【文章內(nèi)容簡介】 第 5 頁 共 22 頁 應(yīng)器，使用的惰性氣體為 N2 作為保護氣體，并以一定的流速把 熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣體帶出反應(yīng)器，以減少再次裂解等反應(yīng)的發(fā)生。其中，惰性氣體的種類和流速對熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率與組成有較大的影響。該技術(shù)在試驗研究中應(yīng)用較多，常壓熱解的優(yōu)點在于操作簡便，油品的產(chǎn)量和質(zhì)量便于控制。但在推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中，存在惰性氣體，成本較高，以及熱解氣中混有惰性氣體成分等問題。 廢舊輪胎裂解反應(yīng)的影響因素 像任何反應(yīng)一樣，廢舊輪胎的裂解反應(yīng)同樣會受到各方面的影響，先將主要的影響因素續(xù)述如下： (1)預(yù)熱溫度的影響 廢輪胎的熱解過程存在兩個主要失重過程，第一失重溫度區(qū)間為 200500℃ ，第二失重溫度區(qū)間為 650800℃ ， 升溫速率僅改變了熱解的最大失重速率，并未改變廢輪胎最終熱解失重率。固定床實驗表明 :初始溫度低于 100 ℃ 時，廢輪胎在 800℃ 時熱解己基木結(jié)束，當(dāng)終溫為 800℃ ，初始溫度在 100550℃ 范圍內(nèi)時，隨著初始溫度的提高，固、氣兩相產(chǎn)物產(chǎn)率均提高，而液相產(chǎn)物產(chǎn)率降低，其中氣相中 H2， CO,CH4的含量高于初始溫度小于 100℃ 時的含量，分析認為 ： 可通過調(diào)節(jié)熱解的初始溫度調(diào)節(jié)廢輪胎熱解在不同熱解階段的時間分配，適當(dāng)提高熱解初始溫度有利于提高整個熱解過程中的時間利用效率、改 變廢輪胎熱解產(chǎn)物的分布，廢輪胎熱解氣化的最佳溫度區(qū)間為500800℃ 。 (2)廢舊輪胎小塊大小的影響 在裂解反應(yīng)中，廢舊輪胎小塊的大小直接影響到反應(yīng)的進行程度和反應(yīng)的時間效率等問題，所以合理的輪胎小塊的大小的設(shè)計就顯得十分重要。在本次設(shè)計中，我們將廢舊輪胎小塊的大小設(shè)計為 1cm3 大小的正方體。這樣一來，不僅可以受熱均勻，而且方便裂解倉中的攪拌和受熱均勻。小塊過大則不利于均勻的受熱和攪拌，給反應(yīng)的設(shè)備造成不便，綜上所述，我們將廢舊輪胎小塊的大小設(shè)計為 1cm3大小的正方體。 常壓惰性氣體熱解技術(shù) 法的特點 本設(shè)計最大的特點，是利用了鋼廠的廢氣。包括高爐煤氣 (主要用于熱風(fēng)爐燃燒的原料 )和氮氣（主要是轉(zhuǎn)爐利用氧氣后將空氣剩余的氣體，主要是氮氣）。在裂解處理廢舊輪胎的過程中，同時將鋼廠的廢氣利用。本文提出了一種高效、環(huán)保的有吸引力的熱解廢輪胎的價值增殖與能源和材料回收的工藝。輪胎的管理問題對生活有很大的畢 業(yè) 設(shè) 計 第 6 頁 共 22 頁 影響，不僅不環(huán)保而且也難進行資源的維護。因為涉及到資源的枯竭、能源需求和廢物管理的問題，這個問題急須采取綜合辦法治理。這個問題一般情況下為歐盟成員國解決，旨在二十一世紀結(jié)束前達到輪胎棄置在堆填區(qū)零的消費量， 優(yōu)化和擴展他們的待遇已經(jīng)很好的研究方法，為了完成經(jīng)濟和環(huán)保之間取得平衡去找到新的解決方法。在這種情況下，報廢輪胎的熱處理可以發(fā)揮對資源（物質(zhì)和 /或能量）的恢復(fù)的作用。在過去 1015 年，有幾個基礎(chǔ)的應(yīng)用研究表明，如果仔細控制，輪胎熱解可產(chǎn)生一些有價值的產(chǎn)品。熱解固體殘余物的最終目的也極大地影響熱解的工業(yè)應(yīng)用。 常壓惰性氣體熱解技術(shù)的應(yīng)用 本設(shè)計在實驗室進行反應(yīng)成功后，就可以進行擴大試驗的階段。接下來就是半工業(yè)階段和工業(yè)生產(chǎn)階段。可以進行工業(yè)階段后，就可以將這個廢舊輪胎裂解長靠近鋼廠建立，充分實 現(xiàn)廢棄物的充分二次利用。 廢舊輪胎的分類和物理參數(shù) 輪胎的分類 提起輪胎的種類，其實有很多種分法：有按車種分類的，有按用途分類的，有按大小分類的，有按花紋分類的，有按構(gòu)造分類的。 按汽車種類分類 。 輪胎按車種分類，大概可分為 8 種。即： PC—轎車輪胎； LT—輕型載貨汽車 輪胎； TB—載貨汽車 及 大 客車胎； AG—農(nóng)用車輪胎； OTR—工程車輪胎； ID—工業(yè)用車輪胎； AC—飛機輪胎； MC—摩托車輪 胎 。 按輪胎用途分類 : 輪胎按用途分類，包括載重輪胎、客車用輪胎及礦山用輪胎等種類。載重輪胎除了在胎壁上標有規(guī)格尺寸以外，還必須標明層級數(shù)。但在這里需要告訴大家的是，載重輪胎的層級數(shù) 并不是指它的實際層數(shù)，而是指用高強度材料簾線制作胎體的輪胎，其負荷性能相當(dāng)于用棉簾線制作胎體的輪胎簾布層數(shù)。這是因為棉簾線是最早用于制作胎體簾線的，因此，國際慣例即以棉簾線層為表示輪胎層數(shù)的基準。不同層級，輪胎的負荷能力不同。即使相同規(guī)格的輪胎，因為它的層級數(shù)不同，它的負荷能力也不相同，所以，不同層級的輪胎，不能在同一軸上使用，否則，在高速行駛并負載的情況下就會發(fā)生危險。比如：解放車用的 900—20輪胎 (16層級 )就不能和 900—20輪胎 (14層級 )同用在一軸上，因為它們的層級不同，負荷不同，混用以后就容易 發(fā)生危險。 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 7 頁 共 22 頁 輪胎規(guī)格 輪胎規(guī)格常用一組數(shù)字表示，前一個數(shù)字表示輪胎斷面寬度，后一個表示輪輞直徑，以英寸為單位。例如 165/70R14 表示胎寬 165 毫米，扁平率 70,輪輞直徑 14 英寸的子午線輪胎。有的輪胎還含有其他的字母或符號，是有特殊含義的： “X”表示高壓胎；“C”表示加強型； B表示斜交胎； “一 ”表示低壓胎。 M、 S 分別是英文 Mud 和 Snow的縮寫，它表示這種輪胎適合于在冰雪和泥濘的道路上使用。某些輪胎的胎壁上標有箭頭或 OUTER SIDE 字樣，它表示輪胎的轉(zhuǎn)動方向。如果胎壁上畫有一個小 雨傘標志，就表明這種輪胎適合于在雨天或濕滑路面上行駛。 DOT 標記表示這種輪胎通過了美國 和加拿大運輸部門的認證。在 DOT 標志后面通常跟一個 4 位的數(shù)字，而且與其他文字不同，不是早期模具出來的，是后期壓在輪胎上的，如（ 1805），這表示輪胎的生產(chǎn)日期。 05 即 2020 年。輪胎上還有一個很特別的標志：磨損更換指示。不同的廠商有不同的標記，米其林是一個很小的輪胎人，倍耐力是顯示出 TWI 記號，還有的輪胎用顯眼的白色來表示 。 輪胎的速度等級 速度等級表明輪胎在規(guī)定條件下承載規(guī)定負荷的最高速度。 常用的速度等級有： Q 160 公里 /小時 V 240 公里 /小時 R 170 公里 /小時 W 270 公里 /小時 S 180 公里 /小時 Y 300 公里 /小時 T 190 公里 /小時 H 210 公里 /小時 Z ZR 速度高于 240 公里 /小時 ——如果出現(xiàn) ZR，如 P275/40ZR1793W, 那么最高速度等級（ 93W中的 W）為 270 公里 /小時 [22]。 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 8 頁 共 22 頁 課題的提出和主要研究內(nèi)容 課題的提出 由于 現(xiàn)存的廢舊輪胎的 裂解 設(shè)備大都是在用電能進行加熱，能耗大，使廢舊輪胎的裂解成為能耗的 消耗 大戶，效益較低。從而限制了廢舊輪胎產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。針對這種情況，我們將鋼廠的廢棄物和廢舊輪胎的裂解反應(yīng)聯(lián)系在一起，使能源得到充分利用的同時，減小了能耗，降低了成本，具有很好的前景。 主要研究內(nèi)容 主要研究在廢舊輪胎裂解反應(yīng)中的主要的設(shè)備。 由于之前的裂解設(shè)備大都是利用電能加熱，而在本次設(shè)計中，是利用鋼鐵生產(chǎn)中的氮氣做保護氣，利用鋼廠的高爐廢氣來做蜂窩式加熱爐的供熱燃燒氣體，所以設(shè)備會有很大的不同。本設(shè)計就是 針對這種改變設(shè)計出合理的設(shè)備。這些設(shè)備中包括預(yù)熱爐，裂解爐，蜂窩式加熱爐。 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 9 頁 共 22 頁 2 輪胎參數(shù)和裂解反應(yīng)流程 工藝路線 如下圖示： “圖 21 廢舊輪胎裂解流程圖 ” 氮氣 熱解氣 圖 21 廢舊輪胎裂解流程圖 本論文采用間歇釜式反應(yīng)器，對廢舊輪胎及輪胎組成中的幾種主要的橡膠，包括天然橡膠（ NR） ,聚丁二烯（ BR），及丁苯橡膠（ SBR)的熱解和催化裂解行為進行了系統(tǒng)的研究，為通過催化裂解回收廢舊輪胎提供堅實的理論基礎(chǔ)。輪胎切成 1cm3 的小塊的物理密度是 800kg/m3,據(jù)此可以根據(jù) vm/?? （ ? 代表輪胎的密度， m 代表參與本次設(shè)預(yù)熱倉 輪胎清洗、去雜、磁選 干凈輪胎 熱交換 鋼廠廢氣（ N2） 煙囪 排出 N2的回 收 裂 解倉 煙囪 排出 外 售 裂解 氣 外售 儲油罐 成品油 煙氣 熱風(fēng)爐 高爐廢氣 燃燒器 冷凝 儲氣罐 炭黑生產(chǎn)車間 鋼絲 裝袋 成品庫 含微量雜質(zhì)的炭黑 預(yù)熱倉 輪胎清洗、去雜、磁選 干凈輪胎 熱交換 鋼廠廢氣（ ） 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 10 頁 共 22 頁 計的廢舊輪胎的質(zhì)量， v 代表廢舊輪胎的體積可有前兩項求出），設(shè)計中所有的物理量都是國際單位制。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)， 得到體積大約為 。 先將廢舊輪胎高溫下裂解的主要流程敘述如下： (1) 將輪胎進行清洗 ， 烘干等前處理，并添加適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮越档土呀夥磻?yīng)所需要的溫度，以提高裂解的效率和生產(chǎn)效率；再通過螺旋輸送機進入裂解塔內(nèi)進行裂解，裂解氣引入冷凝器冷凝得到裂解油與不凝氣體。裂解油可直接作為 燃料或進行進一步的蒸餾、分離等單元操作得到質(zhì)量更高的油品；不凝氣體通入緩沖罐，作為燃料氣提供裂解反應(yīng)所需高溫的煙道氣。裂解產(chǎn)物炭黑在爐內(nèi)冷卻到常溫，從下方排出，再經(jīng)螺旋輸送器送入細磨機中細磨，再經(jīng)分離得到質(zhì)量較高的商品炭黑。煙道氣從裂解塔排出后一部分通入熱風(fēng)爐與燃燒氣混合，一部分用于烘干濕輪胎，剩余部分排放至大氣中。 (2) 關(guān)閉進料門，先向進料倉充入 N2 排出裝置內(nèi)空氣，創(chuàng)造穩(wěn)定的保護氣氣氛。在蜂窩式熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)下受熱裂解，裂解反應(yīng)裝置由傳送系統(tǒng)帶動旋轉(zhuǎn)，廢舊輪胎由低溫區(qū)向高溫區(qū)移動進行反應(yīng)裂解； (3) 控制系統(tǒng)通過控制熱風(fēng)爐送來熱風(fēng)流量來控制裂解反應(yīng)的溫度； (4) 裂解產(chǎn)生的油氣在壓力作用下從反應(yīng)釜油氣出口排出，現(xiàn)將其中的熱 N2 進行回收，用利于進一步的裂解氣凈化。然后將除 N2 后的裂解氣送進冷凝器；經(jīng)過冷凝系統(tǒng)冷卻，油氣分為凝結(jié)的裂解油和不凝結(jié)的熱解氣； (5) 裂解油收集在集油罐中，可當(dāng)做工業(yè)用油，熱解氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)后進入儲氣罐，可作為熱解反應(yīng)提供燃燒的氣體； (6) 控制系統(tǒng)根據(jù)液位傳感器信號控制熱解油在集油罐的與儲油罐之間的自動存貯；燃燒煙氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)處理后直接排入大氣，煙道中帶出的熱量可利用 余熱回收裝置回收，進而用于烘干濕輪胎； (7) 裂解反應(yīng)完成，反應(yīng)釜冷卻到一定溫度，電機帶動裂解反應(yīng)裝置反轉(zhuǎn)，裂解碳從進料端傳送到油氣出口端，經(jīng)螺旋出渣器旋轉(zhuǎn)排出反應(yīng)釜，實現(xiàn)自動密封