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廢舊輪胎微波橡膠的裂解

2013-08-22
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廢舊輪胎微波橡膠的裂解

將廢輪胎橡膠裂解是最徹底的處理車用廢橡膠的方法之一。裂解處理沒有污染物排放,而且還可以回收燃料油和炭黑,有利于環(huán)保及資源利用,有較高的經(jīng)濟價值,被認為是當前處理廢輪胎的最佳途徑之一。廢舊輪胎裂解現(xiàn)有熱裂解、催化降解和微波解聚等三類工藝。

 

熱裂解工藝:

目前,熱解技術(shù)主要包括:常壓惰性氣體熱解技術(shù)、真空熱解技術(shù)、熔融鹽熱解技術(shù)。
1.常壓惰性氣體熱解

通常,在惰性氣體中將廢橡膠加熱到500℃,可獲得35%(與廢橡膠的質(zhì)量分數(shù),下同)的固體殘余物、55%的油和3%的氣體。其中液體產(chǎn)物含有質(zhì)量分數(shù)為0.51的芳烴油和質(zhì)量分數(shù)為0.33的粗石腦油,固體則主要為粗炭黑,炭黑中含有質(zhì)量分數(shù)為0.2的硫和質(zhì)量分數(shù)為0.10~0.15的灰分。

2.真空熱解

真空熱解是在減壓和低溫條件下分解橡膠,較其他熱解方法有一些優(yōu)勢。在總壓2~20kPa、溫度510℃條件下把廢橡膠裂解,可得50%的油品、25%的炭黑、9%的鋼、5%的纖維和11%的氣體;在總壓0.3kPa、溫度420℃條件下,可得55%的油品、35%的固體和10%的氣體。

3.熔融鹽熱解

將輪胎碎塊浸入氯化鋰/氯化鉀的低共熔混合物中,加熱至500℃,產(chǎn)生47%的油、45%的固體殘余物和12%的氣體。油中大約包括質(zhì)量分數(shù)為0.21的芳烴油、質(zhì)量分數(shù)為0.34的鏈烯烴和質(zhì)量分數(shù)為0.45的石腦油。殘余物中有炭黑類似物以及輪胎中未發(fā)生變化的纖維和鋼絲成分。氣體為C1~C4的石腦油和鏈烯烴混合物。

 

催化降解工藝:

采用路易斯酸熔融鹽催化劑進行廢輪胎橡膠降解的方法,反應迅速。催化劑以氯化鋅、氯化錫和碘化銻效果最佳。當采用質(zhì)量分數(shù)為0.01的鋅和鈷鹽作為催化劑,混入廢橡膠料中,可以使液體油、氣體產(chǎn)品中的總硫量至少降低40%,液體產(chǎn)品中的總氮量降低50%。為提高相對分子質(zhì)量較小的C1~C4烯烴的回收率,可在廢橡膠中加入堿金屬或堿土金屬碳酸鹽,這種催化劑在轉(zhuǎn)化時,對增大異丁烯質(zhì)量分數(shù)效果尤其明顯。

微波解聚工藝:

廢輪胎微波解聚的微波發(fā)生裝置的頻率為2450MHz,輸入功率為1100W,輸出功率為580W。將已被破碎成5~10kg的塊狀廢輪胎盛入容器中,再將容器放入微波發(fā)生器內(nèi),導入氮氣,施加微波后,廢輪胎塊從內(nèi)部發(fā)熱,數(shù)十秒內(nèi)廢橡膠急速分解,局部熱分解產(chǎn)生的有機氣體從橡膠發(fā)生龜裂處噴射出來。

分解后,炭黑殘留原處并形成局部堆積,由于炭黑吸收微波,在連續(xù)施加微波的情況下碳黑變得赤熱,加劇有機成分的排出,數(shù)分鐘內(nèi)廢輪胎橡膠就會變?yōu)橐蕴亢跒橹黧w的黑色粉末。生成氣體由導出管導出,經(jīng)過三個冷卻收集器,將氣體和液狀物分離。解聚生成物中油、氣占50%以上,碳占40%左右。

 

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