CN101812314B - 一种弃废轮胎高值利用的低温催裂解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弃废轮胎高值利用的低温催裂解方法，是通过以下步骤实现的：弃废轮胎经过强力剪切破碎为30～80mm的胶块，经破碎的胶块进入预脱硫机；与催化剂一起通过气锁连续进料机连续送入移动床反应器；在压力-5～+150Pa，温度350～430℃条件下，进行低温催化裂解裂化；从移动床反应器裂解完成而产生的固态炭黑及钢丝，经反应器末端气锁连续出料机输出后，由磁选机分离金属与粗碳黑，进入炭黑后处理工序处理后；本发明的有益效果是：使弃废橡胶催裂解彻底，完全高值利用，整套工艺高效、节能，对环境无二次污染，能够进行大规模工业化推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种弃废轮胎利用的方法，尤其涉及一种弃废轮胎高值利用的低温催裂解方法。
背景技术
随着全球汽车工业和交通运输业的快速发展，各种轮胎的需求量不断增加，随之而来的是散落于环境中的弃废轮胎量不断增大。传统的填埋和焚烧等处理方式因其会对环境造成危害已经在一些国家被禁止，如美国和日本。
目前，弃废轮胎主要用于生产再生胶和胶粉。再生胶生产能耗高、污染重，在世界范围内逐渐被淘汰；胶粉产品在我国的市场应用还未大面积推广、生产能力有限。此外，轮胎产品经过2-3次重复利用后就不能再用于生产轮胎制品。合成橡胶主要以资源正日益紧张的石油为原料，而天然橡胶的产量难以满足轮胎工业日益增长的需求，价格一直居高不下，因此研究弃废轮胎的回收利用具有重要意义。
催裂解法是利用有机物的热不稳定性，在无氧和缺氧的条件下，进行加热、蒸馏，经冷凝后形成气体、液体、并排出固体残留物的过程。弃废轮胎经过催裂解可制备具有高热值的燃料气体，富含芳烃的燃油及炭黑等有价值的化学产品。与翻新、制造胶粉和再生胶、焚烧等弃废轮胎处理方法相比，热解法具有对废轮胎处理量大、效益高和环境污染小等特点，更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则。近年来，废轮胎热解处理逐渐由小型试验转向中试规模试验，废轮胎的热解研究也逐步从新工艺开发、工况优化向热解产物的分析和利用方向侧重。
现有技术中存在的裂解工艺往往是针对某一种或几种产物的回收利用，较少有完全资源回收的热解技术；且大多要求将废轮胎破碎成一定粒径的颗粒，增加了能耗，提高了成本。如何进一步降低成本，开发出经济性更佳、资源利用更彻底的热解工艺将是今后进行废轮胎热解技术研究的重点。
国外在废轮胎热解技术方面的研究较多，工艺已日趋成熟，但已开发的工艺大多由于设计复杂，设备结构庞大，运转成本高，经济性较差而限制了其进一步推广。国内对废轮胎热解技术的研究还处于小规模的实验室阶段，并且多局限于对热解产物收率、基本理化特性等方面的研究，产业化应用研究水平相对较低。而目前存在的少数废轮胎热解工厂由于技术含量低，处理规模小，在脱硫、防腐蚀、传热、结焦、自动连续进料和连续排渣等方面都不同程度地存在着无法克服的工艺难题，设备安全性和环保性不达标而被迫处于关停状态。随着废轮胎等橡胶类废弃物数量的迅速增多，对弃废轮胎进行回收处理，开发出符合无污染、连续化、完全资源化的高值利用弃废轮胎的处理工艺技术并将其应用推广，已成为迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种弃废轮胎高值利用的低温催裂解方法，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：
弃废轮胎经过强力剪切破碎为30～80mm的胶块，经破碎的胶块进入预脱硫机，在150℃～230℃的温度，压力0.1-0.5MPa条件下，加入1％-2.5％脱硫剂；
运用一定机械外力的作用，使硫钝化，断开硫化橡胶中的单硫、双硫和多硫交联键，形成官能团化脱硫橡胶，与催化剂一起通过气锁连续进料机连续送入移动床反应器；
在压力-5～+150pa，温度350～430℃条件下，进行低温催化裂解裂化；
裂解产生的混合气体及固态残留物分别由反应器末端排出油气出口和气锁连续出料机排出，气体进入复式强制除尘器，净化后的裂解油气在冷分塔组中脱除油气携带的水蒸气及干气，降低混合油气温度；
经部分换热后的油气在分馏塔中经分馏后，进入冷凝器组进行水冷换热而冷凝为轻重质燃油；
未能冷凝的少量不凝油气，采用喷淋苛性碱液洗涤塔净化残余硫化物后，在阻火器、水封罐的安全防护下，进入供热系统为移动床反应器提供系统所需加热源；
从移动床反应器裂解完成而产生的固态残留物，经反应器末端气锁连续出料机输出后，由磁选机分离金属与粗碳黑，进入炭黑后处理工序处理后。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够对更大体积范围内的破碎胶块进行处理，解决了物料均衡受热、传热、预脱硫、设备腐蚀、结焦等技术难题，而先进的进料和出料输送工艺，达到了设备的连续进料、连续排渣及有效密封功能，使弃废橡胶催裂解工艺更加完善，完全高值化利用，整套工艺高效、节能，对环境无二次污染，能够进行大规模工业化推广应用。
附图说明
图1为本发明采用的弃废轮胎催裂解工艺路线图。
图2为本发明采用的催裂解移动床反应器图；
图中：气锁连续进料机1、热气流出口2、混风室3、导向翅片4、内置变速反应室5、出料集向翅片6、炭黑集料斗7、逆止翅片8、油气出口9、气锁顶推出料机10、非平衡集装密封11、保温内胆12、热气流入口13、出料口14、链转动机构15。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
由图1可见：本发明是通过以下步骤实现的：
弃废轮胎经过强力剪切破碎为30～80mm的胶块，经破碎的胶块进入预脱硫机，在150℃～230℃的温度，，压力0.1-0.5MPa条件下，加入1％-2.5％脱硫剂；
运用一定机械外力的作用，使硫钝化，断开硫化橡胶中的单硫、双硫和多硫交联键，形成官能团化脱硫橡胶，与催化剂一起通过气锁连续进料机连续送入移动床反应器；
续出料机输出后，由磁选机分离金属与粗碳黑，进入炭黑后处理工序处理后。
本发明中的物料裂解裂化反应所需热量，由供热系统通过换热区域高温贫氧气流对移动床反应器进行调控控温，使物料均衡受热，以满足裂解自动温控工艺要求，供热系统参与余热气气交换后排出的系统尾气，强制进行二级水冷、喷淋工艺洗涤净化、降温后达标排放。
本发明中的催裂解移动床反应器包括：外体和内置变速反应室5；内置变速反应室5的两端连接一个链转动机构15；内置变速反应室5与外体之间是混风室3，在混风室3的底部设有三个呈匀态分布热气流入口13，混风室3的顶端二侧是热气流出口2；在内置变速反应室5的内壁有导向翅片4；在内置变速反应室5的一端与气锁连续进料机1相连，另一端与气锁顶推出料机10相连；在出料口轴端内部设有出料集向翅片6和随筒体转动的炭黑集料斗7及逆止翅片8；油气出口9及出料口14为气锁顶推连续出料机筒体外侧的上下对称结构；非平衡集装密封11分别与内置变速反应室5、混风室3及进出料机相邻接；以实现相邻两部件的密封；保温内胆12与内置变速反应室5两铀端相连，呈对称分布；以减少该部位的散热。在压力-5～+150pa，温度350～430℃条件下，进行低温催化裂解裂化；
裂解产生的混合气体及固态残留物分别由反应器末端排出油气出口和气锁连续出料机排出，气体进入复式强制除尘器，净化后的裂解油气在冷分塔组中脱除油气携带的水蒸气，降低混合油气温度；
经部分换热后的油气在分馏塔中经分馏后，进入冷凝器组进行水冷换热而冷凝为轻重质燃油；
未能冷凝的少量不凝油气，采用喷淋碱液洗涤塔净化残余硫化物后，在阻火器、水封罐的安全防护下，进入供热系统为移动床反应器提供系统所需加热源；
从移动床反应器裂解完成而产生的固态残留物，经反应器末端气锁连
与现有的废轮胎热裂解工艺技术相同的步骤主要集中在油品的分馏、冷凝和储存，裂解固态产物输出后的磁选和炭黑后处理，不凝油气的洗涤处理、安全阻火后重新回炉利用也见有报道。不同的方面主要有：1、经破碎后的橡胶块的豫脱硫工艺，是经预脱硫机在一定的温度及压力，催化剂及机械外力的作用下，使橡胶原有形态中大分子的交联作用断裂而成的硫硫双键，促使其恢复为低交联度的应力胶体，迫使单质硫或硫化物、树脂、多卤化物等的原有分布形态逆转化，为实现低温裂解反应创造条件，这样使得物料在进入移动床反应器前，更易完成输送和气锁密封，同时，由于脱硫后的物料裂解温度(350～430℃)降低，物料在反应器内裂解彻底，裂解出的油品硫含量降低，油品得率及质量提高。2、采用连续气锁输送和气锁顶推输出工艺，解决了物料在反应器两端的连续输入和输出，同时运用气锁完成安全密封的技术难题；3、供热系统的供热方式，除充分利用系统自身产生的不凝油气进行燃烧供热外，还利用系统所产生烟气余热通过与野风进行余热气气交换后，热量重新二次利用，从而平衡了整个工艺系统的能量自给自足。而系统的供热是通过换热区域高温贫氧气流对移动床反应器进行调控控温来实现的，使物料均衡受热。避免了物料在裂解裂化反应过程中焦化，系统的裂解效率得以提高。移动床反应器的使用寿命延长，安全性和经济性提高。4、移动床反应器内置的变速反应室独特的物料导向翅片设计结构，完成物料在催化裂化反应过程中的动态导向和输送。同时还可以精确控制被裂解物料停留时间及均匀扰动，提高弃废轮胎裂解效率和裂解产物质量。5、裂解出的油气导出后进入复式强制旋风除尘，能够除去裂解油气中颗粒物杂质，使油气进入冷分脱水工艺前得以净化，大大提高了裂解燃油的油品质量。
本发明的特点：
1、整套工艺采用PLC模块控制，自动化程度高，能耗低，热效率高。
2、废轮胎的二级微负压解聚裂化在全密闭系统中完成，效率高，消除环境污染。
3、采用连续气锁输送和气锁顶推输出创新技术，解决了全密闭状态下，夹杂大量钢丝的碳黑的安全密封输送难题，提高了设备的安全性能。
4、独特的原料固态预脱硫工艺，使得物料在进入移动床反应器前，更易完成气锁密封连续输送，同时，由于脱硫后的物料裂解温度降低，物料在反应器内裂解彻底，裂解出的油品硫含量降低，油品后处理难度及成本降低，质量提高。
5、变速反应室独特的内置调速结构，完成物料在催化裂化反应过程中的动态导向和输送。同时还可以精确控制被裂解物料停留时间及均匀扰动，提高弃废轮胎裂解效率和裂解产物质量。
6、工艺设计高效节能，通过加热系统所产生烟气余热置换以及裂解产生的不凝油气的循环利用，达到整个装备的能量自给.
7、换热区域高温贫氧气流对移动床反应器进行调控控温，使物料均衡受热，以满足裂解自动温控工艺要求。
8、生产过程简化，操作控制方便。
9、设备实现了自动化智能控制，可长期连续运转。
Claims (1)
1.一种弃废轮胎高值利用的低温催化裂解方法，是通过以下步骤实现的：
弃废轮胎经过强力剪切破碎为30～80mm的胶块，经破碎的胶块进入预脱硫机，在150℃～230℃的温度，压力0.1-0.5MPa条件下，加入1％-2.5％脱硫剂；
运用一定机械外力的作用，使硫钝化，断开硫化橡胶中的单硫、双硫和多硫交联键，形成官能团化脱硫橡胶，与催化剂一起通过气锁连续进料机连续送入移动床反应器；
在压力-5～+150pa，温度350～430℃条件下，进行低温催化裂解裂化；
裂解产生的混合气体及固态残留物分别由反应器末端排出油气出口和气锁连续出料机排出，气体进入复式强制除尘器，净化后的裂解油气在冷分塔组中脱除油气携带的水蒸气，降低混合油气温度；
经部分换热后的油气在分馏塔中经分馏后，进入冷凝器组进行水冷换热而冷凝为轻重质燃油；
未能冷凝的少量不凝油气，采用喷淋碱液洗涤塔净化残余硫化物后，在阻火器、水封罐的安全防护下，进入供热系统，提供裂解所需加热源；
从移动床反应器裂解完成产生的固态残留物，经反应器末端气锁连续出料机输出后，由磁选机分离金属与粗碳黑，进入炭黑后处理工序处理后。
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