CN1117517A - 一种催化裂解废橡胶的工艺方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在常压中温条件下对废橡胶进行催化裂解处理，以制取石油气、汽油、柴油、重油及炭黑的催化裂解废橡胶的工艺方法及设备。本发明催化剂加入废橡胶中的量为0.3-2.0％，催化剂可在活性白土、酸化累托石等8种催化剂中任选一种或任选二种以上以任意比例混合而成，本发明具有工艺方法和设备简单，便于工业化生产，催化裂解效率高，生产成本低，产品质量好的特点，本发明的设备采用螺旋反应器，可使裂解反应连续运行。

Description

一种催化裂解废橡胶的工艺方法及设备

本发明涉及一种在常压中温条件下对废橡胶，尤其是对废轮胎进行催化裂解处理，以制取石油气、汽油、柴油、重油及炭黑的催化裂解废橡胶的工艺方法及设备。它具有充分回收利用废橡胶，减少环境污染的功效。

随着工业和交通运输业的不断发展，废橡胶尤其是废轮胎日益增加，对这些废料如何进行处理显然是摆在人们面前的一项重要课题。采用深埋与焚烧废橡胶的方法会造成二次污染，形成新的公害，这已为人们所认识。近年来，在一些文献中已见有一些对废橡胶进行裂解处理的报道，如在英国专利文献(GB2237815A)中提及以铝土为主要成份的催化剂对废橡胶进行裂解可制得碳氢化合物的油，但该方法总的来说还很粗浅，属于实验室试验阶段，尚未达到工业化生产的程度。在中国专利文献CN1075157A、CN1069997A中公开了一种橡胶质废料裂解制成燃料油及瓦斯的方法，该发明虽已达到一定的工业实施程度，但仍然存在如下的不足：其一，工艺处理过程较为复杂，要求高，因而与其相配置的加工设备也较复杂；二，催化剂的成份也较为复杂，含有镍(Ni)等贵金属，且催化剂与废橡胶混合的比例高，达7.5％，这一方面使整个加工的成本增高，另一方面也导致生产出的炭黑灰份的含量偏高，影响油品和炭黑的质量；此外，从最后裂解产出的结果来看，其油气产率还不够理想，并且，从催化剂的严格的含量和混合配比来看，该发明也不太适于工业化的大规模生产。

本发明的目的在于避免上述存在的不足之处而提供一种适于工业化生产的催化裂解废橡胶的工艺方法及设备，它不仅能有效地将废橡胶裂解成石油气、汽油、柴油、重油和炭黑，而且工艺方法简单，生产成本低。

本发明催化裂解废橡胶的工艺方法由以下方案来实现：在破碎处理后的废橡胶中加入0.3-2.0％(按重量计)的催化剂，混合均匀，尔后在常压和240-600℃的温度下进行催化裂解反应，反应时间为5-30分钟，反应生成的裂解物经过气固分离分别得到炭黑和石油气、油蒸汽，石油气和油蒸汽经分馏处理后得到石油气、汽油、柴油、重油及水，本发明的催化剂为以下所述催化剂的任意一种，或者任意两种以上(包括两种)催化剂的任意比例的混合：酸化膨润土(活性白土)，

                    酸化累托石(用活性白土湿法生产工艺处理含累托石70％以

                              上的累托石精矿而成)，

                    氢型斜发沸石，氢型丝光沸石(用活性白土湿法生产工艺处理

                                              含沸石40％以上的沸石精矿

                                              而成)，

                    无定型硅酸铝，

                    全合成分子筛裂化催化剂，

                    半合成分子筛裂化催化剂，

                    全高岭土型分子筛裂化催化剂。

本发明的催化剂加入废橡胶中的常用量为0.5-0.9％。本发明所产出的炭黑经制粉造粒后成为商品炭黑。

本发明催化裂解废橡胶的设备由如下方案来实现：具有一长筒形的螺旋反应器3，螺旋反应器设置于加热炉4中，螺旋反应器3的输入端与一输送器2相连接，气固分离器的固体输出口与一出料器9相连通，气体输出口与一分馏系统相连接。

本发明的工作过程为：将废橡胶破碎后与催化剂按一定配比混合均匀，通过输送器2将它们送入已被加热炉加温至240-600℃的螺旋反应器3中，物料在螺旋反应器中留置一段时间后被裂解成炭黑、石油气和油蒸汽，尔后被送入气固分离器，使炭黑和石油气、油蒸汽相分离后分别送入出料器9和分馏系统，从分馏系统生产出石油气、汽油、柴油、重油等，即完成废橡胶的催化裂解过程。

本发明基于这样的工作机理：废橡胶的催化裂解属于以正碳离子型反应为主的反应机理，本发明的催化剂能有效地提供质子酸或路易士酸，本发明的物料、中间产物、产品中含有一定量的不饱和烃，这些不饱和烃极易与催化剂发生加成反应，生成废橡胶催化裂解反应所需的正碳离子，从而进一步加速裂解反应，使本发明的催化裂解效率达到了一个较高的水平。本发明与现有技术相比具有以下的优点和效果：1、采用常压中温条件一次催化裂解成功，其工艺方法和设备都比较简单，并且各种工艺参数的选择范围也较大，便于进行工业化生产；2、催化剂的成份单一，可选择的种类较多，选配也十分灵活，并且催化剂与废橡胶的混合比例低而催化裂解的效率高，这不仅降低了生产成本，提高了工效，而且也降低了裂解物中灰份的含量，使裂解产品具备较好的质量；3、本发明的催化裂解废橡胶的设备采用了螺旋反应器，可使废橡胶的催化裂解反应连续不断地进行，这种处理过程的连续化有助于工业化生产，也有助于节约能源和生产效率的提高。

图1为本发明的工艺方法流程图。

图2为本发明设备一个实施例的结构图。

图3为本发明设备另一个实施例的结构图。

本发明工艺方法的实施例如下：

实施例1：反应条件：常压、温度400-420℃，

         反应时间：12分钟，

         废橡胶：275kg，

         催化剂：酸化膨润土(活性白土)2.2kg(含量比0.8％)

将上述废橡胶破碎处理后与活性白土催化剂混合均匀，然后将它们送入本发明设备的输送器，经裂解、气固分离、分馏处理，本实施例采用连续反应方式，时间为1小时，生成的产物为：

名称    产量(按重量计)    产率

石油气  41.6kg            15％

汽油    49.9kg            18％

柴油    44.3kg            16％

重油    33.3kg            12％

炭黑   102.5kg            37％

水       5.5kg             2％。

实施例2：反应条件：常压、温度380-400℃，

         反应时间：13分钟，

         废橡胶：253kg，

         催化剂：全合成分子筛裂化催化剂2.0kg(含量比0.79％)

按上一实施例的方法进行处理，生成的产物为：

名称    产量(按重量计)    产率

石油气  35.7kg            14％

汽油    43.4kg            17％

柴油    43.3kg            17％

重油    31.8kg            12.5％

炭黑    95.6kg            37.5％

水       5.1kg            2％。

实施例3：反应条件：常压、温度420-440℃，

         反应时间：15分钟，

         废橡胶：222kg，

         催化剂：半合成分子筛裂化催化剂1.1kg(含量比0.5％)

按第1实施例的方法进行处理，生成的产物为：

名称    产量(按重量计)    产率

石油气  34.5kg            15.5％

汽油    40.2kg            18％

柴油    33.4kg            15％

重油    27.9kg            12.5％

炭黑    82.5kg            37％

水       4.5kg            2％。

本发明催化裂解废橡胶的设备实施例如图2所示，具有一长筒形的卧式螺旋反应器3，螺旋反应器设置于燃油燃气加热炉4中，螺旋反应器3的输入端与螺旋输送器2相连通，螺旋输送器的另一头设置有进料斗1，螺旋反应器的筒体固联有一大齿轮6，通过小齿轮5与驱动装置7相联，使螺旋反应器3的筒体在工作时能缓慢回转，螺旋反应器3的螺杆一端则与一速度可调的驱动装置8相联接，用以控制物料催化裂解的反应时间，螺旋反应器3的输出口与一重力式气固分离器10相连，重力式气固分离器下部的固体输出口与螺旋出料器9相连通，输出炭黑，重力式气固分离器10还可与一旋风分离器11相串接，旋风分离器的气体输出口12则与分馏系统相连通。

本发明设备的第二个实施例如图3所示，为立式结构，其主要特点是螺旋反应器3竖直安设，设置于电加热炉4中，螺旋反应器3的筒体固定安设，不回转，螺旋反应器3的螺杆一端通过一对锥齿轮13与速度可调的驱动装置8相联接，其它结构与上一实施例相同。

Claims (10)

1、一种催化裂解废橡胶的工艺方法，其特征在于在破碎处理后的废橡胶中加入0.3-2.0％(按重量计)的催化剂，混合均匀，尔后在常压和240-600℃的温度下进行催化裂解反应，反应时间为5-30分钟，反应生成的裂解物经过气固分离分别得到炭黑和石油气、油蒸汽，石油气、油蒸汽经分馏处理后得到石油气、汽油、柴油、重油及水，本发明的催化剂为以下所述催化剂的任意一种，或者任意两种以上(包括两种)催化剂的任意比例的混合：酸化膨润土(活性白土)，

    酸化累托石，

    氢型斜发沸石，氢型丝光沸石，

    无定型硅酸铝，

    全合成分子筛裂化催化剂，

    半合成分子筛裂化催化剂，

    全高岭土型分子筛裂化催化剂。

2、按权利要求1所述的催化裂解废橡胶的工艺方法，其特征在于所述的催化剂加入废橡胶中的常用量为0.5-0.9％。

3、按权利要求1或2所述的催化裂解废橡胶的工艺方法，其特征在于催化剂为酸化膨润土，含量比为0.8％，反应温度为400-420℃。

4、按权利要求1或2所述的催化裂解废橡胶的工艺方法，其特征在于催化剂为全合成分子筛裂化催化剂，含量比为0.79％，反应温度为380-400℃。

5、按权利要求1或2所述的催化裂解废橡胶的工艺方法，其特征在于催化剂为半合成分子筛裂化催化剂，含量比为0.5％，反应温度为420-440℃。

6、一种催化裂解废橡胶的设备，其特征在于具有一长筒形的螺旋反应器(3)，螺旋反应器设置于加热炉(4)中，螺旋反应器(3)的输入端与一输送器(2)相连通，螺旋反应器的输出端与气固分离器相连接，气固分离器的固体输出口与一出料器(9)相连通，气体输出口与一分馏系统相连接。

7、按权利要求6所述的催化裂解废橡胶的设备，其特征在于具有一卧式螺旋反应器(3)，螺旋反应器(3)的筒体固联有一大齿轮(6)，通过小齿轮(5)与驱动装置(7)相联。

8、按权利要求6或7所述的催化裂解废橡胶的设备，其特征在于螺旋反应器(3)的螺杆一端与一速度可调的驱动装置(8)相联接。

9、按权利要求6或7所述的催化裂解废橡胶的设备，其特征在于螺旋反应器(3)的输出口与一重力式气固分离器(10)相连通，重力式气固分离器下部的固体输出口与螺旋出料器(9)相连通，重力式气固分离器还与一旋风分离器(11)相串接，旋风分离器的气体输出口(12)则与分馏系统相连通。

10、按权利要求6所述的催化裂解废橡胶的设备，其特征在于螺旋反应器(3)竖直安设。

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