CN116355638A - 一种废轮胎颗粒热解资源化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废轮胎颗粒热解资源化方法，其特征在于设置沙漏型两段造气炉，废轮胎去除钢丝后进行破碎，从顶部送入立式造气炉干馏段加热，于干馏段下部被上升气流裂解送入热能回收系统，通过换热降温分离高温焦油与低温焦油，升温经过两列变换炉进行脱硫脱碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排；造气炉下段注入助燃气体，于燃烧层上段还原氧化锌，燃烧层中段炭黑还原产生一氧化碳，燃烧层下段发生完全燃烧反应；一氧化碳形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集；上升气流淬冷分离单质锌后送入造气炉上段。该方法产物品质高，反应速度快，节约投资，克服传统方法裂解物在过程中的低利用率，有利于推动废轮胎再利用的推广与发展。
Description
技术领域
本发明涉及回收利用领域，具体而言，涉及一种废轮胎颗粒热解资源化方法。
背景技术
我国废旧轮胎产量在全世界长期居于高位，而废轮胎当前主流处理方法为轮胎翻新、制作胶粉、制作再生胶与热裂解，其中热裂解是处理废轮胎的终极方法：在缺氧或无氧与高温条件下，废旧轮胎中的有机物发生分解，生成分子量相对较小的气态、液态与固态组份的化学转化过程。废旧轮胎颗粒化后的裂解产物主要是焦油、氧化锌、炭黑与不凝可燃气，其中氧化锌、炭黑与不凝可燃气中的非吸附气可通过再处理进行利用，不凝可燃气的高燃值可为热裂解过程提供热源。
CN115612518A公开了一种用于废旧轮胎回收利用的处理方法，其特征在于将废旧轮胎破碎、磁选以及清洗，通过实验室模拟确定热解工艺参数，随后将轮胎碎片、添加剂以及传热介质进行热解反应，分别收集热解炭、热解油和热解气，检测热解气中的可燃气体含量。但该专利并未对热解灰分杂质进行脱除，造成热解产物的利用存在很大的局限性。
CN114410330A公开一种废旧轮胎热解处理工艺，其特征在于废旧轮胎先进入进料破碎单元进行破碎，随后送入热解单元进行热解，热解产出的高温油气进入喷淋冷却单元，固渣进入出料单元；高温油气在喷淋冷却单元通过喷淋冷却水直接喷淋降温至60～80℃，水和少量油冷凝为液体，油水混合物流入污水沉降单元；不凝气进入不凝气处理单元，经处理后作为补充燃料使用；进入出料单元的固渣通过水冷夹套方式冷却降温至30～80℃并进入出料破碎单元，破碎后送入磁选单元，将其中铁丝磁选，剩余炭黑送入仓库。该工艺生产炭黑为含大量ZnO杂质的低品质炭黑，利用价值低。
CN109609171A公开了一种废旧轮胎催化热解方法，将废旧轮胎进行清洗、破碎和磁选，送入热解系统，通入氮气作为保护气，500～700℃恒温加热保持30～90min，产生热解气、热解油和热解炭；将得到的热解炭作为废旧轮胎的催化剂，共同送入热解系统，进行催化热解。
根据现有技术文件，废旧轮胎的热裂解处理可产生高值热解产品，然而应用过程中所产生的多种产物成分复杂，具有高燃值与多方面利用价值，却没有在裂解过程中充分利用；同时，热解温度通常在700℃以下，较低温度会增加物料在反应器内停留时间，使之有利于生成炭而不是具有更高燃值的燃料气，同时生产的碳因保有大量氧化锌杂质，产物品质低，利用价值低；设备方面，常规使用立式造气炉、回转窑与区块化多段传送，过程中容易造成损耗与热值流失，致整个工艺能耗增大，为此特发明以下方法。
发明内容
一种废轮胎颗粒热解资源化方法，其特征在于设置沙漏型两段造气炉，上段为干馏段，下段为燃烧裂解段，两段间设有造气炉直径5～30%缩口，设置炉篦限制下料；废轮胎去除金属钢丝，切碎为2～4厘米颗粒，从顶部送入1.6～4.0MPa立式造气炉干馏段，加热至600℃～700℃，废轮胎颗粒干馏段下部被侧向送入的上升气流干馏裂解，产生裂解油气体、水蒸汽、炭黑与氧化锌固体，裂解气体与上升气体维持600℃～700℃，进入热能回收系统生产2.4～4.0MPa高压蒸汽用于变换过程，再通过换热降温至180～280℃，分离高温焦油，从造气炉下段将高温焦油送入燃烧炉下段；脱高温焦油混合气通过换热降温至40℃，分离低温焦油送入造气炉下段燃烧层中部，脱低温焦油混合气送入换热器升温至150～250℃，送入两列变换炉之一，一氧化碳变换为氢气与二氧化碳，送脱硫室脱硫至0.01～100ppm，降温至40℃后送入脱碳装置分离二氧化碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排，吸附分离二氧化碳后的非吸附气成分主要为氢气、氮气与少量一氧化碳，可作为联醇与合成氨原料气；造气炉下段从底部注入助燃气体，助燃气体成分为30%～60%的富氧空气与二氧化碳以1：0.2～3.5的比例进行混合，于造气炉下段的燃烧层上段通过还原反应将氧化锌还原为锌蒸汽，燃烧层中段发生废轮胎分解炭黑的还原反应产生一氧化碳，燃烧层下段发生氧气与炭黑、焦油的完全燃烧反应，燃烧温度达到1100～1400℃；氧气全部消耗后，炭黑燃烧并部分转化为一氧化碳，形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，气流温度达到1000～1100℃，极少未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集，其主要成分为未还原的氧化锌与二氧化硅，可用为炼制锌的原料；上升气流主要成分为锌蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气与少量氢气，淬冷至700℃～800℃，分离液态单质锌，送入造气炉上段；由此实现废轮胎颗粒热解资源化利用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）常规轮胎分解温度在700℃以下，容易导致炭黑包裹氧化锌，难以进行高价值利用，而本方法中产生的炭黑可在裂解循环内直接利用为燃料，价格比无烟煤价格低很多，用于造气过程属于廉价原料，可节省成本；
（2）造气过程CO2与炭黑反应生成CO，同时发生ZnO的冶炼还原反应：ZnO+CO=Zn+CO2、ZnO+C=Zn+CO，粗冶炼锌与造气过程一体化，节约投资，炭黑利用的同时获得金属锌产品；
（3）轮胎分解产生油品复杂，分离能耗损失大，把油气直接使用制造炭黑减少了油气分离过程；
（4）二氧化碳与纯氧或富氧混合作为助燃气，可以控制床层反应温度，减少飞温的同时，CO2与H2反应脱氢并生成CO，减少了氢气输出，对于后段炭黑生产提供的氢越少越有利于碳黑生产。
附图说明
图1为一种废轮胎颗粒热解资源化方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：轮胎去除金属钢丝，切碎为2厘米颗粒，从顶部送入2.0MPa立式造气炉干馏段，加热至600℃，废轮胎颗粒干馏段下部被侧向送入的上升气流干馏裂解，产生裂解油气体、水蒸汽、炭黑与氧化锌固体，裂解气体与上升气体维持600℃，进入热能回收系统生产3.0MPa高压蒸汽用于变换过程，再通过换热降温至200℃，分离高温焦油，从造气炉下段将高温焦油送入燃烧炉下段；脱高温焦油混合气通过换热降温至40℃，分离低温焦油送入造气炉下段燃烧层中部，脱低温焦油混合气送入换热器升温至150℃，送入两列变换炉之一，一氧化碳变换为氢气与二氧化碳，送脱硫室脱硫至20ppm，降温至40℃后送入脱碳装置分离二氧化碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排，吸附分离二氧化碳后的非吸附气成分主要为氢气、氮气与少量一氧化碳，可作为联醇与合成氨原料气；造气炉下段从底部注入助燃气体，助燃气体成分为30%的富氧空气与二氧化碳以1：1的比例进行混合，于造气炉下段的燃烧层上段通过还原反应将氧化锌还原为锌蒸汽，燃烧层中段发生废轮胎分解炭黑的还原反应产生一氧化碳，燃烧层下段发生氧气与炭黑、焦油的完全燃烧反应，燃烧温度达到1100℃；氧气全部消耗后，炭黑燃烧并部分转化为一氧化碳，形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，气流温度达到1000℃，极少未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集，其主要成分为未还原的氧化锌与二氧化硅，可用为炼制锌的原料；上升气流主要成分为锌蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气与少量氢气，淬冷至700℃，分离液态单质锌，送入造气炉上段；由此实现废轮胎颗粒热解资源化利用。
实施例2：轮胎去除金属钢丝，切碎为3厘米颗粒，从顶部送入3MPa立式造气炉干馏段，加热至650℃，废轮胎颗粒干馏段下部被侧向送入的上升气流干馏裂解，产生裂解油气体、水蒸汽、炭黑与氧化锌固体，裂解气体与上升气体维持650℃，进入热能回收系统生产3.5MPa高压蒸汽用于变换过程，再通过换热降温至230℃，分离高温焦油，从造气炉下段将高温焦油送入燃烧炉下段；脱高温焦油混合气通过换热降温至40℃，分离低温焦油送入造气炉下段燃烧层中部，脱低温焦油混合气送入换热器升温至200℃，送入两列变换炉之一，一氧化碳变换为氢气与二氧化碳，送脱硫室脱硫至40ppm，降温至40℃后送入脱碳装置分离二氧化碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排，吸附分离二氧化碳后的非吸附气成分主要为氢气、氮气与少量一氧化碳，可作为联醇与合成氨原料气；造气炉下段从底部注入助燃气体，助燃气体成分为40%的富氧空气与二氧化碳以1：2的比例进行混合，于造气炉下段的燃烧层上段通过还原反应将氧化锌还原为锌蒸汽，燃烧层中段发生废轮胎分解炭黑的还原反应产生一氧化碳，燃烧层下段发生氧气与炭黑、焦油的完全燃烧反应，燃烧温度达到1200℃；氧气全部消耗后，炭黑燃烧并部分转化为一氧化碳，形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，气流温度达到1050℃，极少未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集，其主要成分为未还原的氧化锌与二氧化硅，可用为炼制锌的原料；上升气流主要成分为锌蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气与少量氢气，淬冷至750℃，分离液态单质锌，送入造气炉上段；由此实现废轮胎颗粒热解资源化利用。
实施例3：轮胎去除金属钢丝，切碎为4厘米颗粒，从顶部送入4.0MPa立式造气炉干馏段，加热至700℃，废轮胎颗粒干馏段下部被侧向送入的上升气流干馏裂解，产生裂解油气体、水蒸汽、炭黑与氧化锌固体，裂解气体与上升气体维持700℃，进入热能回收系统生产4.0MPa高压蒸汽用于变换过程，再通过换热降温至280℃，分离高温焦油，从造气炉下段将高温焦油送入燃烧炉下段；脱高温焦油混合气通过换热降温至40℃，分离低温焦油送入造气炉下段燃烧层中部，脱低温焦油混合气送入换热器升温至250℃，送入两列变换炉之一，一氧化碳变换为氢气与二氧化碳，送脱硫室脱硫至50ppm，降温至40℃后送入脱碳装置分离二氧化碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排，吸附分离二氧化碳后的非吸附气成分主要为氢气、氮气与少量一氧化碳，可作为联醇与合成氨原料气；造气炉下段从底部注入助燃气体，助燃气体成分为60%的富氧空气与二氧化碳以1：3的比例进行混合，于造气炉下段的燃烧层上段通过还原反应将氧化锌还原为锌蒸汽，燃烧层中段发生废轮胎分解炭黑的还原反应产生一氧化碳，燃烧层下段发生氧气与炭黑、焦油的完全燃烧反应，燃烧温度达到1300℃；氧气全部消耗后，炭黑燃烧并部分转化为一氧化碳，形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，气流温度达到1100℃，极少未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集，其主要成分为未还原的氧化锌与二氧化硅，可用为炼制锌的原料；上升气流主要成分为锌蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气与少量氢气，淬冷至800℃，分离液态单质锌，送入造气炉上段；由此实现废轮胎颗粒热解资源化利用。
Claims (1)
1.一种废轮胎颗粒热解资源化方法，其特征在于设置沙漏型两段造气炉，上段为干馏段，下段为燃烧裂解段，两段间设有造气炉直径5～30%缩口，设置炉篦限制下料；废轮胎去除金属钢丝，切碎为2～4厘米颗粒，从顶部送入1.6～4.0MPa立式造气炉干馏段，加热至600℃～700℃，废轮胎颗粒干馏段下部被侧向送入的上升气流干馏裂解，产生裂解油气体、水蒸汽、炭黑与氧化锌固体，裂解气体与上升气体维持600℃～700℃，进入热能回收系统生产2.4～4.0MPa高压蒸汽用于变换过程，再通过换热降温至180～280℃，分离高温焦油，从造气炉下段将高温焦油送入燃烧炉下段；脱高温焦油混合气通过换热降温至40℃，分离低温焦油送入造气炉下段燃烧层中部，脱低温焦油混合气送入换热器升温至150～250℃，送入两列变换炉之一，一氧化碳变换为氢气与二氧化碳，送脱硫室脱硫至0.01～100ppm，降温至40℃后送入脱碳装置分离二氧化碳；解吸二氧化碳部分加压送入造气炉，部分外排，吸附分离二氧化碳后的非吸附气成分主要为氢气、氮气与少量一氧化碳，可作为联醇与合成氨原料气；造气炉下段从底部注入助燃气体，助燃气体成分为30%～60%的富氧空气与二氧化碳以1：0.2～3.5的比例进行混合，于造气炉下段的燃烧层上段通过还原反应将氧化锌还原为锌蒸汽，燃烧层中段发生废轮胎分解炭黑的还原反应产生一氧化碳，燃烧层下段发生氧气与炭黑、焦油的完全燃烧反应，燃烧温度达到1100～1400℃；氧气全部消耗后，炭黑燃烧并部分转化为一氧化碳，形成上升气流抵达燃烧层顶部结束部位的出气口，气流温度达到1000～1100℃，极少未完全燃烧部分通过助燃气体冷却为炉渣落下收集，其主要成分为未还原的氧化锌与二氧化硅，可用为炼制锌的原料；上升气流主要成分为锌蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氮气与少量氢气，淬冷至700℃～800℃，分离液态单质锌，送入造气炉上段；由此实现废轮胎颗粒热解资源化利用。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310608300.7A CN116355638A (zh) | 2023-05-27 | 2023-05-27 | 一种废轮胎颗粒热解资源化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310608300.7A CN116355638A (zh) | 2023-05-27 | 2023-05-27 | 一种废轮胎颗粒热解资源化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=86941887
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310608300.7A Pending CN116355638A (zh) | 2023-05-27 | 2023-05-27 | 一种废轮胎颗粒热解资源化方法 |
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN116355638A (zh) |
-
2023
- 2023-05-27 CN CN202310608300.7A patent/CN116355638A/zh active Pending
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