一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分碳黑的方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰低硫碳黑的方法與裝置，可生產(chǎn)灰分低于1%、硫含量在0.1%以下的碳黑產(chǎn)品。技術(shù)方案為將輪胎熱解生成的含油燃氣進行二次熱解，熱解過程中通入氫氣脫除碳黑中的硫，進而實現(xiàn)低灰低硫碳黑的生產(chǎn)。所發(fā)明的碳黑制備裝置主要由輪胎熱解室和油氣碳化室組成，輪胎熱解室由外層加熱區(qū)和內(nèi)層輪胎熱解區(qū)組成；油氣碳化室，內(nèi)部設(shè)有氣固分離裝置，擋板下部為油碳化區(qū)，上部為燃氣燃燒區(qū)。由于輪胎熱解生成的氣態(tài)油無需冷凝，直接熱解碳化，且利用輪胎熱解燃氣對油碳化進行直接加熱，制備碳黑的同時實現(xiàn)了脫硫過程，整個流程工藝緊湊，熱效率高，碳黑產(chǎn)品品質(zhì)高。
【專利說明】一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分碳黑的方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢舊輪胎熱解處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分 低硫碳黑的方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱解炭黑是廢舊輪胎熱裂解的關(guān)鍵產(chǎn)物，其品質(zhì)和市場應用價值直接制約著廢舊 輪胎熱解過程中的經(jīng)濟性。然而，由于廢舊輪胎熱解炭黑中含有再生的炭黑填料、無機灰分 (如ZnO和ZnS等）及熱解過程產(chǎn)生的碳質(zhì)沉積物，其表面活性較差，商業(yè)價值很低，使得其 實際應用受到了很大限制。
[0003] 通常廢舊輪胎直接熱解制備的碳黑中灰分在20%左右，且從碳黑中分離灰分的工 藝較為困難。此外，碳黑中含有一定量的硫也對后續(xù)使用產(chǎn)生不利影響。未經(jīng)過處理的熱 解炭黑，僅僅可以用做低等橡膠商品的強化填料或直接作為燃料使用，灰分中多數(shù)無機質(zhì) 對熱解炭黑的實際應用也會產(chǎn)生不利影響。因此，必須采用合理的方法降低熱解炭黑中的 灰分含量，使其性能與商用炭黑相當，或使某些性能更優(yōu)，或發(fā)現(xiàn)新的高附加值，就可以使 再生資源物盡其用，發(fā)揮最大的再生價值。
[0004] 當前，多采用酸洗的方法對炭黑和灰分進行分離，但其經(jīng)濟性較差。專利申請?zhí)?85106251介紹了一種從碳質(zhì)材料制取低灰分碳黑的方法。該方法利用煤、浙青等碳質(zhì)材料 與氧在華氏220(Γ3000度時發(fā)生反應生成炭、合成氣和碳黑，通過重力和過濾器實現(xiàn)碳黑 分離。該方法生產(chǎn)的碳黑灰分含量在1%以下，但工藝條件要求苛刻，要求反應溫度高，能耗 大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的方 法與裝置，通過控制輪胎熱解溫度，提高熱解產(chǎn)物中油氣產(chǎn)率，油氣無需冷凝直接進行二次 熱解，熱解過程中通入富氫氣體進行脫硫，生成的碳黑和燃氣經(jīng)過氣固分離后，可產(chǎn)生灰分 在1%以下、硫含量在0. 1%以下的碳黑產(chǎn)品。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)： 本發(fā)明提供一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的裝置，其特征在于： 裝置主要由輪胎熱解室和油氣碳化室組成。所述輪胎熱解室由內(nèi)外兩層組成，外層為 加熱區(qū)，內(nèi)層為輪胎熱解區(qū)；所述輪胎熱解室加熱區(qū)兩端分別開有加熱氣體進口和出口； 所述輪胎熱解室熱解區(qū)一端設(shè)有原料進口，另一端設(shè)有熱解油氣出口和熱解碳出口； 所述油氣碳化室，中部設(shè)置氣固分離裝置，擋板下部為油碳化區(qū)11，擋板上部為燃氣燃 燒區(qū)。
[0007] 所述油氣碳化室的油碳化區(qū)切線方向設(shè)有油氣進口和富氫氣進口，燃氣燃燒區(qū)切 線方向設(shè)有助燃空氣進口。
[0008] 所述氣固分離裝置由折流擋板和分離圓筒組成。
[0009] 所述油氣碳化室底部設(shè)有碳黑出口，上部開有燃燒煙氣出口。油氣碳化室的燃燒 煙氣出口與輪胎熱解室加熱區(qū)加熱氣體進口相連。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的方法，其特征在于它包 括以下步驟： (1) 輪胎熱解生成的含油燃氣在富氫或純氫氣氛下發(fā)生二次熱解和脫硫反應生成碳黑 顆粒和硫化氫氣體； (2) 碳黑顆粒與燃氣在分離擋板的作用下兩相分離，燃氣進入燃氣燃燒區(qū)燃燒為油氣 熱解提供熱量； (3) 燃氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣進入輪胎熱解室作為輪胎熱解的補充熱源。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是： (1) 利用廢舊輪胎熱解油氣作為碳黑制備原料，大部分灰分殘留在輪胎熱解固相產(chǎn)物 碳中，降低了碳黑中灰分含量； (2) 輪胎熱解生成的油氣無需冷凝，直接熱解碳化，制備碳黑過程同時實現(xiàn)了脫硫處 理，整個流程工藝緊湊，設(shè)備投資費用低； (3) 利用輪胎熱解燃氣對油碳化直接進行加熱，熱效率高； (4) 輪胎裂解室、油氣碳化室中的油碳化區(qū)和燃氣燃燒區(qū)，相互獨立，便于實現(xiàn)各個反 應階段條件的精確控制。
[0012] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實施方式】后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清 楚。

【具體實施方式】
[0013] 實施例1 如圖1所示，本發(fā)明提供一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的裝置，主要由輪胎 熱解室1和油氣碳化室2組成。
[0014] 所述輪胎熱解室1由內(nèi)外兩層組成，外層為加熱區(qū)3,內(nèi)層為輪胎熱解區(qū)4 ; 所述輪胎熱解室1加熱區(qū)3兩端分別開有加熱氣體進口 5和出口 6 ;所述輪胎熱解室1 熱解區(qū)4 一端設(shè)有原料進口 7,另一端設(shè)有熱解油氣出口 8和熱解碳出口 9 ; 所述油氣碳化室2,中部設(shè)置氣固分離裝置10,擋板下部為油碳化區(qū)11，擋板上部為燃 氣燃燒區(qū)12。
[0015] 所述油氣碳化室2的油碳化區(qū)11切線方向設(shè)有油氣進口 13和富氫氣進口 14,燃 氣燃燒區(qū)12切線方向設(shè)有助燃空氣進口 15。
[0016] 所述氣固分離裝置10由相互交錯的折流擋板16和分離圓筒17組成。
[0017] 所述油氣碳化室2底部設(shè)有碳黑出口 18,上部開有燃燒煙氣出口 19。油氣碳化室 2的燃燒煙氣出口 19與輪胎熱解室1加熱區(qū)3加熱氣體進口 5相連。
[0018] 本實施例所述一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的方法，如下： (1) 廢舊輪胎熱解生成的含油燃氣進入碳化室，在450°c發(fā)生二次熱解，同時通入純氫 氣進行脫硫，生成碳黑顆粒、硫化氫和燃氣； (2) 碳黑顆粒與燃氣在分離擋板的作用下兩相分離，燃氣和硫化氫進入燃氣燃燒區(qū)燃 燒，燃燒溫度控制在900°C，為油氣二次熱解提供熱量； (3)燃氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣進入輪胎熱解室作為輪胎熱解的補充熱源。
[0019] 采用該方法，每lkg輪胎可生產(chǎn)0.36kg的碳黑產(chǎn)品，經(jīng)檢測碳黑中灰分含量為 0. 8%，硫含量為0. 07%。
[0020] 以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實 施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施 例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替 換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護的技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種廢舊輪胎熱解生產(chǎn)低灰分低硫碳黑的裝置，其特征在于：該裝置主要由輪胎熱 解室和油氣碳化室組成。
2. 所述輪胎熱解室由內(nèi)外兩層組成，外層為加熱區(qū)，內(nèi)層為輪胎熱解區(qū)；所述油氣碳 化室，中部設(shè)置氣固分離裝置，擋板下部為油碳化區(qū)，擋板上部為燃氣燃燒區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的裝置，其特征在于：所述輪胎熱 解室1的外層加熱區(qū)兩端分別設(shè)有加熱氣體進口和出口；內(nèi)層加熱區(qū)一端設(shè)有原料進口， 另一端設(shè)有輪胎熱解炭出口和油氣出口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的裝置，其特征在于：所述油氣碳 化室的油碳化區(qū)切線方向設(shè)有油氣進口和富氫氣進口，燃氣燃燒區(qū)切線方向設(shè)有助燃空氣 進口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的裝置，其特征在于：所述氣固分 離裝置由折流擋板和分離圓筒組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的裝置，其特征在于：所述油氣碳 化室底部設(shè)有碳黑出口，上部開有燃燒煙氣出口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的裝置，其特征在于：油氣碳化室 的燃燒煙氣出口與輪胎熱解室加熱區(qū)加熱氣進口相連。
8. 利用權(quán)利要求1所述的裝置進行輪胎熱解制取低灰分低硫碳黑，其特征在于它包括 以下步驟： (1) 輪胎熱解生成的含油燃氣在富氫或純氫氣氛下發(fā)生二次熱解和脫硫反應生成碳黑 顆粒和硫化氫氣體； (2) 碳黑顆粒與燃氣在分離擋板的作用下兩相分離，燃氣進入燃氣燃燒區(qū)燃燒為油氣 熱解提供熱量； (3) 燃氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣進入輪胎熱解室作為輪胎熱解的補充熱源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的方法，其特征在于：油氣二次熱 解時需通入氫氣或氫氣含量在30%以上的合成氣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的方法，其特征在于：油氣二次熱 解溫度控制在450-550°C。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢舊輪胎生產(chǎn)低灰分碳黑的方法，其特征在于：燃氣燃燒溫 度控制在700-900°C。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輪胎熱解制取低灰分碳黑的方法，其特征在于：所述熱解原 料不僅為廢舊輪胎，還包括各種有機廢棄物如生物質(zhì)、污泥、城市生活垃圾、廢舊塑料和橡 膠等。
【文檔編號】C09C1/54GK104194420SQ201410490606
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】羅思義, 馬晨, 卜慶潔 申請人:青島理工大學