专利名称：利用废橡胶制造汽油、柴油和炭黑的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用废橡胶制造汽油、柴油和炭黑的方法及设备，属于石油化工类。
当今，橡胶工业已处于国民经济极其重要的地位，无论是国防工业、交通运输、机械制造方面、还是在农业、医学卫生、日常生活方面，橡胶都有着极其广泛的用途。从现代化的尖端科学技术到日常生活用品，从宇航飞船到雨鞋、奶嘴、无处不留下橡胶的踪迹。轮胎、胶带、胶管、胶鞋及其它橡胶工业制品是橡胶工业的主要产品，已成为国民经济发展不可缺少的重要物质。其产品种类及数量逐日骤增。然而，废橡胶对环境造成的污染也愈来愈严重，解决这一问题已成为人类的一件大事。
本发明的目的就是提供一种将废橡胶中的轮胎、运输胶带、胶管、胶鞋等制造汽油、柴油和炭黑的方法及设备。
本发明是如下实现的利用废橡胶制造汽油、柴油及炭黑的设备，主要由加热炉、裂化反应釜、螺旋排渣器、脱硫脱氯罐、固定床、分离器、换热釜、分馏塔、油水分离器组成。其中，反应釜(5)内装有螺旋搅拌器(2)，加热炉(1)的出口烟道连通反应釜(5)的外壳(4)。烟道延伸到换热釜(24)中，经烟道(22)排入空中。反应釜(5)底装有炭黑出口阀门(6)，釜顶部物料管出口与脱硫脱氯罐(8)相接，经固定床(9)，固定床(10)进入冷凝器(19)，并到达分离器(20)，进入缓冲釜(21)。热油泵(23)与缓冲釜(21)和换热釜(24)连接，换热釜(24)顶部出口管接分馏塔(25)中部，分馏塔(25)顶部出口接汽油冷凝器(14)，经汽油油水分离器(16)进入汽油贮罐(18)，分馏塔(25)上中部接汽提罐(26)，经柴油冷凝器(13)进入柴油油水分离器(15)，最后到柴油贮罐(17)，分离器(20)上部管接贮气柜(11)，贮气柜(11)上部管接水封罐(12)。
制造汽油、柴油及炭黑时，首先用煤、气、油或电给燃烧炉(1)提供热源给反应釜(5)加热，釜内温度控制在400-500℃。将废橡胶轮胎、胶管、胶带、胶鞋等从加料孔(3)加入釜中。物料熔化后，开动螺旋搅拌机(2)进行搅拌。在此温度范围内，橡胶制品发生热分解反应，在釜(5)中分解成较小分子的烃类气相物质，从釜(5)顶部流入脱硫脱氯罐(8)和固定床(9)，进行脱硫脱氯脱臭化学催化反应。脱去硫氯和臭味后的气相烃进入固定床(催化剂罐)(10)进行分子的分解反应，异构化反应，氢转移反应和芳构化反应，生成 组份，即汽油柴油气相物质H2，CH4和 组份，即可燃烧气体(瓦斯)等混合物质，并进入冷凝器(19)冷却至室温，混合液体为汽柴油，经分离器(20)流入缓冲釜(21)，气体经分离器(20)顶部流入贮气柜(11)。贮气柜中多余的气体经水封罐(12)排入大气放空。贮气柜(11)中贮备的可燃性气体可以返回到燃烧炉中(1)中燃烧，也可以部分压缩成液化气供家庭民用。反应釜(5)中完全被分解的橡胶残渣为炭黑，在螺旋搅拌器(2)的作用下，炭黑从阀门(6)中排出釜外，经粉碎，过筛后，可直接销售给橡胶厂制造轮胎用。缓冲釜(21)中的混合液体油经在釜(21)中酸碱处理后，用油泵(23)将混合油泵入换热釜(24)，加热到300-250℃进入分馏塔(25)，依汽油、柴油馏程不同在分馏塔(25)中分离，汽油从塔顶进入冷凝器(14)经油水分离器进入汽油贮罐(18)。柴油从分馏塔(25)中部进入汽提罐(26)，在过热蒸汽作用后，柴油进入冷凝器(13)，经油水分离器(15)最后进入柴油贮罐(17)。
其上述过程主要化学反应方程式如下 [C＋H2＋CH4＋C2H4＋C2H6＋C3H8＋C3H6＋C4H10＋C5H12＋C6H6＋C7H8＋C6H14＋.....C11H24＋C12H26＋....C20H42＋C22H46＋.....C25H52]n，其中，C为炭黑，C5H12—C11H24汽油馏份，C12H26—C20H42为柴油馏份，H2和C1—C5为可燃气体，n表示无数个。
本发明可以有效地将废橡胶中的废轮胎、胶带、胶管、胶鞋转化为汽油、柴油及炭黑。变废为宝，美化环境，创造新的能源，且工艺流程简单，生产连续化，安全可靠，无二次污染，社会经济效益显著。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明
图1为本发明结构图，其中，(1)燃烧炉；(2)螺旋搅拌机；(3)加料孔；(4)反应釜外壳夹套；(5)裂化反应釜；(6)炭黑排出阀门；(7)烟道出口；(8)脱硫脱氯罐；(9)固定床；(10)固定床；(11)贮气柜；(12)水封罐；(13)柴油冷凝器；(14)汽油冷凝器；(15)柴油油水分离器；(16)汽油油水分离器；(17)柴油贮罐；(18)汽油贮罐；(19)冷凝器；(20)分离器；(21)缓冲釜；(22)烟气出管口；(23)油泵；(24)换热釜；(25)分馏塔；(26)汽提罐。
实施例废橡胶先进行挑选除杂，如预先除去轮胎中的钢丝，然后通过加料孔(3)加入到反应釜(5)中。用煤、油、气或电给加热炉(1)提供热源，产生热量给反应釜(5)供热，使釜中物料温度达到400-500℃。橡胶在此温度范围内进行热裂解分解反应，并被分解成小分子气体烃。橡胶完全被分解后，剩余的残渣即为具有商品价值的炭黑。在螺旋搅拌器(2)的作用下，炭黑通过阀门(6)排出釜外，经粉碎过筛后出售。反应釜(5)中分解排出的气体烃流入脱硫脱氯罐(8)并与罐(8)中的碱性化合物接触，除去烃气中的硫元素、氯元素和其它臭味物质，然后，气体烃又流经固定床(9)与固定床(9)中的DL型催化剂接触进一步除去烃气中微量的含硫含氯化合物和嗅味物质。脱去硫、氯元素和嗅味物质的气体烃又流经固定床(10)与固定床(10)中的XL型催化剂发生催化裂化反应，即分解反应，异构化反应，氢转移反应和芳构化反应。生成 组份，即汽油柴油的气相混合物和H2， 组份，即可燃性气(瓦斯)。这些气相混合物质进入冷凝器(19)冷凝至室温，并流入分离器(20)。汽油柴油及少量的重油变成液体，流入缓冲釜(21)中，可燃性气体(瓦斯)从分离器(20)顶部流入贮气柜(11)贮备，多余的可燃性气体可以返回到燃烧炉(1)中燃烧回收热量，也可以通入水封罐(12)排出大气放空。缓冲釜(21)中的混合油中含有大量的脱硫脱氯化学催化反应后的有害杂质，必须在设备中分离出去，将一定量酸和碱加入缓冲釜(21)中进行化学反应除杂，将杂质从釜底的水相中排出，釜(5)中除杂后的混合油用油泵(23)泵入换热釜(24)吸收热量，使油温度提高到250-300℃变成混合气相烃，从换热釜(24)顶出去流入分馏塔(25)中部，依汽油柴油馏程不同，在分馏塔(25)中分离，汽油从顶部进入冷凝器(14)经油水分离器(16)最后入汽油贮罐(18)，柴油从分馏塔(25)中部进入汽提罐(26)，在过热蒸汽作用后，柴油进入冷凝器(13)，经油水分离器(15)最后进入柴油贮罐(17)。
权利要求
1.一种用废橡胶(如轮胎、胶带、胶鞋、胶管及运输胶带)生产汽油、柴油和炭黑的方法及设备，其特征在于将废轮胎、运输胶带、胶管、胶鞋及其它工业橡胶制品加入裂化反应釜(5)中，在350-500℃温度，废橡胶裂解分解成小分子的气相烃，气相烃流入脱硫脱氯罐(8)，在350-500℃温度时与罐(8)中的碱性化合物发生化学反应，脱去气相烃中的含硫氯物质和其它嗅味杂质。然后，气相烃再流入固定床(9)，与固定床(9)中的DL型催化剂发生催化反应，进一步的脱去含硫氯化合物和嗅味杂质。脱硫氯后的气相烃流入固定床(10)，与床(10)中的XL型催化剂接触，发生裂化催化反应，气相烃被催化裂解成 馏份，即汽油柴油的气相烃和H2，CH4和 馏份，即可燃性气体。催化裂解后气相物质经冷凝器(19)冷凝到室温后，汽油柴油及少量重油变成混合液体，并流入缓冲釜(21)中，混合液体中含有大量的脱硫脱氯除嗅化学催化反应后的有害杂质，必须排出设备，将一定量的酸和碱加入缓冲釜(21)中的混合油中，与有害杂质物质发生化学反应，生成易溶于水的物质，从而使杂质从油相转入水相，将含有害杂质的水从釜(21)底排出釜(21)外。釜(21)上层的混合油用泵(23)泵入换热釜(24)，经换热釜(24)换热提高温度到200-300℃，进入分馏塔(25)分馏，汽油柴油依各自的馏程不同在分馏塔(25)中分离开，经冷凝器(13.14)，油水分离器(15.16)，最后得到合格的汽油、柴油，分别入汽油贮罐(18)和柴油贮罐(17)。可燃性气体从分离器(20)流入贮气柜(11)备用。可以返回到燃烧炉(1)中燃烧回收热量，也可以作其它热源或经水封罐(12)放空排入大气。裂解反应釜(5)中裂解完全后的残渣即为炭黑，通过釜(5)中的螺旋搅拌器(2)的作用将炭黑通过阀门(6)排出釜(5)外，炭黑经粉碎，过筛后得到具有商品价值的炭黑，可以出售到橡胶厂。
2.根据权利要求1所述，用废橡胶生产汽油柴油和炭黑的方法及设备，其特征在于脱硫脱氯罐(8)中的脱硫脱氯剂为碱性化合物，反应温度在300-500℃温度范围，固定床(9.10)中的DL型催化剂和XL型催化剂由铝、铜、氧、锌、钒、镍、镓、氢、钠、钼、磷、钙、镁、铁，锑、硼、锂、钾、钌、铑、硅、铂、钴、锡、铼、锗、铅、铋、锰、钯、铬、铌、镧系、锕系等元素组成，外型为颗粒状。
3.一种用废橡胶生产汽油柴油和炭黑的方法及设备，其主要装置由加热炉(1)、裂化反应釜(5)、螺旋搅拌器(2)、脱硫脱氯罐(8)、固定床(9)、固定床(10)、冷凝器(2)、分离器(20)、缓冲釜(21)、油泵(23)、换热釜(24)、分馏塔(25)、汽提塔(26)、贮气罐(11)、水封罐(12)、冷凝器(13.14)、油水分离器(15.16)、汽柴油贮罐(17.18)所组成。其特征在于裂化反应釜(5)中装有螺旋搅拌器(2)和炭黑排出阀门(6)，以便即时地在反应过程中搅拌使物料受热均匀，防止焦化，加速橡胶的热裂解反应和将裂解反应残渣或炭黑排出釜外。
4.根据权利要求3所述，用废橡胶生产汽油柴油和炭黑的方法及设备其特征在于加热炉(1)的出口烟道连通反应釜(5)的外壳(4)，烟道延伸到换热釜(24)中，经换热釜(24)上部经烟道(22)流入烟囱排入大气，反应釜(5)内装有电机驱动的螺旋搅拌器(2)，反应釜(5)底装有炭黑排出阀门(6)，反应釜(5)顶部物料管出口与脱硫脱氯罐(8)相接，脱硫脱氯罐上部出口管接固定床(9)，又经固定床(10)至冷凝器(19)，再经分离器(20)进入缓冲釜(21)，分离器(20)顶部管接贮气柜(11)，贮气柜(11)上部出口管分别接水封罐(12)的入口和将出口管引入燃烧炉，热油泵(23)与缓冲釜(21)和换热釜(24)连接，换热釜(24)顶部出口管接分馏塔(25)中部，分馏塔(25)顶部出口管接汽油冷凝器(14)，经油水分离器(16)进入汽油贮罐(18)，分馏塔(25)上部接汽提罐(26)，汽提罐(26)出口管接柴油冷凝器(13)进入油水分离器(15)最后入柴油贮罐(17)。
全文摘要
本发明公开了利用废橡胶制造汽油、柴油和炭黑的方法及设备。废橡胶经过分选、粉碎、热裂解、除杂、催化裂解、分馏及冷凝等过程得到合乎国标的汽油、柴油及工业炭黑。
文档编号B01D53/40GK1145395SQ95107978
公开日1997年3月19日 申请日期1995年8月8日 优先权日1995年8月8日
发明者周鼎力, 邢力 申请人:周鼎力, 邢力