CN103131043A - 利用废轮胎生产还原橡胶的设备 - Google Patents

Abstract

一种利用废轮胎生产还原橡胶的设备，通过将废旧轮胎粉碎,磁选机分离,动态脱硫与精炼得到还原橡胶,其中磁选机采用离心磁选机,橡胶粒度8-10目.所述动态脱硫罐内温度210-230℃，压力2-2.2Mpa，反应2-2.5小时后减压出罐得还原料；精炼温度50-60℃。

Description

利用废轮胎生产还原橡胶的设备

技术领域

本发明涉及一种废橡胶还原设备，具体为一种将废旧轮胎进行加工处理获得还原橡胶的设备。

背景技术

通常的废橡胶再生目的就是废旧橡胶（俗称老化橡胶）通过物理、化学手段，将橡胶中的多硫化物转化为二硫化物，再将二硫化物转为一硫化物，而后将一硫化物切断，使其成为具有可塑性的再生橡胶，传统的橡胶再生方法经历油法、水油法、动态法、高温高压法和常压塑化法等技术阶段，有的已经淘汰。目前仍在使用的有动态法、高温高压法与常压塑化法。但上述现有技术的方法通常是不加区别地将橡胶交联网点与橡胶主链同时切断，导致主导橡胶的结构即橡胶烃遭到严重破坏。现的技术的橡胶再生技术仅能使橡胶交联网点切断50%左右,而同时却有30%左右的橡胶分子主链遭到破坏，致使再生橡胶中的橡胶烃含量仅达30%左右，再生橡胶的机械强度只有原硫化橡胶的50%左右。这种橡胶无法单独使用，掺用比例受到极大限制。目前最新的国内外橡胶再生理论认为无论用什么方法制取的再生橡胶，必须在再生过程中最大限度地保留硫化橡胶中的橡胶烃。方可获得优质的接近原来硫化橡胶品质的再生胶。

中国专利200710024356公开的一种“高品质再生橡胶及其制备方法”采用短时间高温高压反应后再增加一道一精炼工艺，得到高品质的再生橡胶。

中国专利200910172564公开的“一种再生橡胶生产工艺”，将废旧轮胎经粗碎、中碎和细碎后取粒度为80目的细橡胶粉投入脱硫罐，添加多种助剂后，经225℃，2.3Mpa两小时脱硫塑化后精炼得成品。这种超细粒度橡胶粉经高温后其产品弹性较差，精炼时粘性高。

中国专利200710048859公开的一种“改进的高温动态脱硫法生产再生胶的新工艺”，在添加多种助剂的条件下，采用220-250℃和0.95-1.65Mpa压力并不断翻动条件下2-3小时脱硫得国标一级再生橡胶。

200910014094公开的一种“复原胶生产新工艺”，采用水油法脱硫工序，经两次脱硫工序得到复原胶。

中国专利201020037841公开的“一种再生胶常压高温连续脱硫机”，在常压下采用240-300℃高温进行脱硫处理。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种利用废轮胎生产还原橡胶的设备，采用该设备可大大提高了利用废橡胶生产还原橡胶中的烃含量。解决了废橡胶生产再生胶中橡胶烃含量不足的问题。

一种利用废轮胎生产还原橡胶的设备，包括粉碎分离设备，脱硫设备与精炼设备，所述的粉碎分离设备包括粉碎机及与其相接的磁选机，所述的脱硫设备为动态脱硫罐，所述的精炼设备包括开炼机、捏炼机和精炼机，其特征在于所述的粉碎机为子午胎粉碎机，所述的磁选机为离心磁选机，其工作步骤包括：

① 将废旧轮胎粉碎并经离心磁选机将其中钢丝分离；

② 将分离后的橡胶粉过筛，取8-12目料备用；

③ 将②所得橡胶粉与水及橡胶再生剂加入动态脱硫罐，其中胶粉：水：橡胶再生剂重量比为40-60：30-50：10-15；罐内温度210-230℃，压力2-2.2Mpa，反应2-2.5小时后减压出罐得还原料；

④ 将③所得还原料在50-60℃条件下经开炼、捏炼与精炼工序得还原橡胶产品，所述开炼机、捏炼机与精炼机的辊筒线速度为1.1-1.3米/秒。

所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于所述的橡胶粉粒径为8-10目。

所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其中的离心磁选机包括主轴，皮带轮，圆弧形磁块，在圆弧形磁块的外部设置有旋转辊筒，在辊筒外表面设置有二至四个与辊筒轴向平行的阻挡条，所述阻挡条之间距离相等，所述圆弧形磁块的弧长所对应的圆心角为185°至200°，所述圆弧形磁块的起点为正上方零度位置，所述的磁块与辊筒内表面间距为5至8毫米。

所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于开炼机、捏炼机与精炼机上部设置有烟气处理装置，所述的烟气处理装置，包括烟气净化箱，在烟气净化箱的两端分别设置有烟气入口与烟气出口，在烟气净化箱上部设置有喷淋装置，下部出水口接回水管道，在烟气净化箱内设置有湿帘纸，所述湿帘纸置于喷淋装置的出水口下方，在烟气净化箱一侧设置有回收水箱，喷淋装置的进水口与烟气净化箱的回水管道分别与回收水箱相连。

所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于回收水箱通过管路与橡胶还原设备的反应釜相连。

所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于所述的烟气净化箱为卧式箱体，所述湿帘纸沿卧式箱体轴向设置有7至10层，各层湿帘纸之间平行设置，相邻湿帘纸之间距离为250mm至300mm。

本发明的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，将胶粉粒径由现有技术的30目左右，提高到8-12目，减少了粉碎过程中机械对橡胶主链的破坏程度，而且还节约了粉碎过程的电耗35%以上，不同粒径胶粉能耗见下表。

                   不同粒径胶粉能耗      表1     

胶粉粒径（目）	电耗（千瓦时/吨）
		8-10	150
18-20	260
		30	370

将再生剂的用量由现有技术的20%以上，减少至10-15后，同样可减少再生剂对橡胶主链的破坏，结合对温度、压力与反应时间的合理选择，将反应过程对橡胶交联网的切断作用达到最大，而对橡胶主链的破坏降到最小。在精炼过程中采用低温、高速精炼机，减少了橡胶精炼次数，由现有技术的精炼8-10遍减少至4遍，即减少了多次精炼对橡胶烃的破坏，还减少了精炼能耗。采用本发明的方法生产的还原胶经国家《石油和化学工业橡胶及再生产品质量监督检验中心》检测，橡胶烃含量达到48.86%，接近现有轮胎的橡胶烃含量50%的水平，而现有技术的再生胶橡胶烃含量仅能达到30-35%。通过采用大粒径胶粉而减少破胶次数，缩短反应时间与将精炼次数由六次减少为四次等措施，本发明方法生产每吨还原橡胶电耗只需600千瓦时，而现有技术的方法则至少要1200千瓦时左右。

 

与国家标准再生橡胶的化学、物理性能对比        表2

与动态法再生橡胶化学、物理性能指标对比        表3

与国外再生橡胶化学物理性能指标对比      表4

附图说明

图1还原橡胶生产设备流程图。

图2是离心磁选机内部结构主视示意图。

图3是离心磁选机内部结构侧视示意图。

图4是烟气处理装置结构示意图。

图中，1-圆弧形磁块，2-皮带轮，3-支架轴承，4-主轴，5-阻挡条，6-辊筒，10-排气筒，11-回收水箱，12-进水管道，13-烟气入口，14-烟气净化箱，15-湿帘纸，16-喷淋装置，17-回水管道，18-水泵，19-引风机。

具体实施方式

图1所示，本发明的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，按连接顺序包括废旧轮胎切条机，子午胎粉碎机，离心磁选机，动态脱硫罐，开炼机，捏炼机，精炼机，其中开炼与捏炼机、精炼机还接有烟气处理装置与回收水箱。

工作流程是废旧轮胎经清洗风干后由切条机分切成条或块，然后进入子午胎粉碎机粉碎后经溜槽滑向离心磁选机，经离心磁选将其中的钢丝分离，采用本发明的离心磁选机可一次将98%以上的钢丝分离出去，通常设置有两套粉碎与磁选设备，经第二次粉碎与磁选后，基本上将所有钢丝全部分离干净。粉碎后过筛取8-12目胶粉料送入动态脱硫罐，同时加入一定比例的橡胶再生剂或称脱硫助剂与水，加入比例为橡胶粉：水：橡胶再生剂重量比为40-60：30-50：10-15；罐内温度210-230℃，压力2-2.2Mpa，反应2-2.5小时后减压出罐降至常温得还原料。然后由精炼设备进行开炼、捏炼与精炼工序，辊筒线速度在1.1-1.3米/秒之间，在该工序内温度始终保持50-60℃，以减少对橡胶主链的破坏。在上述工序工作的同时，有烟气收集净化设备将生产过程中产生的烟气进行收集与净化，达标空气排空，净化产生的水则进入回收水箱，作为反应用水。所述动态反应罐产生的尾气同样经回收并洗涤处理后将洗涤水回收加入动态反应罐，保证整个生产过程不产生任何废气、废水和废物排放。

参见图2，本发明的离心磁选机由主轴4，辊筒6，皮带轮2和支架轴承3，在辊筒内设置有圆弧形磁块1。

参见图3，圆弧形磁块1在辊筒6内从正上方始顺时针排列，其跨越总弧度为185°至200°之间，即圆弧形磁块的弧长所对应的圆心角为185°至200°，所述圆弧形磁块的起点为正上方零度位置。圆弧形磁块1与辊筒6内壁之间的距离为5至8mm。在辊筒外壁间隔设置有2-4个与辊筒轴向平行的阻挡条5。

设备工作时，废旧橡胶轮胎粉末从辊筒右上方B处落下，并落至辊筒6表面，粉末中的橡胶粒由于不受磁力影响，直接沿辊筒落至设备下方，而粉末中的铁质物由于受到磁块1的强磁力作用会被吸附在辊筒6外壳上并随之转动，当其转至正下方靠近A处时，由于磁力逐渐减弱，大部分的铁质物会由于离心力作用而沿切线方向飞出，少量粒度较小的铁质粉末因离心力不足以使其脱离辊筒，故仍然受磁力吸引而滞留在辊筒表面，并且会沿辊筒旋转方向的反方向移动，即沿辊筒表面相对后移，当移至一定距离遇阻挡条时其移动受阻而会随辊筒转动至磁力消失后被离心力甩离辊筒。经实测，采用本实用新型的分离设备，一次分离率达到98%以上，大大提高了生产效率。

图4所示，烟气处理装置有一个水平放置的卧式烟气净化箱14，其左侧设置有烟气入口13，右侧烟气出口通过引风机19与排气筒10连通。烟气净化箱14上部连有喷淋装置16，在烟气净化箱14内部沿箱体轴向等距离平行设置有7-10层湿帘纸15，所述湿帘纸与净化箱体轴线相垂直或略有一定倾斜角度。但湿帘纸周边与箱体内侧各边须完全紧密相连，保证烟气不会从缝隙间短路。喷淋装置16的出水口置于湿帘纸15的上方，如果湿帘纸有一定倾斜则喷淋水可直接冲击湿帘纸表面。烟气净化箱14下部出水口处连接回水管道17。在烟气净化箱14的一侧有一个回收水箱11，喷淋装置16的进水口通过进水管道12与回收水箱相连，同时回水管道17的出水口亦连接至该回收水箱11上。所述回收水箱还设置有一个与还原橡胶设备的反应釜相连的出水口。本烟气净化箱所收集净化的烟气来自反应釜、压胶设备等一切产生烟气工序。

设备工作时，引风机19与排气筒10产生的负压将来自烟气收集设备的烟气通过烟气入口13引入烟气净化箱14内，经喷淋清洗及湿帘纸15过滤后排空，喷淋装置16在清洗烟气的同时还将湿帘纸15上过滤下来的物质冲刷至烟气净化箱下部出水口，使湿帘纸始终保持较高的滤过能力。烟气净化箱下部回水管道17经水泵18将回收水送至回收水箱11内。该回收水箱11内的回收水可多次循环使用至其中反应物达到一定浓度时，将其通过泵返回反应釜内补充反应用水，同时其中的碳、硫等物质参与釜内反应后被消耗掉。实现了整个橡胶还原过程的有害物质零排放。经环保部门检测，排气筒10排放的气体大大低于国标排放限定指标。

实施例1 废子午线轮胎，清洗风干经粉碎后用离心磁选机将橡胶粒与钢丝分离，过筛取8-10目胶料（粉）500公斤，将胶粉加入动态脱硫罐内，同时加入380公斤水，50公斤焦油，40公斤450橡胶活化剂，30公斤二硫化二苯与二戊基化二硫（二者取任意比例混合物），保持罐内温度210℃，压力2.2Mpa，反应2.5小时出罐降至室温，送往开炼机开炼，开炼机辊筒线速度1.3米/秒，温度60℃，然后在同样条件下顺次进行捏炼与精炼得合格还原橡胶产品625公斤。

上述焦油，450橡胶活化剂，二硫化二苯与二戊基化二硫均可从市场购得。

实施例2废子午线轮胎，清洗风干经粉碎后用离心磁选机将橡胶粒与钢丝分离，过筛取9-12目胶料（粉）400公斤，将胶粉加入动态脱硫罐内，同时加入500公斤水，40公斤焦油，40公斤480橡胶活化剂，30公斤二戊基化二硫与二硫化二苄（二者取任意比例混合），保持罐内温度220℃，压力2.0Mpa，反应2.0小时出罐降至室温，送往开炼机开炼，开炼机辊筒线速度1.1米/秒，温度50℃，然后在同样条件下顺次进行捏炼与精炼得合格还原橡胶产品515公斤。

实施例3废子午线轮胎，清洗风干经粉碎后用离心磁选机将橡胶粒与钢丝分离，过筛取11目胶料（粉）600公斤，将胶粉加入动态脱硫罐内，同时加入300公斤水，40公斤焦油，40公斤480橡胶活化剂，20公斤二戊基化二硫与二硫化二苄（二者取任意比例混合），保持罐内温度230℃，压力2.0Mpa，反应2.1小时出罐降至室温，送往开炼机开炼，开炼机辊筒线速度1.3米/秒，温度60℃，然后在同样条件下顺次进行捏炼与精炼得合格还原橡胶产品605公斤。

实施例4废子午线轮胎，清洗风干经粉碎后用离心磁选机将橡胶粒与钢丝分离，过筛取10-11目胶料（粉）450公斤，将胶粉加入动态脱硫罐内，同时加入400公斤水，50公斤焦油，40公斤480橡胶活化剂，30公斤丁硫醇，30公斤硫酚，保持罐内温度210℃，压力2.0Mpa，反应2.0小时出罐降至室温，送往开炼机开炼，开炼机辊筒线速度1.2米/秒，温度50℃，然后在同样条件下顺次进行捏炼与精炼得合格还原橡胶产品605公斤。

Claims (6)

1.一种利用废轮胎生产还原橡胶的设备，包括粉碎分离设备，脱硫设备与精炼设备，所述的粉碎分离设备包括粉碎机及与其相接的磁选机，所述的脱硫设备为动态脱硫罐，所述的精炼设备包括开炼机、捏炼机和精炼机，其特征在于所述的粉碎机为子午胎粉碎机，所述的磁选机为离心磁选机，其工作步骤包括：

① 将废旧轮胎粉碎并经离心磁选机将其中钢丝分离；

② 将分离后的橡胶粉过筛，取8-12目料备用；

③ 将②所得橡胶粉与水及橡胶再生剂加入动态脱硫罐，其中胶粉：水：橡胶再生剂重量比为40-60：30-50：10-15；罐内温度210-230℃，压力2-2.2Mpa，反应2-2.5小时后减压出罐得还原料；

④ 将③所得还原料在50-60℃条件下经开炼、捏炼与精炼工序得还原橡胶产品，所述开炼机、捏炼机与精炼机的辊筒线速度为1.1-1.3米/秒。

2.根据权利要求1所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于所述的橡胶粉粒径为8-10目。

3.根据权利要求1或2的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于所述的离心磁选机包括主轴（4），皮带轮（2），圆弧形磁块（1），在圆弧形磁块的外部设置有旋转辊筒（6），在辊筒（6）外表面设置有二至四个与辊筒轴向平行的阻挡条（5），所述阻挡条之间距离相等，所述圆弧形磁块（1）的弧长所对应的圆心角为185°至200°，所述圆弧形磁块的起点为正上方零度位置，所述的磁块与辊筒内表面间距为5至8毫米。

4.根据权利要求1、2或3所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于开炼机、捏炼机与精炼机上部设置有烟气处理装置，所述的烟气处理装置，包括烟气净化箱（14），在烟气净化箱的两端分别设置有烟气入口（13）与烟气出口，在烟气净化箱上部设置有喷淋装置（16），下部出水口接回水管道（17），在烟气净化箱（14）内设置有湿帘纸（15），所述湿帘纸置于喷淋装置（16）的出水口下方，在烟气净化箱一侧设置有回收水箱（11），喷淋装置的进水口与烟气净化箱的回水管道（17）分别与回收水箱（11）相连。

5.根据权利要求4所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于回收水箱（11）通过管路与橡胶还原设备的反应釜相连。

6.根据权利要求4所述的利用废轮胎生产还原橡胶的设备，其特征在于所述的烟气净化箱（14）为卧式箱体，所述湿帘纸（15）沿卧式箱体轴向设置有7至10层，各层湿帘纸之间平行设置，相邻湿帘纸之间距离为250mm至300mm。

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