輪胎快速熱解的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種輪胎快速熱解的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前廢舊輪胎熱解處理工藝主要包括催化熱解、真空熱解、加氫熱解和自熱熱解 等，采取的反應(yīng)器形式包括移動(dòng)床、固定床、流化床、回轉(zhuǎn)窯等。各種工藝對原料預(yù)處理和粒 徑都有嚴(yán)格要求，得到的產(chǎn)物也各不相同。
[0003] 移動(dòng)床熱解工藝以加拿大Laval大學(xué)的真空移動(dòng)床最具代表性，廢舊輪胎預(yù)處理 好后在真空條件下進(jìn)入移動(dòng)床，通過移動(dòng)床的外壁傳熱，原料實(shí)現(xiàn)移動(dòng)過程中的熱解，熱解 蒸汽通過洗滌塔捕捉油蒸汽，可燃?xì)馔ㄟ^真空栗送入燃燒器燃燒；而炭黑產(chǎn)物從出口出來 通過真空出料口進(jìn)入冷卻器冷卻后通過栗送入料場。該工藝可以連續(xù)給料，反應(yīng)溫度為 480-520°C，反應(yīng)壓力一般低于lOKpa，可以回收鋼絲、熱解油和炭黑。然而采用該工藝采用 外熱式加熱，熱效率低，并且原料夾帶鋼絲進(jìn)料，熱解出料設(shè)計(jì)復(fù)雜，并且鋼絲通過高溫后 變性，回收價(jià)值下降，同時(shí)炭黑為塊狀物，需要后續(xù)粉碎才能利用。
[0004] 浙江大學(xué)開發(fā)的流化床熱解工藝中利用熱解過程可燃?xì)庾鳛闅怏w載體，在預(yù)熱管 中加熱后送入流化床熱解反應(yīng)器，與預(yù)處理好的原料接觸，發(fā)生熱解反應(yīng)產(chǎn)生熱解氣和炭 黑，再經(jīng)過兩級旋風(fēng)分離和兩道L閥送入流化床反應(yīng)器。然而該工藝中采用氣體熱載體，需 要?dú)怏w載體的加熱、分離、噴淋，工藝流程復(fù)雜，并且流化床工藝存在控制復(fù)雜的問題。
[0005]因此，現(xiàn)有的輪胎快速熱解技術(shù)有待進(jìn)一步改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種輪胎快速熱解的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎利用價(jià)值的 最大化，并且所得炭黑產(chǎn)品粒度較細(xì)，不需要后續(xù)粉碎。
[0007] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種輪胎快速熱解的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例，該系統(tǒng)包括：
[0008] 抽鋼絲機(jī)，所述抽鋼絲機(jī)適于抽出輪胎中的鋼絲；
[0009] 粉碎機(jī)，所述粉碎機(jī)與所述抽鋼絲機(jī)相連，且適于將抽去鋼絲后的輪胎進(jìn)行粉碎， 以便得到橡膠顆粒；
[0010] 快速熱解反應(yīng)器，
[0011] 所述快速熱解反應(yīng)器包括：
[0012] 反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體內(nèi)限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間自上而下形成分 散區(qū)、熱解區(qū)和出料區(qū)；
[0013] 多層蓄熱式輻射管，所述多層蓄熱式輻射管在所述熱解區(qū)中沿所述反應(yīng)器本體高 度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式輻射管包括多個(gè)沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射 管；
[0014] 布料器；
[0015] 橡膠顆粒入口，所述橡膠顆粒入口位于所述分散區(qū)且位于所述布料器的上方；
[0016] 布料氣入口，所述布料氣入口位于所述分散區(qū)且與所述布料器相連通，以便采用 布料氣將所述布料器中的橡膠顆粒吹出進(jìn)入分散區(qū)，均勻地落入熱解區(qū)；
[0017] 多個(gè)熱解氣出口，所述多個(gè)熱解氣出口分別設(shè)置在所述分散區(qū)和/或所述熱解 區(qū)；
[0018] 炭黑出口，所述炭黑出口設(shè)置在所述出料區(qū)；
[0019] 其中，所述橡膠顆粒入口與所述粉碎機(jī)相連，所述快速熱解反應(yīng)器適于采用所述 蓄熱式輻射管對橡膠顆粒進(jìn)行快速熱解處理，以便得到炭黑和熱解氣；
[0020] 旋風(fēng)分離器，所述旋風(fēng)分離器與所述多個(gè)熱解氣出口相連，且適于對所述熱解氣 進(jìn)行氣固分離處理，以便得到炭黑顆粒和凈化的熱解氣；
[0021] 冷渣機(jī)，所述冷渣機(jī)與所述旋風(fēng)分離器相連，且適于對所述炭黑顆粒進(jìn)行冷卻處 理；以及
[0022] 噴淋塔，所述噴淋塔與所述旋風(fēng)分離器相連，且適于采用冷卻液對所述凈化的熱 解氣進(jìn)行噴淋處理，以便得到熱解油和燃?xì)狻?br>[0023] 在本發(fā)明的輪胎快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)中，蓄熱式輻射管以多層的方式布置。相鄰的 兩個(gè)蓄熱式輻射管在水平方向上和豎直方向上以一定的間距隔開。
[0024] 溫度場
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多層蓄熱式輻射管用于提供熱源，使得在熱解區(qū)形成 一個(gè)或多個(gè)溫度場，并且每個(gè)溫度場的溫度是均勻的，由此，在熱解區(qū)形成溫度梯度。
[0026] 例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和 完全熱解段。（即，形成了 3個(gè)溫度場）
[0027] 溫度場的個(gè)數(shù)以及溫度梯度可根據(jù)需要設(shè)置。
[0028] 溫度場的溫度可通過多種方式調(diào)節(jié)，例如，調(diào)整蓄熱式輻射管在水平方向和/或 豎直方向上的個(gè)數(shù)；蓄熱式輻射管的層數(shù)；蓄熱式輻射管彼此之間的間距（豎直方向和/ 或水平方向）；各蓄熱式輻射管本身的溫度；等等。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄熱式輻射管上設(shè)置有燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，用于調(diào)整通入蓄 熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁?，從而能夠精確控制蓄熱式輻射管的溫度。
[0030] 蓄熱式輻射管
[0031] 蓄熱式輻射管在管體的兩端分別具有燃燒器，在一端燃燒器燃燒產(chǎn)生的火焰在噴 出時(shí)形成溫度梯度，即，從燃燒器向外溫度逐漸降低。類似的是，在另一端燃燒器燃燒產(chǎn)生 的火焰在噴出時(shí)也形成溫度梯度。當(dāng)兩端的燃燒器交替進(jìn)行燃燒時(shí)，所形成的兩個(gè)溫度梯 度疊加，使得溫度互補(bǔ)，導(dǎo)致整個(gè)蓄熱式輻射管整體的溫度均勻。例如，單根所述蓄熱式輻 射管上的溫度差不大于30°C。
[0032] 本發(fā)明的輪胎快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)使用本發(fā)明的蓄熱式輻射管的布置方式，由于蓄 熱式輻射管本身固有的屬性（如上所述，在蓄熱式輻射管兩端的燃燒器能夠快速交替燃 燒，實(shí)現(xiàn)蓄熱式燃燒），允許根據(jù)需要在反應(yīng)器布置一個(gè)或多個(gè)不同的溫度場，實(shí)現(xiàn)溫度梯 度并且確保每個(gè)溫度場具有均勻的溫度。
[0033] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，只要確保溫度 場的溫度均勻即可。
[0034] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，介于相鄰蓄熱式輻射管之間的間距可以相同或不 同，只要確保溫度場的溫度均勻即可。例如，相鄰所述蓄熱式輻射管外壁間的水平距離和豎 直距離分別獨(dú)立地為100~500mm，例如200~300mm，例如200mm，例如300mm。
[0035] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在預(yù) 熱段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保預(yù)熱段的溫度均勻即可。
[0036] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在快 速熱解段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保快速熱解段的溫度 均勻即可。
[0037] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在完 全熱解段中的各蓄熱式輻射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保完全熱解段的溫度 均勻即可。
[0038] 雖然并不限于理論，但據(jù)信，如果橡膠顆粒在熱解區(qū)不能均勻受熱，局部溫度過高 則導(dǎo)致熱解過程中局部橡膠顆粒發(fā)生高溫裂解，使熱解產(chǎn)物中部分能產(chǎn)熱解油的高分子物 質(zhì)直接生成了燃?xì)夂桶虢?，或者局部溫度過低則導(dǎo)致熱解過程中局部橡膠顆粒熱解不充 分，致使橡膠顆粒中的揮發(fā)分不能釋放出來，從而降低了熱解油產(chǎn)率。
[0039] 在本發(fā)明中，當(dāng)蓄熱式輻射管被布置成形成一個(gè)或多個(gè)溫度場時(shí)，由于溫度場各 自的溫度是大致均勻的，因此，橡膠顆粒在落入各溫度場時(shí)均勻受熱，發(fā)生反應(yīng)的程度大體 相同。由此，順而避免熱解油產(chǎn)率下降。
[0040] 熱解氣的怏諫導(dǎo)出
[0041] 利用本發(fā)明的輪胎快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)，能夠在橡膠顆粒熱解之后實(shí)現(xiàn)熱解氣的快 速導(dǎo)出。具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，輪胎快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器在熱解區(qū) 的側(cè)壁和/或分散區(qū)的頂壁上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)熱解氣出口。在熱解反應(yīng)過程中，產(chǎn)生熱解 氣，使得該反應(yīng)器內(nèi)部的壓力升高。產(chǎn)生的熱解氣在升高的壓力的驅(qū)使下快速從熱解氣出 口導(dǎo)出。
[0042] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在反應(yīng)器外部設(shè)有與熱解氣出口連通的抽氣裝 置，有利于將熱解氣從該反應(yīng)器中快速導(dǎo)出。
[0043] 熱解過程中產(chǎn)生的熱解氣從反應(yīng)器側(cè)部導(dǎo)出，而位于熱解氣出口處、反應(yīng)器內(nèi)側(cè) 的熱解氣與上方落下來的物料接觸，把進(jìn)入反應(yīng)器側(cè)部的熱解氣中的細(xì)塵在所述物料重力 作用下被攜帶下落，使得導(dǎo)出的熱解氣中含塵率低，從而冷卻后得到的熱解油中含塵率低。
[0044]熱解氣出口是至少 2 個(gè)，例如 2-100 個(gè)，3-80 個(gè)，5-70 個(gè)，10-50, 20-40, 30-40 個(gè)。 更具體而言，熱解氣出口是8個(gè)、15個(gè)、22個(gè)或28個(gè)。本發(fā)明并不限于此。
[0045] 熱解氣的怏諫冷卻
[0046] 從熱解氣出口導(dǎo)出的熱解氣通過冷卻裝置被快速冷卻，由此將不可凝氣體與熱解 油分離。
[0047] 布料
[0048]另外本發(fā)明通過使用布料器，可以使得橡膠顆粒在熱解區(qū)中均勻分散，進(jìn)而顯著 提尚裝置的運(yùn)彳丁穩(wěn)定性。
[0049] 輪臉
[0050] 通過設(shè)置的布料系統(tǒng)使橡膠顆粒分散的、均勻的進(jìn)入熱解反應(yīng)器，橡膠顆粒在均 勻的溫度場中經(jīng)換熱，每個(gè)橡膠顆粒都受熱均勻，避免了橡膠顆粒團(tuán)聚造成升溫速率不均 勻和降低進(jìn)而導(dǎo)致油氣產(chǎn)率下降的問題。例如橡膠顆粒粒徑小于1mm。
[0051]
[0052] 由于采用本發(fā)明的蓄熱式輻射管布置方式，橡膠顆粒在熱解過程中在反應(yīng)器內(nèi)能 夠被快速升溫。同時(shí)產(chǎn)生的熱解氣能夠被快速導(dǎo)出反應(yīng)器并且被快速冷卻。由此減少了 在熱解過程、導(dǎo)出過程和冷卻過程中可能發(fā)生的二次反應(yīng)（該反應(yīng)會降低熱解油產(chǎn)率），因 此，所得的熱解油產(chǎn)率被顯著提高。
[0053] 同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比， 本發(fā)明的快速熱解的系統(tǒng)不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，從而可以極大簡化快速熱 解反應(yīng)工藝流程，進(jìn)而顯著降低裝置的故障率。
[0054] 本發(fā)明通過采用特定的蓄熱式輻射管布置方式，可以在反應(yīng)器中形成一個(gè)或多個(gè) 溫度場并能夠確保每個(gè)溫度場的溫度均勻，同時(shí)允許反應(yīng)器各個(gè)溫度場的溫度是可控的。 由此，使橡膠顆粒在反應(yīng)器中能夠均勻受熱，實(shí)現(xiàn)快速烘干和更充分的熱解，進(jìn)而提高了熱 解油產(chǎn)率