CN103205016A

CN103205016A - 一种常压中温低耗再生废橡胶的装置及方法

Info

Publication number: CN103205016A
Application number: CN2013101289993A
Authority: CN
Inventors: 张立群; 史金炜; 任冬云; 王士军; 费德立; 李光曙
Original assignee: JIANGSU QIANGWEIXIANGSU TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: JIANGSU QIANGWEIXIANGSU TECHNOLOGY Co Ltd; Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2013-04-14
Filing date: 2013-04-14
Publication date: 2013-07-17

Abstract

一种常压中温低耗再生废橡胶的装置及方法，属于废旧橡胶再利用领域。该装置是由两部分组成：第一部分是加热反应釜，包括罐体、搅拌桨、加热器、温度传感器、桨叶驱动电机、第一物料进口、第一物料出口；第二部分是冷却器，包括筒体、螺旋、冷却流道、螺旋驱动电机、第二物料进口、第二物料出口，并通过一个连接阀门将加热反应釜的物料出口与冷却器的物料入口连接起来。利用此装置的再生工艺流程是将计量好的废橡胶、软化剂、活化剂一起加入加热反应釜，在160～250℃下反应15～40min后，打开连接阀门进入冷却器，螺旋输送8～15min使物料冷却至80℃以下即可。本发明设备制造成本低，生产过程环保节能，有效解决了再生过程中的胶粉粘壁问题，产品质量稳定。

Description

一种常压中温低耗再生废橡胶的装置及方法

技术领域：

本发明涉及一种废旧橡胶脱硫再生的新装置及方法，尤其涉及一种常压中温低耗再生废橡胶的装置及方法，属于废旧橡胶循环再利用领域。

背景技术

我国是世界最大的橡胶消耗国，同时又是世界最大的废橡胶产生国，2011年，我国产生2.5亿条废旧轮胎，重量约为900万吨，废旧橡胶的综合利用是橡胶工业循环经济的核心，脱硫再生废橡胶是目前我国废橡胶循环再利用的最主要方式，我国2010年再生胶产量达到300万吨左右，这对于降低我国橡胶资源对外依存度，节约石化资源，保护环境具有重要意义。

再生胶行业经过多年的发展与技术创新，形成了以“高温高压动态脱硫”为主的脱硫再生工艺，与此同时，“螺旋常压高温连续脱硫”再生工艺也逐渐应用于市场。其中高温高压动态脱硫法是将废胶粉，再生剂和水一起加入脱硫罐中，工作压力2.2MPa左右，工作温度220℃左右，脱硫时间3小时左右后，泄压取料得脱硫胶粉，然后经精炼机压片得到再生胶，得到的再生胶呈现出较优异的力学性能，应用广泛。但是利用此方法再生剂向废橡胶的渗透是在高温高压较长时间内完成，容易导致胶粉粘壁，需定期清理；而且能耗高，存在严重的安全隐患；水的使用不可避免的导致水的二次污染；此外，整个生产过程的不连续以及泄压取料和精炼过程时严重的烟气污染都限制了高温高压动态脱硫的发展。

螺旋常压高温连续脱硫（CN 201670818U:一种再生胶常压高温连续脱硫机）是通过喷淋装置使再生剂和废胶粉混合均匀后，进入脱硫机内的螺旋输送装置，实现废橡胶的脱硫再生过程，脱硫温度最高达320℃，反应时间在15～20min之间。从再生胶的物理性能来看，脱硫机要相对差。这一方面是由于螺杆机的螺旋结构无法压实物料，过多氧气的存在导致橡胶主链降解严重；另一方面是过高的反应温度促使在脱硫过程中橡胶主链的歧化反应加剧，进一步降低了再生胶的质量。虽然此方法省去了水的使用，解决了环境污染问题，但是该方法所用设备制造成本高，能耗高，产量低。此外，由于使用喷淋装置及高温导致的胶粉粘壁问题，致使产品质量不稳定。CN 201020142864.3公布了一种环保复原橡胶的生产装置，对现有橡胶塑化工艺进行了一定的改进，使废旧橡胶与活化剂和环保油预先混合后，再进入塑化装置脱硫再生，冷却后得到塑化胶粉。这在一定程度上解决了产品质量稳定性的问题，但是设备成本高、能耗高、生产效率低的问题仍未解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过提供一种再生废橡胶的装置及方法，以实现废橡胶的环保节能高效再生。

一种常压中温低耗再生废橡胶的装置，其特征在于：该装置由两部分组成，第一部分是加热反应釜，包括罐体1、搅拌桨2、加热器3、温度传感器4、桨叶驱动电机5、第一物料进口6、第一物料出口7；罐体1上设有温度传感器4、第一物料进口6和第一物料出口7；罐体1设有桨叶驱动电机5驱动的搅拌桨2；罐体1外设有加热器3；

第二部分是冷却器，包括筒体8、螺旋9、冷却流道10、螺旋驱动电机11、第二物料进口12、第二物料出口13，筒体8上设有第二物料进口12和第二物料出口13；筒体8内设有螺旋驱动电机11驱动的螺旋9；筒体8外设有冷却流道10；通过连接阀门14将加热反应釜的第一物料出口7与冷却器的第二物料进口12连接起来。

进行常压中温低耗再生废橡胶的方法，其特征在于：将废橡胶、软化剂和活化剂一起加入到加热反应釜的罐体1中，其中废橡胶与软化剂、活化剂的质量比为100:5～25：0.1～3；关闭第一物料进口6，启动桨叶驱动电机5，通过温度传感器4测得罐内温度升温至160～250℃，反应15～40min后，打开连接阀门14，使罐体内的物料由第一物料出口7在2min内进入冷却器筒体8，与此同时启动螺旋驱动电机11，并使冷却流道10内通入冷却介质，螺旋输送物料8～15min使其温度冷却至80℃以下后，即可从第二物料出口13取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门14，打开加热反应釜罐体第一物料进口6，重新继续加料，重复进行下一个再生过程。

更进一步，

所用的加热器是电加热或导热油加热。

所用冷却器是单层或多层的串联组合。

所用废橡胶以轮胎胎面或胎体废胶粉、边角余料、废胶鞋、废乙丙橡胶、废硅橡胶、丁基橡胶、废丁腈橡胶中的一种为宜。

所用软化剂最好是煤焦油、松焦油、妥尔油、环烷油、双戊烯、石蜡油、油酸、松香的一种或几者的混合物；所用活化剂最好是芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇、胺基化合物的一种或几者的混合物。

本发明提供的一种常压中温低耗再生反应装置，实现对废橡胶的环保节能高效再生，与现有技术相比有以下优点：

1）设备制造成本及维修费用低：本发明所用装置为常压反应容器，无需传统的特殊耐高压材质，大大降低了材料成本；本发明的方法在中温较短时间内完成，有效地避免了高温高压动态脱硫和螺旋高温常压脱硫出现的胶粉粘壁“结渣”现象，大大减少了清理次数，不仅提高了产品质量稳定性，而且保证了生产效率。

2）整个再生过程在常压环境下进行，保证了生产的安全性。

3）脱硫再生过程环保无污染：一方面无需水的使用，避免了传统脱硫再生方法造成的二次水污染；另一方面，整个再生过程，从加热反应到后期降温冷却均在密闭连续的装置内完成，无挥发气体的排出，保护环境。

4）能耗低：本发明所用的桨叶驱动电机和螺旋驱动电机所需功率均较小，生产过程能耗低。

5）效率高：本发明再生废橡胶的方法再生时间短，而且在物料由加热反应釜进入冷却器后，即可继续加料，从而能够实现一种间歇式的连续性操作，大大提高了生产效率。按加热再生时间30min，每次加料500kg,产量可达1吨/小时。

此外，利用本发明再生废橡胶的装置及方法，工艺流程简单，投资少，见效快，所得再生产品质量稳定，性能优异，达到甚至超过了国家再生胶标准（GB/T 13460-2008），具有广泛的工业化前景。

附图说明

附图1一种常压中温低耗再生废橡胶的装置结构示意图。

图中，1罐体，2搅拌桨，3加热器，4温度传感器，5桨叶驱动电机，6第一物料进口，7第一物料出口，8筒体，9螺旋，10冷却流道，11螺旋驱动电机，12第二物料进口，13第二物料出口，14连接阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述：

实施例1：将18目轮胎胎面废胶粉100份、松焦油10份和2,2’-二硫化（6-叔丁基对苯酚）0.1份一起加入到加热反应釜罐体1（罐体直径=100cm，长径比=6:1）中，关闭第一物料进口6，启动桨叶驱动电机5使其带动搅拌桨2搅拌物料，通过电加热3加热罐体使物料升温，由温度传感器4测得罐内温度升至200℃，继续反应20min后，打开连接阀门14，使罐体内的物料由第一物料出口7在2min内进入两层串联的冷却器筒体8，与此同时启动螺旋驱动电机11，并使冷却流道10内通入冷却介质，螺旋输送物料10min使其温度冷却至60℃，即可从第二物料出口13取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门14，打开加热反应釜罐体第一物料进口6，按上述配方重新继续加料，进行下一个再生过程。以再生1吨废胶粉计，利用本发明的装置及方法所需时间及能耗与传统再生方法的对比见表1。

表1.不同再生方法脱硫1吨废胶粉所需时间及能耗对比

所得再生胶性能如下：灰分=7.0%，丙酮抽出物=10.5%，门尼粘度ML100℃（1+4min）=88；按照GB/T 13460-2008再生胶再硫化配方硫化，所得硫化胶力学性能如下：拉伸强度=15.2Mpa,扯断伸长率=480%。

国家特级A1标准：灰分≤10%，丙酮抽出物≤18%，门尼粘度ML100℃（1+4min）≤95，拉伸强度≥14.0Mpa,扯断伸长率≥420%。

实施例2：将废乙丙橡胶100份、环烷油10份、石蜡油15份和正丁胺3份一起加入到加热反应釜罐体1（罐体直径=100cm，长径比=6:1）中，关闭第一物料进口6，启动桨叶驱动电机5使其带动搅拌桨2搅拌物料，通过电加热3加热罐体使物料升温，由温度传感器4测得罐内温度升至250℃，继续反应40min后，打开连接阀门14，使罐体内的物料由第一物料出口7在2min内进入单层的冷却器筒体8，与此同时启动螺旋驱动电机11，并使冷却流道10内通入冷却介质，螺旋输送物料12min使其温度冷却至75℃，即可从第二物料出口13取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门14，打开加热反应釜罐体第一物料进口6，按上述配方重新继续加料，进行下一个再生过程。所得再生胶性能如下：灰分=11.8%，丙酮抽出物=21.5%，门尼粘度ML100℃（1+4min）=42；按照GB/T13460-2008再硫化配方硫化，所得硫化胶力学性能如下：拉伸强度=7.9Mpa,扯断伸长率=340%。

乙丙再生胶国家标准：灰分≤20%，丙酮抽出物≤30%，门尼粘度ML100℃（1+4min）≤65，拉伸强度≥5.5Mpa,扯断伸长率≥260%。

实施例3：将废丁基橡胶100份、松香5份和十六烷基胺2.0份一起加入到加热反应釜罐体1（罐体直径=100cm，长径比=6:1）中，关闭第一物料进口6，启动桨叶驱动电机5使其带动搅拌桨2搅拌物料，通过电加热3加热罐体使物料升温，由温度传感器4测得罐内温度升至160℃，继续反应15min后，打开连接阀门14，使罐体内的物料由第一物料出口7在2min内进入两层串联的冷却器筒体8，与此同时启动螺旋驱动电机11，并使冷却流道10内通入冷却介质，螺旋输送物料8min使其温度冷却至50℃，即可从第二物料出口13取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门14，打开加热反应釜罐体第一物料进口6，按上述配方重新继续加料，进行下一个再生过程。所得再生胶性能如下：灰分=6.0%，丙酮抽出物=9.2%，门尼粘度ML100℃（1+4min）=50；按照GB/T 13460-2008再生胶再硫化配方硫化，得硫化胶力学性能如下：拉伸强度=8.5Mpa,扯断伸长率=510%,气体阻隔系数1.24。

丁基再生胶国家标准：灰分≤10%，丙酮抽出物≤15%，门尼粘度ML100℃（1+4min）≤70，拉伸强度≥6.8Mpa,扯断伸长率≥460%；原始胶料气体阻隔系数为1.28。

实施例4：将18目轮胎胎面废胶粉100份、双戊烯5份和2,2’-二硫化（6-叔丁基对苯酚）0.5份一起加入到加热反应釜罐体1（罐体直径=100cm，长径比=6:1）中，关闭第一物料进口6，启动桨叶驱动电机5使其带动搅拌桨2搅拌物料，通过电加热3加热罐体使物料升温，由温度传感器4测得罐内温度升至220℃，继续反应30min后，打开连接阀门14，使罐体内的物料由第一物料出口7在2min内进入两层串联的冷却器筒体8，与此同时启动螺旋驱动电机11，并使冷却流道10内通入冷却介质，螺旋输送物料8min使其温度冷却至80℃，即可从第二物料出口13取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门14，打开加热反应釜罐体第一物料进口6，按上述配方重新继续加料，进行下一个再生过程。所得再生胶性能如下：灰分=7.2%，丙酮抽出物=9.5%，门尼粘度ML100℃（1+4min）=90；按照GB/T 13460-2008再生胶再硫化配方硫化，所得硫化胶力学性能如下：拉伸强度=14.5Mpa,扯断伸长率=430%。

以上具体实施方式中及图1中所述，仅为用以说明本发明的一个实例，而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明提出的保护范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种常压中温低耗再生废橡胶的装置，其特征在于：该装置由两部分组成，第一部分是加热反应釜，包括罐体（1）、搅拌桨（2）、加热器（3）、温度传感器（4）、桨叶驱动电机（5）、第一物料进口（6）、第一物料出口（7）；罐体（1）上设有温度传感器（4）、第一物料进口（6）和第一物料出口（7）；罐体（1）设有桨叶驱动电机（5）驱动的搅拌桨（2）；罐体（1）外设有加热器（3）；

第二部分是冷却器，包括筒体（8）、螺旋（9）、冷却流道（10）、螺旋驱动电机（11）、第二物料进口（12）、第二物料出口（13），筒体（8）上设有第二物料进口（12）和第二物料出口（13）；筒体（8）内设有螺旋驱动电机（11）驱动的螺旋（9）；筒体（8）外设有冷却流道（10）；通过连接阀门（14）将加热反应釜的第一物料出口（7）与冷却器的第二物料进口（12）连接起来。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所用的加热器（3）是电加热或导热油加热。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所用冷却器是单层或多层的串联组合。

4.应用如权利要求1所述的装置进行常压中温低耗再生废橡胶的方法，其特征在于：将废橡胶、软化剂和活化剂一起加入到加热反应釜的罐体（1）中，其中废橡胶与软化剂、活化剂的质量比为100:（5～25）：（0.1～3）；关闭第一物料进口（6），启动桨叶驱动电机（5），通过温度传感器（4）测得罐内温度升温至160～250℃，反应15～40min后，打开连接阀门（14），使罐体内的物料由第一物料出口（7）在2min内进入冷却器筒体（8），与此同时启动螺旋驱动电机（11），并使冷却流道（10）内通入冷却介质，螺旋输送物料8～15min使其温度冷却至80℃以下后，即可从第二物料出口（13）取料，从而完成一个废橡胶再生过程；此外，在加热反应釜内的物料进入冷却器后，关闭连接阀门（14），打开加热反应釜罐体第一物料进口（6），重新继续加料，重复进行下一个再生过程。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所用废橡胶为轮胎胎面或胎体废胶粉、边角余料、废胶鞋、废乙丙橡胶、废硅橡胶、丁基橡胶、废丁腈橡胶中的一种。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所用软化剂是煤焦油、松焦油、妥尔油、环烷油、双戊烯、石蜡油、油酸、松香的一种或几者的混合物；所用活化剂是芳烃二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇、胺基化合物的一种或几者的混合物。