CN101781409B - 废旧橡胶资源化再生反应器 - Google Patents

Abstract

一种废旧橡胶资源化再生反应器，由喂料系统、断链再生反应系统、排气处理系统、温度控制系统、支承系统、动力系统、控制系统等组成；断链再生反应系统采用的螺杆为同向平行双螺杆，机筒由加料段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、机头依次组合安装而成。排气段筒体上设置有排气处理系统，通过不锈钢排气室与不锈钢排气处理罐相连接。除了最终出口外，其余部分全部密封，内部通道不与空气相接触。与以往设备比较，该反应器工作时没有环境污染；能够实现再生反应的连续化生产，节约了工艺时间和资源消耗；提高了再生橡胶的质量，并保证了胶料质量的稳定；断链再生反应过程安全可靠。

Description

废旧橡胶资源化再生反应器

技术领域

本发明涉及一种再生反应器，尤其是一种废旧橡胶资源化再生反应器。

背景技术

橡胶是一种重要的战略资源，在人类生产和生活的各个方面都起着重要的作用。橡胶的来源主要有两种。一种是天然橡胶，主要来自于种植的橡胶树，性能优异，但产量较少，价格较高；尤其是近年来在其它更具效益的经济作物的竞争下，天然橡胶产量呈逐年下降趋势；因此其价格趋高，使用比例则日趋减少。另一种更广泛的来源是合成橡胶，从石油中提炼而出，价格相对天然橡胶来说比较便宜，但在人类可以预见的范围内，石油的储量日益短缺，很快就将消耗殆尽，属于不可再生资源。

因此，国内外积极开展橡胶资源的再生利用，再生橡胶的使用范围和使用量不断扩大，逐渐成为橡胶第三资源。

橡胶是线性分子链的高分子材料，做成制品时需要添加硫磺，使S与橡胶中的C-C键进行交联反应，形成三维网络状的分子结构。分子结构的改变使橡胶制品不能简单重复利用，需要通过一定的技术手段进行脱硫反应，恢复橡胶的可塑性，才能重新投入制品的生产中。

橡胶的脱硫经过百年来的发展，诞生了油法、水油法、酸法、碱法、高温法、动态法等多种工艺和相关的设备。所谓脱硫是约定俗成的称呼，这些工艺真正的作用是断开硫化橡胶中的含S的S-S、S-C、C-S-C等键，保留C-C键，还原一维线性分子结构，在一定程度恢复橡胶的可塑性。

随着橡胶资源循环利用行业的发展，再生胶的技术性能也从远远不及原生橡胶变得接近于原生橡胶，这种性能越来越接近于原生橡胶的“再生”胶，各项性能指标达到原生橡胶的80～90％，在最大的程度上复原了原生橡胶的性能，故也被橡胶资源循环利用行业称为复原胶。

制备再生/复原胶的工艺和设备也在不断发展。目前国内流行的硫化橡胶断链再生/复原工艺主要是高温动态法等工艺，与油法、水油法生产相比，产品质量不断得到提高，污染程度也有所降低。这些工艺在断链工序中全部使用了脱硫罐作为反应容器，能够提供工艺所需的温度和压力等反应环境，具有较好的反应效果。但脱硫罐也存在着明显的弊端：密闭压力容器的特点决定了它很难实现连续供料和卸料，不能实现连续化生产；使用过程中特别是卸料时的气体泄露造成的环境污染尤其严重，直接影响了企业的生存和发展；同时脱硫罐能耗较高；压力容器安全风险也大。这些问题在现在的行业设备中都不能得到解决。

发明内容

本发明的目的是，提供一种没有环境污染的、可连续生产的、能耗较低且安全可靠的废旧橡胶资源化再生反应器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废旧橡胶资源化再生反应器，由喂料系统、断链再生反应系统、排气处理系统、温度控制系统、支承系统、动力系统、控制系统等组成。喂料系统将反应原料如硫化橡胶粉等喂入断链再生反应系统。断链再生反应系统包括螺杆和机筒，螺杆由带有渐开线花键轴端的芯轴和安装在芯轴上的螺纹套组合组成，螺杆安装在机筒内，机筒由加料段筒体、若干反应段筒体、若干排气段筒体和机头组成，各筒体内套耐磨耐腐蚀，断链再生反应系统的作用是断开硫化橡胶中的含S的S-S、S-C、C-S-C等键，保留C-C键，还原一维线性分子结构，恢复橡胶性能。排气处理系统主要由不锈钢排气室和不锈钢排气处理罐等组成，主要作用是抽出断链再生反应系统内的气体，并将抽出的气体经过初步净化后导入环保处理设施。温度控制系统主要由包裹在机筒外壁的电加热器和可以将冷却介质通入机筒内部的冷却系统组成，作用是给断链再生反应提供适当的温度，并能实现温度的稳定控制，防止温度的波动。动力系统由变频电机、联轴器、减速器、花键联轴器等组成，给断链再生反应提供动力。支承系统包括支承电机、减速器的底座和支承断链再生反应系统的两个支架以及将减速器和断链再生反应系统连接为一体并安装喂料系统的连接中体。控制系统主要是实现对断链再生反应以及相关的喂料、加热、冷却、排气处理等方面的控制。

电机安装在底座上，通过联轴器与减速器连接，减速器为双出轴减速器，优先采用同向平行双出轴减速器。两个输出轴通过两个花键联轴器与芯轴端部的渐开线花键轴端相连接，螺纹套组合穿过芯轴并以一定的规律固定安装在芯轴上，装有螺纹套的芯轴可转动地安装于机筒内，机筒为双金属筒体，内套耐磨耐腐蚀。机筒与减速器通过连接中体连接在一起，在机筒下方设置两个支架将机筒支承于底座上。机筒由加料段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、机头组合安装而成，当然也可以采取不同的组合形式，根据具体产品品种和工艺的需要而定。喂料系统安装在连接中体上，其喂料口对应安装在加料段筒体相应的开口位置。排气处理系统的不锈钢排气室设置在排气段筒体上，不锈钢排气室与不锈钢排气处理罐相连接。电加热器为若干套，分别安装在机筒的每一段筒体的外壁上。机筒冷却系统通过进水管道将冷却介质通入机筒筒体内部，并通过排水管道将变热的冷却介质排出。

螺杆套内径以100～300mm为宜。

螺杆总长度与相应的螺杆套总长度均以1.5～30m为宜。

反应器工作时，启动安装在机筒上的电加热器，通过每段筒体上各自的电加热器将各个筒体内温度升高到所需的温度，根据需要可以同时开启机筒冷却系统，稳定各段温度。开启排气处理系统，提供反应的排气处理环境并将可能产生的反应气体排出反应空间。启动主电机通过联轴器、减速器和花键联轴器带动芯轴以及固定安装于其上的螺纹套组合在机筒内旋转，反应原料从喂料系统的喂料口进入加料段机筒，并在螺纹套的旋转推进下向前运动进入反应段筒体，在各段反应段筒体内的温度环境和螺纹套组合的作用下进行断链再生反应。胶料被推进到排气段筒体时，机筒内残存的气体和反应产生的气体被不锈钢排气室导出到不锈钢排气处理罐中，经过初步净化处理后被输入环保设施进行进一步的处理。通过第一个排气段筒体的胶料继续被推进到后续的若干段反应段筒体，在各段反应段筒体内的温度环境和螺纹套组合的作用下进行断链再生反应。反应后的胶料被推进到第二段排气段筒体时，机筒内残存的气体和反应产生的气体被不锈钢排气室导出到不锈钢排气处理罐中，经过初步净化处理后被输入环保设施进行进一步的处理。通过第二个排气段筒体的胶料继续被推进到后续的若干段反应段筒体，在各段反应段筒体内的温度环境和螺纹套组合的作用下进行断链再生反应。最终反应完成的再生橡胶被旋转推进到机头部位，并从机头上设置的排料口排出反应器。

该反应器除了机头上的最终出口外，其余部分全部封闭，高温状态的再生橡胶被隔离在密闭路径中，避免了有害气体挥发所产生的环境污染。

本发明具有以下有益效果：

1断链再生反应是在封闭的环境中进行的，高温胶料被隔离在密闭路径中，少量产生的气体也被导入环境保护设施，与外界大气没有物质交换，避免了有害气体挥发所产生的环境污染；

2螺杆在螺杆套内的持续稳定旋转推进给断链再生反应过程提供了持续稳定的反应空间，物料可以连续从喂料装置喂入并连续从排料口排出，能够实现再生反应的连续化生产，节约了工艺时间和资源消耗；

3断链再生反应过程持续稳定进行，提高并稳定了再生橡胶质量；

4断链再生反应过程不需要施加高压，也没有采用压力容器，安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的局部俯视图，省略了喂料系统、传动系统及部分支承系统。

图中的标号所表示的零部件为：1——电机；2——底座；3——联轴器；4——减速器；5——输出轴；6——花键联轴器；7——芯轴；8——螺纹套；9——机筒；10——连接中体；11——支架；12——机头；13——喂料系统；14  喂料口；15——不锈钢排气室；16——不锈钢排气处理罐；17——电加热器；18——进水管道；19——排水管道；20——螺杆；21——排料口。

具体实施方式

见图1、图2，本实施例的废旧橡胶资源化再生反应器由喂料系统、断链再生反应系统、排气处理系统、温度控制系统、支承系统、动力系统、控制系统等组成。断链再生反应系统包括螺杆20和机筒9，螺杆20由带有渐开线花键轴端的芯轴7和安装在芯轴7上的螺纹套8组合组成，螺杆20安装在机筒9内，机筒9由加料段筒体91、若干反应段筒体92、若干排气段筒体93和机头12组成。排气处理系统由不锈钢排气室15和不锈钢排气处理罐16组成。温度控制系统由包裹在机筒9外壁的电加热器17和可以将冷却介质通入机筒9内部的冷却系统组成。动力系统由变频电机1、联轴器3、减速器4、花键联轴器6组成。支承系统包括底座2和两个支架11以及连接中体10。控制系统主要是实现对断链再生反应以及相关的喂料、加热、冷却、排气处理等方面的控制。

电机1安装在底座2上，通过联轴器3与减速器4连接，减速器4为双出轴减速器，两个输出轴5通过两个花键联轴器6与芯轴7端部的渐开线花键轴端相连接，螺纹套8组合穿过芯轴7并以一定的规律固定安装在芯轴7上，装有螺纹套8的芯轴7可转动地安装于机筒9内，机筒9为双金属筒体，内套耐磨耐腐蚀。机筒9与减速器4通过连接中体10连接在一起，在机筒9下方设置两个支架11将机筒9支承于底座2上。机筒9由加料段筒体91、若干反应段筒体92、排气段筒体93、若干反应段筒体92、排气段筒体93、若干反应段筒体92、机头12组合安装而成，当然也可以采取不同的组合形式，根据具体产品品种和工艺的需要而定。喂料系统13安装在连接中体10上，其喂料口14对应安装在加料段筒体91相应的开口位置。排气处理系统的不锈钢排气室15设置在排气段筒体93上，不锈钢排气室15与不锈钢排气处理罐16相连接。电加热器17为若干套，分别安装在机筒9的每一段筒体的外壁上。机筒9冷却系统通过进水管道18将冷却介质通入机筒9筒体内部，并通过排水管道19将变热的冷却介质排出。

本实施例中，机筒9内套直径60mm，螺杆20和相应的机筒9长度均为3.6m。

反应器工作时，启动安装在机筒9上的电加热器17，通过每段筒体上各自的电加热器17将各个筒体内温度升高到所需的温度，根据需要可以同时开启机筒9冷却系统，稳定各段温度。开启排气处理系统，提供反应的排气处理环境并将可能产生的反应气体排出反应空间。启动主电机1通过联轴器3、减速器4和花键联轴器6带动芯轴7以及固定安装于其上的螺纹套8组合在机筒9内旋转，反应原料从喂料系统13的喂料口14进入加料段机筒91，并在螺纹套8的旋转推进下向前运动进入反应段筒体92，在各段反应段筒体92内的温度环境和螺纹套8组合的作用下进行断链再生反应。胶料被推进到排气段筒体93时，机筒9内残存的气体和反应产生的气体被不锈钢排气室15导出到不锈钢排气处理罐16中，经过初步净化处理后被输入环保设施进行进一步的处理。通过第一个排气段筒体93的胶料继续被推进到后续的若干段反应段筒体92，在各段反应段筒体92内的温度环境和螺纹套组合的作用下进行断链再生反应。反应后的胶料被推进到第二段排气段筒体93时，机筒9内残存的气体和反应产生的气体被不锈钢排气室15导出到不锈钢排气处理罐16中，经过初步净化处理后被输入环保设施进行进一步的处理。通过第二个排气段筒体93的胶料继续被推进到后续的若干段反应段筒体92，在各段反应段筒体92内的温度环境和螺纹套8组合的作用下进行断链再生反应。最终反应完成的再生橡胶被旋转推进到机头12部位，并从机头12上设置的排料口21排出反应器。

Claims (10)

1.一种废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：由喂料系统、再生反应系统、排气处理系统、温度控制系统、支承系统、动力系统、控制系统组成；喂料系统的喂料口与再生反应系统加料段对应的开口连接；再生反应系统包括螺杆和机筒，螺杆由带有渐开线花键轴端的芯轴和安装在芯轴上的螺纹套组合组成，螺杆安装在机筒内；排气处理系统主要由不锈钢排气室和不锈钢排气处理罐组成，主要作用是抽出再生反应系统内的气体，并将抽出的气体经过初步净化后导入环保处理设施；温度控制系统主要作用是给再生反应提供适当的温度，并能实现温度的稳定控制，防止温度的波动；动力系统由变频电机、联轴器、减速器、花键联轴器组成，给再生反应提供动力；支承系统包括支承电机、减速器的底座和支承再生反应系统的两个支架以及将减速器和再生反应系统连接为一体并安装喂料系统的连接中体；控制系统主要是实现对再生反应以及相关的喂料、加热、冷却、排气处理方面的控制。

2.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的减速器为同向平行双出轴减速器，两个输出轴通过两个花键联轴器与芯轴端部的渐开线花键轴端相连接，螺纹套组合穿过芯轴并以一定的规律固定安装在芯轴上，装有螺纹套的芯轴可转动地安装于机筒内，螺纹套与芯轴组合而成的螺杆为同向平行双螺杆，两个螺杆平行布置，按同一方向运转。

3.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的机筒为双金属筒体，内套耐磨耐腐蚀。

4.根据权利要求1或3所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的机筒由加料段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、排气段筒体、若干反应段筒体、机头依次组合安装而成。

5.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的排气处理系统的不锈钢排气室设置在排气段筒体上，不锈钢排气室与不锈钢排气处理罐相连接。

6.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的温度控制系统包括电加热器，电加热器为若干套，分别安装在机筒的每一段筒体的外壁上。

7.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的机筒安装有冷却系统，通过进水管道将冷却介质通入机筒筒体内部，并通过排水管道将变热的冷却介质排出。

8.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的机筒内套直径为100～300mm。

9.根据权利要求1所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：所述的螺杆长度与相应的机筒总长度均为1.5～30m。

10.根据权利要求1或2所述的废旧橡胶资源化再生反应器，其特征在于：除了机头上的最终出口外，其余部分全部密封，内部通道不与空气相接触。

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