CN1097794A - 一种废轮胎橡胶的裂解工艺 - Google Patents

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Abstract

一种废轮胎橡胶的裂解工艺，涉及聚合物的催化 裂化。其特点是将干洁的废轮胎橡胶碎片在与云母 催化剂存在下，在与空气隔绝的裂解装置中进行裂 解，裂解温度230—400℃；操作压力1—2.5kg/cm2， 废橡胶可接近100％转变为燃气，燃料油，炭黑等有 用产品；由于其有低的裂解温度和操作压力，整个工 艺过程安全，高效，无废弃物排放，成本也相应较低。

Description

一种废轮胎橡胶的裂解工艺，涉及聚合物的催化裂化。
随着各种车辆在人类生产活动及日常生活中发挥愈来愈大的作用，橡胶轮胎的生产和废弃亦与日俱增，据1990年统计资料显示，日本该年生产轮胎达一亿五千万只，同期，美国废年弃轮胎达二亿四千万只，台湾年废弃轮胎：大客车七十五万只，小型车五十一万只，机踏车一千三百万只，合计每年的废弃轮胎为14万吨。如此数量的废轮胎橡胶如能回收利用，具有相当价值。目前废轮胎的利用主要包括原形及原形加工使用。例如用作海岸堤防的缓冲材料，或以再生橡胶的形式使用，用来制造胶管、输送带、轮胎、橡胶粉;水泥混料、运动跑道，亦有用作山坡地的挡土材、渔船的防舷材以及游戏器材等。过去有人曾从事过再生轮胎加工，但是由于目前轮胎的材质为SBR，耐热性高，不易再生;生活水准提高，更注重安全，因此再生轮胎不再受到消费者的青睐。另外，有人将废轮胎当作水泥业的或钢铁业的燃料，但是其所产生的浓烟及其它环境污染，尤其是严重的空气污染问题，所以现在很少如此利用，而作直接废弃、掩埋等处理亦会引起严重的公害问题。70年代起专利文献开始陆续报导将废轮胎橡胶碎片加入催化剂通过高温、加压，裂解制取燃料油、气及碳黑等有用产品。从而为将废轮胎变废为宝开辟了新途径。但是，目前，已有技术中，橡胶的裂解温度为400--600左右，而操作压力为3-30Kg/cm3，由于高温、高压不仅会增加设备的制造成本，而且由于产物中的可燃气体（如氢、甲烷、乙烷等）其著火温度约在500-600℃，易燃易爆，极不安全。
本发明的目的在于要提供一种操作压力及裂解反应温度均较低安全性高，有用物质回收完全的废轮胎橡胶裂解工艺。本发明是这样实现的，废轮胎橡胶的裂解工艺过程包括：
a）利用粉碎机将废轮胎橡胶粉碎成碎片，清洗，风干;
b）将橡胶碎片与云母催化剂混合，置入裂解槽中，抽去空气，逐渐升温至230-400℃;
c）在230-400℃，1-2.5Kg/cm3下将上述有云母催化剂的存在下的橡胶碎片进行破坏性蒸馏的裂解反应1小时，得含有气体和混合油品的汽相产品与含有碳黑和残留物的固体产品;
d）将裂解产品分解成气体，混合油品，碳黑以及残留物;
e）通过分馏将混合油品分离成轻油，汽油，煤油，柴油和重油。裂解过程中所使用的云母催化剂为参与反应的橡胶总重量的2-3%。
本发明由于采用了独特的CRC-800催化剂，使裂解温度降至230-400℃，远比氢气、甲烷、乙烷的燃点要低，从而提高了操作的安全性，压力降为1-2.5Kg/cm2，降低了设备的制造和操作维护的成本，有利于防止危险气体的泄漏，不仅安全而且避免环境污染;另由于本发明的橡胶裂解过程为全封闭的裂解反应，且接近100%转化为油品，瓦斯及碳黑并回收利用钢丝，无废弃物排放，无二次污染之虞。
本发明裂解工艺，亦可适用于其他类似高分子聚合物的裂解。
以下实施例将对本发明的技术特征作进一步描述。
实施例1，在设有间接操作搅拌装置的32公升的反应器内，加入6680克经压碎的橡胶轮胎内胎（压成的碎片为5公分×5公分大小）和150克的绢云母催化剂，然后将反应器逐渐加热至230℃，开始进行裂解反应。在1-2.5的密闭系统性Kg/cm2（绝对压力）条件下，使反应温度在230-400℃之间保持1小时。裂解过程终了，得产物如表1所示：
本实施例的催化剂绢云母（Sericite）其组成一般为：
KAl2（AlSi3O10）（OH）2，分析值（%）一般为：SiO2-47.65，TiO2-0.10，Al2O3-37.03，Fe2O3-0.01，FeO、MnO痕量，MgO-0.04，CaO痕量，K2O-9.02，Na2O-0.76，H2O（+）-4.97，H2O（-）-0.73，P2O5-0.02。
用黑云母或白云母代替绢云母具有同样催化效果。
表1
产品重量(克)  重量%
气体产品  1400  21
混合油品  2280  34
碳黑及残留物  2850  43
水  150  2
前述混合油品可再利用分馏进一步处理，据以分离出如下表所列油品：
表2
油品  蒸馏温度范围  压力  重量(克)  重量%
轻油  50-186℃  常压  364.8  16
汽油  140-156℃  500mmHg  378.5  16.6
煤油  156-180℃  500mmHg  319.2  14
柴油  180-200℃  500mmHg  820.8  36
重油  396.7  17.4
表1的气体产品，经分析知其具有如下表所列成份：
表3
气体  100%,体积百分比
氢气  12
甲烷  20.59
乙烷  4.42
乙烯  1.07
丙烷  2.85
丙烯  1.86
异丁烷  5.13
异丁烯和丁烯-1  45.3
丁稀-2  0.04
正戊烷  0.15
戊烯  0.49
二氧化碳  4.54
一氧化碳  1.65
如以气体产品的总体积为准，则异丁烯和丁烯-1二者所占的份量为45.3%，可再进一步分离而使其变成重要的工业产品。
实施例2，除将橡胶轮胎内胎换成橡胶轮胎外胎之外，其余操作程序同实施例1，结果得产品与实施例比较如下：
表4
产品  重  量%
实施例2  实施例1
气体产品  12  21
混合油品  50  34
碳黑及残留物  32  43
水  2  2
钢丝  4  /
由表4所列数据可知，橡胶轮胎外胎（含钢丝）与橡胶轮胎内胎（不含钢丝）的裂解结果相比，前者所获油品较多而气体产品较少。
表5
油品  实施例1(重量%)  实施例2(重量%)
轻油/汽油  32.6  33
煤油  14  15.5
柴油  36  35
重油  17.4  16.5
相比之下，从实施例或2的混合油品分离出来的分馏油品，由表5可知其成份（重量）百分比几乎相同。表明利用本发明的裂解工艺所获得的裂解产品，均是稳定有用的燃料。由于橡胶轮胎可变为有用而可贵的燃料油，气体和碳黑，在变废轮胎重新利用方面，具有现实的技术经济意义。

Claims (5)

1、一种废轮胎橡胶的裂解工艺，其特征在于，过程包括：
a)利用粉碎机将废轮胎橡胶粉碎成碎片，清洗，风干；
b)将橡胶碎片与云母催化剂混合置裂解槽中，抽去空气，逐渐升温至230-400℃；
c)在230-400℃，1-2.5kg/cm2下将上述有云母的存在下的橡胶碎片进行破坏性蒸馏的裂解反应1小时，得含有气体和混合油品的汽相产品与含有碳黑和残留物的固体产品；
d)将裂解产品再分解成气体，混合油品，碳黑以及残留物。
e)通过分馏将混合油品分离成轻油，汽油，煤油，柴油和重油。
2、根据权利要求1所述的废轮胎橡胶裂解工艺，其特征在于，裂解过程中所使用的云母催化剂为参与反应的橡胶总重量的2-3%。
3、根据权利要求1所述的废轮胎橡胶裂解工艺，其特征在于云母催化剂为绢云母。
4、根据权利要求1所述的废轮胎橡胶裂解工艺，其特征在于云母催化剂为白云母。
5、根据权利要求1所述的废轮胎橡胶裂解工艺，其特征在于云母催化剂为黑云母。
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