关键词废轮胎裂解炉设计开发环保资源再生

1概述

    我国的汽车使用正越来越广泛，尽管目前人均比例较低，但汽车保有量仍很大，如仅1996年我国就生产了各类汽车148万辆，全国各类汽车保有量在600万辆以上，加之各类摩托车、拖拉机等，每年消耗的各类轮胎数量相当大。在西方国家，由于汽车使用相当普及，报废的大量轮胎已成为一大祸患，随着我国经济发展和居民生活条件的提高，汽车使用将会得到较快发展，很快将会面临如何处理大量废弃轮胎的课题。为使废轮胎得到有效处置和资源的再生利用，我们与温州市绿色环境技术开发有限公司合作进行了废轮胎裂解工艺的开发，在小试成功的基础上，进行了年处理2 000 t废轮胎规模的裂解工艺及设备的设计开发，运行情况理想，为废轮胎的处置和再利用找到了一种方法。

2裂解工艺

    废旧轮胎经切片破碎，磁选分离出废钢丝后，由螺旋加料器将细粒轮胎及催化剂连续加入裂解炉，炉内微负压操作，真空度40一100 Pa，在420--450℃进行裂解，裂解汽引至冷凝器冷凝，冷凝液送入贮液罐，不凝尾气(主要成分为低碳烷烃和烯径)送至燃烧系统燃烧，热烟道气加热裂解炉，排放的烟气经冷却器冷却，由引风机送至烟囱排放。炭黑由炉底部出料，经带水夹套的螺旋出料机送至磁选机，分离掉残余钢丝后包装。工艺流程图:

3加热方式确定

3.1裂解过程耗热量

    由于轮胎品种多样，配方不同，裂解过程复杂，难以进行理论计算，在小试装置上对裂解加热和传热过程进行测试计算，每裂解1 kg轮胎，需耗热850一900幼，按年处理2000 t轮胎计，需耗热236一2501V}T/ha

3.2加热方式选择

方案1采用红外电热丝加热，笼考虑热损失及放大后预留一定余地，需设置电热功率90 kW (3 . 2 X 105 kJ/   1h)，该方案耗电量大，运行成本增加(按0.6元/kWh计，年需电费近40万元)，由于尾气未能得到利用，需排空燃烧，既浪费资源又影响环境，该方案炉体结构较简单，设备投资较低。

    方案2采用尾气燃烧，将难以液化的尾气引至燃烧系统燃烧，用高温烟道气加热裂解炉，充分利用尾气的热能，降低运行成本。该方案装置较为复杂，需设置燃烧系统(另需配备开车用燃油燃烧器)设备投资相应增加，经测算，比方案1增加投资3一5万元。但该方案符合国家能源政策和环保方向，企业综合效益较好，{zh1}选定采用方案20 仅需燃烧15一16 kg/h尾气，即可保证系统供热。

4裂解炉设计

4.1裂解炉结构

4.2加料器

    图4为常规等距螺旋加料器，图S为变距螺旋加料器，由于炉内为烃类气体，易燃易爆，不允许空气进入，设计采用了图5型式，进料端螺距与出料端螺距之比为1.25:1，使原料在加料过程中，逐渐压紧，使进料端处于封闭状态，防止空气进入。

4.3炉体结构

    筒体内径必600，筒体总长6 300，有效长度5 400，筒体转速1.5 r/min。筒体外壁设置螺旋带，以提高烟气侧传热系数，使烟气热能得到有效利用，且相应加大了传热面积，在筒体内壁设置翅片，提高传热效果，有利于物料分散，在炉体下端沿周向开设必8 --必100孔，用于炭黑出料和裂解气送出(外部加出料罩密封)。

4.4炭黑出料

    采用水夹套螺旋出料机，在出料过程中使炭黑得到充分冷却，为避免漏气，适当提高螺旋出料机提升角度，采用低转速，小螺距，5应用效果及经济效果

5.1应用效果

    本装置从6月初投入使用，运行稳定，效果理想。

    1)裂解充分。炭黑中无橡胶混杂。

    2)操作稳定。系统调整稳定后，基本不须任何操作(仅微量调节冷凝器水温以控制尾气量)。

    3)系统安全可靠。经测试裂解炉漏气量低于裂解气量的1%，远高于裂解气中各类烃的爆炸上限，不会引成易爆混合物。

    4)符合环保方向和资源利用政策。系统除尾气燃烧产生少量烟气外，无其他废弃物排放，符合环保要求，使废轮胎得到有效的再利用。

5.2经济效果

5.2.1裂解装呈产品

    按处理h废轮胎计，可得如下产品:

    a)钢丝胎:废钢丝190一200 kg;

               炭黑340一350 kg;

            燃料油420一430 kgo

    b)纱胎:炭黑400一410 kg;

          燃料油520一535 kgo

    以上均未计入燃烧尾气数量(每小时约14一16 kg) o

5.2.2裂解产品性能及用途

    a)炭黑。经测试裂解炭黑物性指标相当于非污染低定伸半补强炉黑(SRN一LMNS)，可用于轮胎帘布层、内胎、胶带、模制品等胶料;用裂解炭黑与商品炭黑(N一300)以1:2比例掺混的胶片，其物性与商品炭黑的胶片相当(定伸、变形率、磨耗指标相同，址断力略低，硬度略高)可在商品炭黑中掺混使用;在胶鞋中掺混20%裂解炭黑，经使用无任何影响。

    b)燃料油。油品组分较为复杂，经色谱、质谱分析，主要为芳烃、低碳烯烃及少量烷烃，其中三苯(苯、甲苯、二甲苯)占8%一13%，乙苯、三甲苯、四甲苯等占25%一29%,蔡类及低碳烯烃各占10%左右。当装置规模较大时，经分离可得到多种用途广泛的化工原料。未分离油品，经陶瓷窑炉燃用，与轻柴油相当，可作为燃油使用。

5.2.3主要设备及投资

    a)装置主要设备(见表1)0

    b)装置投资。全套装置投资(包括设备、工艺管道及安装〕约90 --100力兀，另需厂房约300衬，仓库100一200澎，堆场300m2 0

5.2.4梢售收入

    按效益较低的钢丝胎计，销售收入:

    a)废钢丝390 t x 900元八=35.1万元

    b)炭黑670 t x 3 300元八= 221.1万

              表1装里主要设备

名称数量规格材质

破胶机1       8 t/h碳钢

胶料粉碎机1       e8一。10碳钢

裂解护l        m 600耐热钥

球磨机1        400目一

布袋除尘器3        60衬一

磁选机3一一

螺旋愉送机3一碳钢油料冷凝装里1套一碳钢    。)燃料油850 t X 1 S00元八=127.5万元

    合计:383.7万元。

5.2.5经济效益

    按目前废胎价500元//t测算，扣除所有成本后，年效益可达180多万元，半年即可收回装置投资。

6结语

s. }本系统经实际运行，性能稳定可靠，效果理想。

s.2为废轮胎的处置和资源再利用找到了一种较好的方法，具有推广价值。

6.3由于规模尚较小，未对裂解冷凝液作进一步分离，目前仅作燃油使用，尚待作进一步分离工作。

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