CN209836084U - 一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，包括粉碎机构和反应釜，所述粉碎机构包括槽体(1)，上盖(2)，第一转轴(3)，仓体(4)，电动推杆(5)，封板(6)，斜向管(7)，第一电机(8)，第二转轴(9)，卸料口(10)，所述反应釜包括釜体(11)，外套管(12)，固定环(13)，内嵌管(14)，广口(15)，旁路管(16)，第二电机(17)，搅拌杆(18)，微孔板(19)，电热环(20)，排油管(21)，其中在釜体(11)的顶端连接有外套管(12)，所述粉碎机构还包括仓壁振动器22，在反应釜的釜体11外壁上固定连接有石棉垫，所述仓壁振动器22固定连接在所述石棉垫上。

Description

一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备

技术领域

本发明涉及轮胎热裂解技术领域，具体涉及一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备。

背景技术

废弃轮胎对环境造成了直接污染，世界各国纷纷致力于废轮胎的回收利用研究。与翻新、制造胶粉和再生胶、焚烧等废旧轮胎处理方法相比，热解法具有对废轮胎处理量大、效益高和环境污染小等特点，更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则。近年来，废轮胎热解处理逐渐由实验室阶段向规模化阶段发展，废轮胎的热解研究也逐步从新工艺开发、工况优化向热解产物的分析和利用方向侧重。

废轮胎的热解有很多方法，如催化热解、真空热解、加氢热解、自热热解、干燥热解、低温热解、过热蒸汽气提热解、煤共热解和等离子体热解等，采用的反应器形式也很多，如移动床、固定床、流化床、烧蚀床、悬浮炉和回转窑等，其中以移动床、固定床、回转窑和流化床为主。在轮胎的裂解技术中，反应条件和反应器结构是影响工艺效果的根本因素，目前阶段，常规的裂解方法是将轮胎中的钢丝剥离后粉碎，而后投入反应釜，在釜内直接升温至500～700℃，保持一段时间，将油料产物和炭黑产物分离后加以收集。这种工艺对橡胶的裂解不够充分，在高温下橡胶裂解会产生大量无序碎片，并且伴随着自由基的二次反应；此外，常规裂解方式缺乏对钢丝的分离能力，因此必须引入前置的钢丝剥离环节，影响了工艺的连续性。此外，目前常规的裂解设备仅着眼于反应釜结构的改进，而对于处理过程中各种物料的流转，缺乏机械化手段，使得各工艺环节间的配合效率较低。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，以解决现有技术的轮胎热裂解方法效果有待提升的技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是常规轮胎热裂解方法需要设置钢丝剥离环节。

本发明要解决的再一技术问题是提升轮胎热裂解设备的机械化水平。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，包括粉碎机构和反应釜，所述粉碎机构包括槽体，上盖，第一转轴，仓体，电动推杆，封板，斜向管，第一电机，第二转轴，卸料口，其中在槽体的上端铰接有上盖，在所述上盖的内侧连接有第一转轴，槽体的下端与仓体的上端通过一管体相连通，在该管体的侧壁上通过电动推杆连接有封板，在该管体的侧壁上连接有斜向管；在仓体中设置有第二转轴，所述第二转轴与第一电机传动连接，在仓体的底端开设有卸料口，在第一转轴和第二转轴的外壁上均固定连接有切刀；

所述反应釜包括釜体，外套管，固定环，内嵌管，广口，旁路管，第二电机，搅拌杆，微孔板，电热环，排油管，其中在釜体的顶端连接有外套管，在所述外套管中插接有内嵌管，在外套管的内壁上固定连接有固定环，在内嵌管的下端固定连接有广口，在所述外套管的侧壁上连接有旁路管，在釜体的顶端连接有第二电机，搅拌杆与第二电机传动连接，所述搅拌杆插接在釜体中，微孔板固定连接在釜体中，在釜体的侧壁上连接有电热环，在釜体的底端连接有排油管，在所述内嵌管的顶端连接有端盖，在排油管上设置有阀门；

所述粉碎机构还包括仓壁振动器，在反应釜的釜体外壁上固定连接有石棉垫，所述仓壁振动器固定连接在所述石棉垫上。

作为优选，所述粉碎机构的第二转轴有两个，二者相互平行。

作为优选，在粉碎机构的仓体中连接有触媒加料管，所述触媒加料管的末端伸出至仓体外部。

作为优选，所述微孔板上的孔洞直径为0.5mm；微孔板上孔洞的总面积不超过微孔板总面积的20％。

在粉碎机构的结构中，槽体用于盛装经初步剪切的块状轮胎，并作为第一次粉碎场所；上盖用于槽体的开启或封闭；第一转轴用于通过其上的切刀对块状轮胎进行初步粉碎；仓体用于在其中对初步粉碎的物料进行进一步粉碎；电动推杆和封板用于控制槽体下端的封闭或开启；斜向管可用于向连接槽体和仓体的管体泵入空气，以辅助物料从槽体向仓体中的卸入；第一电机用于驱动第二转轴，对物料实现进一步的粉碎作用；卸料口用于将二次粉碎的物料进行卸出。

在反应釜的结构中，釜体用于盛装待热解的轮胎颗粒；外套管和内嵌管共同构成类似活塞的结构；内嵌管可用于向釜体内加入待热解的轮胎颗粒，也可在釜体密封的状态下进行抽气减压，内嵌管上端的端盖可对内嵌管上端加以封闭；外套管内的固定环与内嵌管下端的广口可起到贴合封闭作用，从而当内嵌管上提时，实现釜体的密封；旁路管可用于在固定环和广口松开时向釜体内注入氮气保护；第二电机和搅拌杆可用于根据工艺要求在热解过程中对物料进行搅拌；微孔板在热解前承载轮胎颗粒，当热解完成后，通过内嵌管处的加压作用使热解所得油料从微孔板上的孔洞下漏至釜体底端，从排油管排出，而固相则保留在微孔板上；电热环用于对釜体进行升温。

本实用新型根据工艺需求对热解系统进行了结构改进，一方面为初步剪切的块状轮胎设置了专用的粉碎机构，另一方面，设计了专用于微负压热解的反应釜。具体来看，本发明将块状轮胎直接进行两级粉碎，粉碎后的物料经反应釜的内嵌管注入釜体内的微孔板上，而后将釜体封闭，先在微负压条件下低速升温至120℃左右，保持一段时间后转为深度负压，并以较高的升温速度升温至450℃，进行氮气保护，而后以减压条件进行持续热解，经热解后的油料可在加压条件下经微孔板向下排出，而固相则残留于微孔板上，经干燥、研磨后，轮胎中既有的金属丝呈颗粒状或片状存在，可通过筛分加以去除。应用本发明，可一贯式的完成轮胎粉碎、热解和收料的全过程，显著提升热解系统的机械化水平；同时，该工艺条件以较低温度完成，有助于提升热解的充分性、降低副反应发生率；此外，本工艺省去了金属丝剥离环节，明显提升了热解工艺的连续性和工艺效率。

附图说明

图1是本发明中粉碎机构整体从主视视角观察的剖面图；

图2是本发明中粉碎机构整体从左视视角观察的剖面图；

图3是本发明中粉碎机构的电动推杆处的俯视图；

图4是本发明中反应釜整体的剖面图；

图5是本发明中反应釜的搅拌杆的局部结构图；

图6是本发明中反应釜的釜体的局部结构图；

图中：

1、槽体 2、上盖 3、第一转轴 4、仓体

5、电动推杆 6、封板 7、斜向管 8、第一电机

9、第二转轴 10、卸料口 11、釜体 12、外套管

13、固定环 14、内嵌管 15、广口 16、旁路管

17、第二电机 18、搅拌杆 19、微孔板 20、电热环

21、排油管 22、仓壁振动器 23、触媒加料管23

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，包括粉碎机构和反应釜，所述粉碎机构包括槽体(1)，上盖(2)，第一转轴(3)，仓体(4)，电动推杆(5)，封板(6)，斜向管(7)，第一电机(8)，第二转轴(9)，卸料口(10)，其中在槽体(1)的上端铰接有上盖(2)，在所述上盖(2)的内侧连接有第一转轴(3)，槽体(1)的下端与仓体(4)的上端通过一管体相连通，在该管体的侧壁上通过电动推杆(5)连接有封板(6)，在该管体的侧壁上连接有斜向管(7)；在仓体(4)中设置有第二转轴(9)，所述第二转轴(9)与第一电机(8)传动连接，在仓体(4)的底端开设有卸料口(10)，在第一转轴(3)和第二转轴(9)的外壁上均固定连接有切刀；

所述反应釜包括釜体(11)，外套管(12)，固定环(13)，内嵌管(14)，广口(15)，旁路管(16)，第二电机(17)，搅拌杆(18)，微孔板(19)，电热环(20)，排油管(21)，其中在釜体(11)的顶端连接有外套管(12)，在所述外套管(12)中插接有内嵌管(14)，在外套管(12)的内壁上固定连接有固定环(13)，在内嵌管(14)的下端固定连接有广口(15)，在所述外套管(12)的侧壁上连接有旁路管(16)，在釜体(11)的顶端连接有第二电机(17)，搅拌杆(18)与第二电机(17)传动连接，所述搅拌杆(18)插接在釜体(11)中，微孔板(19)固定连接在釜体(11)中，在釜体(11)的侧壁上连接有电热环(20)，在釜体(11)的底端连接有排油管(21)，在所述内嵌管(14)的顶端连接有端盖，在排油管(21)上设置有阀门；

所述粉碎机构还包括仓壁振动器22，在反应釜的釜体11外壁上固定连接有石棉垫，所述仓壁振动器22固定连接在所述石棉垫上。

作为优选，所述粉碎机构的第二转轴有两个，二者相互平行。

作为优选，在粉碎机构的仓体中连接有触媒加料管23，所述触媒加料管23的末端伸出至仓体外部。

作为优选，所述微孔板上的孔洞直径为0.5mm；微孔板上孔洞的总面积不超过微孔板总面积的20％。

一种利用所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备热裂解废弃轮胎的方法，该方法包括以下步骤：

1)将块状轮胎加入至粉碎机构的槽体1中，同时利用电动推杆5驱动封板6将槽体1的底端封闭，启动第一转轴3，将所述块状轮胎粉碎至粒度小于40目，而后开启封板6，将粉碎后的轮胎颗粒输入至仓体4中，启动第一电机8驱动第二转轴9旋转，将物料粉碎至粒度小于20目，而后从卸料口10处将物料卸出；

2)将卸出的物料从反应釜的内嵌管14中注入至釜体11中，使物料平铺于微孔板19上，并将内嵌管14上提，使广口15贴合在固定环13处，从内嵌管14上端的端口处抽气减压，而后将内嵌管14上端的端盖封闭，启动第二电机17，使微孔板19上的物料持续受到搅拌杆18的搅拌，同时开启电热环20对釜体11进行加热；

3)在0.8个大气压的压力下，以11.5℃/min的升温速度从常温升温至120℃，而后在110～130℃的温度范围内保持30min；停止搅拌，进一步减压至0.2个大气压，而后以35℃/min的升温速度继续升温至450℃；下推内嵌管14，松开广口15与固定环13之间的封闭，从旁路管16向釜体11中冲入氮气，而后上提内嵌管14再次使广口15与固定环13封闭，从内嵌管14上端的端口处抽气减压至0.5个大气压，以450℃的温度保持8h；

4)关闭电热环20，自然降温至常温，开启排油管21上的阀门，从内嵌管14上端的端口处向釜体11中加压，将位于微孔板19上热解所得的油料下推至釜体11底端，从排油管21排出，开启釜体11，刮取微孔板19上的固相，干燥后得到炭黑。

其中，如图1～3所示，所述粉碎机构包括槽体1，上盖2，第一转轴3，仓体4，电动推杆5，封板6，斜向管7，第一电机8，第二转轴9，卸料口10，其中在槽体1的上端铰接有上盖2，在所述上盖2的内侧连接有第一转轴3，槽体1的下端与仓体4的上端通过一管体相连通，在该管体的侧壁上通过电动推杆5连接有封板6，在该管体的侧壁上连接有斜向管7；在仓体4中设置有第二转轴9，所述第二转轴9与第一电机8传动连接，在仓体4的底端开设有卸料口10，在第一转轴3和第二转轴9的外壁上均固定连接有切刀。

其中，如图4～6所示，所述反应釜包括釜体11，外套管12，固定环13，内嵌管14，广口15，旁路管16，第二电机17，搅拌杆18，微孔板19，电热环20，排油管21，其中在釜体11的顶端连接有外套管12，在所述外套管12中插接有内嵌管14，在外套管12的内壁上固定连接有固定环13，在内嵌管14的下端固定连接有广口15，在所述外套管12的侧壁上连接有旁路管16，在釜体11的顶端连接有第二电机17，搅拌杆18与第二电机17传动连接，所述搅拌杆18插接在釜体11中，微孔板19固定连接在釜体11中，在釜体11的侧壁上连接有电热环20，在釜体11的底端连接有排油管21，在所述内嵌管14的顶端连接有端盖，在排油管21上设置有阀门。

还包括以下步骤5)：利用研磨机研磨步骤4)所得的炭黑，而后过320目筛，筛过物为炭黑粉末，拦截物为金属。步骤4)中所述降温的速度不高于25℃/min。所述粉碎机构的第二转轴9有两个，二者相互平行。还包括仓壁振动器22，在反应釜的釜体11外壁上固定连接有石棉垫，所述仓壁振动器22固定连接在所述石棉垫上。步骤3)的进行过程中所述仓壁振动器22持续处于开启状态。在粉碎机构的仓体4中连接有触媒加料管23，所述触媒加料管23的末端伸出至仓体4外部。所述微孔板19上的孔洞直径为0.5mm；微孔板19上孔洞的总面积不超过微孔板19总面积的20％。

实施例2

一种用于废弃轮胎的高分子微负压热裂解方法，该方法包括以下步骤：

1)将块状轮胎加入至粉碎机构的槽体1中，同时利用电动推杆5驱动封板6将槽体1的底端封闭，启动第一转轴3，将所述块状轮胎粉碎至粒度小于40目，而后开启封板6，将粉碎后的轮胎颗粒输入至仓体4中，启动第一电机8驱动第二转轴9旋转，将物料粉碎至粒度小于20目，而后从卸料口10处将物料卸出；

2)将卸出的物料从反应釜的内嵌管14中注入至釜体11中，使物料平铺于微孔板19上，并将内嵌管14上提，使广口15贴合在固定环13处，从内嵌管14上端的端口处抽气减压，而后将内嵌管14上端的端盖封闭，启动第二电机17，使微孔板19上的物料持续受到搅拌杆18的搅拌，同时开启电热环20对釜体11进行加热；

3)在0.8个大气压的压力下，以11.5℃/min的升温速度从常温升温至120℃，而后在110～130℃的温度范围内保持30min；停止搅拌，进一步减压至0.2个大气压，而后以35℃/min的升温速度继续升温至450℃；下推内嵌管14，松开广口15与固定环13之间的封闭，从旁路管16向釜体11中冲入氮气，而后上提内嵌管14再次使广口15与固定环13封闭，从内嵌管14上端的端口处抽气减压至0.5个大气压，以450℃的温度保持8h；

4)关闭电热环20，自然降温至常温，开启排油管21上的阀门，从内嵌管14上端的端口处向釜体11中加压，将位于微孔板19上热解所得的油料下推至釜体11底端，从排油管21排出，开启釜体11，刮取微孔板19上的固相，干燥后得到炭黑。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：包括粉碎机构，所述粉碎机构包括槽体(1)，上盖(2)，第一转轴(3)，仓体(4)，电动推杆(5)，封板(6)，斜向管(7)，第一电机(8)，第二转轴(9)，卸料口(10)，其中在槽体(1)的上端铰接有上盖(2)，在所述上盖(2)的内侧连接有第一转轴(3)，槽体(1)的下端与仓体(4)的上端通过一管体相连通，在该管体的侧壁上通过电动推杆(5)连接有封板(6)，在该管体的侧壁上连接有斜向管(7)；在仓体(4)中设置有第二转轴(9)，所述第二转轴(9)与第一电机(8)传动连接，在仓体(4)的底端开设有卸料口(10)，在第一转轴(3)和第二转轴(9)的外壁上均固定连接有切刀。

2.如权利要求1所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：还包括反应釜，所述反应釜包括釜体(11)，外套管(12)，固定环(13)，内嵌管(14)，广口(15)，旁路管(16)，第二电机(17)，搅拌杆(18)，微孔板(19)，电热环(20)，排油管(21)，其中在釜体(11)的顶端连接有外套管(12)，在所述外套管(12)中插接有内嵌管(14)，在外套管(12)的内壁上固定连接有固定环(13)，在内嵌管(14)的下端固定连接有广口(15)，在所述外套管(12)的侧壁上连接有旁路管(16)，在釜体(11)的顶端连接有第二电机(17)，搅拌杆(18)与第二电机(17)传动连接，所述搅拌杆(18)插接在釜体(11)中，微孔板(19)固定连接在釜体(11)中，在釜体(11)的侧壁上连接有电热环(20)，在釜体(11)的底端连接有排油管(21)，在所述内嵌管(14)的顶端连接有端盖，在排油管(21)上设置有阀门。

3.如权利要求1所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：所述粉碎机构还包括仓壁振动器(22)，在反应釜的釜体(11)外壁上固定连接有石棉垫，所述仓壁振动器(22)固定连接在所述石棉垫上。

4.如权利要求1所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：所述粉碎机构的第二转轴(9)有两个，二者相互平行。

5.如权利要求1所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：在粉碎机构的仓体(4)中连接有触媒加料管，所述触媒加料管的末端伸出至仓体外部。

6.如权利要求2所述废弃轮胎的高分子微负压热裂解设备，其特征在于：所述微孔板(19)上的孔洞直径为0.5mm；微孔板(19)上孔洞的总面积不超过微孔板(19)总面积的20％。