CN111171872B - 用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法，属于环保、化工、气化领域。本技术方案首先是将已去除钢丝的废旧轮胎回收，利用粉碎机将其粉碎至一定粒度，再利用球磨机磨细至约200目，磨好的轮胎橡胶粉与烟煤粉混合，制成料浆，用高压料浆泵输入工业型气流床水煤浆气化炉中，在炉中与氧气、水蒸汽进行一系列的氧化还原反应，生成主要含一氧化碳和氢气的混合气。此气体经除尘、净化处理后，可作为化工生产的合成气，用于生产合成氨、尿素、醋酸、甲醇、多元醇、烯烃、LNG，也可用来工艺补碳、制氢气、提一氧化碳，还可作工业或民用燃气。本发明变废为宝，经济实用，具有较好的经济效益和环保价值，应用前景广阔。

Description

用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法，属于环保、化工、气化领域。

背景技术

随着社会经济快速发展，人民生活水平的提高，企业和群众购车需求旺盛，各种工程车辆起来起多，乘用小车也逐步成为各个家庭必备的交通工具。2019年我国机动车保有量已达3.48亿辆，其中汽车保有量达2.6亿辆，2019年全国注册登记机动车数量达3214万辆，而车辆的轮胎属易耗品，所以我国每年会产生大量的废旧轮胎，2018年产生的废旧轮胎数量为3.798亿条，重量达1459万吨。其中轿车轻卡废旧轮胎1.36亿条，重量104.6万吨；载重货车客车废旧轮胎2.438亿条，重量1354.4万吨，2019年产生的废旧轮胎数量比上年稍少点。

废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械和抗降解性，数十年都不会自然消除，是国际上公认的有害垃圾。大量废旧轮胎如果长期露天堆放，不仅造成大量土地资源的浪费，而且废胎经过雨淋水浸、风吹日晒，容易酿成火灾，滋生蚊虫，其带菌、带毒量大、面广，堆积起来势必造成环境危害。如此多的废旧轮胎，以目前的技术水平，只有很少一部分废旧轮胎得到了利用。

现在有些人利用旧胎翻新成新胎，但翻新轮胎出事故的机率实在是太高了，很不值得提倡。

再就是有些人将废旧轮胎制成橡胶粉，用来生产再生胶，做高速公路沥青添加剂，做塑胶跑道、地板砖、复合涂料，但处理量都不是很大。

轮胎主要是由橡胶，炭黑，助剂、钢帘线、胎圈钢丝、尼龙帘线、聚酯帘线制成。而橡胶主要包含天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶。轮胎的主要成分是橡胶，即由碳、氢、氧、氮组成的高分子有机化合物占绝大多数，并具有较高热值，约35MJ/kg，高于煤的热值。

目前废旧轮胎的利用率不高，即使得到利用也是物理利用，采用化学方法利用的很少，用来制化工合成气的更是没有。申请人决定进行废旧轮胎橡胶的气化试验，所产气体作化工合成气或工业燃气，这样废旧轮胎的利用价值可大为提升，同时可为解决废旧轮胎浪费土地资源、污染环境的问题提供一条新途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法，提高废旧轮胎橡胶的利用价值，为工业企业提供合成气或燃气，彻底解决废旧轮胎污染环境的问题。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法，该工艺方法如下：

该工艺方法包括橡胶粉制备方法、料浆制备方法和气化方法

所述橡胶粉制备方法为：将已去掉钢丝的废旧轮胎，经皮带输送至粉碎机，粉碎至直径为20mm以下的颗粒状的橡胶，再将此颗粒状的橡胶送往球磨机，磨细至约200目的橡胶粉，用斗式提升机输送至橡胶粉料仓；同时将200目粒度的烟煤粉用斗式提升机输送至粉烟煤料仓；

所述料浆制备方法为：橡胶粉和烟煤粉准备好后，再准备水、添加剂和分散剂，将以上5种物料连续不断地加入搅拌桶中，达到粒度均匀分布后的料浆通过低压料浆泵送入高位料浆槽供气化用；

所述气化方法为：高压料浆泵将高位料浆槽中的料浆输送至工艺烧嘴，出烧嘴时料浆被高速氧气雾化，雾化后的料浆在有压力范围为0.04-5.0MPaG、温度范围为1300-1400℃的气化炉炉膛内，反应生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气；

混合气与灰渣一起向下经过激冷环流入激冷室，在下降过程中被激冷环喷出的水雾逐渐冷却，进入激冷室的水浴中，混合气在这里被彻底激冷并冷却；

混合气中夹带的灰渣被激冷后成玻璃态被固化，大颗粒灰渣颗粒沉入激冷室底部的第一锁斗，每4-6小时排放一次，这部分炉渣为粗渣；

另外一部分小颗粒的灰渣随着激冷循环水、混合气一起从激冷室底部进入激冷缓冲罐，在激冷缓冲罐内混合气与激冷循环水充分接触，洗涤下来的灰渣及炭黑落入第二锁斗定期排出系统；

混合气通过激冷缓冲罐上部排出，经增湿进入洗涤塔，在这里进一步除去细颗粒，然后经脱硫脱氯处理后的混合气，便成为我们化工生产所需要的合成气或工业燃气。

进一步的，该工艺方法还包括灰水/黑水处理方法：

从混合气洗涤塔底部和激冷缓冲罐来的黑水进入常压闪蒸罐，一部分的水经减压闪蒸变成蒸汽，闪蒸汽经过灰水换热器进行热量回收，然后经过冷凝器冷凝后进入分离器，分离器内液体送至制浆系统，顶部不凝气通过压力调节阀送往锅炉作燃气；

常压闪蒸系统来的含固量较高的黑水进入澄清槽中，在澄清槽中经絮凝沉淀后，上部的澄清水溢流进入灰水槽；

灰水槽中的灰水经低压灰水泵供制气系统循环使用；

澄清槽底部的固体和水经给料泵输送至过滤机，固体留在过滤机上形成滤饼，滤液则返回澄清槽。

本技术方案首先是将已去除钢丝的废旧轮胎回收，利用粉碎机将其粉碎至一定粒度，再利用球磨机磨细至约200目，磨好的轮胎橡胶粉与烟煤粉混合，制成料浆，用高压料浆泵输入工业型气流床水煤浆气化炉中，在炉中与氧气、水蒸汽进行一系列的氧化还原反应，生成主要含一氧化碳和氢气的混合气。此气体经除尘、净化处理后，可作为化工生产的合成气，用于生产合成氨、尿素、醋酸、甲醇、多元醇、烯烃、LNG，也可用来工艺补碳、制氢气、提一氧化碳，还可作工业或民用燃气。

进一步的，在料浆制备方法中：

所述添加剂为石灰石，即碳酸钙，用来降低气化反应灰熔点；

所述分散剂为木质素萘磺酸钠，用来提高料浆的流动性、稳定性和成浆浓度。

本发明有如下有益效果：

1、本工艺方法的废旧轮胎橡胶经粉碎和球磨形成200目左右的橡胶粉，以便在炉内高温状态下能瞬间反应裂解气化。

2、本工艺方法使橡胶粉、煤粉、水、添加剂、分散剂充分混合均匀，形成既有一定粘度又具有较好输送性能的料浆。

3、料浆气化完后，其中的灰份会以玻璃态形式形成炉渣，特别是废旧轮胎和煤中所含的少量金属会以氧化态的形式固化在玻璃渣中，所以环保效果非常好。

4、气化反应温度1300℃-1400℃，如此高的温度，可将废旧轮胎中的有害有机物质得到充分裂解，经氧化还原反应变成小分子，实现有害物质无害化。

5、废旧轮胎中的橡胶成分在高温状态下，与氧气和水蒸汽反应，能得到我们所需要的有效成分一氧化碳和氢气，这正是我们做工业生产所需要的合成气或燃气。

6、气化炉的反应压力可在0.04—5.0MPaG任意调节，满足客户不同的用气压力需求。

7、工艺控制自动化程度高，能确保各项工艺指标得到稳定控制。

8、所产气体有效成分高，热值高。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或燃气的工艺方法，该工艺方法如下：

该工艺方法包括橡胶粉制备方法、料浆制备方法和气化方法

所述橡胶粉制备方法为：将已去掉钢丝的废旧轮胎，经皮带输送至粉碎机，粉碎至直径为20mm以下的颗粒状的橡胶，再将此颗粒状的橡胶送往球磨机，磨细至约200目的橡胶粉，用斗式提升机输送至橡胶粉料仓；同时将200目粒度的烟煤粉用斗式提升机输送至粉烟煤料仓；

所述料浆制备方法为：橡胶粉和烟煤粉准备好后，再准备水、添加剂和分散剂，将以上5种物料连续不断地加入搅拌桶中，达到粒度均匀分布后的料浆通过低压料浆泵送入高位料浆槽供气化用；

所述气化方法为：高压料浆泵将高位料浆槽中的料浆输送至工艺烧嘴，出烧嘴时料浆被高速氧气雾化，雾化后的料浆在有压力范围为0.04-5.0MPaG、温度范围为1300-1400℃的气化炉炉膛内，反应生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气；

混合气与灰渣一起向下经过激冷环流入激冷室，在下降过程中被激冷环喷出的水雾逐渐冷却，进入激冷室的水浴中，混合气在这里被彻底激冷并冷却；

混合气中夹带的灰渣被激冷后成玻璃态被固化，大颗粒灰渣颗粒沉入激冷室底部的第一锁斗，每4-6小时排放一次，这部分炉渣为粗渣；

另外一部分小颗粒的灰渣随着激冷循环水、混合气一起从激冷室底部进入激冷缓冲罐，在激冷缓冲罐内混合气与激冷循环水充分接触，洗涤下来的灰渣及炭黑落入第二锁斗定期排出系统；

混合气通过激冷缓冲罐上部排出，经增湿进入洗涤塔，在这里进一步除去细颗粒，然后经脱硫脱氯处理后的混合气，便成为我们化工生产所需要的合成气或工业燃气。

进一步的，该工艺方法还包括灰水/黑水处理方法：

从混合气洗涤塔底部和激冷缓冲罐来的黑水进入常压闪蒸罐，一部分的水经减压闪蒸变成蒸汽，闪蒸汽经过灰水换热器进行热量回收，然后经过冷凝器冷凝后进入分离器，分离器内液体送至制浆系统，顶部不凝气通过压力调节阀送往锅炉作燃气；

常压闪蒸系统来的含固量较高的黑水进入澄清槽中，在澄清槽中经絮凝沉淀后，上部的澄清水溢流进入灰水槽；

灰水槽中的灰水经低压灰水泵供制气系统循环使用；

澄清槽底部的固体和水经给料泵输送至过滤机，固体留在过滤机上形成滤饼，滤液则返回澄清槽。

进一步的，在料浆制备方法中：

所述添加剂为石灰石，即碳酸钙，用来降低气化反应灰熔点；

所述分散剂为木质素萘磺酸钠，用来提高料浆的流动性、稳定性和成浆浓度。

工艺技术参数如下：

1 原料：

①废旧轮胎橡胶：主要成分为天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、炭黑。

粒度：约200目

②粉煤（神木烟煤）

2 轮胎橡胶制浆配比：0-75%（干基）

3 气化压力：0.04-5.0MPaG

4 气化温度：1300-1400℃

5 气化强度：4500-13000Nm³/h·m²（干基），气化强度随着气化压力的升高而升高。

6 灰渣残炭：≤1%

7 气化炉蓄势形式：热壁炉，内衬耐高温浇注料

8 料浆浓度：56-59%

9 混合气热值：高位热值2200-2500kcal/Nm³

低位热值2100-2400kcal/Nm³

10 混合气成分：

序号	组 分	指 标（%）
			1	H<sub>2</sub>	33-37
2	C0	43-46
			3	CO<sub>2</sub>	16-22
4	CH<sub>4</sub>	≤0.1
			5	N<sub>2</sub>	0.2-0.6
6	O<sub>2</sub>	≤0.2
			7	H<sub>2</sub>S	0.2-0.5
8	COS	≤0.03
			9	有效气H<sub>2</sub>+CO+CH<sub>4</sub>	74—80

11 消耗指标质量比（橡胶:烟煤=11:9）

序号	内 容	单 位	指 标
				1	轮胎橡胶消耗	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	242
2	烟煤粉消耗(干基)	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	198
				3	氧气消耗(99.6%)	Nm<sup>3</sup>/kNm<sup>3</sup>混合气	309
4	水消耗（含污水）	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	387
				5	絮凝剂	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	0.086
6	分散剂	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	0.82
				7	煤浆添加剂	kg/kNm<sup>3</sup>混合气	2.53

试验过程中所产的混合气作为本厂的工业燃气，供铸件退火炉使用。

本次试验取得了较满意的效果，装置运行稳定，气质好、消耗低，热值高、发气强度大，安全环保，完全达到了预期目的，为今后有效处置废旧轮胎、提高其利用价值、解决环境污染创出了一条新的有效的技术方案。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种用废旧轮胎橡胶制取合成气或工业燃气的工艺方法，其特征在于，该工艺方法的特征如下：

该工艺方法包括橡胶粉制备方法、料浆制备方法和气化方法；

所述橡胶粉制备方法为：将已去掉钢丝的废旧轮胎，经皮带输送至粉碎机，粉碎至直径为20mm以下的颗粒状的橡胶，再将此颗粒状的橡胶送往球磨机，磨细至200目的橡胶粉，用斗式提升机输送至橡胶粉料仓；同时将200目粒度的烟煤粉用斗式提升机输送至粉烟煤料仓；

所述料浆制备方法为：橡胶粉和烟煤粉准备好后，再准备水、添加剂和分散剂，将以上5种物料连续不断地加入搅拌桶中，达到粒度均匀分布后的料浆通过低压料浆泵送入高位料浆槽供气化用；料浆中橡胶粉、烟煤粉、添加剂、分散剂的质量比为242:198: 2.53:0.82，其中烟煤粉质量以干基计；

所述添加剂为石灰石，用来降低气化反应灰熔点；

所述分散剂为木质素萘磺酸钠，用来提高料浆的流动性、稳定性和成浆浓度；

所述气化方法为：高压料浆泵将高位料浆槽中的料浆输送至工艺烧嘴，出烧嘴时料浆被高速氧气雾化，雾化后的料浆在压力范围为0.04-5.0MPaG、温度范围为1300-1400℃的气化炉炉膛内，反应生成含有氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气；

混合气与灰渣一起向下经过激冷环流入激冷室，在下降过程中被激冷环喷出的水雾逐渐冷却，进入激冷室的水浴中，混合气在这里被彻底激冷并冷却；

混合气中夹带的灰渣被激冷后成玻璃态被固化，大颗粒灰渣颗粒沉入激冷室底部的第一锁斗，每4-6小时排放一次，这部分炉渣为粗渣；

另外一部分小颗粒的灰渣随着激冷循环水、混合气一起从激冷室底部进入激冷缓冲罐，在激冷缓冲罐内混合气与激冷循环水充分接触，洗涤下来的灰渣及炭黑落入第二锁斗定期排出系统；

混合气通过激冷缓冲罐上部排出，经增湿进入洗涤塔，在这里进一步除去细颗粒，然后经脱硫脱氯处理后的混合气，便成为化工生产所需要的合成气或工业燃气。

2.根据权利要求1所述的用废旧轮胎橡胶制取合成气或工业燃气的工艺方法，其特征在于：该工艺方法还包括灰水/黑水处理方法：

从混合气洗涤塔底部和激冷缓冲罐来的黑水进入常压闪蒸罐，一部分的水经减压闪蒸变成蒸汽，闪蒸汽经过灰水换热器进行热量回收，然后经过冷凝器冷凝后进入分离器，分离器内液体送至制浆系统，顶部不凝气通过压力调节阀送往锅炉作燃气；

常压闪蒸罐来的含固量较高的黑水进入澄清槽中，在澄清槽中经絮凝沉淀后，上部的澄清水溢流进入灰水槽；

灰水槽中的灰水经低压灰水泵供制气系统循环使用；

澄清槽底部的固体和水经给料泵输送至过滤机，固体留在过滤机上形成滤饼，滤液则返回澄清槽。

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