CN105802656B - 一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产的技术，将液态高炉渣通过粒化制成高温炉渣颗粒，并在表面负载催化剂后，与轮胎胶粉直接接触换热，胶粉在炉渣热载体和催化剂的作用下发生裂解反应，实现油气联产。本发明所述技术方案采用高炉渣余热作为轮胎裂解热源，以废治废，既实现了废旧轮胎的资源化和减量化处理，又实现了高炉渣余热的高效回收和利用。此外，由于采用直接接触的加热方式，可明显促进轮胎裂解反应过程的热质传递，提高了高附加值产物—热解油产品的品质和质量。
Description
技术领域
本发明涉及固废资源化的技术领域，具体涉及一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术。
背景技术
废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械和抗降解性，难以自然消解，如果丢弃在自然环境中，不仅占用土地，浪费资源，还会形成一种新的“黑色污染”。因此，实现废旧轮胎环保、高效利用已成为世界难题。再生胶产业是我国废旧轮胎利用最重要的方式，该产业的发展有效地弥补了我国橡胶资源的严重不足。然而再生胶产业在发展过程中存在两大致命弱点—二次污染和易燃易爆。虽然解决了废旧轮胎的“黑色污染”等问题，但是生产过程中又产生了废气、废水污染,被我国列为二次污染行业。
热裂解处理废旧轮胎可以回收燃料气、燃料油、炭黑和钢丝等再生资源,这些再生资源是宝贵的燃料或化工原材料。废旧轮胎热裂解处理量大、适用范围广、产物品种多、废物减容量大，而且热解过程所需能量可以自给。它不仅具有明显的环境效益，而且经济效益也十分可观。然而现有的轮胎裂解技术存在以下问题：
(1) 废旧轮胎裂解产物中油的产品附加值最高，但现有的轮胎裂解工艺其油产率一般在40%～45%左右，经济效益偏低；
(2) 轮胎裂解多采用其自身的裂解产物—燃气进行外加热，依靠反应器壁面热传导和热辐射的方式进行，热传递效率低，轮胎热解升温速率低，也导致了热解油产品品质和质量较差；
(3) 轮胎裂解过程中产生的燃气热值较高，但其大部分用于轮胎裂解加热，导致裂解工艺能源回收率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术，技术方案为：采用粒化技术将液态高炉渣制成高温炉渣颗粒，并负载催化剂，通过与轮胎胶粉直接接触实现高效换热和高效传质，使胶粉发生催化裂解反应，以期提高高附加值产物—热解油的产率。本发明既实现了废旧轮胎的资源化、减量化和无害化处理，又实现了高炉渣余热的高效回收、利用和转化，为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
(1) 由高炉排出的液态高炉渣经渣沟分成多股直径为10mm的渣流，进入粒化器进行粒化，粒化过程中同时向炉渣颗粒表面喷淋水和催化剂粉末，使得炉渣颗粒表面形成多孔且负载催化剂的高温颗粒，排出粒化器；
(2) 负载催化剂的高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉混合，通过直接接触将热量传递给胶粉，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎气化的反应介质；轮胎胶粉在催化剂和水蒸气的作用下发生催化气化反应，生成炭黑、不可冷凝气和油。
进一步的，所述粒化过程中向炉渣颗粒表面按照水与炉渣质量比0.6～1.2: 1喷淋，同时向炉渣表面按照炉渣质量的50%~80%喷吹催化剂粉末。
进一步的，所述粒化器排出的粒化炉渣颗粒温度控制在600～800℃。
进一步的，所述粒化器排出的粒化炉渣颗粒直径控制在0~5mm以内。
进一步的，所述高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉按照质量比0.6～1: 1直接接触。
进一步的，所述粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎裂解的反应介质，按照水蒸气与轮胎胶粉质量比0.4～1: 1引入反应器内。
进一步的，所述胶粉粒径控制在2mm以下。
国内外现有的轮胎催化裂解方法中，轮胎裂解需要消耗自身产生的高品质燃气作为热源，能源回收效率低；轮胎裂解多采用外加热方式，通过反应器内壁和物料间接接触传热，热效率低；添加的催化剂和反应物接触面积有限，导致传质效率低。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1) 采用高炉渣余热作为轮胎裂解加热源，以废治废，增加了轮胎裂解技术的适用性，提高了能源利用转化效率；
(2) 粒化过程中喷入的水部分变成水蒸气，参与轮胎裂解反应并作为燃气中的氢源，蒸发水分所消耗的能量没有浪费，部分转化为氢能；
(3) 高炉渣中含有多种金属矿物，除了可作为轮胎裂解的热载体外，还可以与表面负载的催化剂共同作用，降解转化热解油；
(4) 采用炉渣热载体与轮胎胶粉直接接触的加热方式，可明显提高热传递效率，增加轮胎裂解的升温速率，提高热解油产品品质和质量；
(5) 采用喷吹催化剂的方法，使得炉渣表面负载催化剂，一方面，可以促进催化反应的传质效率，另一方面，还可以降低高温炉渣颗粒的粘性，有效避免颗粒间的相互粘结。
附图说明
图1是利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产工艺流程图
图2是利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产装置图
1粒化器；2液态高炉渣进口；3粒化盘；4催化剂粉末喷洒装置；5水喷淋装置；6粒化炉渣出口；7移动床反应器；8粒化炉渣进口；9胶粉进口；10燃气出口；11固体残留物出口；12星形给料器。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术如下：
(1) 由高炉排出的液态高炉渣经渣沟分成多股直径为10mm的渣流，进入粒化器进行粒化，粒化过程中向炉渣颗粒表面按照水与炉渣质量比0.6: 1喷淋，同时向炉渣表面按照炉渣质量的50%喷吹NaOH粉末，使得炉渣颗粒表面形成多孔且负载NaOH的高温颗粒，控制炉渣颗粒温度600℃排出粒化器，粒化器排出的粒化炉渣颗粒直径控制在3~5mm以内；
(2) 负载NaOH的高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉按照质量比0.8:1直接接触，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎裂解的反应介质，按照水蒸气与轮胎胶粉质量比0.4: 1引入反应器内。轮胎胶粉在两者作用下发生催化裂解反应，生成炭黑、油和不可冷凝气。
产物中炭黑、油和不可冷凝气的产率分别为37.5%、52.7%和9.8%，油的理化特性如下：
实施例2
本实施例所述一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术如下：
(1) 由高炉排出的液态高炉渣经渣沟分成多股直径为10mm的渣流，进入粒化器进行粒化，粒化过程中向炉渣颗粒表面按照水与炉渣质量比0.8: 1喷淋，同时向炉渣表面按照炉渣质量的60%喷吹NaOH粉末，使得炉渣颗粒表面形成多孔且负载NaOH的高温颗粒，控制炉渣颗粒温度700℃排出粒化器，粒化器排出的粒化炉渣颗粒直径控制在2~3mm以内；
(2) 负载NaOH的高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉按照质量比0.8: 1直接接触，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎裂解的反应介质，按照水蒸气与轮胎胶粉质量比0.6: 1引入反应器内。轮胎胶粉在两者作用下发生催化裂解反应，生成炭黑、油和不可冷凝气。
产物中炭黑、油和不可冷凝气的产率分别为37.5%、52.7%和9.8%，油的理化特性如下：
实施例3
本实施例所述一种利用高炉渣余热催化裂解废旧轮胎油气联产技术如下：
(1) 由高炉排出的液态高炉渣经渣沟分成多股直径为10mm的渣流，进入粒化器进行粒化，粒化过程中向炉渣颗粒表面按照水与炉渣质量比1.2: 1喷淋，同时向炉渣表面按照炉渣质量的80%喷吹NaOH粉末，使得炉渣颗粒表面形成多孔且负载NaOH的高温颗粒，控制炉渣颗粒温度800℃排出粒化器，粒化器排出的粒化炉渣颗粒直径控制在0~2mm以内；
(2) 负载NaOH的高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉按照质量比0.8:1直接接触，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎裂解的反应介质，按照水蒸气与轮胎胶粉质量比1: 1引入反应器内。轮胎胶粉在两者作用下发生催化裂解反应，生成炭黑、油和不可冷凝气。
获得炭黑、油和不可冷凝气的产率分别为34.1%、61.2%和4.7%，油的理化特性如下：
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)
1.一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，包括以下步骤：
（1）由高炉排出的液态高炉渣经渣沟分成多股直径为10mm的渣流，进入粒化器进行粒化，粒化过程中同时向炉渣颗粒表面喷淋水和催化剂粉末，使得炉渣颗粒表面形成多孔且负载催化剂的高温颗粒，排出粒化器；粒化器排出的粒化炉渣颗粒温度控制在600-800℃；
（2）负载催化剂的高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉混合，通过直接接触将热量传递给胶粉，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎气化的反应介质；轮胎胶粉在催化剂和水蒸气的作用下发生催化气化反应，生成炭黑、不可冷凝气和油。
2.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，粒化过程中向炉渣颗粒表面按照水与炉渣质量比0.6～1.2: 1喷淋，同时向炉渣表面按照炉渣质量的50%~80%喷吹催化剂粉末。
3.根据权利要求2所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，催化剂粉末为NaOH。
4.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，粒化器排出的粒化炉渣颗粒直径控制在5mm以下。
5.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，高温炉渣颗粒进入移动床反应器内，作为热载体与破碎后的轮胎胶粉按照质量比0.6～1: 1直接接触。
6.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，粒化过程中产生的水蒸气一部分作为轮胎气化的反应介质，按照水蒸气与轮胎胶粉质量比0.4～1:1引入反应器内。
7.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣余热催化气化废旧轮胎油气联产技术，其特征在于，所述胶粉粒径控制在2mm以下。
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| GR01 | Patent grant | ||
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