CN104194420B - 一种废旧轮胎热解生产低灰分碳黑的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种废旧轮胎热解生产低灰低硫碳黑的方法与装置，可生产灰分低于1%、硫含量在0.1%以下的碳黑产品。技术方案为将轮胎热解生成的含油燃气进行二次热解，热解过程中通入氢气脱除碳黑中的硫，进而实现低灰低硫碳黑的生产。所发明的碳黑制备装置主要由轮胎热解室和油气碳化室组成，轮胎热解室由外层加热区和内层轮胎热解区组成；油气碳化室，内部设有气固分离装置，挡板下部为油碳化区，上部为燃气燃烧区。由于轮胎热解生成的气态油无需冷凝，直接热解碳化，且利用轮胎热解燃气对油碳化进行直接加热，制备碳黑的同时实现了脱硫过程，整个流程工艺紧凑，热效率高，碳黑产品品质高。

Description

一种废旧轮胎热解生产低灰分碳黑的方法与装置

技术领域

本发明涉及废旧轮胎热解处理技术领域，具体涉及一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法与装置。

背景技术

热解炭黑是废旧轮胎热裂解的关键产物，其品质和市场应用价值直接制约着废旧轮胎热解过程中的经济性。然而，由于废旧轮胎热解炭黑中含有再生的炭黑填料、无机灰分(如ZnO和ZnS等)及热解过程产生的碳质沉积物，其表面活性较差，商业价值很低，使得其实际应用受到了很大限制。

通常废旧轮胎直接热解制备的碳黑中灰分在20%左右，且从碳黑中分离灰分的工艺较为困难。此外，碳黑中含有一定量的硫也对后续使用产生不利影响。未经过处理的热解炭黑，仅仅可以用做低等橡胶商品的强化填料或直接作为燃料使用，灰分中多数无机质对热解炭黑的实际应用也会产生不利影响。因此，必须采用合理的方法降低热解炭黑中的灰分含量，使其性能与商用炭黑相当，或使某些性能更优，或发现新的高附加值，就可以使再生资源物尽其用，发挥最大的再生价值。

当前，多采用酸洗的方法对炭黑和灰分进行分离，但其经济性较差。专利申请号85106251介绍了一种从碳质材料制取低灰分碳黑的方法。该方法利用煤、沥青等碳质材料与氧在华氏2200~3000度时发生反应生成炭、合成气和碳黑，通过重力和过滤器实现碳黑分离。该方法生产的碳黑灰分含量在1%以下，但工艺条件要求苛刻，要求反应温度高，能耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法与装置，通过控制轮胎热解温度，提高热解产物中油气产率，油气无需冷凝直接进行二次热解，热解过程中通入富氢气体进行脱硫，生成的碳黑和燃气经过气固分离后，可产生灰分在1%以下、硫含量在0.1%以下的碳黑产品。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，其特征在于：

装置主要由轮胎热解室和油气碳化室组成。所述轮胎热解室由内外两层组成，外层为加热区，内层为轮胎热解区；所述轮胎热解室加热区两端分别开有加热气体进口和出口；所述轮胎热解室热解区一端设有原料进口，另一端设有热解油气出口和热解碳出口；

所述油气碳化室，中部设置气固分离装置，挡板下部为油碳化区11，挡板上部为燃气燃烧区。

所述油气碳化室的油碳化区切线方向设有油气进口和富氢气进口，燃气燃烧区切线方向设有助燃空气进口。

所述气固分离装置由折流挡板和分离圆筒组成。

所述油气碳化室底部设有碳黑出口，上部开有燃烧烟气出口。油气碳化室的燃烧烟气出口与轮胎热解室加热区加热气体进口相连。

本发明还提供了一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)轮胎热解生成的含油燃气在富氢或纯氢气氛下发生二次热解和脱硫反应生成碳黑颗粒和硫化氢气体；

(2)碳黑颗粒与燃气在分离挡板的作用下两相分离，燃气进入燃气燃烧区燃烧为油气热解提供热量；

(3)燃气燃烧产生的高温烟气进入轮胎热解室作为轮胎热解的补充热源。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

(1)利用废旧轮胎热解油气作为碳黑制备原料，大部分灰分残留在轮胎热解固相产物碳中，降低了碳黑中灰分含量；

(2)轮胎热解生成的油气无需冷凝，直接热解碳化，制备碳黑过程同时实现了脱硫处理，整个流程工艺紧凑，设备投资费用低；

(3)利用轮胎热解燃气对油碳化直接进行加热，热效率高；

(4)轮胎裂解室、油气碳化室中的油碳化区和燃气燃烧区，相互独立，便于实现各个反应阶段条件的精确控制。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明提供一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，主要由轮胎热解室1和油气碳化室2组成。

所述轮胎热解室1由内外两层组成，外层为加热区3，内层为轮胎热解区4；

所述轮胎热解室1加热区3两端分别开有加热气体进口5和出口6；所述轮胎热解室1热解区4一端设有原料进口7，另一端设有热解油气出口8和热解碳出口9；

所述油气碳化室2，中部设置气固分离装置10，挡板下部为油碳化区11，挡板上部为燃气燃烧区12。

所述油气碳化室2的油碳化区11切线方向设有油气进口13和富氢气进口14，燃气燃烧区12切线方向设有助燃空气进口15。

所述气固分离装置10由相互交错的折流挡板16和分离圆筒17组成。

所述油气碳化室2底部设有碳黑出口18，上部开有燃烧烟气出口19。油气碳化室2的燃烧烟气出口19与轮胎热解室1加热区3加热气体进口5相连。

本实施例所述一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法，如下：

(1)废旧轮胎热解生成的含油燃气进入碳化室，在450℃发生二次热解，同时通入纯氢气进行脱硫，生成碳黑颗粒、硫化氢和燃气；

(2)碳黑颗粒与燃气在分离挡板的作用下两相分离，燃气和硫化氢进入燃气燃烧区燃烧，燃烧温度控制在900℃，为油气二次热解提供热量；

(3)燃气燃烧产生的高温烟气进入轮胎热解室作为轮胎热解的补充热源。

采用该方法，每1kg轮胎可生产0.36kg的碳黑产品，经检测碳黑中灰分含量为0.8%，硫含量为0.07%。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，其特征在于：

该装置主要由轮胎热解室和油气碳化室组成；所述轮胎热解室由内外两层组成，外层为加热区，内层为轮胎热解区；所述油气碳化室，中部设置气固分离装置，挡板下部为油碳化区，挡板上部为燃气燃烧区；所述油气碳化室的油碳化区切线方向设有油气进口和富氢气进口，燃气燃烧区切线方向设有助燃空气进口；所述油气碳化室底部设有碳黑出口，上部开有燃烧烟气出口。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述轮胎热解室的外层加热区两端分别设有加热气体进口和出口；内层轮胎热解区一端设有原料进口，另一端设有轮胎热解炭出口和油气出口。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述气固分离装置由折流挡板和分离圆筒组成。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：油气碳化室的燃烧烟气出口与轮胎热解室加热区加热气进口相连。

5.利用权利要求1所述的装置进行废旧轮胎热解制取低灰分低硫碳黑的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)轮胎热解生成的含油燃气在富氢或纯氢气氛下发生二次热解和脱硫反应生成碳黑颗粒和硫化氢气体；油气二次热解时需通入氢气或氢气含量在30％以上的合成气；油气二次热解温度控制在450-550℃；

(2)碳黑颗粒与燃气在分离挡板的作用下两相分离，燃气进入燃气燃烧区燃烧为油气热解提供热量；燃气燃烧温度控制在700-900℃；

(3)燃气燃烧产生的高温烟气进入轮胎热解室作为轮胎热解的补充热源。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：热解原料不仅为废旧轮胎，还包括其他有机废弃物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的有机废弃物为生物质、污泥、城市生活垃圾、废旧塑料和橡胶。