废旧轮胎裂解炭黑高温等离子体连续纯化炉的制作方法

1.本实用新型涉及炭黑制备技术领域，尤其涉及一种废旧轮胎裂解炭黑高温等离子体连续纯化炉。


背景技术：

2.由于废旧轮胎来源及热解工艺不同，废旧轮胎热解炭黑占热解产物的 30％-37％，其中炭黑中的灰分为15％左右，较高的灰分含量严重制约了裂解炭黑的高价值资源化利用。据调研，我国废旧轮胎及裂解炭黑焚烧率占比接近55％，要提高废旧轮胎裂解炭黑的品质，必须清楚影响因素及其对炭黑品质的影响程度，不同的影响因素对裂解炭黑品质的影响作用不同，其影响方式亦有所不同。
3.裂解炭黑中灰分主要成分为zno、sio2、al2o3、cao等无机氧化物，现有纯化方法一般采用酸洗工艺或酸洗+碱洗联合工艺，这些工艺在生产运行过程中会产生高浓度的酸碱废液，不仅占地面积大，而且严重污染环境，自动化程度较低，工作环境恶劣。
4.随着科技进步，高端制造行业的高速发展，出现了各种高纯粉体，如碳化硅、氮化铝、石墨等，粉体在高温低真空炉中提纯，粉体提纯过程中需要保证热量能够传导进去，气化杂质能够排出来，并且需要连续生产，但现有粉体纯化炉均采用密闭式坩埚舟皿结构，生成的气化杂质排出效率低且不彻底，导致粉体纯度下降，最终产品的质量不高。本实用新型针对废旧轮胎裂解炭黑深度资源化处理过程中的提纯关键环节，重点改善现有裂解炭黑纯化工艺的不足，解决其纯化不彻底、环境污染严重和无法连续生产的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种废旧轮胎裂解炭黑高温等离子体连续纯化炉，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底。
6.本实用新型是通过以下技术方案予以实现：
7.一种废旧轮胎裂解炭黑高温等离子体连续纯化炉，其特征在于，包括纯化炉本体、设于纯化炉本体内上部的预热室、设于纯化炉本体内下部的纯化室、与纯化室相连通的等离子体发生器、开设于纯化室下部的出料口以及开设于预热室上部的进料口，所述预热室与纯化室相连通，所述纯化室下端开设有等离子炬进气口，所述等离子体发生器与纯化室在等离子炬进气口处相连，所述预热室侧壁开设有排气口。
8.根据上述技术方案，优选地，所述纯化室与预热室之间设有收缩段。
9.根据上述技术方案，优选地，所述纯化室内安装有纯化内循环管，所述纯化内循环管上端朝向预热室设置。
10.根据上述技术方案，优选地，所述预热室内安装有预热内循环管，所述预热内循环管下端朝向纯化室设置。
11.根据上述技术方案，优选地，所述预热内循环管下端靠近收缩段设置，所述预热内
循环管下端边缘向外弯折形成扩张凸缘。
12.根据上述技术方案，优选地，所述等离子体发生器的进口连接有供给装置，所述供给装置分别通过供气管路和供水管路与等离子体发生器相连。
13.根据上述技术方案，优选地，所述出料口通过排料管连通有物料冷却器。
14.本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型对传统纯化炉进行改进，将纯化炉内部设计为流化态，增大了物料与活性气体间的接触面积，强化了物料中灰分与高活性等离子体之间的传热和传质过程，可通过气固反应实现裂解炭黑中灰分的分离，充分利用等离子体温度高、能量密度大、气氛可控和活性组分丰富等特点，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底，获得高纯度的炭黑原料；除此之外，本实用新型工艺流程简单，运行成本低，并能够做到连续化生产，建设规模不受限制，满足了不少国内轮胎裂解回收企业的需要。
附图说明
16.图1是本实用新型的主视结构剖面图。
17.图2是纯化内循环管与纯化炉本体安装方式的俯视结构剖面图。
18.图中：1、等离子体发生器；1-1、供给装置；1-2、供气管路；1-3、供水管路；1-4、高温、高活性等离子体火炬；2、纯化炉本体；2-1、纯化室；2-2、纯化内循环管；2-3、收缩段；2-4、预热室；2-5、预热内循环管；2-6、扩张凸缘；2-7、支撑方管；3、进料口；4、排气口；5、物料冷却器。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于实用新型保护的范围。
20.在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。
21.如图1-2所示，本实用新型包括纯化炉本体2、设于纯化炉本体2内上部的预热室2-4、设于纯化炉本体2内下部的纯化室2-1、与纯化室2-1相连通的等离子体发生器1、开设于纯化室2-1下部的出料口以及开设于预热室2-4上部的进料口3，进料口3通过进料管连通有进料装置，出料口通过排料管连通有物料冷却器5，所述预热室2-4与纯化室2-1相连通，所述纯化室2-1下端开设有等离子炬进气口，所述等离子体发生器1与纯化室2-1在等离子炬进气口处相连，所述预热室2-4侧壁开设有排气口4。本实用新型对传统纯化炉进行改进，将纯化炉内部设计为流化态，增大了物料与活性气体间的接触面积，强化了物料中灰分与高活性等离子体之间的传热和传质过程，可通过气固反应实现裂解炭黑中灰分的分离，充分利用等离子体温度高、能量密度大、气氛可控和活性组分丰富等特点，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底，获得高纯度的炭黑原料；除此之外，本实用新型工艺流程
简单，运行成本低，并能够做到连续化生产，建设规模不受限制，满足了不少国内轮胎裂解回收企业的需要。
22.根据上述实施例，优选地，所述纯化室2-1与预热室2-4之间设有收缩段2-3，其中收缩段2-3的宽度小于预热室2-4和纯化室2-1的水平截面的宽度，使纯化室2-1排出的高温尾气在收缩段2-3提高气体流速，确保在进料口3新加入的冷物料与纯化室2-1排出的尾气快速掺混预热。
23.根据上述实施例，优选地，所述纯化室2-1内安装有纯化内循环管2-2，本例中纯化内循环管2-2四周通过支撑方管2-7与纯化炉本体2内壁固接，使得纯化内循环管2-2位于纯化室2-1的内部中心，纯化内循环管2-2上端朝向预热室2-4设置，纯化内循环管2-2下端朝向等离子炬进气口设置。纯化室2-1借助纯化内循环管2-2实现气固两相流体按一定分布进行循环流动，在纯化内循环管2-2的内部形成强化传质和传热的流化区，在纯化内循环管2-2的外部为物料回流沉降区。
24.根据上述实施例，优选地，所述预热室2-4内安装有预热内循环管 2-5，所述预热内循环管2-5下端朝向纯化室2-1设置。本例中纯化内循环管2-2以及预热内循环管2-5均为两端开口的管状结构，其中预热内循环管2-5四周同样通过支撑方管2-7与纯化炉本体2内壁固接，使得预热内循环管2-5位于预热室2-4的内部中心，预热室2-4借助预热内循环管 2-5实现气固两相流体按一定分布进行循环流动，在预热内循环管2-5的内部形成强化传热的流化区，在预热内循环管2-5的外部为物料回流沉降区。
25.根据上述实施例，优选地，所述预热内循环管2-5下端靠近收缩段2-3 设置，所述预热内循环管2-5下端边缘向外弯折形成扩张凸缘2-6。此设置能够有效减少预热室2-4与收缩段2-3之间的开口面积，避免新物料未经预热直接落入纯化室2-1内，工作过程中，新物料通过气流作用经过预热内循环管2-5在预热室2-4内预热，当预热室2-4内的物料堆积一定程度后，随自重从预热内循环管2-5下端的扩张凸缘2-6与收缩段2-3之间流入纯化室2-1内。
26.根据上述实施例，优选地，所述等离子体发生器1的进口连接有供给装置1-1，所述供给装置1-1分别通过供气管路1-2和供水管路1-3与等离子体发生器1相连，等离子体发生器1形成的高温、高活性等离子体火炬1-4经纯化室2-1的等离子炬进气口伸入到纯化室2-1内部。
27.本实用新型工作原理如下：纯化室2-1为物料与高温高活性等离子体气体的反应区，温度较高，等离子体活性粒子浓度高，物料中的杂质在纯化室2-1与高温高活性等离子体气体发生快速的纯化反应，使杂质变为气态与固体物料分离，纯化后的高温物料通过排料管排入密闭的物料冷却器 5内，最终得到高纯炭黑原料，纯化室2-1的尾气则通过收缩段2-3排入预热室2-4，预热新加入的物料；预热室2-4为物料的预热区，温度较高的纯化室2-1尾气排入预热室2-4后在预热室2-4与通过进料口3新加入的冷物料发生快速的换热，使新加入的冷物料通过收缩段2-3与纯化室 2-1排出的尾气在预热内循环管2-5的内部快速掺混预热，预热后的高温物料在预热内循环管2-5的外部沉降回流，通过收缩段2-3侧壁排入纯化室2-1内，有效降低了热损失，预热室2-4烟气则通过排气口4向外排出。
28.本实用新型对传统纯化炉进行改进，将纯化炉内部设计为流化态，增大了物料与活性气体间的接触面积，强化了物料中灰分与高活性等离子体之间的传热和传质过程，可
通过气固反应实现裂解炭黑中灰分的分离，充分利用等离子体温度高、能量密度大、气氛可控和活性组分丰富等特点，能够使裂解炭黑中的无机灰分反应更快和去除更彻底，获得高纯度的炭黑原料；除此之外，本实用新型工艺流程简单，运行成本低，并能够做到连续化生产，建设规模不受限制，满足了不少国内轮胎裂解回收企业的需要。
29.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。