[发明专利]一种废轮胎低温常压热裂解生产工艺

摘要

本发明涉及一种废轮胎低温常压热裂解生产工艺，生产线主要由预处理单元、输送上料单元、热裂解单元、雾化处理单元、冷凝出油单元和炭黑造粒单元组成，各单元具有相应的自动化控制系统，其主要采用分散型控制系统（DCS）和紧急停车系统（ESD）实现连锁控制。生产工艺包括切口破碎、干燥、磁力除铁、上料、低温常压热裂解、雾化除尘、超细研磨和活化改性。主要效果体现在生产线可实现全自动生产和监控；采用全密封负压管道输送和雾化除尘，根除了粉尘污染，对环境污染降至最低；使用中央控制室集中控制操作，减少了劳动强度，提高了监控精度；对热裂解产生的废气通过喷枪回炉，降低了成本，提高了效益，符合节能减排的原则。

主权项

一种废轮胎低温常压热裂解工艺，其特征在于：所述裂解工艺的生产线包括依次连接的预处理单元、输送上料单元、热裂解单元以及分别与热裂解单元连接的雾化处理单元、冷凝出油单元、炭黑造粒单元；所述预处理单元主要由前至后依次布置的自动切口机、破碎机、干燥机、磨粉机和磁力除铁机组成；所述输送上料单元主要由传送装置组成；所述热裂解单元主要包括由外部的炉体和内部的旋转处理器组成的热裂解炉，所述炉体连接送氧鼓风机和燃气喷枪，所述燃气喷枪包括天然气喷枪和废气喷枪；所述炉体连接烟尘排出口；所述旋转处理器连接热裂解气排出口以及热裂解残渣排出口；所述烟尘排出口通过风机连接所述的雾化处理单元，所述雾化处理单元包括雾化塔和雾化水泵；所述热裂解气排出口连接所述的冷凝出油单元，冷凝出油单元包括分汽包、冷凝器、储油罐、水封罐、废气回收器，其中所述分汽包、冷凝器依次连接，所述冷凝器冷却介质进出口与冷却塔以及冷却水泵连接构成冷却水循环系统，所述冷凝器的液体出口与所述储油罐连接、气体出口依次与水封罐和废气回收器连接，所述废气回收器的出口与所述的废气喷枪连接；所述热裂解残渣排出口通过水循环降温装置连接所述的炭黑造粒单元，所述炭黑造粒单元主要由依次连接的封闭式链板输送机、超细研磨机、粉体活化改性机、造粒机、回转干燥机和回转圆筒筛组成；所述各单元由相应的自动化控制系统来控制，所述自动化控制系统采用分散型控制系统DCS和紧急停车系统ESD实现连锁控制，所述传送装置和封闭式链板输送机上均设有位置传感器；所述热裂解炉、冷却水泵、燃气喷枪、冷凝器和冷却塔上均设有温度传感器；所述废气回收器、雾化塔和储油罐上均设有压力传感器；所述裂解工艺包括以下步骤：（1）使用自动切口机和破碎机对废轮胎进行切口破碎，清洗后经干燥机干燥得到轮胎块料，然后将轮胎块料使用磨粉机进行磨粉，并利用磁力除铁机进行除铁，获得轮胎胶粒；向轮胎胶粒中加入占其重量0.5‑0.6%的改性分子筛固体酸催化剂；所述的改性分子筛固体酸催化剂的制备方法包括如下步骤：S1：介孔二氧化硅的制备：按重量份计，将15～22份的正硅酸乙酯、8～10份的20～30wt%浓氨水、14～20份去离子水、210～260份的乙醇混合后，进行水解反应，水解反应的温度是35～40℃，反应时间是4～8h，反应结束后，离心分离出介孔二氧化硅，用水洗涤后，减压蒸干；S2：介孔二氧化硅的表面正电荷化改性：将S1中得到的介孔二氧化硅20～25份分散在200～300份的乙醇中，再加入γ‑ 氨丙基三乙氧基硅烷3～4份，搅拌反应，反应温度是10～35℃，反应时间是4～8h，反应结束后，对固体物进行离心分离，再依次用乙醇、水洗涤之后，得到氨基改性的介孔二氧化硅；S3: 介孔二氧化硅表面的磁性纳米粒子的负载：按重量份计，取氨基改性的介孔二氧化硅15～22份与35～40份乙酰丙酮合铁分散于85～95份乙二醇中，再置于反应釜中，于175～185℃条件下反应5～8h，得到的产物依次用乙醇、水洗涤后，真空烘干后，得到Fe3O4负载的介孔二氧化硅粒子；S4：介孔二氧化硅粒子的接枝改性：按重量份计，取Fe3O4负载的介孔二氧化硅粒子3～5份分散在120～150份的甲苯中，再加入2～4份的3‑(异丁烯酰氧) 丙基三甲氧基硅烷（MPS），进行回流反应，回流反应的温度是120～130℃，反应时间是4～6h，反应产物离心分离，依次用乙醇、水洗涤后，真空烘干后，得到接枝改性的介孔二氧化硅粒子；S5：介孔二氧化硅表面的负电荷化接枝改性：按重量份计，将接枝改性的介孔二氧化硅粒子6～12份分散于350～500份去离子水中，再加入甲基丙烯酸12～15份、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺3～5份，引发剂过硫酸钾0.5～0.7份，在氮气气氛下，进行聚合反应，聚合反应的温度是65～70℃，反应时间是4～8h，反应结束后，离心分离出粒子，依次用乙醇、水洗涤后，真空烘干后，得到PMAA接枝的介孔二氧化硅；S6：MSM‑48分子筛的表面氨基改性：按重量份计，取1～3份MSM‑48分子筛、10～15份的3‑氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），加入至90～120份二甲苯中，进行回流反应，回流反应的温度是85～95℃，反应时间是8～12h，反应结束后，离心过滤出固体，再经过乙醇洗涤、真空干燥后，得到氨基化分子筛；S7：分子筛的自组装：按重量份计，取PMAA接枝的介孔二氧化硅10～15份，分散在去离子水100～120份中，再加入氨基化分子筛8～12份，在30～40℃的条件下搅拌30～40min，使氨基化分子筛在PMAA接枝的介孔二氧化硅的表面负载，得到负载有分子筛的介孔二氧化硅；S8：负载有分子筛的介孔二氧化硅的改性：在含有0.5～1mol/L的FeCl3、0.3～0.6mol/L的NiCl2、0.8～1.2mol/L的YCl3的水溶液中加入吐温80，使吐温80在水溶液中的质量浓度是10～12%，作为正向胶束溶液，再将负载有分子筛的介孔二氧化硅在正向胶束溶液中浸泡2～4h后，滤出、烘干，再在420～450℃的条件下焙烧2h，得到改性分子筛固体酸催化剂；（2）轮胎胶粒通过输送上料单元自动输送，进入热裂解炉，装料完毕后关闭炉门并在盘根均匀涂抹二硫化钼，保证其密封；（3）打开天然气喷枪点火，并启动引风机和旋转处理器，同时打开水循环降温装置中的冷却水泵，加热至110‑120℃时，打开旋转处理器下部排污阀门排出蒸馏水后关闭；炉内温度持续上升至160‑180℃后，减少天然气的用量，打开送氧鼓风机和废气喷枪，将热裂解生成并经过冷凝处理后的可燃气回收作为燃气利用；当温度上升至280‑300℃，关闭废气喷枪将可燃气储存在废气回收器备用；当温度达到350‑380℃时，关闭天然气喷枪保温进行连续热裂解；（4）热裂解过程中的烟尘采用雾化塔进行降温除尘净化处理，达到排放标准后外排；（5）热裂解产生的热裂解气进入分汽包后经冷凝器冷凝，分别生成重质燃料油和可燃气，可燃气水封后通过废气喷枪回炉再利用，重质燃料油回收输入储油罐；（6）热裂解炭黑经过水循环降温后由封闭式链板输送机旋转输送至料仓，先采用超细研磨机进行超细研磨至与工业炭黑相近粒度，然后进入粉体活化改性机进行改性获得补强性能好的橡胶用炭黑，最后通过造粒机，使粉状炭黑进行造粒成型后送至回转干燥机干燥，经回转圆筒筛分级筛选，不合格产品以密封方式输送回造粒机重新造粒，合格产品包装待售。