CN1012067B - 废合成橡胶脱硫工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废橡胶再生，特别涉及废橡胶脱硫工艺及设备。它是把废橡胶粉碎成胶物与再生剂和水混合或与饱和蒸汽进行接触搅拌脱硫，其特征是采用导热油在夹套内对物料进行传导加热，来控制脱硫反应温度、压力等；其脱硫过程是在夹套式脱硫罐中进行的，该罐包括内筒、夹套和进出料口，由内筒和夹套构成密封罐，夹套内的载热体是导热油，内筒内有相对的左右旋方向的双向搅拌器。它既能处理废合成胶，又能处理废天然胶。

Description

本发明涉及废橡胶再生，特别涉及各类废合成橡胶再生的一种脱硫工艺及其设备。

橡胶有着广泛的用途，随着橡胶工艺发展，橡胶的消费量达到了迅速地增大。尤其是合成橡胶制品生产量和使用量的扩大，产生了大量合成胶制品的废弃料。如何充分利用随之产生的大量废天然橡胶和合成橡胶已引起人们的重视。

人们已知废橡胶再生的关键是“脱硫”，所谓“脱硫”是指用机械能和再生剂在硫化橡胶中，进行有选择地打开和切断硫化胶中硫一硫、硫一碳交联键，而保存高分子链的基本键结构，成为脱硫的脱硫橡胶，这种脱硫橡胶就是众所周知的“再生橡胶”。

目前生产再生橡胶脱硫工艺，主要是对废天然橡胶的再生，一般是先将废橡胶经机械剪切成18～24目橡胶粒子，再与一定比例的再生剂混合，在一部分饱和蒸汽及外加温条件下，进行渗透脱硫，所用的脱硫缸内温度只能达150℃左右，缸内压力也仅达5kg/cm²左右，而合成橡胶结构和性能与天然橡胶不同，不同的合成胶又有各自的特殊性能，因此这类废合成胶在上述已知的工艺和设备中是很难再生的，有时为了处理只能作燃料烧掉，这样既浪费了部分资源，又污染环境。

废合成橡胶的再生利用虽有研究报导，但是它们的工艺和设备都是比较复杂。有的需要用高压蒸汽及锅炉配套，条件比较难以控制和实现，生产成本高。

为此本发明的一个目的是为再生废合成橡胶提供一个简单而容易实施的脱硫工艺。

另一个目的是为再生橡胶提供一种既能处理废天然橡胶，又能处理废合成橡胶的脱硫设备。

还有一个目的是为缩短脱硫周期，提高再生胶的质量，方便精确控制脱硫条件提供一种工艺和设备。

本发明是这样实现的，先把废合成胶或废天然橡胶剪切或粉碎成胶粉，再按配比与再生剂和水混合或与部分蒸汽进行搅拌脱硫，其特征是采用导热油在脱硫罐的夹套内对物料进行传导加热的方式，来控制脱硫反应的温度、压力等再生条件;其脱硫过程是在一种夹套式脱硫罐中进行的。

该脱硫罐是一种带搅拌器的卧式脱硫罐，是由内筒和夹套构成的密封罐，内筒是两头呈园弧形园柱形筒体，内筒内具有相对的左右旋方向的双向螺旋搅拌器，内筒外装配了一层两头封闭的夹套;夹套内通过的载热体是导热油，夹套上有连接导热油外加热系统的导热油进出口管道，在夹套内装备有插入电加热器和温度控制器的插入管套;由脱硫罐外穿过夹套到内筒内具有可启闭的进出料口。

上述进出料口可在脱硫罐的中间部位开设一个口，这样不仅从密封罐制造上减少了技术难度，而且有利于对胶粉在罐内充分进行渗透反应;出料时罐体要180°转动，这种转动对排除由于高温引起碳化物积料也是有利的。若要转动，脱硫罐外就要附设转动装置，脱硫罐的两端蒸汽进口管道和夹套的导热油进出管道就要采用机械制造上和受压容器中已有的活接头装置或软管连接，使脱硫罐旋转不受影响。

脱硫罐也可以上面设一个可启闭进料口，下面设一个可启闭出料口，这样脱硫罐出料就不需要转动，脱硫罐两端蒸汽进口管和夹套的导热油进出口管道可如常规连接，而脱硫罐外附设转动装置也可以省去。

废橡胶在上述脱硫罐中的脱硫或再生反应的好坏主要处决于再生 剂的选择、配方的设计和再生条件的控制。橡胶制品种类很多，一般应根据橡胶种类选用合适的再生剂。再生剂主要包括软化剂和活化剂。软化剂又称膨胀剂和增塑剂。膨胀剂是指起预增塑作用的低沸点物质而言，例如双戊烯、双萜烯等。增塑剂是指起增塑作用的高沸点的物质而言，例如古马隆、松焦油、氧化松桨油（妥尔油）、石油加工副产品中的重馏分。软化剂种类可分为：植物油系、煤焦油系、石油系和合成物系。活化剂是在废橡胶再生过程中能大大缩短再生时间，减少软化剂的用量，改善再生胶工艺加工性能物质，参考《橡胶工业手册》第一分册生胶与骨架材料，《橡胶工业手册》编写小组编写，化学工业出版社P380-P391。再生剂配方的设计也是按照废橡胶种类不同而改变的。例如废合成橡胶丁腈所选用的再生剂及再生剂的配比为：古马隆5-10%，松焦油为45-65%，松香为2.5-7%和420活化剂（即多烷基苯酚二硫化物）3-8%;废合成橡胶丁苯的再生剂及其配比是：古马隆5-10%，松焦油为20-40%，420活化剂（即多烷基苯酚二硫化物）2-5%;废天然橡胶一般的再生剂配比为：古马隆1.1%，松焦油为8.3%，420活化剂（即多烷基苯酚二硫化物）0.6%。以上配比均以胶粉重100份为基础而计算重量百分比的。再生剂用量一般为15-75%，加入水为：10-25%（或通部分饱和蒸汽）以上也是以胶粉重100份为基础来计算再生剂及用水量。本发明的主要特点是废橡胶脱硫条件的控制。配料在上述脱硫罐中，加热是在夹套内通过载热体传导热量来进行的。本发明使用的载热体是根据工业要求选用的高沸点导热油，导热油种类很多，比较好的是采用石油化工的副产品如汽缸油、汽轮机油类、三线柴油芳烃加氢、洗油等，最佳的是三线柴油芳烃加氢类的导热油。它们是无毒的和生理上无害的，没有不舒服的气味和感觉，不造成环境污染，常压使用，合适于200℃以上的使用范围，加热均匀，容易控制，可控制脱硫温度从150℃以上到接近300 ℃左右。由于本发明提供的脱硫罐是内筒和夹套构成的密封罐，通过夹套内导热油的温度控制罐内物料脱硫反应压力从零到20公斤/厘米²左右，比较好是11-20公斤/厘米²。另外，罐内有双向搅拌器，可对物料进行翻搅，能充分混合胶粉和再生剂，使它们得到良好的接触反应。根据温度、压力，搅拌情况和物料多少来确定合适的反应时间。因此本工艺和设备，不仅能处理废天然橡胶的脱硫，而且使结构复杂而特殊的废合成橡胶实现了工业性的再生。通过测定其再生合成胶和再生天然胶的质量与现有工艺天然胶质量比较表：A（后附）

从上表计算出平均值来看，本工艺和设备不仅可以再生废合成橡胶，而且处理废天然橡胶比原工艺产品质量提高25%。本发明提供的加热方式，不仅产生高的热效应，而且导热油能反复使用，加温均匀，加温时间短，可大大缩短脱硫周期，更重要的是使废橡胶脱硫温度和压力能方便地和比较精确地控制。所提供的脱硫罐内具有双向螺旋搅拌器，搅拌条件好，物料接触均匀，反应完全，而且设备占地面积小，可实现机械化和自动化操作，容易实施，设备投资少，生产成本低。

以下结合附图和实施方案来进一步说明本发明。

附图是本发明提供实施方案的夹套式脱硫罐的结构图。

参看附图，本脱硫罐由内筒[1]和夹套[2]构成;内筒[1]的直径根据处理量来选择，两端封头，最好采用标准圆形封头，由于它是受压容器，需要根据受最大压力来选用材料，其材料最好选20g锅炉钢，在内筒[1]外装配有夹套[2]两端封头，最好为45°锥角的锥形封头，由于它不承受较高压力，可选用一般钢板材料。进出料口[3]为一个口，此进出料口位于脱硫罐中央部位，穿过夹套，与夹套[2]不相连通，其孔径可按标准入孔尺寸选用，在进出料口上有可启闭顶盖板，顶盖板盖到进出料口上可采用已有的多种连接方式，要求开启方便，例如卡箍式结构，在顶盖上装有排气体接管[a]接安全装置和 工作压力表。脱硫罐两端，一端为蒸汽进口[e]、[d]另一端为加热油的进油口[b]、出油口[c]、出油管[4]、进油管[5]、加热油通道[6]、蒸汽和废气排气管[f]，由于罐体旋转故进出口管采用机械制造和受压容器中已有的活接头装置，使脱硫罐旋转不受影响，其密封采用方形编织石绵盘根。

在夹套[2]上装有滚圈[7]及大齿轮[8]，对应滚圈[7]在支架[11]上装有小滚轮[9]，小滚轮[9]通过滑动轴承[10]与支架[11]相连，大齿轮[8]通过小齿轮[12]带动，以上构件组成了脱硫罐外附设的转动装置部分。脱硫罐仅在出料时转动，转速为13转/分，减速器[13]选用Wxy18-37-Ⅱ型。

在内筒[1]内，装有搅拌轴[14]，在搅拌轴[14]上装配有螺旋叶浆的支撑架[16]，它们可通过常用的螺栓连接方式连接到搅拌轴[14]上，搅拌轴[14]可为20g钢管，双叶浆分别为左右旋转面的叶浆，方向相对地各自固定在搅拌轴[14]两端各一侧，它们的另一头由叶浆支架[16]固定在搅拌轴[14]中间部位，以此方式构成相对的左右旋方向双向螺旋叶浆。另外由于罐的两头是活接装置，所以搅拌轴[14]的两头分别连接一段轴和轴承[17]，整个搅拌器以此两端轴承[17]为支承，在搅拌轴的一端，可通过链轮与动力装置相连（图中未示），以便带动搅拌器转动，其转速可选为10～13转/分钟。

另外在夹套式脱硫罐上还装有温度控制器[18]，此温度控制器[18]与导热油高位油槽加温系统具有连锁电路装置以便控制导热油温度（图中未示）。温度控制器[18]和电加热器[19]的播孔及管子都装在夹套[2]内。

在夹套[2]外还要有保温层，其保温层材料可选用硅酸钙。

脱硫的操作过程为：首先打开脱硫罐的进出料口[3]上顶盖板，把经过机械加工过的废橡胶300～400公斤胶粉，粒度8～24目加入 罐内，再启动搅拌器，一边搅拌一边计量加入再生剂和水份，再生剂重量为15%～75%，水份为10～25%均以胶粉重100%计算，然后封闭顶盖板。随后可以从蒸汽进口[e]和[d]通少量饱和蒸汽补充水份或预加热，也可以不通。与此同时导热油在具有高位油槽及高温循环泵等配套设备的系统中预先加温到要求的温度，加热过的导热油通过进油口[1]经过油管[5]流到夹套[2]内对物料进行加热，在此加热油与物料进行热交换，交换过热量的导热油经过出油管[4]从出油管[c]回到导热油加温系统（图中未示）中。在加温的同时搅拌器对物料进行充分搅拌。主要通导热油的温度来控制脱硫罐内反应的压力。当温度和压力达到工艺要求后，启动夹套[2]内电加热器[19]进行保温。约0.5～3小时，反应完全停止搅拌。再打开废气口[f]排除废气。接着打开进出料口[3]上顶盖板，启动脱硫罐转动装置，由电动机经减速器[13]带动小齿轮[12]，小齿轮[12]带动大齿轮[8]，大齿轮[8]带动脱硫罐在滚圈[7]和滚轮[9]构成的轨道上滚动，卸料时脱硫罐转动180°角度，使进出料口[3]朝下，再启动搅拌卸料，卸完料停止搅拌，再使脱硫罐恢复原状态以便下一次操作。

以下给出废合成橡胶丁腈、丁苯和废天然橡胶再生剂和其配比的设计及脱硫条件控制实施例一览表：B（后附）

Claims (11)

1、一种卧式脱硫罐，其特征在于该脱硫罐包括内筒[1]，夹套[2]和可启闭的进出料口[3]，由上述内筒和夹套构成密封罐，所述夹套内的载热体是导热油，内筒[1]具有双向螺旋叶浆[15]、搅拌轴[14]和叶浆支架[16]所组成的搅拌器，所述双向螺旋叶浆是左右旋的旋转面，方向是相对的。

2、根据权利要求1所述的脱硫罐，其特征在于上述进出料口[3]是一个口，脱硫罐外配有转动装置，脱硫罐两端装有管道活接装置。

3、根据权利要求1所述的脱硫罐，其特征在于上述进出料口还可以设一个进料口，下设一个出料口。

4、根据权利要求1所述的脱硫罐，其特征在于所述的夹套[2]内可装有电加热器[19]，温度控制器[18]。

5、一种废橡胶在本发明的卧式脱硫罐中进行脱硫的工艺包括：

a.把废橡胶粉碎成胶粉，

b.把胶粉与一定配比的再生剂和水在本卧式密封脱硫罐内混合，

c.其特征是在搅拌下用导热油在本脱硫罐的夹套内对配料进行传导加热，通过导热油温度来控制脱硫反应的温度和压力，在控制的温度和压力下进行脱硫反应。

6、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所述控制脱硫反应温度最佳是在150℃-300℃之间。

7、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所述的控制脱硫反应压力最佳为11-20kg/cm²范围。

8、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所用的导热油是石油化工的副产品，最佳的是三线柴油和加氢类的导热油。

9、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所用的废天然橡胶粉与再生剂和水配比是以胶粉重100份为基础，古马隆1.1%，松焦油8.3%，多烷基苯酚二硫化物的活化剂0.6%和水10-15%。

10、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所用的废合成橡胶丁腈胶粉与再生剂和水的配比是：以胶粉重100份为基础，古马隆5-10%，松焦油45-65%，多烷基苯酚二硫化物的活化剂3-8%，松香2.5-7%和水10-25%。

11、根据权利要求5所述的脱硫工艺，其特征在于所用废合成橡胶丁苯胶粉与再生剂和水配比是：以胶粉重100份为基础，古马隆5-10%，松焦油20-40%，多烷基苯酚二硫化物的活化剂2-5%和水10-25%。

Images