CN105087040A - 一种废轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废旧轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺，主要由预处理单元、输送上料单元、热裂解单元、雾化处理单元、冷凝出油单元和炭黑造粒单元组成，各单元具有相应的自动化控制系统，其主要采用分散型控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）实现连锁控制。生产工艺包括切口破碎、干燥、磁力除铁、上料、低温常压热裂解、雾化除尘、超细研磨和活化改性。主要效果体现在：生产线可实现全自动生产和监控；采用全密封负压管道输送和雾化除尘，根除了粉尘污染，对环境污染降至最低；使用中央控制室集中控制操作，减少了劳动强度，提高了监控精度；对热裂解产生的废气通过喷枪回炉，降低了成本，提高了效益，符合节能减排的原则。

Description

一种废轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺

技术领域

本发明涉及低温常压热裂解装置和生产工艺的技术领域，具体是指一种废轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺。

背景技术

废轮胎作为一种可再生资源，被称为“黑色金矿”。废轮胎回收利用，是发展循环经济，走可持续发展道路的一项“朝阳产业”，前景非常广阔。我国是全球橡胶第一消耗大国，年生产轮胎已超过4亿条。据中国汽车工业协会发布的统计数字显示：2010年我国汽车的产销量双双突破1800万辆，同比分别增长32.4%和31.3%，继2009年首度超越美国成为全球第一汽车产销大国后，不仅蝉联世界第一，且创全球历史新高。虽然受欧美经济下滑的影响，国内轮胎行业出口受限，但由于内需强劲，2011和2012年国内轮胎业产量仍然同比增长了6%和7%。因此，国内废轮胎资源也将越来越多，如何妥善处理数量庞大的废轮胎已经成为非常急迫的环境问题和社会问题。

废轮胎的大量废弃造成了环境污染，世界各国尤其是发达国家纷纷致力于废轮胎的回收再利用研究。目前处理废轮胎的方式主要有翻新、再生胶粉、焚烧和热裂解４种。与翻新、制造胶粉和再生胶、焚烧等废轮胎处理方法相比，热裂解法具有处理量大、效益高和环境污染小等优点，其处理工艺更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则。其中，热裂解技术不仅可以回收能源，而且可将废轮胎分解成45%的燃料油、35%的炭黑、10%的钢丝和10%的可燃性气体，经济价值巨大。热裂解技术是废轮胎循环利用的最终途径，也是废轮胎处理的重要方法之一。

针对上述现状，国内开始研究使用热裂解生产线来回收处理废轮胎的方法。目前在废轮胎回收利用行业内采用的热裂解生产线中，热裂解装置复杂，配套设备多，监视和控制的信号参数多，且主要通过人工监控与操作，存在着自动化控制程度低、故障率高、控制不准确、易污染、劳动强度大和裂解产物难处理等问题，造成大量人力、物力的耗费和环境的污染，导致成本居高不下，产品质量不能得到有效提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有废轮胎热裂解生产线及生产工艺存在的问题，通过优化单元设备的配置进而完善整个生产流水线整体配置，利用控制单元通过中央控制室提高其自动化水平，提出了一种废轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺，该生产线及其生产工艺自动化程度高、生产过程无污染、成本低、节约能源、安全可靠，能够有效减少操作者劳动强度，有较高的出油率，能够得到性能优良的炭黑颗粒。

首先给出一种废轮胎低温常压热裂解生产线，其技术方案包括：包括依次连接的预处理单元、输送上料单元、热裂解单元以及分别与热裂解单元连接的雾化处理单元、冷凝出油单元、炭黑造粒单元；所述预处理单元主要由前至后依次布置的自动切口机、破碎机、干燥机、磨粉机和磁力除铁机组成；所述输送上料单元主要由传送装置组成；所述热裂解单元主要包括由外部的炉体和内部的旋转处理器组成的热裂解炉，所述炉体连接送氧鼓风机和燃气喷枪，所述燃气喷枪包括天然气喷枪和废气喷枪；所述炉体连接烟尘排出口；所述旋转处理器连接热裂解气排出口以及热裂解残渣排出口；所述烟尘排出口通过风机连接所述的雾化处理单元，所述雾化处理单元包括雾化塔和雾化水泵；所述热裂解气排出口连接所述的冷凝出油单元，冷凝出油单元包括分汽包、冷凝器、储油罐、水封罐、废气回收器，其中所述分汽包、冷凝器依次连接，所述冷凝器冷却介质进出口与冷却塔以及冷却水泵连接构成冷却水循环系统，所述冷凝器的液体出口与所述储油罐连接、气体出口依次与水封罐和废气回收器连接，所述废气回收器的出口与所述的废气喷枪连接；所述热裂解残渣排出口通过水循环降温装置连接所述的炭黑造粒单元，所述炭黑造粒单元主要由依次连接的封闭式链板输送机、超细研磨机、粉体活化改性机、造粒机、回转干燥机和回转圆筒筛组成；所述各单元由相应的自动化控制系统来控制，所述自动化控制系统采用分散型控制系统DCS和紧急停车系统ESD实现连锁控制，所述传送装置和封闭式链板输送机上均设有位置传感器；所述热裂解炉、冷却水泵、燃气喷枪、冷凝器和冷却塔上均设有温度传感器；所述废气回收器、雾化塔和储油罐上均设有压力传感器。

优选的，所述天然气喷枪和废气喷枪各为三台。

优选的，所述热裂解炉的旋转处理器内安装有螺旋槽。

优选的，所述传送装置包括搅笼和传送带。

优选的，所述各单元自动化控制系统中分散型控制系统DCS和紧急停车系统ESD分开设置，且ESD安全级别高于DCS。

以下给出应用上述废轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺，包括以下步骤：

（1）使用自动切口机和破碎机对废轮胎进行切口破碎，清洗后经干燥机干燥得到轮胎块料，然后将轮胎块料使用磨粉机进行磨粉，并利用磁力除铁机进行除铁，获得轮胎胶粒；

（2）轮胎胶粒通过输送上料单元自动输送，进入热裂解炉，装料完毕后关闭炉门并在盘根均匀涂抹二硫化钼，保证其密封；

（3）打开天然气喷枪点火，并启动引风机和旋转处理器，同时打开水循环降温装置中的冷却水泵，加热至110-120℃时，打开旋转处理器下部排污阀门排出蒸馏水后关闭；炉内温度持续上升至160-180℃后，减少天然气的用量，打开送氧鼓风机和废气喷枪，将热裂解生成并经过冷凝处理后的可燃气回收作为燃气利用；当温度上升至280-300℃，关闭废气喷枪将可燃气储存在废气回收器备用；当温度达到430-450℃时，关闭天然气喷枪保温进行连续热裂解；

（4）热裂解过程中的烟尘采用雾化塔进行降温除尘净化处理，达到排放标准后外排；

（5）热裂解产生的热裂解气进入分汽包后经冷凝器冷凝，分别生成重质燃料油和可燃气，可燃气水封后通过废气喷枪回炉再利用，重质燃料油回收输入储油罐；

（6）热裂解炭黑经过水循环降温后由封闭式链板输送机旋转输送至料仓，先采用超细研磨机进行超细研磨至与工业炭黑相近粒度，然后进入粉体活化改性机进行改性获得补强性能好的橡胶用炭黑，最后通过造粒机，使粉状炭黑进行造粒成型后送至回转干燥机干燥，经回转圆筒筛分级筛选，不合格产品以密封方式输送回造粒机重新造粒，合格产品包装待售。

上述工艺可进一步优选为：

所述步骤（1）对废轮胎进行切口破碎，使其成为不大于50*50mm的轮胎块料；所述磨粉机进行磨粉后的轮胎胶粒不大于2*2mm。

所述炭黑造粒单元使用密封负压管道输送，造粒机造粒时所述造粒水温度控制在40℃-70℃。

本发明的技术效果主要体现在：一是生产过程采用全密封结构，并且采用强力雾化塔进行降温除尘净化处理，对环境污染降至最低；二是通过对回收可燃气及冷却水的回收净化二次利用，节约了能源，降低了生产成本，符合节能减排的原则；三是优化了生产线的配置和自动化程度，减少操作者劳动强度，提高了生产效率，使该生产线更加安全可靠；四是裂解炉内设有螺旋槽，加工过程中实现胶粒的搅拌，促进反应完全，同时与炉口链板式输送机配合工作，可实现不停炉降温产出炭黑，实现了生产的连续性，提高了生产线的自动化程度和生产效率。

附图说明

图1是废轮胎低温常压热裂解生产线示意图；

图2是废轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺流程图。

具体实施方式

首先结合附图1对废旧轮胎低温常压热裂解生产线进行说明：

该生产线由预处理单元1、输送上料单元2、热裂解单元3、雾化处理单元4、冷凝出油单元5和炭黑造粒单元6组成。

其中：预处理单元1主要由自动切口机、破碎机、干燥机、磨粉机和磁力除铁机组成，在预处理单元对废旧轮胎的切口、破碎、干燥和磨粉除铁，完成后移至输送上料单元。

输送上料单元2主要由搅笼和传送带组成，该单元的搅笼和传送带可自动将胶粒传送至热裂解炉，并根据生产要求定时定量下料。

热裂解单元3主要由热裂解炉、引风机、冷却水泵、送氧鼓风机、喷枪、废气回收器和不同阀门组成。该单元采用全密封结构，共有喷枪6台，其中3台天然气喷枪和3台废气喷枪，可对裂解产物中的可燃气回炉再利用。

雾化处理单元4主要由雾化塔和水泵组成，对烟尘进行降温除尘净化处理，达到排放标准后外排。

冷凝出油单元5主要由分汽包、冷凝器、循环泵、冷却塔、储油罐、水封罐以及废气回收器组成，该单元可得到重质燃料油和可燃气，其中重质燃料油回收输入储油罐，可燃气通过废气喷枪回炉再利用。

炭黑造粒单元6主要由封闭式输送机、磁力除铁机、超细研磨机、粉体活化改性机、造粒机、回转机和回转圆筒组成，炭黑造粒单元使用密封负压管道输送，造粒机造粒时造粒水加热至40℃-70℃。

各单元自动化控制系统主要采用分散型控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）实现连锁控制，其中DCS和ESD分开设置，且ESD安全级别高于DCS。在传送装置和封闭式输送机上设有位置传感器；在热裂解装置、冷却水泵、喷枪、冷凝器和冷却塔上设有温度传感器；在废气回收器、雾化塔和储油器上设有压力传感器。

同时结合附图2介绍废旧轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺步骤：

步骤（1）使用自动切口机和破碎机对废旧轮胎进行切口破碎，清洗后使用干燥机干燥，并使用磨粉机进行磨粉，并利用磁力除铁机进行除铁，磨粉后的胶粒应不大于2*2mm。

步骤（2）胶粒通过输送上料单元自动输送，装料完毕后，关闭炉门并在盘根均匀涂抹二硫化钼，保证其密封。

步骤（3）胶粒进入热裂解炉内，点火并启动引风机和旋转处理器，同时打开冷却水泵，加热至110℃-120℃时，打开下部排污阀门排出所含蒸馏水后关闭，温度持续上升至160℃-180℃后，适当减少天然气的用量，打开送氧鼓风机和废气喷枪，使生成的可燃气回收利用，持续加热至280℃-300℃时压力有所上升，关闭废气喷枪将可燃气储存在废气回收器备用，温度达到430℃-450℃时，关闭炉内的所有喷枪。

步骤（4）热裂解过程中的烟尘采用强力雾化塔进行降温除尘净化处理，达到排放标准后外排；

步骤（5）热裂解产生的热裂解气进入分汽包后经冷凝器和冷却塔冷凝，生成重质燃料油和可燃气，可燃气水封后通过废气喷枪回炉再利用，重质燃料油回收输入储油罐；

步骤（6）热裂解炭黑经过水循环降温后由密封式输送机旋转输送至料仓，先采用超细研磨机进行超细研磨至与工业炭黑相近粒度，然后进入分体活化改性机已获得补强性能好的橡胶用炭黑，最后通过造粒机，使粉状炭黑进行造粒成型后送至回转机干燥，经回转圆筒分级筛选，不合格产品以密封方式输送回造粒机重新造粒，合格产品包装待售。

本发明实施重点要解决的是目前在废旧轮胎回收利用行业内采用的热裂解生产线中自动化控制程度低、能耗高、易污染和裂解产物难处理的问题，通过优化组合已有设备和控制、停车系统，以及创新性设计和使用了全密封结构和废气回收再利用装置，构成一条完整的自动化生产线。本发明主要效果体现在：采用全密封负压管道输送和雾化除尘，根除了粉尘污染，对环境污染降至最低；使用中央控制室集中控制操作，减少了劳动强度，解放了生产力；对热裂解产生的废气通过喷枪回炉，降低了消耗和成本，提高了效益，符合节能减排的原则。此外本案中的设备和控制、紧急停车系统在本发明的提示下，可以进行优化选择和搭配，这里不再一一详述。

Claims (8)

1.一种废轮胎低温常压热裂解生产线，其特征在于：包括依次连接的预处理单元、输送上料单元、热裂解单元以及分别与热裂解单元连接的雾化处理单元、冷凝出油单元、炭黑造粒单元；所述预处理单元主要由前至后依次布置的自动切口机、破碎机、干燥机、磨粉机和磁力除铁机组成；所述输送上料单元主要由传送装置组成；所述热裂解单元主要包括由外部的炉体和内部的旋转处理器组成的热裂解炉，所述炉体连接送氧鼓风机和燃气喷枪，所述燃气喷枪包括天然气喷枪和废气喷枪；所述炉体连接烟尘排出口；所述旋转处理器连接热裂解气排出口以及热裂解残渣排出口；所述烟尘排出口通过风机连接所述的雾化处理单元，所述雾化处理单元包括雾化塔和雾化水泵；所述热裂解气排出口连接所述的冷凝出油单元，冷凝出油单元包括分汽包、冷凝器、储油罐、水封罐、废气回收器，其中所述分汽包、冷凝器依次连接，所述冷凝器冷却介质进出口与冷却塔以及冷却水泵连接构成冷却水循环系统，所述冷凝器的液体出口与所述储油罐连接、气体出口依次与水封罐和废气回收器连接，所述废气回收器的出口与所述的废气喷枪连接；所述热裂解残渣排出口通过水循环降温装置连接所述的炭黑造粒单元，所述炭黑造粒单元主要由依次连接的封闭式链板输送机、超细研磨机、粉体活化改性机、造粒机、回转干燥机和回转圆筒筛组成；所述各单元由相应的自动化控制系统来控制，所述自动化控制系统采用分散型控制系统DCS和紧急停车系统ESD实现连锁控制，所述传送装置和封闭式链板输送机上均设有位置传感器；所述热裂解炉、冷却水泵、燃气喷枪、冷凝器和冷却塔上均设有温度传感器；所述废气回收器、雾化塔和储油罐上均设有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的废轮胎低温常压热裂解生产线，其特征在于：所述天然气喷枪和废气喷枪各为三台。

3.根据权利要求1所述的废轮胎低温常压热裂解生产线，其特征在于：所述热裂解炉的旋转处理器内安装有螺旋槽。

4.根据权利要求1所述的废轮胎低温常压热裂解生产线，其特征在于：所述传送装置包括搅笼和传送带。

5.根据权利要求1所述的废轮胎低温常压热裂解生产线，其特征在于：所述各单元自动化控制系统中分散型控制系统DCS和紧急停车系统ESD分开设置，且ESD安全级别高于DCS。

6.一种应用权利要求1-5任一所述废轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）使用自动切口机和破碎机对废轮胎进行切口破碎，清洗后经干燥机干燥得到轮胎块料，然后将轮胎块料使用磨粉机进行磨粉，并利用磁力除铁机进行除铁，获得轮胎胶粒；

（2）轮胎胶粒通过输送上料单元自动输送，进入热裂解炉，装料完毕后关闭炉门并在盘根均匀涂抹二硫化钼，保证其密封；

（3）打开天然气喷枪点火，并启动引风机和旋转处理器，同时打开水循环降温装置中的冷却水泵，加热至110-120℃时，打开旋转处理器下部排污阀门排出蒸馏水后关闭；炉内温度持续上升至160-180℃后，减少天然气的用量，打开送氧鼓风机和废气喷枪，将热裂解生成并经过冷凝处理后的可燃气回收作为燃气利用；当温度上升至280-300℃，关闭废气喷枪将可燃气储存在废气回收器备用；当温度达到430-450℃时，关闭天然气喷枪保温进行连续热裂解；

（4）热裂解过程中的烟尘采用雾化塔进行降温除尘净化处理，达到排放标准后外排；

（5）热裂解产生的热裂解气进入分汽包后经冷凝器冷凝，分别生成重质燃料油和可燃气，可燃气水封后通过废气喷枪回炉再利用，重质燃料油回收输入储油罐；

（6）热裂解炭黑经过水循环降温后由封闭式链板输送机旋转输送至料仓，先采用超细研磨机进行超细研磨至与工业炭黑相近粒度，然后进入粉体活化改性机进行改性获得补强性能好的橡胶用炭黑，最后通过造粒机，使粉状炭黑进行造粒成型后送至回转干燥机干燥，经回转圆筒筛分级筛选，不合格产品以密封方式输送回造粒机重新造粒，合格产品包装待售。

7.根据权利要求6所述的废轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺，其特征在于，所述步骤（1）对废轮胎进行切口破碎，使其成为不大于50*50mm的轮胎块料；所述磨粉机进行磨粉后的轮胎胶粒不大于2*2mm。

8.根据权利要求6所述的废轮胎低温常压热裂解生产线的生产工艺，其特征在于，所述炭黑造粒单元使用密封负压管道输送，造粒机造粒时所述造粒水温度控制在40℃-70℃。