V procesní komoře probíhá náhřev hermeticky uzavřeného kontejneru a následná regulace teploty potřebné pro proces depolymerizace
    • V chladící komoře probíhá chlazení hermeticky uzavřeného kontejneru na teplotu pod 1500C
    • V manipulační komoře se provede výměna kontejneru s ukončeným procesem za kontejner nezpracovanými pneumatikami
  • V chladiči se plyny z depolymerizačního procesu zkapalňují na olej
  • Manipulátor zabezpečuje poloautomatickou výměnu kontejnerů v komorách, aby byla zabezpečená bezpečnost práce obsluhy. Obsluha přesouvá pomocí manipulačního vozíku „ještěrky“ pouze kontejner o pracovně bezpečné teplotě a vkládá kontejner o teplotě vnějšího prostředí.
  • Tepelný zásobník akumuluje teplo, aby použitý proudový motor nemusel pracovat kontinuálně a přitom byla zabezpečená dostatečná tepelná energie na předehřev kontejneru. Přes tepelný zásobník prochází výfukové plyny z motoru, přičemž předávají tepelnou energii, snižují svou rychlost a tím snižují hlučnost výfukových plynů. Pracuje na stejném principu jako výfuk u auta, proto výstup z tepelného zásobníku je výfuk, nikoliv komín!

Výstupní produkty z depolymerizačního procesu a jejich využití.

Výstupem z depolymerizačního procesu je:

  1. Uhlíková drť.… cca 52,6%
  2. Olej ..………..….. cca 26,3%
  3. Ocelový kord ….cca 9,4%

Využití vzniklých produktů

  1. Vzniklý uhlík je velice čistý a má vysokou výhřevnost – přes 34 MJ/kg (spalné teplo 38,6 MJ/kg). Jednou z možností jeho využití je používat ho jako příměs do biologických odpadů s malou výhřevností . Tím vznikne směs, která bude mít dostatečnou výhřevnost (minimálně výhřevnost hnědého uhlí), aby bylo toto palivo zajímavé nejen pro spalovny, ale i lokální topení.
  2. Olej složením připomíná ropu. Jeho nejekonomičtější využití je zpracování krakováním na ropné produkty. Jeho složení umožňuje jej taky využít bez dalších úprav jako topný olej.
  3. Výroba pneumatik vyžaduje, aby ocelový kord měl výborné mechanické vlastnosti. Protože zpracování pneumatik probíhá do teploty 3500C, zůstávají jeho mechanické vlastnosti nezměněny. Po nastříhání je vhodný do betonu jako rozptýlená výztuž. Tím, že drát není po procesu vyžíhán, ale naopak obsahuje na povrchu stopy uhlíku, je vítanou složkou taky pro vsázky do pecí na výrobu vysoce kvalitních ocelí.

Pneumatiky po procese. Uhlík má konzistenci „sušenky“. Lze jej lehce drtit na požadované rozměry.