CN115678100A - 一种再生橡胶常压中温生产方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种再生橡胶常压中温生产方法，包括以下步骤：1)废橡胶粉中添加催化剂并进行预热，添加量为废橡胶粉质量的0.05～0.2％，预热温度为60～80℃；2)废橡胶粉进入U形搅拌机内，添加其余助剂进行加热搅拌，U形搅拌机为封闭结构，加热过程中不通风。本发明利用热氮气对气态催化剂进行稀释，可以实现催化剂与废橡胶粉的均匀混合。作为载气的热氮气同时可以对废橡胶粉进行预热，有利于在U形搅拌机内进行橡胶再生时的温度控制。因此，本发明可以解决利用催化剂在常压中温条件下生产再生橡胶的质量控制问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生橡胶常压中温生产方法和装置，属于橡胶再生技术领域。
背景技术
废旧橡胶再生技术可以缓解资源短缺问题，同时可以减轻环境污染问题。传统工艺使用动态脱硫罐，设备需要在高温高压条件下运行，且污染大、能耗高，正在被加速淘汰。本申请人在专利号为CN202210214219.6的在先申请中，公开了一种低温零压无水橡胶低氧催化再生方法，通过使用合适的催化剂，可以实现在常压设备和120～140℃的较低温度条件下实现橡胶再生，可以解决动态脱硫罐橡胶再生工艺的高能耗高污染问题。该方案中，添加剂的加入量为0.05～0.2％，加入量少，需要实现添加剂与废橡胶粉的均匀混合，才能控制再生橡胶的质量。若添加剂与废橡胶粉混合不均匀，局部添加剂浓度低，起不到催化效果，影响再生橡胶质量。另外，该方案中，由于采用较低的加热温度，加热温度根据软化剂的软化点确定，温度的精确控制也对产品质量影响很大，当局部加热温度较低时，软化剂的作用效果受到影响，也会影响再生橡胶质量。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种再生橡胶常压中温生产方法，包括以下步骤：
1)废橡胶粉中添加催化剂并进行预热，添加量为废橡胶粉质量的0.05～0.2％，预热温度为60～80℃；
2)废橡胶粉进入U形搅拌机内，添加其余助剂进行加热搅拌，U形搅拌机为封闭结构，加热过程中不通风。
进一步的，步骤1)中，催化剂的添加方式为，将添加剂蒸发成气态，用热氮气作为载气，与废橡胶粉进行气固混合，混合以后气态添加剂在废橡胶粉表面冷凝沉降；热氮气同时提供废橡胶粉预热所需的热量。
为了实现本发明的方法，本发明公开了一种再生橡胶常压中温生产装置，包括上料螺旋和U形搅拌机，上料螺旋为倾斜设置，下端设置上料口，上端与U形搅拌机的进料口连接；U形搅拌机为横向设置的罐体，罐体内设置有横向的搅拌轴；上料螺旋上端设置进风口，进风口与催化剂供应系统连接，催化剂供应系统用于提供载有气态催化剂的热氮气；上料螺旋下端设置抽风口，抽风口与尾气系统连接。
进一步的，所述催化剂供应系统包括催化剂蒸发罐和氮气罐，氮气罐通过氮气管连接至催化剂蒸发罐，氮气管连接有换热器，催化剂蒸发罐通过进风管与进风口连接。
进一步的，上料螺旋的上端设有第一测温点，下端设第二测温点；第一测温点用于控制氮气管的流量，第二测温点用于控制抽风口的负压。
进一步的，所述进风口设于进料螺旋的上侧壁，抽风口设于进料螺旋的下侧壁，且位于上料口的下方。
进一步的，所述U形搅拌机的外部设置加热装置，U形搅拌机的搅拌轴设有第三测温点，第三测温点用于控制加热装置。
进一步的，所述搅拌轴上设有搅拌桨，搅拌桨的中部设有第四测温点，搅拌轴的转速根据第三测温点和第四测温点的温差控制。
本发明将催化剂蒸发成气态，并利用热氮气对气态催化剂进行稀释，载有催化剂的热氮气与废橡胶粉进行气固混合，由于废橡胶粉的温度较低，气态催化剂与废橡胶粉接触后，在橡胶粉表面冷凝沉降，可以实现催化剂与废橡胶粉的均匀混合。作为载气的热氮气同时可以对废橡胶粉进行预热，有利于在U形搅拌机内进行橡胶再生时的温度控制。因此，本发明可以解决利用催化剂在常压中温条件下生产再生橡胶的质量控制问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为催化剂供应系统的结构示意图；
图3为U形搅拌机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例，详细说明本发明专利的方案。
实施例1
本实施例的一种再生橡胶常压中温生产方法，包括以下步骤：
1)废橡胶粉中添加催化剂并进行预热，添加量为废橡胶粉质量的0.05～0.2％，预热温度为60～80℃；在本申请人的在先申请中，公开了以三甲基铝和多胺类混合作为催化剂的方案，也可用于本申请中。
2)废橡胶粉进入U形搅拌机内，添加其余助剂进行加热搅拌，U形搅拌机为封闭结构，加热过程中不通风。其中助剂包括软化剂、促进剂。软化剂采用石油系软化剂，软化点80℃左右，加热温度在120℃左右。
在先申请中，在加热过程中进行通风。通过实验对比，加热过程中不通风，可以提高再生橡胶的性能，如拉伸强度提高，所以本申请中选择在加热再生过程中不通风，提高再生橡胶性能。
传统工艺将冷的废橡胶粉直接加入容器中再生，为了快速升温，对容器的加热功率较大，容易造成局部温度高，橡胶过度氧化。而当加热功率偏小时，局部温度低，软化剂的软化效果差。
本方案通过将添加剂和废橡胶粉进行预混合，并进行预热，有利于添加剂混合均匀，并且有利于再生过程中的温度控制。
步骤1)中，催化剂的添加方式为，将催化剂蒸发成气态，用热氮气作为载气，与废橡胶粉进行气固混合，混合以后气态催化剂在废橡胶粉表面冷凝沉降；热氮气同时提供废橡胶粉预热所需的热量。
用于橡胶再生的催化剂一般为液态，以三甲基铝与多胺类混合催化剂为例。
三甲基铝和多胺类均为液态，为解决催化剂混合不均匀的技术问题，发明人首先考虑利用液态溶剂对催化剂进行稀释，再与废橡胶粉搅拌混合的方法。三甲基铝与水反应剧烈，危险性高，所以不能选择水作为稀释剂，考虑用有机溶剂作为稀释剂，但有机溶剂的添加对橡胶性能影响很大，同样不适合作为稀释剂。
因此，发明人进一步考虑以惰性的氮气作为载气对催化剂进行稀释，既可以保证催化剂的安全使用，并且不影响再生橡胶性能。
以三甲基铝和乙二胺为例，三甲基铝沸点126℃，乙二胺沸点121℃，利用热的氮气通入液态催化剂中，可以缓慢蒸发，形成催化剂蒸气，并由氮气负载。由于三甲基铝反应性强，利用氮气负载，可以保证安全性。添加量的控制可通过氮气温度来调整蒸发速度。
实施例2
本实施例是为了实现实施例1的方法，如图1-图3，本实施例的再生橡胶常压中温生产装置，包括上料螺旋1和U形搅拌机2，上料螺旋为倾斜设置，下端设置上料口3，上端与U形搅拌机的进料口4连接；U形搅拌机为横向设置的罐体，罐体内设置有横向的搅拌轴5；上料螺旋上端设置进风口6，进风口与催化剂供应系统连接，催化剂供应系统用于提供载有气态催化剂的热氮气；上料螺旋下端设置抽风口7，抽风口与尾气系统连接。其中尾气系统设置冷凝器，对尾气中的残余催化剂进行回收。上料螺旋同时作为添加剂的混合装置，以及废橡胶粉的预热装置。载有气态催化剂的氮气沿进风口进入上料螺旋内，螺旋输送器同时对废橡胶粉进行搅拌，热氮气与废橡胶粉充分接触，进行预热的同时，气态催化剂在废橡胶粉颗粒表面冷凝沉降，实现均匀混合。
上料螺旋的上端设有第一测温点8，下端设有第二测温点9；第一测温点用于控制氮气管的流量，第二测温点用于控制抽风口的负压。当第一测温点的温度低于控制温度时，提高氮气管的流量，第一测温点的温度控制在60～80℃左右。当第二测温点的温度高于控制温度时，降低抽风口负压，第二测温点的温度控制在50℃以下。
催化剂供应系统包括催化剂蒸发罐10和氮气罐11，氮气罐通过氮气管17连接至催化剂蒸发罐，氮气管17连接有换热器12，催化剂蒸发罐通过进风管13与进风口连接。氮气在换热器进行升温，升温以后的氮气通入催化剂蒸发罐内，液态的催化剂缓慢蒸发，并由氮气负载。催化剂的蒸发速度可通过调节氮气温度控制。蒸发罐采用透明罐体，并设置刻度，可通过控制催化剂蒸发速度来控制催化剂的添加量。
进风口设于进料螺旋的上侧壁，抽风口设于进料螺旋的下侧壁，且位于上料口的下方。载有催化剂的氮气由进料螺旋上部进入，下部抽出，有利于充分渗入上料螺旋中的废橡胶粉，并在废橡胶粉中扩散，利于均匀混合。
U形搅拌机的外部设置加热装置，U形搅拌机的搅拌轴5设有第三测温点14，第三测温点用于控制加热装置。当第三测温点的温度偏低时，提高加热装置的功率。加热装置可以为电热套或蒸气加热套。
搅拌轴5上设有搅拌桨15，搅拌桨的中部设有第四测温点16，搅拌轴的转速根据第三测温点和第四测温点的温差控制。当温差较大时，提高搅拌轴的转速，通过快速搅拌使U形搅拌机内的橡胶粉温度趋于均匀。第三测温点和第四测温点的温差控制在10℃以下。
Claims (8)
1.一种再生橡胶常压中温生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)废橡胶粉中添加催化剂并进行预热，添加量为废橡胶粉质量的0.05～0.2％，预热温度为60～80℃；
2)废橡胶粉进入U形搅拌机内，添加其余助剂进行加热搅拌，U形搅拌机为封闭结构，加热过程中不通风。
2.根据权利要求1所述的再生橡胶常压中温生产方法，其特征在于：步骤1)中，催化剂的添加方式为，将添加剂蒸发成气态，用热氮气作为载气，与废橡胶粉进行气固混合，混合以后气态添加剂在废橡胶粉表面冷凝沉降；热氮气同时提供废橡胶粉预热所需的热量。
3.一种再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：包括上料螺旋和U形搅拌机，上料螺旋为倾斜设置，下端设置上料口，上端与U形搅拌机的进料口连接；U形搅拌机为横向设置的罐体，罐体内设置有横向的搅拌轴；上料螺旋上端设置进风口，进风口与催化剂供应系统连接，催化剂供应系统用于提供载有气态催化剂的热氮气；上料螺旋下端设置抽风口，抽风口与尾气系统连接。
4.根据权利要求3所述的再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：所述催化剂供应系统包括催化剂蒸发罐和氮气罐，氮气罐通过氮气管连接至催化剂蒸发罐，氮气管连接有换热器，催化剂蒸发罐通过进风管与进风口连接。
5.根据权利要求4所述的再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：上料螺旋的上端设有第一测温点，下端设第二测温点；第一测温点用于控制氮气管的流量，第二测温点用于控制抽风口的负压。
6.根据权利要求3所述的再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：所述进风口设于进料螺旋的上侧壁，抽风口设于进料螺旋的下侧壁，且位于上料口的下方。
7.根据权利要求3所述的再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：所述U形搅拌机的外部设置加热装置，U形搅拌机的搅拌轴设有第三测温点，第三测温点用于控制加热装置。
8.根据权利要求7所述的再生橡胶常压中温生产装置，其特征在于：所述搅拌轴上设有搅拌桨，搅拌桨的中部设有第四测温点，搅拌轴的转速根据第三测温点和第四测温点的温差控制。
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