【正文】 完美WORD格式 廢舊輪胎熱解生產(chǎn)炭黑第一章 緒論1 前言隨著經(jīng)濟發(fā)展和橡膠制品開發(fā)技術(shù)的進步，各類機動車輛及其他運輸工具的輪胎需求量逐年大幅增加。全世界每年生產(chǎn)的橡膠制品約3100萬噸，其中約50%是輪胎。橡膠制品數(shù)量的增長使其廢棄品的數(shù)量也越來越多。廢舊橡膠制品是處廢塑料外，居第二位的廢舊高分子材料，其中以廢舊輪胎最多，%。據(jù)統(tǒng)計，全世界的輪胎廢棄量約每年15億條總計約900萬噸，還有25億條陳舊廢胎未經(jīng)處理。在我國，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，汽車以大幅度進入人們的生活之中，由此產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)逐年增加。資料顯示，居世界第一，約310噸。數(shù)量如此巨大的廢舊輪胎首先是一個環(huán)境問題，數(shù)量如此巨大的廢舊輪胎首先是一個環(huán)境問題。廢舊輪胎屬于不溶或難溶的高分子彈性材料，有著較高的彈性和韌性，在一50℃~150℃范圍內(nèi)不會發(fā)生變化，它們的大分子分解到不影響土壤中植物生長的程度需要數(shù)百年的時間，很難靠自然界中的生物自然降解。同時隨著輪胎的耐磨和耐腐蝕性能的提高，使得常規(guī)處理固體廢棄物的方法對廢舊輪胎的處理都不適用，廢舊輪胎成為非常頑固的固體廢棄物的重要組分之一。大量廢舊輪胎的堆積占用了寶貴的土地資源，還容易滋生蚊蟲細菌，傳播疾病，危害居民健康，而且極易引起火災(zāi)，造成環(huán)境污染。目前世界面臨巨大的資源危機，而廢舊輪胎本身就是一種再生資源。對廢舊輪胎進行回收處理，則不僅可以緩解其對環(huán)境的壓力，降低污染，更能實現(xiàn)資源回收利用。世界各國，尤其是發(fā)達國家，都在致力于廢舊輪胎的回收利用，并制定了相關(guān)的法規(guī)。歐盟已將廢舊輪胎列為需優(yōu)先處理的廢棄物，目前已禁止將廢舊輪胎碎片進行填埋處理。美國早在1991年就通過立法推動廢舊輪胎的再利用，規(guī)定每處理一條廢舊輪胎政府就補貼2．5—4美元。目前世界上廢舊輪胎回收利用率最高的國家是芬蘭，接近100％(整個歐盟接近8096)，美國廢舊輪胎回收利用率超過90％，日本廢舊輪胎回收利用率接近90％。與發(fā)達國家相比，我國廢舊輪胎資源卻浪費嚴(yán)重，廢舊輪胎的回收率低，回收技術(shù)落后。2002年我國的廢輪胎回收率僅為47％。尤其近年來各地興起了利用廢舊輪胎土法煉油，一方面這對我國本已十分匱乏的橡膠資源來說是一種毀滅性破壞；另一方面，產(chǎn)生大量的廢渣，排放大量的S02等有害氣體，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此有效利用廢舊輪胎，使得寶貴的橡膠資源獲得再生利用，達到節(jié)約能源，改善環(huán)境，減少污染的目的，是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟的重要途徑。目前廢舊輪胎的回收利用包括：原型改制、生產(chǎn)再生膠和膠粉以及焚燒法等。隨著科技的發(fā)展，質(zhì)優(yōu)價廉的合成橡膠使輪胎翻新和再生膠的市場越來越小，并且生產(chǎn)再生膠和膠粉還存在能耗大，環(huán)境污染的嚴(yán)重問題，生產(chǎn)已持續(xù)萎縮。將廢舊輪胎和其它廢棄物共焚燒以蒸汽或電力的形式回收能量，雖可以大量的處理廢舊輪胎，但存在資源利用率不高的缺點。熱解法是近幾年發(fā)展較快的一種處理廢舊輪胎的方法，與傳統(tǒng)處理方法相比，熱解法不僅可以回收高附加值的產(chǎn)物，而且能源回收率高達7096，具有較高的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。熱解法處理廢舊輪胎是指在無氧或缺氧的工況和在適當(dāng)?shù)臏囟认?，使輪胎的有機成分發(fā)生裂解，從而脫出揮發(fā)性物質(zhì)并形成固體炭的過程，產(chǎn)物主要是燃料油、炭黑和燃氣等可貯存性能源，各產(chǎn)物成分隨熱解方式、熱解溫度等變化而不同。熱解法可以帶來很高的能源回收率，生成的熱解氣、熱解油和炭黑產(chǎn)物與工業(yè)產(chǎn)品性能相似，為高品位能源，方便運輸，再利用時產(chǎn)生的污染也較少，因此具有較高的附加值。并且由于是缺氧分解，可減輕廢物中硫、氮、重金屬等有害成分對環(huán)境的二次污染。近年來國內(nèi)外學(xué)者對廢舊輪胎熱解技術(shù)進行了深入研究，在廢舊輪胎熱解過程參數(shù)控制和動力學(xué)模型建立等方面進行了廣泛的探討。2廢輪胎的組成輪胎主要由橡膠（包括天然橡膠、合成橡膠）、炭黑以及多種有機、無機助劑（包括增塑劑、防老劑、硫黃和氧化鋅等）組成。一般輪胎胎面膠中所含各組分的質(zhì)量份數(shù)大致是橡膠55%~60%、炭黑30%~33%、有機助劑6%~9%、無機助劑3%~6%。輪胎用橡膠主要由天然橡膠（NR）和合成橡膠（SR）通過硫發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成的，合成橡膠以丁苯橡膠（SBR）和順丁橡膠（BR）為主［1］。3研究概況及進展廢舊輪胎經(jīng)過清洗、切片或粉碎后磁選，分離出廢鋼絲，其余物質(zhì)干燥預(yù)熱后送入熱解爐，在水蒸汽或氮氣等惰性氣體保護下，進行熱分解反應(yīng)。根據(jù)鎖定目標(biāo)物質(zhì)的不同，工藝也有所不同，有制備燃料油的工藝、制備炭黑的工藝［2］和制備燃料氣的工藝。（1）制備燃料油的工藝。若鎖定目標(biāo)物質(zhì)為燃料油，則工藝可將生成的氣態(tài)烴和炭殘渣作為熱解爐燃料，使廢膠塊熱解，并采用減壓法將油、氣迅速分離。（2）制備炭黑的工藝?？梢詫⒂图疤亢谧鳛楫a(chǎn)品考慮，此時應(yīng)解決從炭殘渣到炭黑的轉(zhuǎn)變，即從固體回收系統(tǒng)的物質(zhì)經(jīng)磁選除去廢鋼渣后，再經(jīng)細磨、酸洗、過濾、烘干后得炭黑產(chǎn)品。（3）制備燃料氣的工藝。單純制備燃料氣的工藝比較少見，因為氣體產(chǎn)生量只占總產(chǎn)量的4%~11%，而炭殘渣占37%~40%，油品占55%［3］。熱解生成的氣體經(jīng)過冷凝，進一步加工可獲得合成氣。如日本有人將廢輪胎與5%~200%的含炭固體燃料共同作用生產(chǎn)氣體，美國的研究人員將熱解工藝與Texaco’s工藝相連接，直接產(chǎn)生純凈的氫氣。廢輪胎熱解的一般工藝流程如下圖所示。裝置采用高溫密閉裂解反應(yīng)爐，6臺反應(yīng)爐為一組，廢舊輪胎整條裝入反應(yīng)爐內(nèi)，將蓋板封嚴(yán)。在反應(yīng)爐下部的燃燒室中，加煤燃燒，控制一定的溫度。反應(yīng)爐中的廢舊輪胎裂解反應(yīng)，煙氣經(jīng)過煙管進入冷凝器，煙氣冷凝后成為燃料油流入儲油罐，少量的廢氣點火炬排放。經(jīng)過一定的時間裂解反應(yīng)后，廢舊輪胎膠料中所含的油全部蒸發(fā)，殘余在爐內(nèi)的即為熱裂解炭黑與鋼絲。采用“熱出熱裝的辦法出入料，反應(yīng)完畢后，馬上開始出料。將出爐的“紅水炭黑用水噴淋熄滅，然后用人工將整圈和較長的鋼絲進行收集，細小的鋼絲經(jīng)過磁選法除去。磁選后經(jīng)水洗、干燥、粉碎、收集、造粒即生產(chǎn)出炭黑產(chǎn)品。實際上在磁選分離之前，已經(jīng)進行了人工除鋼。由于我廠是將整條輪胎進行裂解，無需切割，因此出料后，輪胎中的鋼絲大多都較完整，除鋼時將粘在鋼絲上的塊狀炭黑輕敲就能剝離，余下的細鋼絲，再經(jīng)過篩選和磁選，可將大部分除掉。用磁選機分離時，磁選機的進料須均勻，不能過快，進料量不能超出其處理能力，否則達不到除鋼的效率。另外，為保證炭黑的鐵屑全部除掉，我們在干燥機進出料口和進粉碎機系統(tǒng)的進料口，以及造粒機出口均放置了磁鐵，定期清理磁鐵，除去鐵屑。利用炭黑的疏水性，將磁選后的炭黑進行水洗分離。因廢舊輪胎表面還殘留了一些在預(yù)處理中未除掉的砂、石之類的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將直接導(dǎo)致炭黑中灰分的增加。盡管炭黑經(jīng)過水洗有一定的損失，但對炭黑質(zhì)量的提高，灰分降低大有好處。水洗剩下的廢渣與煤混合一起