专利名称：从废橡胶回收可市场化产物的装置和方法
技术领域：
本专利申请要求具有相同或相似标题的2000年9月29日提交的U.S.临时申请No.60/236.519作为优先权。
本发明一般涉及热解具有高烃含量废材料和从这些材料的热解回收可市场化的最终产物的方法和设备。更特别地，本发明涉及热解废橡胶碎片和精炼热解副产物以生产高质量炭黑和增塑剂油的系统。
背景技术：
现代社会不断地生产增加量的具有高烃含量的废材料。某些废材料源自一般通过要求含烃天然来源的工业工艺生产的商业产品，该含烃天然来源可能是可再生的(如森林产品)或不可再生的，如石油，油和煤。必须将它们倾倒为填埋垃圾，放入海洋，或以一些方式分解/破坏。然而，这些替代方案每种都有它自身的问题，后者方案的优点在于从这样分解/破坏得到的最终产物可具有进一步的商业价值，该商业价值可在经济上证明工艺的成本。非常需要发现一种方式，其中从这样的废材料有效回收有价值的材料以降低来自它们分解/破坏的环境污染物。
特别关注的废材料是汽车轮胎的处理。仅在美国，每年废弃大约3亿5千万条轮胎。将这些轮胎的大多数支解或切碎和在支解或切碎之后将碎片送到垃圾填埋场。在美国这样的碎片构成固体废物的约百分之二和约1亿6千4百万立方英尺每年的垃圾填埋空间。此外，由于这些碎片由烃材料组成和烃是能量的主要来源，燃烧的轮胎代表超过9千万MMBTU每年的废能。处理废轮胎的替代方法是燃烧它们。在炭黑和产生的能量方面这并不回收约三分之一的经济价值。然而，此处理方法不是有效的，和它产生环境污染物。
令人遗憾地，由于采用不同类型的橡胶，来自废轮胎的橡胶不能直接回收用于新轮胎的制造。废轮胎橡胶的小部分，约15％可以回收为用于各种最终产物如席子和道路表面组合物的轮胎屑片。然而，此处理方法限制于可以处理的废橡胶数量。由于屑片循环工艺要求的液氮数量，它也相对昂贵。
热解提供一般含烃废材料和特别是废轮胎处理的极大期望。热解提供处理大体积废橡胶和回收可市场化最终产物的有效，成本有效方法。常规的废橡胶热解产生两种最终产物。首先，它产生粗和不纯等级的炭黑，该炭黑在再使用之前要求进一步的处理。杂质一般是用于轮胎胎体的钢，用于橡胶硫化的硫，一些锌，和其它痕量材料。其次，废橡胶热解产生含有重质烃级分和轻质烃级分的热解气体。重质烃级分，它从热解气体冷凝为液体，是合适用作润滑油的低等级油。保留为蒸气状态的轻质烃级分具有低价值和可典型地通过热解工艺循环回作为燃烧器的燃料；它也可在某些特殊条件下销售为燃料或简单地送到火炬排入大气。
轮胎碎片的热解呈现几种独特的问题。首先，从热解系统离开的热解气体包含夹带的炭黑粒子，炭黑粒子难在在热解气体的冷凝成它的液体和蒸气级分期间除去。其次，当将热解气体冷凝成它的液体和蒸气级分时，难以获得一致的冷凝物组合物。第三，由于炭黑具有对于气体的高亲合力，它经常包含过量的热解气体，该热解气体被吸附同时仍然在热解系统中，这在炭黑的进一步精炼中呈现问题。
可以看出烃回收系统的普通模型可考虑为由如下三个子系统组成热解系统，气体处理系统，和固体处理系统。热解系统接收含烃材料和在氧气不存在下，通过使用强烈的热量，将材料破坏成含烃热解气体和固体。系统可包括用于处理输入材料和将它送到热解工艺组件的输入组件，它也可包括用于向进一步精炼的其它系统以预处理形式提供热解气体和固体的脱除组件。气体处理系统精炼热解气体的液体级分以生产可使用的最终产物。固体处理系统精炼由热解系统提供的不纯炭黑以依赖于应用，生产可使用形式的炭黑。根据此模型，应当注意在气体/固体处理系统和热解系统脱除组件之间的功能区分实际上非常依赖于在这两个区域之间的功能分配。此功能分配也可依赖于组件的配置和它们在设备内如何布置。
烃回收系统也可特征为连续系统，其中以更大或更小的连续速率，而不是以批次物提供输入材料，和在连续速率下产生产物。希望工艺原料由一般描述为废产物的相当均匀烃材料组成。这些原料的形式为从使用的汽车轮胎生产的废橡胶，它们已经切碎；具有高硫含量的煤或页岩；或森林产物如树皮、废木材、叶子、树枝等。理想地，烃回收系统以能量有效，成本有效的方式处理这样的材料，该系统关于生产的可市场化材料和工艺副产物，如废气、热解蒸气、加热的冷却剂、除去的污染物等是环境安全的。这样的系统会提供可市场化，可回收和经济的最终产物。
发明内容
根据迄今为止描述的模型，本发明提供用于形式为废轮胎碎片的废橡胶的烃回收系统，它包括废橡胶热解系统，炭黑精炼和精制系统和增塑剂油精制系统。废橡胶热解系统产生来自热解气体的选择烃冷凝物和包含无机杂质，但基本没有吸附热解气体的粗炭黑。炭黑精炼和精制系统混炼和精制炭黑以生产低结构炉黑。此低结构炉黑比由常规热解生产的低等级炭黑具有更大的市场价值和具有各种商业应用，例如，包括油墨和粘合剂的生产。增塑剂油精制和精炼系统产生透明，无色的油或“光亮油”，它可市场化为橡胶和塑料配混工艺用增塑剂和填充油。此增塑剂/填充油比由常规热解方法生产的燃料级油具有相当更大的市场价值。
因此本发明的目的是提供用于热解从轮胎碎片提供的废橡胶的改进废橡胶热解系统。
本发明的进一步目的是提供改进的废橡胶热解系统，该系统提供基本没有夹带炭黑粒子的热解气体。
本发明的进一步目的是从热解气体回收选择的烃冷凝物级分的增塑剂油精制和精炼系统，该烃冷凝物级分用作增塑剂和溶剂。
本发明的进一步目的是提供改进的增塑剂油精制和精炼系统，该系统提供没有多环芳族物质的环境安全增塑剂/填充油。
本发明的进一步目的是提供用于高等级炭黑生产的改进炭黑精制和精炼系统。
本发明的进一步目的是提供用于形式为软粒料的高等级炭黑生产的改进炭黑精制和精炼系统。
从如下优选实施方案的详细描述可以更清楚地看出本发明的这些和其它目的。
当结合附图阅读时，更地理解以上的概述，以及本发明优选实施方案的以下详述。对于说明本发明的目的，在附图中显示目前优选的实施方案。然而，应当理解本发明并不限于所示的精确布置和配置。在附图中，自始至终相同的数字用于指示相同的组件。在附图中图1为显示含有它的三个子系统和它们输出的烃回收系统的通用模型的框图。
图2是废橡胶热解系统的框图。
图3是显示它的组件和它们如何相互作用的废橡胶热解系统实施方案的详细框图。
图4是显示它的组件和它们如何相互作用的增塑剂油精制和精炼系统图5是显示它的组件和它们如何相互作用的炭黑精制和精炼系统实施方案的详细框图。
具体实施例方式
本发明涉及从废橡胶回收可市场化最终产物的废橡胶回收系统。它由三个子系统组成。首先，它包括用于将轮胎碎片原料破坏成它的组分部分，即，由挥发性烃组成的热解气体和包含无机杂质没有吸附热解气体的粒状炭黑的废橡胶热解系统。将热解气体提供而基本没有夹带的炭黑粒子和进一步破坏成选择的烃冷凝物级分和蒸气级分。其次，它包括炭黑精制和精炼系统，该系统进一步精炼和精制粒状炭黑以生产用于油墨、橡胶产物等的高等级炭黑。第三，它包括增塑剂油精制和精炼系统，该系统进一步精炼和精制烃冷凝物以生产高等级增塑剂/填充油，或“光亮油”，从中已经除去认为是环境有害的多环烃。
A.废橡胶热解系统通过将它破坏成主要组分部分，组分部分主要由含有无机污染物的粗炭黑和包括挥发性烃混合物的热解气体组成，此系统和方法处理原料，原料优选由废产物组成，具有高烃含量。当原料由废轮胎碎片组成时，所需的最终产物由可商业市场化的炭黑和增塑剂油组成。
发现优选使用密闭的稳态系统以实施热解工艺，表示将在氧气不存在下提供的已知组成的原材料测量，计量输入输入系统，对于恒定的停留时间在恒定的压力条件下向材料施加恒定量的热量，和在恒定速率下从系统除去最终材料，根据反应容器的体积选择原材料的停留时间和输入速率。这最好由如下方式完成将材料作为缓慢移动的床通过热解容器，床的不同部分在总体热解工艺的不同阶段。不向系统中引入外来材料或最终产物，这是由于这会改变系统的稳态组成。必须通过消除容器中的温度梯度而保持在整个热解容器中的均匀温度。为建立稳态系统维持的必须开始条件，在引入输入材料之前，将系统采用氮气净化和达到温度。
热解一般是在氧气不存在下将烃材料破坏成它的组分部分，即碳形式物和具有宽范围分子量的各种烃化合物。不同烃化合物的百分比分布依赖于生产它们的温度，由于高温倾向于导致具有低分子量烃化合物更大百分比的混合物和低温倾向于导致具有高分子量烃化合物更大百分比的混合物。这部分是由于称为“裂化”的工艺，其中高温或用于分解或破裂长烃链成更短的链。应当认识到，如果热解温度足够高，热解温度会直接影响从中获得的获得气体/液体中烃的分布。
因此可以看出热解温度的明智选择不仅仅导致给定原料的分解而且导致由于该原料热解的获得烃副产物的可预测分布。例如，如果原料由切碎的汽车轮胎组成，由于这样的增塑剂油由烃产物的已知百分比混合物组成，则由制造商使用以提供轮胎它们的弹性体性能的增塑剂油可回收再使用。
迄今为止难以达到这些最终产物彼此的有效分离。当将原料引入在选择热解温度下的热解反应器中，它快速破坏成由挥发性烃组成的热解气体和包含无机杂质的炭黑。由于公知的是碳对气体有亲合力(如例如由活性炭用于空气过滤系统所证明)，热解气体倾向于由已知为吸附的工艺粘合到固体最终产物炭黑组分的表面上。当除去最终产物时，它因此由必须在随后精炼工艺中除去的烃化合物污染。这样的脱除是昂贵的，耗时的，和不必要地复杂碳精炼工艺。需要在含碳材料离开反应器之前尽可能多地除去表面烃化合物。
此外，也必须将热解气体作为最终产物从反应器除去。热解气体向出口的流动允许气体拾取炭黑粒子，该炭黑粒子因此夹带在离开的热解气体中。这些夹带的粒子倾向于复杂化和干扰液体过滤设备的合适操作和需要过滤措施的更经常更换。这样炭黑粒子的脱除更容易进行而热解气体仍然比处于液态更多地处于气态。夹带粒子的存在因此可不必要地复杂化热解气体的精炼。可以通过如下方式降低这些夹带粒子的数量通过降低或消除被热解材料移动床的搅拌；通过降低离开热解气体的速度；或通过粒子的脱除而热解气体为气态。优选，使用所有这三种方法。
由本发明采用的热解工艺使得工程师能够可靠地预测获得最终产物的数量和组成。作为增加的益处，炭黑最终产物在炭黑粒子表面包含较少或不包含烃残余物，因此简化了炭黑的随后精炼工艺。可以容易地精炼这样的炭黑最终产物以生产直接用于汽车轮胎和其它橡胶产品具有足够质量的炭黑。采用不同的精炼方法，可以将此最终产物进一步精制和加工以生产用于采用静电工艺的复印机和打印机的色淀黑。由废橡胶热解系统生产的最终产物的质量和组成必须一致以设计有效的工业工艺以有效精制和精炼这些最终产物。
为达到所需的可预测性程度，在其中热解原料的热解容器内温度必须恒定及可允许变化为±0.1％。另外，整个热解工艺必须达到稳态条件，它表示如下情况a.在恒定进料速率下输入原料；b.所有材料必须在移动床中在恒定，受控速率下通过热解容器，使得床层的所有部分曝露于恒定温度下相同量的时间；c.在恒定速率下从热解容器除去最终产物；和d.不将最终产物再引入热解容器用于进一步加工。
两种最终产物，烃气体和炭黑，必须尽可能完全地在热解容器中分离，即，炭黑在从废橡胶热解系统离开时必须含有较少或不含有粘合到它粒子表面上的烃。
由本发明实现的这些特征表示相对于现有技术的令人惊奇和非显而易见的结果，现有技术迄今为止强调使用具有不同温度的多个加热区或特殊的燃烧器构型以达到在移动床长度上温度的逐渐增加/降低。也必须认识到在现有技术中描述的热解工艺实际上由两个单独和不同的步骤组成(1)烃原料变成它的两种最终产物，包含无机污染物的炭黑和包括挥发性烃的热解气体的真实热解；和(2)这两种最终产物彼此的完全分离以简化每种最终产物的随后精炼和精制。
现有技术教导，明显地或暗示地，热解工艺在反应器中材料的整个停留时间期间进行和仅当热解完成时除去最终的含碳固体。现有技术也教导，明显地或暗示地，必须搅拌移动床以充分曝露原料和促进更完全的热解。真实上，热解非常快速地在初始时间(热解时间)期间发生，在此期间原料破坏成包含无机杂质的不纯，粒状炭黑材料和在气相的挥发性烃。然而，炭黑对烃具有强的亲合力，和在热解容器中显著量的烃由炭黑吸附。在一定时间内，必须解吸些吸附的烃以改进最终炭黑产物的质量(即解吸时间)。在现有技术中还没有识别在热解时间和解吸时间之间的区分。吸附的烃由炭黑在具有恒定温度的稳态环境中的足够停留时间释放。此外，炭黑粒子由炭黑的搅拌被夹带在烃气体中。这样夹带的炭黑粒子必须在以后的工艺中在烃气体的有效精炼可发生之前除去。由于对于足够持续时间的解吸时间会发生几乎完全的解吸，需要让炭黑在它的停留时间期间不受干扰。作为妥协，要求系统温和地移动床层通过反应区而没有在炭黑的搅拌下，使得降低烃气体中夹带的粒子而同时允许炭黑解吸它的吸附烃气体组分。
此重要的事实，即停留时间变成热解时间和解吸时间的分叉，以用在此显然的其它特征和创新，用于本发明改进和有效的热解方法和装置。通过保留固体在反应器在高温下足够的时间，稳态系统允许烃化合物在从移动床中的炭黑解吸。同样，通过温和地移动原料床层通过反应器而同时降低反应器中热解气体的速度以不扰乱移动床的表面，将离开热解气体中夹带的固体材料数量降低到小的数量。
现在更详细参考附图，图2表示废橡胶热解系统10的框图，输入机构11，处理机构12，和脱除机构13。输入机构11的功能是在受控速率下在从中排除氧气的条件下输送废橡胶5到处理机构。处理机构12用于进行废橡胶5的破坏蒸馏和因此将它分解成固体和气体。处理机构12是仅含有一个输入，即由输入机构提供的废橡胶5，和一个输出，即热解和解吸工艺的最终产物的稳态系统。脱除机构13用于从处理机构的最终产物除去总污染物以生产气体，烃冷凝物，和粗炭黑。依赖于所需的最终产物，这些输出的形式允许它们由其它系统以有效和成本有效的方式进一步精炼。
现在更详细参考附图，图3表示本发明废橡胶热解系统组件的简要流程图。根据图，材料通过系统的流动一般是从左到右和从系统的输出在右边给出。
以轮胎胎体的形式向系统提供废橡胶5，这些废橡胶由切碎机20切碎，或粉碎，该切碎机将废橡胶材料切碎成用于热解的合适尺寸的片段。在此使用的术语“切碎机”表示各种尺寸降低设备的任何设备，它们产生任何形状的片段片。相似地，术语“碎片”表示可由废橡胶热解系统接受的片段的任何尺寸或形状。优选，主要尺寸为约2英寸的碎片是优选的。过大尺寸的碎片可非必要地除去和加回到切碎机20以增强碎片尺寸的均匀性。对于本发明的目的，碎片可以不在现场生产和输送到系统位置或碎片可以现场生产。
通过称重带式输送机21将碎片引入系统中，输送机控制输送碎片的速率。称重带式输送机的速度响应于放置在其上的碎片重以保持碎片本体的恒定流动。可以采用料斗(未示出)由重力将碎片加入到称重带式输送机21以进一步促进流动的均匀性。输送机23在它它的输入端25接收来自称重带式输送机21的碎片和在它的输出端26输送它们到脱氧器30的输入端27。如图3所示，输送机30形式为由电机28驱动的螺旋运输机。当水平地板空间非常珍贵时，使用斗式运输机或刮板输送机代替螺旋运输机以将碎片从称重带式输送机21垂直输送到脱氧器30的输入端27。可以采用在输入端27的料斗(未示出)以促进向脱氧器30的进入。
脱氧器30在它的输送端27接收碎片。设计它由将碎片通过多个垂直布置的加热的，非干扰空气锁气室35，36，和37使得装置形成重力填充的进料塔，而从碎片除去氧气。锁气室35，36，和37由片门或滑动门分隔，滑动门以顺序方式开启和关闭以采用有效排除氧气的方式输送碎片到脱氧器30的输出端31。将一定数量的氮气注入中间锁气室36中的材料中以置换更轻分子量的氧气。在正压下注入氮气以保证没有氧气通过脱氧器30中不完全的密封泄漏。
废橡胶处理系统的主要部分是用于热解和解吸的处理机构。将废橡胶碎片由热解，或破坏蒸馏的工艺分解成热解气体和粗炭黑最终产物。热解气体由轻和重烃挥发物两者组成。轻挥发物可以作为热解系统的燃料循环，在某些专门应用中市场化为燃料级气体，或送到火炬排入大气，而将重挥发物从热解气体冷凝为用于市场化的有用产物，如高等级增塑剂油。粗炭黑仅包含无机杂质如玻璃纤维纤维和金属片段，以及少量硫和锌化合物，所有有机杂质如尼龙或聚酯由热解工艺分解。
热解容器40由内热解腔43组成。内热解腔由伸长容器45确定。伸长容器45是由具有高传热系数的不锈钢组成的圆筒形容器和设计以承受高温较长的时间。优选是包含高百分比铬和钼的合金。脱氧器30的输出端31通过导管41与内热解腔43直接连通。
轴向安装在伸长容器45内的螺杆输送机包括轴47，轴支撑在其上以断螺旋图案布置的附件48。附件可以是钉子、浆、叶片，或具有相似设计的一些其它伸长器件。轴47在密封轴承(未示出)上旋转，轴承防止外部空气进入容器。如图所示，电机50提供轴47的旋转运动，然而，可以使用提供旋转运动的其它机构而不背离本发明的意图，如链传动器等。由电机50提供的旋转速率控制移动床在伸长容器45中的停留时间。此螺杆输送机的目的是当轴47旋转时，将材料床层从伸长容器47的输入端44移动到输出端47。另外，附件48温和地搅拌床层以将床层的所有部分曝露于热解腔43中的内部气氛以促进热解气体从床层中固体的解吸和防止热点。必须仔细以防止在热解腔中过量粒子由床层的太多移动而夹带在热解气体中。不要求搅拌或搅拌不是必须的但，实际上，搅拌用于允许更短的热解容器和降低移动床通过伸长容器45要求的时间。
在内热解腔51中发生的热解反应的热量由发生在加热腔51中的燃烧提供，加热腔由耐火衬里的炉箱52确定，炉箱围绕伸长容器45。炉箱52装配有多个燃烧器55，燃烧器燃烧加热腔51中的燃料气体。通过最小化内热解腔43中的温度梯度，设计燃烧器55以提供伸长容器45整个长度中的恒定温度。环境考虑指示最小化或消除NOX放出物的数量。为消除这样的NOX放出物，通过风机56向燃烧器提供过多空气。由于速度考虑，提供到燃烧器55的燃料也通过风机57提供。调节燃料/空气混合物使得氧气对火焰的增加供应冷却它的温度到小于2000°F，在该温度以下不形成NOX。获得的废气因此没有NOX和可以如由烟雾释放到周围的大气中。这些废气并不适用于工艺的其它部分。由于过量的氧气可引起热固体点燃，废气的高氧气含量使得它们不适于系统其它部分中加压的目。热电偶控制机械(未示出)用于根据热解腔43的内部温度自动调节燃烧器。发现热电偶控制机械相对于测量温度的较老红外机构具有许多优点。首先，热电偶提供比红外机构提供更精确的温度读数。其次，它不在热解容器45的壁中要求观察口。第三，它容易集成到用于系统功能自动监测的现代数字控制系统中。
来自碎片热解的粗炭黑在热解容器45的输出端49收集。炭黑输出口60位于热解容器45的底部在它的输出端49以接收粗炭黑为重力填充的塔。旋转阀，也称为“星形阀”用作锁气室和粗炭黑脱除调节器两者。在自动控制系统的控制下，可以控制旋转阀62的旋转速率以将恒定的炭黑流输送出热解容器。堰61围绕炭黑输出口60的上端以进一步控制落入其中的粗炭黑数量。
离开热解容器45的粗炭黑由炭黑的变化尺寸结块，玻璃纤维条，和其它无机污染物组成。已经发现在从热解容器离开时立即粉碎这些结块，而不是以后在工艺中在冷却之后进行，具有许多益处。首先，可以将结块尺寸降低成相对均匀的粒子。这使得精制工艺中的其它设备操作更有效而没有经常的清洁或干扰。其次，防止分裂已经附聚的玻璃纤维条(“鸟巢”)成小片，已知这样的鸟巢引起螺旋运输机束缚。第三，粉碎增加总本体的表面积以促进更快速的冷却和破碎可能机械连接到炭黑上的任何总污染物。锤磨机63含有通过旋转阀62与炭黑输出口60连通的入口64。锤磨机63用作筛析机构以破碎粗炭黑流中的任何大片和降低物流到更小，更均匀的粒度。因此将玻璃纤维的所有无机条，钢，和其它金属破碎成更小的片，使得消除产生玻璃纤维纤维“鸟巢”的问题。此结果具有不可预料的设计优点在于由于不考虑鸟巢的问题，可以更简单和有效地设计随后的设备。
锤磨机63的输出65与炭黑输送机/冷却器67的输入66直接连通。输送机/冷却器67可以是螺旋或螺杆输送机和优选由包含传热流体如水或防冻剂的冷却夹套包围，当它通过其中输送时传热流体可以冷却热炭黑。输送机/冷却器67降低来自热解的炭黑的温度到约200°F。然后将冷却的炭黑通过导管传导到炭黑筛分组合体68以从冷却炭黑除去过大尺寸和含铁污染物。筛分组合物68包括筛分设备70，该设备从炭黑分离和除去过大尺寸的片段和总污染物，如玻璃纤维长丝和更大的含铁材料。磁力分离器69分离和除去任何含铁污染物如保留的金属粒子。它是转筒类型，如通常由公司如Eriz Magnetics，Erie，Pensylvania销售的Grizzley EREIZ机械分离器。应当注意其中将筛分设备70和磁力分离器69应用于炭黑的顺序是无形的和可以为相反的顺序而不背离本发明的精神。同样，可以使用其它机械如尺寸计量设备等代替筛分设备70而不背离本发明的精神。
通过位于邻近导管41的热解容器45输入端44的热解气体输出导管42，从腔除去在热解腔43中产生的热解气体。已知离开的热解气体包含由炭黑粒子组成的粒状物质。由于在将它的烃分离成轻级分和重级分之前从热解气体脱除粒子比在分离之后从冷凝的，重烃组分脱除粒子更经济，需要在精制之前从热解气体降低夹带粒子的数量。包含炭黑粒子的烃冷凝物形成淤泥，淤泥集合在设备内部和必须艰苦除去。可以初始防止气体拾取粒子或一旦它们被夹带时除去粒子，完成夹带粒子从气体的降低。为此目的，使用三种方法以降低离开热解气体中夹带固体的密度(1)当它在容器中时，移动床的最小搅拌，(2)当它离开容器时气体速度的降低，和(3)在热解气体级分冷凝为液体之前所有可能粒子的物理脱除。
通过保持轴47的旋转速度尽可能低而在本发明中实施第一种方法。通过将导管42的直径尺寸化尽实际可能地大以降低离开气体的速度而实施第二种方法。公知的物理原则是移动床的速度关于它的导管直径指数增加。此外，当它流过轻材料表面时，移动气体拾取，或夹带的轻材料数量直接与它的速度成比例。因此，依赖于热解容器40的尺寸，可以通过导管42的直径尽实际可能地大而降低离开热解气体的速度。
热解腔43通过导管42与离心分离机构75的入口71直接连通。离心分离机构75从离开的热解气体除去夹带的炭黑粒子。以上方式除去这样夹带粒子的优点是(1)在冷凝热解气体之前除去粒子和因此消除了在精制工艺下游组件中的淤泥问题，(2)过滤或装填材料是不必须的，因此不需要替换或清洁过滤材料；和(3)由于热解气体的温度高于存在的任何挥发性烃沸点，在设备自身中没有淤泥或焦油积累。此方法已经显示从热解气体除去至多98％的夹带粒子。
在本发明中用作离心分离机构75的设备是旋风分离器。尽管在其它技术领域是公知的，相信它在此应用中的使用迄今为止还没有认定和表示对从热解气体分离夹带粒子问题的新和新颖方案。旋风分离器构造为反转的，截短锥体及大直径端向上导向和小直径端向下导向。热解气体通过输入口71切向进入顶部，或大直径端和带有夹带粒子的气体沿锥内部圆周导向。此方向的变化改变了夹带粒子的速度。当它们在内部环绕时，速度的此变化允许重力将粒子拉低直到最终它们损失足够的能量以通过在分离器小直径端的底部口73下落。在旋风分离器75的顶部从端口72除去轻热解气体。螺旋钻74以确定的方式除去粒子以保证没有积累或干扰，和将它们返回到脱氧器30的最后锁气室37，其中它们与进入的碎片合并。通过热解气体中的夹带，离开系统的粒子数量等于进入系统的粒子数量，这样保持热解容器的稳态条件。
将来自旋风分离器75输出口72的热解气体导向到油/气体分离器组合体，它们将热解气体分离成为液体，或油的重烃组分，和轻烃组分，它们保留在气态和包含烃如甲烷，丙烷，丁烷等。在初始分离之后，将轻烃组分加入到次级分离器以除去以夹带液滴形式保留的任何重烃。油/气体分离器组合体包括冷凝器80，次级分离器90，和气体保持罐95。
冷凝器80配置为含有挡板89的立式圆筒体，挡板布置在内部86和支撑内冷却管(未示出)。将加热的热解气体通过气体入口81在冷凝器80的顶部提供，其中当它冷却时通过内部86向下流动。热解气体的级分冷凝以在冷凝器80的下端形成烃冷凝物的储槽84。在冷凝器80底部提供液体出口85以排出冷凝液，在冷凝器下端提供气体出口83以除去轻气态烃级分。将储槽84的液位保持与出口83大致一样。冷却夹套82包含外部盘管，它与冷凝器80内部和非必要地与挡板89和内部管换热。将传热流体通过冷却夹套由泵87泵送。传热流体通过冷却夹套82和内部冷却管循环以从热解气体除去热量，和然后返回到其中冷却它们的冷冻单元88。通过控制泵87循环流体的速率，而控制从进入的热解气体传递到传热流体的传热量。
通过端口72将离开旋风分离器75的热热解气体导向到冷凝器80的入口81。当它向下流动时，它损失热量和具有高沸点的重烃开始冷凝和落入冷凝物储槽84。气体继续损失热量直到它达到冷凝器80的底端，其中冷却的传热流体在根据烃冷凝物要求组成的选择温度下进入冷却夹套82。冷却的传热流体与进入的热解气体逆向流动。以此方式，在要求的温度下保持在冷凝物和蒸气之间的平衡和将烃冷凝物的组成保持一致。通过当温度升高时增加和当温度下降时降低，传热流体流动的速率保持在储槽84表面附近液体/气体的温度，然而，将进入传热流体的温度保持在恒定值。通过精确控制传热流体流动速率和温度，相信从热解气体冷凝重烃冷凝物的此方法在此技术领域是新和独特的。
在用于运输到别处或在增塑剂油精制和精炼系统中进一步处理的准备中，将在储槽84中收集的烃冷凝物通过液体输出口85除去和转移到液体保持罐105(图4)。在流过储槽84的表面和夹带重烃冷凝物的液滴之后，从冷凝器80通过输出口83除去轻气态烃组分。为除去此夹带的冷凝物，将离开的气态烃级分导向到次级分离器90。
次级分离器90构造为在底端含有气体入口91和在顶端含有气体出口95的立式圆筒体。次级分离器90的底端形成在它的最低限度处含有液体出口92的储槽93，用于收集烃冷凝物。当它进入气体入口91和沿及通过挡板94向上流动以通过气体出口95度开时，在轻烃级人通道中布置挡板94。挡板94构造为穿孔板，轻烃级分通过它。夹带的液滴太大而不能通过孔和因此从轻烃级分除去，其中它们落入在次级分离器90底部的储槽92中。在用于运输到别处或在增塑剂油精制和精炼系统中进一步处理的准备中，将在储槽93中收集的烃冷凝物通过液体输出口92除去和转移到液体保持罐105(图4)。
将由低沸点烃组成的剩余烃从气体排出口95取出和送到气体保持罐96。将它累积用于所示的发动机型发电机97，循环到燃烧器55，或在某些专门状况下销售为高BTU燃料气体，或送火炬排入大气。
B.增塑剂油精制或精炼系统现在参考图4，现在描述本发明的增塑剂油精制或精炼系统。尽管如果它们具有相同的通用性能，可以输入来自任何系统的烃液体，已知由废橡胶热解系统产生的烃冷凝物具有对于系统输入的性能。将要处理的烃冷凝物通过导管102转移和贮存在液体保持罐105要待处理。液体保持罐105可接收来自可以在相同装置内几个废橡胶热解系统或在相同或不同装置中这样热解系统任何结合的烃冷凝物。在生产中暂时停产的情况下，此罐也用作缓冲罐。
将烃冷凝物通过导管110转移到混合容器120。此混合容器适于在允许助滤剂130吸引冷凝物中污染物的条件下混合烃冷凝物与助滤剂130。混合容器装配有螺旋浆类型搅拌器设备，然而，用于搅拌的任何合适机构是可接受的。对于助滤剂130向混合容器120中的自动，调节进料，助滤剂进料系统125用于保持助滤剂130和称重和在选择速率下如通过重力分配助滤剂130到混合容器120。希望从冷凝物由助滤剂除去的污染物包括任何悬浮的炭黑粒子，它们可保留在混合物中，用于此目的优选助滤剂是硅藻土(diatomaceous earth)，和最优选硅藻土(kieselguhr)。悬浮粒子和助滤剂形成聚集体，聚集体在溶液中保留为固体。
一旦助滤剂和污染物已经形成聚集体，将包含聚集体的烃冷凝物由泵(未示出)通过导管输送到助滤剂脱除组合体135用于聚集体的脱除。用于此目的的优选设备是转鼓真空过滤器，它包括过滤器，真空泵和冷凝器。真空泵将烃冷凝物拉入设备内部，因此通过圆筒形旋转过滤器介质过滤助滤剂滤。位于收集容器以上的刮除叶片从转筒的外部刮除聚集体，或滤饼，其中它落入用于以后脱除的收集容器。可以在市政固体废物垃圾填埋场中处理滤饼。
在用于多环芳族物质脱除的准备中，过滤的烃冷凝物通过导管137进入换热器140，其中将它加热。换热器140具有标准的壳和管结构。它在入口142接收相对冷的烃冷凝物，使得它通过换热器140和通过出口144离开。在冷却剂入口146接收来自炭黑输送机/冷却器67的温度为300°F-400°F的传热流体，其中它通过盘管以加热进入的烃冷凝物，和然后返回到炭黑输送机/冷却器67。将烃冷凝物加热到其中重烃几乎蒸发的点，轻烃已经在换热器中蒸发。此工艺降低油的粘度和促进更好的过滤。
将加热的多环烃冷凝物由泵149通过导管170泵送到多环芳族物质脱除组合体180，该组合物包括多个碳过滤罐175，每个包含活性炭；用于加热的增塑剂油最终产物的出口185，和用于检测在碳过滤罐175入口侧和出口侧压差的检测机构。多环芳族物质脱除组合体180从加热的烃冷凝物除去胶体污染物，颜色体，和多环芳族物质。优选是活性炭过滤器。在大多数情况下，碳过滤罐会包括双罐系统，其中罐在备用模式和过滤模式之间交替使得可以保持连续过滤。由泵149在压力下通过罐泵送加热的烃冷凝物。检测机构监测活性炭过滤罐上的压差，当压力超过临界值时指示罐已经达到它的能力，产生信号以自动切换到未使用的罐或设定用于维护人员的报警以进行切换操作。已经发现加热的烃冷凝物具有低粘度，它促进通过活性炭罐的更好流动。多环芳族物质也是已知的致癌剂，和它们由多环芳族物质脱除组合体180的脱除使得系统可以满足对于危险物质释放和处理的政府规范。最后，多环芳族物质是烃冷凝物中颜色的来源，使得它们的脱除也导致透明，无色的增塑剂油，它们具有高市场价值。将离开出口185的热增塑剂油送到最终的冷却器或冷凝器(未示出)以冷却最终产物到其中它们可以安全处理的点。
可以将离开最终冷却器的透明无色增塑剂油泵送到贮存设备中，从中可以将它泵送入用于销售的罐车或筒中。注意到增塑剂油是具有适度闪点的溶剂，因此，精制油应当贮存在与废橡胶热解系统分离和除去的设备中。
由此系统生产的精制增塑剂/填充油有利地与由其它常规热解系统生产的那些比较。精制油具有更低的粘度。消除悬浮固体和实际上除去所有的颜色，产生特征为水白色和透明度的油。此“光亮油”具有基本大于燃料油的市场价值。表1列出由本发明生产的增塑剂油的一套测量特性。增塑剂油满足American Society for Testing Materials的ASTM 104A的规定，即由最大20％芳族物质，小于20％链烷烃含量，和剩余环烷烃组成。
表1
C.炭黑精制和精炼系统炭黑精制和精炼系统精制和精炼包含无机污染物由废橡胶热解系统提供的粗粒状炭黑。具有一般相似于由本发明产生的那些特性的任何粗炭黑产物也可由系统接收。获得的最终产物是结构相似于等级N326低结构炉黑的炭黑。这样的炉黑适用于油墨和粘合剂，模塑橡胶和塑料配制剂，油漆和其它涂料。此系统的优选实施方案简要示于图5，现在描述该实施方案。
将由本发明废橡胶热解系统提供的粗炭黑从中通过输送机210转移，输送机输送粗炭黑到密闭的炭黑保持罐215。应当注意到保持罐215可接收来自多个废橡胶热解系统的粗炭黑物流，这些系统可位于相同的位置或不同的位置。此外，保持罐215用作缓冲罐以允许任一系统的暂时停产。
从保持罐210，对于恒定的连续输送由旋转阀220将炭黑计量到碾磨230的入口232。选择此碾磨以接收粒状物质和降低其中炭黑粒子的尺寸到选择的平均尺寸。例如，由废橡胶热解系统产生的粒状炭黑的聚集体的平均尺寸可以是约60-80目(约0.007-0.010英寸)。选择碾磨以降低平均聚集体尺寸到小于约325目(约0.001英寸)。空气动力的流体能量气流粉碎机组合体优选作为能够产生非常细粉末的气流粉碎机，和通过入口231接收空气。已经发现优选是含有露点为-50°F或更低的干燥空气的100psi空气流。这是由于如下事实炭黑粉末在水分存在下具有强烈的附聚倾向和干燥空气的使用防止以后在系统中的附聚问题。优选是空气动力的流体能量气流粉碎机。合适的气流粉碎机是由The Jet PulverizerCompany(Moorestown，New Jersey)JET PULVERIZER牌。
一旦粉碎，炭黑粉末可以有效地由气流输送系统处理，该系统在离散部分，即在随后处理组件之间的芯块中移动炭黑粉末。通过使用来自通常来源的压缩空气完成在组件之间芯块的移动。采用的输送机可以最好描述为三阶段，浓相输送机系统，如由几个公司，如Dynamic AirConveyingSystems，St.Paul，Minnesota生产。用于描述炭黑精制和精炼系统的剩余部分的三个输送机阶段如下(1)阶段一-在气流粉碎机230和旋转筛分设备250之间的输送机(2)阶段二-在旋转筛分设备250和造粒机260之间的输送机；和(3)阶段三-在造粒机260和炭黑贮存罐270之间的输送机。
阶段一输送机242从气流粉碎机230的出口233输送混炼的炭黑粉末到最终筛分组合体，该组合体包括适于除去过大尺寸粒状污染物，如玻璃纤维和二氧化硅的筛分设备，和用于除去任何剩余含铁粒子的磁力分离器258。优选的旋转筛分设备是旋转筛分设备，如由Kason Corporation生产的改进以采用325目的Centri-筛粉机。混炼的炭黑粉末进入旋转筛分设备250的入口252。允许在旋转筛分设备内部254中作为更细炭黑粉末捕集的过大尺寸粒状污染物通过325目筛达到外部256。这些过大尺寸的粒状污染物，可以在任何固体废物非危险垃圾填埋场处理。也处理混炼的炭黑粉末用于脱除细含铁粒子，它们不在热解系统中的总筛分组合体中除去。磁力分离器258用作除去保留的任何含铁粒子如铁、镍和钴粒子的最后尝试。各种可靠的磁力分离器可购得和一般配置为在炭黑流任一侧上的一对陶瓷板。由磁力分离器除去的含铁粒子容易地在规则基础上，即每日收集和抛弃。其中因此由旋转筛分设备250和磁力分离器258精制炭黑粉末的顺序不是相关的和可以采用相反的顺序而不背离本发明的精神。
阶段二输送机244将筛分和混炼的炭黑粉末从磁力分离器258输送到造粒机260，造粒机包括密闭的保持罐和用于形成炭黑没有粘合剂的压缩粒料，即“软粒料”的造粒设备。造粒步骤降低在运输中的粉尘问题但是整个工艺的非必要部分。可以使用工业已知的任何标准设备，优选是由FecoInternational或Ferro-Tech制造的类型设备。
阶段三输送机246然后将炭黑软粒料从造粒机260输送到密闭的炭黑保持罐270。可以包括称重和包装组合体280用于接收来自贮存容器的炭黑粒料和以预选择的数量自动包装市场用粒料。非必要地，如果不采用造粒机和生产炭黑粉末，则称重和包装组合体接收来自贮存罐270的炭黑粉末和自动包装粉末，如50和100磅袋或大容器。
由于在此系统中采用的混炼，分离和输送设备是完全密闭的，不生产气运炭黑污染物。因此，粉尘收集步骤通常是不必须的。由此系统生产的混炼和精制炭黑有利地与由其它系统生产的炭黑比较。此混炼的，精炼炭黑具有更低焦油含量和在105℃下显示更低的热损失因子。主要由于玻璃纤维和二氧化硅粒子的更有效脱除，降低灰分含量，和固定碳的百分比更大。表2给出在由此系统生产的炭黑粉末中发现的典型数值。
表2
尽管仅说明和描述优选的实施方案，可以在所述本发明范围内进行显然的改进而不基本改变它的功能。因此，本发明的范围应当不由说明的实施方案但由它们进行的功能和它们的法律同等物确定。
权利要求
1.一种从废橡胶回收可市场化最终产物的方法，包括如下步骤热解废橡胶碎片以产生烃冷凝物，轻烃气体，和由粒状炭黑和含铁片组成的固体；在允许助滤剂与粒状污染物形成聚集体的条件下，混合冷凝物与选择的助滤剂以吸引冷凝物中的粒状污染物；从冷凝物除去助滤剂和粒状污染物的聚集体；从冷凝物除去多环芳族物质，分离粒状炭黑和含铁片；将粒状炭黑混炼成由具有选择尺寸的炭黑粒子和细污染物粒子组成的炭黑粉末；和从炭黑粉末中除去细污染物粒子。
2.权利要求1的方法，其中助滤剂是硅藻土(diatomaceous earth)。
3.权利要求1的方法，其中助滤剂是硅藻土(kieselguhr)。
4.权利要求1的方法，其中使用转鼓真空过滤器进行从冷凝物除去助滤剂和粒状污染物的聚集体的步骤。
5.权利要求1的方法，进一步包括造粒炭黑粒子以产生炭黑粒料的步骤。
6.权利要求5的方法，其中造粒炭黑粒子的步骤产生没有粘合剂的软粒料。
7.权利要求5的方法，其中方法进一步包括包装炭黑粒料的步骤。
8.权利要求1的方法，其中从冷凝物除去多环芳族污染物质的步骤包括将冷凝物通过活性炭的床层。
9.权利要求8的方法，其中从冷凝物除去多环芳族物质的步骤进一步包括在通过活性炭床层之前加热冷凝物。
10.权利要求1的方法，其中该方法进一步包括包装炭黑的步骤。
11.权利要求1的方法，其中使用磁力分离器完成分离粒状炭黑和含铁片的步骤。
12.权利要求1的方法，进一步包括在热解步骤之前将废橡胶片段切碎成碎片的步骤。
13.权利要求1的方法，其中热解废橡胶碎片的步骤由如下步骤组成在恒定输入速率下在有效从中排除氧气的条件下将废橡胶碎片引入加热区；在恒定速率下在恒定温度下将作为床层的废橡胶碎片通过加热区，选择速率和温度以允许废橡胶碎片热解成热解气体和固体，并允许保留在固体表面上热解气体的解吸；在恒定气体脱除速率下从加热区除去热解气体；和在恒定固体脱除速率下从加热区除去固体；因此在加热区中将废橡胶碎片，热解气体，和固体的数量保持在稳态，从加热区除去的固体和热解气体不再引入其中。
14.权利要求13的方法，其中从加热区除去热解气体的步骤由如下步骤组成分离夹带的炭黑与热解气体和将炭黑返回到加热区。
15.权利要求14的方法，其中从加热区除去热解气体的步骤进一步包括如下步骤在选择的恒定温度下冷凝热解气体的级分以产生烃冷凝物级分和含有夹带烃冷凝物的蒸气级分；和从蒸气级分除去夹带的烃冷凝物。
16.权利要求15的方法，其中在选择的恒定温度下冷凝热解气体级分的步骤包括如下步骤保持传热流体以与热解气体传热关系的流动和响应于烃冷凝物的选择恒定温度，其中从热解气体传递足够的热量以引起选择的冷凝物级分冷凝出热解气体；和保持传热流体在恒定温度。
17.权利要求16的方法，其中保持传热流体在恒定温度的步骤由恒温控制的冷冻单元进行。
18.权利要求16的方法，其中保持传热流体以与热解气体传热关系的流动和响应于烃冷凝物的选择恒定温度的步骤由恒温控制的泵完成。
19.一种精制由废橡胶热解系统产生的烃冷凝物的方法，包括如下步骤在允许助滤剂与其中粒状污染物形成聚集体的条件下，混合烃冷凝物与选择的助滤剂以吸引冷凝物中的粒状污染物；从烃冷凝物除去助滤剂和污染物的聚集体；加热烃冷凝物；和从加热的烃冷凝物除去多环芳族物质。
20.权利要求19的方法，其中助滤剂是硅藻土(diatomaceous earth)。
21.权利要求19的方法，其中助滤剂是硅藻土(kieselguhr)。
22.权利要求19的方法，其中使用转鼓真空过滤器进行助滤剂和污染物的聚集体的脱除。
23.权利要求19的方法，其中使用活性炭进行多环芳族物质的脱除。
24.一种用于加工废橡胶以生产可市场化最终产物的系统，该系统包括a.废橡胶热解系统，包括(1)用于接收废橡胶碎片的称量带式输送机，称量带式输送机确定碎片的重量和在基于重量的恒定速率下输送碎片；(2)接收来自称量带式输送机的碎片的斗式输送机；(3)接收来自斗式输送机的碎片的料斗；(4)在有效从中排除氧气的条件下接收来自料斗的碎片和提供碎片的脱氧器；(5)接收来自脱氧器的碎片的热解容器，在恒定温度条件下，热解容器将碎片作为床层通过容器，使得碎片在足够的持续时间下保留在热解容器中，以允许碎片完全热解成炭黑和热解气体并允许热解气体从炭黑表面的解吸；(6)用于接收来自热解容器的热解气体，除去夹带的炭黑粒子和在有效从中排除氧气的条件下将它们返回到脱氧器的离心分离机构；(7)接收来自离心分离机构的热解气体和将热解气体分成烃冷凝物级分和蒸气级分的冷凝物分离组合体；(8)从由热解容器提供的炭黑中除去总污染物和含铁粒子的炭黑筛分组合体；b.增塑剂油精制系统，包括(1)接收来自废橡胶热解系统的烃冷凝物的液体保持罐；(2)接收来自液体保持罐的烃冷凝物并在形成烃冷凝物中粒状污染物和助滤剂的聚集体的条件下，混合烃冷凝物与助滤剂的混合容器；(3)用于从混合容器接收的烃冷凝物中脱除助滤剂和污染物的聚集体的助滤剂脱除组合体；(4)接收来自助滤剂脱除组合物的烃冷凝物和从烃冷凝物除去多环芳族物质的多环芳族物质脱除组合体；c.炭黑精制和精炼系统，包括(1)用于接收来自废橡胶热解系统的炭黑的密闭炭黑保持罐；(2)用于在干燥空气存在下将炭黑混炼成具有选择平均尺寸的粒子的气流粉碎机；(3)在受控速率下将来自炭黑保持罐的炭黑分配到碾磨机的阀门；(4)适于分离过大尺寸污染物和混炼炭黑的筛分设备；(5)适于从混炼炭黑除去含铁片的磁力分离器；和(6)用于收集精制的混炼炭黑的炭黑贮存容器。
25.权利要求24的系统，其中接收热解气体的离心分离机构加速其中夹带的炭黑粒子和允许炭黑粒子从热解气体由重力除去。
26.权利要求24的系统，其中离心分离机构是旋风分离器。
27.权利要求24的系统，其中热解容器进一步包括加热夹套和在加热夹套中的多个燃烧器，到燃烧器的燃料由第一风机提供，到燃烧器的空气由第二风机提供，其中将过多空气提供到燃烧器以降低燃烧器火焰温度到小于2000°F。
28.权利要求24的系统，其中废橡胶热解系统的冷缩物分离组合体包括a.接收来自离心分离机构的冷凝器，冷凝器将热解气体分成烃冷凝物级分和包含夹带的烃冷凝物液滴的蒸气级分；b.接收蒸气级分和除去夹带的烃冷凝物液滴的次级分离器；c.用于接收来自次级分离器的蒸气级分的气体贮存罐。
29.权利要求28的系统，其中冷凝器由如下部分组成a.含有挡板和用于接收热解气体的热解气体管线的冷凝部分，热解气体经过位于热解气体流道中的挡板，冷凝部分也含有用于烃冷凝物收集的储槽和用于从储槽排出烃冷凝物的冷凝物管线，冷凝部分也含有用于接收包含夹带的冷凝物液滴的蒸气的蒸气管线；b.含有循环传热流体的冷却部分，布置冷却部分以促进在热解气体和传热流体之间的传热；c.接收来自冷却部分的传热流体和在选择温度下将传热流体送到冷却部分的冷冻单元；和d.保持传热流体通过冷却部分流量的泵，流量响应于在储槽中处于平衡的烃冷凝物级分和蒸气级分的温度，控制流量以在储槽保持恒定的选择温度。
30.权利要求24的系统，其中废橡胶热解系统的炭黑筛分组合体包括a.用于分离从热解容器接收的炭黑的过大尺寸污染物粒子的振荡细筛分板；和b.用于分离从热解容器接收的炭黑的含铁粒子的磁力分离器。
31.权利要求24的系统，其中在增塑剂油精制系统中的助滤剂脱除组合体包括转鼓真空过滤器。
32.权利要求31的系统，其中转鼓真空过滤器包括含有外表面的转鼓和沿外表面布置以当转鼓旋转时从表面刮除聚集体的刮除叶片。
33.权利要求24的系统，其中在增塑剂油精制系统中的多环芳族物质脱除组合体包括活性炭。
34.权利要求24的系统，其中在送到多环芳族物质脱除组合体之前加热烃冷凝物。
35.权利要求24的系统，其中废橡胶热解系统进一步包括用于将废橡胶片段切碎成适于由称重带式输送机处理的选择平均尺寸的切碎机组合体。
36.权利要求24的系统，其中炭黑精制和精炼系统进一步包括适于接收混炼的精制炭黑和以选择的重量包装它的自动称重和包装系统。
37.权利要求24的系统，其中炭黑精制和精炼系统进一步包括适于接收炭黑软粒料用于由重量包装成选择数量的自动称重和包装系统。
38.权利要求24的系统，其中炭黑精制和精炼系统中的阀门进一步定义为含有可变传动器的旋转阀设备。
39.权利要求24的系统，其中炭黑精制和精炼系统中的碾磨机包括流体能量气流粉碎机。
40.权利要求24的系统，其中炭黑精制和精炼系统中的筛分设备包括旋转筛分分离器。
41.权利要求40的系统，其中旋转筛分分离器包含325目筛。
42.一种精制从废橡胶热解系统获得的烃冷凝物的系统，包括a.用于烃冷凝物暂时贮存的液体保持罐；b.适于接收来自液体保持罐的烃冷凝物并在允许烃冷凝物中的粒状污染物与助滤剂形成聚集体的条件下混合烃冷凝物与助滤剂的混合容器；c.用于从混合容器接收的烃冷凝物除去助滤剂和污染物聚集体的助滤剂脱除组合体；d.用于加热从助滤剂脱除组合体接收的烃冷凝物的机构；和e.适于接收来自助滤剂脱除组合体的加热热解油和从热解油除去多环芳族污染物的多环芳族物质脱除组合体。
43.权利要求42的系统，其中多环芳族物质脱除组合体包括活性炭。
44.权利要求42的系统，其中助滤剂脱除组合体包括转鼓真空过滤器。
45.一种加工废橡胶的系统，包括用于热解废橡胶碎片以产生热解气体和炭黑混合物的机构；用于混炼炭黑混合物以产生具有选择平均粒度的混炼炭黑粒子的机构；用于从混炼炭黑混合物除去过大尺寸污染物粒子的机构；用于从混炼炭黑混合物除去含铁污染物粒子的机构；用于从热解气体除去显著量夹带粒子的机构；用于将已经从中除去夹带粒子的热解气体分离成烃冷凝物组分和蒸气级分的机构；用于在允许助滤剂与粒状污染物形成聚集体的条件下，混合冷凝物与选择的助滤剂以吸引冷凝物中的粒状污染物的机构；用于从烃冷凝物除去助滤剂和污染物聚集体的机构；和用于从烃冷凝物除去多环芳族污染物的机构。
46.权利要求45的方法，其中用于分离热解气体的机构包括用于通过将具有流体流量的传热流体与热解气体成传热关系而从热解气体冷凝选择的烃组分的机构，流体流量响应于烃级分的温度，和传热流体保持在恒定的流体温度下。
47.一种热解粉碎的固体烃材料以形成热解气体和固体的热解方法，包括如下步骤在从中有效排除氧气的条件下将材料引入第一加热区；在第一加热区中保留材料第一持续时间同时保持足以引起碎片离解成热解气体和固体的第一恒定温度；将热解气体和固体转移入第二加热区；在热解气体的存在下，在第二加热区中和在足以保证热解气体从固体表面解吸的第二恒定温度下保留固体第二持续时间；和从第二加热区除去热解气体和固体。
48.权利要求47的热解方法，其中第一加热区和第二加热区相同。
49.权利要求47的热解方法，其中第一恒定温度和第二恒定温度相同。
50.权利要求47的热解方法，其中粉碎的固体烃材料是废橡胶轮胎。
51.一种热解粉碎的固体烃材料以形成热解气体和固体的热解方法，包括如下步骤在恒定输入速率下，在从中有效排除氧气的条件下将材料引入第一加热区；在第一速率下将材料作为床层通过第一加热区，第一加热区保持在选择的第一恒定温度下以将材料热解成热解气体和固体；在恒定第二速度下在热解气体存在下将固体作为床层通过第二加热区，第二加热区保持在选择的第二恒定温度下以保证保留在固体表面上的热解气体的解吸；和在恒定输出速率下从第二加热区除去热解气体和固体；因此将材料，热解气体，和固体的数量保持在稳态，并从第二加热区除去的固体和热解气体不再引入第一加热区或第二加热区。
52.权利要求51的热解方法，其中选择输入速率和输出速率使得在第一加热区和第二加热区中的材料，固体，和热解气体数量保持在稳态。
53.权利要求51的热解方法，其中第一加热区和第二加热区相同且第一恒定温度和第二恒定温度相同。
54.权利要求51的热解方法，其中粉碎的固体烃材料是废橡胶轮胎。
55.一种热解废橡胶的方法，包括在热解容器中在氧气不存在下，在足以将材料分解成含有夹带粒状物质的热解气体流和热炭黑固体流的选择容器温度下加热废橡胶；从热解气体流通过离心作用除去夹带的粒子；和冷凝已经从中除去夹带粒状物质的热解气体流的选择烃冷凝物级分。
56.权利要求55的方法，其中从热解气体流通过离心作用除去夹带粒子的步骤由旋风分离器完成。
57.权利要求55的方法，进一步包括如下步骤将热炭黑固体流导向筛析机构。
58.权利要求55的方法，其中筛析机构是锤磨机。
59.权利要求57的方法，进一步包括如下步骤冷却热的筛析炭黑混合物；和从筛析炭黑混合物除去总污染物。
60.权利要求57的方法，其中导向炭黑固体由旋转阀完成。
61.权利要求55的方法，进一步包括如下步骤以受控加料速率向热解容器加入废橡胶；在恒定容器速度下将废橡胶作为床层通过热解容器移动；除去含有夹带粒状物质的热解气体流；在受控脱除速率下除去炭黑固体流。
62.权利要求55的方法，其中冷凝步骤由含有与热解气体为换热关系的传热流体的冷凝器完成，传热流体由冷冻单元保持在选择的第一温度下，且在冷凝器和冷冻单元之间的传热流体流量由响应于烃冷凝物的选择第二温度的泵保持，其中调节流量以通过从冷凝器中的热解气体除去热量而保持第二温度。
全文摘要
提供轮胎热解系统和方法，它们包括向热解容器(40)加入轮胎碎片和在热解容器(40)中热解碎片以产生热解气体和炭黑混合物。通过从中离心分离夹带的粒子而处理热解气体，将热解气体分离成烃冷凝物和轻蒸气，从轻蒸气除去夹带的烃冷凝物，和精制和精炼烃冷凝物。通过如下方式处理炭黑混合物粉碎裂混合物以破碎无机固体的所有条和块，冷却炭黑混合物，分离总污染物和炭混合物，和精制和精炼炭黑。通过除去所有的剩余污染物，除去任何的多环芳族物质而精制和精炼烃冷凝物以生产透明，无色增塑剂油。通过将它粉碎成粉末，除去所有的剩余粒状污染物，非必要地造粒炭黑，和将它装袋或包装用于运输而精制和精炼炭黑。
文档编号C10B53/07GK1468288SQ01816644
公开日2004年1月14日 申请日期2001年10月1日 优先权日2000年9月29日
发明者吉尔伯特·W·丹尼森, 吉尔伯特 W 丹尼森 申请人:联合循环技术公司, 吉尔伯特·W·丹尼森