CN116042250A - 一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统及方法，属于废旧轮胎热解处理技术领域。该系统包括裂解炉、气固分离装置、洗涤塔、导程压缩螺旋输送装置、真空泵、水封罐、缓冲罐、钢丝拆散螺旋装置、筛选分离装置，洗涤塔内自上而下设置喷淋器、气液分离机构、集液器，缓冲罐通过管道与裂解炉底部设置的燃烧炉连接，洗涤塔下部的出油管通过管道依次连接储油罐、油泵、冷凝器、喷淋器。本发明对带钢丝的废旧橡胶碎块进行热解炉热解，在热解过程中钢丝可以起到导热及阻碍橡胶团聚的作用，从而对热解炉稳定运转产生较好的环境，提升物料的品质，获得高品质炭黑、钢丝、油品、可燃性气体产品。

Description

一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统及方法

技术领域

本发明属于废旧轮胎热解处理技术领域，尤其涉及一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统及方法。

背景技术

目前，随着全国经济的飞速发展，越来越多的橡胶进入到国民经济的各个领域，因此全球的橡胶保有量迅速增长，随之而来的是每年的废旧轮胎橡胶的处理成为一个需要解决的问题。早期的废旧轮胎橡胶处理主要是将废旧轮胎橡胶作为废弃物无害化处理，但是随着绿色经济的概念提出，能否将废旧橡胶全部回收利用成为一个是否可持续发展的问题。将废旧轮胎橡胶进行裂解是回收利用废旧橡胶的有效途径，裂解回收废旧轮胎橡胶中的炭黑、燃料油、钢丝和燃气。但是目前的热解处理方法需要先将废旧轮胎橡胶分离钢丝后再进行热裂解处理生产，其采用的橡胶与钢丝机械分离设备造成电力能源消耗增加25%，另外，由于橡胶是热融性材料遇到高温产生团聚现象，使裂解温度很难控制，炭黑品质较低。

发明内容

本发明的目的是解决现有废旧轮胎橡胶热解处理技术中所存在的能耗高、生产不稳定、产品品质低的问题，提供一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统及方法，该系统及方法生产过程无害化，生产的炭黑品质高。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的目的之一是提供一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，包括裂解炉、气固分离装置、洗涤塔，所述裂解炉的入口处连接变导程压缩螺旋输送装置，裂解炉出口与气固分离装置连接，气固分离装置顶部设置油气出口、底部设置钢丝炭黑混合物出口，油气出口与洗涤塔上部侧壁设置的油气进口连接，洗涤塔内自上而下设置喷淋器、气液分离机构、集液器，洗涤塔顶部设置抽气口、下部侧壁设置出油管，抽气口通过管道依次连接真空泵、水封罐、缓冲罐，缓冲罐通过管道与裂解炉底部设置的燃烧炉连接，出油管通过管道依次连接储油罐、油泵、冷凝器、喷淋器，所述钢丝炭黑混合物出口连接带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，钢丝拆散螺旋装置连接筛选分离装置。

进一步地，所述裂解炉炉体向输料方向水平向下倾斜6°-12°设置。

作为优选，所述裂解炉炉体向输料方向水平向下倾斜8°设置。

进一步地，所述裂解炉炉体内壁周向均匀布设若干条翻板。

作为优选，所述裂解炉炉体内壁周向均匀布设8条翻板。

进一步地，所述气液分离机构包括多层Z型隔离板，Z型隔离板间设有若干陶瓷接触环。

进一步地，所述带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置包括圆筒状的壳体，圆筒状壳体内设有用于拆散缠绕结球的钢丝的钢丝拆散螺旋刀片及用于输送钢丝及炭黑混合物的螺旋输送片，钢丝拆散螺旋刀片与螺旋输送片同轴设置，壳体顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出口连接的钢丝炭黑混合物进料口，壳体底部右端设有钢丝炭黑混合物出料口，冷却夹套设于壳体外侧，冷却夹套顶部右端设有注水口、底部左端设有出水口，壳体中部设有穿出冷却夹套的氮气注入口。

进一步地，所述筛选分离装置包括筛分螺旋装置、螺旋给料装置，筛分螺旋装置底部设有筛网，筛分螺旋装置底部与螺旋给料装置顶部部分连通，且筛网位于连通处，筛分螺旋装置顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出料口连接的钢丝炭黑混合物入口、底部右端设有钢丝出口，螺旋给料装置底部右端设有炭黑出口。

作为优选，所述筛网为孔径6mm的网状筛盘。

本发明的目的之二是提供一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产方法，是利用上述基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统实现的，包括以下步骤：

（1）预处理，

将回收的废旧橡胶轮胎进行洗涤，清理混杂的垃圾，之后送入破碎机破碎成带钢丝的废旧橡胶碎块；

（2）热解处理，

将带钢丝的废旧橡胶碎块经变导程压缩螺旋输送装置送入裂解炉高温热解，然后经气固分离装置进行气固分离，分离出的钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，分离出的油气混合气体送入洗涤塔；

（3）固体产物处理，

钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置中，钢丝拆散螺旋刀片将钢丝拆散处理后由螺旋输送片送至筛选分离装置，在钢丝拆散和输送的同时，通过氮气注入口向壳体内注入氮气，通过注水口向冷却夹套内注入冷却水对壳体内物料进行冷却降温处理，筛选分离装置在输送过程中通过筛网分离钢丝和炭黑，钢丝从钢丝出口排出后清洗、收集，炭黑经磨粉后造粒回收；

（4）气液分离处理，

油气混合气体进入洗涤塔内进行气液分离，分离后的气体经真空泵抽取进入水封罐，再经过缓冲罐，进入燃烧炉进行循环使用，集液器中收集的液体溢流至储油罐，经油泵注入冷凝器，再通过管道进入喷淋器，喷淋器将冷凝器中液体均匀喷洒到Z型隔离板上面，使喷淋出的液体与洗涤塔中油气充分接触。

进一步地，所述带钢丝的废旧橡胶碎块的粒径为35-50 mm，其中钢丝重量占15-18%。

进一步地，所述高温热解的温度为390-420 ℃，时间为25-35 min。

本发明的有益技术效果：

1.本发明对带钢丝的废旧橡胶碎块进行热解炉热解，在热解过程中钢丝可以起到导热及阻碍橡胶团聚的作用，由于胶块内部钢丝也同时受热产生高温，使得胶块内外部同时加热，从而对热解炉稳定运转产生较好的环境，提升物料的品质，获得高品质炭黑、钢丝、油品、可燃性气体产品。

2.本发明中油气混合气体再分离后，油品回收率在40%以上，可燃气回收12%，回收后的油品可通过加氢精制获得轻油、汽油、煤油、柴油和重油；热解气可进行热值回收，进一步为废轮胎热解提供热量；热解后的钢丝和炭黑的混合固体产物，通过筛网分离后可获得100%纯钢丝和含有30%钢丝的炭黑混合物，都可作为材料继续进行使用。

附图说明

图1是本发明中一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统的结构示意图；

图2是本发明中裂解炉炉体横截面示意图；

附图标记：1-变导程压缩螺旋输送装置，2-裂解炉，3-翻板，4-燃烧炉，5-气固分离装置，6-油气出口，7-洗涤塔，8-集液器，9-油气进口，10-陶瓷接触环，11-Z型隔离板，12-抽气口，13-真空泵，14-水封罐，15-缓冲罐，16-出油管，17-储油罐，18-油泵，19-冷凝器，20-喷淋器，21-钢丝炭黑混合物出口，22-钢丝拆散螺旋刀片，23-螺旋输送片，24-钢丝炭黑混合物进料口，25-钢丝炭黑混合物出料口，26-注水口，27-出水口，28-氮气注入口，29-筛分螺旋装置，30-螺旋给料装置，31-筛网，32-钢丝炭黑混合物入口，33-钢丝出口，34-炭黑出口。

实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例一

请参阅附图1和2所示，本实施例的一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，包括裂解炉、气固分离装置、洗涤塔，所述裂解炉的入口处连接变导程压缩螺旋输送装置，裂解炉出口与气固分离装置连接，气固分离装置顶部设置油气出口、底部设置钢丝炭黑混合物出口，油气出口与洗涤塔上部侧壁设置的油气进口连接，洗涤塔内自上而下设置喷淋器、气液分离机构、集液器，洗涤塔顶部设置抽气口、下部侧壁设置出油管，抽气口通过管道依次连接真空泵、水封罐、缓冲罐，缓冲罐通过管道与裂解炉底部设置的燃烧炉连接，出油管通过管道依次连接储油罐、油泵、冷凝器、喷淋器，所述钢丝炭黑混合物出口连接带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，钢丝拆散螺旋装置连接筛选分离装置。

本实施例中，变导程压缩螺旋输送装置为变螺距螺旋输送机，其作用为输送含有钢丝的废旧橡胶碎块，在输送过程中，通过挤压排出物料内部空气，起到密封作用。所述裂解炉炉体总长9 m，向输料方向水平向下倾斜8°设置，炉体内壁周向均匀布设8条翻板，翻板将物料翻动，使物料均匀受热。燃烧炉为裂解炉供热，气固分离装置采用气固旋流分离器，洗涤塔用于气液分离。水封罐用于进一步冷却气体，保护气体防止外泄，缓冲罐用于缓解气体压力，达到工艺使用要求。集液器用于收集洗涤塔中冷却过后的液体，冷凝器为多个管道和密封箱组成，密封箱中为冷却水，油泵抽取的液体通过管道进入喷淋器。

具体的，所述气液分离机构包括多层Z型隔离板，Z型隔离板间设有若干陶瓷接触环。陶瓷接触环的作用为增大油气接触面，冷却接触面，促进气液分离，Z型隔离板作用为分流液体，阻挡气体。

具体的，所述带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置包括圆筒状的壳体，圆筒状壳体内设有用于拆散缠绕结球的钢丝的钢丝拆散螺旋刀片及用于输送钢丝及炭黑混合物的螺旋输送片，钢丝拆散螺旋刀片与螺旋输送片同轴设置，壳体顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出口连接的钢丝炭黑混合物进料口，壳体底部右端设有钢丝炭黑混合物出料口，冷却夹套设于壳体外侧，冷却夹套顶部右端设有注水口、底部左端设有出水口，壳体中部设有穿出冷却夹套的氮气注入口。

本实施例中，通过氮气注入口将氮气注入进钢丝拆散螺旋装置壳体内，以保护里面的炭黑，减少氧气含量。通过注水口向冷却夹套内注入冷却水，降低钢丝拆散螺旋装置壳体内部温度，保护内部物料，使钢丝拆散螺旋装置更加安全运行。

具体的，所述筛选分离装置包括筛分螺旋装置、螺旋给料装置，筛分螺旋装置底部设有筛网，筛分螺旋装置底部与螺旋给料装置顶部部分连通，且筛网位于连通处，筛分螺旋装置顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出料口连接的钢丝炭黑混合物入口、底部右端设有钢丝出口，螺旋给料装置底部右端设有炭黑出口。

本实施例中，筛分螺旋装置、螺旋给料装置均采用螺旋输送机，经加设筛网焊接而成，所述筛网为孔径6mm的网状筛盘。拆解处理好钢丝和炭黑的混合固体产物后，经筛分螺旋装置的筛网进行分离钢丝和炭黑，钢丝出口排出100%纯钢丝，炭黑出口排出带有30%钢丝的炭黑。

作为进一步的改进，炭黑出口连接磁选机进行磁选处理，将炭黑出口排出的带有30%钢丝的炭黑进一步进行分离。

实施例二

一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产方法，是利用实施例一的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统实现的。

将回收的废旧橡胶轮胎进行洗涤，清理混杂的垃圾，之后送入破碎机破碎成带钢丝的废旧橡胶碎块；其中，带钢丝的废旧橡胶碎块的粒径为35 mm，其中钢丝重量占18%。

将带钢丝的废旧橡胶碎块经变导程压缩螺旋输送装置送入裂解炉高温热解，于390-420 ℃下裂解25-35 min；然后经气固分离装置进行气固分离，分离出的钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，分离出的油气混合气体送入洗涤塔。

钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置中，钢丝拆散螺旋刀片将钢丝拆散处理后由螺旋输送片送至筛选分离装置，在钢丝拆散和输送的同时，通过氮气注入口向壳体内注入氮气，通过注水口向冷却夹套内注入冷却水对壳体内物料进行冷却降温处理，筛选分离装置在输送过程中通过筛网分离钢丝和炭黑，钢丝从钢丝出口排出后清洗、收集，炭黑经磨粉后造粒回收。

油气混合气体进入洗涤塔内进行气液分离，分离后的气体经真空泵抽取进入水封罐，再经过缓冲罐，进入燃烧炉进行循环使用，集液器中收集的液体溢流至储油罐，经油泵注入冷凝器，再通过管道进入喷淋器，喷淋器将冷凝器中液体均匀喷洒到Z型隔离板上面，使喷淋出的液体与洗涤塔中油气充分接触。

本实施例中，钢丝和炭黑的混合固体产物主要成分为40%钢丝、60%炭黑，钢丝出口排出100%纯钢丝，炭黑出口排出含有30%钢丝的炭黑。

本实施例中，经检测，油品回收率在40%以上，可燃气回收12%，炭黑硫含量在3%以上。

对实施例二的方法制备的炭黑进行抽样检测，随机抽样4组，检测项目及结果如表1所示。

表1炭黑品质测试

本发明生产的炭黑的300%定伸应力最高可达10.7MPa、拉伸强度最高可达25.6MPa、拉断伸长率最高可达524%。

将本发明回收至储油罐的油品通过加氢精制为重油，对重油质量进行测试，结果如表2所示。

表2 重油质量测试结果

重油参照国家标准:船用燃料油（GB17411-2015）。

Claims (10)

1.一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，包括裂解炉、气固分离装置、洗涤塔，其特征在于：所述裂解炉的入口处连接变导程压缩螺旋输送装置，裂解炉出口与气固分离装置连接，气固分离装置顶部设置油气出口、底部设置钢丝炭黑混合物出口，油气出口与洗涤塔上部侧壁设置的油气进口连接，洗涤塔内自上而下设置喷淋器、气液分离机构、集液器，洗涤塔顶部设置抽气口、下部侧壁设置出油管，抽气口通过管道依次连接真空泵、水封罐、缓冲罐，缓冲罐通过管道与裂解炉底部设置的燃烧炉连接，出油管通过管道依次连接储油罐、油泵、冷凝器、喷淋器，所述钢丝炭黑混合物出口连接带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，钢丝拆散螺旋装置连接筛选分离装置。

2.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述裂解炉炉体向输料方向水平向下倾斜8°设置。

3.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述裂解炉炉体内壁周向均匀布设若干条翻板。

4.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述气液分离机构包括多层Z型隔离板，Z型隔离板间设有若干陶瓷接触环。

5.根据权利要求1所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置包括圆筒状的壳体，圆筒状壳体内设有用于拆散缠绕结球的钢丝的钢丝拆散螺旋刀片及用于输送钢丝及炭黑混合物的螺旋输送片，钢丝拆散螺旋刀片与螺旋输送片同轴设置，壳体顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出口连接的钢丝炭黑混合物进料口，壳体底部右端设有钢丝炭黑混合物出料口，冷却夹套设于壳体外侧，冷却夹套顶部右端设有注水口、底部左端设有出水口，壳体中部设有穿出冷却夹套的氮气注入口。

6.根据权利要求5所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述筛选分离装置包括筛分螺旋装置、螺旋给料装置，筛分螺旋装置底部设有筛网，筛分螺旋装置底部与螺旋给料装置顶部部分连通，且筛网位于连通处，筛分螺旋装置顶部左端设有与钢丝炭黑混合物出料口连接的钢丝炭黑混合物入口、底部右端设有钢丝出口，螺旋给料装置底部右端设有炭黑出口。

7.根据权利要求6所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统，其特征在于：所述筛网为孔径6mm的网状筛盘。

8.一种基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产系统实现的，包括以下步骤：

（1）预处理，

将回收的废旧橡胶轮胎进行洗涤，清理混杂的垃圾，之后送入破碎机破碎成带钢丝的废旧橡胶碎块；

（2）热解处理，

将带钢丝的废旧橡胶碎块经变导程压缩螺旋输送装置送入裂解炉高温热解，然后经气固分离装置进行气固分离，分离出的钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置，分离出的油气混合气体送入洗涤塔；

（3）固体产物处理，

钢丝和炭黑的混合固体产物送入带冷却夹套的钢丝拆散螺旋装置中，钢丝拆散螺旋刀片将钢丝拆散处理后由螺旋输送片送至筛选分离装置，在钢丝拆散和输送的同时，通过氮气注入口向壳体内注入氮气，通过注水口向冷却夹套内注入冷却水对壳体内物料进行冷却降温处理，筛选分离装置在输送过程中通过筛网分离钢丝和炭黑，钢丝从钢丝出口排出后清洗、收集，炭黑经磨粉后造粒回收；

（4）气液分离处理，

油气混合气体进入洗涤塔内进行气液分离，分离后的气体经真空泵抽取进入水封罐，再经过缓冲罐，进入燃烧炉进行循环使用，集液器中收集的液体溢流至储油罐，经油泵注入冷凝器，再通过管道进入喷淋器，喷淋器将冷凝器中液体均匀喷洒到Z型隔离板上面，使喷淋出的液体与洗涤塔中油气充分接触。

9.根据权利要求8所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产方法，其特征在于：所述带钢丝的废旧橡胶碎块的粒径为35-50 mm，其中钢丝重量占15-18%。

10.根据权利要求8所述的基于废旧轮胎热解处理的钢丝无剥离生产方法，其特征在于：所述高温热解的温度为390-420 ℃，时间为25-35 min。

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