本发明涉及一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置与方法，属于废旧轮胎热解处理技术领域。
背景技术：
废旧橡胶的裂解是将废旧轮胎或者橡胶制品经粉碎、磁选分离出钢丝的胶粒送入裂解炉，在无氧的环境中进行热分解反应，回收裂解气、裂解油和炭黑等再生资源。裂解产物中的裂解气经处理可以用作液化气，裂解油经蒸馏分馏后根据不同的凝点可以得到不同品种的燃料油，炭黑可作轮胎或橡胶制品的填充剂，钢丝可以重新回炉炼钢。
现有的连续式裂解装置，虽然实现了轮胎裂解技术的连续化、大规模工业化生产，但是轮胎裂解技术与装置仍然存在以下问题：
1.轮胎裂解通常包括两个阶段，轮胎中天然橡胶的热分解和合成橡胶的热分解，但现有的裂解技术和装置，两个裂解过程在同一反应室内、同一裂解条件下进行，然而上述两过程所需裂解温度、时间等相差较大，很难实现精确调控；
2.橡胶是一种绝热性能极好的材料，在裂解过程中，距加热面近的胶粒先受热，要靠先加热的胶粒将热传到距加热面较远的胶粉，这种传热和受热的形式，热量传递极其困难。
3.裂解装置内胶粉受热软化，熔化，形成的黏流态，使已经裂解的油气较难通过，并且裂解装置的裂解气出口多设在固体炭黑产物出口处，裂解气在高温区滞留时间长，使油气裂解为c5以下的不凝可燃气增多，降低了附加值较高的燃料油出油率。
4.裂解产物炭黑是一种多孔性物质，在排出裂解装置前，会吸附一定量的燃料油，一方面降低了裂解出油率，另一方面，增加了炭黑中挥发分含量，影响了后续使用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，可有效提高裂解过程中的传热效率和裂解效率，进而提高热解产物中高附加值燃油产率。
本发明同时还提供了一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法。
所述的废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，包括裂解室和外加热室，所述裂解室包括初段裂解区、中段裂解区以及后段裂解区，所述初段裂解区上部设有原料进口，所述后段裂解区末端设有裂解炭黑出口，所述初段裂解区、中段裂解区以及后段裂解区分别设有裂解气出口。
进一步地，中段裂解区上部还设有裂解催化剂进口。
进一步地，裂解室断面直径由原料进口至裂解炭黑出口处逐渐减小。
进一步地，裂解室内部设有给料螺旋。
进一步地，给料螺旋螺距由原料进口至裂解炭黑出口处逐渐减小。
所述的废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法包括以下步骤：
(1)开启给料螺旋，将轮胎胶粉和导热剂通过原料进口送入裂解室的初段裂解区进行天然橡胶裂解，控制初段裂解区的温度为600-700℃，反应2-5min；
(2)通过给料螺旋将初段裂解区内的原料送至中段裂解区，同时在裂解催化剂进口加入裂解催化剂进行合成橡胶裂解，控制中段裂解区温度为500-600℃，反应15-20min；
(3)通过给料螺旋将中段裂解区内的原料送至后段裂解区进行炭黑热解，控制后段裂解区温度为450-550℃，反应5-10min，在裂解炭黑出口收集所述的低灰分低硫碳黑。
所述的导热剂为多孔陶瓷球。
将裂解产物收集后检测发现，裂解油产率达52％以上，炭黑产率低于35％，炭黑中挥发分在5％左右。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用导热剂与轮胎胶粉共混裂解，产油率较传统裂解技术有明显提高，燃油产物中附加值高的轻石脑油比例增加显著，导热剂可促进裂解过程中胶粉升温速率，以及挥发分的释放速率，可明显提高油气产率；
(2)通过调控三个裂解阶段的温度和停留时间，优化裂解过程，提高裂解效率；
(3)通过改变进料螺旋螺距实现不同裂解区停留时间的优化控制；
(4)裂解区后段，增加了脱附过程，降低了炭黑产物中吸附的燃料油量，提高了炭黑产品质量。
附图说明
图1是本发明废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑装置结构示意图；
图中，1、裂解室；2、原料进口；3、裂解气出口；4、外加热室；5、裂解催化剂进口；7、裂解炭黑出口；8、后段裂解区；9、中段裂解区；10、初段裂解区；11、给料螺旋。
具体实施方式
实施例1
所述的一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，包括裂解室1和外加热室4，所述裂解室1包括初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8，所述初段裂解区10上部设有原料进口2，所述后段裂解区8末端设有裂解炭黑出口7，所述初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8分别设有裂解气出口3。
实施例2
所述的一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，包括裂解室1和外加热室4，所述裂解室1包括初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8，所述初段裂解区10上部设有原料进口2，所述后段裂解区8末端设有裂解炭黑出口7，所述初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8分别设有裂解气出口3，所述的中段裂解区9上部还设有裂解催化剂进口5，所述裂解室1断面直径由原料进口2至裂解炭黑出口7处逐渐减小。
实施例3
所述的一种废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的装置，包括裂解室1和外加热室4，所述裂解室1包括初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8，所述初段裂解区10上部设有原料进口2，所述后段裂解区8末端设有裂解炭黑出口7，所述初段裂解区10、中段裂解区9以及后段裂解区8分别设有裂解气出口3，所述的中段裂解区9上部还设有裂解催化剂进口5，所述裂解室1断面直径由原料进口2至裂解炭黑出口7处逐渐减小，所述裂解室1内部设有给料螺旋11，所述给料螺旋11螺距由原料进口2至裂解炭黑出口7处逐渐减小。
实施例4
所述的废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法，包括以下步骤：
(1)开启给料螺旋11，将轮胎胶粉和多孔陶瓷球导热剂通过原料进口2送入裂解室1的初段裂解区10进行天然橡胶裂解，控制初段裂解区10的温度为650℃，反应4min；
(2)通过给料螺旋11将初段裂解区10内的原料送至中段裂解区9，同时在裂解催化剂进口5加入裂解催化剂进行合成橡胶裂解，控制中段裂解区9温度为550℃，反应17min；
(3)通过给料螺旋11将中段裂解区9内的原料送至后段裂解区8进行炭黑热解，控制后段裂解区8温度为500℃，反应8min，在裂解炭黑出口7收集所述的低灰分低硫碳黑。
对轮胎胶粉裂解产物收集后检测，其中裂解油产率达54.6％，炭黑产率为34.3％，炭黑中挥发分含量降低到5％，与600℃条件下单阶段裂解相比(裂解油和炭黑百分含量分别为41.2％，39.8％)，裂解油产率增加明显，裂解程度更高，炭黑产品质量得到提升。
实施例5
所述的废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法，包括以下步骤：
(1)开启给料螺旋11，将轮胎胶粉和多孔陶瓷球导热剂通过原料进口2送入裂解室1的初段裂解区10进行天然橡胶裂解，控制初段裂解区10的温度为600℃，反应2min；
(2)通过给料螺旋11将初段裂解区10内的原料送至中段裂解区9，同时在裂解催化剂进口5加入裂解催化剂进行合成橡胶裂解，控制中段裂解区9温度为500℃，反应15min；
(3)通过给料螺旋11将中段裂解区9内的原料送至后段裂解区8进行炭黑热解，控制后段裂解区8温度为450℃，反应5min，在裂解炭黑出口7收集所述的低灰分低硫碳黑。
对轮胎胶粉裂解产物收集后检测，其中裂解油产率达52.7％，炭黑产率为33.6％，炭黑中挥发分含量降低到7％，与600℃条件下单阶段裂解相比(裂解油和炭黑百分含量分别为41.2％，39.8％)，裂解油产率增加明显，裂解程度更高，炭黑产品质量得到提升。
实施例6
所述的废旧轮胎热解生产低灰分低硫碳黑的方法，包括以下步骤：
(1)开启给料螺旋11，将轮胎胶粉和多孔陶瓷球导热剂通过原料进口2送入裂解室1的初段裂解区10进行天然橡胶裂解，控制初段裂解区10的温度为700℃，反应5min；
(2)通过给料螺旋11将初段裂解区10内的原料送至中段裂解区9，同时在裂解催化剂进口5加入裂解催化剂进行合成橡胶裂解，控制中段裂解区9温度为600℃，反应20min；
(3)通过给料螺旋11将中段裂解区9内的原料送至后段裂解区8进行炭黑热解，控制后段裂解区8温度为550℃，反应10min，在裂解炭黑出口7收集所述的低灰分低硫碳黑。
对轮胎胶粉裂解产物收集后检测，其中裂解油产率达56.2％，炭黑产率为34.7％，炭黑中挥发分含量降低到4％，与600℃条件下单阶段裂解相比(裂解油和炭黑百分含量分别为41.2％，39.8％)，裂解油产率增加明显，裂解程度更高，炭黑产品质量得到提升。