Opis technologii RECLEN

Technologia RECLEN – Renewable Clean Energy – pojawiła się jako odpowiedź na stale rosnącą ilość tworzyw sztucznych w odpadach komunalnych oraz brak pomysłów, jak poradzić sobie z tym problemem. W klasycznym podejściu do problemu odpadów skupiano się na odzysku materiałowym – makulatura, metale, szkło. Biomasę kompostowano. To czego nie udało się odzyskać prostymi metodami segregacji składowano na wysypiskach, niewielką część palono w spalarniach. Kilkanaście lat temu tworzywa sztuczne w odpadzie komunalnym nie były problemem, było ich po prostu niewiele. Dziś jest to bardzo poważny problem, wręcz cywilizacyjny. Zajrzyj do Zakładki – ” Czy wiesz, dlaczego tak boimy się plastikowych torebek?”

Stworzona została  więc unikalna na skalę światową technologia pozwalająca na efektywny odzysk energii  skumulowanej w odpadowych, zmieszanych tworzywach sztucznych, w większości przypadków, pochodzących z odpadu komunalnego.

Badania morfologii odpadów komunalnych potwierdzają, że udział popularnych „plastików” stale rośnie i dla przykładu w grudniu 2014 roku badania odpadów komunalnych pochodzących z terenu miasta Gdańska wykazały obecność aż 23,56% tworzyw sztucznych – podajemy za:

IPROEKO Sp. z o.o.
Biuro Realizacji Projektów:
Centrum Nauk
Biologiczno-Chemicznych
Uniwersytetu Warszawskiego

Bilans energetyczny

Bilans energetyczny technologii RECLEN wykazuje nadwyżkę energii odzyskanej w wyniku przetwarzania odpadów nad energią niezbędną do prowadzenia procesu. Nadwyżka ta otrzymywana jest w postaci frakcji węglowodorowych, mogących stanowić paliwo energetyczne, a stąd już krok do otrzymania  energii elektrycznej i cieplnej, możliwych do sprzedaż na rynku komercyjnym.

Opis procesu technologicznego

W zakładzie, w wyniku procesu odzysku R12, prowadzone jest sortowanie zmieszanych odpadów, w celu wyodrębnienia z nich strumienia odpadów PP , PE i PS, które następnie w procesie odzysku  R3 zostają przetworzone, w instalacjach technologicznych, na frakcje węglowodorowe, które w zależności od potrzeb rynku, będą mogły być wykorzystane jako wyroby energetyczne przeznaczone do sprzedaży ,,Podmiotom Zużywającym” lub do dalszego przerobu – zgodnie z aktualnie obowiązującymi przepisami prawa.

Proces produkcyjny obejmuje pięć głównych etapów:

  1. Magazynowanie i sortowanie odpadów.
  2. Przetwarzanie chemiczne odpadów.
  3. Przetwarzanie termiczne odpadów.
  4. Separacje ciekłych produktów depolimeryzacji.
  5. Magazynowanie produktu.

Część zakładu nie będąca w obrębie Składu Podatkowego.

Linia technologiczna składa się z powiązanych ze sobą instalacji, które występują w określonej konfiguracji tworząc wspólnie jeden ciąg technologiczny. Ciąg ten rozpoczyna się od magazynu odpadu, następna jest instalacja sortownicza, instalacja do przetwarzania chemicznego, instalacja do przetwarzania termicznego (kraking poliolefin) oraz magazyn produktów.

  1. Magazynowanie i sortowanie odpadów.

Odpady do linii technologicznej dostarczane będą, z zakładów prowadzących selekcję odpadów, w belach o masie od 200 do 500 kg lub luzem. Odpad będzie zmagazynowany w magazynie odpadów znajdującym się w budynku produkcyjno – magazynowym.

Sortowanie odpadu składa się z szeregu czynności technologicznych realizowanych na poszczególnych urządzeniach technologicznych. W skład Sortowni wchodzą m.in.:

  • Szarpacz bel, w którym następuje rozrywanie bel odpadowych,,
  • Przesiewacz dyskowy, który odsiewa frakcje mineralne,,
  • Budka sortownicza w której odbywa się kontrola pracowników na jakością surowca poprzez usuwanie niepożądanych materiałów.
  • Separator ferromagnetyczny wychwytujący elementy wykonane ze stali.
  • Urządzenie wiroprądowe wyłapujące ze strumienia odpadów materiały nieżelazne.
  • Separatory optyczne , które rozdzielają strumień odpadów na tworzywa sztuczne z grupy poliolefin, które trafią do depolimeryzacji i pozostałe odpady (inert) które zostaną przekazane do dalszego zagospodarowania.

W wyniku segregacji odpadów otrzymujemy czysty strumień odpadów PE  (polietylen), PP (polipropylen) oraz PS (polistyren). Końcowym etapem przygotowania odpadu do przerobu chemicznego jest jego rozdrobnienie i wysuszenie. Otrzymujemy zmieszane płatki ww. polimerów w ilości od 1 Mg/h do 4 Mg/h o średnicy od 20 do 50mm (w zależności od zastosowanego sita) i wilgotności nie większej niż 12%, które transporterem taśmowym, a następnie transporterami ślimakowymi wtłaczane są do komór reakcyjnych instalacji chemicznej.

Część Zakładu będąca w obrębie Składu Podatkowego.

1. Przetwarzanie chemiczne odpadów.

Chemiczne przetwarzanie odpadów w procesie odzysku R3 polega na rozpuszczeniu polietylenu w gorącym rozpuszczalniku, który zgromadzony jest w Ekstraktorze. Pozwala to np. na odzysk polietylenu z opakowań wielowarstwowych takich jak tetrapak. Rozpuszczenie polietylenu uwalnia tekturę i aluminium zawarte w opakowaniach wielowarstwowych. Celuloza i metal wyodrębniane są z roztworu w filtroseparatorze, natomiast rozpuszczony polimer zostaje przepompowany do reaktora. Rozpuszczalnikiem w tym procesie jest dowolna frakcja ciekła ( lub ich mieszanina) otrzymywana w wyniku krakingu poliolefin. Najbardziej do tego celu nadają się ,,mieszaniny frakcji węglowodorowych z przewagą olejów średnich” . Aby proces przebiegał prawidłowo Ekstraktor wyposażony jest w system ogrzewania, który bazuje na odzyskanym cieple z palników gazowych, a przenoszony jest przez układ oleju termalnego. Mieszanie zawartości Ekstraktora zapewniają dwie pompy cyrkulacyjne.

2. Przetwarzanie termiczne odpadów.

Poliolefiny poddane działaniu wysokiej temperatury ( 350 – 420 o C ) ulegają degradacji. Długie łańcuchy węglowodorowe pękają i tworzą się produkty o coraz mniejszej masie cząsteczkowej. Procesu tego nie można do końca kontrolować i finalny produkt krakowania jest mieszaniną dużej liczby różnych węglowodorów, nasyconych i nienasyconych, o różnej liczbie atomów węgla w cząsteczce, od C1 do C25.

Proces krakingu zachodzi w urządzeniu zwanym reaktorem. Reaktor jest leżącym zbiornikiem walcowym z płaskimi żebrowanymi dennicami, wszystko wykonane ze stali kwasoodpornej o pojemności przestrzeni roboczej ok. 30 m3. Dozowanie odpadów do reaktora odbywa się przy pomocy  podajników ślimakowych. W dennicach zamontowane są elementy grzewcze w postaci odpowiednio ukształtowanych rur stalowych, w których spalany jest gaz za pośrednictwem specjalnych palników. W fazie rozruchowej spalany jest gaz LPG z zewnętrznego zbiornika. Po osiągnięciu parametrów procesowych, pojawia się odpowiednia ilość gazu technologicznego i od tej pory to właśnie ten gaz jest używany do prowadzenia procesu. Nadmiar gazu technologicznego jest dopalany w pochodni uruchamianej automatycznie.  Reaktor posiada również szereg króćców umożliwiających podłączenie innych urządzeń współpracujących np. pomp obiegowych oraz urządzeń pomiarowych, zapewniających kontrolę nad przebiegiem reakcji. Zachodzący tam proces ma charakter reakcji endotermicznej, czyli zużywającej ciepło. Gaz technologiczny jest więc nośnikiem energii niezbędnym do przeprowadzenia procesu technologicznego i wytworzenia produktu.

W zespole Reaktora zamontowane są dwie pompy cyrkulacyjne depolimeryzatu, których zadaniem jest polepszenie warunków prowadzenia procesu krakingu poliolefin. Roztopione poliolefiny pobierane są z dolnych króćców reaktora zlokalizowanych przy dennicach i za pomocą pomp kierowane do króćców znajdujących się na pobocznicy reaktora. Cyrkulacja zawartości reaktora umożliwia lepszą wymianę ciepła pomiędzy elementami grzewczymi, a roztopionymi poliolefinami, zapobiega również osadzaniu się stałych zanieczyszczeń na elementach grzejnych.

W procesie krakingu polimerów powstają zanieczyszczenia stałe w postaci węgla (koksik). Technologia RECLEN zapewnia  oczyszczanie reaktora bez konieczności zatrzymywania procesu.  Przebiega to w następujący sposób: pompy pobierają masę reakcyjną wraz z zanieczyszczeniami z dna reaktora i tłoczą ją poprzez filtry z powrotem do wnętrza reaktora. O częstotliwości oczyszczania decyduje Operator/System Automatycznej Kontroli. Zanieczyszczenia zawarte w tej masie usuwane są na pionowych płytach filtracyjnych. Koksik z powierzchni płyt filtrów zrzucany jest odpowiednio do suszarek, wyposażonych w ruszt łuskowy, znajdujący się bezpośrednio pod filtrem płytowym. Suszarki ogrzewane są przy pomocy dedykowanego systemu palników gazowych. W suszarce zanieczyszczenia są transportowane z zadaną prędkością liniową i jednocześnie ulegają dynamicznemu procesowi suszenia poprzez wymianę ciepła z elementem grzejnym. Opary węglowodorów oraz innych substancji są odprowadzane z wnętrza suszarki do układu skraplająco-separującego reaktora i dalej aż do mokrego zbiornika gazu. Sucha masa jest transportowana do pojemnika  koksiku, który jako odpad o kodzie 19 01 18 będzie przekazywany do zagospodarowania podmiotom posiadającym stosowne zezwolenia.

3. Separacja ciekłych produktów depolimeryzacji.

W wyniku krakingu termicznego z reaktora wydostaje się strumień oparów w temperaturze około 380 oC. Z uwagi na wysoką temperaturę strumienia oparów, jak również ze względu na jego niejednorodność (stanowi on mieszaninę cząsteczek o różnej ilości atomów węgla w cząsteczce od C25 do C1), jednostopniowe schłodzenie i skroplenie w warunkach normalnych jest niewykonalne. Dlatego chłodzenie i wykraplanie produktów musi odbywać się stopniowo – w czterech stopniach skraplania. Jednocześnie następuje rozdział i wyodrębnię trzech frakcji węglowodorowych i jednej gazowej.

Pierwszy stopień skraplania   CN – 27 10 19 85 Parafina ciekła.

W pierwszym stopniu skraplania, w bezprzeponowym wymienniku ciepła, w strumień oparów o temp. 380 0C opuszczających reaktor, wtryskiwana jest mieszanina węglowodorów o temperaturze ok. 80 0C, która podgrzewając się i częściowo odparowując, odbierze część ciepła ze strumienia oparów z reaktora, powodując wykroplenie 45 – 55 % tego strumienia. Wykroplona ciecz to głównie wyżej wrzące frakcje alifatyczne, powstałe w wyniku krakingu długich, liniowych łańcuchów  polimerów. Technologia zapewnia  dostosowanie temperatury wykraplania, tak aby osiągnąć wymagane parametry dla frakcji określonej danym kodem CN. Część wykroplonej cieczy, po jej przepompowaniu przez wymiennik ciepła, schładzający produkt do temperatury rzędu 80 0C, zostanie ponownie wtłoczona w strumień gazów z Reaktora. Pozostała część wykroplonej cieczy ,po przejściu przez chłodnicę schładzającą do temp. rzędu 80 0C , kierowana będzie do zbiornika technologicznego, gdzie po ustabilizowaniu parametrów będzie przepompowana, jako gotowy produkt, do komory magazynowej K4.

 

Drugi stopień skraplania   CN – 27 10 19 29 Oleje średnie.

Zasada działania drugiego stopnia skraplania jest podobna do pierwszego stopnia z tą różnicą, że strumień gazów na wlocie do bezprzeponowego wymiennika ciepła ma temp. ok. 180 0C, a na wylocie z tego stopnia będzie miał temp. ok. 120 0C , natomiast strumień cieczy chłodzącej zebrany w zbiorniku, po przepompowaniu przez chłodnicę, będzie miał temperaturę rzędu 60 0C. Wykroplone tu zostanie ok. 35 – 40 % strumienia oparów wylatujących z reaktora, które po przejściu przez chłodnicę, kierowane będą do zbiornika technologicznego, gdzie po ustabilizowaniu parametrów, przepompowane zostaną,  jako gotowy produkt, do komory magazynowej K4. Również i w tym przypadku mamy do czynienia z alifatycznymi frakcjami powstałymi w wyniku krakingu długich, liniowych łańcuchów  polimerów. W poprzednim etapie zostały wykroplone frakcje ciężkie, teraz na tym etapie wykraplane są frakcje średnie. Proces zachodzi w odpowiednio niższej temperaturze.

Trzeci stopień skraplania CN – 27 10 12 25 benzyna przemysłowa

W trzecim etapie skraplania strumień oparów o temperaturze ok. 120 0C wpływa do płaszczowo – rurowego wymiennika ciepła, pełniącego rolę skraplacza, w którym strumień ten wychładzany jest do temperatury rzędu 30 0C, a następnie w w kolejnym urządzeniu następuje rozdzielanie frakcji ciekłej zawierającej lekkie frakcje od gazowej – od metanu do butanu. Frakcja ciekła spływa poprzez dedykowane urządzenie technologiczne do zbiornika, gdzie po ustabilizowaniu parametrów zostanie przepompowana,  jako gotowy produkt,  do komory magazynowej K4. Reszta oparów oraz gazy przechodzą do następnego stopnia skraplania. W czwartym etapie skraplania, gdzie skraplacz chłodzony jest cieczą o temperaturze -5 0 C , następuje ostateczne oddzielenie frakcji ciekłych od frakcji gazowej, składającej się z mieszaniny metanu, etanu, propanu i butanu. Ta mieszanina gazów wykorzystywana jest w procesie jako gaz technologiczny w palnikach reaktora, suszarek oraz pochodni, które wytwarzają niezbędne ciepło do prowadzenia reakcji krakingu (rozrywania) długich łańcuchów polimerów, a także końcowego wysuszenia stałego odpadu w suszarkach oraz utrzymania właściwej temperatury w pozostałych aparatach instalacji.

4. Ścieżka gazowa.

Gaz będący mieszaniną metanu, etanu, propanu i butanu, po opuszczeniu 4 stopnia skraplania, kierowany jest, poprzez separator cieczowy ,do zbiornika dzwonowego, pozwalającego na regulację ciśnienia w systemie dozowania gazu do wszystkich zainstalowanych palników. Ze zbiornika dzwonowego gaz pobierany jest do spalania w palnikach gazowych. Nadmiar gazu jest spalany w pochodni.

5. Magazynowanie produktu.

Produkty otrzymane w wyniku procesu depolimeryzacji tworzyw sztucznych gromadzone są oddzielnie w dwóch podziemnych  zbiornikach o pojemności 80 m3 każdy. Oba zbiorniki podzielone są łącznie na 4 komory, z których komory K1, K2 i K3 są podgrzewanymi komorami technologicznymi wyposażonymi w mieszadła, a komora K4 jest komorą magazynową produktu gotowego.  Zbiorniki są zabezpieczone przed korozją systemem ochrony katodowej. W dwukomorowym zbiorniku technologicznym M 101 , do komory technologicznej K1 o pojemności 16 m3 kierowane będą głównie lżejsze frakcje węglowodorowe, natomiast do technologicznej komory K2 o pojemności 64 m3 głównie frakcje średnie. W dwukomorowym zbiorniku M 102, do komory technologicznej K3 o pojemności 40 m3 trafiać będą głównie frakcje węglowodorowe cięższe. W komorze magazynowej K4 będzie się odbywało magazynowanie gotowego produktu, o ustabilizowanym składzie chemicznym. Komory technologiczne są powiązane z komorą magazynową układem pompowym. I tak :

  • pompa P01 pobiera ciecz z komory K1
  • pompa P02 pobiera ciecz z komory K2
  • pompa P03 pobiera ciecz z komory K3

Wszystkie te pompy podają ciecz do komory magazynowej K4 , która jest częścią zbiornika M 102. Komora ta jest zalegalizowana metrologicznie, a pomiary kontrolne są wykonywane za pomocą zalegalizowanej metrologicznie łaty. Każda z frakcji węglowodorowych, po zakwalifikowaniu jej do konkretnego kodu CN jest przesyłana do komory K4, skąd pompą P06, przez stanowisko nalewcze, będą napełniane autocysterny, ważone na legalizowanej wadze samochodowej 60 Mg o dokładności +- 20 kg i kierowane do uprawnionych odbiorców, na podstawie umów handlowych. Produkty z komory K4 będą mogły być transportowane również za pomocą rurociągów, poprzez legalizowany przepływomierz, do zbiorników agregatów prądotwórczych  znajdujących się po za składem podatkowym. Wówczas do tego celu użyta będzie pompa P05. Ilość produktu wydanego rurociągiem  będzie odmierzana za pomocą zalegalizowanego przepływomierza.

Wynik działania technologii

Technologia RECLEN zapewnia wydajność procesu na poziomie 80%, tzn., że z tony zmieszanych odpadów tworzyw sztucznych otrzymujemy 800 kg frakcji węglowodorowych, o średniej gęstości 800 kg/m3, 10 – 15% to gaz technologiczny wykorzystywany do prowadzenia procesu, a pozostała część to odpad w postaci koksiku. Technologia RECLEN nie pozostawia po sobie żadnych odpadów.

Źródła przychodów

Głównym źródłem przychodu technologii RECLEN jest sprzedaż energii elektrycznej, jednakże istnieją dodatkowe źródła przychodu w procesie. Poniżej przedstawiamy źródła dochodu technologii RECLEN:

  • Opłata za przyjęcie odpadów;
  • Sprzedaż energii elektrycznej (czarnej);
  • Sprzedaż energii cieplnej;
  • Certyfikat za kogenerację;
  • Certyfikat za energię odnawialną.