廢輪胎裂解設(shè)備的技術(shù)與工藝

廢輪胎裂解設(shè)備是實(shí)現(xiàn)裂解反應(yīng)的場(chǎng)所，它的設(shè)計(jì)成功是整個(gè)工藝的關(guān)鍵所在。雖然在許多實(shí)驗(yàn)室研究中都能得到質(zhì)量不錯(cuò)的裂解產(chǎn)物，但廢輪胎熱裂解的工業(yè)化程度并不高，最主要的原因就是設(shè)計(jì)滿(mǎn)足工藝要求的裂解設(shè)備存在很大困難，不僅要充分考慮到進(jìn)料的復(fù)雜性、裂解設(shè)備的密封性，還要考慮到高溫的反應(yīng)條件以及保溫要求等。

具有代表性的熱裂解工藝包括真空移動(dòng)床、兩段移動(dòng)床、流化床、連續(xù)燒蝕床和回轉(zhuǎn)窯熱裂解工藝等，其中以移動(dòng)床、流化床、固定床和回轉(zhuǎn)窯為主。移動(dòng)床熱裂解工藝屬于慢速加熱工藝，加拿大Laval大學(xué)的真空移動(dòng)床工藝、比利時(shí)ULB大學(xué)的兩段移動(dòng)床工藝具有代表性。該裂解技術(shù)提高了裂解油和裂解炭黑的品質(zhì)，可處理大塊的廢輪胎且不用除去鋼絲和纖維簾線(xiàn)；缺點(diǎn)是熱裂解爐的供熱方式是外熱式，傳熱效率低，整個(gè)系統(tǒng)不能滿(mǎn)負(fù)荷工作。流化床熱裂解工藝屬于快速裂解工藝，其特點(diǎn)是加熱速度快、反應(yīng)迅速、氣相停留時(shí)間短，因此熱利用效率高，同時(shí)可以減少二次反應(yīng)的發(fā)生，熱裂解油的產(chǎn)率高。德國(guó)漢堡大學(xué)開(kāi)發(fā)的流化床熱裂解工藝具有代表性。固定床熱裂解系統(tǒng)為批量給料，不能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，而且熱裂解條件不易長(zhǎng)期保持，整胎熱裂解導(dǎo)致金屬絲在床內(nèi)纏繞等問(wèn)題也亟待解決。與流化床、移動(dòng)床和固定床熱裂解工藝相比，回轉(zhuǎn)窯熱裂解工藝具有對(duì)廢物料形態(tài)、形狀和尺寸適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，幾乎適用于任何固體廢物料，對(duì)廢輪胎給料尺寸幾乎無(wú)要求，屬于慢速熱裂解工藝。中試回轉(zhuǎn)窯熱裂解系統(tǒng)，可在無(wú)氧的氣氛下，成功地對(duì)廢輪胎進(jìn)行熱裂解試驗(yàn)。

輪胎主要由橡膠、炭黑、其他有機(jī)成分、氧化鋅和硫磺等組成，經(jīng)過(guò)熱裂解，橡膠和其他有機(jī)成分裂解成油和可燃?xì)?，裂解后的殘余固體物質(zhì)包括回收的炭黑填料、無(wú)機(jī)灰分和鋼絲。廢舊輪胎在290 ℃時(shí)開(kāi)始分解，在570 ℃左右裂解就結(jié)束了。當(dāng)然，不同膠種的裂解溫度不同，天然橡膠的耐熱性較差，裂解溫度也較低，而丁苯橡膠和順丁橡膠的裂解溫度要高一些。

裂解溫度和壓力是影響裂解產(chǎn)物的兩個(gè)重要參數(shù)。在真空條件下，進(jìn)一步提高熱裂解的溫度對(duì)裂解產(chǎn)物的產(chǎn)率沒(méi)有明顯影響。在大氣壓下裂解，隨裂解溫度升高，油的產(chǎn)率會(huì)降低，而裂解氣和炭黑的產(chǎn)率會(huì)有所提高。在真空裂解的過(guò)程中，產(chǎn)生的裂解氣會(huì)很快被真空泵抽離反應(yīng)器，限制了裂解氣發(fā)生二次反應(yīng)；而在大氣壓下裂解廢輪胎，往往會(huì)發(fā)生二次反應(yīng)，大分子橡膠烴會(huì)裂解成小分子的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，還會(huì)沉積在熱裂解炭黑（CBp）的表面，將CBp表面的活性點(diǎn)和孔洞覆蓋住，降低了CBp的使用價(jià)值。因此在真空或者減壓條件下裂解得到的炭黑的表面化學(xué)性質(zhì)更接近原來(lái)填充在橡膠中的炭黑。