用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺及设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺及设备，该工艺包括：步骤a.分别在230-250℃、340-360℃、440-460℃及540-560℃温度范围内加热废旧轮胎物料，使废旧轮胎物料裂解，并在真空下抽除产生的气体；步骤b.将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c.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CaSO4·2H2O，并使炭黑进入洗涤液中，得到包含CaSO4·2H2O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。本发明的工艺及设备可有效去除炭黑表面的沉积物，提高炭黑的活性及质量，同时还能够有效地捕捉废气集管中的炭黑，以低能耗实现了废旧轮胎裂解的连续生产。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种废旧轮胎处理【技术领域】，具体涉及一种用于捕捉炭黑的废旧轮胎 连续分段裂解工艺及设备。 用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺及设备
【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1?等问题。
[0003] 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。
[0004] 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活性及质量，并能有效地捕捉废气集管中的炭黑，从而实现废旧轮胎 最有效的综合利用的方法已经成为业界亟待解决的一项课题。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺及设 备，该工艺及设备可有效去除炭黑表面的沉积物，提高炭黑的活性及质量，同时还能够有效 地捕捉废气集管中的炭黑，以低能耗实现了废旧轮胎裂解的连续生产及炭黑的充分回收利 用。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 包括：
[0007] 步骤 a :分别在 230-250°C、340-360°C、440-460°C及 540-560°C温度范围内加热废 旧轮胎物料，使废旧轮胎物料裂解，并在真空下抽除产生的气体；
[0008] 步骤b :将抽除的气体进行冷凝，燃烧，得到包含炭黑、S02和H2S的废气；
[0009] 步骤C :将包含炭黑、S02和H2S的废气通入洗涤液中洗涤，使废气中的S02和H 2S生 成CaS04 · 2H20,并使炭黑进入洗涤液中，得到包含CaS04 · 2H20和炭黑的混合物，所述洗涤 液为包含炭黑捕捉剂的Ca(0H)2水溶液，所述炭黑捕捉剂为包含表面活性剂的洗涤剂。
[0010] 优选地，所述步骤a包括：
[0011] 步骤al :将废旧轮胎物料在230-250°C下预热15-25分钟，真空下抽除预热过程中 产生的气体；
[0012] 步骤a2 :将步骤al得到的物料升温至340-360°C，并在340-360°C下加热8-12分 钟，使天然橡胶裂解，真空下抽除裂解过程中产生的气体；
[0013] 步骤a3 :将步骤a2得到的物料升温至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，真空下抽除裂解过程中产生的气体；
[0014] 步骤a4 :将步骤a3得到的物料升温至540-560°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，真空下抽除裂解过程中产生的气体。
[0015] 优选地，所述步骤al中，将废旧轮胎物料在240°C下预热15-25分钟；优选地，在 所述步骤al中，将废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟；
[0016] 优选地，在所述步骤al中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤al中， 真空度为-〇. 5±0. lKPa。
[0017] 优选地，在所述步骤a2中，将步骤al得到的物料在350°C下裂解8-12分钟；更优 选地，在所述步骤a2中，将步骤al得到的物料在350°C下裂解10分钟；
[0018] 优选地，在所述步骤a2中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a2中， 真空度为-0. 5±0. lKPa;
[0019] 优选地，在所述步骤a2中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至340-360°C ;更 优选地，在所述步骤a2中，以10°C /min的平均升温速率升温至340-360°C。
[0020] 优选地，在所述步骤a3中，将步骤a2得到的物料在450°C下裂解8-12分钟；更优 选地，在所述步骤a3中，将步骤a2得到的物料在450°C下裂解10分钟；
[0021] 优选地，在所述步骤a3中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a3中， 真空度为-0. 5±0. lKPa;
[0022] 优选地，在所述步骤a3中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至440-460°C ;更 优选地，在所述步骤a3中，以10°C /min的平均升温速率升温至440-460°C。
[0023] 优选地，在所述步骤a4中，将步骤a3得到的物料在550°C下裂解8-12分钟；更优 选地，在所述步骤a4中，将步骤a3得到的物料在550°C下裂解10分钟；
[0024] 优选地，在所述步骤a4中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a4中， 真空度为-〇. 5±0. lKPa;
[0025] 优选地，在所述步骤a4中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至540-560°C ;更 优选地，在所述步骤a4中，以10°C /min的平均升温速率升温至540-560°C。
[0026] 优选地，所述步骤a包括：
[0027] 步骤al :将废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟，在真空度为-0. 5±0. lKPa下抽 除预热过程中产生的气体；
[0028] 步骤a2 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至350°C，并在350°C下裂解10 分钟，使天然橡胶裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的气体；
[0029] 步骤a3 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至450°C，并在450°C下裂解10 分钟，使顺丁橡胶和丁苯橡胶裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的气 体；
[0030] 步骤a4 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至550°C，并在550°C下裂解10 分钟，使炭黑表面的碳质沉积物裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的 气体。
[0031] 优选地，所述步骤b包括：将抽除的气体在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1200-2KKTC优选200(TC下进行燃烧，得 到包含炭黑、S0 2和H2S的废气。
[0032] 优选地，所述步骤c包括：
[0033] 将包含炭黑、S02和H2S的废气通入洗涤液中洗涤，使废气中的S0 2和H2S生成
【权利要求】
1. 一种用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺，包括： 步骤a :分别在230-250°C、340-360°C、440-460°C及540-560°C温度范围内加热废旧轮 胎物料，使废旧轮胎物料裂解，并在真空下抽除产生的气体； 步骤b :将抽除的气体进行冷凝，燃烧，得到包含炭黑、S02和H2S的废气； 步骤c :将包含炭黑、S02和H2S的废气通入洗涤液中洗漆，使废气中的S02和H 2S生成 CaS04 · 2H20,并使炭黑进入洗涤液中，得到包含CaS04 · 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。
2. 根据权利要求1所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺，其特征在于， 所述步骤a包括： 步骤al :将废旧轮胎物料在230-250°C下预热15-25分钟，真空下抽除预热过程中产生 的气体； 步骤a2 :将步骤al得到的物料升温至340-360°C，并在340-360°C下加热8-12分钟， 使天然橡胶裂解，真空下抽除裂解过程中产生的气体； 步骤a3 :将步骤a2得到的物料升温至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，真空下抽除裂解过程中产生的气体； 步骤a4 :将步骤a3得到的物料升温至540-560°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，真空下抽除裂解过程中产生的气体。
3. 根据权利要求2所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺，其特征在于， 所述步骤al中，将废旧轮胎物料在240°C下预热15-25分钟；优选地，在所述步骤al中，将 废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟； 优选地，在所述步骤al中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤al中，真空 度为-0· 5±0· lKPa。
4. 根据权利要求2或3所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺，其特征在 于，在所述步骤a2中，将步骤al得到的物料在350°C下裂解8-12分钟；更优选地，在所述 步骤a2中，将步骤al得到的物料在350°C下裂解10分钟； 优选地，在所述步骤a2中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a2中，真空 度为-0· 5±0· lKPa ; 优选地，在所述步骤a2中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至340-360°C ;更优选 地，在所述步骤a2中，以10°C /min的平均升温速率升温至340-360°C。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 其特征在于，在所述步骤a3中，将步骤a2得到的物料在450°C下裂解8-12分钟；更优选地， 在所述步骤a3中，将步骤a2得到的物料在450°C下裂解10分钟； 优选地，在所述步骤a3中，真空度为-0. 5 ±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a3中，真空 度为-0· 5±0· lKPa ; 优选地，在所述步骤a3中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至440-460°C ;更优选 地，在所述步骤a3中，以10°C /min的平均升温速率升温至440-460°C。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 其特征在于，在所述步骤a4中，将步骤a3得到的物料在550°C下裂解8-12分钟；更优选地， 在所述步骤a4中，将步骤a3得到的物料在550°C下裂解10分钟； 优选地，在所述步骤a4中，真空度为-0. 5±0. 3KPa ;更优选地，在所述步骤a4中，真空 度为-0· 5±0· lKPa ; 优选地，在所述步骤a4中，以8-12°C /min的平均升温速率升温至540-560°C ;更优选 地，在所述步骤a4中，以10°C /min的平均升温速率升温至540-560°C。
7. 根据权利要求2至6中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 其特征在于，所述步骤a包括： 步骤al :将废旧轮胎物料在240°C下预热20分钟，在真空度为-0. 5±0. lKPa下抽除预 热过程中产生的气体； 步骤a2 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至350°C，并在350°C下裂解10分 钟，使天然橡胶裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的气体； 步骤a3 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至450°C，并在450°C下裂解10分钟， 使顺丁橡胶和丁苯橡胶裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的气体； 步骤a4 :将物料以10°C /min的平均升温速率升温至550°C，并在550°C下裂解10分 钟，使炭黑表面的碳质沉积物裂解，在真空度为-〇. 5±0. lKPa下抽除裂解过程中产生的气 体。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 其特征在于，所述步骤b包括：将抽除的气体在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1200-2KKTC优选200(TC下进行燃烧，得到包 含炭黑、30 2和％3的废气。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解工艺， 其特征在于，所述步骤c包括： 将包含炭黑、302和&3的废气通入洗涤液中洗涤，使废气中的302和&3生成
并使炭黑进入洗涤液中，得到包含
和炭黑的混合液，再 将所述混合液通入空气或〇2氧化得到包含CaS04 · 2H20和炭黑的混合液，并将所述包含 CaS04 · 2H20和炭黑的混合液进行真空过滤，得到包含CaS04 · 2H20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%。； 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 ; 优选地，将所述废气通入包含洗涤液的筛板塔中进行洗涤。
10. -种用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设备，其包括连续裂解装置、油气处理 装置及炭黑捕捉装置；其中， 所述连续裂解装置用于分别在230-250°C、340-360°C、440-46(rC及540-560°C温度范 围内加热废旧轮胎物料，使废旧轮胎物料裂解，并在真空下抽除产生的气体； 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、 S02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，使废气中的 S02和H2S生成CaS04 · 2H20,并使炭黑进入洗涤液中，得到包含CaS04 · 2H20和炭黑的混合 物，所述洗涤液为包含炭黑捕捉剂的Ca (0H) 2水溶液，所述炭黑捕捉剂为包含表面活性剂的 洗涤剂。
11. 根据权利要求10所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设备，其特征在 于，所述连续裂解装置包括依次连通的以下单元： 加热温度为230-250°C的预热单元，其用于将废旧轮胎物料预热形成软粘态； 加热温度为340-360°C的第一裂解单元，其用于将预热单元得到的物料中的天然橡胶 裂解； 加热温度为440-460°C的第二裂解单元，其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； 加热温度为540-560°C的第三裂解单元，其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； 至少与上述单元之一连通的抽真空装置，其用于对预热单元、第一裂解单元、第二裂解 单元及第三裂解单元进行抽真空，以抽除各单元产生的气体。
12. 根据权利要求11所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设备，其特征在 于，所述预热单元的加热温度为240°C;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，所述抽真空装置达到的真空度为-0. 5±0. 3KPa ;优选为-0. 5±0. lKPa。
13. 根据权利要求10-12中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设 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、302和&3 的废气进行洗涤，使废气中的S02和H2S生成
并使炭黑进入洗涤液中，得到 包含
1?炭黑的混合液，其中所述洗涤液为包含炭黑捕捉剂的〇&(0!1) 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
R化为CaS04 · 2H20,得到包含CaS04 · 2H20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CaS04 · 2H20和炭黑的混合液进行真 空过滤，得到包含CaS04 · 2H20和炭黑的固体混合物。
14. 根据权利要求13所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设备，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 设置泥浆泵，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CaS04 · 2H20,得到包含CaS04 · 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，彳I
氧化生成CaS04 · 2H20,得到包含 CaS04 · 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 〇
15. 根据权利要求13或14所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设备，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%〇 ; 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。
16. 根据权利要求10-15中任一项所述的用于捕捉炭黑的废旧轮胎连续分段裂解设 备，其特征在于，所述油气处理装置用于将抽除的气体在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、S0 2和H2S的废气。
【文档编号】C09C1/54GK104059396SQ201410280978
【公开日】2014年9月24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