廢舊輪(lun)(lun)胎(tai)的(de)(de)綜合利(li)用(yong)越來(lai)(lai)越受到(dao)(dao)人們的(de)(de)關(guan)注，這是減(jian)少環(huan)境污(wu)染、變(bian)廢為(wei)寶的(de)(de)有效(xiao)途徑。70年(nian)代以來(lai)(lai)，部分工(gong)業發(fa)達(da)的(de)(de)國家已(yi)著手(shou)研究廢舊輪(lun)(lun)胎(tai)的(de)(de)利(li)用(yong)工(gong)作(zuo)﹝1﹞。例如，日本(ben)和(he)美(mei)國將廢舊橡膠(jiao)(jiao)輪(lun)(lun)胎(tai)作(zuo)為(wei)燃料用(yong)來(lai)(lai)發(fa)電(dian)或制(zhi)(zhi)造水(shui)泥等。但90年(nian)代以來(lai)(lai)，英、美(mei)等許多國家都(dou)對廢舊橡膠(jiao)(jiao)輪(lun)(lun)胎(tai)的(de)(de)裂(lie)(lie)解(jie)(jie)技(ji)朮(zhu)產生(sheng)了(le)興趣(qu)﹝2﹞，這些國家采用(yong)的(de)(de)是1000℃左(zuo)右的(de)(de)高(gao)溫裂(lie)(lie)解(jie)(jie)，其缺點(dian)是耗能高(gao)，裂(lie)(lie)解(jie)(jie)炭(tan)黑質量差(cha)、產量低。本(ben)工(gong)作(zuo)是將廢舊橡膠(jiao)(jiao)輪(lun)(lun)胎(tai)粉(fen)碎，然后在催化(hua)(hua)(hua)劑作(zuo)用(yong)下(xia)，只需加熱(re)到(dao)(dao)400℃左(zuo)右，使其裂(lie)(lie)解(jie)(jie)為(wei)裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)氣、裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)餾(liu)出油(you)，并同(tong)時發(fa)生(sheng)反應生(sheng)成炭(tan)黑。裂(lie)(lie)化(hua)(hua)(hua)餾(liu)出油(you)經分餾(liu)可得到(dao)(dao)汽(qi)油(you)、柴油(you)和(he)重(zhong)油(you)。經過研究和(he)探索工(gong)藝(yi)方案(an)及操作(zuo)條件，已(yi)成功實現了(le)工(gong)業化(hua)(hua)(hua)，運轉2年(nian)已(yi)取得顯著經濟效(xiao)益。該工(gong)藝(yi)具有耗能低、產品質量好、無(wu)污(wu)染物(wu)排放、工(gong)藝(yi)簡單、操作(zuo)易控制(zhi)(zhi)等優點(dian)，是目前世界上(shang)比較先進的(de)(de)廢舊橡膠(jiao)(jiao)輪(lun)(lun)胎(tai)處理技(ji)朮(zhu)。

1　工藝過程

廢舊(jiu)橡膠輪(lun)胎催(cui)化(hua)裂解原則流程如(ru)圖1所示。

首先(xian)將廢舊輪胎的鋼圈(quan)剝離后(hou)進行切塊(kuai)，先(xian)粗(cu)碎，再細碎，然(ran)后(hou)與催化劑A一(yi)道經(jing)連(lian)續給(gei)料機定量送入(ru)(ru)反(fan)(fan)應器(qi)中，在一(yi)定溫度和(he)壓力(li)下進行催化裂解反(fan)(fan)應。原(yuan)料連(lian)續通過(guo)反(fan)(fan)應器(qi)，在反(fan)(fan)應器(qi)停留(liu)時間約為(wei)10min，然(ran)后(hou)反(fan)(fan)應產物送到(dao)氣(qi)固(gu)分(fen)離器(qi)進行分(fen)離，固(gu)體料經(jing)連(lian)續出(chu)料機送到(dao)研(yan)磨(mo)工段(duan)，研(yan)磨(mo)后(hou)風選成為(wei)炭黑成品。氣(qi)固(gu)分(fen)離器(qi)所得油氣(qi)進入(ru)(ru)冷凝器(qi)和(he)分(fen)餾(liu)塔，分(fen)離出(chu)裂化氣(qi)、汽油餾(liu)分(fen)、柴油餾(liu)分(fen)和(he)重質餾(liu)分(fen)。汽油餾(liu)分(fen)和(he)柴油餾(liu)分(fen)經(jing)脫硫、脫水后(hou)進入(ru)(ru)產品罐。

圖1　廢舊橡膠輪胎催化裂解原則流程

2　工藝條(tiao)件及反應(ying)結(jie)果

催化裂解反應是整個生產過程的關鍵步驟。反應器是其中的主要設備，反應器材質要求有較高的抗腐性和耐溫性。催化裂解反應操作條件見表1。

 中試裝置采用了容積式氣固分離器，由于油氣與炭黑重度上的較大差異，可較容易地將兩相分開。為了減少氣流中所夾帶固體粒子的含量，設備的體積足夠大以降低氣速。油氣送到冷凝器冷凝后進入油氣分離罐，得到裂化氣和餾出油。裂解反應產物及其產率列在表2中。

從表(biao)3可(ke)(ke)看(kan)出裂(lie)化(hua)氣(qi)(qi)(qi)中氫含量占(zhan)21.1%，甲(jia)烷(wan)占(zhan)32.93%，其余為(wei)C2、C3、C4組分。其質量穩(wen)定(ding)，硫(liu)含量低，不需設置(zhi)復雜的預處理裝(zhuang)置(zhi)就(jiu)可(ke)(ke)直接作為(wei)工業或民用燃料。經測算，該氣(qi)(qi)(qi)體發(fa)熱值為(wei)30100～35000kJ/kg，經試(shi)驗(yan)表(biao)明，其燃燒特性與(yu)液(ye)化(hua)氣(qi)(qi)(qi)相近(氣(qi)(qi)(qi)流量與(yu)配風量不需作大的調(diao)整(zheng))，具有(you)較為(wei)廣闊的市場前景。

3　餾出油的分離

餾出油進入分餾塔，分離成汽油、柴油及重油，各種油品的餾程和產率如表4所示。

 (1)汽(qi)油：由(you)于水的餾出溫度為(wei)100℃，因此在蒸餾時有(you)少(shao)量(liang)水夾帶(dai)其中，故(gu)在工藝(yi)上設計了一(yi)脫水過程，并經脫硫將有(you)機硫和(he)無機硫一(yi)并脫除到(dao)規定標(biao)(biao)準。經實驗測(ce)定該汽(qi)油辛烷值為(wei)97.51，除誘(you)導期(qi)一(yi)項指(zhi)標(biao)(biao)有(you)待提高外，其余16項指(zhi)標(biao)(biao)均(jun)達到(dao)國家無鉛汽(qi)油要求。

(2)柴(chai)(chai)油(you)：由于組(zu)成(cheng)(cheng)柴(chai)(chai)油(you)的(de)化合物有(you)較多的(de)支(zhi)鏈(lian)，并且環狀結(jie)構居多，因此其(qi)十六烷(wan)值(zhi)較低(di)。試驗表明，此柴(chai)(chai)油(you)啟動性能和(he)煙塵排放(fang)量與(yu)0＃柴(chai)(chai)油(you)相近(jin)，但發動機功率較低(di)。故若要將此柴(chai)(chai)油(you)作(zuo)為成(cheng)(cheng)品油(you)投入市場應添加十六烷(wan)值(zhi)改進劑或與(yu)直(zhi)餾柴(chai)(chai)油(you)摻兌使(shi)用。

(3)重油：其名稱是(shi)源于餾(liu)(liu)出溫(wen)度(du)較高(＞330℃)，這部分餾(liu)(liu)分含有橡膠加(jia)工(gong)過程中的(de)(de)添加(jia)劑，經(jing)過實驗驗證，正好可(ke)作為橡膠加(jia)工(gong)的(de)(de)軟化劑，以代替松焦油使用。

4　炭(tan)黑的處理及(ji)應用

從反應器出來的炭黑粒度較大，根據指標要求，炭黑粒子的二次結構應按不同的使用目的和要求一般在250～350目之間為宜，因此需先經機械磨細，再經風力篩分得到所需粒度的炭黑。炭黑的主要理化分析指標列在表5中。

從表5可(ke)看出，炭黑(hei)(hei)的(de)(de)(de)灼(zhuo)燒殘余(yu)(yu)物(wu)(wu)(灰分(fen))較多，結(jie)合原材料的(de)(de)(de)特性，可(ke)推測殘余(yu)(yu)物(wu)(wu)為(wei)(wei)：(1)難分(fen)解的(de)(de)(de)硫化(hua)物(wu)(wu)及(ji)硫酸鹽﹔(2)橡(xiang)膠加工過(guo)程加入的(de)(de)(de)無機鹽及(ji)金屬氧化(hua)物(wu)(wu)﹔(3)廢舊輪胎(tai)帶入的(de)(de)(de)機械(xie)雜(za)質。通過(guo)工藝分(fen)析，炭黑(hei)(hei)的(de)(de)(de)產量為(wei)(wei)35%左右，即炭黑(hei)(hei)均為(wei)(wei)原料中固(gu)有的(de)(de)(de)，生產過(guo)程中橡(xiang)膠沒有生成碳化(hua)物(wu)(wu)，從而保證了(le)炭黑(hei)(hei)的(de)(de)(de)質量。經應用(yong)(yong)(yong)實(shi)驗，本(ben)技朮所生產的(de)(de)(de)炭黑(hei)(hei)可(ke)直接應用(yong)(yong)(yong)于橡(xiang)膠成型制品的(de)(de)(de)生產，其(qi)(qi)優點(dian)是與普通耐磨炭黑(hei)(hei)按一定(ding)比(bi)例混用(yong)(yong)(yong)，其(qi)(qi)耐磨性能大大增強。

5　結　論

采用催化劑A對廢(fei)舊橡膠(jiao)輪胎(tai)進行催化裂解是(shi)一(yi)項變廢(fei)為寶的(de)先進技朮(zhu)，且耗能(neng)低、產(chan)品質量(liang)好、工(gong)藝操(cao)作容易。經過實驗分析，本項技朮(zhu)是(shi)將廢(fei)舊橡膠(jiao)輪胎(tai)恢復到其(qi)組成的(de)原始(shi)狀態石油餾分和炭黑，工(gong)藝合(he)理，技朮(zhu)可行，最大限度地降低了二次污染，具有(you)較高的(de)經濟效益(yi)和社會(hui)效益(yi)，其(qi)應用前景十(shi)分廣闊(kuo)。

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