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毕业论文
SNL/QR7.5.4-3 浅谈废旧轮胎的处理技术
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学生姓名 xxxxxxxxxx
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指导教师 xxxxxxxxxxxx
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浅谈废旧轮胎的处理技术
摘要：近年来，废旧轮胎已经被人们视为造成环境破坏的“黑色污染”物体。因此，本人针对我国废旧轮胎的种类和成分进行分析，针对目前普遍使用的催化裂解技术和制取再生胶方法进行比选分析，选择出一种最佳处理废旧轮胎的方法并提出合理性的建议。
关键词：废旧轮胎；再生胶；催化裂解；资源回收
Discusses the worn out tire shallowly the processing technology
Abstract: In recent years, the worn out tire already is regarded as by the people creates the environment destruction “the black pollution” the object.Therefore, myself carry on the analysis in view of our country worn out tire type and the ingredient, takes the reclaimed rubber method in view of the present universal use catalyzed decomposition technology and the system to carry on compared to chooses the analysis, chooses one kind of best processing worn out tire the method and puts forward the rational proposal.
Key word:The worn out tire；the reclaimed rubber；the catalysis decompose；the resources recycling
目录
1引言 (2)
2废旧橡胶的种类及成分 (2)
2.1废旧橡胶的分类 (2)
2.2废旧橡胶成分分析 (2)
3废旧轮胎处理技术 (3)
3.1从处理机理方面分析 (3)
3.1.1 热裂解机理 (3)
3.1.2 制取再生胶机理 (3)
3.2从处理装置方面分析 (3)
3.3从艺流程方面分析 (4)
3.3.1 轮胎热裂解流程图 (4)
3.3.2 生产再生胶工艺 (5)
3.4 从产物种类方面分析 (5)
3.5两种方法的特点与应用 (6)
4废旧轮胎的发展前景 (7)
5结语 (7)
参考文献 (7)
致谢 (8)
江苏农林职业技术学院毕业论文
1引言
随着汽车工业的发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”正在威胁着全人类的生存环境。据统计，全世界每年约有15亿条轮胎报废，仅美国每年就产生近3亿条的废旧轮胎，经过几十年的累积美国的废旧轮胎多达30亿条。而我国也是世界上第三大轮胎生产国，2000年轮胎产量超过1亿条，仅次于美国和日本等发达的国家，每年生成的废旧轮胎就达4000万条。在北京、上海等大城市的市郊结合处都能见到绵延上千米、像小山一样的废旧轮胎堆积点。越积越多的废旧轮胎长期露天堆放，不仅占用了大量土地，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫、携带急性传染病—登革热的病菌，传染急病，此外还容易引起火灾。由此可见废旧轮胎是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地球生态环境的最有害垃圾之一，这种“黑色污染”造成的危害性是潜在的，危害远远大于目前的“白色污染”。因此，工业化程度较高的国家都在寻求最佳的废旧轮胎处理方案和回收利用方法[1]。
2废旧橡胶的种类及成分
废橡胶主要是指废轮胎，是工业部门的废皮带和废胶管等。但是不包括人工合成的氯丁橡胶和丁腈橡胶，因为其会产生HCL和HCN不宜热解。
2.1废旧橡胶的分类
（1）按原橡胶的来源分类
按原橡胶的来源，废橡胶可分为天然橡胶型和合成橡胶型。其中，合成橡胶型废橡胶又可根据其成分与结构分为丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等[2]。
（2）按原橡胶制品用途分类
按原橡胶制品用途，废橡胶可以做如下分类。外胎类，包括汽车轮胎、拖拉机轮胎、飞机轮胎、手推车胎、自行车胎等，主要使用天然天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等[2]。
2.2废旧橡胶成分分析
由橡胶的种类可以看出，天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91％～94％是橡胶烃（聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。而人工合成的橡胶中有少数品种的性能与天然橡胶相似，大多数与天然橡胶不同，但两者都是高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。合成橡胶一般在性能上不如天1
胥南南：浅谈废旧轮胎的处理技术
然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。
3废旧轮胎处理技术
废旧轮胎的大量产生给人类生存的环境带来了巨大的压力。废旧轮胎的传统处理方式有露天堆放和填埋，这两种方式浪费轮胎资源且占用土地。焚烧法虽然可以回收废旧轮胎中储藏的热能，但是会带来大气污染。轮胎翻新的次数有限，而生产再生胶二次污染严重。废旧轮胎热解是在无氧或缺氧的条件下对废旧轮胎加热分解，它不仅可以处理废旧轮胎，而且能够回收热解后的产物。除了以上的处理方法外，还包括轮胎破碎切片、炭黑粉碎包装、制取再生胶、制取胶粉等。本文则主要以废轮胎的裂解和制取再生胶两种方法作对比分析，进而从中选取处理技术最佳的一种方法。
3.1从处理机理方面分析
3.1.1 热裂解机理
废旧轮胎经粉碎分离出废旧钢丝后得到废橡胶颗粒，废橡胶颗粒在一定的温度压力和催化剂作用下发生催化裂解反应，使分子量为80～150万的高分子橡胶烃断键，裂变成小分子的结构化合物，重新形成C1—C4的气态烃混合物及C5以上的石油类液态烃混合物，橡胶硫化时添加的炭黑又重新游离析出得到燃料油、炭黑产品[3]。催化裂解废旧轮胎时，裂解温度对裂解产率影响很大。随着温度的不断增加，固态物的产率逐渐降低，液态物和气态物的产率随着温度增加而增加。
3.1.2 制取再生胶机理
所谓再生胶是指废旧硫化橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，使其从弹性状态变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶。再生过程的实质是在热、氧、机械作用和再生剂的化学和物理作用等的综合利用下，使硫化胶网络破坏降解，断裂位置既有交联键，也有交联键之间的大分子键 [3]。
3.2从处理装置方面分析
废旧轮胎热解装置：
废轮胎裂解实验是在无氧和常压条件下进行的，实验装置（如图1）。
1.xMT一121K型温控仪
2.K型热电偶
3.不锈钢加热管
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4.U型玻璃冷凝管
5.玻璃钢冷却池
图1 废轮胎裂解实验装置示意图
实验原料为40目的破碎胶粒(由许多种废轮胎破碎后混合加工而成)，实验采用全密
闭式加热、冷凝系统，整个装置内部与外界空气隔绝。反应开始前抽真空，除掉大部分空气，反应开始后反应器内仅存少量氧气。随着热解过程产生的气体增多，不断向外排气，反应器内基本无氧存在(最终的气体样品分析证实)。整个实验过程中，在冷凝管接热解炉的相对的一端(即阀门处)不断用注射器向外抽气，以使该端保持较低的气压，促使加热管中产生的气体和液体蒸汽流向冷凝管。液体蒸汽在通过冷凝管时变为液体，气体则被排除，整个反应系统基本保持常压操作[4]。
再生胶制取的反应装置则是根据处理方法的不同应用不同的处理装置。
从处理效果和经济方面分析以上两种装置，废旧轮胎催化裂解装置更容易被操作人员的接受，应用范围更为广泛。
3.3从艺流程方面分析
3.3.1 轮胎热裂解流程图[5]
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图2 废旧轮胎催化裂解流程图
为了回收资源的需要，首先先将废旧轮胎内的钢丝剥离出来。然后进行机器切割成块，先粗碎在细碎，然后再与催化剂经过给料机一起进入裂解反应器中，在一定温度和压力下裂解反应。原料连续进入反应器，在反应器停留时间约10min，然后反应产物送到气固分离器进行分离，固体料经连续出料机送到研磨工段，研磨后风选成为炭黑成品。气固分离器所得油气进人冷凝器和分馏塔，分离出裂化气、汽油馏分、柴油馏分和重质馏分[6]。汽油馏分和柴油馏分经脱硫、脱水后进人产品罐。
3.3.2 生产再生胶工艺
生产的基本流程是：粉碎→脱硫→精炼，不同方法主要区别于脱硫工艺的不同。微波法脱硫步骤：
350°C 脱硫的程序为: 废胶分选粗碎、细碎、混合软化剂及活化剂、微波加热炉脱硫后再生胶保温、喷水降温至 150°C、精炼、下片、检验、入库[7]。
3.4 从产物种类方面分析
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由以上两种方法反应产物分析得出表1[8]
表1 废旧轮胎两种处理方法产物的比较方法产物
催化裂解裂解气H2、空气、CH4、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷、CO、CO2馏出油水汽油、柴油、重油
残炭难分解的硫化物及硫酸盐、无机盐、金属氧化物、机械杂质
水分
制取再生胶再生橡胶
由上表分析可知：催化裂解和制取再生胶处理废旧轮胎还会产生二次污染物：二噁英、呋喃等持久性有机污染物以及锌、镉、镍、铅等重金属污染物。因此，尽管焚烧处理回收能量的方式消耗了大量的废轮胎，但随着越来越严格的大气排放要求，以及环保界人士的反对，发达国家已经开始减少用焚烧法废旧轮胎。
3.5两种方法的特点与应用
根据对废旧轮胎的催化裂解和制取再生胶两种方法在其应用领域和特点方面进行比较分析[8]，得出表2
表2 两种处理方法的优缺点及适用条件
方法特点应用
催化裂解优点：该方法具有反应速度快，反应温度低以及
燃油收到率高的优点外，本方法安全，基本上没
有二次污染，并可连续生产。资源再回收。
缺点：操作复杂，成本高
适用于可以高温裂解的废旧橡胶
（但不包括人工合成的聚丁橡胶丁
腈橡胶，由于其会产生HCL和HCN
而不宜热解）
制取再生胶
针对不同方法其特点不同：（例如：微波脱硫
法：优点是热效率高，物理性能好。）
应用于硫化橡胶（主要是脱硫）从以上几种方面对废旧轮胎的两种处理方法进行分心可以看出：废旧轮胎经过裂解催
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化后不仅可以实现废物的无害化、减量化，还实现了资源化。使得“黑色污染”变废为宝。但是由于该方法的操作比较复杂，对操作人员要求较严格等缺点。该法应用比较广泛。相比之下，制取再生胶法则操作简单，易于管理，其应用只局限于含硫的废旧轮胎。综上所述，在我国对于废旧轮胎的处理，可以实行不同地区根据该地区废旧轮胎现状进行选择处理工艺。以便达到处理效果最佳，减少资源的流失的目的。
4废旧轮胎的发展前景
目前，废旧轮胎的发展主要集中在对其翻新处理方面。主要由以下几个方面阐述：从产业布局上看，除西藏自治区以外，各省区市都有轮胎翻新与循环利用的生产企业；所加工的翻新轮胎产品已逐步被社会认可并得到广泛使用，用废轮胎生产的再生橡胶、橡胶粉已经成为不可或缺的第三橡胶资源。
从生产技术上看，轮胎翻新与循环利用生产所需要的关键设备已经基本实现国产化，而且大多数产品已经接近或者达到国际先进水平；轮胎翻新已经由热翻斜交胎为主变为以预硫化法冷翻子午胎为主；再生橡胶生产新技术、新工艺的应用为其环保达标生产探索了新路子。
从产品种类上看，我国轮胎翻新企业已经由过去单一的翻新汽车轮胎，扩展到翻新矿山工程轮胎和航空飞机轮胎；再生橡胶产品也在向多品种方向发展；橡胶粉也在向直接利用和应用于橡胶粉改性沥青的方面拓展。
此外，我国轮胎翻新企业的环保意识也进一步增强，大部分大型再生橡胶生产企业基本实现了对生产过程中产生的废钢丝、废纤维的有效利用，实现废渣零排放；对生产用水进行循环利用；对生产中的尾气，通过生物法、化学法、循环法等进行有效的综合治理[9]。
5结语
由于能源和资源的有限性, 各国都很重视对废旧轮胎的处理工作。我国已经将废旧轮胎的循环利用列为重点发展领域, 并决定从制定法律法规、给予税收优惠、提供贴息贷款等多方面全力支持废旧轮胎的循环利用。我国目前正在积极起草《废旧轮胎回收利用管理条例》 , 现已初步形成了该条例的草案, 并且很快就会在政府的官方网站上公开发布。届时, 我国的废旧轮胎回收利用将会得到较大的发展[8]。同时, 国家制定了相应的废旧轮胎资源再利用行业“十一五”节能降耗、循环经济发展的总目标, 对废旧轮胎回收利用行业提出了相应的要求。总之, 我国的废旧轮胎回收利用总体水平还不高,随着国家相关政策法规的逐步完善, 以及相关企业自主创新能力的提高, 我国的废旧轮胎回收利用率必将会有很大的提高。
参考文献
江苏农林职业技术学院毕业论文
[ 1 ] 全球废旧轮胎回收利用现状. 中华商务网讯. 2002.5.17 10:5
[ 2 ] 宁平. 固体废物处理与处置[M]. 北京：高等教育出版社，2007.1
[ 3 ] 张海，赵素合，等.橡胶及塑料加工[M].北京：化学工业出版社，1997，118-119.
[ 4 ] 刘阳生, 白庆中, 李迎霞, 聂永丰[J]. 废轮胎的热解及其产物分析, 2000.11.21(6)
[ 5 ] 杨嘉谈. 废旧橡胶轮胎的裂解. 武汉化工学院2000.（01）
[ 6 ] 庄伟强. 固体废物处理与处置. 北京：化学工业出版社，2009.7
[7 ] 董诚春. 用微波脱硫法从废三元乙丙橡胶中制取再生胶的实验. 北京橡胶工业研究设计院
2004.9（31）：9
[ 8 ] 肖艳. 废旧轮胎回收再生利用推进我国循环经济发展[J ].中国汽车市场, 2007(10): 61- 63. [ 9 ] 朱茂电, 王加龙, 赵吕明. 废旧胎轮回收利用技术及其应用前景. 2008.（1）:8
致谢
非常感谢xxxxx老师在我毕业论文阶段对我的指导。从最初的定题，到收集资料、写作、修改及定稿，给了我耐心的指导和无私的帮助。她放弃了以往的休息时间，细心地修改着我们论文。她秉着“春蚕到时丝方尽”的原则，奉献着她伟大无私的精神。在此我应该向她表示最诚挚的感谢。同时，也要感谢所有任课和奋斗在“论文”战线上的各位老师，感谢他们大学期间给予我的各种帮助。祝愿所有老师辛勤培养的优秀人才，桃李满天下！
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