CN111410975A - 改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法和系统 - Google Patents

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CN111410975A CN202010344546.4A CN202010344546A CN111410975A CN 111410975 A CN111410975 A CN 111410975A CN 202010344546 A CN202010344546 A CN 202010344546A CN 111410975 A CN111410975 A CN 111410975A
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Abstract

本发明公开了一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法和系统,该方法包括:废旧轮胎预处理、裂解活化和炭黑深加工;其中,废旧轮胎预处理包括:将废旧轮胎破碎成胶块;裂解活化包括:裂解碳化和活化扩孔;裂解碳化的温度为500℃‑550℃,得到固态炭黑;活化扩孔为采用550‑600℃水蒸气将固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。在本方案中,其裂解过程采用创新技术,区别现有技术的第一步是裂解碳化(500‑550℃),以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解;第二步是超高温水蒸气活化扩孔(550‑600℃),有机物裂解物质残留将随水分子凝结蒸气带出,水分子碳化过程可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题。

Description

改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法和系统
技术领域
本发明涉及固体废金属综合利用技术领域,特别涉及一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法和系统。
背景技术
据中国橡胶工业协会统计,2018年中国汽车销量累计完成2808万辆,在汽车保有量逐年增加,汽车的报废和车型的更替等客观因素影响下,2018年产生的废旧轮胎数量约1400万吨,但市场化处理率仅达到50%左右,每年还有近700万吨废旧轮胎没有得到有效处理。废轮胎通常采用露天堆放的方式存储,长期的大量堆积不仅会自燃引起火灾,而且易滋生蚊蝇传播疾病;废旧轮胎还具有很强的耐热性、抗机械性以及抗降解性,其造成的“黑色污染”目前已成为全球性治理难题。热裂解是将废轮胎“吃干榨净”的重要手段,也是未来废旧轮胎循环利用的终极解决方案,可有效实现废旧轮胎减量化,中国及发达国家都在致力于此技术的研究及应用推广。
国内外废旧轮胎热裂解现状仍处在初级阶段,多数沿用传统的废旧轮胎油化裂解工艺,对废轮胎循环利用只能是回收部分裂解油、废钢丝和少量可燃气,对裂解炭渣无法处理,不仅污染环境又造成资源的无序争夺和浪费;虽然中国专利也公开了几种废轮胎热裂解处理技术如:一种橡胶补强用再生补强炭黑的制备方法;一种轮胎炭黑循环利用方法;间歇连续式回收废轮胎以提炼活性碳的方法和装置;一种废轮胎低温常压热裂解生产线及其生产工艺,以上技术但是只对裂解炭黑进行了简单处理,裂解过程忽视了影响裂解炭黑的重要因素即改善炭黑结构。结构是聚集体的大小分布以及聚集体内的空隙体积,内部空隙体积越多,炭黑的结构越高。裂解过程中热解炭微孔会有所闭合,而对吸附来说微孔是最重要的。因为裂解过程中裂解炭黑未经碳化及活化扩孔处理结构较低,不易作为补强炭黑使用,仅可用于加工低档橡胶制品。由于这种裂解炭黑经济性和市场应用较差难以推广,制约着废旧轮胎裂解行业的发展。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,从工艺技术上进行创新,裂解过程采用裂解碳化技术和高温水蒸气活化扩孔相结合技术,并在炭黑深加工中采用研磨改性一体技术再次改性提质,明显改变了废轮胎裂解炭黑的结构,使裂解产物品质显著提高,可以作为补强炭黑用于制作新轮胎,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
本发明还提供了一种应用上述方法的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,包括:废旧轮胎预处理、裂解活化和炭黑深加工;
所述废旧轮胎预处理包括:将废旧轮胎破碎成胶块;
所述裂解活化包括:裂解碳化和活化扩孔;
所述裂解碳化的温度为500℃-550℃,得到固态炭黑;
所述活化扩孔为采用550-600℃水蒸气将所述固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。
优选地,所述将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将含钢丝废旧轮胎破碎成胶块。
优选地,所述将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将废旧轮胎破碎成30~50mm的胶块。
优选地,所述裂解活化还包括:油气冷凝和燃烧区燃烧;
所述油气冷凝为将所述活化扩孔中随水分子凝结蒸气带出的有机物裂解物质油气冷凝,得到裂解油和不凝气;
所述燃烧区燃烧包括:将所述裂解油中的含油水和所述不凝气燃烧为所述裂解碳化和所述活化扩孔提供加热。
优选地,所述裂解活化还包括:不凝气稳压和含油水雾化;
所述不凝气稳压为在所述油气冷凝中得到所述不凝气后,对所述不凝气进行稳压处理,经过所述稳压后的所述不凝气再用于所述燃烧区燃烧;
所述含油水雾化为在所述油气冷凝中得到所述裂解油后,对所述裂解油中的含油水进行雾化处理,经过所述雾化后的所述含油水再用于所述燃烧区燃烧。
优选地,所述炭黑深加工包括:研磨改性一体工艺;
所述研磨改性一体工艺包括:在将经过冷却和磁选的裂解炭黑输送至研磨机入口同时,按比例把活化改性剂加入所述研磨机入口,并向所述研磨机内送入热风保持所述裂解炭黑的温度。
一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,包括:废旧轮胎预处理装置、裂解活化装置和炭黑深加工装置;
所述废旧轮胎预处理装置包括:用于将废旧轮胎破碎成胶块的切片装置;
所述裂解活化装置包括:裂解碳化炉和活化扩孔炉;
所述裂解碳化炉的温度为500℃-550℃,得到固态炭黑;
所述活化扩孔炉用于采用550-600℃水蒸气将所述固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。
优选地,裂解活化装置还包括:油气冷凝器、裂解油的油水分离器、雾化器、稳压气柜和燃烧区;
所述油气冷凝器的气体出口连接于所述稳压气柜的进口,所述稳压气柜的出口连接于所述燃烧区;
所述油气冷凝器的液体出口连接于所述油水分离器的入口,所述裂解油油水分离器的水出口连接于所述雾化器的进口,所述雾化器的出口连接于所述燃烧区。
优选地,所述炭黑深加工装置包括:研磨改性一体装置;
所述研磨改性一体装置包括:装置本体,设置于所述装置本体的炭黑进料机构、改性剂进料机构、研磨机构和热风机构。
优选地,所述裂解碳化炉和所述活化扩孔炉设置于同一燃烧器中。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,在炭黑深加工环节采用研磨改性一体机,在将炭黑物料输送至研磨机入口同时,用系统配置的计量泵按比例把活化改性剂加入研磨机入口,并且给入料系统补充适量热风保持物料温度,改性过程借力(机械)研磨机转子起到高速搅拌作用,其摩擦产生的温度(80-100℃)可满足改性温度,此工艺设备环节少、投入小且操作简单,活化改性包覆率高,产品质量可满足补强炭黑要求,可达到用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑标准。尤其是裂解过程采用创新技术,区别以上技术的第一步是裂解碳化(500-550℃),以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解;第二步是超高温水蒸气活化扩孔(550-600℃),有机物裂解物质残留将随水分子凝结蒸气带出,水分子碳化过程可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题;第三步在裂解炭黑深加工中采用研磨改性一体工艺,进一步增加裂解炭黑活性。本发明使废旧轮胎裂解炭黑达到提质利用效果,技术指标可以达到N660和N330标准,可用于轮胎基部、胎侧及过渡层,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
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简单地介绍,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为本发明实施例提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统的结构示意图。
其中,1为废旧轮胎,2为清洗装置,3为切片装置,4为进料系统;5为裂解碳化炉,6为活化扩孔炉,7为油气冷凝器,8为裂解油,9为成品油罐,10为含油水,11为雾化器,12为不凝气,13为稳压气柜,14为燃烧区,15为可燃气,16为高温水蒸气发生器,17为软化水,18为余热利用器,19为烟气净化装置;20为出渣器,21为固体冷却系统,22为磁选系统,23为钢丝,24为钢丝压块机,25为裂解炭黑,26为研磨改性一体装置,27为造粒干燥系统,28为补强炭黑,29为制作新轮胎。
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。
本发明实施例提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,包括:废旧轮胎预处理、裂解活化和炭黑深加工;
其中,废旧轮胎预处理包括:将废旧轮胎破碎成胶块;
裂解活化包括:裂解碳化和活化扩孔;
裂解碳化的温度为500℃-550℃,得到固态炭黑;
活化扩孔为采用550-600℃水蒸气将固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其裂解过程采用创新技术,区别现有技术的第一步是裂解碳化(500-550℃),以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解;第二步是超高温水蒸气活化扩孔(550-600℃),有机物裂解物质残留将随水分子凝结蒸气带出,水分子碳化过程可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题。本发明使废旧轮胎裂解炭黑达到提质利用效果,技术指标可以达到N660和N330标准,可用于轮胎基部、胎侧及过渡层,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
作为优选,将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将含钢丝废旧轮胎破碎成胶块。现有技术有的采用前期磨粉和磁力除铁,不仅投入大而且耗能很高,因为橡胶是不良导热体,没有金属钢丝导热的胶粒耗能更高。而本方案采用不去除钢丝工艺,裂解过程随着热裂解炉转动,钢丝向前运行还能起到清理结焦防止粘壁的作用。
进一步的,将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将废旧轮胎破碎成30mm~50的胶块。其优点:与其他热裂解常用<15mm去除钢丝的工艺相比,一是减少了进一步破碎胶块的环节,减少了动力电耗;二是钢丝在橡胶热裂解过程传热更快,橡胶是不良导热体,不去除钢丝有助于降低废旧轮胎裂解过程的热能耗;三是钢丝在热裂解过程中沿着炉壁向前运行,可起到清理炉壁防止热解过程结焦粘壁的作用。将废旧轮胎破碎成合适大小的胶块,有助于达到较佳的裂解效果,以便于获得裂解效果较佳的固态裂解产物。
在本实施例中,裂解活化还包括:油气冷凝和燃烧区燃烧;
油气冷凝为将活化扩孔中随水分子凝结蒸气带出的有机物裂解物质油气冷凝,得到裂解油和不凝气;
燃烧区燃烧包括:将裂解油中的含油水和不凝气燃烧为裂解碳化和活化扩孔提供加热。如此设置,充分利用资源的同时,解决了生产过程中废水的问题。
在本方案另一实施例中,裂解活化还包括:不凝气稳压和含油水雾化;
不凝气稳压为在油气冷凝中得到不凝气后,对不凝气进行稳压处理,经过稳压后的不凝气再用于燃烧区燃烧;
含油水雾化为在油气冷凝中得到裂解油后,对裂解油中的含油水进行雾化处理,经过雾化后的含油水再用于燃烧区燃烧。如此设计,实现了裂解的油气产品的充分利用,降低了燃烧区的能耗,有助于提升了工艺的节能性。
在本方案中,炭黑深加工包括:研磨改性一体工艺;
研磨改性一体工艺包括:在将经过冷却和磁选的裂解炭黑输送至研磨机入口同时,按比例把活化改性剂加入研磨机入口,并向研磨机内送入热风保持裂解炭黑的温度;而且,在改性过程借助高速搅拌作用,使其摩擦产生的温度(80-100℃)可满足改性温度。如此设计,其工艺环节少、投入小且操作简单,活化改性包覆率高,产品质量可满足补强炭黑要求,可达到用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑标准。
本发明实施例还提供了一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,如图2所示,包括:废旧轮胎预处理装置、裂解活化装置和炭黑深加工装置;
废旧轮胎预处理装置包括:用于将废旧轮胎破碎成胶块的切片装置3;
裂解活化装置包括:裂解碳化炉5和活化扩孔炉6;
裂解碳化炉5的温度为500℃-550℃,得到固态炭黑;
活化扩孔炉6用于采用550-600℃水蒸气将固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。本方案提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,其裂解过程采用创新技术,区别现有技术的第一步是裂解碳化(500-550℃),以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解;第二步是超高温水蒸气活化扩孔(550-600℃),有机物裂解物质残留将随水分子凝结蒸气带出,水分子碳化过程可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题。本发明使废旧轮胎裂解炭黑达到提质利用效果,技术指标可以达到N660和N330标准,可用于轮胎基部、胎侧及过渡层,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
在本方案中,如图2所示,裂解活化装置还包括:油气冷凝器7、裂解油8的油水分离器、雾化器11、稳压气柜13和燃烧区14;
油气冷凝器7的气体出口连接于稳压气柜13的进口,稳压气柜13的出口连接于燃烧区14;
油气冷凝器7的液体出口连接于油水分离器的进口,油水分离器的水出口连接于雾化器11的进口(油水分离器的油出口连接于成品油罐9的进口),雾化器11的出口连接于燃烧区14。如此设置,在充分利用资源的同时,解决了生产过程中废水的问题。
作为优选,裂解碳化炉5和活化扩孔炉6设置于同一燃烧器中,以便于获得良好的裂解活化效果,而且还具有减少能耗,精简系统结构等特点。
具体地,如图2所示,炭黑深加工装置还包括:固体出渣冷却系统、磁选系统22和研磨改性系统;
固体出渣冷却系统的进口连接于裂解活化装置,固体出渣冷却系统的出口连接于磁选系统22的进口,磁选系统22的炭黑出口连接于研磨改性系统。如此设计,可进一步提升了裂解炭黑的活性。
研磨改性系统为研磨改性一体装置26,包括:装置本体,设置于装置本体的炭黑进料机构、改性剂进料机构、研磨机构和热风机构。具体地,在通过炭黑进料机构将经过冷却和磁选的裂解炭黑输送至装置本体入口同时,在通过改性剂进料机构按比例把活化改性剂加入装置本体的入口,并再通过热风机构向装置本体内送入热风保持裂解炭黑的温度,最后再通过研磨机构的转子起到高速搅拌作用,使其摩擦产生的温度(80-100℃)便于满足改性温度。如此设计,此工艺设备环节少、投入小且操作简单,活化改性包覆率高,产品质量可满足补强炭黑要求,可达到用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑标准。
为了进一步优化上述的技术方案,如图2所示,炭黑深加工装置还包括:造粒干燥系统27;
造粒干燥系统27的进口连接于研磨改性系统。即为使得在研磨改性的炭黑再经过造粒干燥系统27后达到补强炭黑的标准。
在本方案中,如图2所示,炭黑深加工装置还包括:钢丝压块机24;
钢丝压块机24的进口连接于磁选系统22的钢丝出口,即为使得钢丝作压块处理,以便于储运和深加工。
具体地,如图2所示,裂解活化装置还包括:高温水蒸气发生器16;高温水蒸气发生器16的进口用于接入软化水17,高温水蒸气发生器16的出口连接于活化扩孔炉6的水蒸气进口。在本方案中,通过高温水蒸气发生器16,可使得高温水蒸气温度在环境下达到预定活化温度550-600℃,通入经过预热活化温度活化扩孔;有机物裂解物质将随水分子凝结蒸气带出,实现有机物无氧环境下裂解碳化活化。
为了进一步优化上述的技术方案,如图2所示,裂解活化装置还包括:余热利用器18,余热利用器18的烟气进口连接于裂解碳化炉5的烟气出口,余热利用器18的烟气出口连接于废旧轮胎预处理装置末端的进料系统4,即为利用余热为进料系统4的物料预热,并最终经由烟气净化装置19排出。如此设计,可降低了裂解活化装置的能耗,有助于提升了系统的节能效果。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍:
本发明提供了一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑加工方法,在此过程中采用研磨改性一体机,在将炭黑物料输送至研磨机入口同时,用系统配置的计量泵按比例把活化改性剂加入研磨机入口,并且给入料系统补充适量热风保持物料温度,改性过程借力(机械)研磨机转子起到高速搅拌作用,其摩擦产生的温度(80-100℃)可满足改性温度,此工艺设备环节少、投入小且操作简单,活化改性包覆率高,产品质量可满足补强炭黑要求,可达到用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑标准。尤其是裂解过程采用创新技术,区别以上技术的第一步是裂解碳化(500-550℃),以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解;第二步是超高温水蒸气活化扩孔(550-600℃),有机物裂解物质残留将随水分子凝结蒸气带出,水分子碳化过程可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题;第三步在裂解炭黑深加工中采用研磨改性一体工艺,进一步增加裂解炭黑活性。本发明使废旧轮胎裂解炭黑达到提质利用效果,技术指标可以达到N660和N330标准,可用于轮胎基部、胎侧及过渡层,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
下面对本发明提供的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑加工方法,如图1所示,从工艺技术上进行详细说明介绍:
此工艺技术包括(1—4)废旧轮胎预处理工艺技术;(5—19)裂解过程中物料炭化活化扩孔、油气处理、可燃气及烟气余热利用工艺技术;(20—29)固体冷却处理、钢丝磁选分离处理、裂解炭黑深加工过程中再次提质改性达到补强炭黑标准用于制作新轮胎的工艺技术。
(1—4)废旧轮胎预处理工艺技术:第1步的废旧轮胎是指汽车更换下来的全钢轮胎和半钢轮胎;第2步的清洗是废旧轮胎需要清洗表面泥土沙粒,以减少杂质降低热裂解后产生较多的灰分;第3步的切片是将废旧轮胎破碎成30~50mm块状,在不去除钢丝情况下进入螺旋输送第4步的进料系统;第4步的进料系统为螺旋式连续进料机,第4步的进料系统连续把胶块输入第5步的回转式裂解釜裂解区域裂解碳化。
(5—19)裂解过程中物料炭化活化、油气处理、可燃气及烟气余热利用工艺技术,第5步裂解碳化的物料随着釜内抄板推进至第6步裂解釜高温水蒸气活化区域活化扩孔;经过第5步裂解碳化逸出高分子碳氢化合物以及第6步活化扩孔被高温水蒸气逐一拆解的有机物裂解物质将随水分子凝结蒸气带出进入第7步油气冷凝;
第7步油气冷凝的冷凝过程中形成的不可降凝气(8~10%)为12不凝气;第7步油气冷凝的液体为第8步裂解油;
第8步裂解油被输入第9步成品油罐;
第10步含油水约为3~5%需要经过第11步雾化后进入第14步燃烧区燃烧处理;
第12步不凝气(为第15步可燃气)被输入第13步气柜稳压;
第13步气柜稳压后输入第14步燃烧区对裂解釜加温供物料第5步裂解碳化;
第14步燃烧区多余气体为第15步可燃气;
第15步可燃气输入装置中用于加热第16步高温水蒸气发生器;
第16步高温水蒸气发生器用于活化区域第6步活化扩孔;第16步高温水蒸气发生器的水为第17步软化水;燃烧后的烟气用于第18步余热利用;
第18步余热利用可为第4步进料系统预热;第18步余热利用的烟气需要经过第19步烟气净化后达标排放;
在裂解过程区别于传统的油化工艺(一般裂解温度为420℃左右):增加了第5步的裂解碳化过程,其温度控制在500℃-550℃,以除去易挥发物质并使残留的高分子碳氢化合物分解。增加了第6步的活化扩孔过程,将水蒸气(水分子发生器)在加热环境下达到预定活化温度(550-600℃),将活化的水蒸气加入到活化扩孔过程中,有机物裂解物质将随水分子凝结蒸气带出,实现有机物无氧环境下裂解碳化活化。由于水的温度提高到550-600℃转化为饱和水蒸气后其体积膨胀约1600倍,可将裂解炭黑萎缩的微孔起到扩孔作用,解决了裂解炭黑结构低的问题。在活化扩孔过程中,被高温水蒸气逐一拆解的有机物裂解物质,随水分子凝结蒸气带出经过第7步的油气冷凝得到第12步的不凝气和第8步的裂解油,第12步的不凝气经过第13步的气柜稳压后供给第14步的燃烧区燃烧,第8步的裂解油中约3—5%的含油废水经过雾化后进入第14步的燃烧区燃烧,解决了生产过程中废水的问题。第14步的燃烧区主要为第5步的裂解碳化和第6步的活化扩孔提供加热,第13步的气柜稳压后多余气体进入第15步的可燃气中用于加热第16步的高温水蒸气发生器。燃烧后的烟气经第18步的余热利用可为第4步的进料系统物料预热,第5步的裂解过程和第6步的活化过程的可燃气及烟气余热被工艺充分利用,被利用的烟气经过第19步的烟气净化处理达标排放。
(20—29)固体冷却处理和裂解炭黑深加工过程主要是在第三步裂解炭黑深加工中经过第21步的固体冷却系统、第22步的磁选系统后得到第23步的钢丝、第25步的裂解炭黑。
完成第6步活化扩孔后的裂解炭黑通过带料封的第20步出渣器输送至第21步固体冷却系统;
经第21步固体冷却系统冷却后的裂解炭黑和钢丝进入第22步磁选系统;
第22步磁选系统磁选出第23步钢丝进入第24步钢丝压块成型以便易储运;
经过第22步磁选系统的第25步裂解炭黑需要输入第26步研磨改性系统;
第26步研磨改性系统采用研磨改性一体装置;所述经过研磨改性的裂解炭黑输入第27步造粒干燥系统;
第27步造粒干燥系统为智能化、连续化造粒干燥装置;
经过第27步造粒干燥系统可达到第28步补强炭黑标准;
第28步补强炭黑可用于第29步制作新轮胎。
第23步的钢丝经处理后得到第24步的钢丝压块,处理后便于储运和深加工。第25步的裂解炭黑经过第26步的研磨改性系统采用研磨改性一体工艺,进一步增加裂解炭黑活性,可进一步提高解炭黑品质,使其经过第27步的造粒干燥系统后达到第28步的补强炭黑标准,循环应用于第29步的制作新轮胎,实现了由第1步的废旧轮胎到第29步的制作新轮胎的闭式循环。
本方案经过第一步的裂解碳化过程(第5步)、第二步的活化扩孔过程(第6步)、第三步裂解炭黑深加工中研磨改性系统(第26步)中研磨活化改性等过程,减少了裂解炭黑表面附着含碳残留物,增加了炭黑的空隙容积,极大提高了炭黑的吸附能力,经过第26步的研磨改性系统再次改性提质,使其活性进一步增加,可作为第28步的补强炭黑使用,技术指标可以达到N660和N330标准,再用于第29步的制作新轮胎,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
综上所述,目前国内外废旧轮胎循环利用已是当今世界的重大课题。热裂解是废旧轮胎循环利用的最后环节,是将废旧轮胎“吃干榨尽”彻底裂解为各种可用资源的技术。但是国内废旧轮胎热裂解仍处在初级阶段,传统的裂解工艺和装备多是油化处理,因此裂解产物利用率低;虽然少数废旧轮胎裂解回收配备了炭黑深加工装置,因为只对裂解炭黑进行了简单的处理,没有从根本上改变炭黑的结构,仅能用于低档的橡胶制品中;本发明提供了一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解炭黑加工方法,从工艺技术上进行创新,裂解过程采用裂解碳化技术和高温水蒸气活化扩孔相结合技术,并在炭黑深加工中采用研磨改性一体技术再次改性提质,明显改变了废轮胎裂解炭黑的结构,使裂解产物品质显著提高,可以作为补强炭黑用于制作新轮胎,实现了真正意义上的废旧轮胎循环利用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,包括:废旧轮胎预处理、裂解活化和炭黑深加工;
所述废旧轮胎预处理包括:将废旧轮胎破碎成胶块;
所述裂解活化包括:裂解碳化和活化扩孔;
所述裂解碳化的温度为500℃-550℃,得到固态炭黑;
所述活化扩孔为采用550-600℃水蒸气将所述固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出。
2.根据权利要求1所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,所述将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将含钢丝废旧轮胎破碎成胶块。
3.根据权利要求1所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,所述将废旧轮胎破碎成胶块,包括:将废旧轮胎破碎成30~50mm的胶块。
4.根据权利要求1所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,所述裂解活化还包括:油气冷凝和燃烧区燃烧;
所述油气冷凝为将所述活化扩孔中随水分子凝结蒸气带出的有机物裂解物质油气冷凝,得到裂解油和不凝气;
所述燃烧区燃烧包括:将所述裂解油中的含油水和所述不凝气燃烧为所述裂解碳化和所述活化扩孔提供加热。
5.根据权利要求4所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,所述裂解活化还包括:不凝气稳压和含油水雾化;
所述不凝气稳压为在所述油气冷凝中得到所述不凝气后,对所述不凝气进行稳压处理,经过所述稳压后的所述不凝气再用于所述燃烧区燃烧;
所述含油水雾化为在所述油气冷凝中得到所述裂解油后,对所述裂解油中的含油水进行雾化处理,经过所述雾化后的所述含油水再用于所述燃烧区燃烧。
6.根据权利要求1所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工方法,其特征在于,所述炭黑深加工包括:研磨改性一体工艺;
所述研磨改性一体工艺包括:在将经过冷却和磁选的裂解炭黑输送至研磨机入口同时,按比例把活化改性剂加入所述研磨机入口,并向所述研磨机内送入热风保持所述裂解炭黑的温度。
7.一种改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,其特征在于,包括:废旧轮胎预处理装置、裂解活化装置和炭黑深加工装置;
所述废旧轮胎预处理装置包括:用于将废旧轮胎破碎成胶块的切片装置(3);
所述裂解活化装置包括:裂解碳化炉(5)和活化扩孔炉(6);
所述裂解碳化炉(5)的预设工作温度为500℃-550℃;
所述活化扩孔炉(6)用于采用水蒸气将所述固态炭黑中有机物裂解物质残留凝结带出,预设工作温度为550-600℃。
8.根据权利要求7所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,其特征在于,所述裂解活化装置还包括:油气冷凝器(7)、裂解油(8)的油水分离器、雾化器(11)、稳压气柜(13)和燃烧区(14);
所述油气冷凝器(7)的气体出口连接于所述稳压气柜(13)的进口,所述稳压气柜(13)的出口连接于所述燃烧区(14);
所述油气冷凝器(7)的液体出口连接于所述油水分离器的入口,所述油水分离器的水出口连接于所述雾化器(11)的进口,所述雾化器(11)的出口连接于所述燃烧区(14)。
9.根据权利要求7所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,其特征在于,所述炭黑深加工装置包括:研磨改性一体装置(26);
所述研磨改性一体装置(26)包括:装置本体,设置于所述装置本体的炭黑进料机构、改性剂进料机构、研磨机构和热风机构。
10.根据权利要求7所述的改变炭黑结构用于轮胎制造的废轮胎裂解加工系统,其特征在于,所述裂解碳化炉(5)和所述活化扩孔炉(6)设置于同一燃烧器中。
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