CN109628120B - 一种废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废旧橡塑热解处理领域，尤其涉及一种废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法。解决了目前为了实现废旧轮胎热裂解的连续进行，热裂解之前需要将废旧轮胎通过机械方式破碎成块状导致设备投资和运行成本增加，限制废旧轮胎热裂解技术的推广应用的技术难题，其依次包括环型连接的U型预热箱、热裂解反应器和冷凝系统，本发明提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法实现废旧轮胎整胎连续式的热裂解，无需将废旧轮胎破碎成块状，简化了工艺流程，降低了生产成本，利用加热尾气和重油热量对废旧轮胎进行预热，实现了热源循环利用，减少能耗，利用重油作为加热介质，实现了重油二次裂解转化为经济价值更高的轻油，提高技术推广适应性。

Description

一种废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法
技术领域
本发明属于废旧橡塑热解处理领域，尤其涉及一种废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，我国废旧轮胎储存量越来越多，数量巨大的废轮胎对环境造成的压力越来越大。废旧轮胎由于其具有很强的抗热性、抗机械性，很难降解，直接堆放不仅占地，还容易发生火灾。如何将废旧轮胎资源化、减量化、无害化，防止环境污染不仅是一个世界难题，同时随着轮胎工业原料石油、天然橡胶资源的缺乏，废旧轮胎的回收、利用还关系到全球持续发展的战略问题，也是我国再生资源利用的新课题。
目前，废旧轮胎的处理技术方向主要有制备胶粉，热解炼油，直接焚烧等。目前，废旧轮胎制备胶粉的方法有常温粉碎方法或低温废旧轮胎改性后的粉碎方法，常温粉碎法是指在常温下利用机械剪切力对轮胎胶片进行切割挤压，将废旧胶粉碎成胶粉的一种方法。
废旧轮胎的热解处理是解决废旧轮胎固体对环境危害的最彻底最有效处理方法，其原理是在隔绝氧气的前提下，高温加热使废旧轮胎中的橡胶聚合物发生裂解反应转化为高温油气、炭黑和钢丝。目前为了实现废旧轮胎热裂解的连续进行，热裂解之前需要将废旧轮胎通过机械方式破碎成块状，但是这种方式极大的增加了设备投资和运行成本，限制了废旧轮胎热裂解技术的推广应用。
发明内容
本发明提供了一种废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法，解决了目前为了实现废旧轮胎热裂解的连续进行，热裂解之前需要将废旧轮胎通过机械方式破碎成块状导致设备投资和运行成本增加，限制废旧轮胎热裂解技术的推广应用的技术难题。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种废旧轮胎整胎式热裂解系统包括环型连接的U型预热箱1、热裂解反应器2和冷凝系统3；所述的U型预热箱1上设置有出料口14、换热器16和补液管18上，所述的热裂解反应器2包括进料密封螺旋21、后支撑仓24和热风加热器25，所述的热风加热器25上设置有燃烧炉251，所述的冷凝系统3包括重油冷凝罐31和轻油冷凝罐32；
所述的U型预热箱1的出料口14连接在所述的热裂解反应器2的进料密封螺旋21上，所述的换热器16连接在所述热裂解反应器2的热风加热器25 上，所述的后支撑仓24连接在所述冷凝系统3的重油冷凝罐31上，所述的热风加热器25连接在所述冷凝系统3的轻油冷凝罐32上，所述的重油冷凝罐31 和轻油冷凝罐32分别连接在所述U型预热箱1后端的补液管18上。
进一步地，所述的U型预热箱1由连接在一起的前端U型管道12和后端 U型管道13组成，所述的前端U型管道12上设置有进料口11，所述的出料口 14设置在后端U型管道13上，所述的两个换热器16和补液管18分别与所述的前端U型管道12和后端U型管道13连接，所述的两个换热器16分别与前端 U型管道12和后端U型管道13之间连接设置有循环泵17。
进一步地，所述的前端U型管道12内盛有加热水形成水封，所述的后端U 型管道13内盛有加热重油形成油封。
进一步地，所述的前端U型管道12和所述的后端U型管道13内部水平和倾斜处安装有输送滚柱15。
进一步地，所述的热裂解反应器2还包括前支撑仓22和内螺旋反应釜23，所述的热风加热器25连接在内螺旋反应釜23外侧。
进一步地，所述的进料密封螺旋21的螺旋叶片的直径和螺距由进口到出口方向逐渐减小。
进一步地，所述的后支撑仓24包括高温油气输出口241和炭黑密封输出口242。
进一步地，所述的冷凝系统3的重油冷凝罐31侧面底部设置有重油油气进口311，所述的重油油气进口311通过管道与高温油气输出口241连接，所述的重油冷凝罐31的顶部设置有重油油气出口312，底部设置有重油输出口 313，所述的重油输出口313通过管道与补液管18连接。
进一步地，所述的冷凝系统3的轻油冷凝罐32侧面底部设置有轻油油气进口321，所述的重油油气出口312与所述的轻油油气进口321通过管道进行连接，所述的轻油冷凝罐32的顶部设置有轻油油气出口322，所述的轻油油气出口322与热风加热器25上的燃烧炉251连接，燃烧炉251燃烧产生高温气体并且将高温气体送至连接在内螺旋反应釜23外侧的热风加热器25部分，对内螺旋反应釜23进行加热，所述的轻油冷凝罐32的底部设置有轻油输出口 323，所述的轻油输出口323连接在储油装置上。
上述废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程如下：
(1)去除胎圈钢丝的废旧轮胎由进料口11进入U型预热箱1，首先进入盛有高温水的前端U型管道12，并利用输送滚柱15穿过前端U型管道12，在输送过程高温水将废旧轮胎加热到90℃以上，然后进入盛有高温重油的后端U 型管道13，并利用输送滚柱15穿过后端U型管道13，在输送过程高温油将废旧轮胎加热到160℃以上使其处于粘流态；
(2)处于粘流态的废旧轮胎由出料口14进入进料密封螺旋21，首先在进料密封螺旋21机械挤压作用下，使粘流态的废旧轮胎塞满进料密封螺旋21 的出口位置形成密封并连续输送到内螺旋反应釜23，螺旋反应釜23内的温度维持在400℃-500℃，使废旧轮胎充分热裂解产生高温油气、钢丝和炭黑，高温油气由高温油气输出口241输送到冷凝系统3，钢丝和炭黑由炭黑密封输出口242输出，热风加热器25产生的尾气输送到换热器16内为U型预热箱1提供热源；
(3)高温油气首先进入重油冷凝罐31，冷凝获得高温重油，然后进入轻油冷凝罐32获得轻油，并通过轻油输出口323输出到储油装置中，最后产生的不可凝气由轻油油气出口322输送到热风加热器25作为燃料使用，获得的高温重油通过补液管18输送到后端U型管道13内补充废旧轮胎带走的重油，该重油随同废旧轮胎进入内螺旋反应釜23发生二次裂解生成轻油。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法实现了废旧轮胎整胎连续式的热裂解，无需将废旧轮胎破碎成块状，简化了工艺流程降低了生产成本。
2、本发明提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法利用加热尾气和重油热量的对废旧轮胎进行预热，实现了热源循环利用，大大的减少了能耗。
3、本发明提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统及方法利用重油作为加热介质，实现了重油二次裂解转化为经济价值更高的轻油，提高了该技术推广适应性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统的结构示意图；
注：1-U型预热箱、11—进料口、12—前端U型管道、13—后端U型管道、14—出料口、15—输送滚柱、16—换热器、17—循环泵、18—补液管、2 —热裂解器、21—进料密封螺旋、22—前支撑仓、23—内螺旋反应釜、24—后支撑仓、241—高温油气输出口、242—炭黑密封输出口、25—热风加热器、251 —燃烧炉、3—冷凝系统、31—重油冷凝罐、311—重油油气进口、312—重油油气出口、313—重油输出口、32—轻油冷凝罐、321—轻油油气进口、322—轻油油气出口、323—轻油输出口。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供的一种废旧轮胎整胎式热裂解系统包括环型连接的U 型预热箱1、热裂解反应器2和冷凝系统3；所述的U型预热箱1上设置有出料口14、换热器16和补液管18上，所述的热裂解反应器2包括进料密封螺旋21、后支撑仓24和热风加热器25，所述的热风加热器25上设置有燃烧炉251，所述的冷凝系统3包括重油冷凝罐31和轻油冷凝罐32；
所述的U型预热箱1的出料口14连接在所述的热裂解反应器2的进料密封螺旋21上，所述的换热器16连接在所述热裂解反应器2的热风加热器25 上，所述的后支撑仓24连接在所述冷凝系统3的重油冷凝罐31上，所述的热风加热器25连接在所述冷凝系统3的轻油冷凝罐32上，所述的重油冷凝罐31 和轻油冷凝罐32分别连接在所述U型预热箱1后端的补液管18上。
本发明实施例提供的一种废旧轮胎整胎式热裂解系统实现了废旧轮胎整胎连续式的热裂解，无需将废旧轮胎破碎成块状，简化了工艺流程降低了生产成本，利用加热尾气和重油热量的对废旧轮胎进行预热，实现了热源循环利用，大大的减少了能耗，重油作为加热介质，实现了重油二次裂解转化为经济价值更高的轻油，提高了该技术推广适应性。
在一可选实施例中，所述的U型预热箱1由连接在一起的前端U型管道 12和后端U型管道13组成，所述的前端U型管道12上设置有进料口11，所述的出料口14设置在后端U型管道13上，所述的两个换热器16和补液管18分别与所述的前端U型管道12和后端U型管道13连接，所述的两个换热器16 分别与前端U型管道12和后端U型管道13之间连接设置有循环泵17。所述的前端U型管道12内盛有加热水形成水封，所述的后端U型管道13内盛有加热重油形成油封。
本发明实施例提供的前端U型管道内盛有加热水实现对废旧轮胎的加热，并形成水封阻止挥发重油扩散到外部，后端U型管道内盛有加热重油再次对废旧轮胎进行加热，并形成油封将热裂解反应器与外界隔绝，使反应进行的更加充分。
在一可选实施例中，所述的前端U型管道12和所述的后端U型管道13内部水平和倾斜处安装有输送滚柱15，本发明实施例提供的滚柱使得废旧轮胎更容易输送。
在一可选实施例中，所述的热裂解反应器2还包括前支撑仓22和内螺旋反应釜23，所述的热风加热器25连接在内螺旋反应釜23外侧。本发明实施例内螺旋反应釜外侧设置热风加热器，实现了对废旧轮胎的预热过程，减少了能耗，降低了成本。
在一可选实施例中，所述的进料密封螺旋21的螺旋叶片的直径和螺距由进口到出口方向逐渐减小；所述的后支撑仓24包括高温油气输出口241和炭黑密封输出口242。本发明实施例中所述进料密封螺旋的螺旋叶片的直径和螺距由进口到出口方向逐渐减小，更加便捷容易地将粘流态的圆柱状废旧轮胎压实密封并连续输送到内螺旋反应釜内。
在一可选实施例中，所述的冷凝系统3的重油冷凝罐31侧面底部设置有重油油气进口311，所述的重油油气进口311通过管道与高温油气输出口241 连接，所述的重油冷凝罐31的顶部设置有重油油气出口312，底部设置有重油输出口313，所述的重油输出口313通过管道与补液管18连接；所述的冷凝系统3的轻油冷凝罐32侧面底部设置有轻油油气进口321，所述的重油油气出口 312与所述的轻油油气进口321通过管道进行连接，所述的轻油冷凝罐32的顶部设置有轻油油气出口322，所述的轻油油气出口322与热风加热器25上的燃烧炉251连接，燃烧炉251燃烧产生高温气体并且将高温气体送至连接在内螺旋反应釜23外侧的热风加热器25部分，对内螺旋反应釜23进行加热，所述的轻油冷凝罐32的底部设置有轻油输出口323，所述的轻油输出口323连接在储油装置上。
本发明实施例中提供冷凝系统实现了重油二次裂解转化为经济价值更高的轻油，提高了该技术推广适应性。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的废旧轮胎整胎连续式热裂解系统，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例中公开的一种废旧轮胎整胎式热裂解系统包括环型连接的U型预热箱1、热裂解反应器2和冷凝系统3；所述的U型预热箱1上设置有出料口14、换热器16和补液管18上，所述的热裂解反应器2包括进料密封螺旋21、后支撑仓24和热风加热器25，所述的热风加热器25上设置有燃烧炉251，所述的后支撑仓24包括高温油气输出口241和炭黑密封输出口242，所述的冷凝系统3包括重油冷凝罐31和轻油冷凝罐32；
所述的U型预热箱1的出料口14连接在所述的热裂解反应器2的进料密封螺旋21上，所述的进料密封螺旋21的螺旋叶片的直径和螺距由进口到出口方向逐渐减小，所述的换热器16连接在所述热裂解反应器2的热风加热器25 上，所述的后支撑仓24连接在所述冷凝系统3的重油冷凝罐31上，所述的热风加热器25连接在所述冷凝系统3的轻油冷凝罐32上，所述的重油冷凝罐31 和轻油冷凝罐32分别连接在所述U型预热箱1后端的补液管18上；
所述的U型预热箱1由连接在一起的前端U型管道12和后端U型管道13 组成，所述的前端U型管道12内盛有加热水形成水封，所述的后端U型管道 13内盛有加热重油形成油封，所述的前端U型管道12和所述的后端U型管道 13内部水平和倾斜处安装有输送滚柱15，所述的前端U型管道12上设置有进料口11，所述的出料口14设置在后端U型管道13上，所述的两个换热器16 和补液管18分别与所述的前端U型管道12和后端U型管道13连接，所述的两个换热器16分别与前端U型管道12和后端U型管道13之间连接设置有循环泵 17，所述的热裂解反应器2还包括前支撑仓22和内螺旋反应釜23，所述的热风加热器25连接在内螺旋反应釜23外侧。
本实施例中所述的冷凝系统3的重油冷凝罐31侧面底部设置有重油油气进口311，所述的重油油气进口311通过管道与高温油气输出口241连接，所述的重油冷凝罐31的顶部设置有重油油气出口312，底部设置有重油输出口 313，所述的重油输出口313通过管道与补液管18连接。
本实施例中所述的冷凝系统3的轻油冷凝罐32侧面底部设置有轻油油气进口321，所述的重油油气出口312与所述的轻油油气进口321通过管道进行连接，所述的轻油冷凝罐32的顶部设置有轻油油气出口322，所述的轻油油气出口322与热风加热器25上的燃烧炉251连接，燃烧炉251燃烧产生高温气体并且将高温气体送至连接在内螺旋反应釜23外侧的热风加热器25部分，对内螺旋反应釜23进行加热，所述的轻油冷凝罐32的底部设置有轻油输出口 323，所述的轻油输出口323连接在储油装置上。
本实施例中所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程如下：
(1)去除胎圈钢丝的废旧轮胎由进料口11进入U型预热箱1，首先进入盛有高温水的前端U型管道12，并利用输送滚柱15穿过前端U型管道12，在输送过程高温水将废旧轮胎加热到90℃以上，然后进入盛有高温重油的后端U 型管道13，并利用输送滚柱15穿过后端U型管道13，在输送过程高温油将废旧轮胎加热到160℃以上使其处于粘流态；
(2)处于粘流态的废旧轮胎由出料口14进入进料密封螺旋21，首先在进料密封螺旋21机械挤压作用下，使粘流态的废旧轮胎塞满进料密封螺旋21 的出口位置形成密封并连续输送到内螺旋反应釜23，螺旋反应釜23内的温度维持在400℃-500℃，使废旧轮胎充分热裂解产生高温油气、钢丝和炭黑，高温油气由高温油气输出口241输送到冷凝系统3，钢丝和炭黑由炭黑密封输出口242输出，热风加热器25产生的尾气输送到换热器16内为U型预热箱1提供热源；
(3)高温油气首先进入重油冷凝罐31，冷凝获得高温重油，然后进入轻油冷凝罐32获得轻油，并通过轻油输出口323输出到储油装置中，最后产生的不可凝气由轻油油气出口322输送到热风加热器25作为燃料使用，获得的高温重油通过补液管18输送到后端U型管道13内补充废旧轮胎带走的重油，该重油随同废旧轮胎进入内螺旋反应釜23发生二次裂解生成轻油。

Claims (7)

1.一种废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于，所述废旧轮胎整胎式热裂解系统包括：环型连接的U型预热箱(1)、热裂解反应器(2)和冷凝系统(3)；所述的U型预热箱(1)上设置有出料口(14)、换热器(16)和补液管(18)，所述的热裂解反应器(2)包括进料密封螺旋(21)、后支撑仓(24)和热风加热器(25)，所述的热风加热器(25)上设置有燃烧炉(251)，所述的冷凝系统(3)包括重油冷凝罐(31)和轻油冷凝罐(32)；
所述的U型预热箱(1)的出料口(14)连接在所述的热裂解反应器(2)的进料密封螺旋(21)上，所述的换热器(16)连接在所述热裂解反应器(2)的热风加热器(25)上，所述的后支撑仓(24)连接在所述冷凝系统(3)的重油冷凝罐(31)上，所述的热风加热器(25)连接在所述冷凝系统(3)的轻油冷凝罐(32)上，所述的重油冷凝罐(31)和轻油冷凝罐(32)分别连接在所述U型预热箱(1)后端的补液管(18)上；
所述的U型预热箱(1)由连接在一起的前端U型管道(12)和后端U型管道(13)组成，所述的前端U型管道(12)上设置有进料口(11)，所述的出料口(14)设置在后端U型管道(13)上，两个换热器(16)和补液管(18)分别与所述的前端U型管道(12)和后端U型管道(13)连接，所述的两个换热器(16)分别与前端U型管道(12)和后端U型管道(13)之间连接设置有循环泵(17)；
所述的前端U型管道(12)内盛有加热水形成水封，所述的后端U型管道(13)内盛有加热重油形成油封，所述重油冷凝罐(31)连接所述U型预热箱(1)的后端U型管道(13)上的补液管(18)；
所述废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程包括：
去除胎圈钢丝的废旧轮胎由进料口(11)进入U型预热箱(1)，首先进入盛有高温水的前端U型管道(12)，并利用输送滚柱(15)穿过前端U型管道(12)，在输送过程高温水将废旧轮胎加热到90℃以上，然后进入盛有高温重油的后端U型管道(13)，并利用输送滚柱(15)穿过后端U型管道(13)，在输送过程高温油将废旧轮胎加热到160℃以上使其处于粘流态；
处于粘流态的废旧轮胎由出料口(14)进入进料密封螺旋(21)，首先在进料密封螺旋(21)机械挤压作用下，使粘流态的废旧轮胎塞满进料密封螺旋(21)的出口位置形成密封并连续输送到内螺旋反应釜(23)，螺旋反应釜(23)内的温度维持在400℃-500℃，使废旧轮胎充分热裂解产生高温油气、钢丝和炭黑，高温油气由高温油气输出口(241)输送到冷凝系统(3)，钢丝和炭黑由炭黑密封输出口(242)输出，热风加热器(25)产生的尾气输送到换热器(16)内为U型预热箱(1)提供热源；
高温油气首先进入重油冷凝罐(31)，冷凝获得高温重油，然后进入轻油冷凝罐(32)获得轻油，并通过轻油输出口(323)输出到储油装置中，最后产生的不可凝气由轻油油气出口(322)输送到热风加热器(25)作为燃料使用，获得的高温重油通过补液管(18)输送到后端U型管道(13)内补充废旧轮胎带走的重油，该重油随同废旧轮胎进入内螺旋反应釜(23)发生二次裂解生成轻油。
2.根据权利要求1所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的前端U型管道(12)和所述的后端U型管道(13)内部水平和倾斜处安装有输送滚柱(15)。
3.根据权利要求1所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的热裂解反应器(2)还包括前支撑仓(22)和内螺旋反应釜(23)，所述的热风加热器(25)连接在内螺旋反应釜(23)外侧。
4.根据权利要求3所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的进料密封螺旋(21)的螺旋叶片的直径和螺距由进口到出口方向逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的后支撑仓(24)包括高温油气输出口(241)和炭黑密封输出口(242)。
6.根据权利要求1所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的冷凝系统(3)的重油冷凝罐(31)侧面底部设置有重油油气进口(311)，所述的重油油气进口(311)通过管道与高温油气输出口(241)连接，所述的重油冷凝罐(31)的顶部设置有重油油气出口(312)，底部设置有重油输出口(313)，所述的重油输出口(313)通过管道与补液管(18)连接。
7.根据权利要求6所述的废旧轮胎整胎式热裂解系统的运行过程，其特征在于：所述的冷凝系统(3)的轻油冷凝罐(32)侧面底部设置有轻油油气进口(321)，所述的重油油气出口(312)与所述的轻油油气进口(321)通过管道进行连接，所述的轻油冷凝罐(32)的顶部设置有轻油油气出口(322)，所述的轻油油气出口(322)与热风加热器(25)上的燃烧炉(251)连接，所述的轻油冷凝罐(32)的底部设置有轻油输出口(323)，所述的轻油输出口(323)连接在储油装置上。
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