CN102164996B - 用于分解包括诸如硫化橡胶轮胎等含硫聚合物产品并从中回收资源的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对聚合物产品进行热分解的方法和设备，其中所述产品包括整个车用硫化橡胶轮胎。设备(111)具有反应室(153)，轮胎被放入到其中，并被浸入到具有少量铝的熔融锌合金中进行热解处理。设备(111)具有受热容器(155)，合金在其中保持为熔融状态，且熔融合金可从该容器输送到反应室(153)以浸没轮胎。流体态的碳氢化合物副产物被抽吸出进行凝结和回收，固态的硫化锌也被回收。在处理带有钢束带的轮胎时，还回收了碳和钢渣料。

Description

用于分解包括诸如硫化橡胶轮胎等含硫聚合物产品并从中回收资源的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于对可能含硫的聚合物产品进行分解并从中回收资源的方法，并涉及执行该方法的设备。特别是，本发明提供了一种用于再生利用硫化橡胶轮胎的方法和设备。

背景技术

下文对背景技术的讨论仅是为了便于对本发明的理解。应当能理解：该讨论并不是认可或承认在本申请的优先权日时所提及的任何背景材料是公知常识的一部分。

在对环境负责的前提下对废旧轮胎的处理面临巨大的挑战。在澳大利亚，每年约产生2000万条废旧轮胎，在全球范围内，这一数字约为10亿条。按照传统的方式，这些轮胎中的大部分被掩埋掉，但是，包括澳大利亚在内的许多工业化国家目前已实施禁令，禁止将整个轮胎掩埋处理。

处理废旧轮胎的大多数商业方法都涉及对轮胎的碎切处理，以此作为初级步骤，以将轮胎破碎为可处理的块片。不幸的是，那些使得轮胎在路面上具有长耐久性和安全性的非凡特性-例如耐用性、抗穿刺/切割性、以及中等温度下的抗分解性组合起来发挥作用，使得轮胎极其难于碎裂。商用的轮胎碎裂机包括切片机、锤式粉碎机、热解轧压机、胎缘割切机和压轧机。尽管碎切加工解决了处理各种尺寸的大块材料时的一些工艺难题，但其会极大地增大这些工艺的资金与能耗需求。

现有技术中教导：在废旧轮胎的碎切处理后，可利用物理方法除去钢铁材料和纤维增强材料，以将橡胶材料回收为各种等级的橡胶片或橡胶屑。水泥行业已采用了另外的方法来处理废旧轮胎，在这些方法中，轮胎被用作高温窑中的燃料源，其中，所有的固体残留物都被包含在了水泥制品中。

一家位于澳大利亚昆士兰的公司Molectra已开发出一种备选的方法，在澳大利亚专利AU 2000278910B的说明书中描述了该方法，这种用于从轮胎中回收材料的方法涉及这样的操作：将轮胎浸泡在油和挥发性的溶剂中，而后再用微波进行加热。

人们已提出了多种处理废旧轮胎的热解工艺。但是，这些工艺存在着一些难题。障碍热解操作成功的主要因素既有经济上的、也有技术方面的。

对于从废旧轮胎中回收材料的现有方法而言，资金投入是很高的，从热解处理中获得的产品的价值或纯度不足以与新料进行竞争。在现有的方法中，反应的产物主要是液态和气态的碳氢化合物、炭黑、以及钢，这些产物不同程度地会遭受交叉污染，使它们不能被当做原材料使用。

在现有的热解方法中，或者是利用传导、对流、红外线，或者利用微波辐射来向橡胶传热。由于橡胶是热的不良导体，这些方法会导致在整个分解材料中存在着很大的温度差异。在分解过程中，在加热速率、温度、以及蒸汽停留时间方面的不同导致反应机理具有宽泛的型谱，相关的碳氢化合物产物的谱系也很宽。

上文所述的方法采用了低氧环境，此外还使用了一系列材料与分解的聚合物产品进行接触并传递热量。美国专利说明书US 2002/0072644A1公开了这样的内容：在耐火材料衬里的容器内，将废旧轮胎浸入到温度为800℃的熔铝液中，以将橡胶主要分解为气态产物和碳。前述的公开方法还描述了如下内容：使用诸如锡和铅等低熔点金属、熔融盐槽、碱土金属、沙床或砾石床、以及诸如颗粒状硅酸盐或铝硅酸盐等的矿物质。

现有热解方法的缺点在于碳和钢固体残余物的污染。热解炭(char)具有高孔隙率，并且包括因为挥发性组分从橡胶-碳基质中逃逸而形成的很多互通的孔隙、裂纹和通道。颗粒状材料和熔盐渗透到这些孔洞中，难于从炭中清除出去。熔铅和其它金属也可能渗透到炭中，并造成程度不可接受的污染。

使用液态金属传热介质的一个好处在于金属的高比热和高导热性能将能量快速地传递给废聚合物，导致分解过程在更为可控的温度下具有快的速度。还描述了高温的熔融金属被用来销毁有毒废物。在这些情况中，目的在于在800-900℃量级的高温下将有机化合物分解为较小的气态有机物类，这些有机物类不具有原先化合物所具有的毒性。

降低橡胶聚合物的分解温度将导致形成链较长的分子，这有助于生成液态的碳氢化合物，其经过进一步的提炼，可被用作运输用燃料。从轮胎热解得到的凝析油可能包含一些沸点馏分处于一定范围的碳氢化合物，该范围包括煤油、汽油、以及柴油。但是，运输用燃料必须要满足严格的质量与性能指标-特别是含硫量。通常情况下，可凝析的碳氢化合物具有刺鼻的刺激性气味，这是由于含有高浓度的复合硫化合物，这些化合物中来自于硫化过程中加入橡胶中的硫。

继将铅从燃料中淘汰之后，硫的含量水平也从几年前的超过500ppm下降到10ppm的强制标准。低硫燃料允许在车辆上使用高效的催化转化器。与铅一样，硫对废气减排的催化转化过程有毒害作用。

在硫化过程中，硫用来交联聚合物分子链。通常而言，硫化过程导致每200个碳双键中约有一个利用3-12个硫原子形成交联部位。轮胎中的硫含量约为2phr(每100份橡胶中的份数)时将导致分解所得的粗碳氢化合物的含硫量远超出运输用燃料标准的限值。

各种由硫交联的聚合化合物构成了废旧轮胎中所含的橡胶。分解过程涉及到破开碳-碳键和硫-碳键的过程。具有反应活性的硫原子的存在导致形成噻吩衍生物，该衍生物使得热解油带有刺鼻气味。如果含硫量超过约20ppm，这些以及其它一些与硫相关的化合物以及可探测到的气味就会出现，并且削弱了从轮胎所得制品的商业价值。硫化氢也是非凝析气体中所含的副产物，该副产物必须要进行处理，以便于满足那些能被接受的环境操作参数。

尽管可通过加氢处理去掉原油馏分中的硫，且可应用同样的方法来处理从废旧轮胎获得的热解油，但这需要很高的资金投入和众多的工艺。

本发明寻求提供一种适于用来再生利用橡胶轮胎并从中回收有用产物的方法和设备。在本发明的一种优选形式中，发明目的是提供一种用于再生利用整个轮胎的设备，且该设备无须将轮胎碎切或切割成块片。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书中，词语“包含”或诸如“包含着”“含有”等变型词都被理解为：其意味着含有所述个体或个体集团，但并不排除其它的个体或个体集团。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书中，词语“包括”或诸如“包括着”“带有”等变型词都被理解为：其意味着包括所述个体或个体集团，但并不排除其它的个体或个体集团。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于对可能含硫的含聚合物产品进行分解并从中回收资源的方法，所述方法包括如下步骤：在具有低氧环境的设备中，将所述含聚合物产品浸没到熔融金属中，熔融金属含有重量比为90％或更大的元素锌，随着所述聚合物产品的分解，从所述设备回收挥发物，并从所述熔融金属中回收残余物。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于对可能含硫的含聚合物产品进行分解并从中回收资源的工艺，所述工艺包括如下步骤：反应步骤，在该步骤中，所述产品在低氧水平下与含重量比大于或等于90％的元素锌的熔融金属进行接触，并回收所述反应步骤过程中散发出的挥发性馏分，且回收所述反应步骤中形成的包括金属硫化物的固态物。

优选地是，含硫的含聚合物产品是硫化橡胶制品，更为优选地是含硫化橡胶的车用轮胎。

优选地是，所述工艺包括在所述反应步骤之前进行干燥步骤，以驱除所述产品中存在的任何湿气。

优选地是，所述接触步骤涉及将所述产品浸没在所述熔融金属中。

优选地是，熔融金属中含有的元素锌的重量比为从约92％到99.8％，余量主要是铝。元素锌可与一种或多种极微量合金添加剂共存，合金添加剂可降低熔融温度，或增大熔液的表面张力或粘度。元素锌还可带有少量的痕量杂质。由于该工艺在被用于分解橡胶产品时产生出了硫化锌，故优选地是，熔融金属中大比例的金属相对于硫具有反应性。

优选地是，熔融金属中所含元素锌的重量比至少约为94.5％，金属铝的重量比高达约5.5％。

优选地是，熔融金属所含元素锌的重量比至少约为94.9％，金属铝的重量比高达约5.1％。

优选地是，熔融金属中主要含有元素锌，其重量比从约99％到99.8％，所含金属铝的重量比从1％到0.2％。熔融金属中可含有少量痕量杂质或极微量的合金添加剂。

优选地是，熔融金属中所含元素铝的重量比约为1％，以使对多孔碳渣料的粘附作用达到最小。除了将熔融合金的熔点降低了约7℃之外，用重量比约1％的铝与元素锌形成合金的另一个优点特性在于：降低了与用来制造反应设备的316L不锈钢发生反应的能力。出乎意料的是，在所形成的熔融合金中，重量比的量级在1％或更低的低比例铝保持了锌的高粘度和表面张力的特性中的大部分。此外，还另增了这样的优点：降低了熔融金属上任何表面薄膜的凝聚性，使得表面薄膜易于被破坏掉。

优选地是，所述反应步骤利用处于至少420℃的温度、最高温度为550℃的所述熔融金属进行。通常情况下，较低的温度将导致反应进程变慢，且生成的长链分子的比例更高，而较高的温度将导致反应过程加速，并生成较高比例的短链分子。

优选地是，所述反应步骤利用温度不超过450℃的所述熔融金属进行。优选地是，所述反应步骤利用温度处于从约430℃到约440℃的区间内的所述熔融金属进行。

优选地是，所述反应步骤利用处于约434℃温度下的所述熔融金属进行。在该温度下，反应步骤产生出最优的、最大比例的包括苯烯的液态碳氢化合物。

优选地是，所述工艺是在具有低于大气压的气氛的设备中进行的。这使得在高温下挥发物具有最短的停留时间，其快速分散，有利于收集和后续处理。

优选地是，所述挥发性馏分含有高比例的苯烯。

优选地是，所述工艺包括：在熔融金属的表面上添加精细粉碎的锌化合物分散剂，以辅助分散固态的漂浮副产物，使粘附到其上的金属最少。

优选地是，所述分散剂是碱土金属氧化物。

优选地是，所述分散剂是氧化钙。

此外，根据本发明的第三方面，提供了一种用于对可能含硫的含聚合物产品进行分解并从中回收资源的设备，所述设备具有反应室，反应室能够有选择地容纳着所述产品，并且在所述反应室中具有低氧水平的情况下反应室可由熔融金属选择性地填充到所述反应室内的预定的上位以将所述产品浸没在所述熔融金属中，其中熔融金属中含有重量比等于或大于90％的元素锌，所述设备具有将所述产品在所述反应室中保持在下位的装置，所述反应室具有滤筛，该滤筛的网眼尺寸被设置为在分解过程中允许挥发性馏分和漂浮产物通过且在排出熔融金属时限制凝团的漂浮产物通过，所述滤筛处于所述上位和所述下位之间的中间位，并与上位和下位隔开，所述反应室具有反应产物出口，该出口位于所述上位的上方。优选地是，除了低氧水平之外，在该设备中执行的工艺是在低于大气压的条件下进行的。这使得在高温下挥发物具有最短的停留时间，快速分散开，利于收集和后续处理。通过使非凝聚性的碳氢化合物气体循环流入到反应室中来实现低氧水平，其中的碳氢化合物气体用于调节反应室中的低于大气压的压力并且实现对反应蒸气的稀释，还减少二者之间的二次反应。

优选地是，所述含聚合物产品包括硫化橡胶。优选地是，所述含聚合物产品包括用于机动车的轮胎。最为优选地是，所述轮胎是整个轮胎。

优选地是，所述反应室具有锥台形的顶部，该顶部朝向所述反应产物出口锥缩，所述反应产物出口位于所述锥台形顶部的上部范围。

优选地是，锥台形顶部侧边相对于锥台形顶部纵向轴线的角度处于约30°到约65°的范围内。

优选地是，锥台形顶部侧边相对于锥台形顶部纵向轴线的角度处于约50°到约65°的范围内。

优选地是，锥台形顶部侧边相对于锥台形顶部纵向轴线的角度约为55°。

用于保持所述产品的装置可包括任何障碍体，其以物理方式阻止所述产品向上浮起，且该装置可包括多个平行的杆条或拦网机构。

优选地是，用于保持所述产品的所述装置包括将所述产品完全装入的罩笼，以将所述产品保持在所述反应室内，并利于在分解过程完结之后清除并运送固态渣料。罩笼可被用来容纳整个车用轮胎或废旧橡胶和/或以切片、碎切块、碎屑或颗粒等其它形式存在的塑料。由此，该分解过程适用于处理诸如传送带、橡胶O型圈、橡胶内胎、以及非橡胶基聚合物等废品。

优选地是，用于保持所述产品的装置包括大孔眼的拦网，该拦网的孔眼尺寸大于所述滤筛的网眼尺寸。作为备选方案，用于保持所述产品的装置可包括穿孔板体、拦网、或格栅，以物理方式阻止产品向上浮起。

优选地是，保持所述产品的装置提供了均匀分布的保持力，以最小化点受力，而点受力会促使任何固态渣料发生早期破裂。

优选地是，保持所述产品的装置是用如下材料制成的多空筛或编织网：该材料与熔融金属的接触角为钝角。

优选地是，所述(上部)滤筛是如下材料制成的穿孔板或编织网：该材料与熔融金属的接触角为钝角。

优选地是，所述滤筛的网眼的孔眼对角尺寸达到8mm。方便地是，网眼包括直径为1mm的网线。孔眼对角尺寸为7.5mm、7mm、6.5mm、6mm、或5.5mm的情况也被证明是适用的。

优选地是，所述滤筛的网眼的孔眼对角尺寸为从约3mm到约5mm。

优选地是，所述滤筛的网眼的孔眼中心尺寸为约4mm，中心距为约6mm。

优选地是，所述滤筛的孔眼在其周边与内部之间是变动的。优选地是，所述滤筛的孔眼对角尺寸从约2mm到约5mm。穿孔的布局使得气体和蒸气在它们穿过滤筛时被分散成小气泡，这有助于蒸气与金属反应物之间具有最大的接触。

优选地是，所述反应产物出口包括用于排出所述反应室内形成的固态漂浮反应产物的装置。所形成的固态漂浮反应产物主要是硫化锌和氧化锌。

优选地是，所述设备包括配料入口，用于在所述反应室内将锌化合物分散剂的精细粉碎颗粒引到熔融金属的表面上，其中分散剂例如是氧化钙。

优选地是，用于排出固态漂浮反应产物的所述装置包括绞龙，其用于将所生成的固态物从所述反应室的顶部运送出去。

作为具有锥台形顶部的设备的备选形式，设备可具有可拆卸或可抬升的圆筒形构造的顶部，以选择性地围住所述反应室。

优选地是，所述顶部具有环形的下边缘，当顶部围住所述反应室时，该下边缘落座在环形凹陷中，在使用中，该环形凹陷中容纳着熔融金属的液池，由此形成了外界大气与所述反应室之间的密封。

优选地是，所述设备包括混合装置，用于使分散剂与产生的固态漂浮反应产物混合起来。这能最小化或防止漂浮产物聚结成尺寸过大的颗粒，而尺寸过大的颗粒可能无法从反应室中排出。

优选地是，用于排出所述固态漂浮反应产物的装置包括排出口，其与所述混合装置位于同一地点，以便于从所述熔融金属的表面扫除固态漂浮反应产物。

优选地是，所述混合装置包括一组旋转叶片，所述排出口包括多个排流入口，每个排流入口都与该组旋转叶片中的各个叶片相关联。在这种结构中，漂浮产物被从与旋转叶片相关联的环形端口快速排出的生产气体流扫吹到与旋转叶片相关联的排流入口中，环形端口位于反应室的上部区域。

分散剂可以是诸如氧化钙的碱土金属分散剂。这具有的优点是降低了金属夹杂，且在使用绞龙或气动输送器时增强了通过反应产物出口的流动。

优选地是，所述反应产物出口还包括被保持为低压状态的管道系统，以抽吸要从所述含聚合物产品中回收的资源的挥发性馏分。

优选地是，所述设备包括位于所述反应室下方的受热容器，所述受热容器被用于容纳熔融金属，且所述设备包括流体控制装置，用于可控地将所述熔融金属注入到所述反应室中并将所述熔融金属可控地从所述反应室中排出。受热容器和反应室应当是隔热的，以降低耗能。

优选地是，受热容器被设置为将熔融金属保持在范围为420℃到550℃的选定温度上，温度范围最为优选地是在430℃与440℃之间。

优选地是，熔融金属在受热容器与反应室之间的流动是利用流体静力学措施实现的，由此，反应室与反应室的受热容器之间的压力差将反应室内的熔融金属的液位保持在预定的上位。优选地是，反应室在低于大气压的压力下工作，优选地绝对压力为60kPa到90kPa。在一种设计中，约为71kPa的低压是有效的。

优选地是，所述反应室具有浅的锥形基部，其朝向位于中央处的端口倾斜，该端口延伸穿过所述受热容器，所述端口在所述容器与所述反应室之间实现连通，为所述熔融金属提供了流路。

作为备选方案，所述反应室具有环形基部，该基部整合有所述环形凹陷，并从环形基部向下延伸出多个端口，这些端口延伸靠近所述受热容器的底部，从而为所述熔融金属提供了流路。

优选地是，所述设备与干燥室相连，用于在所述反应室中进行分解过程之前驱除湿气。

优选地是，所述受热容器由燃烧器进行加热，且所述干燥室由所述燃烧器的废气进行加热。

优选地是，所述设备与输送器相连，输送器用于将所述含聚合物产品在所述干燥室与所述反应室之间进行输送，且将破碎的渣料从所述反应室输送到排料斜槽。

优选地是，所述反应室与外界选择性地大气隔绝，且通过将所述反应室与碳氢化合物蒸气凝结器和真空泵进行串联而将反应室排气到低压状态。

优选地是，所述干燥室与外界选择性地大气隔绝，且通过将所述反应室与真空管线进行连接将反应室排气到低压状态。

优选地是，所述干燥室和所述反应室相互之间实现气氛隔绝，且在与外界保持大气隔绝的情况下，相互之间实现气氛连通。

优选地是，所述干燥室、所述反应室、以及所述排料斜槽之间是彼此气氛隔绝的，且在与外界保持大气隔绝的情况下，相互之间可实现气氛连通。

优选地是，设置有这样的装置：其用于周期性地将锌引入到反应室中，以取代被消耗掉的两部分锌，其中的一部分锌主要是在Zn+S-＞ZnS反应中被消耗的，且被以硫化物的形式去除，另一部分锌主要是在反应Zn+O-＞ZnO中消耗掉的，这是因为锌与轮胎组分中的生氧化合物发生反应所致。优选地是，通过按照周期性的间隔自动进行配量，将固态合金形式的锌与进入的轮胎合并在一起来添加取代锌料。

优选地是，所述排料斜槽具有用于接纳固态破碎渣料的料斗，所述料斗具有圆筒形的主体，该主体被容纳在圆筒形的壳体内，所述圆筒形壳体具有沿最上方侧边设置的纵向上开口、以及沿最下方侧边设置的纵向下开口，所述圆筒形主体能在所述圆筒形壳体内转动且具有纵向开口，其中，当所述纵向开口与最上方开口对正时，所述排料斜槽能将固态破碎渣料接纳在所述圆筒形主体中，当所述纵向开口与最下方开口对正时，所述圆筒形主体可将破碎的渣料排出；所述料斗提供了气密功能，以将所述设备中的气氛与所述设备外的大气隔绝开。

优选地是，所述绞龙通向料斗，以便于接纳所述含聚合物产品破解过程中所产生的漂浮产物，所述料斗具有圆筒形的主体，该主体被容纳在圆筒形的壳体内，所述圆筒形壳体具有沿最上方侧边设置的纵向上开口、以及沿最下方侧边设置的纵向下开口，所述圆筒形主体能在所述圆筒形壳体内转动且具有纵向开口，其中，当所述纵向开口与最上方开口对正时，所述排料斜槽能将固态漂浮产物接纳在所述圆筒形主体中，当所述纵向开口与最下方开口对正时，所述圆筒形主体可排出漂浮产物；所述料斗提供了气密功能，以将所述反应室和所述反应产物出口内的气氛与所述设备外的大气隔绝开。

作为备选方案，对于用于将漂浮产物和分散剂氧化物从反应室中排出的装置与混合装置相关联/同处一处的设计方案，漂浮产物可从环形端口经排出管输送到旋流分离器。

对于这样的设计方案，所引入的碱土金属氧化物的表面层用来对漂浮的固态渣料进行破解和分散，从而有利于去除这些渣料。机械搅动增强了对漂浮渣料进行分散的效能。

优选地是，在将轮胎整体浸入到熔融金属中之后，将碱土金属氧化物引入到反应室中，且在将熔融金属从分解后的轮胎中排空之前，除去碱土金属氧化物。按照这种方式，残留的碳不会与碱土金属氧化物、或者分解过程中产生或释放出的氧化物和硫化物发生污染。

对硫化锌和氧化锌等漂浮产物的后期处理可采用碳高温还原反应来回收元素锌。在任何情况下，这一工艺都需要引入氧化钙，氧化钙作为硫的导出剂，形成了硫化钙。因而，将漂浮的锌基化合物与氧化钙混合起来对于从轮胎中回收资源的总体过程并无不利影响。

优选地是，工艺中所需的加热是利用聚合物分解所产生不可凝结气体的燃烧来完成的，但是，也可采用诸如电阻加热、感应加热、或燃烧石油燃料等替代措施来进行加热。

优选地是，设备可采用电阻加热来将设备的反应器部分保持在最佳的工艺温度上。优选地是，该方式适用于反应室的上部区段以及固态渣料清除设备。

优选地是，设备通过利用端口或导管使工艺用热最佳地经过反应设备的各个区段来保持最佳工艺温度。

优选地是，通过使诸如熔融铅等换热流体循环流动来完成对反应室的加热。如果在同一机组内使用多套反应室，则适合采用中央加热系统，该系统通过燃烧聚合物分解所生成非凝结气体来发热。如果多台反应器一起工作，则可增加反应产物的后期处理的产出和经济收益。

附图说明

下文将参照附图对本发明中用来对车用废旧轮胎进行热分解的设备和方法的两种优选实施方式进行描述，在附图中：

图1中的剖面图表示了根据第一实施方式的设备；

图2表示了图1所示设备的一部分，表示了设备处于某个工作阶段时的情形；

图3是图1所示设备处于某一工作阶段时的剖视图；

图4是图1所示设备处于另一工作阶段时的剖视图；

图5表示了根据第二实施方式的多个反应器及相关的后处理及材料搬运级，这些设备被包封在规格为40英尺集装箱的模块化系统中；

图6是第二实施方式且最优实施方式中的设备的垂直剖面图；

图7是对图6所示设备的一部分作出的另一个俯视截面图；

图8是图6所示设备的垂向分解剖视图；

图9是位于第二实施方式的设备的反应室中的旋转叶片的剖视图；

图10是第二实施方式的设备的剖视图，表示了相关的材料搬运装置；以及

图11-19表示了第二实施方式的设备的工艺循环中的各个阶段。

具体实施方式

该实施方式是一种用于对旧车用轮胎执行热分解操作的设备。该设备是由反应器11、固态渣料排料室13、污染物清除室、以及运送设备17构成的，其中，反应器11是绝热的反应容器，污染物清除室是干燥室15的型式。

要被热分解的废旧轮胎由运送设备17的输送带19供送，且从输送带19掉落到位于直线作动器23前方的床架21上，在图中，直线作动器23处于完全收缩的状态。

借助于从控制系统(图中未示出)发出的信号，由作动器27将闸门25打开。直线作动器23受到控制，然后将轮胎推入到干燥室15中。

在轮胎位于干燥室15中的情况下，闸门25被关上，利用与真空泵(图中未示出)相连的管路29将空气从干燥室15中排空出去。

利用热废气将干燥室15加热到环境温度以上，该温度优选地是60-80℃，热废气由从反应器11中的燃烧器33引出的管道31输送。由管道31输送来的废气离开干燥室15后，流经排放控制设备(图中未示出)，并由总合烟囱35排放到大气中。

干燥室15从废旧轮胎中去除掉空气和其它的挥发性污染物，以防止反应器11中的挥发物和气体受到空气或湿气的稀释或污染。实施过程控制，使得轮胎呆在干燥室15中的时长约等于5到6分钟的设备循环时间。如果轮胎中带有水，则必须要在执行分解操作之前进行清除，因此真空传感器(图中未示出)与控制系统进行通信以阻止工艺过程继续进行，直到所有的水都被清除掉为止。

当在反应器11中分解轮胎的同时，在干燥室15中将轮胎保持在减压状态。当空气和挥发性污染物被从干燥室15中去除之后，且在反应器11中的轮胎分解过程就要完成之前，管路41上的控制阀39开启，利用来自于工艺过程的热分解气体将干燥室15充气到大气压力。可以理解：利用闸门25和另一闸门43将干燥室与外部大气环境密封隔开，其中，另一闸门43与闸门25位于轮胎的相反侧。

在当前位于反应器11中的轮胎的分解过程完成时，燃烧室内对轮胎的干燥过程也应当完成。然后，利用发送给作动器45的控制信号将闸门43部分地打开。在闸门43处于部分开启位置的情况下，穿孔的托盘46可从闸门43下侧边的下方穿行而过。直线作动器47及联接器49形成了移动托盘46的装置，托盘46被安装在平行的导轨(图中不可见)上，导轨从反应器11延伸向干燥室15。当作动器47处于完全收缩状态时，穿孔托盘46被拉到正处于干燥室15中的轮胎的下方。

此时，闸门43被作动器45完全打开，且反应器11中的反应室52的闸门51也被发送给作动器53的信号打开。位于穿孔托盘46上的轮胎被作动器47及联接器49沿着导轨移动以完全送入到反应室52中。联接装置49被撤回，从而可关闭闸门51。作动器53将密封反应器52的闸门51关闭。

利用作动器45将闸门43关闭，并重复执行将下一个轮胎移入到干燥室15中的步骤。可利用料斗和配量装置(图中未示出)将固态锌合金周期性地放置在托盘上，以保持工艺中金属反应物的体积。清除室中的热解气体首先由管路29通过真空系统来抽吸，然后，将空气注入到干燥室15中。可以理解：通过在开启与大气相通的腔室之前将反应产物从这些腔室中清除掉，可防止反应产物从设备逃逸到环境中。

反应器11被水平挡板57分隔成两个密闭的隔舱，这两个隔舱是反应室52和受热容器55。水平挡板57是浅锥形结构，其朝向挡板57中心处的端口59向下倾斜。挡板57构成了反应室52的底板。

受热容器55中容纳着熔融的锌合金，该合金中含有重量比为5％的铝以降低熔点并减弱对反应器11的腐蚀，利用燃烧器33将容器55加热到430℃到440℃之间，理想地是434℃。端口59的作用是作为水平挡板57上的斜坡底板的排空口，其几乎延伸到受热容器55的底部。端口59的两端都是开口的，便于熔融锌在受热容器55与反应室52之间流动。

反应室52具有锥台形的顶部61，顶部61的上方具有反应产物出口63。在反应产物出口63中设置有螺旋绞龙65，绞龙由驱动马达67驱动，绞龙用于将反应室中形成的诸如硫化锌和氧化锌等固态废料输送到气密的转送站69中。气密转送站69可有选择地将废料排空到斗式输送器71中。

气密转送站69实质上是料斗，其具有圆筒形的主体，该主体被容纳在圆筒形的壳体中。圆筒形壳体具有沿着最上方侧边设置的纵向上开口，可通过该上开口从绞龙接收固态料。圆筒形壳体还具有沿最下方侧边设置的纵向下开口。

圆筒形主体可在圆筒形壳体内转动，且具有纵向开口。当纵向开口与最上方开口对正时，料斗可将固态料从绞龙接收到圆筒形主体中，当所述纵向开口与最下方的开口对正时，圆筒形主体可将固态料排出。料斗具有气密功能，以将反应室和反应产物出口内的气氛与设备外界的大气隔绝开。

在反应室52中的上位73处设置有传感器75，该传感器检测熔融锌的液位，且该传感器被用来向控制系统提供反馈信息，以控制反应室52中熔融锌的液位。

在反应室52中，在轮胎所在位置的上方、在“下”位位置设置了用于约束轮胎防止其上浮的装置，该装置为穿孔滤筛77的形式。在上位与穿孔滤筛77之间设置了第二穿孔滤筛79，滤筛79的孔眼尺寸为4mm，中心间距离为6mm。第二穿孔滤筛的网孔尺寸被设计为在分解过程中允许挥发性馏分和漂浮产物通过，且当排空熔融金属时阻止凝团的漂浮产物通过。

在下方的隔舱内，熔融锌被保持在表示为A的液位上。燃烧器33对反应器容器进行加热，以将温度保持在430-440℃的区间内。燃烧器可使用经管线和控制阀81从储存容器输送来的热解气体。

反应室52具有从其顶部引出的排气岐管82和控制阀83，从而当施加抽吸作用时，可降低反应室52中的压力。反应室52中的压力降低是相对于受热容器55中熔融锌合金上方空间内的压力而言的，这种压力降低使得液态的锌合金流过端口59并填充到反应室52中。利用控制阀85将热解气体以一定压力引入到受热容器55中熔融金属上方的空间(液位A上方的空间)中，其中所述压力位于大气压力与反应室52中的低压之间。

随着反应室52中液位的升高(且熔融锌的液位A降低)，轮胎在初始时将漂浮起来，这是因为轮胎的密度小于熔融金属的密度。随着液态金属对反应室52的充注，轮胎将继续上浮，直到其与穿孔滤筛77相接触。

然后，熔融金属将轮胎完全浸没，并在反应室52中继续上升而越过第二穿孔滤筛79到达上位73处。上一工艺循环中被滤筛79拦住的任何残留锌化合物将向上漂浮在上升的熔融金属上。

传感器75对金属的液位进行检测，并向控制阀85提供反馈，以保持受热容器55中的压力，使得压力差可保持反应容器内的液态锌液头。当液态金属主要是被容纳在反应室52中时，控制系统降低燃烧器33的工作强度，以防止受热容器55出现过热。

在分解过程中，随着蒸气和气体产物被抽走，反应室55中的真空度将变化。与真空管路87相连的控制阀85对反应室52与受热容器55之间的压力差进行调节，以将熔融金属液位保持在上位73。

轮胎快速达到430-435℃的温度，随着轮胎的分解，蒸气、气体以及锌化合物在熔融金属中上升并穿过滤筛77和79，锌化合物和微量的固态渣料将漂浮在上位73处的液体表面上。

锌化合物——主要是硫化锌和氧化锌——形成了海绵体，该海绵体被气体和蒸气气流带入到反应室52的出口63中。

螺旋绞龙65将锌化合物输送到气密的转送站69，转送站是由圆筒形的隔舱构成的，在装料下一个轮胎的时间间隔内，圆筒形隔舱周期性地转动，以将内容物倾倒到斗式输送器71中，进而运送到锌处理站(图中未示出)。锌化合物包括硫化锌和氧化锌，硫化锌是由锌与橡胶中所含的硫进行反应而形成的，氧化锌则用在轮胎的制造中。这些锌化合物被溶解开，可利用电解冶金法来回收锌。该工艺能回收橡胶中所含的以氧化锌形式存在的锌，并在后处理中将锌化合物处理为金属锌，即便不是全部，这些金属锌也可满足工艺所需的大部分锌料。

利用排气岐管82从反应室52的出口63收集气体和碳氢化合物蒸气。

参见图3，设备被表示为这样的情形：反应器11中的轮胎正在反应室52中经受分解处理，且上述的熔融锌合金位于上位73处，在干燥室15中设置有另一个轮胎。该附图的重点在于区别出了不同的气氛、以及液体和固体的组分。

真空泵降低反应室52中的压力到尽可能低的程度，由此，蒸气和气体能快速地从排气岐管82吹向凝结站和调节设备(图中未示出)，以将液体碳氢化合物馏分与诸如氢气、甲烷、乙烷等气体中分离出来。气体流经真空泵而被储存在储气罐中，并循环流向燃烧器33，或用作能源使用-例如作为内燃机或燃气涡轮的燃料，为工艺流程进行发电。

蒸气被凝结为液体，并由常规的措施与气体分离开。可采用化工处理领域技术人员熟悉的方法来对热解油和/或气体执行后续处理，例如分馏、加氢处理、裂解、催化转化、洗气以及隔膜过滤等。

在废旧轮胎的分解过程结束时，在控制阀83处的气体流动停止，控制信号启动固态渣料清除循环。这一循环在开始时，先由控制阀85通过导入工艺过程中的热解气体而对反应室52与受热容器55内气氛之间的压力差进行调整，以使得液态锌的液位下降。

随着液位的下降，位于反应室52出口63处的、尚未被螺旋绞龙65收集走的残余锌化合物将留在锌的表面上。锌化合物将被挡留在滤筛79上。已经发现这些化合物将不会穿过滤筛79，而是被滤筛79保持为悬浮状态-直至下一工作循环为止。不带有污染物的熔融锌经端口59从反应容器的反应室52中排空出去。

本实施方式的设备的特征在于：分解后的轮胎被保持为其原先的形状，成为由碳和金属帘线组成的易碎基体。包围着胎圈钢丝和束带帘线的碳将金属屏蔽起来，防止这些金属与锌接触，避免了锌与钢发生污染。由于对液态锌的排空过程是受控的，故易碎的轮胎残体能保持形状完好，可在穿孔的运送托盘46上撤出。

当反应室52中的压力恢复到大气压、且锌液排流到受热容器55中时，利用作动器53将闸门51开启。联接器49与托盘46接合起来，作动器47将托盘46以及保持为轮胎壳体形式的固态渣料从反应室52中拉出。参见图4，在图中所示的设备中，保持为轮胎形态的固态渣料将要掉落到固态渣料排料室13中。

在渣料被拉出之后，将闸门51关闭，以防止碳末从固态渣料排料室13进入到反应室52中。

与此同时，由热解气体将干燥室15内的真空替换为大气压力，以备下一个工作循环。作动器45将闸门43移动到这样的位置：使得闸门43的下边缘在托盘46从其下方通过时，在托盘46上方留出的间隙为最小。

在托盘46朝向干燥室15进动时，闸门43将托盘46上的固态渣料刮挡住，防止其留在托盘上。

随着托盘移离反应器11、并移向干燥室15，固体物掉落到渣料排料室13中，并基本上被破碎开。

排料室13具有气密的圆筒形“阀”89，其受到控制而周期性地转动，以将渣料排入到斗式输送器91中，进而将渣料载走去作进一步的处理。气密的圆筒形阀89的构造与上文描述的用于将固体排入到气体转送站69中的料斗结构类似，只是尺寸规格加大而已。

托盘46复位到清除室中，且滑到已在干燥室15中清除掉挥发性污染物和空气的轮胎的下方。此时，工艺循环重新进行。

反应室通常是由316L不锈钢制成的，其能耐受上述熔融锌-铝合金的腐蚀。本发明工艺的工作温度消除了采用耐火材料的需求。在反应室的高性能区域-例如本发明的容器门和门密封部以及滤筛77和79，整合有超级合金。合适的材料是由美国的Pyrotek公司的Metaullics SystemsDivision(Metaullics系统部门)供货的、称为MSA 2020的富含碳化物的超级合金，该材料在与熔融锌长期接触后，仍保持着钝角的浸润接触角，且不会表现出反应润湿性(reactive wetting)。与此相反，锌液将浸湿316L不锈钢，并在其上扩散。如果反应室的门和相应的匹配凸缘由316L不锈钢制成，可以预料：将会出现工作问题。

尽管在本发明中反应金属是锌，但所添加的约1％重量的铝将改变锌的熔点和腐蚀特性，极大地减轻了对构成反应容器的316L不锈钢部件的腐蚀。添加约5％(重量比)的共熔铝将熔点温度降低到382℃，因而使反应室实现了最低的工作温度。

尽管以试验规模进行了测试，但可观察到形成在熔融锌液顶部的锌化合物形成了海绵体。还观察到：海绵体中带有大量的金属锌。当冷却时，由于所夹带的锌液固化，海绵体将硬化为固态物质。可以看出这是锌的一个独特特性：形成浮渣的氧化物和硫化物中含有大比例的金属夹带量，其不能被自由地排出。可应用一些从浮渣中回收锌的方法-例如热压法和利用离心力的转鼓法，但是，这样做是不方便的。在本发明的研制过程中，发现如下事实：如果是在液态金属的液面下形成固态化合物，且这些化合物由于低密度而被反应中的气体和蒸气产物带着上升涌向缩窄的出口点，则固体可被气体和蒸气充分地分散，从而最小化锌化合物中夹带和带走的锌量。利用反应室52顶部的锥台形结构实现了这一效果。尽管会带走少量的金属锌，但含量已不足以使化合物在冷却时硬化，不然的话，会发生硬化，造成处理困难。通过在反应产物绞龙中配量地加入诸如氧化钙等氧化物分散剂，能进一步增强固态化合物的块料特性。

本发明最为优选的布局是使多个设备同时工作，由此可提高生产能力。

图5表示了一组五个反应器111模块，这些模块在可运输的模块113内工作，模块113的内部尺寸等于标准的12.01m×2.33m集装箱。

要被热分解的废旧轮胎由运送设备17的输送带19供送，并经闸门25和43进入到干燥室15中，闸门25和43将干燥室中的气氛隔绝起来。

然后，轮胎被送入到腔室115中，该腔室中存放着几个轮胎，该腔室作为干燥的已预热的等待被分解的轮胎的仓库。干燥室15与腔室115都被从反应器的燃烧器排出的废气加热到高于环境温度的温度。

固态渣料排料室117接收来自于分解过程产生的炭和钢渣料。优选地是，利用设备119中的磁性分选装置和振动分选装置，将轮胎渣料中的钢增强物与碳料分离开。对于乘用车的轮胎，轮胎的环面增强物通常含有约30圈0.9-1.0mm规格的钢丝。这些钢丝圈被以圆环的形式从设备输送经过排出斜槽121，以避免出现缠结。粉末状的碳料被从设备中输送到存放容器123中。

利用在导轨127上移动的可动穿梭器125，有选择地将废旧轮胎和分解渣料装载到各个反应器中和从反应器中卸料。穿梭器的位置和所执行的功能由中央计算机系统129控制。从干燥室115送出的各个轮胎被装载到穿孔托盘上，托盘被按照循环的方式进行输送，有选择地送入到各个反应器中。在分解之后，穿梭器将穿孔托盘上的分解渣料撤出，并运送到固态渣料排料室117中。穿梭器把持着托盘，将托盘送到枢转联接机构处，该机构将托盘旋转并翻转过去，以将渣料倒入到排料室中。在排料室的中央处，设置有锥形的引导件，该引导件与穿孔托盘的中心轴线对正，以截获环形钢丝圈并对其进行定向，以使钢丝圈保持其形态，避免缠结。

在分解过程结束时，反应室中漂浮的固态渣料由非凝结碳氢化合物气体流以气动方式带入到旋流分离器131中。旋流分离器利用离心压缩机产生出足够高的气流流速，以使固态渣料在被输送到旋流分离器中时保持为悬浮状态。旋流分离操作被用来将锌的反应产物和碱土金属氧化物分散剂从环流的气体输送流中分离出来。一部分碱土金属分散剂在被筛滤、且被粉末浮选法分离之后，被送回重新使用。粉末化的锌反应化合物被除去，送到外部的存放容器133中。

压力低于大气压的碳氢化合物蒸气流经冷却凝结器135，在该凝结器中，凝结出液态碳氢化合物并且将其收集到外部的存放容器137中。真空泵139将凝结器和反应器容器中保持为低于大气压，并将不可凝结的气体压缩到外部容器141中存储。

压缩后的不可凝结的碳氢化合物气体可被用作燃料对反应器容器进行加热。对于偏远的生产设施，碳氢化合物气体还可作为内燃机和发电机组143的燃料，以向控制系统、作动器、电机、计算机、以及监控设备供送电力。

图6表示了第二优选实施方式，该实施方式是一种用于对整个轮胎进行分解的设备，其为反应器容器111的形式。该反应器111被水平挡板157分隔成两个密封的隔舱，分别是反应室153和位于反应室153下方的受热容器155。水平挡板157形成了受热容器155的上方部分以及反应室153的底板。

在反应步骤过程中的任何时候，反应室中低于大气压的压力都足以使熔融合金保持为“H”的液柱高度。

图7是受热容器的俯视图，其对应着图8中沿Y-Y截取的、位于水平挡板上方的截面。

受热容器155中容纳着含1％(重量比)铝的熔融锌合金，该合金被燃烧器159保持在430℃到440℃的温度，理想地是434℃，当反应器处于“停息”状态时，熔融合金保持为图8中的液位A-A。

在图7中，可看到挡板157的径向外侧边处具有低部环形台阶区域157a，而在径向内侧边处具有深度较浅的第二台阶区域157c。每个低部区域都具有端口161，这些端口是由几乎延伸到受热容器底部的管体162构成的。管体162的两端是开口的，使得熔融合金可在受热容器155与低部台阶区域157a和157c的底壁之间流动。

参见图8，该实施方式的设备具有绝热的顶部163，其可被选择性地降低以在低部台阶区域157a处与挡板接合，从而将反应室153密闭起来。下文将对顶部163与低部台阶区域之间的密封件的结构与作用进行描述。在反应室153中，且在靠近绝热顶部163顶部中央的上位处，为反应产物设置了出口，这些也将在下文进行描述。

在反应室153的上位处设置了旋转桨轮165，其被旋转作动器利用套筒驱动轴166从上方进行驱动，驱动轴166利用密封联接器167穿过顶部163进行连接。旋转桨轮165对反应室153中产生的、且漂浮在熔融锌合金上表面上的诸如硫化锌和氧化锌等固态反应产物进行分散。锌化合物被分散到粉末状的碱土金属氧化物中，该氧化物优选地是氧化钙。在开始执行反应步骤时，氧化钙分散剂的配定量被以流体化悬浮物的形式经端口169气动地输送到反应室的顶部。

旋转桨轮165包括四个径向叶片，在分解步骤中，每个叶片的下边缘170被设置为浸没到熔融合金中达5mm，其中，熔融合金被保持在液位B。尽管在该实施方式中使用了四个径向叶片，但在备选的设计形式中，3-8个这样的叶片被证明也是有效的。

图9是沿截面X-X对桨轮165和叶片170所作的剖面图，该图表示出了纵长的槽缝，该槽缝与岐管在接合渣料传送端口171的位置处实现气路连接。在分解步骤期间，凝结的碳氢化合物被从端口173提取出去，而循环流动的不可凝结碳氢化合物气体则被输送流经渣料转送端口171，并环流到各个叶片处，从出口175排出。气体的流动阻止挥发性产物进入到转送端口中，并能利用分散剂对锌化合物颗粒进行进一步的分散。

在分解步骤结束时，可凝结蒸气向端口173的流动停止。向与桨轮上各个叶片联通的转送端口171施加抽吸作用，以将熔融金属表面上漂浮的、经过分散的分解产物向上吸起，并进行输送。由端口177输送不可凝结气体的补偿气流，以在从端口171将另外一些气体抽吸出去时将反应室顶部中保持为所需的低于大气压的压力。分散开的分解漂浮产物被输送到旋流分离器，在分离器中，这些产物被除去，碳氢化合物气体则循环流动。

如图6和图8所示，在反应室153的上位B处设置有传感器179，用于检测熔融合金的液位，并向控制系统提供反馈信息。控制系统利用端口177将不可凝结的气体输送到反应器中，以平衡端口173中的抽吸压力，从而，在分解循环内，可随着工艺条件的改变而达到所需的熔融金属液位。

在反应室153中，在轮胎所处“下位”的上方，在顶部163的内部连接了这样的装置：其为穿孔滤筛181的型式，用于保持约束轮胎，阻止其从淹没状态向上浮起。

在上位B与穿孔滤筛181之间设置有第二穿孔滤筛183，该滤筛183的网眼尺寸允许分解过程中的挥发性馏分和漂浮产物通过，但在分解过程结束时，阻止排液前位于合金表面上的、分散开的残留锌化合物通过。

当反应器11停息时，下部隔舱中的熔融合金通常保持在液位A。燃烧器159对反应容器进行加热，以保持处于430℃到440℃区间的分解温度。该燃烧器可使用来自于分解过程的、存储的碳氢化合物气体，这些气体从存储容器141循环流入。

下部的受热容器155具有端口185，其用于将加压的气体输送到熔融合金表面上方的密闭空间内。优选地是，该气体不与锌发生反应，且不含氧气，以防止在下部容器内形成氧化产物或其它化合物。

可利用直线作动器187将反应室的容器顶部163升起和降低。作动器具有套筒式的联接器166，以便于在其处于完全伸张状态时向反应室内的桨轮传递旋转运动。

在分解步骤中，绝热的顶部163处于下方位置，在该位置上，其底部的环形边缘189被浸入到挡板低部台阶区域157a中的、保持为液位A的熔融合金液池中。反应器153工作在大气压环境下，大气压还作用在位于反应器壳体163的外侧与受热容器155低部台阶区域157a的径向外侧边之间的环形空间内的熔融金属的表面上。为了用熔融合金将反应室153充满，控制系统在端口173处触发低于大气压的压力，降低内压而使得熔融液体在反应容器内上升。随着液体的上升，液位A将下降，促使控制系统开始经端口185增大受热容器中液态合金上方惰性气体的压力。控制系统将加压气体输送到端口185，推顶着熔融金属经管体162和端口161进入到挡板的低部台阶区域157a和157c中。经端口185输送的加压气体以及端口173处的低于大气压的压力的共同作用使熔融金属从受热容器155中经管体162和端口161向上进入到反应室153中，到达液位B处，同时将位于绝热顶部163外侧的低部台阶区域157a中的液位保持在A处。

控制系统将反应容器内的低于大气压的压力保持为足够的程度，以使熔融合金上升到液位B。上、下腔室内压力的变化率控制着反应容器的充液速度和排空速度。

随着反应室中液位的上升，轮胎在起始时将漂浮着，并继续上升，直至接触到下位的滤筛181为止，从而变为完全浸没的状态。上升的液位没过上部穿孔滤筛183，并将前一工作循环残留的锌化合物或分散剂带向上方。

随着液位上升到上位滤筛的上方，从端口169排入配量的碱土金属氧化物粉末，这些粉末由旋转桨轮散布到熔融合金的表面上，厚度在3mm到10mm之间。在桨轮转动的同时，从端口175持续地排出循环流动的不可凝结碳氢化合物气体，以使氧化物分散剂实现流体化并散布开。优选地是，将漂浮在表面上的锌化合物与分散剂混合起来，以防止锌氧化物中裹带金属并凝团。

控制系统对系统的温度进行监控，在大部分合金处于上腔室内的分解循环期间，降低加热强度。

由于实现了优异的传热效果，在熔融合金的430℃到435℃的温度中，橡胶中的挥发性碳氢化合物组分将快速分解。普通的乘用车轮胎需要4到10分钟的浸没时间来进行分解。这一时间将根据生产需求而改变。由于钢质束带所处位置靠近轮胎的内部区域，所以局部的分解足以使轮胎碎裂而露出钢材。由于碳渣为块料的形式，故可有效地使用热处理的后续处理，以完全地提取残余的挥发物。

在分解步骤结束时，利用与端口171气路连接的旋转桨轮上的入口端口175施加的抽吸作用，将漂浮的反应产物从熔融合金的表面上去掉。端口177供应不可凝结的碳氢化合物气体，以冲刷凝结器管路173中的残余蒸气。控制系统对反应室和受热容器中的压力进行调整，以使得熔融金属以受控的速率排入到受热容器155中。

图10中的剖视图表示了本发明的反应器和物料输送系统。反应器111在密闭的绝热容纳容器191中工作。容纳容器通过门道195与物料输送导管193相连，门道195开启而将轮胎及其支撑篮运送到容纳容器的中心处。在导管193中设置有穿梭器125，其在导轨127上平动，并载运位于穿孔托盘201上的轮胎。穿梭器具有横向作用的套筒式作动器207，用于将穿孔托盘201移入到容纳容器中。套筒作动器可选择性地伸出或收回释放机构205，该机构用于使下托盘201与上位滤筛181脱离开。

直线作动器187为反应室163的顶部提供垂直定位。旋转作动器197套筒式地联接到反应室内部的桨轮，以使桨轮的转速在5rpm与30rpm之间变化。可凝结的蒸气被从反应器的下方经端口173排出，漂浮的锌产物从端口171排出。

返回来参见图8，上位穿孔滤筛181具有位于内侧和外侧的穿孔环周侧板198。上区段的内侧侧板198具有3-6根垂直悬挂的枢转臂199。下部托盘201具有内侧、外侧环周侧板202，这使得托盘可容纳着要经受分解处理的轮胎。内侧、外侧的环周侧板202并非平行同轴的延伸结构，而是使内侧环周侧板向外侧环周侧板偏转，从而，当上位穿孔滤筛181与下方的托盘201结合到一起时，内侧、外侧的环周侧板202可无干涉地进入到上位穿孔滤筛181的内侧、外侧穿孔环周侧板198之间。当上位穿孔滤筛181与容纳着轮胎的下方托盘201结合到一起时，枢转臂在经过穿孔托盘201的内侧环周侧板202时，径向内侧偏转。当需要达到一定的接合程度时，臂件199在铰接点203处枢转，以夹紧位于穿孔托盘201基部上的锁销204。上位穿孔滤筛181利用其侧板198与下部的穿孔托盘201和其锥形侧壁202形成了封闭的罩笼。按照这种方式形成的封闭罩笼，使得本发明不限于对轮胎进行处理，而是可处理任何聚合物废品-不论是整体状态或块片的形式，废品可被封闭罩笼包容着而在反应器153中进行处理。两个区段保持联接状态，直到借助于横向作动器125上的释放机构205将臂件脱开为止。

两实施方式中的处于上位的滤筛、以及用于将产品保持在低位处的装置都是由非浸润的耐腐蚀超级合金板制成的，其中的超级合金对于容盛熔融锌而言是已有的。位于上位处的滤筛具有1至2mm规格的圆孔，孔间距为2到3mm，而用于将产品保持在低位的装置(包括上穿孔滤筛181、下托盘201以及它们的穿孔侧板)则具有3mm到5mm的圆孔，孔间距为5mm到7mm。

在图11到图19中表示出了对轮胎进行处理的整个工作循环。

图11表示出了搁放在穿孔托盘201上准备进入到反应器容器中的废旧轮胎。反应室隔热顶部163的底部环形边缘189处于上方位置“H1”。容纳容器191的闸门195被关闭。熔融合金在容器155中处于液位A。直线作动器187在垂直方向上处于最上方的极限位置。

在图12表示的情形中，穿梭运送装置上的套筒式横向作动器207已被伸出，以将带有废旧轮胎的穿孔托盘201送入到容纳容器191的中心处。进出闸门195被开启以允许穿孔托盘201穿过。

在图13中，隔热顶部163的底部环形边缘189已被直线作动器187下降到中间高度“H2”处。随着隔热顶部163的下降，上位滤筛181与下方托盘201同轴地接合，利用下方托盘的上部区段使各个枢转臂199偏转，并最终与锁销204接合，从而锁定住下方托盘201。

图14表示了隔热顶部163被直线作动器187略微地抬起，将底部环形边缘189置于上方的中间高度“H3”处，以允许套筒式横向作动器207撤出。此时，将通向容纳容器191的闸门195关闭。

图15表示的是分解步骤，在该步骤中，废品被浸没到熔融合金中，通常浸没4到10分钟的时长。作动器187已经将隔热顶部163的底部环形边缘189下降到其下限位置“H3”。已经将反应室153中的压力降低到低于大气压，由此将熔融合金从受热容器155抽吸到反应室中的液位B处，并将受热容器中的合金液位降到位置C。将测定量的碱土金属分散剂从端口169输入，使分散剂漂浮在合金的上面，并利用桨轮165使分散剂与分解过程中产生的锌反应产物散布到一起。轮胎被完全地浸没在熔融合金中并且进行分解，释放出可凝结的蒸气，蒸气通过端口173输送到凝结器系统中。在分解过程结束时，漂浮在合金表面上并且与反应室顶部的氧化钙分散剂混合到一起的渣料从端口171排出。

图16表示了如下的阶段：在分解过程之后，当熔融合金已被排空到下方的受热容器155中，且隔热顶部163的底部环形边缘189已被升高到上方的中间位置“H3”处。容纳容器的闸门195被开启，套筒式横向作动器207被置于盛有固态分解产物的穿孔托盘201的下方。可选择性伸出的释放臂205被伸出，准备将托盘201与上滤筛181脱开。

在图17中，隔热顶部163已被作动器187移动，以使其底部环形边缘189与低位中间位置“H2”对齐。可伸出的释放臂205将锁销204脱开，从而将下方托盘201与上位滤筛181分离开。

图18表示了隔热顶部163的底部环形边缘189处于其上位中间位置“H3”时的情形，这为套筒式横向作动器207提供了所需的垂向空间，便于撤出托盘201及其内容物-分解后的轮胎。

图19表示了位于托盘201中的分解后产品，托盘位于穿梭器125上，准备沿着直线导轨127移动到产品排料料斗处。在穿梭器125将分解产物输送到产品排料料斗并带有下一个轮胎返回以重复执行工艺时，容器闸门195被关闭一段时间。

已经发现：由于在分解过程中轮胎是静态不动的，故在将轮胎浸入到熔融锌中时钢质的增强物保持被碳包围着的状态。这就意味着钢帘线不会与锌合金发生沾染，当将渣料从反应室中除去时，锌合金也不会被金属带走。可以注意到：如果将碎切的轮胎片块浸入到熔融锌中，则情况就不是这样。在这种情况下，增强帘线的切口端部上将镀有合金。因而，优选地是，在本发明的设备和工艺中，轮胎完整地进行反应。

由于废旧轮胎的化学组成随着不同的制造商和不同的轮胎性能指标要求是变化的，故反应所得的碳氢化合物产物也是不同的。本发明设备所回收的热解油需要经过蒸馏分离处理，以根据各种组分的沸点将它们分离出。用于对石油制品进行蒸馏的工艺可直接应用于热解油。根据所需产物的特定特性，也可采用沸石或隔膜过滤等其它处理工艺。

采用本发明的方法最小化了热解油中的硫含量，不然的话，热解油中将含有噻吩类(thiopenes)，这些化合物包括二甲基噻吩类(dimethylthiopene)、二乙基噻吩类(diethylthiopene)、以及叔丁基噻吩类(t-butylthiopene)，所有这些化合物都会使轮胎热解油带有刺鼻气味。

与现有技术相比，该方法还减少了氧化锌对炭黑的污染。

本发明的热解油中的一种反应产物是苯烯，其大概是通过将两个异戊二烯分子结合起来而形成的。在自然界，这种碳氢化合物也存在于柑橘类水果的外皮中，可从这些外皮中提炼该化合物。苯烯被用作工业溶剂，其在清洗、化工制品和害虫控制产品等领域也具有广泛的应用。

本发明的设备可被用来处理各种数量的轮胎。该设备最简单的结构形式能每次处理一个轮胎。工作周期是6分钟的单个设备如连续地工作，每小时能处理10个轮胎，每年能处理约87600个轮胎。

如图5所示，预计商用处理设施将使用多个设备并行工作，每增加一个另外的反应容器，产出能力的增量将约为2000kg/天。增设多个并行工作的反应器是有经济效益的，这是因为产物可被收集并合并起来，便于在下游集中化地进行处理。优选地是，在进行处理之前，按照废旧轮胎的直径对轮胎进行分类。为了达到优化的效率，设备的尺寸应当能与一定范围的轮胎尺寸相适配。在产业化的设施中，供送设备和反应室的尺寸应当是变化的，以应对从小型乘用车轮胎到轻型商用车轮胎的一定范围。带有钢带束层的子午线轮胎尤其适用于本发明的方法和设备，这是因为这些轮胎不太适于用碎切和粉碎工艺进行再生利用。

本发明最为优选的构造是这样一种实施方式：文中所述的各个设备被构建为可运输的模块，预计这样的模块可被装入到海运集装箱中。根据需要设置为不同尺寸的多个这种结构的设备可被运送到存放或收集旧轮胎的地点，从而可在原地对轮胎进行反应处理，并回收反应产物。对于小型的规模，根据本发明的设备可包括单个上述的单元，该单元被运输到各种地点，安装起来运行，以再生回收轮胎，而当旧轮胎的供给用尽时，移动到他处。这样的设计方案可将凝结级合并到可运输的单元中，或者将凝结级设置为单独的可运输单元。这样的设施可以是完全自供能的，其带有由内燃机驱动的发电机组，以满足设备中机械加工操作的能量需求，内燃机可由气态的可燃反应产物提供燃料。另外，如果是在偏远地方实施该方法，可采用太阳能光伏器件和/或电池来向诸如计算机和控制电路等工艺控制设备供电。

优选地是，对反应产物的精炼和后续处理是在集中化的化学处理厂中进行，该处理厂可从多个本发明的设备处获取原料。

应当认识到：本发明的范围并不限于文中描述的设备和方法的优选实施方式，本领域技术人员可领会到：在不偏离本发明核心思想和范围的前提下，可作出各种改动。

Claims (1)

1.一种用于对含聚合物产品进行分解并从中回收资源的方法，所述方法包括如下步骤：反应步骤，在所述反应步骤中，所述产品在低氧水平下与含重量比94.5%到99.8%的元素锌并且含重量比0.2%到5.5%的金属铝的熔融金属进行接触，回收在所述反应步骤过程中散发出的挥发性馏分，且回收在所述反应步骤过程中产生的包括金属硫化物的固态物。

2. 如权利要求1所述的方法，其中：熔融金属中所含元素锌的重量比至少为94.9%，金属铝的重量比最高达到5.1%。

3. 如权利要求1所述的方法，其中：熔融金属中主要含有元素锌和金属铝，所述元素锌的重量比从99%到99.8%，所述金属铝的重量比从1%到0.2%。

4. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：所述反应步骤利用处于至少420℃、最高550℃的温度下的所述熔融金属进行。

5. 如权利要求4所述的方法，其中：所述反应步骤利用温度处于从430℃到440℃的范围内的所述熔融金属进行。

6. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：所述方法是在具有低于大气压的气氛的设备中进行的。

7. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法包括：在熔融金属的表面上添加精细粉碎的用于固态漂浮副产物的分散剂，以辅助分裂固态的漂浮副产物并且使粘附到其上的金属最少。

8. 如权利要求7所述的方法，其中：所述分散剂是氧化钙。

9. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：所述含聚合物产品含有硫。

10. 一种用于对含聚合物产品进行分解并从中回收资源的设备，所述设备具有反应室，所述反应室能够有选择地容纳所述产品并且能够在所述反应室中具有低氧水平的情况下由熔融金属选择性地填充到所述反应室内的预定的上位以将所述产品浸没在所述熔融金属中，其中所述熔融金属含有重量比94.5%到99.8%的元素锌和重量比0.2%到5.5%的金属铝，所述设备具有将所述产品保持在所述反应室内的下位处的装置，所述反应室具有滤筛，所述滤筛的网眼的尺寸被设置为在分解过程中允许挥发性馏分和漂浮产物通过且在排出熔融金属时限制凝团的漂浮产物通过，所述滤筛处于所述上位和所述下位之间的中间位并与所述上位和所述下位隔开，所述反应室具有反应产物出口，所述反应产物出口位于所述上位的上方。

11. 如权利要求10所述的设备，其中：用于保持所述产品的所述装置包括将所述产品完全装入的罩笼，以将所述产品容纳在所述反应室内并便于在分解过程完结之后清除并运送固态渣料。

12. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述滤筛的网眼的孔眼对角尺寸从3mm到5mm。

13. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述反应产物出口包括用于排出所述反应室内形成的固态漂浮反应产物的装置。

14. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述设备包括配料入口，所述配料入口用于在所述反应室内将用于固态漂浮副产物的分散剂的精细粉碎颗粒引到熔融金属的表面上。

15. 如权利要求14所述的设备，其中：所述分散剂是氧化钙。

16. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述设备具有可拆卸或可抬升的圆筒形构造的顶部以选择性地围住所述反应室。

17. 如权利要求16所述的设备，其中：所述顶部具有环形的下边缘，当所述顶部围住所述反应室时，所述下边缘落座在环形凹陷中，在使用中，所述环形凹陷中容纳着熔融金属的液池，由此形成外界大气与所述反应室之间的密封。

18. 如权利要求14所述的设备，其中：所述设备包括混合装置，所述混合装置用于在产生固态漂浮反应产物时将分散剂与固态漂浮反应产物混合起来。

19. 如权利要求18所述的设备，其中：用于排出所述固态漂浮反应产物的装置包括排出口，所述排出口与所述混合装置位于同一地点以便从所述熔融金属的表面扫除固态漂浮反应产物。

20. 如权利要求19所述的设备，其中：所述混合装置包括一组旋转叶片，所述排出口包括多个排流入口，每个排流入口都与该组旋转叶片中的各个叶片相关联。

21. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述设备包括位于所述反应室下方的受热容器，所述受热容器被用于容纳熔融金属，且所述设备包括流体控制装置，所述流体控制装置用于可控地将所述熔融金属注入到所述反应室中并将所述熔融金属可控地从所述反应室中排出。

22. 如权利要求21所述的设备，其中：熔融金属在受热容器与反应室之间的流动利用流体静力学装置实现，由此，反应室与反应室的受热容器之间的压力差将熔融金属的液位保持在反应室内的预定上位处。

23. 如权利要求21所述的设备，其中：所述反应室具有环形基部，所述环形基部整合有所述环形凹陷，从环形基部向下延伸出多个端口，这些端口延伸到靠近所述受热容器的底部的位置，为所述熔融金属提供流路。

24. 如权利要求10或11所述的设备，其中：所述含聚合物产品含有硫。