CN111876182B - 一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 - Google Patents
一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111876182B CN111876182B CN202010495885.2A CN202010495885A CN111876182B CN 111876182 B CN111876182 B CN 111876182B CN 202010495885 A CN202010495885 A CN 202010495885A CN 111876182 B CN111876182 B CN 111876182B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat treatment
- cracking
- furnace
- phase
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title claims abstract description 164
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 156
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 95
- 239000006166 lysate Substances 0.000 claims description 51
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 36
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 22
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 5
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 106
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000010092 rubber production Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/44—Carbon
- C09C1/48—Carbon black
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/005—After-treatment of coke, e.g. calcination desulfurization
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
Abstract
本发明公开了一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置，所述方法为：将废轮胎胶块加入裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物，将所述固相裂解物经从所述裂解炉排出后加入热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品，所述裂解炭黑粗品通过现有工艺技术进行后续处理后制备成的裂解炭黑成品。经实验验证，本发明的工艺方法相较于现有技术，可以明显提升废轮胎裂解炭黑的表面活性，增强裂解炭黑对橡胶的补强性能，同时本发明提供的装置可以利用现有工艺装置进行改建，适合推广生产。
Description
技术领域
本申请涉及废轮胎热裂解技术领域，更具体地，涉及一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置。
背景技术
随着人们生活水平逐步提高和物流业高速发展，我国的私家车保有量和货车的数量逐年提高。车辆数量的增加带动了经济的发展，同时汽车轮胎的消耗和磨损也产生了很多的废轮胎。据统计，2018年产生废轮胎数量3.8亿条，重量约1500万吨。中国每年产生的废轮胎以8％至10％的速度递增，我国废轮胎产生量很快将超过2000万吨。
废轮胎中的橡胶是一种难以自然降解的高分子化合物，废轮胎长期的大量堆积不仅会自燃引起火灾，且易滋生传播疾病，其造成的“黑色污染”已成为一个社会性治理难题，并随着废轮胎产生量快速增长而越来越严重。同时，废轮胎中的橡胶、炭黑和其它助剂材料都是国民生产的重要原材料，全世界每年大约可从废轮胎中回收利用5000万吨的资源，因此，安全环保有效地处理废轮胎不仅是一项环保问题，还是一项重大的社会问题。中国是橡胶消耗大国，目前，每年的废轮胎回收并无害化处理率不足40％，造成巨大的资源浪费。因此，中国的废轮胎无害化处理和资源回收利用将是一个有巨大发展空间的产业，对发展社会循环经济，具有非常重要的意义。
目前废轮胎回收再利用的方式主要有：轮胎翻新、生产再生胶、生产胶粉、废轮胎热裂解(产生燃油、燃气和“炭粉”)以及其它用途(如防护堤、防撞垫等)。其中，可以大量处理废轮胎回收资源的方法是将废轮胎热裂解回收裂解油、可燃气、炭黑和钢丝，这也是几乎可以回收利用废轮胎全部资源的处理方法。
然而，目前废轮胎热裂解工艺技术在裂解炭黑的质量和应用环节还存在一些尚未得以突破的技术瓶颈，主要原因是裂解产生的“裂解炭黑”与常规炭黑的品质相差很大，达不到对橡胶补强最基本的应用要求，最典型的是使用裂解炭黑硫化胶的300％定伸应力大大低于常规炭黑。如果不能改善裂解炭黑在橡胶中的应用性能，不仅裂解炭黑将成为新的废渣对环境造成二次污染，而且还不能消化废轮胎裂解处理成本影响经济效益，导致废轮胎热裂解回收资源的途径不能推广应用。
因此，提供一种废轮胎裂解炭黑的改进工艺，以提高裂解炭黑的品质，改善裂解炭黑在橡胶中的应用性能，使其满足对橡胶补强等应用的品质要求，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
由于现有的废轮胎热裂解工艺技术中，存在裂解炭黑质量差，达不到对橡胶补强的应用要求的技术问题，本发明提供了一种废轮胎裂解炭黑的装置，所述装置包括裂解炉和热处理炉，所述裂解炉包括裂解炉内筒体和裂解炉外筒体，所述裂解炉外筒体套装在所述裂解炉内筒体的外围，所述裂解炉内筒体的筒体一端设有物料入口，另一端设有气相裂解物出口和固相裂解物出口；
所述热处理炉包括热处理炉内筒体和热处理炉外筒体，所述热处理炉外筒体套装在所述热处理炉内筒体的外围，所述热处理炉内筒体的筒体一端设有固相裂解物入口，另一端设有热处理气相物出口和热处理固相物出口；
所述裂解炉固相裂解物出口与所述热处理炉固相裂解物入口相连通。
优选的，所述裂解炉包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述裂解炉内筒体进行轴向旋转。
优选的，所述热处理炉内筒体为螺旋加热器，所述热处理炉内筒体的上方外壁上开有若干小孔，所述小孔靠近所述热处理炉内筒体的固相裂解物入口的一端，所述小孔连通所述热处理炉内筒体和所述热处理炉外筒体。
优选的，所述裂解炉外筒体的筒体一端设有第一燃余气入口，另一端设有第一尾气出口，所述第一尾气出口与所述物料入口在所述裂解炉的炉体同一端。
优选的，所述热处理炉外筒体的筒体一端设有第二燃余气入口，另一端设有第二尾气出口，所述第二尾气出口与所述固相裂解物入口在所述热处理炉的炉体同一端。
优选的，所述装置包括燃烧炉，所述燃烧炉设有可燃气入口、空气入口和燃余气出口，所述燃余气出口分别与所述第一燃余气入口和所述第二燃余气入口相连通。
优选的，所述装置包括缓存器，所述热处理固相物出口连接所述缓存器的入口，所述缓存器的下方出口处设有气密阀，所述气密阀控制所述缓存器的出口的开度，所述缓存器外壁设有保温层。
相应的，本发明还提供了一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法，应用于上述的装置中，所述方法包括：
将废轮胎胶块经物料入口加入所述裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物；
所述气相裂解物经所述气相裂解物出口从所述裂解炉排出，所述固相裂解物经所述固相裂解物出口从所述裂解炉排出；
将所述固相裂解物从所述裂解炉排出后经所述固相裂解物入口加入所述热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物；
所述热处理气相物经所述热处理气相物出口从所述热处理炉排出，所述热处理固相物经所述热处理固相物出口从所述热处理炉排出，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品。
优选的，所述固相裂解物加入所述热处理炉进行热处理，具体为：
所述热处理的处理温度为350℃-750℃，所述热处理的处理时间为5-30min。
优选的，所述方法还包括：
可燃气与空气分别由所述可燃气入口和所述空气入口进入所述燃烧炉中进行燃烧，产生高温燃余气，所述高温燃余气中的残余氧含量为5％以下；
所述高温燃余气从所述燃余气出口排出，经所述第一燃余气入口和所述第二燃余气入口分别进入所述裂解炉外筒体和所述热处理炉外筒体，为所述裂解炉和所述热处理炉提供热量；
其中，所述高温燃余气进入所述裂解炉外筒体的流量大于进入所述热处理炉外筒体的流量。
优选的，所述方法还包括：
所述热处理炉内筒体内的压强小于所述热处理炉外筒体内的压强，所述热处理炉外筒体内的所述高温燃余气经由所述小孔进入所述热处理炉内筒体，所述高温燃余气进入所述热处理炉内筒体的流量为5-20m3/h。
优选的，所述热处理固相物经所述热处理固相物出口从所述热处理炉排出，具体为：
所述热处理固相物经所述热处理固相物出口进入所述缓存器；
按照预设的时间控制所述气密阀打开所述缓存器的出口，将所述热处理固相物排出至后续工段。
与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：
本发明公开了一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置，所述方法为：将废轮胎胶块加入裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物，将所述固相裂解物经从所述裂解炉排出后加入热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品，所述裂解炭黑粗品通过现有工艺技术进行后续处理后制备成的裂解炭黑成品。经实验验证，本发明提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法相较于现有技术，可以明显提升废轮胎裂解炭黑的表面活性，增强裂解炭黑对橡胶的补强性能，同时本发明提供废轮胎裂解炭黑的装置可以利用现有的工艺装置进行改建，适合推广生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是示出现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺流程图；
图2是示出本发明实施例提出的一种废轮胎裂解炭黑的装置的结构示意图。
其中，1、燃烧炉；1-1、可燃气入口；1-2、空气入口；1-3、燃余气出口；2、裂解炉内筒体；2-1、物料入口；2-2、气相裂解物出口；2-3、固相裂解物出口；3、裂解炉外筒体；3-1、第一燃余气入口；3-2、第一尾气出口；4、热处理炉内筒体；4-1、固相裂解物入口；4-2、热处理气相物出口；4-3、热处理固相物出口；5、热处理炉外筒体；5-1、第二燃余气入口；5-2第二尾气出口；6、缓存器；7、气密阀。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
目前废轮胎热裂解工艺技术中的废轮胎裂解炭黑是指在无氧或缺氧的条件下，通过加热使废轮胎中的有机物产生热裂解，逸出挥发性产物后剩余的固体物质经过再加工制备的副产品，简称为裂解炭黑。其主要成份为生产轮胎时加入的炭黑、固体添加剂、无机矿物细粉等，其基本理化性能有独特性，应用性能类似于橡胶用炭黑。
如图1所示为现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺流程图，其裂解炭黑主要步骤如下：将废旧轮胎进行分类、割圈，投入破碎机，采用多次破碎的方式，破碎成颗粒状，并使用除尘设备回收破碎过程中产生的粉尘；将颗粒状废旧轮胎原料和回收的粉尘投入磁选机，去除铁质杂质(如钢丝)，获得除铁后的纯胶块；将纯胶块在磨粉机内磨粉后在裂解炉内反应，回收裂解产生的炭渣；将裂解产生的炭渣进行磁选，去除含铁钢丝残渣，回收的粗炭渣经磨粉机形成碳粉后在造粒机中造粒，烘干后即得成品。
废轮胎热裂解工艺技术能否成功实施的关键在于裂解炭黑在橡胶中的应用性能能否满足橡胶轮胎的要求。
而现有废轮胎裂解炭黑的工艺过程存在的最大问题是，在裂解炭黑中还存在少量橡胶或有机高分子物质裂解不完全，其吸附(或结合)在炭黑粒子表面使炭黑失去活性，导致炭黑对橡胶材料的补强性能几乎完全丧失。这种裂解炭黑即使通过后续加工处理，也难以具有可接受的补强性能，而且后续加工处理的性价比不高。然而目前采用的废轮胎热裂解工艺技术在裂解过程中不可避免会发生胶料裂解不完全和结焦现象，因此必然会导致裂解炭黑表面活性损失，使其与常规炭黑的粒子表面结构和应用性能有明显的差别。
裂解炭黑与常规炭黑主要存在以下最明显的差异：
结构：废轮胎裂解炭黑检测到的吸油值普遍偏低，这种现象很大可能是裂解炭黑粒子表面有较多可热解物质覆盖引起。
挥发分：废轮胎裂解炭黑的挥发分高——粒子表面覆盖的可热解物质是对其对高分子材料补强性能产生严重影响的主要因素。
灰分：废轮胎裂解炭黑的灰分很高，远远高于常规炭黑国家标准的限定值。
300％定伸应力：300％定伸应力是衡量炭黑对橡胶补强性能的重要指标，列入炭黑技术指标的国家标准，为必检项目。废轮胎裂解炭黑的300％定伸应力非常低，远低于一般的常规类炭黑如N330或N660等，基本上可以说已不具备补强性能。
此外，废轮胎裂解炭黑的拉伸强度较低，扯断伸长率比较高，但废轮胎裂解炭黑的混炼胶比较软，虽然易拉伸，但回弹性不好，不抗撕裂。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置，所述方法为：将废轮胎胶块加入裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物，将所述固相裂解物经从所述裂解炉排出后加入热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品，所述裂解炭黑粗品通过现有工艺技术进行后续处理后制备成的裂解炭黑成品。经实验验证，本发明提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法相较于现有技术，可以明显提升废轮胎裂解炭黑的表面活性，增强裂解炭黑对橡胶的补强性能，同时本发明提供废轮胎裂解炭黑的装置可以利用现有的工艺装置进行改建，适合推广生产。
为进一步对本申请的方案进行描述，如图2所示为本申请实施例提出的一种废轮胎裂解炭黑的装置的结构示意图，具体为：
所述装置包括裂解炉和热处理炉，所述裂解炉包括裂解炉内筒体2和裂解炉外筒体3，所述裂解炉外筒体3套装在所述裂解炉内筒体2的外围，所述裂解炉内筒体2的筒体一端设有物料入口2-1，另一端设有气相裂解物出口2-2和固相裂解物出口2-3；
所述热处理炉包括热处理炉内筒体4和热处理炉外筒体5，所述热处理炉外筒体5套装在所述热处理炉内筒体4的外围，所述热处理炉内筒体4的筒体一端设有固相裂解物入口4-1，另一端设有热处理气相物出口4-2和热处理固相物出口4-3；
所述固相裂解物出口2-3与所述固相裂解物入口4-1相连通。
具体的，将废轮胎胶块经物料入口2-1加入所述裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物；
所述气相裂解物经所述气相裂解物出口2-2从所述裂解炉排出，所述固相裂解物经所述固相裂解物出口2-3从所述裂解炉排出；
将所述固相裂解物从所述裂解炉排出后经所述固相裂解物入口4-1加入所述热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物；
所述热处理气相物经所述热处理气相物出口4-2从所述热处理炉排出，所述热处理固相物经所述热处理固相物出口4-3从所述热处理炉排出，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品。
上述方案通过在废轮胎裂解炉后部增加一段热处理炉，将废轮胎裂解为油气、炭黑和少量废钢丝等裂解产物的混合物，经气固分离后，气相裂解物(油气)由裂解炉上部排出，固相裂解物进入热处理炉继续加热，然后气固分离，热处理炉中再次裂解出来的热处理气相物(油气)排出与气相裂解物一同送入冷凝等后续工段，热处理固相物(裂解炭黑、钢丝)进入原工艺的后续处理设施。增加的热处理炉使得废轮胎裂解炭黑得到高温重整处理，表面活性显著增强。
在本申请优选的实施例中，为了提高裂解炭黑性能，热处理的温度和时间控制是本发明的技术关键，将固相裂解物加入热处理炉中进行热处理的处理温度为350℃-750℃，处理时间为5-30min。最优化的热处理温度控制在400-600℃，最优化的热处理时间控制在10-20分钟。
在本申请优选的实施例中，所述裂解炉外筒体3的筒体一端设有第一燃余气入口3-1，另一端设有第一尾气出口3-2，所述第一尾气出口3-2与所述物料入口2-1在所述裂解炉的炉体同一端；
所述热处理炉外筒体5的筒体一端设有第二燃余气入口5-1，另一端设有第二尾气出口5-2，所述第二尾气出口5-2与所述固相裂解物入口4-1在所述热处理炉的炉体同一端。
具体的，通过利用废轮胎裂解过程副产的部分可燃气燃烧产生的高温燃余气对裂解炭黑进行热裂解和热处理。高温燃余气经所述第一燃余气入口3-1和所述第二燃余气入口5-1分别进入所述裂解炉外筒体3和所述热处理炉外筒体5，为所述裂解炉和所述热处理炉提供热量，而已利用的高温燃余气分别经第一尾气出口3-2和第二尾气出口5-2送入尾气总管进行尾气处理。
其中，由于裂解炉中需要裂解的不完全的有机高分子等物质含量多，需要更多的热量，因此所述高温燃余气进入所述裂解炉外筒体3的流量大于进入所述热处理炉外筒体5的流量，同时高温燃余气流动方向与炉内物质流动方向成逆流，以提高热利用率。
在本申请优选的实施例中，所述装置包括燃烧炉1，所述燃烧炉设有可燃气入口1-1、空气入口1-2和燃余气出口1-3，所述燃余气出口1-3分别与所述第一燃余气入口3-1和所述第二燃余气入口3-2相连通。
具体的，可燃气与空气分别由所述可燃气入口1-1和所述空气入口1-2进入所述燃烧炉1中进行燃烧，产生高温燃余气，所述高温燃余气中的残余氧含量为5％以下，最优化的高温燃余气中的残余氧含量为2％以下。可燃气为废轮胎裂解过程副产可燃气，通过副产可燃气的循环再利用，在使裂解炭黑产生的废气进行无害化处理的同时降低了废气处理成本。
在本申请优选的实施例中，所述裂解炉包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述裂解炉内筒体2进行轴向旋转；
所述热处理炉内筒体4为螺旋加热器，所述热处理炉内筒体4的上方筒壁上开有若干小孔，所述小孔与所述固相裂解物入口4-1在所述热处理炉内筒体4的筒体同一端，所述小孔连通所述热处理炉内筒体4和所述热处理炉外筒体5。
具体的，裂解炉内筒体2可旋转，废轮胎胶块随裂解炉内筒体2一边旋转、翻滚，一边在高温下裂解，并由物料入口2-1到固相裂解物出口2-3缓慢移动。螺旋加热器保持微负压操作，使所述热处理炉内筒体4内的压强小于所述热处理炉外筒体5内的压强，所述热处理炉外筒体5内的所述高温燃余气经由所述小孔进入所述热处理炉内筒体4，小孔直径约为10mm，以控制所述高温燃余气进入所述热处理炉内筒体4的流量为5-20m3/h。
固相裂解物进行热处理时，高温燃余气流动方向与固相裂解物流动方向成逆流，高温端在靠近热处理固相物出口4-3方，少量高温燃余气进入热处理炉内筒4，可以将再次挥发出的有机高分子物质带出。
在本申请优选的实施例中，所述装置包括缓存器6，所述热处理固相物出口4-3连接所述缓存器6的入口，所述缓存器6的下方出口处设有气密阀7，所述气密阀7控制所述缓存器6的出口的开度，所述缓存器6外壁设有保温层。
具体的，所述固相裂解物在热处理炉内筒4内缓慢移动并被再次加热，在高温下继续裂解覆盖在炭黑表面未裂解完全的有机高分子物质，经过再次加热处理后的热处理固相物经所述热处理固相物出口4-3进入所述缓存器6；按照预设的时间控制所述气密阀7打开所述缓存器6的出口，将所述热处理固相物排出至后续工段，气密阀7的开启时间可由具体实施场景调整设定。
缓存器6外壁有保温，一方面可以增加裂解炭黑热处理时间减少能耗，另一方面可以起到隔离热处理系统与外界空气的作用，确保再次裂解出来的气态高分子有机物不会冷凝吸附在裂解炭黑表面。
为了进一步说明本发明，下面将结合具体实施例对本发明提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法进行实验验证。
实施例1
将同一来源同一批次的废轮胎分为两份，将其中一份废轮胎按照本申请提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见试样1。其中，热处理条件为：处理温度为450℃，处理时间为15分钟。
将另一份废轮胎按照现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见对照1。
实施例2
将同一来源同一批次的废轮胎分为两份，将其中一份废轮胎按照本申请提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见试样2。其中，热处理条件为：处理温度为450℃，处理时间为20分钟。
将另一份废轮胎按照现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见对照2。
实施例3
将同一来源同一批次的废轮胎分为两份，将其中一份废轮胎按照本申请提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见试样3。其中，热处理条件为：处理温度为500℃，处理时间为10分钟。
将另一份废轮胎按照现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见对照3。
实施例4
将同一来源同一批次的废轮胎分为两份，将其中一份废轮胎按照本申请提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见试样4。其中，热处理条件为：处理温度为500℃，处理时间为15分钟。
将另一份废轮胎按照现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见对照4。
实施例5
将同一来源同一批次的废轮胎分为两份，将其中一份废轮胎按照本申请提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见试样5。其中，热处理条件为：处理温度为550℃，处理时间为20分钟。
将另一份废轮胎按照现有技术中的废轮胎热裂解典型工艺制备裂解炭黑，并对裂解炭黑进行技术指标检测，得到的技术指标见对照5。
上述实施例中技术指标检测标准为《废旧轮胎裂解炭黑》行业标准HG/T5459-2018，见表一所示。
表一
上述实施例的技术指标检测结果如下表二所示。
表二
其中，常规炭黑对拉伸强度和扯断伸长率不作为标准的检测项目，但这两项技术指标任然对橡胶的补强作用有一定的指导意义，作为废轮胎裂解炭黑，仍将这两项检测作为参考指标。
通过实验验证，利用本发明提供的废轮胎裂解炭黑的工艺方法制备的裂解炭黑，表面裂解不完全的胶料和高分子有机物含量不大于4％，更优化的不大于2.5％，裂解炭黑表面沉积的高分子有机物大部分得到清除，裂解炭黑对橡胶的补强作用显著提升，最关键的且具有代表性的技术指标300％定伸应力均达到行业标准HG/T 5459-2018的合格指标范围，接近N660炭黑的300％定伸应力。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法，应用于一种废轮胎裂解炭黑的装置中，其特征在于，
所述装置包括裂解炉和热处理炉，所述裂解炉包括裂解炉内筒体和裂解炉外筒体，所述裂解炉外筒体套装在所述裂解炉内筒体的外围，所述裂解炉内筒体的筒体一端设有物料入口，另一端设有气相裂解物出口和固相裂解物出口；
所述热处理炉包括热处理炉内筒体和热处理炉外筒体，所述热处理炉外筒体套装在所述热处理炉内筒体的外围，所述热处理炉内筒体的筒体一端设有固相裂解物入口，另一端设有热处理气相物出口和热处理固相物出口；
所述裂解炉固相裂解物出口与所述热处理炉固相裂解物入口相连通；
所述方法包括：
将废轮胎胶块经物料入口加入所述裂解炉中进行热裂解，得到裂解产物，所述裂解产物包括气相裂解物和固相裂解物；
所述气相裂解物经所述气相裂解物出口从所述裂解炉排出，所述固相裂解物经所述固相裂解物出口从所述裂解炉排出；
将所述固相裂解物从所述裂解炉排出后经所述固相裂解物入口加入所述热处理炉中进行热处理，得到热处理产物，所述热处理产物包括热处理气相物和热处理固相物；
所述热处理气相物经所述热处理气相物出口从所述热处理炉排出，所述热处理固相物经所述热处理固相物出口从所述热处理炉排出，所述热处理固相物为裂解炭黑粗品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加入所述热处理炉中进行热处理，具体为：
所述热处理的处理温度为350℃-750℃，所述热处理的处理时间为5-30min。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
可燃气与空气分别由所述可燃气入口和所述空气入口进入燃烧炉中进行燃烧，产生高温燃余气，所述高温燃余气中的残余氧含量为5％以下；
所述高温燃余气从所述燃余气出口排出，经第一燃余气入口和第二燃余气入口分别进入所述裂解炉外筒体和所述热处理炉外筒体，为所述裂解炉和所述热处理炉提供热量；
其中，所述高温燃余气进入所述裂解炉外筒体的流量大于进入所述热处理炉外筒体的流量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述热处理炉内筒体内的压强小于所述热处理炉外筒体内的压强，所述热处理炉外筒体内的所述高温燃余气经由小孔进入所述热处理炉内筒体，所述高温燃余气进入所述热处理炉内筒体的流量为5-20m3/h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理固相物经所述热处理固相物出口从所述热处理炉排出，具体为：
所述热处理固相物经所述热处理固相物出口进入缓存器；
按照预设的时间控制气密阀打开所述缓存器的出口，将所述热处理固相物排出至后续工段。
6.如权利要求1所述的一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法应用的装置，其特征在于：
所述裂解炉包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述裂解炉内筒体进行轴向旋转；
所述热处理炉内筒体为螺旋加热器，所述热处理炉内筒体的上方外壁上开有若干小孔，所述小孔靠近所述热处理炉内筒体的固相裂解物入口的一端，所述小孔连通所述热处理炉内筒体和所述热处理炉外筒体；
所述装置包括缓存器，所述热处理固相物出口连接所述缓存器的入口，所述缓存器的下方出口处设有气密阀，所述气密阀控制所述缓存器的出口的开度，所述缓存器外壁设有保温层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010495885.2A CN111876182B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010495885.2A CN111876182B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111876182A CN111876182A (zh) | 2020-11-03 |
| CN111876182B true CN111876182B (zh) | 2022-05-06 |
Family
ID=73154026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010495885.2A Active CN111876182B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111876182B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115404089A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-29 | 光大绿色环保技术服务(江苏)有限公司 | 一种熔盐和炭黑协同加热的废旧轮胎裂解装置及应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1306010C (zh) * | 2004-05-18 | 2007-03-21 | 邢力 | 用废橡胶生产汽油柴油和活性炭的方法 |
| CN105400538B (zh) * | 2015-10-28 | 2017-04-12 | 贵州安泰再生资源科技有限公司 | 一种卧式旋转裂解处理器处理废旧轮胎制备炭黑方法 |
| CN213012686U (zh) * | 2020-06-03 | 2021-04-20 | 江西黑猫炭黑股份有限公司 | 一种废轮胎裂解炭黑的装置 |
-
2020
- 2020-06-03 CN CN202010495885.2A patent/CN111876182B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111876182A (zh) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN213012686U (zh) | 一种废轮胎裂解炭黑的装置 | |
| CN107236329A (zh) | 一种废旧轮胎制备炭黑的方法 | |
| US4588477A (en) | Traveling fluidized bed distillation of scrap tires and rubber vulcanizate | |
| EP2103668B1 (en) | A pyrolysis process for waste and old rubber | |
| WO2014067246A1 (zh) | 一种废旧橡胶连续裂解工艺及其设备 | |
| CN112299849B (zh) | 一种利用再生石墨制备电池碳棒的方法 | |
| CN108485317A (zh) | 一种天然气制乙炔联产炭黑的处理方法 | |
| CN113637339B (zh) | 一种高耐磨低滚阻绿色轮胎用炭黑的生产方法 | |
| CN111876182B (zh) | 一种废轮胎裂解炭黑的工艺方法及装置 | |
| CN111234858A (zh) | 一种废轮胎再生利用系统及工艺 | |
| CN108031702A (zh) | 用于废旧线路板回收的成套处理设备及处理方法 | |
| CN107298983A (zh) | 一种新型废轮胎连续热裂解方法 | |
| CN112341843A (zh) | 一种废轮胎热解炭黑微氧化活化方法 | |
| CN109111766B (zh) | 一种橡胶制品专用炭黑的生产方法 | |
| WO2023070801A1 (zh) | 一种废旧锂离子电池有价组分的回收方法 | |
| CN102634075A (zh) | 一种橡胶补强方法 | |
| CN113801376B (zh) | 一种废轮胎裂解炭黑的改性方法、橡胶复合材料及其应用 | |
| CN105219411A (zh) | 废轮胎商业化回收整合处理系统 | |
| CN113604239B (zh) | 一种废轮胎处理回收方法 | |
| CN210030584U (zh) | 一种废轮胎再生利用系统 | |
| CN106185863A (zh) | 利用废旧轮胎热裂解产生的可燃气制备碳纳米管的工艺 | |
| CN112048196B (zh) | 一种炭黑及其生产工艺 | |
| CN114769266A (zh) | 一种制备高炉喷吹废塑料和煤粉混合燃料方法及其喷入的方法 | |
| CN114800921A (zh) | 一种炭黑/天然橡胶复合材料制备方法 | |
| CN113921926A (zh) | 废旧三元动力电池处理系统和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A process method and device for cracking carbon black from waste tires Effective date of registration: 20230630 Granted publication date: 20220506 Pledgee: Jingdezhen branch of Bank of Communications Co.,Ltd. Pledgor: JIANGXI BLACKCAT CARBON BLACK Co.,Ltd. Registration number: Y2023980046970 |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240124 Address after: 056500 North Village of Chen Zhuang village, Cixian village, Handan, Hebei (Cixian Coal Chemical Industry Park) Patentee after: HANDAN BLACK CAT CARBON BLACK Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 333000 Jiangxi city in Jingdezhen Province, Li Yao Changjiang District Patentee before: JIANGXI BLACKCAT CARBON BLACK Co.,Ltd. Country or region before: China |