CN101831081A - 从轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的方法和装置，通过专用设备组合加工，使大颗粒橡胶高效与废旧轮胎帘子线剥离；通过专用设备组合的加工，把尼龙溶解于溶剂，控制尼龙大分子从溶液析出的条件，主要是溶液的配比，析出的温度，析出的压力，以及喷雾的压力，控制得到的尼龙粉末颗粒的大小，颗粒直径可以控制在10～100微米的范围。本发明没有污染，没有三废排放；副产品都是可以回用的材料，是目前严重污染回收工艺替代的理想工艺。本发明还可以直接得到粉末状尼龙，是尼龙粉末涂料、热熔胶、改性材料的理想原料。

Description

从轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种从各种混杂的含尼龙的废料中提取纯尼龙的技术和设备，进一步涉及一种从废旧轮胎的材料聚酰胺即锦纶帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的技术及设备。

背景技术

目前，随着汽车行业的迅猛发展，有越来越多的废旧轮胎产生，如何对废旧轮胎进行技术处理，已经成为国际上面临的重要环保课题。废旧轮胎的胶粉可以做成回用胶粉，制造鞋底、地板、跑道等，废轮胎的帘子线，主要是锦纶帘子线，是很宝贵的可再生高分子材料资源。

处理轮胎的原始办法是土法炼油，这是发改委明令禁止的方法，直接把废旧轮胎全部放入裂解炉，裂解分流，回收燃油，这种油叫火油，用来烧火可以，价格便宜，但是有味，对环境的污染相当严重。

美国、日本利用高温裂解技术，将废弃轮胎的帘子线在390摄氏度的炉或高温蒸汽中裂解，得到己内酰胺、己二胺等合成尼龙的原料，不过，使用此方法的缺点是：裂解的过程伴随大量的低分子污染物6-亚甲基二胺HDMA的产生，而且尼龙66材质的裂解中只能得到己二胺，己二酰被分解烧掉不能回收；从企业经济效益的角度讲，回收尼龙6，成本是和购买原料合成的成本一样，而回收尼龙66，其成本很高，经济性是负值。还有一篇论文介绍回收尼龙66，通过加入硫酸，120度加热蒸煮，经过一段时间的水解，可以得到己二酰，但排大量的三废，这种方法尽管可以行得通，但污染这关过不了。

国内主流的方法：简易造粒法。用粉碎机把帘子线上的胶粒大体清理一遍，然后用简易造粒机造粒，在一种肮脏的环境下，造粒成塑料颗粒，颗粒中含有5％以上的橡胶成份以及材料中含的水分，这种尼龙材料性能很差，在以后的注塑生产中会冒烟，有刺激性异味，还会对设备造成腐蚀，用该种材料生产的产品也有臭味，污染相当严重，这种方法不能生产出高纯的原料，原因是太多的橡胶不能完全清除，帘子线的本身经过涂胶处理，涂胶后尼龙和橡胶涂胶紧密结合，无法用物理的方法完全清除。

另外，目前，随着国防工业、机械工业、电子工业和汽车工业的发展，对尼龙粉末的需求量越来越大，尼龙粉末在粉末涂料和热熔胶、防松漆等方面都有着广泛的前景。用作涂料的尼龙粉末一般采取深冷粉碎的方法制备，但制取的粉末颗粒存在粉体形状不规则、粒径大且分布范围宽，不十分适合流化床喷涂。我们的提取尼龙的工艺采用的溶剂法，可以直接得到球形颗粒的尼龙粉末，产品方便直接用于粉末涂料、热熔胶、改性材料的制作。

而从轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末在国内外均属于全新课题，属于绿色化学的范畴。

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现从回收的帘子线中提取纯净的尼龙材料；实现回收的尼龙材料性能再生，达到或超过新原料的性能；实现回收得到的尼龙是粉末的形态，可以用于粉末涂料、热熔胶等行业的原料。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术手段是：

1.根据尼龙材料吸水，容易被水软化和表面润滑的特性，在充分湿润的情况下，通过专用设备组合加工，使大颗粒橡胶高效与帘子线剥离；

2.根据尼龙材料在特定温度和压力下，可以溶解于溶剂的特性，再通过专用设备组合的加工，把尼龙溶解于溶剂，克服尼龙高分子，容易产生水解或解聚的弊端，让解聚的可逆反应朝聚合的方向进行，从而使由于环境或老化而降低的分子量重新增大，从而恢复尼龙材料的性能，起到真正意义上的再生的作用。

3.提取的后段工序是析出，控制尼龙大分子从溶液析出的条件，主要是溶液的配比，析出的温度，析出的压力，以及喷雾的压力，控制得到的尼龙粉末颗粒的大小，颗粒直径可以控制在10～100微米的范围。

通过本发明得到的尼龙材料的性能优异，较通常的方法有较大幅度的提高，某些性能超过纯原料。

本发明还提供了一种用于轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的装置。

本发明可以直接得到粉末状尼龙，是尼龙粉末涂料、热熔胶、改性材料的理想原料。

本发明没有污染，没有三废排放；主产品和副产品都是可以回用的材料。是目前严重污染回收工艺替代的理想工艺。

附图说明

图1为尼龙粉末生产流程图

图2为尼龙粉末生产的设备图

具体实施方式

本发明提供了一种用于回收尼龙帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的方法，其包含：

步骤1：含有废旧轮胎的帘子线用绞笼打入反应釜，醇类溶剂或醇类复合溶剂通过化工泵打入反应釜，开始升温，达到80到150摄氏度时，当压力表的指针动以后，用氮气或其它惰性气体将反应釜中的气体排空一次，氮气或惰性气体可以防止物料氧化，并提供一定压力使排出的气体通过排空管通到冷凝器以冷凝回收气体中的醇类蒸汽；

步骤2：进行完步骤1后，当反应釜内物质达到120～260摄氏度时，转入保温搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，静置5分钟，然后打开反应釜上排料口，把反应釜中的液体导入析出釜，进行喷雾或者搅拌减压蒸干，使固体成份析出，析出的固体成份就是尼龙材料，析出釜的减压排气口减压蒸馏，把反应釜中的气体部分导入冷凝器冷凝回收，同时实现蒸馏，不同的溶剂导入不同的接收容器。析出釜的底部同步搅拌，过滤分离液体、保留固体成份，保留的固体成份达到一定数量，在减压和加热的情况下，排出大部分溶剂，然后进行干燥，把干燥的粉末排出析出釜，准备下一次析出提取；

步骤3：把从冷凝器冷凝回收的醇类溶剂通过分馏，得到纯度较高的溶剂，再次加入到预备釜中，然后预备釜中的达到设定温度的溶剂通过化工泵连续压入反应釜，此时，反应釜中的压力，温度下降很多，压力下降到2.0Mpa以内，温度下降到200～120摄氏度左右。继续搅拌加温到140～240摄氏度，低于第一次反应温度，反应15～120分钟，通过上排料口，再次把物料排入析出釜分离物料，回收溶剂。此时反应釜中的压力下降到大约0.8～1.5Mpa，打开下排料口，通过过滤碟的过滤，将反应釜中的液体压入析出釜处理；

步骤4：通过真空泵，对反应釜进行负压抽空，达到一定负压后，把容器内部的溶剂蒸发掉，排出提取的剩余物，大部分是橡胶颗粒，少量是编制帘子线的棉经线，如果不蒸发溶剂，渣料呈浆糊状，后期难以分离，打开析出釜固体排料阀，把产品放出，根据产品的干燥情况，把产品转移到双锥真空干燥器进行干燥，干燥后的成品进行密封包装。

如图1所示，本发明还提供一种对原材料进行预处理的方法，对从轮胎破碎厂收集的帘子线与水按10∶1的重量百分比喷水加湿，并搅拌均匀，放置两小时以上，通过专用的大筛孔远刀距的破碎机破碎并除铁(磁选)，让加工过的帘子线通过带有筛孔的螺旋喂料器边筛边送到水池清洗，水池的另一侧有一台收集机，收集料的同时，把帘子线中的大部分水分挤出，此时得到的帘子线进行下一道工序；

本发明还提供了从含尼龙材料中溶剂法制取尼龙粉末的方法：将含有尼龙的固体原料，可以是尼龙6、尼龙66，尼龙1010，尼龙11、尼龙12等或是混合物，加入反应釜，醇类溶剂，可能是甲醇、乙醇、丙醇，二甘醇、水等的一种或几种，通过化工泵打入反应釜，升温，到达120～240摄氏，排空，升压，当反应釜达到一定温度120～240摄氏度时，开始搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，通过反应釜上排料口即过滤后的排料管，把溶解有尼龙的液体导入析出釜，进行喷雾，搅拌减压蒸干，即得到所要求的尼龙粉末。

本发明提供一种从轮胎帘子线中溶剂法回收尼龙粉末的装置，该装置包括：导热油炉，预备釜、绞笼、化工泵、反应釜、吸收罐、冷凝器、析出釜、真空泵、溶剂罐、接收罐，其特征在于：导热油炉与预备釜，反应釜，和析出釜相连，提供热量；预备釜，用于预热溶剂，将溶剂加热到设定的温度，然后通过化工泵将预热过的溶剂压入反应釜，以利于快速反应，该预备釜还与冷凝器相连，以接收冷凝器冷凝回收的溶剂来循环使用；反应釜包括搅拌器、桶体、釜底过滤器、绞笼，其通过绞笼加入含有尼龙的固体原料，然后在导热油炉的加热下升温，达到80到150摄氏度时，当压力表的指针动以后，用惰性气体排空一次，并提供一定压力，使排出的气体通过排空管通到冷凝器以冷凝回收气体中的醇类蒸汽，当反应釜内物质达到120～260摄氏度时，转入保温搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，静置5分钟，然后打开反应釜上排料口，把反应釜中的液体导入析出釜；析出釜对反应釜导入的液体进行喷雾或者搅拌减压蒸干，使固体成份析出，析出的固体成份就是尼龙材料，析出釜的减压排气口通往冷凝器，把反应釜中的气体部分导入冷凝器冷凝回收，同时实现蒸馏，不同的溶剂导入不同的接收罐，析出釜的底部同步搅拌，过滤分离液体、保留固体成份，保留的固体成份达到一定数量，在减压和加热的情况下，排出大部分溶剂到溶剂罐，然后进行干燥，把干燥的粉末排出析出釜，准备下一次析出提取；真空泵连接在吸收罐的前端，用于抽空冷凝器中的空气或惰性气体；预备釜、反应釜、析出釜都具有相应的安全限压阀。

绞笼加料使用球阀通断，减少了与人接触产生危险的可能性。

试验数据：

材料	拉伸强度	断裂伸长率
			没有经过处理的帘子线材料	12Mpa	5％
经过处理的帘子线材料	52Mpa	65％
			得到的全新的原料ST801以及尼龙6原料的性能	48Mpa	34％

Claims (9)

1.一种溶剂法回收尼龙粉末的方法，其特征在于：

步骤1：将含有尼龙的固体物料用绞笼打入反应釜，醇类溶剂或醇类复合溶剂通过化工泵打入反应釜，开始升温，达到80到150摄氏度时，当压力表的指针动以后，用氮气或其它惰性气体将反应釜中的气体排空一次，氮气或惰性气体用于防止物料氧化，，并提供一定压力，使排出的气体通过排空管通到冷凝器以冷凝回收气体中的溶剂；

步骤2：进行完步骤1后，当反应釜内物质温度达到120～260摄氏度时，转入保温搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，静置5分钟，然后打开反应釜上排料口，把反应釜中的液体导入析出釜，进行喷雾或者搅拌减压蒸干，使尼龙成份以粉末状固体析出，析出釜的减压排气口减压蒸馏，把析出釜中的气体部分导入冷凝器冷凝回收，同时实现蒸馏。析出釜的底部刮板同步搅拌，过滤分离液体、保留固体成份，保留的固体成份达到一定数量，在减压和加热的情况下，排出大部分溶剂，然后进行干燥，把干燥的粉末排出析出釜，准备下一次析出提取；

步骤3：把从冷凝器冷凝回收的醇类溶剂通过分馏，得到纯度较高的溶剂，再次加入到预备釜中，然后预备釜中的达到设定温度的溶剂通过化工泵连续压入反应釜，此时，反应釜中的压力下降到2.0Mpa以内，温度下降到200～120摄氏度左右，继续搅拌加温到140～240摄氏度，低于第一次反应温度，反应15～120分钟，通过上排料口，再次把物料排入析出釜分离物料，回收溶剂，此时反应釜中的压力大幅下降到大约0.8～1.5Mpa，打开下排料口，通过过滤碟的过滤，将反应釜中的液体压入析出釜处理；

步骤4：通过真空泵，对反应釜进行负压抽空，达到一定负压后，把容器内部的溶剂蒸发掉，排出提取的剩余物，大部分是橡胶颗粒，少量是编制帘子线的棉经线，如果不蒸发溶剂，渣料呈浆糊状，后期难以分离，打开析出釜固体排料阀，把产品放出，根据产品的干燥情况，把产品转移到双锥真空干燥器进行干燥，干燥后的成品进行密封包装。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：回收的帘子线是尼龙材质，或是类似含有尼龙成分的回收材料。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述类似含有尼龙成分的回收材料是地毯、汽车零件、家具玻纤增强件。

4.根据权利要求2的方法，其特征在于：对该回收的帘子线在加入反应釜之前进行预处理，按帘子线与水的比例是10∶1的重量百分比喷水加湿，并搅拌均匀，放置两小时以上，通过破碎机破碎并同时除铁，然后让加工过的帘子线通过带有筛孔的螺旋喂料器边筛边送到水池清洗，水池的另一侧有一台收集机，收集料的同时，把帘子线中的大部分水分挤出。

5.一种溶剂法制取尼龙粉末的方法，其特征在于将含有尼龙的固体原料加入反应釜；将醇类溶剂通过化工泵打入反应釜；升温，到达120～200摄氏度，排空气体，升压，使釜内压力高于酒精被加热产生的蒸汽压力，当反应釜温度达到140～240摄氏度时，开始搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，通过反应釜上排料口，把溶解有尼龙的液体导入析出釜，进行喷雾或者搅拌减压蒸干，得到尼龙粉末。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：该固体原料是尼龙6、尼龙66，尼龙1010，尼龙11、尼龙12等尼龙材料之一或是混合物。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：该醇类溶剂是甲醇、乙醇、丙醇，二甘醇或水中的一种或几种。

8.一种溶剂法回收尼龙粉末的装置，该装置包括：导热油炉，预备釜、绞笼、化工泵、反应釜、吸收罐、一个或多个冷凝器、析出釜、真空泵、溶剂罐、一个或多个接收罐，其特征在于：导热油炉与预备釜，反应釜，和析出釜相连，提供热量；预备釜，用于预热溶剂，将溶剂加热到设定的温度，然后通过化学泵将预热过的溶剂压入反应釜，以利于快速反应，该预备釜通过限压阀与冷凝器相连，以冷凝回收排出气体中的溶剂；反应釜包括搅拌器、桶体、釜底、绞笼，其通过绞笼加入含有尼龙的固体原料，然后在导热油炉的加热下升温，达到80到150摄氏度时，当压力表的指针动以后，排空桶体一次，并提供一定压力使排出的气体通过排空管通到冷凝器以冷凝回收气体中的醇类蒸汽，当反应釜内物质达到120～260摄氏度时，转入保温搅拌，反应15～120分钟，然后停止搅拌，静置5分钟，然后打开反应釜上排料口，把反应釜中的液体导入析出釜；析出釜对反应釜导入的液体进行喷雾或者搅拌减压蒸干，使固体成份析出，析出的固体成份就是尼龙材料，析出釜的减压排气口减压蒸馏，把反应釜中的气体部分导入冷凝器冷凝回收，同时实现蒸馏，不同的溶剂导入不同的接收罐，析出釜的底部同步搅拌，过滤分离液体、保留固体成份，保留的固体成份达到一定数量，在减压和加热的情况下，排出大部分溶剂到溶剂罐，然后进行干燥，把干燥的粉末排出析出釜，准备下一次析出提取；

真空泵连接在冷凝器的后部，用于抽出冷凝器中的空气或其它惰性气体。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于；绞笼加料使用球阀通断，减少了与人接触产生危险的可能性。

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