防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备及工艺，该设备包括原料仓、混合加料螺旋输送器、预热炉、连续裂解装置、抽真空装置、油气处理装置及炭黑捕捉装置，原料仓依次连接混合加料螺旋输送器、预热炉及连续裂解装置；预热炉从原料流动方向依次包括加热段、密封段、正向推进段及下料段，加热段及正向推进段中分别设置螺旋推动器，密封段中不设置螺旋推动器；连续裂解装置包括依次连接的加热温度为340-360℃的第一裂解单元、加热温度为440-460℃的第二裂解单元及加热温度为540-560℃的第三裂解单元。本发明能够有效地防止废旧轮胎处理过程中二噁英的产生，并捕捉废气集管中的炭黑，提高炭黑的活性及质量，实现了废旧轮胎裂解的连续生产。
【专利说明】防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备及工
艺【技术领域】
[0001]本发明涉及废旧轮胎处理【技术领域】，具体涉及一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备及工艺。
【背景技术】
[0002]废旧轮胎的热裂解是废轮胎综合利用，变废为宝的最后一道关键步骤。长期以来，受到社会各界极大的关注，很多研究人员为此进行了大量的研究和实验工作。但由于种种原因至今仍没有形成一条理想的规模化、工业化、连续化且符合环保要求，并在经济上可行的生产线。到目前为止，现有的能够进行连续生产的热解炉对废旧轮胎的裂解偏重于油的分离处理，最终得到的炭黑质量并不理想，而间歇生产的热解炉虽然可以使热解炭黑的综合性能接近N660的性能，但由于不能进行连续生产，仍存在着能源浪费、环境污染以及成本闻等问题。
[0003]另外，目前多采用间歇式回转裂解炉及连续式回转裂解炉对废旧轮胎进行热裂解以实现废旧轮胎的回收利用，但采用上述设备对废旧轮胎进行裂解时，由于进料过程不可避免地会带入部分空气，使得轮胎裂解过程中产生的中间产物(如苯、氯、氯代苯等)会与带入的空气一起反应生成二噁英。而二噁英为含有2个或I个氧连结2个苯环的含氯有机化合物，具有较强的毒性，对环境及人体危害极大。
[0004]另外，在废旧轮胎裂解过程中会产生包含S02、H2S、超细炭黑及烟尘的废气。特别地，由于废旧轮胎裂解后产生的炭黑为微米级至纳米级的极不易被润湿的微小颗粒，致使废气中的炭黑很难被捕捉。实验证实即使整个裂解系统都在密闭中运行，最后的系统出口还是会有不少炭黑随风机排出的风排放至空气中，为此即使采用当前普遍认为使用效果较好的袋式除尘器捕捉炭黑，最后还是有百分之零点几的炭黑收不住(因为袋式除尘器的效率为99.5%左右)，按此计算，一年处理一万吨炭黑的车间(裂解废旧轮胎能力约三万吨)就有几十吨炭黑排放到空气中，污染空气的同时，也造成资源的浪费。
[0005]因此，寻找一种既有利于废旧轮胎中各种橡胶成分的热解反应连续、充分地进行，又有利于提高炭黑的质量，并能够有效地防止二噁英产生及有效地捕捉废气集管中的炭黑的废旧轮胎处理设备及工艺成为本领域亟待解决的课题。
【发明内容】
[0006]因此，本发明目的是提供一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备及工艺，该设备及工艺能够有效地阻止空气进入连续裂解装置，防止废旧轮胎处理过程中二噁英的产生，并能够有效地捕捉废气集管中的炭黑，同时对废旧轮胎进行分段裂解，提高了炭黑的活性及质量，以低能耗实现了废旧轮胎裂解的连续生产。
[0007]为达到上述目的，本发明提供一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其包括原料仓、混合加料螺旋输送器、预热炉、连续裂解装置、抽真空装置、油气处理装置及炭黑捕捉装置，其中所述原料仓依次连接混合加料螺旋输送器、预热炉及连续裂解装置；
[0008]所述预热炉从原料流动方向依次包括加热段、密封段、正向推进段及下料段，所述加热段及所述正向推进段中分别设置螺旋推动器，且所述加热段与所述正向推进段中的螺旋推动器的螺旋方向相同，所述密封段中不设置螺旋推动器；
[0009]所述连续裂解装置包括依次连接的第一裂解单元、第二裂解单元及第三裂解单元；其中所述第一裂解单元的加热温度为340-360°C，用于将预热炉得到的物料中的天然橡胶裂解；所述第二裂解单元的加热温度为440-460°C，用于将第一裂解单元得到的物料中的顺丁橡胶及丁苯橡胶裂解，所述第三裂解单元的加热温度为540-560°C，用于将第二裂解单元得到的物料中的炭黑表面的碳质沉积物裂解；
[0010]所述抽真空装置分别与预热炉及连续裂解装置连通，用于分别对预热炉及连续裂解装置的第一裂解单元、第二裂解单元及第三裂解单元进行抽真空，以抽除预热炉及连续裂解装置的各单元内产生的气体；
[0011]所述油气处理装置用于将连续裂解装置抽除的气体进行冷凝，燃烧，得到包含炭黑、SO2和H2S的废气；
[0012]所述炭黑捕捉装置用于将包含炭黑、SO2和H2S的废气通入洗涤液中洗涤，得到包含CaSO4.2H20和炭黑的混合物，所述洗涤液为包含炭黑捕捉剂的Ca(OH)2水溶液，所述炭黑捕捉剂为包含表面活性剂的洗涤剂。
[0013]优选地，所述预热炉的温度为230_250°C，优选240°C，用于将废旧轮胎物料预热形成软粘态；
[0014]优选地，所述预热炉设置远红外加热层。
[0015]优选地，所述预热炉的加热段、密封段、正向推进段及下料段的长度比例为17-21:0.5-1.5:0.5-3:0.5-3，优选 19:1:1.5:1.5 ;
[0016]优选地，所述预热炉的末端设置反向推进段，所述反向推进段与所述下料段相邻，且设置有螺旋推动器，所述反向推进段与所述正向推进段中的螺旋推动器的螺旋方向相反；
[0017]优选地，所述加热段、密封段、正向推进段、下料段及反向推进段的长度比例为17-21:0.5-1.5:0.5-3:0.5-3:0.5-1.5，优选 19:1:1.5:1.5:1。
[0018]优选地，所述原料仓与所述混合加料螺旋输送器之间设置柔性星型密封下料器，所述柔性星型密封下料器中设置有筋板，所述筋板在与柔性星型密封下料器的外壳接合的末端采用柔性材料制作，优选采用聚四氟乙烯制作；
[0019]优选地，所述预热炉的加热段末端设置油气出口 ；
[0020]优选地，所述混合加料螺旋输送器设置催化剂入口及回用高温炭黑入口，分别用于添加废旧轮胎裂解用催化剂及废旧轮胎裂解后产生的高温炭黑。
[0021]优选地，所述第一裂解单元的加热温度为350°C ;所述第二裂解单元的加热温度为4500C ;所述第三裂解单元的加热温度为550°C ；
[0022]优选地，所述第一裂解单元用于以8_12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至340-360°C ；
[0023]优选地，所述第二裂解单元用于以8_12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至440-460°C ；
[0024]优选地，所述第三裂解单元用于以8_12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至540-560°C。
[0025]优选地，所述炭黑捕捉装置包括:洗涤单元、气体排出单元、氧化池及真空过滤单元，其中:
[0026]所述洗涤单元中放置洗涤液，用于对废旧轮胎处理过程中产生的包含炭黑、SO2和H2S的废气进行洗涤，使废气中的SO2和H2S生成
【权利要求】
1.一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其包括原料仓、混合加料螺旋输送器、预热炉、连续裂解装置、抽真空装置、油气处理装置及炭黑捕捉装置，其中所述原料仓依次连接混合加料螺旋输送器、预热炉及连续裂解装置； 所述预热炉从原料流动方向依次包括加热段、密封段、正向推进段及下料段，所述加热段及所述正向推进段中分别设置螺旋推动器，且所述加热段与所述正向推进段中的螺旋推动器的螺旋方向相同，所述密封段中不设置螺旋推动器； 所述连续裂解装置包括依次连接的第一裂解单元、第二裂解单元及第三裂解单元；其中所述第一裂解单元的加热温度为340-360°C，用于将预热炉得到的物料中的天然橡胶裂解；所述第二裂解单元的加热温度为440-460°C，用于将第一裂解单元得到的物料中的顺丁橡胶及丁苯橡胶裂解，所述第三裂解单元的加热温度为540-560°C，用于将第二裂解单元得到的物料中的炭黑表面的碳质沉积物裂解； 所述抽真空装置分别与预热炉及连续裂解装置连通，用于分别对预热炉及连续裂解装置的第一裂解单元、第二裂解单元及第三裂解单元进行抽真空，以抽除预热炉及连续裂解装置的各单元内产生的气体； 所述油气处理装置用于将连续裂解装置抽除的气体进行冷凝，燃烧，得到包含炭黑、SO2和H2S的废气； 所述炭黑捕捉装置用于将包含炭黑、SO2和H2S的废气通入洗涤液中洗涤，得到包含CaSO4.2Η20和炭黑的混合物，所述洗涤液为包含炭黑捕捉剂的Ca (OH) 2水溶液，所述炭黑捕捉剂为包含表面活性剂的洗涤剂。
2.根据权利要求1所 述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述预热炉的温度为230-250°C，优选240 V，用于将废旧轮胎物料预热形成软粘态； 优选地，所述预热炉设置远红外加热层。
3.根据权利要求1或2所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述预热炉的加热段、密封段、正向推进段及下料段的长度比例为17-21:0.5-1.5:0.5-3:0.5-3，优选 19:1:1.5:1.5 ; 优选地，所述预热炉的末端设置反向推进段，所述反向推进段与所述下料段相邻，且设置有螺旋推动器，所述反向推进段与所述正向推进段中的螺旋推动器的螺旋方向相反； 优选地，所述加热段、密封段、正向推进段、下料段及反向推进段的长度比例为17-21:0.5-1.5:0.5-3:0.5-3:0.5-1.5，优选 19:1:1.5:1.5:1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述原料仓与所述混合加料螺旋输送器之间设置柔性星型密封下料器，所述柔性星型密封下料器中设置有筋板，所述筋板在与柔性星型密封下料器的外壳接合的末端采用柔性材料制作，优选采用聚四氟乙烯制作； 优选地，所述预热炉的加热段末端设置油气出口 ； 优选地，所述混合加料螺旋输送器设置催化剂入口及回用高温炭黑入口，分别用于添加废旧轮胎裂解用催化剂及废旧轮胎裂解后产生的高温炭黑。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述第一裂解单元的加热温度为350°C ;所述第二裂解单元的加热温度为450°C ;所述第三裂解单元的加热温度为550°C ； 优选地，所述第一裂解单元用于以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至340-360°C ； 优选地，所述第二裂解单元用于以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至440-460°C ； 优选地，所述第三裂解单元用于以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至540-560°C。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述炭黑捕捉装置包括:洗涤单元、气体排出单元、氧化池及真空过滤单元，其中: 所述洗涤单元中放置洗涤液，用于对废旧轮胎处理过程中产生的包含炭黑、SO2和H2S的废气进行洗涤，使废气中的SOJP H2S生成
并使炭黑进入洗涤液中，得到包含
和炭黑的混合液，其中所述洗涤液为包含炭黑捕捉剂的Ca(OH)2水溶液，所述炭黑捕捉剂为包含表面活性剂的洗涤剂； 所述气体排出单元用于收集所述废气经所述洗涤单元洗涤后剩余的气体； 所述氧化池用于接收所述洗涤单元中得到的包含
和炭黑的混合液，并使(
氧化为CaSO4.2Η20，得到包含CaSO4.2Η20和炭黑的混合液； 所述真空过滤单元用于将所述氧化池得到的包含CaSO4.2Η20和炭黑的混合液进行真空过滤，得到包含CaSO4.2Η20和炭黑的固体混合物。
7.根据权利要求6所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述捕捉装置进一步包括回液池及洗涤液池，所述洗涤液池包括配液池和洗涤液储存池； 所述回液池用于接收所述洗涤单元中得到的包含
和炭黑的混合液，并将该包含
和炭黑的混合液输送至氧化池；优选地，所述回液池底部低凹处设置泥浆栗,用于将回液池中包含炭黑和
的混合液输送至氧化池； 所述氧化池用于接收所述回液池中得到的包含
和炭黑的混合液，使
氧化为CaSO4.2H20,得到包含CaSO4.2H20和炭黑的混合液；优选地，在与所述氧化池的进液管口相对的一侧低于进液管口的位置，优选低于进液管口 l-2m的位置沿顺时针切线方向鼓入空气或氧气，使
氧化生成CaSO4.2H20，得到包含CaSO4.2H20和炭黑的混合液； 所述真空过滤单元进一步用于将过滤后得到的滤液输送至回液池； 所述配液池用于采用CaO、水及炭黑捕捉剂配制所述洗涤液； 所述洗涤液储存池用于储存所述配液池中配制的洗涤液，并将洗涤液输送至洗涤单J Li ο
8.根据权利要求6或7所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述炭黑捕捉剂为用于洗涤餐具、水果或蔬菜的洗涤剂，更优选餐具洗涤剂； 进一步优选地，所述炭黑捕捉剂为广州立白企业集团有限公司生产的餐具洗涤剂；进一步优选地，所述炭黑捕捉剂为广州立白企业集团有限公司生产的立白洗洁精、立白生姜洗洁精、立白木瓜洗洁精、立白芦荟洗洁精、立白新金桔洗洁精、立白清新柠檬洗洁精、立白矿物盐精华洗洁精或立白荷花精华洗洁精，更优选立白洗洁精； 优选地，所述洗涤液中的炭黑捕捉剂的浓度为0.2-0.5wt%。，更优选0.3wt%0 ； 优选地，采用所述洗涤单元洗涤所述废气的过程中，维持所述洗涤单元中的洗涤液的pH值为5-6 ； 优选地，所述洗涤单元为筛板塔； 优选地，所述真空过滤 单元为真空转鼓过滤机。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备，其特征在于，所述油气处理装置用于将连续裂解装置抽除的气体在15_25°C优选20°C下进行冷凝，得到液态油类物质及不凝性气体，然后将不凝性气体在1200-2100°C优选2000°C下进行燃烧，得到包含炭黑、SO2和H2S的废气。
10.一种防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，所述工艺中采用权利要求1-9中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解设备处理废旧轮胎。
11.根据权利要求10所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述废旧轮胎连续裂解工艺包括: 步骤a:将废旧轮胎加工为带钢丝的小胶块，投入原料仓，随后进入混合加料螺旋输送器； 步骤b:将混合加料螺旋输送器内的废旧轮胎物料输送至预热炉，在预热炉内将废旧轮胎物料预热形成软粘态物料，并采用抽真空装置抽除预热过程中产生的气体； 步骤c:将预热炉内形成的软粘态物料输送至连续裂解装置内进行裂解，并采用抽真空装置抽除裂解过程中产生的气体； 步骤d:将步骤b和步骤c中抽除的气体进行冷凝，燃烧，得到包含炭黑、SO2和H2S的废气； 步骤e:采用炭黑捕捉装置对包含炭黑、SO2和H2S的废气进行处理。
12.根据权利要求11所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤b中，在预热炉内将废旧轮胎物料在230-250°C下预热15-25分钟，形成软粘态物料，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.3KPa下抽除产生的气体； 优选地，所述步骤b中，在预热炉内将废旧轮胎物料在240°C下预热15-25分钟，形成软粘态物料；更优选地，所述步骤b中，在预热炉内将废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟，形成软粘态物料； 优选地，所述步骤b中，采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除产生的气体。
13.根据权利要求11或12所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤c包括: 步骤Cl:将预热炉内形成的软粘态物料输送至连续裂解装置的第一裂解单元，使物料在第一裂解单元内升温至340-360°C，并在340-360°C下加热8_12分钟，使天然橡胶裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.3KPa下抽除裂解过程中产生的气体， 步骤c2:将第一裂解单元内的物料输送至第二裂解单元，使物料在第二裂解单元内升温至440-460°C，并在440-460°C下加热8_12分钟，使顺丁橡胶和丁苯橡胶裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.3KPa下抽除裂解过程中产生的气体， 步骤c3:将第二裂解单元内的物料输送至第三裂解单元，使物料在第三裂解单元内升温至540-460°C，并在540-560°C下加热8_12分钟，使炭黑表面的碳质沉积物裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.3KPa下抽除裂解过程中产生的气体。
14.根据权利要求13所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤Cl中，使物料在第一裂解单元内以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10°C /min的平均升温速率升温至340-360°C ;优选地，所述步骤cl中，使物料在350°C下加热8-12分钟，更优选地，使物料在350°C下加热10分钟；优选地，所述步骤Cl中，在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体； 所述步骤c2中，使物料在第二裂解单元内以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10C /min的平均升温速率升温至440-460°C ;优选地，使物料在450°C下加热8_12分钟，更优选地，使物料在450°C下加热10分钟；优选地，所述步骤c2中，在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体； 所述步骤c3中，使物料在第三裂解单元内以8-12°C /min的平均升温速率，更优选10C /min的平均升温速率升温至540-560°C ;优选地，使物料在550°C下加热8_12分钟，更优选地，使物料在550°C下加热10分钟；优选地，所述步骤c3中，在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤b中，在预热炉内将废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟，形成软粘态物料，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除产生的气体；且所述步骤c包括: 步骤Cl:将预热炉内形成的软粘态物料输送至连续裂解装置的第一裂解单元，使物料在第一裂解单元内升温至350°C，并在350°C下加热10分钟，使天然橡胶裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体， 步骤c2:将第一裂解单元内的物料输送至第二裂解单元，使物料在第二裂解单元内升温至450°C，并在450°C下加热10分钟，使顺丁橡胶和丁苯橡胶裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体， 步骤c3:将第二裂解单元内的物料输送至第三裂解单元，使物料在第三裂解单元内升温至550°C，并在550°C下加热10分钟，使炭黑表面的碳质沉积物裂解，并采用抽真空装置在真空度为-0.5±0.1KPa下抽除裂解过程中产生的气体。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤d包括:将步骤b和步骤c中抽除的气体在15-25°C优选20°C下进行冷凝，得到液态油类物质及不凝性气体，然后将不凝性气体在1200-2100°C优选2000°C下进行燃烧，得到包含炭黑、SO2和H2S的废气。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的防止二噁英产生及捕捉炭黑的废旧轮胎连续裂解工艺，其特征在于，所述步骤e包括: 将包含炭黑、SO2和H2S的废气通入洗涤液中洗涤，使废气中的SO2和H2S生成CaSO3-1H2O,并使炭黑进入洗涤液中，得到包含CaSCbjH2O和炭黑的混合液，再将所述混合液通入空气或O2氧化得到包含CaSO4.2Η20和炭黑的混合液，并将所述包含CaSO4.2Η20和炭黑的混合液进行真空过滤，得到包含CaSO4.2Η20和炭黑的固体混合物；优选地，所述炭黑捕捉剂为用于洗涤餐具、水果或蔬菜的洗涤剂，优选餐具洗涤剂；优选地，所述炭黑捕捉剂为广州立白企业集团有限公司生产的餐具洗涤剂； 进一步优选地，所述炭黑捕捉剂为广州立白企业集团有限公司生产的立白洗洁精、立白生姜洗洁精、立白木瓜洗洁精、立白芦荟洗洁精、立白新金桔洗洁精、立白清新柠檬洗洁精、立白矿物盐精华洗洁精或立白荷花精华洗洁精，更优选立白洗洁精； 优选地，所述洗漆液中的炭黑捕捉剂的浓度为0.2-0.5wt%。,优选0.3wt%0 ； 优选地，采用所述洗涤 液洗涤所述废气的过程中，维持所述洗涤液的PH值为5-6。
【文档编号】C10B53/07GK104073279SQ201410280872
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】韩治荣, 陈东升 申请人:中机国宏（北京）高分子裂解技术研究院