CN115029150A - 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备 - Google Patents

一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115029150A
CN115029150A CN202210788864.9A CN202210788864A CN115029150A CN 115029150 A CN115029150 A CN 115029150A CN 202210788864 A CN202210788864 A CN 202210788864A CN 115029150 A CN115029150 A CN 115029150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
fluidized bed
tire
oil
pyrolysis
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.)
Granted
Application number
CN202210788864.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115029150B (zh
Inventor
杨国锐
陈昊煊
丁书江
周子怡
闫烜
陈聪懿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202210788864.9A priority Critical patent/CN115029150B/zh
Publication of CN115029150A publication Critical patent/CN115029150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115029150B publication Critical patent/CN115029150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳‑石墨烯材料的设备，包括轮胎破碎装置以及对破碎轮胎胶粉颗粒热解的轮胎热解装置；轮胎热解装置包括密封连接的预热进料器和回转窑，回转窑的固体出料口连接至流化床，回转窑的热解气出料口连接至用于热解油分离收集的油气分离装置；油气分离装置的出气口连接至流化床进气口；油气分离装置和流化床之间的管路上还设置有气体补偿装置；流化床的固体出料口连接至固体产物后处理装置，所述的流化床的出气口连接至尾气处理装置。实现轮胎热解与石墨烯生长过程两大耗能环节合并，大幅度减少工业流程耗能，实现低碳高效、绿色、可持续的轮胎末端生命周期高值化利用。

Description

一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备
技术领域
本发明属于废物回收制利用设备技术领域，涉及废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，具体涉及一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备。
背景技术
随着汽车保有量逐年增加，汽车的报废和车型的更替每年使轮胎的报废率高达6％-8％，若处理不当，势必带来广泛而深刻的能源和环境问题。在工业领域中可以对废旧轮胎回收后进行裂解，支撑燃烧材料进行废物二次利用。目前所采用的裂解设备产生的大量热解气和热解固相副产物，不仅作业效率低，而且无法对产物进行高值化利用，易造成二次污染。其中，热解气利用方式是为直接作为燃料用于供能，固相副产物则是通过制成低级的石墨碳材料进行再利用或直接填埋，造成了能源浪费，且消耗了大量的时间与电力资源，限制了废旧轮胎低碳的绿色综合化回收。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，实现轮胎热解与硬碳-石墨烯生长过程两大耗能环节合并，大幅度减少工业流程耗能，实现低碳高效绿色可持续的轮胎末端生命周期高值化利用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，包括轮胎破碎装置以及对破碎轮胎胶粉颗粒热解的轮胎热解装置；
所述的轮胎热解装置包括密封连接的预热进料器和回转窑，所述的回转窑的固体出料口连接至流化床，所述的回转窑的热解气出料口连接至用于热解油分离收集的油气分离装置；
所述的油气分离装置的出气口连接至流化床进气口；油气分离装置和流化床之间的管路上还设置有气体补偿装置；
所述的流化床的固体出料口连接至固体产物后处理装置，所述的流化床的出气口连接至尾气处理装置。
本发明还具有以下技术特征：
所述的轮胎破碎装置包括轮胎破碎机，所述的轮胎破碎机的顶部设置有进料筒，所述的进料筒上设置有用于输入废旧轮胎的进料传送带，所述的轮胎破碎机的底部设置有用于输出破碎轮胎胶粉颗粒的出料传送带。
所述的预热进料器包括集料仓，所述的集料仓下部设置有预热器和保护气储气罐。
所述的回转窑的一端设置有带动回转窑转动的步进电机。
所述流化床内部设有床体壳层、气体分布器与振动电机；
所述的流化床的底部设置有多个与气体分布器连接的进气管，顶部对应设置有多个排气管。
所述的油气分离装置包括油气冷凝罐，所述的油气冷凝罐下部设置有多个储油罐。
所述的固体产物后处理装置包括浸洗搅拌缸，所述的浸洗搅拌缸的出料口连接板框压滤机。
所述的尾气处理装置包括依次连接的气体除尘器和脱硫罐。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明通过对热解气优化配比并直接用于流化床热解硬碳热化学气相沉积(CVD)生长石墨烯，实现了对废旧轮胎热解产物热解碳、热解气、热解油的综合利用，改进了原有回收手段相互分离的问题，实现连续高效的流化床制备石墨烯复合材料方法；通过对热解工艺与石墨烯热化学气相沉积工艺的结合使用，提出一种可不进行降温步骤直接生长石墨烯的工序优化设备，实现轮胎热解与石墨烯生长过程两大耗能环节合并，大幅度减少工业流程耗能，实现低碳高效、绿色、可持续的轮胎末端生命周期高值化利用，为废旧轮胎热解技术绿色发展提供科学依据和技术支撑；
本发明在CVD生长石墨烯过程中，利用流化床反应器气流特性，可以利用流化床内气流特性促使固相副产物中灰分杂质实现原位去除，可省略材料后续纯化步骤，简化工艺流程，降低装置与加工成本；
本发明通过对废旧轮胎的转化，提出了一种低成本的、环保的硬碳-石墨烯复合材料制备装置，实现了废旧轮胎的综合化高值利用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的预热进料器结构示意图；
图3为本发明的流化床结构示意图；
图中各标号的含义为：1-轮胎破碎装置，2-预热进料器，3-回转窑，4-步进电机，5-油气分离装置，6-流化床，7-气体补偿装置，8-固体产物后处理装置，9-尾气处理装置；
101-轮胎破碎机，10101-进料筒，102-进料传送带，103-出料传送带；
201-集料仓，202-预热器，203-保护气储气罐；
501-油气冷凝罐，502-储油罐；
601-气体分布器，602-振动电机，603-进气管，604-排气管；
801-浸洗搅拌缸，802-板框压滤机；
901-气体除尘器，902-脱硫罐。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明。
如图1至图3所示，本实施例给出一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，包括轮胎破碎装置1以及对破碎轮胎胶粉颗粒热解的轮胎热解装置；
轮胎热解装置包括密封连接的预热进料器2和回转窑3，回转窑3的固体出料口连接至流化床6，回转窑3的热解气出料口连接至用于热解油分离收集的油气分离装置5；
油气分离装置5的出气口连接至流化床6进气口；油气分离装置5和流化床6之间的管路上还设置有气体补偿装置7；
流化床6的固体出料口连接至固体产物后处理装置8，流化床6的出气口连接至尾气处理装置9。
轮胎破碎装置1包括轮胎破碎机101，轮胎破碎机101的顶部设置有进料筒10101，进料筒10101上设置有用于输入废旧轮胎的进料传送带102，轮胎破碎机101的底部设置有用于输出破碎轮胎胶粉颗粒的出料传送带103。
预热进料器2包括集料仓201，出料传送带103的出料端连接集料仓201的顶部入口，集料仓201下部设置有预热器202和保护气储气罐203。预热器202用于预热破碎轮胎胶粉颗粒，以便进入回转窑3后能充分热解；预热进料器2与回转窑3之间通过设置在预热进料器2上的密封圈密封连接；保护气储气罐203用于储存通入回转窑3的惰性保护气体；保护气储气罐203和回转窑3之间设置有保护气加热装置，用于预热通入回转窑3的保护性气体；热解时，回转窑3在200至700℃温度下，通入保护性气体，在无氧条件下保温0.5～20h对破碎轮胎胶粉颗粒进行热解；回转窑3的一端设置有带动回转窑3转动的步进电机4；热解过程中，步进电机4带动回转窑3旋转，并通过设置在回转窑3内壁的内螺纹将热解颗粒输送至回转窑3尾端，便于输送进入流化床6。
回转窑3尾端设置有端口阀，热解进行时，端口阀处于密封状态，保持回转窑3内部无氧条件，热解气压到达一定程度后，端口阀释放热解气至油气分离装置5进行油气分离，热解结束后，释放全部热解气至油气分离装置5，并通过设置在回转窑3的固体出料口和流化床6之间的传送带将热解的固相产物输送至流化床，进行石墨烯的气相沉积。
流化床6内部设有床层、气体分布器601与振动电机602；流化床6的底部设置有多个与气体分布器连接的进气管603，顶部对应设置有多个排气管604。气体分布器601为保证气体在流通区域实现气体的均匀分布的结构，常见的，呈筛网状结构，实现对床体内气体分布的影响作用，振动电机602，其作用是带动床层振动，以实现物料在床层中的不规则运动，使得石墨烯原位生长均匀。
油气分离装置5包括油气冷凝罐501，油气冷凝罐501下部设置有多个储油罐502。油气分离装置5分离出液态油产物之后经气体补偿装置7调节气体碳源、载气和氢气的比例，进行热解气优化，优化后的热解气通入流化床6的气体分布器601直接用于流化床6热解硬碳热化学气相沉积生长石墨烯。
固体产物后处理装置8包括浸洗搅拌缸801，浸洗搅拌缸801的出料口连接板框压滤机802。浸洗搅拌缸801用于对流化床6的固体产物进行水洗浸泡或酸洗浸泡，浸泡后经过板框压滤机802压滤后烘干得到硬碳-石墨烯材料。
尾气处理装置9包括依次连接的气体除尘器901和脱硫罐902，气体除尘器901和脱硫罐902对尾气进行降尘、脱硫处理达标后通入大气。
本发明的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备工作时，原理如下：
废旧轮胎经进料传送带102输送，从进料筒10101进入轮胎破碎机101破碎至20-100目的轮胎胶粉颗粒，经出料传送带103输送至预热进料器2从集料仓201顶部入口进入集料仓201，经过预热器202预热后进入回转窑3，同时保护气储气罐203的惰性气体通入回转窑3，回转窑3在步进电机4的带动下转动，轮胎胶粉颗粒进行热解，并随回转窑3的转动向回转窑3尾端移动，热解后的固体产物输送至流化床6；热解产生的热解气经回转窑3尾端的热解气出料口输送至油气分离装置5进行油气分离，分离后产生的热解油由储油罐502收集，分离后的气体进入气体补偿装置7进行气体组分调节优化，优化后的热解气通入流化床6的气体分布器601直接用于流化床6热解硬碳热化学气相沉积生长石墨烯；流化床6产生的固体产物进入固体产物后处理装置8，在浸洗搅拌缸801进行水洗浸泡或酸洗浸泡，浸泡后经过板框压滤机802压滤后烘干得到硬碳-石墨烯材料；流化床6排出的气体经尾气处理装置9的气体除尘器901和脱硫罐902对尾气进行降尘、脱硫处理达标后通入大气。
以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (8)

1.一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，包括轮胎破碎装置(1)以及对破碎轮胎胶粉颗粒热解的轮胎热解装置；
所述的轮胎热解装置包括密封连接的预热进料器(2)和回转窑(3)，所述的回转窑(3)的固体出料口连接至流化床(6)，所述的回转窑(3)的热解气出料口连接至用于热解油分离收集的油气分离装置(5)；
所述的油气分离装置(5)的出气口连接至流化床(6)进气口；油气分离装置(5)和流化床(6)之间的管路上还设置有气体补偿装置(7)；
所述的流化床(6)的固体出料口连接至固体产物后处理装置(8)，所述的流化床(6)的出气口连接至尾气处理装置(9)。
2.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的轮胎破碎装置(1)包括轮胎破碎机(101)，所述的轮胎破碎机(101)的顶部设置有进料筒(10101)，所述的进料筒(10101)上设置有用于输入废旧轮胎的进料传送带(102)，所述的轮胎破碎机(101)的底部设置有用于输出破碎轮胎胶粉颗粒的出料传送带(103)。
3.如权利要求2所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的预热进料器(2)包括集料仓(201)，所述的出料传送带(103)的出料端连接集料仓(201)的顶部入口，所述的集料仓(201)下部设置有预热器(202)和保护气储气罐(203)。
4.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的回转窑(3)的一端设置有带动回转窑(3)转动的步进电机(4)。
5.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述流化床(6)内部设有床层、气体分布器(601)与振动电机(602)；
所述的流化床(6)的底部设置有多个与气体分布器连接的进气管(603)，顶部对应设置有多个排气管(604)。
6.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的油气分离装置(5)包括油气冷凝罐(501)，所述的油气冷凝罐(501)下部设置有多个储油罐(502)。
7.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的固体产物后处理装置(8)包括浸洗搅拌缸(801)，所述的浸洗搅拌缸(801)的出料口连接板框压滤机(802)。
8.如权利要求1所述的连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备，其特征在于，所述的尾气处理装置(9)包括依次连接的气体除尘器(901)和脱硫罐(902)。
CN202210788864.9A 2022-07-06 2022-07-06 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备 Active CN115029150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210788864.9A CN115029150B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210788864.9A CN115029150B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115029150A true CN115029150A (zh) 2022-09-09
CN115029150B CN115029150B (zh) 2023-04-07

Family

ID=83128419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210788864.9A Active CN115029150B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029150B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107699270A (zh) * 2017-11-30 2018-02-16 绵阳安立特环境能源科技有限公司 一种废旧轮胎制备工业炭黑的设备
CN212456860U (zh) * 2020-05-26 2021-02-02 生态环境部华南环境科学研究所 一种固体废物热解资源化利用装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107699270A (zh) * 2017-11-30 2018-02-16 绵阳安立特环境能源科技有限公司 一种废旧轮胎制备工业炭黑的设备
CN212456860U (zh) * 2020-05-26 2021-02-02 生态环境部华南环境科学研究所 一种固体废物热解资源化利用装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李德治等: "高效环保型废旧轮胎裂解设备", 《橡胶工业》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115029150B (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101812314B (zh) 一种弃废轮胎高值利用的低温催裂解方法
CN102791832A (zh) 用于橡胶废料特别是废弃轮胎的多级热处理的方法和装置
CN109096798B (zh) 废轮胎热解炭黑微氧化活化方法
CN101307151B (zh) 一种处理废旧轮胎的装置
CN102906031A (zh) 用于处理含碳原料的电催化热解设备
CN111234858A (zh) 一种废轮胎再生利用系统及工艺
EP3922911A1 (en) Method for embedding waste-plastic oilification technology in garbage incineration
CN109517612A (zh) 一种连续高效绿色的废轮胎过热蒸汽能源转化方法
CN107556785A (zh) 一种橡胶补强用再生补强炭黑的制备方法
CN115029150B (zh) 一种连续式废旧轮胎热解制备硬碳-石墨烯材料的设备
CN210030584U (zh) 一种废轮胎再生利用系统
CN207904180U (zh) 废旧轮胎的环保回收利用系统
CN207793170U (zh) 废旧轮胎的环保回收处理系统
CN101307152B (zh) 一种处理废旧轮胎的装置
CN112322341A (zh) 油页岩综合利用设备及方法
CN111187645B (zh) 汽车拆解废物热解气化制取燃气用于熔铝炉的系统与工艺
CN106987280A (zh) 一种流化床垃圾热解的系统及方法
CN110229691B (zh) 一种废旧轮胎无氧裂解处理系统
CN112760119A (zh) 一种废塑料辐射热裂解工艺及系统
CN210595931U (zh) 火电站干馏煤系统
CN109504411B (zh) 制备生物炭的方法以及实施其的系统
CN109161392B (zh) 一种带有内部除尘的外热式回转炉煤炭热解装置及方法
CN206970545U (zh) 一种流化床垃圾热解的系统
CN206720749U (zh) 利用废旧轮胎制备活性炭的系统
CN205382128U (zh) 一种废橡胶快速热解制取液化油的系统

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