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废轮胎热解油特性及其燃烧应用
作者：戴贤明， 陈汉平， 杨海平， 王贤华， 何广昌， DAI Xian-ming， CHEN Han-ping，YANG Hai-ping， WANG Xian-hua， HE Guang-chang
作者单位：华中科技大学煤燃烧国家重点试验室,湖北,武汉,430074
刊名：
可再生能源
英文刊名：RENEWABLE ENERGY RESOURCES
年，卷(期)：2009,27(2)
被引用次数：1次
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本文链接：https://www.doczj.com/doc/b49247845.html,/Periodical_ncny200902004.aspx
收稿日期:2007-11-16; 修订日期:2008-03-12 作者简介:张 楚(1984-),男,湖北荆州人,上海交通大学博士研究生1 专题综述 文章编号:1001-2060(2008)06-0561-06 中国城市垃圾典型组分热解特性及动力学研究 张 楚,于 娟,范 狄,章明川 (上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240) 摘 要:对城市生活垃圾中的8种典型组分进行了热重分析实验,提出热解指数来表征垃圾的热解特性,热解指数越高,垃圾越容易热解。结果表明,提高加热速率有助于增大热解指数;相同加热速率和粒度条件下,8种垃圾组分的热解能力依次为:废塑料、废纸张、废皮革、瓜皮类、化纤、落叶、植物类厨余和废橡胶,其中废塑料的热解指数远远大于其它7种组分。用积分法对热解实验数据进行处理,得出反应动力学参数及反应速率控制方程,从而得到相应工况和温度区间下的动力学模型。可以看出,垃圾组分不同,其反应机理可能不同,相对应的热解动力学模型也不同。关 键 词:垃圾;组分;热解;热重分析;动力学分析 中图分类号:TK6文献标识码:A 引 言 目前我国城市生活垃圾的年 产量达113亿t,往年累计堆存量达610亿t,占地约313万km 2。而实际垃圾处理能力远跟不上垃圾产生量的增长,全国有近2/3的城市形成了垃圾包围城市的严重局面。未能有效处理的垃圾在堆积、简易填埋等过程中产生了大量的酸碱有机物,并溶解出垃圾中的重金属,这不仅对大气、水、土壤和植物等人类赖以生存 的环境造成污染,而且还要侵占 大量的土地,这对于土地资源本来就十分贫乏的我国来说,是十分沉重的负担。 垃圾热解技术以其较高的能源利用率和较低的二次污染排放而被认为是垃圾焚烧技术的下一代垃圾热化学处理技术[1~3] 。热解法也称为裂解法,是把有机废弃物在无氧或贫氧条件下加热到600~900e ,用热能使化合物的化合键断裂,由大分子量的有机物转化成小分子量的可燃气体、液体燃料和焦炭的过程。这种技术与焚烧法相比温度较低,无明火燃烧过程,重金属等大都保持原状在残渣之中,可回收大量的热能,尤其是此种方式具有二口恶英产生的逆条件,较好地解决了垃圾焚烧技术的最大难题。 热重法是在程序控制温度下借助热天平获得物质的质量与温度关系的一种技术,通常在恒定的升温速率下进行,是研究化学动力学的重要手段之一,具有试样用量少、速度快,并具有能在温度测量范围内研究原料受热发生热反应的全过程等优点。热重法测定反应动力学的实验方法通常有等温法(也称静态法)和非等温法(也称动态法)[4]。在本文研究中,将采用非等温法对生活垃圾典型组分的热解特性及反应动力 学参数进行研究。 1 热重实验 本次研究选择了垃圾中的8种典型组分进行实验,分别为:废橡胶、废皮革、废塑料、废纸张、瓜皮类、化纤、植物类厨余和落叶,其中瓜皮类选用的是香蕉皮,植物类厨余选用的是莴苣叶,其工业分析值如表1所示。由于实验材料都属于软质材料,无法用机器破碎,因此全部采用手工切割制取。 表1 城市生活垃圾组分工业分析结果(%) 水分灰分挥发分固定碳 废橡胶015380281945213518117废皮革0177812018767151 10185 废塑料0100201138798139012196废纸张51435241666313261589瓜皮类671362187424160 51165 化纤 0145268116490177016115 植物类厨余941011103041821011413 落叶 910056154468175 15171 实验仪器为WRT 22P 型微量热天平,采用高纯N 2为载气,流量为160mL/min;加热速率为 10、20和30e /min;热解终温为600e 。试样重量一般控制在4~5mg 之间,粒度大小分别为015和110mm 。为了消除水分蒸 第23卷第6期2008年11月 热能动力工程 J OU RN AL OF E NGINEERIN G FOR T HERM AL EN ERG Y A ND PO WER Vol 123,No 16 Nov 1,2008
有关废轮胎裂解 一、轮胎的分类 1)、按车种划分，大致可分为8种，分别是：PC——轿车轮胎；LT——轻型载货汽车轮胎；TB——载货汽车及大轮胎；AG——农用车轮胎；OTR——工程车轮胎；ID——工业用车轮胎；AC——飞机轮胎；MC——摩托车轮胎。 2)、按轮胎花纹分类，可分为2类： ①普通花纹。这类花纹操纵安定性优良，转动抵抗小，噪音低，特别是排水性能优良，不容易横向滑移。 ②越野花纹。越野花纹是专门为适应干、湿、崎岖山路和泥泞、沙路而设计的，这种轮胎能适应各种恶劣环境和气候。 二、轮胎的成分 1、轮胎成分 根据对轮胎成份的分析，其主要成分组成大致为橡胶50％、炭黑25％、钢丝15％、硫氧化锌和硫助剂等辅料10％。 橡胶，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，它是一种有弹性的碳氢化合物，异戊二烯聚合物。不过，现在世界上超过60%的橡胶制品，都是通过石油化学工业人工合成的。而在橡胶的应用中，轮胎用量最大，各种天然及合成橡胶中约60%被用于制造轮胎。现在车用轮胎中使用的橡胶主要有丁苯橡胶(SBR)，它与天然橡胶混合用于制造胎面；聚丁二烯橡胶(PolyButadiene)，与丁苯橡胶及天然橡胶混合制造胎面，亦与天然橡胶混合制造胎侧，获得更好的抗磨性和更长的弯曲寿命；此外还有丁基橡胶(Butyl)，用于制造内胎和气密层。 橡胶的硫化过程，除了碳氢化合物，轮胎里含有硫。其实这是橡胶的硫化作用的遗留物。二烯烃类化合物在经过聚合后，主要生成的是线形的高分子长链。这样的橡胶通常性能较差，不易成型，受热变软，遇冷变硬变脆，容易磨损和老化。硫化过程就是对橡胶性能进行改良的一种过程。 至于轮胎的黑脸孔，那时因为在橡胶中添加了炭黑。炭黑对橡胶具有优异的补强性，可以赋予轮胎优良的耐磨性能。不过，现在除了炭黑，也有了更好的补强剂——二氧化硅。米其林在1992年成功推出绿色轮胎，将二氧化硅作为碳黑的部分替代物融入到轮胎胎面中，硅有助于在不降低轮胎抓地力（尤其是在湿
采用热解技术处理废旧轮胎 1 前言 随着中国经济快速发展，特别是加入WTO的今天，人们的生活水平不断提高，很多单位和个人不断拥有自己的车辆，使得大量的废弃物轮胎无法回收利用，浪费了资源，危害了环境。为了找到最佳的综合利用途径，世界各国都在积极开展废轮胎的回收研究工作。表1给出了安徽省,2000年民用、私人汽车拥有辆。 再生橡胶在70年代以前曾是世界各国处理废轮胎的主要方式。但是后来再生橡胶的产量却急剧下降。原因主要是价格低廉的充油丁苯橡胶夺走了一部份再生胶市场，且再生橡胶能耗大，噪声和水污染十分严重。废轮胎终极处理方式一般包括填埋或堆置、焚烧。它们严重污染环境，因而在一些发达国家已被禁用。鉴于此，人们经研究发现废弃轮胎的热解方式是一种可以选择方式。它不仅消除了废轮胎，而且可以回收燃料气、衍生油、炭黑等化学品，被认为是当今处理废旧轮胎的最佳处理方式。 2 废轮胎热解后的应用 由于废轮胎中含有大量的炭、氢等热值高的元素，所以热解废轮胎的产物有气体、液态油、炭黑。热解气体主要包括一氧化炭、氢气、氮气、少量甲烷、乙烷和硫化氢。热解气体的热值与天然气相当，可以当燃料使用。热解衍生油可做燃料，也可做催化裂化原料，生产高质量的汽油。热解炭黑可用于制备橡胶/沥青混合物，用于铺路时较一般沥青铺路效果好。从炭黑中还可制备活性炭，用于水净化处理剂。 3 废轮胎热解的几个有效途径
将废轮胎破碎成直径大约为100mm的小颗粒，不去除钢丝，一起送入热分解炉。热分解炉是外热式的，利用生成的煤气从外部加热带有螺旋送料器的反应管道，使废胶块热分解，并采用减压法将油、气迅速地排除。由于螺旋供料反应管道是外部加热的密闭装置，所以此工序无污染，生成油的性质见表2。如将油中的硫磺除去，或者添加抗氧剂使之作燃料油使用。 3.2 制备炭黑 日本兵库县立实验场神户制钢所，以热分解废轮胎回收炭黑为目的，建立了一座废轮胎处理装置，年处理轮胎7000t，回收炭黑2100t，油2800t，废钢350t，还有可燃性气体。该方式采用外热回转炉方式。表3给出了回收炭黑的性质。通过对回收炭黑、通用炭黑和高耐磨炭黑的比较，可以看出回收炭黑具有和市售炭黑不同的特性值，但其配合物比通用炭黑有较高的补强性，与高耐磨炭黑相近似。所以回收炭黑是一种新的补强剂。配合回收炭黑能满足一般橡胶制品的要求，而且能取得较好的经济效益。
废旧塑料的热解 废塑料热解是将已清楚杂质的塑料置于无氧或者低氧的密封容器中加热，使其裂解为低分子化合物。其基本原理是将塑料制品中的高聚物进行彻底的大分子裂解，使其回到低分子量状态或单体态。按照大分子内键断裂位置的不同，可将热解分为解聚反应型、随机裂解型和中间型。解聚反应型塑料受热裂解时聚合物发生解离，生成单体，主要切断了单分子之间的化学键。这类塑料有α-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，它们几乎100％地裂解成单体。随机裂解型塑料受热时分子内化学键的断裂是随机的，产生一定数目的碳原子和氢原子结合的的分子化合物，这类塑料有聚乙烯、聚丙烯等。大多数塑料的裂解两者兼而有之，属于中间型，但在合适的温度、压力、催化剂条件下，能使其中某些特定数目链长的产物大大增加，从而获得有一定经济价值的产物，如汽油、柴油等。 裂解所要求的温度取决于塑料的种类及回收的目的产物，温度超过600℃，热解的主要产物是混合燃料气，如CH4、C2H4等轻烃。温度在400～600℃时，主要裂解产物为混合轻烃、石脑油、重油、煤油及蜡状固体，PE、PP的裂解产物主要是燃料气和燃料油，PS热解产物主要是苯乙烯单体。 热解反应主要表现为C-C键的断裂，同时伴有C-H键断裂，热效应为吸热过程。即外界必须提供大于C-C键能的能量，反应才能顺利进行。因此，早期的塑料热解方法均为简单的热裂解，即单纯通过加热，使废塑料发生裂解。但这种方法存在明显的缺陷，即能耗高、效率低、选择性不强。因此人们迅速开发出了催化裂解法，在热解阶段假如催化剂，不但可以降低反应所需的活化能、提高效率，而且可以提高产物的选择性，相对于高温热解有着明显的优势。由于催化剂的使用增加了成本，而且催化剂容易积炭失活，而且催化剂本身不易回收。之后人们又开发出了热裂解-催化改质工艺，使得催化热解工艺得到进一步的完善。综上所述，废塑料热解主要包括热裂解法、催化热裂解法、热裂解-催化改质法，其中又有不同的工艺形式，如图1-1所示。 一、废塑料热裂解的分类 1热裂解 热裂解法是最简单的塑料裂解方法，它通过提供热能，克服塑料聚合物裂解所需的活化能，并产生以下三种反应：（1）聚合物通过解聚生成单体；（2）聚合物分子链无规则断裂，产生低分子化
河南北工废轮胎裂解炼油项目 一．废轮胎裂解项目介绍 轮胎主要由橡胶（包括天然橡胶、合成橡胶）、炭黑及多种有机、无机助剂（包括增塑剂、防老剂、硫磺和氧化锌等）组成。废轮胎的热裂解是指在无氧或缺氧工况及适当的温度下，橡胶中主链具有不饱和键的高分子断裂，产物主要是单体、二聚物和碎片，生成物再聚合为多种烯烃，从而脱出挥发性物质并形成固体炭的过程，其产物主要是燃料油、裂解气等可贮存性能源和炭黑、钢丝，各产物成分随热解方式、热解温度等变化而不同。 本项目轮胎热解温度为200~450℃，热解炉采用炉外加热、微负压、贫氧热裂解工艺操作，炉体密闭，在生产过程中确保气体不外泄，提高热裂解效率，同时从根本上消除了生产过程中由于气体外泄而引起的不安全隐患和二次污染。 二、设备类型 1. 普通间歇式 间歇式炼油设备具有投资低的特点，适合小规模的轮胎裂解项目。 2. 三合一间歇式
间歇式三合一轮胎裂解炼油设备将炼油设备系统的冷凝器、储油罐和水封装置组合到一起，安装更加简单。 3.连续式 连续式轮胎裂解炼油工艺常年保持在400℃左右温度，没有点火升温、高温热解、降温排渣过程，且完全利用自身可燃气体供应能源，极大节约能源；整个
生产中都在密封情况下运行，完全避免了敞开进料、排渣的危险；高度密封的热解系统无泄露、生产环境无粉尘，清洁环保；运行依靠智能控制，使生产操作精准、稳定，省力、方便。 三、轮胎炼油设备型号和技术参数 四、轮胎裂解工艺流程 1.人工处理轮胎工艺
2.使用轮胎预处理设备工艺 五、轮胎裂解设备的原料和产物 1.裂解使用的原材料 轮胎裂解设备不仅可以裂解废旧轮胎、也可以裂解塑料、油田油泥等材料，实现对这些废弃材料的回收与资源化利用，产出油、炭黑以及其它物质。 a.废旧轮胎 以废旧轮胎，橡胶为处理原材料，运用新型厌氧加热技术使橡胶分子裂解重组得到燃料油。配备超大交换面积列管冷凝装置，可有效提高冷却效率和产品产出率。
废轮胎的热裂解技术 随着废轮胎feijiu网对环境造成的污染程度的日趋严重，废轮胎的回收处理和作为二次资源的再利用已受到起来越多的重视。如何处理废轮胎这种日益严重侵害人类生存环境的废弃物，是全国人们所关注的。以往的处理方法有：露天堆积或填埋；通过燃烧焚化回收热量；轮胎翻新和制造再生橡胶。这些方法都造成了大量化工原料的浪费，有的仍然造成对环境的污染。鉴于此，提出了热烈解工艺路线。热烈解处理废轮胎技术是利用燃烧各种工业废油产生的热烟气或用电加热装置，在缺氧或情性气氛下将废轮胎加热分解，回收气体、油，固体碳、钢丝和一些化工产品。经过20多年的探索，热解技术被公认是处理废轮胎问题的最佳途径之一。废轮胎的热解处理不仅没有污染物的排放，还可以回收炭黑、燃料油等有用产品，既有利于环保，又有一定的经济效益。因此，近年来各国都对该技术进行了不断地开发。但目前为止开发研究工作大都还仅限于该技术的工艺基础研究和实验室规模的生产，而真正用于规模性工业生产的还几乎没有。 裂解设备是实现最终裂解反应的场所，它的设计成功是整个工艺的关键所在。在以前的许多试验研究中虽然都能得到质量不错的裂解产物，但至今一直未能实现工业化，最主要的原因就是设计满足工艺要求的裂解设备存在很大困难。 针对本裂解工艺的特殊要求，除了基本的反应条件要求外，在本裂解设备的设计中还应注意以下几个问题：进料的复杂性、密封性要求、高温的反应条件、保湿要求。 新型结构的立式裂解塔与国内外现有试验设备相比，具有操作条件可灵活调节、结构简单、传热效率高、自动化程度高等优点。该装置的开发成功对于实现我国废轮胎回收技术的产业化，最终解决废轮胎feijiu网的污染问题具有重要意
废旧轮胎热解燃料油 一、背景 随着汽车工业的发展，对轮胎等橡胶制品的需求量也日益增多，于此同时，废旧轮胎的产生量也急剧增加。 大量的废旧轮胎的堆积不仅占用土地、污染环境、危害居民健康，而且极易引起火灾，从而造成资源的极大浪费，是一种危害越来越大的“黑色污染”。因此，对废旧轮胎的处理已经成为十分紧迫的环境问题和社会问题。 目前对废旧轮胎的处置大致分为4种：填埋、焚烧、生物降解、回收利用，从环境保护和节约能源的角度来看，回收利用是最理想的方法。而对废旧轮胎进行热解的最具潜力的回收利用方法之一。 二、热解原理 废旧轮胎热解是在缺氧或惰性气体中进行的不完全热降解过程，可产生液态、气态碳氢化合物和炭残渣，这些产品经过进一步加工处理可被转化成具有各种用途的高价值产品。 如液态产品可被转化成高价值的燃料油和重要化工产品。可见，废旧轮胎热解处理能够实现资源的最大回收和再利用，具有较高的经济效益和环境效益。 三、工艺简介 废旧轮胎经过清洗、切片或粉碎后磁选，分离出废钢丝，其余物质干燥预热后送入热解炉，在水蒸汽或氮气等惰性气体的保护下，进行热分解反应。将热解产生的气态烃和炭残渣作为热解炉燃料，使废胶块热解，并采用减压法将油、气迅速分离。 废旧轮胎热解的一般工艺流程图如下图所示：
四、废旧胎热解机理 废旧轮胎的热解顺序依次分为3个主要阶段：低沸点添加剂的分解、天然橡胶的分解、合成橡胶的分解。 废旧轮胎一般在200℃左右时开始失重，主要是增塑剂及其他有机助剂的分解；300℃时天然胶和合成胶开始裂解；500℃左右裂解基本完成。 五、热解产品 经分析，热解油大约有43MJ/kg的较高热值，可以作为燃料直接燃烧或作为炼油厂的补充给料。 同时，炭黑无需处理即可用做低等橡胶制品的强化填料或做色素使用，也可作为燃料直接使用。 六、热解设备 目前效能较高、使用较广的是动态受热式热解设备，动态受热式热解设备由中间螺旋体和外壳两部分组成，分为旋转式和搅拌式两种： 螺旋体固定、外壳转动为旋转式； 螺旋体转动、外壳固定为搅拌式。 动态受热式热解设备的特点： 旋转式热解设备外壳是在均匀旋转状态下受热，并将热量迅速均匀地传递给被裂解物料； 搅拌式热解设备是利用螺旋转动，使物料不断变换位置，将热量迅速均匀地传递给被裂解物料。 不论哪种方式都能使被裂解物料受热迅速和均匀。 动态受热式热解设备的优点： 1、由于物料不断改变受热位置，物料受热没有死角，裂解反应完全彻底； 2、由于物料受热均衡，加热温度相对较低，不凝气体减少出油率高； 3、由于加热温度低，裂解设备壳体上结焦少； 4、由于加热温度低，裂解设备的氧化脱炭现象少，设备使用寿命长。
废旧轮胎橡胶的裂解处理 工艺 Last revision on 21 December 2020
废旧轮胎橡胶的裂解处理工艺 将废轮胎橡胶裂解是最彻底的处理车用废橡胶的方法之一。裂解处理没有污染物排放，而且还可以回收燃料油和炭黑，有利于环保及资源利用，有较高的经济价值，被认为是当前处理废轮胎的最佳途径之一。废旧轮胎裂解现有热裂解、催化降解和微波解聚等三类工艺。 热裂解工艺 目前，热解技术主要包括：常压惰性气体热解技术、真空热解技术、熔融盐热解技术。 1．常压惰性气体热解 通常，在惰性气体中将废橡胶加热到500℃，可获得35％（与废橡胶的质量分数，下同）的固体残余物、55％的油和3％的气体。其中液体产物含有质量分数为的芳烃油和质量分数为的粗石脑油，固体则主要为粗炭黑，炭黑中含有质量分数为的硫和质量分数为～的灰分。 2．真空热解 真空热解是在减压和低温条件下分解橡胶，较其他热解方法有一些优势。在总压2～20kPa、温度510℃条件下把废橡胶裂解，可得50％的油品、25％的炭黑、9％的钢、5％的纤维和11％的气体；在总压、温度420℃条件下，可得55％的油品、35％的固体和10％的气体。 3．熔融盐热解
将轮胎碎块浸入氯化锂/氯化钾的低共熔混合物中，加热至500℃，产生47％的油、45％的固体残余物和12％的气体。油中大约包括质量分数为的芳烃油、质量分数为的链烯烃和质量分数为的石脑油。残余物中有炭黑类似物以及轮胎中未发生变化的纤维和钢丝成分。气体为C1～C4的石脑油和链烯烃混合物。 催化降解工艺 采用路易斯酸熔融盐催化剂进行废轮胎橡胶降解的方法，反应迅速。催化剂以氯化锌、氯化锡和碘化锑效果最佳。当采用质量分数为的锌和钴盐作为催化剂，混入废橡胶料中，可以使液体油、气体产品中的总硫量至少降低40％，液体产品中的总氮量降低50％。为提高相对分子质量较小的C1～C4烯烃的回收率，可在废橡胶中加入碱金属或碱土金属碳酸盐，这种催化剂在转化时，对增大异丁烯质量分数效果尤其明显。 微波解聚工艺 废轮胎微波解聚的微波发生装置的频率为2450MHz，输入功率为1100W，输出功率为580W。将已被破碎成5～10kg的块状废轮胎盛入容器中，再将容器放入微波发生器内，导入氮气，施加微波后，废轮胎块从内部发热，数十秒内废橡胶急速分解，局部热分解产生的有机气体从橡胶发生龟裂处喷射出来。分解后，炭黑残留原处并形成局部堆积，由于炭黑吸收微波，在连续施加微波的情况下碳黑变得赤热，加剧有机成分的排出，数分钟内废轮胎橡胶就会变为以炭黑为主体的黑色粉末。生成气体由导出管导出，经
再 生资源与循环经济 而且可以将废塑料还原成燃料和化学品，从而有效地回收废物资源。但是废塑料热解反应通常需要很高的温度，使得热解法回收废塑料过程变得复杂。分析比较了热解回收废塑料相对于其他方法的优势，并系统地阐述了塑料热降解的机理。 在综合国内外研究的基础上提出两种低温热解废塑料的方法：加催化热解和共热解。并利用塑料降解的自由基理论，分析了催化热解和共热解法降低塑料降解温度的机理。 关键词：废塑料；热解机理；催化热解；共热解中图分类号：X783.2 文献标志码：A 文章编号：1674-0912（2011）06-0037-05 作者简介：李向辉（1979-），男，河南洛阳人，工程师，学士，研究方向：废水治理与固废资源化。 塑料因具有许多优越的品质（如轻质、廉价、不生锈、耐腐蚀、可重复利用等）而在世界范围内得到了广泛应用。调查表明，1950年以来，塑料消耗量几乎以每年10%的速度在递增。随着我国经济的快速发展，塑料的人均消费量大幅度增长。目前我国已经成为世界第一大塑料消费国，塑料消费总量超过6000万t ，约占世界消费总量的1/4。世界各地的塑料平均消费量比较见图1。 塑料的日益广泛应用给人们生活带来极大方便的同时，也造成了大量的白色污染。塑料垃圾质轻且体积庞大，被丢弃后不易分解，造成土地板结，妨碍作物呼吸和吸收养分；在紫外线作用和燃烧时，排放出CO 、氯乙烯单体、HCl 、甲烷、NOx 、SO 2、烃类、芳烃、碱性及含油污泥、粉尘等污染水体和空气，含氯塑料焚烧释放二 恶英等有害物质[1]。 废塑料的处理显得越来越迫切和必要。回收利用是解决废塑料问题的最根本途径，其中利用化学热解法可以将废塑料转化为燃料和化学品。热解是指在无氧或缺氧的条件下进行的不可逆热化学反应,有机固体废弃物的热解最终可生成可燃气、热解焦油和焦炭。研究表明，废塑料通过加热裂解作用可以生成大量的高热值的液化油产物及气体产物[2]。由于塑料的耐热性能，塑料热解通常需要很高的温度（400℃）。有时为了获得高产量的化学原料，热解温度将高达700~900℃[3]。目前，国内外有关塑料热解的研究有很多，而有关低温热解法回收废塑料却鲜有报道。塑料热解过程大多在高温条件下进行，苛刻的反应条件是这项技术不能广泛应用的一个重要原因，因此探究低温条件下热解回收废塑料的方法及其机理具有十分重要的意义。文中系统地分析了塑料热降解过程中的反应机理，并在此基础上研究了低温热解废塑料的方法及其机理，旨在为低温条件下热解回收废塑料提供理论依据。 1目前我国常用的塑料处理方法比较 废塑料处理的主要方法包括填埋法、机械回收和热化学回收法。其中热化学回收又分为回收热能和回收燃料物质。目前我国常用的塑料处理方法如图2所示。 世界亚洲非洲西欧东欧美国日本中国印度 1980年 2000年 2010年 160140120100806040200 塑料的平均消费量k g /a 图1世界各地的塑料平均消费量比较
废轮胎回收技术 1 轮胎的再循环利用技术 我国及国际翻胎行业中对可翻新的旧轮胎称“胎体”(casing)，在我国翻新轮胎国家标准中，对可翻新的胎体均有详细界定，达不到翻新要求的则称废旧轮胎。 翻胎是旧轮胎循环利用的传统方式之一，优点是充分利用旧胎胎体的剩余功能，合理利用资源。据资料介绍，一条载重轮胎的翻新费用仅为同规格新胎制造成本的1/3，而其行驶里程却大大超过新胎的1/2。但从20世纪70年代起，国外翻胎业均呈下降趋势。原因一是翻胎业面临激烈的竞争以及新胎价格不断下降：二是人们对轮胎产品的要求日趋严格。目前，国外翻新轮胎品种集中于载重轮胎、工程机械轮胎和航空轮胎。而我国目前翻胎工厂遍布各地，规模大都属中小型，年总翻新能力不过400万-500万条，占新胎年产量的3%左右。长期以来，由于超载严重，目前我国轮胎的平均翻新率仅为20%，翻新次数也偏低，今后应努力提高翻修率和翻新次数。 尽管轮胎翻新延长了使用寿命，在一定程度上减少了轮胎的报废数量，但最终这些轮胎还是要报废的。此外，轮胎翻修对旧轮胎有很大的选择性，一般来说可供返修占旧轮胎总量的70%左右。所以要想彻底解决“黑色污染”，实现循环经济运作模式，应将以下回收利用方式作为主要手段。 一是生产再生胶，目前我国的再生胶年产量为120万t，居世界第1位，而发达国家考虑到能耗、污染等因素，再生胶生产持续萎缩，如美国2000年再生胶产量不足5万t，仅占当年废橡胶总量的2%-3%。二是化学裂解回收炭黑和燃料油，近几年来，美日欧各国科学家对此都有专题的研究报道，但迄今为止，尚未见到大规模工业化的生产装置。三是作为燃料提供能源，与大多数的煤比较，轮胎具有更高的热值(29-37 MJ/kg)，因而废轮胎被认为是一种有吸引力的潜在燃料。例如，废轮胎可用作水泥窑的燃料，其中的钢丝帘线或钢圈可以替代制造水泥所需的铁矿石成分，从而降低原料的成本。四是制成胶粒和细胶粉，随着粉碎技术的进步，胶粉生产已实现了工业化。进入21世纪，胶粉工业从传统的“废物利用、修旧利废”中提升为新兴的环保产业，胶粉生产被视为技术含量高、市场潜力大、具有广阔前景的新兴工业。目前全世界胶粉产量已达100万t，年创造价值在5亿美元左右。 2 废旧轮胎回收利用方式 2.1 再生胶的生产 再生胶是指废旧橡胶经过粉碎、加热，机械处理等物理化学过程，使其弹性状态变成具有塑性和粘性的，能够再硫化的橡胶。再生胶组份中除含橡胶烃外，还含有像炭黑、软化剂和无机填料之类的配合剂，它的特点是具有高度分散性和相互掺混性。再生胶从问世以来，很长时间都是以与橡胶掺用，作为橡胶的代用品来应用的，代用历史一直持续到20世纪60年代，此后便一直走下坡路。 我国作为再生胶的生产和使用大国，今后在再生胶发展上宜把重点放在以下方面。
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废轮胎热解油特性及其燃烧应用 作者：戴贤明， 陈汉平， 杨海平， 王贤华， 何广昌， DAI Xian-ming， CHEN Han-ping，YANG Hai-ping， WANG Xian-hua， HE Guang-chang 作者单位：华中科技大学煤燃烧国家重点试验室,湖北,武汉,430074 刊名： 可再生能源 英文刊名：RENEWABLE ENERGY RESOURCES 年，卷(期)：2009,27(2) 被引用次数：1次 参考文献(27条) 1.陈绍洲;常可怡石油加工工艺学 1998 2.CUNLIFFE A M;WALIAAMS P T Composition of oilsderived from the batch pyrolysis of tyres 1998 3.ROY C;CHAALA A The vacuum pyrolysis of used tires end-uses for oil and carbon Black products 1999(05) 4.BENALLAL B;ROY C;PAKDEL H Characterization of pyrolytic light naphtha from vacuum pyrolysis of used tyres comparison with petroleum naphtha 1995(11) 5.WILLIAMS P T;TAYLOR D T The molecular weiight range of pyrolytic oils derived from tyro waste 1994(02) 6.WILLIAMS P T;TAYLOR D T Aromatization of tyre pyrolysis oil to yield polycyclic aromatic hydrocarbons 1993(11) 7.张志霄废轮胎回转窑热解特性及应用研究 2004 8.MURUGAN S;RAMASWAMY M C;NAGARAJAN G Peformance,emission and combustion studies of a DIdiesel engine-using distilled tym pyrolysis oil-diesel blends 2008(10) 9.RODRIGUEZ I D;LARESGOITI M F;CABRERO M A pyrolysis of scrap tyres[外文期刊] 2001(01) 10.PAKDEL H;ROY C;AUBIN H Foramtion of dllimonene in used tire vacuum pyrolysis oils 1992 11.FIRESTONE TIRE RUBBER CO Tires disposal problem solved 1970(24) 12.DIEZ C;MARTINEZ O;CALVO L F Pyrolysis of tyres irfluence of the final temperature,of the process on emissions and the calorific value of the products Tecovered[外文期刊] 2004(05) 13.岑可法;姚强;骆仲泱高等燃烧学 2002 https://www.doczj.com/doc/b49247845.html,RESGOITI M F;CABALLERO B M;MARCO I D Characterization of the liquid products obtained in tyre pymlysis 2004(02) 15.WILLIAMS P T;BOTFRILL R P Sulphur-polycyclic aromatic hydrocarbons in tyre pyrolysis oil 1995(01) 16.MURENA F Kinetics of sulphur compounds in waste tyres pyrolysis 2000(02) 17.UNAPUMNUK K;KEENER T C;LU M Investigation into the removal of sulfur from tire defived fuel by pyrolysis[外文期刊] 2008(06) 18.ISABELDE M R;RODRIGUEZ M F;LARESGOITI M A Pymlysis of scrap tires[外文期刊] 2001(01) 19.KAMINSKY W;MENNERICH C Pyrolysis of synthetic fire rubber in a fluidised-bed reactor to yield 1,3-butadiene,styrene and carbon black 2001(01) 20.ROY C;HANS D;BELHOCINE B Characterization of naphtha and carbon black obtained by vacuum pyrolysis of polyisoprene rubber[外文期刊] 1997(01)
几种常见塑料热解研究 摘要本文利用热分析法(DSC)和直接加热法对常见塑料进行了 热分析研究，对含碳氢、氮、氧、卤素等不同元素塑料的热分解行为进行分析，发现含阻燃元素( 如含氮、卤元素)的塑料分解温度较高，而含碳氢、碳氢氧的塑料分解温度低且容易燃烧。塑料随初始环境温度的升高，分解速度加快，但不同塑料的变化情况不同。 关键词 DSC 热分解塑料 1 前言 塑料是以合成树脂为基本成分，在一定条件(温度、压力)下可以流动成型，成型后能保持其形状的材料。随着高分子学科的创立，石油化工工业的飞速发展，成型加工技术的开拓，使得以高分子材料为基础的塑料跻身于金属、纤维和硅酸盐的三大传统材料之列，被称为重要的新型材料之一。塑料的原材料丰富，制造容易，性能优异，成本低廉，适应性强，从最初作为部分金属、木材、皮革及无机材料的代用品，发展到从国防建设到日常生活与国民经济密切相关的各个新领域。在建筑内部装修以及人们日常生活中应用都十分广泛，需求量也越来越大。但塑料又具有可燃性，且在燃烧过程中具有热量大、温度高、燃烧快以及释放出大量有毒气体的特点，这就给火灾扑救、人员逃生带来许多问题。因此，研究塑料在高温下的热分解特性，对
进一步了解其使用的消防安全性是很重要的。 2 实验部分 2 1 原材料 聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚甲醛、聚胺脂泡沫、有机玻璃、聚氯乙烯 规格：20目左右(空气中热裂解测试)，100目(DSC分析) 2 2 实验仪器 差式扫描量热仪：在空气气氛中用瑞士Mattle TA4000系统、DSC25、升温速率10.0℃/min ，标准铝坩埚，以α-Al2O3为参比物，DSC曲线由GraphWare TA72软件处理进行测定。 可控温马伏炉、电子天平。 2 3 测试方法 23 1 热现象的测试方法 参照GB/T 13464-92《物质热稳定性的热分析方法》。 23 2 空气中热裂解测试方法 将各种塑料置于规定温度的马伏炉中，间隔一定时间取出，冷却称量，计算失重率。 2 4 实验方法 24 1 DSC分析 (1)将各种塑料加工成碎屑，使之通过100目筛，然后置于干燥皿中待用
关于废轮胎废塑料热裂解处理的介绍资料 随着人类社会的发展和人民生活水平的提高,汽车工业得到迅速发展,废轮胎量亦随之大量增加。2004年,国内废轮胎已超过 1.12 亿条, 约320(万吨,预计到,2015年将达到2.15亿条,约,643万吨。 据中国轮胎循环利用协会会长朱军介绍，2015年全国废旧轮胎产生量在3.3亿条左右，重量达1200万吨。事实上，废旧轮胎“一身是宝”，可以生产出再生橡胶、橡胶沥青、防水材料等产品，在高温下，还可以分离提取燃气、油、炭黑、钢铁或直接热能利用，产业潜力很大。 目前来看，国内轮胎循环利用行业起步较晚，规模小且分散，行业发展水平低。四川每年产生废轮胎约50万吨，大部分通过中小型回收企业处理加工，新的应用技术难以得到推广应用。“好消息是，最近四川已有两个轮胎循环利用产业园启动建设，有助于形成产业链规模效应。”朱军说。7月以来，绵阳市盐亭县和广安市先后签下轮胎循环利用产业园项目，投资额均在10亿元以上，建成后每年可处理35万吨的废旧轮胎。 废轮胎属于高分子聚合物材料,自然条件下很难降解, 长期弃于地表或埋于地下都不会腐烂变质。传统的废轮胎处理方法主要包括。就地堆放、填埋和简单焚烧。废轮胎就地堆放不但占用土地和空间资源,易引起火灾,而且危害人的健康,人们将其形象称之为“黑色污染”。 填埋需要大量的土地资源, 且难以自然分解。简单焚烧虽可有效减少废轮胎的数量和体积, 但其在燃烧过程中所产生的有毒气体会严重污染大气环境, 危害人畜的健康。为此,如何解决废轮胎所引起的一系列社会环境问题, 已成为亟待解决的重要问题。 目前废轮胎处理的方法主要包括：整体利用、再生利用和热利用。整体利用通常包括旧轮胎翻新利用和废旧轮胎改制利用。再生利用通常包括用废轮胎制胶粉和再生胶。热利用主要包括废轮胎的焚烧和热解。 日前，工信部公布了《废旧轮胎综合利用指导意见》。该意见的相关内容显示，到2015年，我国巨型工程轮胎翻新率要进步到30%，载重轮胎翻新率要进步到25%，轿车轮胎翻新实现零的突破；再生橡胶(39130,-730.00,-1.83%)年产量
废旧轮胎热裂解燃料油Last revision on 21 December 2020
废旧轮胎热解燃料油 一、背景 随着汽车工业的发展，对轮胎等橡胶制品的需求量也日益增多，于此同时，废旧轮胎的产生量也急剧增加。 大量的废旧轮胎的堆积不仅占用土地、污染环境、危害居民健康，而且极易引起火灾，从而造成资源的极大浪费，是一种危害越来越大的“黑色污染”。因此，对废旧轮胎的处理已经成为十分紧迫的环境问题和社会问题。 目前对废旧轮胎的处置大致分为4种：填埋、焚烧、生物降解、回收利用，从环境保护和节约能源的角度来看，回收利用是最理想的方法。而对废旧轮胎进行热解的最具潜力的回收利用方法之一。 二、热解原理 废旧轮胎热解是在缺氧或惰性气体中进行的不完全热降解过程，可产生液态、气态碳氢化合物和炭残渣，这些产品经过进一步加工处理可被转化成具有各种用途的高价值产品。 如液态产品可被转化成高价值的燃料油和重要化工产品。可见，废旧轮胎热解处理能够实现资源的最大回收和再利用，具有较高的经济效益和环境效益。 三、工艺简介 废旧轮胎经过清洗、切片或粉碎后磁选，分离出废钢丝，其余物质干燥预热后送入热解炉，在水蒸汽或氮气等惰性气体的保护下，进行热分解反应。将热解产生的气态烃和炭残渣作为热解炉燃料，使废胶块热解，并采用减压法将油、气迅速分离。
废旧轮胎热解的一般工艺流程图如下图所示： 四、废旧胎热解机理 废旧轮胎的热解顺序依次分为3个主要阶段：低沸点添加剂的分解、天然橡胶的分解、合成橡胶的分解。 废旧轮胎一般在200℃左右时开始失重，主要是增塑剂及其他有机助剂的分解；300℃时天然胶和合成胶开始裂解；500℃左右裂解基本完成。 五、热解产品 经分析，热解油大约有43MJ/kg的较高热值，可以作为燃料直接燃烧或作为炼油厂的补充给料。 同时，炭黑无需处理即可用做低等橡胶制品的强化填料或做色素使用，也可作为燃料直接使用。 六、热解设备 目前效能较高、使用较广的是动态受热式热解设备，动态受热式热解设备由中间螺旋体和外壳两部分组成，分为旋转式和搅拌式两种： 螺旋体固定、外壳转动为旋转式； 螺旋体转动、外壳固定为搅拌式。 动态受热式热解设备的特点：
废旧轮胎橡胶的裂解处理工艺 将废轮胎橡胶裂解是最彻底的处理车用废橡胶的方法之一。裂解处理没有污染物排放，而且还可以回收燃料油和炭黑，有利于环保及资源利用，有较高的经济价值，被认为是当前处理废轮胎的最佳途径之一。废旧轮胎裂解现有热裂解、催化降解和微波解聚等三类工艺。 热裂解工艺 目前，热解技术主要包括：常压惰性气体热解技术、真空热解技术、熔融盐热解技术。 1．常压惰性气体热解 通常，在惰性气体中将废橡胶加热到500℃，可获得35％（与废橡胶的质量分数，下同）的固体残余物、55％的油和3％的气体。其中液体产物含有质量分数为0.51的芳烃油和质量分数为0.33的粗石脑油，固体则主要为粗炭黑，炭黑中含有质量分数为0.2的硫和质量分数为0.10～0.15的灰分。 2．真空热解 真空热解是在减压和低温条件下分解橡胶，较其他热解方法有一些优势。在总压2～20kPa、温度510℃条件下把废橡胶裂解，可得50％ 的油品、25％的炭黑、9％的钢、5％的纤维和11％的气体；在总压
0.3kPa、温度420℃条件下，可得55％的油品、35％的固体和10％的气体。 3．熔融盐热解 将轮胎碎块浸入氯化锂/氯化钾的低共熔混合物中，加热至500℃，产生47％的油、45％的固体残余物和12％的气体。油中大约包括质量分数为0.21的芳烃油、质量分数为0.34的链烯烃和质量分数为0.45的石脑油。残余物中有炭黑类似物以及轮胎中未发生变化的纤维和钢丝成分。气体为C1～C4的石脑油和链烯烃混合物。 催化降解工艺 采用路易斯酸熔融盐催化剂进行废轮胎橡胶降解的方法，反应迅速。催化剂以氯化锌、氯化锡和碘化锑效果最佳。当采用质量分数为0.01的锌和钴盐作为催化剂，混入废橡胶料中，可以使液体油、气体产品中的总硫量至少降低40％，液体产品中的总氮量降低50％。为提高相对分子质量较小的C1～C4烯烃的回收率，可在废橡胶中加入碱金属或碱土金属碳酸盐，这种催化剂在转化时，对增大异丁烯质量分数效果尤其明显。 微波解聚工艺 废轮胎微波解聚的微波发生装置的频率为2450MHz，输入功率为1100W，输出功率为580W。将已被破碎成5～10kg的块状废轮胎盛入
随着科技发展与时代得进步,汽车得数量日益增多,汽车得到来给人们得出行带来了极大得便利,但随之而来得废旧轮胎得数量也逐渐增多。如果我们利用环保得废旧轮胎炼油设备对这些废旧轮胎进行加工处理,那么就可以变废为宝,把废旧轮胎变成裂解油、炭黑等燃料。 今天就为大家详细讲解废旧轮胎炼油工艺! 一、工艺流程 燃烧气体→喷淋除尘→水环脱硫→尾气吸附 ↑ 原料→破碎→密封输喂料→裂解蒸馏→分离→气体一次冷凝→二次冷凝→尾气回收减压→引进裂解釜燃烧 过滤→成品油 分离炭黑→降温→风选→包装 袋式除尘 ? 二、制备燃料油得工艺流程 1、基本流程 采用回转窑热解技术，废旧轮胎回转窑热解技术较其它工艺更为广泛，回转窑热解炉优势在于对废旧轮胎进料粒径破碎程度要求低，而且热解炭性质十分均匀，不需要高负压,而就是采用风机引起得微
负压条件,生产安全,设备投入小,收益快,就是目前应用最为广泛得一种生产工艺。 基本流程就是:将废旧轮胎放进裂解斧中，加热升温，脱水,然后升温,轮胎融化然后气化,经冷凝器冷凝，分离器分离,振荡过滤可得到液体轮胎油。具体流程如下图１所示: ２、操作要点 进料:进料即将废旧轮胎投入到裂解斧中,此过程可以人工进料、平板输送机进料与液压进料机进料等方式,最新工艺工厂通常采用液压进料机进料,因其生产效率高,节省人力,不用冷却裂解釜缩短生产周期,同时安全等优点而被众多工厂广泛采用。
裂解气化 废旧轮胎投入到裂解斧中,然后加热升温裂解斧,使裂解斧中得温度逐渐升至100℃,此过程中废轮中得水分及小分子物质会挥发,然后析出沉降至分离器中放出,随着水分及小分子物质逐渐挥发完全,裂解斧中得温度就会继续上升，达到140℃时,废轮胎开始融化成液态,打开转动,使得转炉转动,温度继续升高，已经融化得轮胎会随着温度得升高而逐渐气化，等裂解斧中得温度上升到２6０℃－２80℃时,然后维持6－1２h(根据气化情况而定),此时压力在1、2ｋｇ／㎡,直到完全气化,气化得气体会到冷凝器中冷凝。 燃烧油冷凝 经裂解斧气化得气体,经过离心分离器去除灰尘等杂质，然后进入粗口经、直通式冷凝器中冷却,经冷凝器冷却得到得液体油进入毛油储罐,然后经油泵打入振动过滤机中过滤,进一步去除杂质，可得到
第42卷第1期2015年1月世界橡胶工业World Rubber Industry 0 前 言 随着经济的发展和汽车工业的繁荣，轿车已走进千家万户，废轮胎的产量也日益增多。目前，世界各国废旧轮胎的积存量已达30亿条，而且每年以10亿条的速度不断增长[1]。 因此，废轮胎如何合理、高效利用已成为社会广泛关注的问题。 在废旧轮胎综合利用方面，我国已初步形成废旧轮胎翻新再制造、废轮胎生产再生橡胶、橡胶粉和热裂解四大业务板块。各种回收手段都满足了一定的生活、生产需要，但前三种处理废轮胎的方式有其局限性，原型利用量很少，不到废轮胎的1%；轮胎的翻新只是在胎体没有受损的情况下才具有可操作性，而且对轮胎规格也有限制；硫化胶粉的制备因在低温冷冻条件下进行，因此需要能源密集型设备；生产再生胶的过程会产生严重的废气，废气处理的成本高、难度大，而且生产再生胶的利润低，劳动强度和 能源消耗也大，所以许多西方国家已经逐渐淘汰了这种处理废橡胶的方式。 热裂解技术是废轮胎在缺氧或者惰性气体存在的条件下将橡胶高分子在合适的温度下裂解为裂解气、裂解油和裂解炭黑，裂解气是轮胎热解的能量来源，油品和再生炭黑为废轮胎热解的主要产品，而从产品的品质和价格角度看，再生炭黑是轮胎热解的关键产物，其品质和市场应用制约着废轮胎热解回收过程的经济性。近几年，很多学者在废轮胎的热裂解方面做了大量研究，包括裂解设备的开发，裂解工艺条件的优化，裂解产物的表征、改性以及应用。废轮胎的热裂解所带来的经济效益以及其独特的优势也受到越来越多的关注。 为提高废旧轮胎综合利用水平，实现资源的循环利用，工信部在2011年1月组织编制了《废旧 轮胎综合利用指导意见》 [2] ，确定了合理回收利用废轮胎的目标：到2015年，废轮胎热裂解处理量达到12万 t ，促进热裂解技术不断优化，确保运行 废轮胎热裂解研究进展 摘 要：废轮胎是继“白色污染”后的又一大污染——“黑色污染”，世界各国都在积极寻求科学的方法处理废轮胎。近年来，废轮胎的热裂解受到了广泛的关注。介绍了废轮胎裂解处理的优势，热裂解技术和工艺，裂解产物的表征、改性和应用，以及裂解技术今后的发展前景。 关键词：废轮胎；热裂解；裂解产物；改性 中图分类号：X783.3 文献标志码：B 文章编号：1671-8232(2015)01-0041-06 作者简介：刘英俊（1991— ），女，山东潍坊人，青岛科技大学硕士研究生，主要从事废旧轮胎热裂解炭黑的改性和应用方面的研究。 刘英俊, 乔慧君, 杜爱华 （青岛科技大学高分子科学与工程学院, 山东 青岛 266042） V ol. 42 No.1：41～46 Jan. 2015