CN110305678A - 一种裂解工艺、裂解炉及橡胶材料裂解设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂解工艺、裂解炉及橡胶材料裂解设备。裂解时将橡胶材料破碎成颗粒状态，使橡胶颗粒与热钢球在裂解炉中直接接触并充分均匀混合。本发明通过热钢球与轮胎颗粒直接接触，使得物料与传热介质之间的传热效率更高，提高能源利用效率，降低裂解炉的整体能耗，节能减排。在裂解设备中热钢球与轮胎颗粒均匀混合、直接接触，轮胎颗粒受热更均匀、传热速度更快，使得轮胎颗粒裂解速率与裂解率升高，提高裂解炉生产效率。

Description

一种裂解工艺、裂解炉及橡胶材料裂解设备

技术领域

本发明实施例涉及材料裂解技术领域，尤其涉及橡胶材料的裂解工艺、裂解炉以及橡胶材料裂解设备。

背景技术

长期以来，废旧轮胎的资源化利用技术都是世界性难题。如何有效的回收利用废旧轮胎，防止在资源化过程中造成对环境的直接污染和二次污染，降低能源消耗，也是我国轮胎资源化利用需要解决的问题。因此，亟需开发出，连续性、无污染、效率高、稳定性好的轮胎裂解技术。

目前轮胎裂解技术加热方式均为间接传热，存在传热效率低下、物料受热不均匀、裂解温度控制不精确、连续进出料困难、容易结焦、实际产能远低于设计产能等一系列问题，导致设备稳定性差，难以实现长期连续化裂解。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种裂解工艺、裂解炉及橡胶材料裂解设备。

本发明提供一种裂解工艺，应用于橡胶材料的裂解，将橡胶材料破碎成颗粒状态，使橡胶颗粒与热钢球在裂解炉中直接接触并充分均匀混合完成裂解过程。

上述可优选的，所述橡胶颗粒粒径小于4cm；热钢球直径直径1cm-2cm；橡胶颗粒与热钢球的总容积比控制在1:1～2之间。

上述可优选的，所述热钢球被送入裂解炉之前被加热炉加热，上述可优选的，热钢球被加热炉加热到495±5℃。该加热设备以不凝可燃气为燃料。

该加热设备以不凝可燃气为燃料。

上述可优选的，工作时所述裂解炉处于无氧状态或贫氧状态。

上述可优选的，所述裂解炉为旋转式炉，转速在2-5转/分钟。

上述可优选的，所述裂解炉为卧式倾斜放置的旋转炉，使所述橡胶颗粒与热钢球在一边向下运动一边螺旋运动的状态下被送出裂解炉。

上述可优选的，所述裂解工艺在保温状态下进行。

上述可优选的，所述热钢球为空腔钢球，空腔中装有比钢球比热容更大的物质。

上述可优选的，所述物质为热熔盐。

上述可优选的，所述橡胶材料为废旧轮胎。

本发明还提供一种裂解炉，其采用上述任一方案所述的裂解工艺完成橡胶材料的裂解。

上述可优选的，裂解炉为带有保温层的单层炉。

上述可优选的，所述裂解炉一端侧设有橡胶材料入口和热钢球入口；另一端侧设有固态裂解产物出口，上端侧设有气态裂解产物出口。

本发明还提供一种橡胶材料裂解设备，其采用上述任一方案所述的裂解炉。

上述可优选的，所述裂解炉的气态裂解产物出口连接一冷凝设备，所述冷凝设备出口一端连接裂解油储存设备，一端连接不凝气体加热炉。

上述可优选的，所述裂解炉固态裂解产物出口连接一振动筛设备，所述振动筛设备设有炭黑出口和钢球出口，所述钢球出口连接不凝气体加热设备，所述钢球在不凝气体加热设备中被不凝气体的废热加热后返回裂解炉热钢球入口进入裂解炉中循环使用。

上述可优选的，所述橡胶颗粒经过拉丝、切割、破碎、预定筛孔尺寸的标准筛后进入橡胶颗粒入口。

在本发明实施例中，通过热钢球与轮胎颗粒直接接触，使得物料与传热介质之间的传热效率更高，提高能源利用效率，降低裂解炉的整体能耗，节能减排。在裂解设备中热钢球与轮胎颗粒均匀混合、直接接触，轮胎颗粒受热更均匀、传热速度更快，使得轮胎颗粒裂解速率与裂解率升高，提高裂解炉生产效率。方案中涉及的裂解炉为单层炉体设计，与现有双层炉体(管程与壳程)相比较更加安全、环保，无需顾虑密封性差、烟气泄露等问题，结构简单实用，故障率低，维修费用低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种裂解工艺流程图。

图中：

1-轮胎颗粒入口；2-钢球入口；3-裂解炉；4-气态裂解产物出口；5-裂解产物出口；6-炭黑出口；7-钢球出口；8-振动筛；9-冷凝设备；10-裂解油储存设备；11-不凝气体；12-烧嘴；13-加热炉；14-热钢球保温传输管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本发明通过装有较钢铁比热容较大的热容盐空腔热钢球和橡胶颗粒均匀分散、直接接触，使得橡胶颗粒受热更加均匀、传热速度更快，提高橡胶颗粒裂解速率和裂解率，可以更加安全、环保。为具体说明本发明方案，提供以下实施例：

实施例1：

本发明实施例利用裂解炉实现热钢球和橡胶颗粒的热交换及橡胶颗粒的裂解过程。在裂解炉3中加入的橡胶材料可以为废旧轮胎，也可以是其他的橡胶材料，如胶鞋，如采用橡胶材料制成的密封圈，为便于更好的解释本实施例，本实施例以轮胎颗粒为具体的橡胶颗粒进行示例。

如图1，本实施例提供的裂解炉3，用于轮胎颗粒的裂解，热钢球在裂解炉3中与轮胎颗粒均匀混合、使得轮胎颗粒受热更均匀、传热速度更快，提高轮胎颗粒裂解速率与裂解率，提高裂解炉3整体生产效率。

橡胶材料经过拉丝、切割、破碎成颗粒状态，颗粒达到预定筛孔尺寸过筛，轮胎颗粒与热钢球在裂解炉3中直接接触并充分均匀混合。经过拉丝、破碎并过筛后的橡胶颗粒粒径小于4cm，优选轮胎颗粒直径1cm-2cm，加入到裂解炉3中的热钢球直径在1cm-2cm。轮胎颗粒与热钢球在裂解炉3中的总容积比在1:1～2。

优选地，裂解炉3卧式倾斜放置，使得热钢球和轮胎颗粒由于重力的作用在一边向下运动一边螺旋运动的状态下被送出裂解炉3，轮胎颗粒无需人工辅助即可被送出裂解炉3，提高工作效率。裂解炉3设置为倾斜放置的卧式旋转炉，便于热钢球和轮胎颗粒均匀混合，热钢球和轮胎颗粒的受热更加均匀，加快轮胎颗粒的裂解。优选的，炉子的转速在2-5转/分钟，炉子与水平面呈5°倾斜角放置，从而达到一方面保证热钢球与轮胎颗粒在炉膛内有充足的时间充分混合换热，一方面又能保证钢球向出口侧的顺利移动。可进一步优选的，裂解炉3为带有保温层的单层旋转式炉，利于维持热钢球温度的保温层，提高轮胎颗粒在裂解炉3中的充分换热和裂解率，以及裂解炉3的密封性，而避免烟气泄露。此外，可进一步优选的，裂解炉3工作时处于无氧或者贫氧状态，避免轮胎颗粒在裂解炉3中产生明火燃烧，影响裂解炉3的正常工作运行。

优选地，在裂解炉3一端侧设置橡胶材料入口和热钢球入口2；另一端侧设置固态裂解产物出口5，上端侧设置气态裂解产物出口4。可进一步优选的，裂解炉3的气态产物裂解出口4处连接一冷凝设备，冷凝设备出口一端连接裂解油储存设备10，一端连接不凝气体11加热设备，实现材料的回收利用。可进一步优选的，裂解炉3固态裂解产物出口5连接一振动筛8设备，轮胎颗粒在和钢球混合旋转，通过直接接触的热传导，温度升高。废轮胎颗粒在裂解炉中发生裂解反应，产生油气和炭黑，炭黑混合钢球落入振动筛中。优选的，振动筛8的孔径小于钢球的直径，优选的振动筛8的孔径为0.5cm。可进一步优选的，振动筛8设备设有炭黑出口6和钢球出口7，炭黑可被回收利用，钢球经过振动筛8进入加热炉13中进行加热，实现钢球的多次使用。

优选地，便于加热钢球在裂解炉3中具有轮胎颗粒裂解的温度，需要对其加热，热钢球在经过振动筛8筛过后进入加热炉13，加热炉13对热钢球进行加热，加热炉13中加热温度可调，进一步优选的，加热炉13将钢球温度加热为600℃，然后将热钢球送料送往裂解炉3钢球入口2处。可优选的，热钢球被加热炉加热到495±5℃。该加热设备以不凝可燃气为燃料。

优选的，如图1，由于橡胶颗粒和钢球比重差别较大，钢球对振动筛的强度及耐冲击性要求较高，为了更好的实现振动筛的筛分性能，振动筛8采用多级振动筛，越靠近裂解炉出口的筛孔越大，但耐冲击性较好，越远离裂解炉出口的筛孔越小，适应橡胶颗粒的筛分，如此通过多级振动筛将钢球和炭黑分离开。裂解后的轮胎颗粒炭黑和钢球的混合物经过振动筛8的多级筛选，炭黑落入筛选器中，钢球经过振动筛8进入加热炉13中。进一步优选的，考虑尺寸的不一，除了横向上有多级筛的设计，纵向上每一级振动筛8为多层振动筛，以适应钢球和轮胎颗粒的不同筛分需求。

优选的，热钢球为空腔钢球，空腔中装有比钢球比热容更大的物质，在本实施例中热钢球内空腔内加入的物质为热熔盐。使得钢球在加热过程中可以具有较强的吸热能力和放热能力，维持钢球在裂解炉3中可以较长时间放热，提高轮胎颗粒裂解率。

为减少热钢球在送料管道以及裂解炉3中的散热，维持热钢球在较高的温度，在送料管道以及裂解炉3中设置有保温层保证裂解工艺在保温状态下进行。

本实施例提供的裂解炉3可以实现橡胶材料的连续裂解，无需人工搬运材料。

实施例2：

如图1，本发明还提供一采用实施例1中裂解炉3的工艺流程：

S1：废旧轮胎经过拉丝、切割、破碎、过4cm标准筛后加入轮胎颗粒入口1；

S2：轮胎颗粒与热钢球由无氧密封进料器送入裂解炉3炉膛，裂解炉3炉膛处于无氧状态或贫氧状态；

S3：裂解炉3采用旋转式炉，炉子的转速在2-5转/分钟，有利于轮胎块和钢球在炉膛内螺旋的推动下向前运动和翻转，完成裂解；

S4：轮胎颗粒在和钢球混合旋转，通过直接接触的热传导，温度升高。废轮胎颗粒在裂解炉3中发生裂解反应，产生油气和炭黑，炭黑混合钢球落入振动筛8中；

S5：油气中的可凝部分经过冷凝设备9后，变为裂解油进入储油罐，做为燃料油对外销售；不凝部分主要成分为甲烷和一氧化碳，送往加热炉13做为燃料，必要时可设置储气柜，用于调节不凝气的用量；

S6：炭黑和钢球的混合物落入滚动筛后，进行振动过筛分离，钢球做为筛上物进入加热炉13。炭黑成粉状，从筛下出来，做为再生炭黑。

S7：不凝气进入加热炉13，经烧嘴12喷出燃烧，将钢球加热至600℃左右，然后将热钢球送往裂解炉3进料系统，循环往复。

综上，在发明中，通过热钢球与轮胎颗粒均匀混合、直接接触，轮胎颗粒受热更均匀、传热速度更快，使得轮胎颗粒裂解速率与裂解率升高，提高裂解炉生产效率，提高能源利用效率，降低裂解炉的整体能耗，节能减排，可通过振动筛回收利用炭黑，实现废物的环保利用。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种裂解工艺，应用于橡胶材料的裂解，其特征在于：将橡胶材料破碎成颗粒状态，使橡胶颗粒与热钢球在裂解炉中直接接触并充分均匀混合实现裂解。

2.如权利要求1所述的裂解工艺，其特征在于：所述橡胶颗粒粒径小于4cm；热钢球直径直径1cm-2cm；橡胶颗粒与热钢球的总容积比控制在1:1～2之间。

3.如权利要求2所述的裂解工艺，其特征在于：所述热钢球被送入裂解炉之前被加热炉加热。

4.如权利要求1所述的裂解工艺，其特征在于：工作时所述裂解炉处于无氧状态或贫氧状态。

5.如权利要求2所述的裂解工艺，其特征在于：所述裂解炉为旋转式炉，转速在2-5转/分钟。

6.如权利要求5所述的裂解工艺，其特征在于：所述裂解炉为卧式倾斜放置的旋转炉，使所述橡胶颗粒与热钢球在一边向下运动一边螺旋运动的状态下被送出裂解炉。

7.如权利要求6所述的裂解工艺，其特征在于：所述裂解工艺在保温状态下进行。

8.如权利要求1-7任一项所述的裂解工艺，其特征在于：所述热钢球为空腔钢球，空腔中装有比钢球比热容更大的物质。

9.如权利要求8所述的裂解工艺，其特征在于：所述物质为热熔盐。

10.如权利要求1-9任一项所述的裂解工艺，其特征在于：所述橡胶材料为废旧轮胎。

11.一种裂解炉，其采用权利要求1-10任一项所述的裂解工艺完成橡胶材料的裂解。

12.如权利要求11所述的一种裂解炉，其特征在于：裂解炉为带有保温层的单层炉。

13.如权利要求11-12任一项所述的一种裂解炉，其特征在于：所述裂解炉一端侧设有橡胶材料入口和热钢球入口；另一端侧设有固态裂解产物出口，上端侧设有气态裂解产物出口。

14.一种橡胶材料裂解设备，其特征在于：包括权利要求13所述的裂解炉。

15.如权利要求14所述的橡胶材料裂解设备，其特征在于：所述裂解炉的气态裂解产物出口连接一冷凝设备，所述冷凝设备出口一端连接裂解油储存设备，一端连接不凝气体加热炉。

16.如权利要求15所述的橡胶材料裂解设备，其特征在于：所述裂解炉固态裂解产物出口连接一振动筛设备，所述振动筛设备设有炭黑出口和钢球出口，所述钢球出口连接不凝气体加热设备，所述钢球在不凝气体加热设备中被不凝气体的废热加热后返回裂解炉热钢球入口进入裂解炉中循环使用。

17.如权利要求16所述的橡胶材料裂解设备，其特征在于：所述橡胶颗粒经过拉丝、切割、破碎、预定筛孔尺寸的标准筛后进入橡胶颗粒入口。