CN108410494A - 一种ept废旧轮胎连续裂解装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EPT废旧轮胎连续裂解装置，包括与轮胎进料系统连接的裂解炉、用于加热裂解炉的加热装置、与所述裂解炉连通的固气分离器、与固气分离器连通的冷凝器、与冷凝器连通的油气分离器以及与油气分离器连通的油储罐和燃气储罐。裂解炉内有垂直设置的裂解管，上端进料，下端出料，实现轮胎的连续裂解。本发明还公开了采用上述装置连续裂解废旧轮胎的方法，通过对工艺条件的控制实现了轮胎的完全裂解，裂解效果好，且生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及废旧轮胎再利用技术领域，具体涉及一种EPT废旧轮胎连续裂解装置及方法。
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燃料油、炭黑、钢丝和可燃性气体，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。
热裂解技术的关键设备为裂解炉，目前采用的裂解炉形式：
（1）间歇式闷炉。该炉为类似铁锅一样的容器，上部有密封盖，打开容器盖加入一定量的废旧轮胎，然后密封上盖，防止进入空气。外部用明火加入，在一定温度下，轮胎裂解为油气，油气导入到冷凝器中，油气冷凝后得到燃料油，待裂解完毕倒出残渣和钢丝。该裂解炉为间歇静态裂解。
（2）间歇式动态裂解炉。
为了提高传热效率，保证物料各处温度均一，加快裂解速度，设计的炉，加上搅拌装置，有的整个炉体转到，有的内部加设螺旋抄板，如中国专利申请CN107216906A。
（3）连续式动态裂解炉。
为了适应大规模生产，也便于实现自动化控制，提高裂解反应的稳定性，有的将裂解炉设计为连续裂解型，即一边加料，一边出料。实现自动化连续化生产。
现有裂解炉一般采用将废旧轮胎粉碎后进行裂解的方法所排出炭渣为质轻粉末状，粉尘飞扬严重，污染环境。目前虽然已经有一些整胎裂解的相关研究，但多为静态裂解，能连续化生产的较少。
发明内容
基于以上技术现状，本发明的目的是提供一种能整胎进料裂解的EPT废旧轮胎连续裂解装置及方法。
本发明采用以下技术方案：
一种EPT（Environmental Protection Technology）废旧轮胎连续裂解装置，包括与轮胎进料系统连接的裂解炉、用于加热裂解炉的加热装置、与所述裂解炉连通的固气分离器、与固气分离器连通的冷凝器、与冷凝器连通的油气分离器以及与油气分离器连通的油储罐和燃气储罐；所述裂解炉包括炉体和并列垂直设置在炉体内的若干裂解管，所述加热装置与炉体内部连通，以加热裂解管，且炉体内的加热段由上至下分为预热段和裂解段，裂解管顶部进料，裂解管位于裂解段的部分与所述固气分离器连通，裂解管底部为可控制开合的裂解渣出口，使裂解渣可控地进入炉体底部，并最终从炉体底部出口排出。
优选地，所述燃气储罐通过管路与加热装置连通。
进一步优选地，所述裂解管的内径与所述废旧轮胎的外径相适配。
进一步优选地，所述裂解炉底部一侧连接有风机，另一侧通过管路与加热装置连通。
进一步优选地，所述裂解管上下两端均处于炉体的加热段之外。
进一步优选地，所述炉体的加热段连接有尾气吸收装置。
进一步优选地，所述尾气吸收装置包括脱硫塔和烟囱。
进一步优选地，所述油气分离器和燃气储罐之间通过真空泵连接。
本发明还提供利用上述装置连续裂解废旧轮胎的方法：加热装置将裂解管预热段加热至250-300℃，裂解段加热至500-600℃，并控制预热段和裂解段压力为-5kPa至-50kPa，将所述废旧轮胎通过进料系统整胎送入裂解管内，使其在预热段停留时间为0.5-1h，在裂解段停留时间为1-2.5h，裂解结束后控制裂解管底部开口，使裂解渣进入炉体底部，冷却后由炉体底部出口排出；裂解产生的裂解气进入固气分离器，裂解气携带的裂解渣经分离后自固气分离器底部排出，裂解气进入冷凝器，冷凝后物料再经油气分离器分离，油相进入油储罐，气相进入燃气储罐。
与现有技术相比，本发明技术方案取得的有益效果如下：
（1）本发明中废旧轮胎不需要切割粉碎，直接放入裂解管中即可，省去了粉碎设备，大大降低了生产成本。
（2）裂解管内径与轮胎直径相适配，轮胎在裂解管内只沿垂直方向下降，自始至终没有大的翻动，所以排出的炭渣为块状，避免了粉尘飞扬，这样大大减少了环境污染，所产钢丝外形也更好，价格更高。
（3）炉体内分为预热段和裂解段，并根据裂解方式确定各段的温度与停留时间，轮胎在预热段先加热至250-300℃，并停留0.5-1h，在此条件下轮胎几乎不裂解，但已为裂解储存了足够的能量，进入裂解段后，温度迅速升至500-600℃，在此温度下裂解1-2.5h，可使高分子物质快速完全裂解，油气产物收率可达60%以上。
（4）裂解渣先排放到炉体底部，在无氧状态下进行冷却后再从炉体底部出口排出，避免直接排放时高温炭黑遇空气燃烧带来的危险。
（5）本发明可进行废旧轮胎的连续裂解，生产效率高，年处理量可达20000t/年。
附图说明
图1为本发明连续裂解装置的结构示意图。
在附图中：1 进料系统、21 炉体、211 预热段、212 裂解段、22 裂解管、3 加热装置、4固气分离器、5 冷凝器、6油气分离器、7 油储罐、8 燃气储罐、9 风机、10 脱硫塔、11烟囱、12 真空泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明废旧轮胎连续裂解装置包括与轮胎进料系统1连接的裂解炉、用于加热裂解炉的加热装置3、与所述裂解炉连通的固气分离器4、与固气分离器4连通的冷凝器5、与冷凝器5连通的油气分离器6以及与油气分离器6连通的油储罐7和燃气储罐8；所述裂解炉包括炉体2-1和并列垂直设置在炉体21内的若干裂解管22，所述加热装置3与炉体21内部连通，以加热裂解管22，且炉体21内的加热段由上至下分为预热段211和裂解段212，裂解管22顶部进料，裂解管22位于裂解段212的部分与所述固气分离器4连通，裂解管22底部为可控制开合的裂解渣出口，使裂解渣可控地进入炉体底部，并最终从炉体底部出口排出。
所述燃气储罐通过管路与加热装置连通，裂解产生的燃气用作加热装置的燃料。
所述裂解管22的内径与所述废旧轮胎的外径相适配，使轮胎在裂解管22内只沿垂直方向向下移动，基本无其他方向位移，裂解得到的炭黑和钢丝外形较好。
所述裂解炉底部一侧连接有风机9，向炉体内吹送氮气，对裂解管22排出的裂解渣进行冷却，炉体底部另一侧通过管路与燃气储罐8连通，将裂解渣中携带的可燃气通过风机的作用输送至加热装置3，用作加热装置3的燃料。
所述裂解管22上下两端均处于炉体的加热段之外，可使轮胎很好地与外加热的火源及高温气体隔离，运行更加安全。
所述炉体21的加热段连接有尾气吸收装置，该尾气吸收装置包括脱硫塔10和烟囱11，脱硫塔10分别与炉体内预热段211和裂解段212连通，将加热装置产生的尾气进行处理后再行排放，减少环境污染。
所述油气分离器7和燃气储罐8之间通过真空泵12连接，将不凝的可燃气输送至燃气储罐8。
利用以上装置进行废旧轮胎连续裂解的方法为：
加热装置将裂解管预热段加热至250-300℃，裂解段加热至500-600℃，并控制预热段和裂解段压力为-5kPa至-50kPa，将所述废旧轮胎通过进料系统整胎送入裂解管内，使其在预热段停留时间为0.5-1h，在裂解段停留时间为1-2.5h。进料系统中充氮气，防止进料时空气进入裂解管内。裂解结束后控制裂解管底部开口，使裂解渣进入炉体底部，风机向炉体底部内吹送氮气，将裂解渣冷却的同时又能避免高温炭黑接触空气后燃烧。裂解渣携带的裂解气体在风机的作用下进入加热装置，用作加热装置的燃料。裂解渣冷却后由炉体底部出口排出。裂解产生的裂解气进入固气分离器，裂解气携带的裂解渣经分离后自固气分离器底部排出，裂解气进入冷凝器，冷凝后得到热解油和不凝的可燃气，再经油气分离器分离，热解油进入油储罐，可燃气进入燃气储罐，储存的可燃气可再用作加热装置的燃料。
下面通过具体实施例和对比例来对本发明的处理效果进行说明。
实施例1-3和对比例1-5的工艺条件见表1。
表1 实施例1-3和对比例1-5的工艺条件
注：以上实施例和对比例中裂解管内压力均为-10 kPa，对比例5的条件为500℃恒温裂解3.5h。
对比例6
采用实施例1的工艺条件在回转窑式热解炉中进行裂解，热解油、可燃气及裂解渣收率依次为45.4%、12.7%和41.9%。
由以上实施例可见，本发明的裂解条件是由裂解装置决定的特定条件，采用该连续裂解装置和裂解条件，能使废旧轮胎充分裂解，裂解渣在40%以下，热解油和可燃气总收率在60%以上。
以上仅为本发明的较优实施方式，而非其可行实施方式的穷举，本领域技术人员在本发明的精神和原则下所做出任何不具有创造性的改进，均应认为在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：包括与轮胎进料系统连接的裂解炉、用于加热裂解炉的加热装置、与所述裂解炉连通的固气分离器、与固气分离器连通的冷凝器、与冷凝器连通的油气分离器以及与油气分离器连通的油储罐和燃气储罐；所述裂解炉包括炉体和并列垂直设置在炉体内的若干裂解管，所述加热装置与炉体内部连通，以加热裂解管，且炉体内的加热段由上至下分为预热段和裂解段，裂解管顶部进料，裂解管位于裂解段的部分与所述固气分离器连通，裂解管底部为可控制开合的裂解渣出口，使裂解渣可控地进入炉体底部，并最终从炉体底部出口排出。
2.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述燃气储罐通过管路与加热装置连通。
3.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述裂解管的内径与所述废旧轮胎的外径相适配。
4.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述裂解炉底部一侧连接有风机，另一侧通过管路与加热装置连通。
5.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述裂解管上下两端均处于炉体的加热段之外。
6.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述炉体的加热段连接有尾气吸收装置。
7.根据权利要求6所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述尾气吸收装置包括脱硫塔和烟囱。
8.根据权利要求1所述的EPT废旧轮胎连续裂解装置，其特征在于：所述油气分离器和燃气储罐之间通过真空泵连接。
9.利用权利要求1-8任一项所述的装置连续裂解废旧轮胎的方法，其特征在于：加热装置将裂解管预热段加热至250-300℃，裂解段加热至500-600℃，并控制预热段和裂解段压力为-5kPa至-50kPa，将所述废旧轮胎通过进料系统整胎送入裂解管内，使其在预热段停留时间为0.5-1h，在裂解段停留时间为1-2.5h，裂解结束后控制裂解管底部开口，使裂解渣进入炉体底部，冷却后由炉体底部出口排出；裂解产生的裂解气进入固气分离器，裂解气携带的裂解渣经分离后自固气分离器底部排出，裂解气进入冷凝器，冷凝后物料再经油气分离器分离，油相进入油储罐，气相进入燃气储罐。
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