CN1069997A - 橡胶质废料裂解制成燃料油及瓦斯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种橡胶质废料裂解制成燃料油及 瓦斯的方法，该方法主要是运用XT-10、CaO、Ni及 Nb、Ti等组成催化剂，并将其与橡胶质废料共置于 一密封反应槽(Reactor)中，徐徐加热至230℃令橡 胶废料逐渐软化融解，而在加温至280℃时用搅拌器 搅拌约一小时，至320℃先排出CO₂，接着是可燃性 气体，此时反应槽中的压力由0kg/cm²升到 2kg/cm²，将所生产出的气体经滤油器、冷却器流入 贮油槽中，分离轻油、重油和瓦斯，分别储存，而余下 炭黑及残渣留存于反应槽中。

Description

本发明涉及一种橡胶质废料裂解制成燃料油及瓦斯的方法，该方法主要运用适当的催化剂及适当的裂解程序，将橡胶废料与催化剂同置于密封反应槽中加热裂解，而制成燃料油、瓦斯及碳黑等可资回收运用的资源。

由于科技发达，人们对于各项用品的运用，大都朝高级化与精致化方向发展。近数十年来由于橡胶类产品问世为人类提供了一项相当优异的产品材质，然而在全世界共同发展橡胶工业的情况下，使得橡胶废料不断累积增加，又由于其分解不易，而无法再次的运用，因而对原本即已狭小的生存空间形成相当严重的公害，尤其是废轮胎的增加量更是随着汽车量而与日俱增，其在各个工业先进国家中均造成处理上的莫大困扰。

虽然在诸多文献中提及有并以触媒方式可将橡胶废料加以裂解，而可制成燃料油及瓦斯等资源，但由于所采用的催化剂种类或裂解方法不适当，因而有些需要相当长的裂解时间，有些则需相当昂贵设备及裂解成本，均无法形成一经济而实用的制程，故在全世界各国专业人员努力研究下，迄今仍维持在实验室中或纸上作业的阶段，而无法达到工业实施程度。

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种通过裂解回收利用橡胶废料的方法。

本发明的另一目的是提供一种工艺简单，成本低的回收利用橡胶废料的方法。

本发明涉及一种主要以橡胶质废料裂解制成燃料油及瓦斯的方法，该方法采用以20%的CaO、50%的Ni、30%XT-10配合微量的Nb及T1所组合而成的催化剂;

将述的催化剂与橡胶废料以3∶40的重量比共同置入密封的反应槽中徐徐加温，至230℃时橡胶废料逐渐软化融解，到280℃时用搅拌器搅拌约一小时，至320℃先排出CO₂，接着排出可燃性气体，此时反应槽中的压力由0kg/cm²升到2kg/cm²，将所产生的气体经滤油器、冷却器流入贮油槽，分离轻油、重油及瓦斯，分别储存，其全部操作时间约二小时，而碳黑及残渣留存于反应槽中另行取出运用;

藉此可达裂解橡胶废料而制成燃料油及瓦斯，以达减轻橡胶废料对环境所造成的污染，及废物再生利用的目的。

现有橡胶（Rubber）大致可分成两大类：

（一）天然橡胶（Natural    Rubber）

（1）天然橡胶由企业化栽培的橡胶树，采取橡浆，经处理后变成生橡胶，依据其品种、等级销售，其中约含94%的橡胶。

（2）天然橡胶是碳氢化合物，主成份为

2-甲基-1，3-丁烯（2-methyl-1，3butadine），或称异戊二烯（isoprene），分子式为

，分子量为68.1。

（3）生橡胶无一定融点，在130-140℃软化，200℃开始熔融，在270℃时激烈分解。

（二）合成橡胶（Synthetic    Rubber）

（1）从1860年到1965年是合成橡胶发展最快速的时代，合成橡胶是：以石油产品为原料，在催化剂作用下，聚合而成橡胶。

（2）合成橡胶共分成：

双烯烃（Diene）系（含二个双键-C＝C-C＝C-），单烯径（Olefine）系（含一个双键-C＝C-），多硫化物系，有机硅化合物系，氟素化合物系，酯系，乙烯（Vinyl）系七类，其中以双烯烃（Diene）（BR，NBR，NBR橡胶），单烯烃（Olifine）系（ⅡR，EPM，EPDM橡胶）用途最广，经研究后发现其较其他种类的合成橡胶所得再生能源产品，更具发展经济性，因其反应速率较快。双烯烃（Diene）系以丁二烯（1，3-butadiene，CH₂＝CH-CH＝CH₂），异戊二烯（Isoprene）（

）为主，单烯烃（Olefine）系以异丁烯（Isobutylene，

），乙烯（ethylene CH₂＝CH₂），丙烯（proplene CH₃-CH＝CH₂）为主。

现有的轮胎及电线包覆材等材质，均系以天然胶及合成橡胶中的双烯径（Diene）系或单烯烃（Olefine）系为主体，根据产品性能要求，可将这三种橡胶以不同比例混合;当然由于产品的用途及其使用性能的不同，在各种不同橡胶制品中还可添加有老化防止剂、补强剂、充填剂、着色剂等。

事实上橡胶制造主要是用单体中所含有的一个或二个双键在催化剂作用下或是在其它合适的条件下发生聚合（polymerization），和共聚反应（copolymerization）。

其中：

（1）聚合作用（polymerization）：

（2）共聚合反应（copolymerization）：

此类双键有机化合物中含有π键（π    Bond），具亲电子性，易形成

碳阳离子，（Carbonium），其分子越大稳定性（stability）越小，和自由基（Free radical）反应迅速。本发明人即藉此一特性，运用适当的催化剂及反应条件，令橡胶废料可加以裂解、重组，而得到可资运用的燃料油及瓦斯的资源。

以下就本发明的催化剂及制法加以详述：

本发明的催化剂（触媒）：

成分    含量百分比    重量比(30kg)    作用

CaO    20%    6    活性剂

Ni    50%    15    副催化剂(副)

Nb    微量

Ti    微量

XT-10    30%    9    主催化剂(E)

正、副催化剂具有相互催化作用，最初反应是促成自由基的形成，同时，降低反应的活化能（Energy    of    activation    Eac），并增快反应速率，因而可由催化剂成份的调整及控制温度方式得到碳键断裂的位置，重组所需的产品，达到本发明裂解橡胶废料的目的。

以下结合实施例对本发明方法作进一步说明：

本发明主要系以400kg的橡胶废料（废弃轮胎），加上30kg催化剂形成混合物，将该混合物置于一密封的反应槽中，徐徐加温，至230℃时橡胶废料逐渐软化融解，至280℃时用搅拌器搅拌约一小时，到320℃先排出CO₂，接着是可燃性气体，此时反应槽中压力由0kg/cm²升到2kg/cm²，将所生产出的气体经滤油器、冷却器流入贮油槽，分离轻油、重油和瓦斯，分别储存，全部操作时间约二小，而碳黑及残渣留存于反应槽中另行取出。

采用本发明的催化剂并配合前述的裂解程序，可令橡胶废料在短短二小时间裂解完成，确实能够达到产业上利用的价值，又可以相当低的成本正式生产燃料油及瓦斯，实较习知纯理论或高成本的裂解方式要更具突破性。

本发明的反应物-生成物重量分析表：

反应物    生成物

橡胶废料    400kg(1)瓦斯    51.6kg    12%

催化剂    30kg(2)轻油(Naphtha类)    73.1kg    17%

(3)重油(柴油类)    86kg    20%

430kg(4)碳黑    172kg    40%

(5)铁丝    34kg    8%

(6)渣(cas等)    12.9kg    3%

430kg    100%

以本发明的方法，可将原本已毫无用处而造成严重环境污染的橡胶废料重新回收，加以裂解得到可资运用的瓦斯、燃料油以及碳黑等生成物，其中瓦斯可直接充作燃料运用，而燃料油则可经活性碳等脱臭处理及酸碱槽和石灰水沉淀槽处理后分馏，即可重新运用;又其中生成量最大的碳黑，则可送往碳黑处理厂加工处理，或自行研磨筛选，用溶剂除去硬脂酸类，而得到ASTM规格的碳黑，供各需求厂商用。

由以上说明可知，虽然此类运用催化剂将橡胶废料加以裂解的方法已在多种文献中揭示，但均无法达到实际运用实施的程度，而本发明经由不断的研究改良后，以适当的催化剂成份及优异的加工程序安排，令橡胶废料能够以极低的成本及在相当短的时间内将橡胶废料加以裂解成有用的燃料油及瓦斯，确具突破性与产业上运用的价值。

Claims (1)

1、一种橡胶质废料裂解制成燃料油及瓦斯的方法，其特征在于：以20%的CaO、50%的Ni、30%的XT-10配合微量的Nb及Ti所组合而成的催化剂；

将所述的催化剂与橡胶废料以3∶40的重量比共同置入密封的反应槽中徐徐加温，至230℃时橡胶废料逐渐软化融解，到280℃时用搅拌器搅拌约一小时，到320℃先排出CO₂，接着是可燃性气体，此时反应槽中压力由0kg/cm²升到2kg/cm²，将所生产出的气体经滤油器、冷却器流入贮油槽，分离轻油、重油及瓦斯，分别储存，全部操作时间约二小时，而碳黑及残渣留存于反应槽中另行取出运用。