CN110358570A - 一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法，包括锥形热裂解反应釜、废旧轮胎网带进料装置、钢丝网带出料装置、加热过滤循环系统和旋风炭黑分离系统；该处理方法将利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的液封进料和热裂解产生钢丝的液封出料，并将废旧轮胎置于加热液体介质高效率地进行连续热裂解，进一步该方法可以实现炭黑固体和钢丝固体产物地自主地分离，本发明采用液体加热的方式具有反应快、效率高、密封性优良的优点，进一步利用反应产物密度的不同可以实现不同产物的分离。
Description
技术领域
本发明专利具体涉及一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法，属于固体废物循环利用技术领域。
背景技术
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。此外传统的连续热裂解的加热通过固体接触热传导方式进行，要使整个废旧轮胎热裂解反应完全需要消时过长。
利用高温热液体作为加热介质可以解决这些问题，例如专利废塑料熔盐二次加热裂解塔(CN 105419842 A)和专利一种废塑料熔盐裂解装置(CN 105385468 A)，利用熔盐实现废塑料高效热裂解，但是这种方法针对的是破碎成块的废旧塑料(尺寸小于30mm)，不适用于包含大量钢丝材料的整胎式的废旧轮胎(直径在500mm-1200mm)的热裂解处理，且处理前需要将废旧塑料进行破碎处理。专利熔融盐热解固体废弃物装置及其方法(CN104399732A)可以实现整胎式废旧轮胎的热裂解，但是该方法采用得是一种批次或间隔热裂解方式，无法实现连续式热裂解，因此在处理效率方面存在不足。
发明内容
本发明专利的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法，该反应器利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的液封进料和热裂解产生钢丝的液封出料，并将废旧轮胎置于加热液体介质高效率地进行连续热裂解，进一步该方法可以实现炭黑固体和钢丝固体产物地自主地分离。
为解决所述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器，包括锥形热裂解反应釜1、废旧轮胎网带进料装置2、钢丝网带出料装置3、加热过滤循环系统4和旋风炭黑分离系统5；
所述废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器，进一步的所述锥形热裂解反应釜1由套设的耐高温材料制造而成的内锥结构11和外部带保温材料的外锥结构12组成，所述内锥结构11具有顶盖而所述外锥结构12没有顶盖，在内锥结构11和外锥结构12夹层的一端设置有所述废旧轮胎网带进料装置2，另一端设置有钢丝网带出料装置3，所述加热过滤循环系统4的进出管分别连接在所述锥形热裂解反应釜1顶部和底部，所述旋风炭黑分离系统5的进出管均连接在所述锥形热裂解反应釜1顶部；
所述的锥形热裂解反应釜1，特别的内部有用于加热废旧轮胎的加热液体介质6；
所述的加热液体介质6，进一步的由工作温度在400-600℃的低熔点金属或者盐组成，进一步其在高温状态下不会与废旧轮胎中的成分发生反应，进一步其密度大于废旧轮胎密度，确保进入反应釜内的废旧轮胎能够上浮；例如金属铝、金属锌和二元熔盐(60％硝酸钠+40％硝酸钾)等；
所述的锥形热裂解反应釜1，进一步的具有控制加热液体介质6液面高度的溢流口13，在内锥结构11和外锥结构12开设有用于加热液体介质6连通的进料口14和出料口15；
所述的进料口14，进一步的位于加热液体介质6液面以下1m位置，其大小大于轮胎直径的1.5倍，确保废旧轮胎能够顺利进入密封的内锥结构11内；
所述的出料口15，进一步的位于内锥结构11的最低点，其大小大于轮胎直径的1.5倍，确保热裂解产生的钢丝能够顺利进入下方的钢丝网带出料装置3上；
所述的废旧轮胎网带进料装置2，特别的其输送网带由耐高温材料制作而成，进一步其网带安装有挡板21且挡板之间的距离刚刚大于处理最大废旧轮胎的直径，所述挡板21与所述内锥结构11外壁之间距离在20-50mm范围，将废旧轮胎限制在挡板21和内锥结构11外壁形成的空间内，防止在到达进料口14位置前发生上浮；
所述的废旧轮胎网带进料装置2，其特征还在于一端位于加热液体介质6液面以上的空气中，另一端位于加热液体介质6中且在出料口15位置以下；其目的在于确保输送的废旧轮胎能够输送到出料口15位置以下，并依靠浮力使废旧轮胎上浮到密闭的内锥结构11内；
所述的钢丝网带出料装置3，特别的其输送网带由耐高温材料制作而成，进一步网带之间的空隙在10-20mm之间，使热裂解产生的钢丝停留在网带上；
所述的加热过滤循环系统4，进一步的包括锥形沉积容器41，位于所述锥形沉积容器内部的换热器42，位于所述锥形沉积容器最低位置的卸渣阀43，通过管道连接在所述锥形沉积容器上部的加热液体介质循环泵(44)；
所述的加热过滤循环系统4，特别的系统各部分外部具有保温材料；
所述的旋风炭黑分离系统5，进一步的包括旋风炭黑除尘器51，连接在所述旋风炭黑除尘器51出口上的高温油气循环泵52，连接在所述高温油气循环泵52和所述锥形热裂解反应釜1连接管道上的压力控制泵53，安装在所述锥形热裂解反应釜1内压差传感器54，安装在旋风炭黑除尘器51底部的炭黑卸料阀55；
所述的旋风炭黑分离系统5，其特征还在于系统各部分外部具有保温材料；
一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理方法，特别的利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的液封进料和热裂解产生钢丝的液封出料，并将废旧轮胎置于加热液体介质高效率地进行连续热裂解，进一步该方法可以实现炭黑固体和钢丝固体产物地自主地分离，具体包括以下步骤：
1.进料：将整个废旧轮胎经废旧轮胎网带进料装置2输送到由进料口14下方，并依靠浮力使废旧轮胎上浮到密闭的内锥结构11内；
2.反应：废旧轮胎在上浮和漂浮在加热液体介质6表面上时，在内锥结构11内被逐步的加热到热裂解的反应温度发生热裂解反应，在反应过程中加热过滤循环系统4将温度保持在稳定的设定范围内，并将尺寸小于10mm的且大于加热液体介质6密度的产物沉积在锥形沉积容器41底部，并通过卸渣阀43定期输出；
3.出料：反应产生的钢丝产物沉积到锥形热裂解反应釜1的底部，通过出料口15附着在钢丝网带出料装置3输送到加热液体介质6液面以上，反应产生的炭黑产物漂浮在内锥结构11内加热液体介质6液面上，反应产生的高温油气位于内锥结构11内加热液体介质6液面以上空间，旋风炭黑分离系统5在内锥结构11内加热液体介质6液面以上空间内产生高速气流，将高温油气和炭黑输出，并在旋风炭黑除尘器51内实现高温油气和炭黑的分离，高温油气由压力控制泵53输出，炭黑由炭黑卸料阀55输出。
在进行热裂解之前需要进行必要的准备工作，首先向加热过滤循环系统4中投入常温固态加热液体介质6，然后通过换热器42对常温固态加热液体介质6进行加热，将其加热到熔化，然后利用加热液体介质循环泵(44)将熔化的加热液体介质6注入到锥形热裂解反应釜1内直到从溢流口13溢出。
本发明的有益效果：
本发明实现了整个废旧轮胎连续式热裂解，相比于传统的连续式热裂解技术，无需使用破碎装备对废旧轮胎进行破碎，大大降低了设备成本和运行成本；
本利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的密封进料和热裂解产生钢丝的密封出料，真正实现了零泄漏密封，相比于传统的机械式密封方式，更加地安全和环保；
本发明采用高温液体介质对废旧轮胎进行加热，相比于传统的固体接触热传递加热方式，具有加热接触面大，加热升温迅速和热效率高的特点，加快了废旧轮胎的处理速率；此外利用在高温液体内进行热裂解反应，本发明利用固体产物钢丝和炭黑密度的不同，能够自主实现钢丝和炭黑的分离，低密度的炭黑产物漂浮在加热液体表面，而高密度的钢丝产物沉积到加热液体的底部，因此无需专门的钢丝炭黑分离装备，降低了装备成本的投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器示意图；
以上各图中：锥形热裂解反应釜1包括内锥结构11、外锥结构12、溢流口13、进料口14、出料口15、顶部16和底部17、废旧轮胎网带进料装置2包括挡板21、钢丝网带出料装置3、加热过滤循环系统4包括锥形沉积容器41、换热器42，卸渣阀43和加热液体介质循环泵44、旋风炭黑分离系统5包括旋风炭黑除尘器51、高温油气循环泵52、压力控制泵53、压差传感器54和炭黑卸料阀55、加热液体介质6、废旧轮胎7、钢丝8、炭黑9。
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作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。
具体实施方式
实施例：如图1所示，一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器，包括锥形热裂解反应釜1、废旧轮胎网带进料装置2、钢丝网带出料装置3、加热过滤循环系统4和旋风炭黑分离系统5；
所述废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器，所述锥形热裂解反应釜1由套设的不锈钢制造而成的内锥结构11和外部带保温材料的外锥结构12组成，所述内锥结构11具有顶盖而所述外锥结构12没有顶盖，确保裂解产生的气体被限制在内锥结构11内部，而外锥结构12可以实现物料的进出，在内锥结构11和外锥结构12夹层的一端设置有所述废旧轮胎网带进料装置2，另一端设置有钢丝网带出料装置3，所述加热过滤循环系统4的进出管分别连接在所述锥形热裂解反应釜1顶部16和底部17，进一步的，通过所述加热液体介质循环泵44使所述锥形热裂解反应釜1中加热液体介质6由其底部17进入到所述锥形沉积容器41内，加热液体介质6在锥形沉积容器41内通过热风换热器42被加热到设定温度，沉积出岁钢丝等大密度产物通过所述卸渣阀43排出，加热液体介质6然后通过在顶部16返回所述锥形热裂解反应釜1内，所述旋风炭黑分离系统5的进出管均连接在所述锥形热裂解反应釜1顶部(16)；
所述的锥形热裂解反应釜1，特别的内部有用于加热废旧轮胎的液态金属锌6，锌的熔点为419.5℃，且在高温条件不与废旧轮胎及其裂解产物发生反应；
所述的液态金属锌6，进一步其在高温状态下不会与废旧轮胎中的成分发生反应，进一步其密度大于废旧轮胎密度，确保进入反应釜内的废旧轮胎能够上浮；
所述的锥形热裂解反应釜1，具有控制液态金属锌6液面高度的溢流口13，其作用是确保当进入废旧轮胎进入到所述锥形热裂解反应釜1内时液位在安全高度以下，当液位过高时，多余的加热液体介质6将通过所述溢流口13流出，在内锥结构1和外锥结构12开设有用于废旧轮胎进出和内锥结构1和外锥结构12内液态金属锌6相互流通的进料口14和出料口15；
所述的进料口14，特别的位于加热液体介质6液面以下1m位置，其大小为轮胎直径的1.5倍，确保废旧轮胎能够顺利进入密封的内锥结构11内；
所述的出料口15，特别的位于内锥结构1的最低点，其大小为轮胎直径的1.5倍，确保热裂解产生的钢丝能够顺利进入下方的钢丝网带出料装置3上；
所述的废旧轮胎网带进料装置2，特别的其输送网带由耐高温材料制作而成，进一步其网带安装有多个挡板21，且相邻两个挡板21之间的距离刚好大于能够容纳需要处理最大废旧轮胎的直径，以防止轮胎的滑动宏和限制其上浮；所述挡板21与所述内锥结构11外壁之间距离为30mm，将废旧轮胎限制在挡板21和内锥结构11外壁形成的空间内，防止在到达进料1位置前发生上浮；
所述的废旧轮胎网带进料装置，还在于一端位于液态金属锌液面以上的空气中，另一端位于液态金属锌6中且在进料口14位置以下；其目的在于确保输送的废旧轮胎能够输送到进料口14位置以下，并依靠浮力使废旧轮胎上浮到密闭的内锥结构11内；
所述的钢丝网带出料装置3，特别的其输送网带由不锈钢制作而成，进一步网带之间的空隙在10mm之间，使热裂解产生的钢丝停留在网带上；
所述的加热过滤循环系统4，进一步的，其包括锥形沉积容器4，位于所述锥形沉积容器41内部的热风换热器42，位于所述锥形沉积容器最低位置的卸渣阀43，通过管道连接在所述锥形沉积容器上部的加热液体介质循环泵44；
所述的加热过滤循环系统4，特别的系统各部分外部具有保温棉，避免循环过程中加热液体介质6出现凝固，同时减少循环过程中热量的损耗；
所述的旋风炭黑分离系统，进一步的包括旋风炭黑除尘器51，连接在所述旋风炭黑除尘器51出口上的高温油气循环泵52，连接在所述高温油气循环泵52和所述锥形热裂解反应釜1连接管道上的压力控制泵53，安装在所述锥形热裂解反应釜1的压差传感器54，安装在旋风炭黑除尘器51底部的炭黑卸料阀55；进一步的，通过所述高温油气循环泵52使所述锥形热裂解反应釜1中产生的携带炭黑的高温油气高速进入到所述旋风炭黑除尘器51内，经过所述旋风炭黑除尘器51炭黑由炭黑卸料阀55排出，无炭黑的高温油气被返回到所述锥形热裂解反应釜1内，通过所述压差传感器54测量所述锥形热裂解反应釜1内外的压力差，并通过压力控制泵53使所述锥形热裂解反应釜1内外的压力差为零；
所述的旋风炭黑分离系统5，进一步的，还在于系统各部分外部具有保温棉；避免循环过程中高温油气出现冷凝，同时减少循环过程中热量的损耗；
一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理方法，进一步的利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的液封进料和热裂解产生钢丝的液封出料，并将废旧轮胎置于加热液体介质高效率地进行连续热裂解，进一步该方法可以实现炭黑固体和钢丝固体产物地自主地分离，具体包括以下步骤：
1.进料：将整个废旧轮胎经废旧轮胎网带进料装置2输送到由进料口14下方，并依靠浮力使废旧轮胎上浮到密闭的内锥结构11内；
2.反应：废旧轮胎在上浮和漂浮在液态金属锌6表面上时，在内锥结构11内被逐步的加热到热裂解的反应温度发生热裂解反应，在反应过程中加热过滤循环系统4将温度保持在稳定的设定范围内，并将尺寸小于10mm的且大于液态金属锌6密度的产物沉积在锥形沉积容器41底部，并通过卸渣阀43定期输出；
3.出料：反应产生的钢丝产物沉积到锥形热裂解反应釜1的底部，通过出料口15附着在钢丝网带出料装置3输送到液态金属锌6液面以上，反应产生的炭黑产物漂浮在内锥结构11内液态金属锌6液面上，反应产生的高温油气位于内锥结构11内液态金属锌6液面以上空间，旋风炭黑分离系统5在内锥结构11内液态金属锌6液面以上空间内产生高速气流，将高温油气和炭黑输出，并在旋风炭黑除尘器51内实现高温油气和炭黑的分离，高温油气由压力控制泵53输出，炭黑由炭黑卸料阀55输出。
在进行热裂解之前需要进行必要的准备工作，首先向加热过滤循环系统中投入常温固态金属锌6，然后通过换热器42对常温固态金属锌6进行加热，将其加热到600℃熔化，然后利用加热液体介质循环泵44将熔化的液态金属锌注入到锥形热裂解反应釜1内直到从溢流口13溢出。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器，包括锥形热裂解反应釜(1)、废旧轮胎网带进料装置(2)、钢丝网带出料装置(3)、加热过滤循环系统(4)和旋风炭黑分离系统(5)，其特征在于所述锥形热裂解反应釜(1)由套设的耐高温材料制造而成的内锥结构(11)和外部带保温材料的外锥结构(12)组成，所述内锥结构(11)具有顶盖而所述外锥结构(12)没有顶盖，在内锥结构(11)和外锥结构(12)夹层的一端设置有所述废旧轮胎网带进料装置(2)，另一端设置有钢丝网带出料装置(3)，所述加热过滤循环系统(4)的进出管分别连接在所述锥形热裂解反应釜(1)顶部和底部，所述旋风炭黑分离系统(5)的进出管均连接在所述锥形热裂解反应釜(1)顶部。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，锥形热裂解反应釜(1)设置有用于加热废旧轮胎的加热液体介质(6)。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，加热液体介质(6)由工作温度在400-600℃的低熔点金属或者盐组成，进一步其在高温状态下不会与废旧轮胎中的成分发生反应，进一步其密度大于废旧轮胎密度。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，锥形热裂解反应釜(1)具有控制加热液体介质(6)液面高度的溢流口(13)，在内锥结构(11)和外锥结构(12)开设有用于加热液体介质(6)连通的进料口(14)和出料口(15)。
5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，废旧轮胎网带进料装置(2)的输送网带由耐高温材料制作而成，进一步其网带安装有挡板(21)且挡板之间的距离刚刚大于处理最大废旧轮胎的直径，所述挡板(21)与所述内锥结构(11)外壁之间距离在20-50mm范围。
6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，钢丝网带出料装置(3)其输送网带由耐高温材料制作而成，进一步网带之间的空隙在10-20mm之间。
7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，加热过滤循环系统(4)包括锥形沉积容器(41)，位于所述锥形沉积容器内部的换热器(42)，位于所述锥形沉积容器最低位置的卸渣阀(43)，通过管道连接在所述锥形沉积容器上部的加热液体介质循环泵。
8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，旋风炭黑分离系统(5)包括旋风炭黑除尘器(51)，连接在所述旋风炭黑除尘器(51)出口上的高温油气循环泵(52)，连接在所述高温油气循环泵(52)和所述锥形热裂解反应釜(1)连接管道上的压力控制泵(53)，安装在所述锥形热裂解反应釜(1)内压差传感器(54)，安装在旋风炭黑除尘器(51)底部的炭黑卸料阀(55)。
9.一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理方法，其特征在于利用装有加热液体介质的双层锥形结构实现整个废旧轮胎的液封进料和热裂解产生钢丝的液封出料，并将废旧轮胎置于加热液体介质高效率地进行连续热裂解，进一步该方法可以实现炭黑固体和钢丝固体产物地自主地分离，具体包括以下步骤：
1.进料：将整个废旧轮胎经废旧轮胎网带进料装置(2)输送到由进料口(14)下方，并依靠浮力使废旧轮胎上浮到密闭的内锥结构(11)内；
2.反应：废旧轮胎在上浮和漂浮在加热液体介质(6)表面上时，在内锥结构(11)内被逐步的加热到热裂解的反应温度发生热裂解反应，在反应过程中加热过滤循环系统(4)将温度保持在稳定的设定范围内，并将尺寸小于10mm的且大于加热液体介质(6)密度的产物沉积在锥形沉积容器(41)底部，并通过卸渣阀(43)定期输出；
3.出料：反应产生的钢丝产物沉积到锥形热裂解反应釜(1)的底部，通过出料口(15)附着在钢丝网带出料装置(3)输送到加热液体介质(6)液面以上，反应产生的炭黑产物漂浮在内锥结构(11)内加热液体介质(6)液面上，反应产生的高温油气位于内锥结构(11)内加热液体介质(6)液面以上空间，旋风炭黑分离系统(5)在内锥结构(11)内加热液体介质(6)液面以上空间内产生高速气流，将高温油气和炭黑输出，并在旋风炭黑除尘器(51)内实现高温油气和炭黑的分离，高温油气由压力控制泵(53)输出，炭黑由炭黑卸料阀(55)输出。
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| CN201910755377.0A CN110358570A (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法 |
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| CN201910755377.0A CN110358570A (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种废旧轮胎整胎式液浴连续热裂解处理反应器及其处理方法 |
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| CN (1) | CN110358570A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115446096A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-09 | 北京科技大学 | 废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法 |
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2019
- 2019-08-15 CN CN201910755377.0A patent/CN110358570A/zh not_active Withdrawn
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| CN115446096A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-09 | 北京科技大学 | 废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法 |
| CN115446096B (zh) * | 2022-08-29 | 2023-08-08 | 北京科技大学 | 废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法 |
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