CN111019683B - 一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，包括钢丝剥离装置、进料装置和裂解反应转化装置，裂解反应转化装置包括一级移动床反应器、二级移动床反应器和三级移动床反应器，一级移动床反应器和二级移动床反应器之间设有第一物料平衡控制装置，二级移动床反应器和三级移动床反应器之间设有第二物料平衡控制装置，保持一级移动床反应器中出料和二级移动床反应器中进料处于平衡状态，第二物料平衡控制装置控制二级移动床反应器中物料的出料，保持二级移动床反应器中出料和三级移动床反应器中的进料处于平衡状态，使一级移动床反应器、二级移动床反应器和三级移动床反应器之间达到系统平衡。

Description

一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法

技术领域

本发明属于废旧轮胎回收处理技术领域，尤其涉及一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法。

背景技术

随着社会现代化进步程度越来越快，一方面橡胶工业蓬勃发展，橡胶制品被普遍用于各种行业；另一方面，由于橡胶不易腐化，废旧制品与日俱增，已成为环境卫生的一大公害，被人们称之为黑色污染。废旧轮胎回收再利用时，由于废旧轮胎中的钢丝很难取出，所以是先将废旧轮胎直接切成块后进行破胶制粉成为胶粉和钢丝、纤维的混合物，再经分离设备分离出钢丝和纤维，这样的生产装置过程复杂，制造成本高，人工投入大。

其中，废旧轮胎如果长时间被丢弃或者露天堆放，不仅会污染环境，对人体健康产生危害，更是一种对可回收资源的极大浪费，所以废旧轮胎的回收和资源化再利用处理是一个备受全世界关注的环保话题。现有的废旧轮胎回收利用工艺水平层次不齐，回收效果和生产效益也各有差异，而废旧轮胎的裂解回收处理工艺是效果较优、对环境无二次污染、安全性较高的处理方式。现有的废旧轮胎裂解处理装置往往是非连续式的，虽能达到裂解工艺的要求，但是能耗较高，不能连续式生产，裂解产物回收利用不够充分。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该处理方法中包括轮胎的钢丝剥离装置，所述钢丝剥离装置包括固定座，所述固定座的顶部固定安装有壳体，所述壳体的一侧内壁上固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上焊接有旋转轴，且旋转轴的一端和壳体的一侧内壁转动连接，旋转轴的外侧固定套设有隔板，且隔板的侧边和壳体的侧壁的间隙距离小于五厘米，所述壳体的顶部内壁上滑动连接有对称设置的两个破碎板，且两个破碎板相互靠近的一侧均固定安装多个破碎片，两个破碎板上的破碎片交错设置，两个破碎板相互远离的一侧均固定连接有推动组件，所述壳体内转动连接有对称设置的两个剥离辊筒，所述剥离辊筒的一端延伸至壳体的一侧并固定连接有动力组件，剥离钢丝后将轮胎粉碎为粒径依次为200mm、100mm、50mm的颗粒物，

用于将粉碎后轮胎颗粒物提升至裂解反应装置的进料装置，

用于将轮胎颗粒进行加热裂解的裂解反应转化装置，

所述裂解反应转化装置包括一级移动床反应器、二级移动床反应器和三级移动床反应器，

所述一级移动床反应器和二级移动床反应器的外壁均设有保温层，所述三级移动床反应器的外壁环设有用于点火加热的腔室，

所述一级移动床反应器和二级移动床反应器之间设有第一物料平衡控制装置，二级移动床反应器和三级移动床反应器之间设有第二物料平衡控制装置，所述第一物料平衡控制装置控制一级移动床反应器中物料的出料，保持一级移动床反应器中出料和二级移动床反应器中进料处于平衡状态，所述第二物料平衡控制装置控制二级移动床反应器中物料的出料，保持二级移动床反应器中出料和三级移动床反应器中的进料处于平衡状态，从而使一级移动床反应器、二级移动床反应器和三级移动床反应器之间达到整个反应系统平衡，

经粉碎装置粉碎后的轮胎颗粒通过进料装置输送至一级移动床反应器中，通过来自三级移动床反应器中烟气热量的收集和输送，通过设置在三级移动床反应器加热层的烟气输送管道将烟气热量输送至一级移动床反应器上的烟气入口，为一级移动床反应器提供热源，一级移动床反应器中的轮胎颗粒和烟气热量混合实现脱水，经过一级移动床反应器加热处理后在第一物料平衡控制装置的控制下输送至二级移动床反应器中，

二级移动床反应器与三级移动床反应器之间通过第二物料平衡控制装置实现热传递和物料的进出平衡，经过二级移动床反应器处理后的物料在第二物料平衡控制装置的控制下输送至三级移动床反应器中，

三级移动床反应器的腔室中均匀分布若干燃烧头，通过燃烧头对三级移动床反应器进行加热，将三级移动床反应器中的物料进行深度裂解，初步裂解产生的分离物通过两相分离系统进行油、气的分离，经分离后产生的可燃气被收集至可燃气储存装置中，可燃气通过气体压缩机将可燃气输送至各燃烧头供加热使用，所述三级移动床反应器深度裂解产物被收集至副产物回收装置中。

所述一级移动床反应器上设有第一进料口和第一出料口，所述二级移动床反应器上设有第二进料口和第二出料口，所述三级移动床反应器上设有第三进料口和第三出料口，所述第一进料口和进料装置相连。

所述第一物料平衡控制装置包括设置在第一出料口和第二进料口之间的第一下料筒，在所述第一下料筒中分别设有第一上部料位计和第一下部料位计；所述第二物料平衡控制装置包括设置在第二出料口和第三进料口之间的第二下料筒，在第二下料筒中分别设有第二上部料位计和第二下部料位计。

所述一级移动床反应器中反应温度为400-600℃。

所述二级移动床反应器中反应温度为450-600℃。

所述三级移动床反应器中反应温度为450-600℃。

所述一级移动床反应器、二级移动床反应器和三级移动床反应器均为卧式螺旋移动床输送式反应釜。

在第一进料口、第一出料口、第二进料口、第二出料口、第三进料口、第三出料口处均设有温度计和压力计。

在所述一级移动床反应器上连接有出气管道，出气管道上连接有水洗塔，反应釜中烟气经水洗后，输送用于三级移动床反应器出料的物料加湿。

所述一级移动床反应器和二级移动床反应器外壁的保温层为耐温800-1000℃、厚度为40-50mm的岩棉或浇注料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明剥离装置结构简单，此轮胎回收生产装置本体操作简单，制造成本低，人工投入小，在剥离完毕之后，然后打开转动门，便可以将壳体内的轮胎取出进行粉碎处理，进入后续的加热裂解反应转化，处理转化得到有价值的初级再生清洁资源（可燃气、裂解油和炭），可深加工再利用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

图2为本发明中剥离装置的剖视图

图3为本发明中控制装置的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1、图2和图3所示，本实施例采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，

该处理方法中包括轮胎的钢丝剥离装置1，所述钢丝剥离装置1包括固定座111，所述固定座111的顶部固定安装有壳体112，所述壳体112的一侧内壁上固定安装有驱动电机113，所述驱动电机113的输出轴上焊接有旋转轴，且旋转轴的一端和壳体112的一侧内壁转动连接，旋转轴的外侧固定套设有隔板114，且隔板114的侧边和壳体112的侧壁的间隙距离小于五厘米，所述壳体112的顶部内壁上滑动连接有对称设置的两个破碎板115，且两个破碎板115相互靠近的一侧均固定安装多个破碎片，两个破碎板115上的破碎片交错设置，两个破碎板115相互远离的一侧均固定连接有推动组件，所述壳体112内转动连接有对称设置的两个剥离辊筒122，所述剥离辊筒122的一端延伸至壳体112的一侧并固定连接有动力组件，剥离钢丝后将轮胎粉碎为粒径依次为200mm、100mm、50mm的颗粒物，

本实施例中，壳体的顶部固定安装有进料管116，且进料管和壳体相连通，本实施例中还包括推动组件，推动组件包括固定安装在破碎板一侧的推动板117，两个推动板相互远离的一侧分别贯穿壳体的两侧内壁并延伸至壳体的两侧，两个推动板相互远离的一侧均滑动连接有滑动板118，壳体的两侧分别固定安装有步进电机119，步进电机的输出轴上焊接有驱动盘120，驱动盘120偏离圆心的位置上转动连接有连接轴121，且两个连接轴121的顶部分别和两个滑动板滑动连接；其中动力组件包括固定安装在壳体一侧的安装箱123，安装箱123的一侧固定安装有旋转电机125，旋转电机125的输出轴上焊接有第二齿轮126，两个剥离辊筒122的一端均位于安装箱123内并固定安装有第一齿轮124，且两个第一齿轮124均和第二齿轮126相啮合，在壳体的一侧开设有开口，且开口上转动连接有转动门，在滑动板的一侧开设有滑槽，且滑槽内滑动连接有滑块，连接轴121的顶部和滑块转动连接。

当需要对轮胎上的钢丝剥离时，首先将废旧轮胎通过进料管投入到壳体内，然后启动步进电机，步进电机会带动驱动盘进行转动，而驱动盘则会带动连接轴的一端进行转动，因而在连接轴的带动下可以推动推动板进行横向往复移动，从而可以使得两个破碎板对轮胎进行破碎，然后启动驱动电机，驱动电机会带动隔板进行转动，而隔板转动九十度时，会将隔板顶部上的轮胎滑落到壳体的底部内壁上，当隔板上没有轮胎后，再启动驱动电机转动九十度，使得隔板复位，当轮胎全部落入壳体的底部内壁上时，此时启动旋转电机，旋转电机会带动剥离辊筒进行转动，利用剥离辊筒可以将轮胎上的橡胶与钢丝剥离，在剥离完毕之后，然后打开转动门，便可以将壳体内的轮胎取出，

剥离钢丝后将轮胎粉碎为粒径依次为200mm、100mm、50mm的颗粒物，

本实施例还包括用于将粉碎后轮胎颗粒物提升至裂解反应装置的进料装置2，

用于将轮胎颗粒进行加热裂解的裂解反应转化装置，

所述裂解反应转化装置包括一级移动床反应器4、二级移动床反应器5和三级移动床反应器6，

所述一级移动床反应器4和二级移动床反应器5的外壁均设有保温层，所述三级移动床反应器6的外壁环设有用于点火加热的腔室9，

所述一级移动床反应器4和二级移动床反应器5之间设有第一物料平衡控制装置，二级移动床反应器5和三级移动床反应器6之间设有第二物料平衡控制装置，所述第一物料平衡控制装置控制一级移动床反应器4中物料的出料，保持一级移动床反应器4中出料和二级移动床反应器5中进料处于平衡状态，所述第二物料平衡控制装置控制二级移动床反应器5中物料的出料，保持二级移动床反应器5中出料和三级移动床反应器6中的进料处于平衡状态，从而使一级移动床反应器4、二级移动床反应器5和三级移动床反应器6之间达到整个反应系统平衡，

经粉碎装置1粉碎后的轮胎颗粒通过进料装置2输送至一级移动床反应器4中，通过来自三级移动床反应器6中烟气热量的收集和输送，通过设置在三级移动床反应器6加热层的烟气输送管道7将烟气热量输送至一级移动床反应器上的烟气入口8，为一级移动床反应器4提供热源，一级移动床反应器4中的轮胎颗粒和烟气热量混合实现脱水，经过一级移动床反应器4加热处理后在第一物料平衡控制装置的控制下输送至二级移动床反应器5中，

二级移动床反应器5与三级移动床反应器6之间通过第二物料平衡控制装置实现热传递和物料的进出平衡，经过二级移动床反应器5处理后的物料在第二物料平衡控制装置的控制下输送至三级移动床反应器6中，

三级移动床反应器6的腔室9中均匀分布若干燃烧头901，通过燃烧头901对三级移动床反应器6进行加热，将三级移动床反应器6中的物料进行深度裂解，初步裂解产生的分离物通过两相分离系统503进行油、气的分离，经分离后产生的可燃气被收集至可燃气储存装置10中，可燃气通过气体压缩机101将可燃气输送至各燃烧头901供加热使用，所述三级移动床反应器6深度裂解产物被收集至副产物回收装置102中。

作为优选，本实施例一级移动床反应器4上设有第一进料口401和第一出料口402，所述二级移动床反应器5上设有第二进料口501和第二出料口502，所述三级移动床反应器6上设有第三进料口601和第三出料口602，所述第一进料口401和进料装置2相连。

作为优选，本实施例第一物料平衡控制装置包括设置在第一出料口402和第二进料口501之间的第一下料筒103，在所述第一下料筒103中分别设有第一上部料位计104和第一下部料位计105；所述第二物料平衡控制装置包括设置在第二出料口502和第三进料口601之间的第二下料筒106，在第二下料筒106中分别设有第二上部料位计107和第二下部料位计108。

当物料触及到第一上部料位计104的探头时，第一上部料位计中的传感器将信号传输至一级移动床反应器4的PLC控制器，控制一级移动床反应器的变频电机带动转轴降速，避免物料在第一下料筒103中堆积；当物料继续下降触及第一下部料位计105的探头时，第一下部料位计105中的传感器将信号传输至一级移动床反应器4的PLC控制器，控制一级移动床反应器4的变频电机带动转轴加速运转，以满足二级移动床反应器5中有足够量的物料进行初步裂解反应，

当物料触及第一下部料位计105的探头时或第二下部料位计108的探头时，PLC控制器控制相对应的电机转速增加，避免空转，

当物料触及第二上部料位计107的探头时，第二上部料位计107中的传感器将信号传输至二级移动床反应器5的PLC控制器，控制二级移动床反应器5的变频电机带动转轴反转，当二级移动床反应器5的PLC控制器报警达到5秒，则一级移动床反应器4的变频电机和二级移动床反应器5的变频电机均停止转动，所述PLC控制器与上位机100相连，控制一级移动床反应器4、二级移动床反应器5与三级移动床反应器6之间达到整个反应系统平衡。

作为进一步优选，本实施例一级移动床反应器4中反应温度为400℃、500℃、550℃、600℃或400-600℃中任一数值。

作为进一步优选，本实施例二级移动床反应器5中反应温度为450℃、500℃、550℃、600℃或450-600℃中任一数值。

作为进一步优选，本实施例三级移动床反应器6中反应温度为450℃、500℃、550℃、600℃或450-600℃中任一数值。

作为进一步优选，本实施例一级移动床反应器4、二级移动床反应器5和三级移动床反应器6均为卧式螺旋移动床输送式反应釜。

作为进一步优选，本实施例在第一进料口401、第一出料口402、第二进料口501、第二出料口502、第三进料口601、第三出料口602处均设有温度计和压力计。

作为进一步优选，本实施例在所述一级移动床反应器4上连接有出气管道109，出气管道109上连接有水洗塔110，反应釜4中烟气经水洗后，输送用于三级移动床反应器6出料的物料加湿。

作为更进一步优选，本实施例所述一级移动床反应器4和二级移动床反应器5外壁的保温层为耐温800-1000℃、厚度为40-50mm的岩棉或浇注料，若选择岩棉作为保温层，则岩棉保温层的内壁和一级移动床反应器4的外壁及岩棉保温层的内壁和二级移动床反应器4外壁之间均需要加设不锈钢层，若选择浇注料作为保温层，则将浇注料直接浇筑在一级移动床反应器4和二级移动床反应器5的外壁，起到保温作用。

本实施例三级移动床反应器6的腔室外壁设有保温层，该保温层的耐温为1600℃以上，可选择岩棉或浇注料作为保温层，若选择岩棉作为保温层，则岩棉保温层的内壁和腔室的外壁之间加设不锈钢层，若选择浇注料作为保温层，则将浇注料直接浇筑在腔室的外壁起到保温作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，该处理方法中包括轮胎的钢丝剥离装置（1），所述钢丝剥离装置（1）包括固定座（111），所述固定座（111）的顶部固定安装有壳体（112），所述壳体（112）的一侧内壁上固定安装有驱动电机（113），所述驱动电机（113）的输出轴上焊接有旋转轴，且旋转轴的一端和壳体（112）的一侧内壁转动连接，旋转轴的外侧固定套设有隔板（114），且隔板（114）的侧边和壳体（112）的侧壁的间隙距离小于五厘米，所述壳体（112）的顶部内壁上滑动连接有对称设置的两个破碎板（115），且两个破碎板（115）相互靠近的一侧均固定安装多个破碎片，两个破碎板（115）上的破碎片交错设置，两个破碎板（115）相互远离的一侧均固定连接有推动组件，所述壳体（112）内转动连接有对称设置的两个剥离辊筒（122），所述剥离辊筒（122）的一端延伸至壳体（112）的一侧并固定连接有动力组件，其中动力组件包括固定安装在壳体一侧的安装箱（123），安装箱（123）的一侧固定安装有旋转电机（125），旋转电机（125）的输出轴上焊接有第二齿轮（126），两个剥离辊筒（122）的一端均位于安装箱（123）内并固定安装有第一齿轮（124），且两个第一齿轮（124）均和第二齿轮（126）相啮合，剥离钢丝后将轮胎粉碎为粒径依次为200mm、100mm、50mm的颗粒物，

用于将粉碎后轮胎颗粒物提升至裂解反应装置的进料装置（2），

用于将轮胎颗粒进行加热裂解的裂解反应转化装置，

所述裂解反应转化装置包括一级移动床反应器（4）、二级移动床反应器（5）和三级移动床反应器（6），

所述一级移动床反应器（4）和二级移动床反应器（5）的外壁均设有保温层，所述三级移动床反应器（6）的外壁环设有用于点火加热的腔室（9），

所述一级移动床反应器（4）和二级移动床反应器（5）之间设有第一物料平衡控制装置，二级移动床反应器（5）和三级移动床反应器（6）之间设有第二物料平衡控制装置，所述第一物料平衡控制装置控制一级移动床反应器（4）中物料的出料，保持一级移动床反应器（4）中出料和二级移动床反应器（5）中进料处于平衡状态，所述第二物料平衡控制装置控制二级移动床反应器（5）中物料的出料，保持二级移动床反应器（5）中出料和三级移动床反应器（6）中的进料处于平衡状态，从而使一级移动床反应器（4）、二级移动床反应器（5）和三级移动床反应器（6）之间达到整个反应系统平衡，

经粉碎装置（1）粉碎后的轮胎颗粒通过进料装置（2）输送至一级移动床反应器（4）中，通过来自三级移动床反应器（6）中烟气热量的收集和输送，通过设置在三级移动床反应器（6）加热层的烟气输送管道（7）将烟气热量输送至一级移动床反应器上的烟气入口（8），为一级移动床反应器（4）提供热源，一级移动床反应器（4）中的轮胎颗粒和烟气热量混合实现脱水，经过一级移动床反应器（4）加热处理后在第一物料平衡控制装置的控制下输送至二级移动床反应器（5）中，

二级移动床反应器（5）与三级移动床反应器（6）之间通过第二物料平衡控制装置实现热传递和物料的进出平衡，经过二级移动床反应器（5）处理后的物料在第二物料平衡控制装置的控制下输送至三级移动床反应器（6）中，

三级移动床反应器（6）的腔室（9）中均匀分布若干燃烧头（901），通过燃烧头（901）对三级移动床反应器（6）进行加热，将三级移动床反应器（6）中的物料进行深度裂解，初步裂解产生的分离物通过两相分离系统进行油、气的分离，经分离后产生的可燃气被收集至可燃气储存装置（10）中，可燃气通过气体压缩机（101）将可燃气输送至各燃烧头（901）供加热使用，所述三级移动床反应器（6）深度裂解产物被收集至副产物回收装置（102）中。

2.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述一级移动床反应器（4）上设有第一进料口（401）和第一出料口（402），所述二级移动床反应器（5）上设有第二进料口（501）和第二出料口（502），所述三级移动床反应器（6）上设有第三进料口（601）和第三出料口（602），所述第一进料口（401）和进料装置（2）相连。

3.根据权利要求2所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述第一物料平衡控制装置包括设置在第一出料口（402）和第二进料口（501）之间的第一下料筒（103），在所述第一下料筒（103）中分别设有第一上部料位计（104）和第一下部料位计（105）；所述第二物料平衡控制装置包括设置在第二出料口（502）和第三进料口（601）之间的第二下料筒（106），在第二下料筒（106）中分别设有第二上部料位计（107）和第二下部料位计（108）。

4.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述一级移动床反应器（4）中反应温度为400-600℃。

5.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述二级移动床反应器（5）中反应温度为450-600℃。

6.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述三级移动床反应器（6）中反应温度为450-600℃。

7.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述一级移动床反应器（4）、二级移动床反应器（5）和三级移动床反应器（6）均为卧式螺旋移动床输送式反应釜。

8.根据权利要求2所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，在第一进料口（401）、第一出料口（402）、第二进料口（501）、第二出料口（502）、第三进料口（601）、第三出料口（602）处均设有温度计和压力计。

9.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，在所述一级移动床反应器（4）上连接有出气管道（109），出气管道（109）上连接有水洗塔（110），反应釜（4）中烟气经水洗后，输送用于三级移动床反应器（6）出料的物料加湿。

10.根据权利要求1所述的采用还原裂解法使废旧轮胎资源化的处理方法，其特征在于，所述一级移动床反应器（4）和二级移动床反应器（5）外壁的保温层为耐温800-1000℃、厚度为40-50mm的岩棉或浇注料。

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