【正文】
化工設(shè)計通訊,1998,24(1):46~53.[11]張興華,常杰,王鐵軍,等.真空條件下金屬氧化物催化廢舊輪胎的熱解[J].能源工程,2006(1):41-46.[12]王文選,仲兆平,陳曉平,等.催化劑在輪胎裂解中作用的研究[J].東南大學(xué)學(xué)報,1999,29(增刊):331-336.[13]Williams P T,Brindle A Pyrolysis of Tyres:Influence of Catalyst Temperature[J].Fuel,2002,81:24252434[14]Williams P T,Brindle A J,Aromatic Chemicals from the Catalytic Pyrolysis of Scrap Tyres [J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2003,67:143164. [15]Chaala A,Roy of Coke from Scrap Tires Vacuum Pyro。環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2002,22(5):637~640[7]蔣家羚,劉小龍,劉寶慶amp。廢輪胎裂解制取液體染料和化學(xué)品。參考文獻(xiàn):[1] 王學(xué)鋒。(2)由于熱解固態(tài)產(chǎn)物炭殘渣中含有各種雜質(zhì),因此由炭殘渣生產(chǎn)炭黑工藝技術(shù)中含有硫等雜質(zhì),熱解產(chǎn)生各種廢氣,造成二次污染。浙江溫州化工研究設(shè)計[8]所設(shè)計出一種節(jié)能型干法裂解設(shè)備及工藝,大大提高了產(chǎn)量和利潤,降低了尾氣的含塵量,對環(huán)境不造成影響,因此這種節(jié)能型干法工藝的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都優(yōu)越于傳統(tǒng)型干法工藝。國內(nèi)外許多研究人員都嘗試著用流化床、固定床等結(jié)構(gòu)作為熱解裝置,日本油脂公司[2]采用美國ND工藝(美國開發(fā)的由煤炭等低溫?zé)峤馓崛∫后w燃料的工藝)的分解爐是外熱式的,年處理量為8088t,生成3800t油,2830t碳,400t廢鋼。熱解氣中含易燃易爆的烴類氣體,對設(shè)備密封性要求較高。5熱解設(shè)備熱解設(shè)備是實現(xiàn)熱解反應(yīng)的場所,熱解爐是熱解過程的關(guān)鍵設(shè)備,故對熱解爐的設(shè)計提出嚴(yán)格的要求。熱解氣體的主要成分分別是甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、乙炔、丁烷、丁烯、1,3丁二烯、戊烷、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、氫氣、一氧化碳、二氧化碳和硫化氫等,氣體分布以乙烯為主,其次是丙烯、丁烯、異丁烯等。不經(jīng)過處理的炭黑,可以用做低等橡膠制品的強化填料或用做墨水的色素,也可作為燃料直接使用;另外,由于碳?xì)堄辔镏泻须y分解的硫化物、硫酸鹽和橡膠加工過程加入的無機鹽、金屬氧化物以及處理過程中引入的機械雜質(zhì),因此可直接應(yīng)用于橡膠成型的生產(chǎn);而且,如果與普通耐磨炭黑按一定的比例混用,其耐磨性能將大大增強。因為產(chǎn)品主要成分是苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二聚戊烯及三甲基萘、四甲基萘和萘,所以他們也可作為化學(xué)制品的一種來源。溫度較高時,廢輪胎顆粒的大小對熱解影響不太明顯。結(jié)果表明:大粒徑和小粒徑顆粒內(nèi)部升溫和揮發(fā)物的釋放是不同的,且對油品和炭黑的收率有很大影響。但是不同的載氣對炭黑的含硫量影響明顯不同,水蒸氣氣氛下得到的粗炭黑的含硫量明顯高于氫氣和氮氣氣氛下得到的粗炭黑的含硫量,而氫氣和氮氣氣氛下得到的粗炭黑的含硫量基本相同;氮氣作為載氣時,油品的含硫量最高,水蒸氣作為載氣時油品的含硫量最低?!≥d氣與載氣流速與微壓真空熱解相比,輪胎的熱解過程中通入載氣,有利于將熱解氣快速帶離熱解環(huán)境,避免了熱解產(chǎn)物的二次裂解,有利于增大熱解產(chǎn)物的收率。由此可見,催化劑的作用主要表現(xiàn)在:(1)降低反應(yīng)活化能,加快反應(yīng)速率;(2)對油品的產(chǎn)率與品質(zhì)的影響;(3)對熱解氣組成的影響。但是催化劑的加入并不對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率產(chǎn)生影響,只能降低反應(yīng)活化能,加快裂解反應(yīng)速率。張興華等[11]以氧化鈣、氧化鋅分別與氧化鈦共同作為催化劑進(jìn)行廢輪胎熱解試驗,結(jié)果表明:加入配比合適的催化劑能有效減少熱解過程中的結(jié)焦和積炭現(xiàn)象,提高熱解油的品質(zhì),影響熱解氣的組成,但是對熱解殘留固體產(chǎn)物的最終產(chǎn)率沒有明顯影響。劉陽生等[27]研究發(fā)現(xiàn),在相同溫度下固態(tài)炭黑和液態(tài)油的產(chǎn)率均有所提高,而相應(yīng)混合氣的產(chǎn)率有所降低,氫氣產(chǎn)率提高,一氧化碳、二氧化碳和甲烷的產(chǎn)率降低。結(jié)果表明,合適的催化劑不僅可以縮短反應(yīng)時間,減少耗能,還能夠提高目標(biāo)產(chǎn)量和質(zhì)量[11,12,27,37-39]。蘇亞欣等[36]也得出相類似的結(jié)論,即升溫速率的加快有利于輪胎熱解的進(jìn)行,但是從最終的質(zhì)量損失率看,升溫速率并不對熱解產(chǎn)物最終產(chǎn)率造成影響。結(jié)合熱解終始溫度的差值與熱解所需時間可以發(fā)現(xiàn):升溫速率的加快可以縮短熱解反應(yīng)所需時間,加快反應(yīng)速率,使兩次劇烈質(zhì)量損失的溫差變小。熱解炭的產(chǎn)量表現(xiàn)為先減小后趨于平穩(wěn),這是由于在低溫液化階段形成的固體產(chǎn)物含有一定量未被分解的有機官能團(tuán),進(jìn)入高溫汽化階段后有機官能團(tuán)發(fā)生分解揮發(fā),逐漸形成熱解炭,質(zhì)量趨于穩(wěn)定。在低溫液化階段,隨著溫度的升高,輪胎中的橡膠大分子物質(zhì)發(fā)生分解,表現(xiàn)為液相和氣相產(chǎn)物的產(chǎn)量增大,固體殘留物的質(zhì)量則呈減小趨勢。m-3;800℃以上再升高溫度,氣體產(chǎn)物熱值反而降低。(3)熱解溫度對氣體產(chǎn)物的成分和熱值有一定影響,隨著熱解溫度的上升,氣體產(chǎn)物中氫氣含量直線上升,一氧化碳和二氧化碳含量呈下降趨勢,甲烷、乙炔、乙烷和丙烯含量呈先上升后下降的趨勢,各成分的最大產(chǎn)率對應(yīng)的溫度不同。陰秀麗等[34]和陳漢平等[35]的研究結(jié)果表明,溫度在輪胎熱解過程中的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)熱解溫度的高低決定了輪胎熱分解所需要的時間,并呈線性關(guān)系,在一定溫度范圍內(nèi),熱解溫度越高,熱解所需時間越短。 影響因素 溫度溫度作為化工生產(chǎn)中最主要的工藝條件之一,對整個試驗過程都有非常重要的意義。該模型的優(yōu)點在于不僅能夠準(zhǔn)確預(yù)測熱解反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,還能準(zhǔn)確預(yù)測瞬時反應(yīng)速率,同時能用來鑒別廢輪胎成分。該模型假定廢輪胎的熱解過程實際上是混合橡膠以及其他材料的綜合熱解過程,并假定該過程是輪胎各組分[NR、BR、SBR、丁基橡膠(IIR)以及添加劑等]熱解反應(yīng)的線性疊加,各組分的熱解過程彼此之間相互獨立、互不干擾。該模型只能線性地反映廢輪胎熱解過程,不能正確描述不同熱解階段的過渡區(qū)域,也不能很好地反映熱重試驗過程中出現(xiàn)的幾個質(zhì)量損失峰。J.Gonzailez[32]研究認(rèn)為,輪胎熱解經(jīng)歷了三步反應(yīng),3個溫度區(qū)間分別為150~250,200~335和320~500℃,對應(yīng)的活化能分別為66.8,44.8和32.9kJ該模型假設(shè)熱解樣品為成分均一的純凈物,以線性方程對熱解的各個階段的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合,利用微分或積分法求得各熱解階段的熱解參數(shù),不同階段有不同的動力學(xué)參數(shù),從而能夠比較合理地解釋不同質(zhì)量損失階段的熱解過程。其缺點是過于簡單且不能合理解釋熱解曲線中多個質(zhì)量損失峰的出現(xiàn),因此該模型未能得到推廣。該模型假設(shè)輪胎熱解是一步完成的分解反應(yīng),對輪胎熱解過程