CN101108972B - 一种废旧轮胎裂解装置及其裂解方法 - Google Patents

Abstract

一种废旧轮胎裂解装置，包括裂解炉体、加热机构和裂解物收集机构，其特征在于：所述的裂解炉体包括位于底部的燃烧室和位于燃烧室上方的高温裂解室，且燃烧室和高温裂解室由设置于二者之间的隔离板所隔开；所述的加热机构位于燃烧室内；所述的裂解物收集机构包括用于收集固体产物的固体收集器和用于收集气态产物的冷凝器，其中冷凝器的进气口通过气体输送管连接高温裂解室，冷凝器的产物出口有用于输出未凝结气体的气相出口和用于输出凝结油的液相出口，且气相出口连接加热机构；所述的高温裂解室的前端连接有加料输送机构。该移动床高温分解锅炉结构简单、尺寸紧凑；用来处理废旧轮胎，其分解处理技术工艺简单，处理周期短，可通过变化分解温度、控制轮胎在高温分解室内的滞留时间来调节控制产品的收率，而且该系统基本上可依靠自身独立运行，不需要另外提供燃烧燃料，物尽其用。

Description

一种废旧轮胎裂解装置及其裂解方法

技术领域

本发明涉及到一种废旧轮胎的裂解回收装置及其裂解方法，具体指一种可整胎裂解、不需额外耗能可独立运行的废旧轮胎裂解装置及其裂解方法。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，废旧轮胎的数量也与日俱增，对环境造成了严重的污染。为此，各国投入了大量的人力、物力研究废弃轮胎的回收和利用。目前国内外对这些废弃物最为理想的处理方法是采用高温分解方法，即将废弃轮胎放入裂解炉中经高温裂解后，从裂解物中回收有用物质再利用。这种方法既消除了环境污染，又可使废物得以综合利用，变废为宝，产生可观的经济效益。

例如专利号为ZL02257220.1的实用新型专利公开了一种处理废旧轮胎、废旧塑料等大分子有机物的流化移动床催化裂化装置，该装置包括加料机构、裂化反应釜、卸料输送阀门、催化剂分离机、提升管、催化剂加热再生器顺序连接，催化剂加热器连接进料输送阀门和输送管道，输送管道与裂化反应釜釜端连通，裂化反应釜的釜端至釜尾之间置有旋转刮板，废旧轮胎通过该流化催化裂化装置，在一定的温度条件下，通过催化剂的作用，使产品达到所需的分子量。该装置因为使用了催化剂，而且催化剂在经提升、升温、再生后返回裂化反应釜，能够充分发挥作用，可以促使被处理物彻底催化裂化，提高了回收率。但本装置催化剂占用的工艺段不但长，而且复杂，而且不同的废弃物要选用不同的催化剂，增加了技术难度。

申请号为200610065757.4的中国专利申请，公开了一种废旧橡胶轮胎的处理方法，其是将整个轮胎经传送装置投入轮胎进口，经挤压门的连续挤压，使轮胎的体积缩小后进入脱氧环境的反应室中，所述的脱氧条件是通过抽真空达到的，然后将催化剂加入该反应室中与轮胎混合，升高温度使轮胎在催化剂的作用下在反应室中蒸发分解；该技术可将废弃轮胎整胎高温分解为燃油和炭黑、钢材，同时可以完整地回收废旧轮胎中的钢丝。但是该工艺中所需求的脱氧环境条件比较苛刻，需专门配备抽真空设备，对设备和工艺的要求都比较严格。

申请号为200610028197.5的中国专利申请公开了一种整体废轮胎裂解工艺，其采用一种斜置裂解釜，该裂解釜包括内胆、加热层和外壳，其中内胆上端设有进料口和裂解气排气口，下端设有出料口，轮胎靠自身的重力在裂解釜内向下滑落，裂解温度在350～450℃，废轮胎在裂解釜内一次性裂解，裂解时间持续约30～60分钟，产生大量裂解气气化，将裂解气冷却分离后，可回收混合燃料油和燃气；在裂解釜底部回收炭黑和钢丝。该废旧轮胎裂解装置受热均匀；轮胎进料和裂解后的粗炭黑和废钢丝均可在自身重力的作用下沿斜坡滑出釜外，减省了釜内物料的传送装置；但是裂解周期较长，生产效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的状况，提供一种结构简单合理，可将废旧轮胎整胎裂解、裂解周期短且不需额外耗能可通过自身系统独立运行的废旧轮胎裂解装置；

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有的技术状况，提供一种废旧轮胎裂解方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该废旧轮胎裂解装置包括裂解炉体、加热机构和裂解物收集机构，其特征在于：所述的裂解炉体包括位于底部的燃烧室和位于燃烧室上方的高温裂解室，且燃烧室和高温裂解室由设置于二者之间的隔离板所隔开；所述的加热机构位于燃烧室内；所述的裂解物收集机构包括用于收集固体产物的固体收集器和用于收集气态产物的冷凝器，其中冷凝器的进气口通过气体输送管连接高温裂解室，冷凝器的产物出口有用于输出未凝结气体的气相出口和用于输出凝结油的液相出口，且气相出口连接加热机构；所述的高温裂解室的前端连接有加料输送机构；所述燃烧室还连接蒸汽发生器的热能入口；所述的蒸汽发生器包括壳体和设置于壳体中的与所述热能入口连通的热能管，冷凝器包括壳体和设置于壳体中的与所述气体输送管连通的冷凝列管，且所述的蒸汽发生器和冷凝器共用同一个壳体，并由设于冷凝列管与热能管之间的分隔板将二者分隔开，而且，冷凝器的出水口通过管路与蒸汽发生器的进水口相连。

气相出口处还可安装一风机或泵，用于辅助将未凝结气体导入加热机构。蒸汽发生器能够使燃烧器产生的气体再利用，以方便燃烧废气的导入，其蒸汽出口连接蒸汽使用机构；蒸汽发生器产生的蒸汽，可以部分或全部送去吹扫待处理轮胎，或者部分或全部送去其它使用蒸汽的地方。所述分隔墙的设置可以有效隔绝冷凝列管壳体内的冷却水和热能管壳体内冷却水之间热能的传递，保证两者相互不受干扰地工作；所述的热能管可以是一组串联的热能管，也可以是多组热能管并联；热能管的热能入口连接燃烧室，热能管壳体可以根据需要设置一个出口，也可以设置两个出口，其中一个出口连接气闸室，将蒸汽发生器产生的蒸汽送入气闸室吹扫待处理轮胎，另一出口连接其它的蒸汽使用机构，例如送去发电或供暖等。所述的冷凝器的气相出口还可以连接有用于将未凝结气体输送至气闸室的支管，以方便未凝结气体吹扫待处理轮胎。因此，采用本装置处理废旧轮胎，基本上可以依靠自身的系统运行，不需要另外提供燃烧燃料，节能、环保又方便。

所述的加热机构包括位于燃烧室内的燃烧器，所述的气相出口与燃烧器相连从而将未凝结气体输送至燃烧器作为燃料。所述的加热机构还可以包括设置于高温裂解室的助燃烧器；助燃烧器的位置可以根据设计的合理性而定，只要其释放的气体喷入高温分解室即可。燃烧器和助燃烧器的数量可以根据生产周期和裂解速度的需要来设定，较好的是设立6个独立的燃烧器和2个助燃烧器就基本可以达到向高温裂解区提供不同温度范围的要求。

所述的加料输送机构可以包括气闸室、移动床、和分别安装在气闸室上、下两端的隔挡空气的上滑门、下滑门，所述的移动床置于高温裂解室的底部并连接变速电机，气闸室的底部坐落在移动床的前端，以方便待处理轮胎的输送衔接。该结构既可处理整个未被加工的轮胎又可以处理被切碎的废旧轮胎；被切碎的轮胎可以单独载入，也可以装填在待处理的整个轮胎的中部空心中处与整胎一起载入；同时移动床的运动速度可由变速电机控制，而变速电机的速度可以根据轮胎裂解周期和裂解速度的需求设定。

为了有效地隔绝和传导热能，所述的高温裂解室和燃烧室可以内衬耐火材料，高温裂解室和燃烧室之间采用钢板作为隔离板。

蒸汽发生器能够使燃烧器产生的气体再利用，以方便燃烧废气的导入，其蒸汽出口连接蒸汽使用机构；

所述的固体收集器包括位于移动床下方、裂解炉体底部的灰斗，和安装在裂解炉体内用于清理移动床上杂物的刮杆。刮杆可将移动床上轮胎裂解遗留的任何物质刮入灰斗，减少移动床和分隔板上集结的杂物。

本发明所提供的废旧轮胎的裂解方法，包括以下步骤：

a)将待处理轮胎加入加料输送机构，用未凝结的裂解气体吹扫待处理轮胎，以除去空气；

b)将吹扫过的待处理轮胎由加料输送机构送入高温裂解室内；

c)燃烧器燃烧从冷凝器送来的未凝结气体，使高温裂解室内的温度升高到轮胎的裂解温度，轮胎在高温裂解室内被裂解为气态产物和固体产物；

d)气态产物由气体输送管送入冷凝器以凝结成油，油从冷凝器的液相出口排出；而未凝结气体从冷凝器的气相出口排出并被送入燃烧器燃烧，和/或送入步骤a)中吹扫待处理轮胎；可在冷凝器的气相出口与燃烧器之间安装风机或泵以辅助将未凝结气体抽送到燃烧器；固态产物落入固体收集器内。

作为优选方案，本发明所提供的废旧轮胎的裂解方法，可以包括以下步骤：

a)打开气闸室的上滑门，将待处理轮胎送入气闸室内；

b)用由支管送来的未凝结气体和/或蒸汽发生器来的蒸汽吹扫待处理轮胎，以除去空气，关闭上滑门，然后打开气闸室的下滑门，待处理轮胎落入移动床上；

这种独特的载入方式可净化室内的空气，并在高温裂解轮胎时保持环境空气的卫生清洁；

c)移动床在变速电机的带动下，将待处理轮胎送入高温裂解室；变化变速电机的速度，可以改变待处理轮胎在高温裂解室内的滞留时间，从而改变裂解周期，以得到不同产量的油、气和碳产品；

d)燃烧器燃烧使高温裂解室内的温度升高到轮胎的裂解温度，轮胎在高温裂解室内被高温裂解为气态产物和固体产物；

如果需要加快裂解速度和裂解周期，该步骤中可采用6个燃烧器和2个助燃烧器同时燃烧对高温裂解室加热，燃烧器可以采用由冷凝器气相出口送来的未凝结气体或纯氧作为燃料，助燃烧器可以采用纯氧或空气作燃料；助燃烧器向高温分解室喷入的气体和轮胎裂解产生的裂解气混合后产生的燃烧，可以使高温裂解室内的温度快速升高；调整燃烧器和/或助燃烧器的使用，可以改变轮胎裂解物最终的产品和质量；

e)将燃烧器燃烧产生的烟气导入蒸汽发生器的热能管，产生的蒸汽部分用于步骤b)吹扫待处理轮胎上的空气，部分导出再利用；

当气态产物达到1000华氏度时，气态产物由气体输送管导入冷凝列管凝结，凝结油从冷凝器的液相出口排出，未凝结气体从冷凝器的气相出口排出被送入燃烧器燃烧；固体产物，例如碳和钢，在移动床的移动下自动落入灰斗内，将其收集或置入到其它地方再利用；移动床上残留的其它杂质可以用刮杆刮入灰斗；

f)将燃烧器燃烧产生的气体导入蒸汽发生器的热能管，用其热能来生产蒸汽；蒸汽的温度和压力由油的凝结温度决定，如果油温低于212华氏度将不能产生蒸汽，蒸汽温度越高，所凝结的油越少，如果需要得到更多的蒸汽，可增加燃烧裂解气和空气的燃烧器以对蒸汽发生器加热，产生的蒸汽可以部分用来吹扫待处理轮胎上的空气，部分导出再利用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明废旧轮胎裂解装置结构简单合理、尺寸紧凑，可以在稍小的空间运行操作，更可以便携安装在卡车上驶入存放轮胎的现场，现场操作，省去了轮胎的运输费用；

2、不需要对轮胎作任何前期处理，即可将未经过机械撕裂处理的整个轮胎或经过机械撕裂处理的废旧轮胎碎片投入移动床高温裂解炉；

3、可以通过变化裂解温度、控制轮胎在高温裂解室内的滞留时间来调节控制裂解产物的数和量；

4、利用轮胎裂解得到的非凝结气对高温裂解室加热，基本上依靠自身运行的系统，不需要另外提供燃烧燃料；

5、移动床独特的轮胎载入方式可使轮胎的橡胶面在高温裂解室内快速升温，并被连续加热裂解，大大提高了轮胎的裂解反应率；

6、提供了用蒸汽吹扫炉内耐火材料区域，改善了裂解产品由气体相到固体碳相时硫磺的散发。

7、能够充分利用裂解装置自身产生的未凝结气体和燃烧废气，有效节约和利用了能源，环保节能。

附图说明

图1为本发明实施例中废旧轮胎裂解装置的侧视图；

图2为本发明实施例中废旧轮胎裂解装置的正视图；

图3为本发明实施例中废旧轮胎裂解装置的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图3所示，该废旧轮胎裂解装置，包括位于前部的气闸室15，气闸室15的上、下两端分别安装有隔挡空气的上滑门1和下滑门1’，气闸室15的底部坐落在移动床8的前端，以方便待处理轮胎2的载入；所述移动床8连接变速电机(图中未示出)；位于底部的燃烧室10和位于废旧轮胎裂解装置中部的高温裂解室11，高温裂解室内部尺寸长12英尺，宽3英尺；高温裂解室11和燃烧室10内衬耐火材料9，两者之间采用钢板6作为隔离板将两者隔开；燃烧器4和助燃烧器5构成加热机构，所述的燃烧器4位于燃烧室10的底部，所述的助燃烧器5位于锅炉中部；本实施例中燃烧器4的个数为六个，助燃烧器5的个数为两个。

高温裂解室11上方设有冷凝列管14和热能管13共同的壳体17，热能管13位于冷凝列管14的上方，两者之间设有分隔墙7，冷凝列管14及其外部的壳体17组成冷凝器，热能管13及其外部的壳体组成蒸汽发生器；所述冷凝器的出水口连通蒸汽发生器的进水口(图中未示出)，供冷凝列管14壳体内的冷却水进入热能管13的壳体内；气体输送管12连接高温裂解室11和冷凝列管14的入口，以方便裂解气体的传送，冷凝列管14有两个出口，一个是液相出口，凝结油经液相出口排出后被收集利用，一个是气相出口，所述的气相出口有两个，一个连接未凝结气体输送管16用于将未凝结气体送入燃烧器4燃烧，另一个连接支管(图中未示出)用于将未凝结气体送入气闸室15吹扫待处理轮胎2；未凝结气体输送管16与燃烧器4的交接处安装有风机3用于辅助未凝结气体的导入；热能管13的壳体17上设有两个蒸汽出口，一个蒸汽出口连接气闸室15，另一个蒸汽出口连接蒸汽供暖设备(图中未示出)。

移动床8的下方设有用于盛装固体裂解物的灰斗(图中未示出)，裂解炉体内还设有板状刮杆(图中未示出)，可将移动床8上轮胎裂解遗留的杂质移入灰斗，减少了钢板上集结的杂物；板状刮杆和灰斗构成固体收集器。

使用上述移动床高温裂解锅炉处理废旧轮胎的裂解方法如下：

整个的待处理轮胎2两个并排输入到气闸室15，气闸室15上部的滑门1打开接收轮胎2，用从未凝结气体输送管16送来的未凝结气体和从壳体17上另一个蒸汽出口送来的蒸汽吹扫轮胎上的空气，除去待处理轮胎2上的空气，然后关闭上滑门1；待处理轮胎2在自身重量的作用下落入气闸室15的底部，下滑门1’打开，待处理轮胎2落入移动床8上，移动床8在变速电机的带动下以每分钟3英尺的速度前进，将待处理轮胎2载入到高温裂解室11；燃烧器4燃烧从冷凝列管14送来的未凝结气体，使高温裂解室11内的温度升高到轮胎的裂解温度，待处理轮胎2在高温裂解室11内被高温裂解4分钟；当气体达到1,000°F时，裂解产生的气态产物经气体输送管12被输入到冷凝列管14，用来凝结从轮胎中裂解出来的凝结油，在液相排出口收集凝结油；未凝结气体部分从气相出口经支管被送入气闸室15吹扫待处理轮胎2，部分经未凝结气体输送管16送入燃烧器4燃烧；燃烧器4燃烧所产生的气体被导入到热能管13中，其热能用来使热能管13外部壳体17内的水生成蒸汽，所产生的蒸汽部分用来吹扫气闸室15内的待处理轮胎2，部分送入供暖设备。

轮胎裂解产生的碳和钢等固体物质在移动床8的带动下落入移动床8下方的灰斗中，刮杆将移动床8上轮胎裂解集结的杂物刮入灰斗，收集该固体物质再利用。

Claims (9)

1.一种废旧轮胎裂解装置，包括裂解炉体、加热机构和裂解物收集机构，其特征在于：所述的裂解炉体包括位于底部的燃烧室和位于燃烧室上方的高温裂解室，且燃烧室和高温裂解室由设置于二者之间的隔离板所隔开；所述的加热机构位于燃烧室内；所述的裂解物收集机构包括用于收集固体产物的固体收集器和用于收集气态产物的冷凝器，其中冷凝器的进气口通过气体输送管连接高温裂解室，冷凝器的产物出口有用于输出未凝结气体的气相出口和用于输出凝结油的液相出口，且气相出口连接加热机构；所述的高温裂解室的前端连接有加料输送机构；所述燃烧室还连接蒸汽发生器的热能入口；所述的蒸汽发生器包括壳体和设置于壳体中的与所述热能入口连通的热能管，冷凝器包括壳体和设置于壳体中的与所述气体输送管连通的冷凝列管，且所述的蒸汽发生器和冷凝器共用同一个壳体，并由设于冷凝列管与热能管之间的分隔板将二者分隔开，而且，冷凝器的出水口通过管路与蒸汽发生器的进水口相连。

2.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的加热机构包括位于燃烧室内的燃烧器，所述的气相出口即与燃烧器相连而将未凝结气体输送至燃烧器作为燃料。

3.根据权利要求2所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的加热机构还包括设置于所述高温裂解室的助燃烧器。

4.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的加料输送机构包括气闸室、移动床和分别安装在气闸室上、下两端的隔挡空气的上滑门、下滑门，所述的移动床置于高温裂解室的底部并连接变速电机。

5.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的高温裂解室和燃烧室内衬耐火材料，所述的隔离板为钢板。

6.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的固体收集器包括位于移动床下方、裂解炉体底部的灰斗，和安装在裂解炉体内用于清理移动床上杂物的刮杆。

7.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解装置，其特征在于所述的冷凝器的气相出口还连接有用于将未凝结气体输送至气闸室的支管。

8.一种废旧轮胎裂解方法，其特征在于包括以下步骤：

a)打开气闸室的上滑门，将待处理轮胎送入气闸室内；

b)将待处理轮胎装入加料输送机构内，用由支管送来的未凝结气体和/或由蒸汽发生器来的蒸汽吹扫待处理轮胎，以除去空气，关闭上滑门，然后打开气闸室的下滑门，待处理轮胎落入移动床上；

c)移动床在变速电机的带动下，将待处理轮胎送入高温裂解室；

d)燃烧器燃烧从冷凝器送来的未凝结气体，使高温裂解室内的温度升高到轮胎的裂解温度，轮胎在高温裂解室内被裂解为气态产物和固体产物；

e)气态产物由气体输送管送入冷凝器以凝结成油，油从冷凝器的液相出口排出，而未凝结气体从冷凝器的气相出口排出并被送入燃烧器燃烧；固体产物落入固体收集器内；

f)将燃烧器燃烧产生的烟气导入蒸汽发生器的热能管，产生的蒸汽部分用于步骤b)吹扫待处理轮胎上的空气，部分导出再利用。

9.根据权利要求8所述的废旧轮胎裂解方法，其特征在于所述的步骤d)中采用燃烧器燃烧和助燃烧器燃烧共同对高温裂解室加热，其中，助燃烧器通过输入纯氧或空气使高温裂解室内部分裂解气燃烧而对高温裂解室进行加热。

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