[发明专利]废旧轮胎制备热解炭黑工艺方法

权利要求书

1.废旧轮胎制备热解炭黑工艺方法，其特征是：步骤一，废旧轮胎热解以回收热解油和热解碳为主要目的，进一步制备燃料油、碳黑产品，热解气作为主要产物无疑是不经济的，原因是提高热解气的得率需要更高热解温度550～600℃才能使分子量更大的热解油链烃断裂生成分子量较小的甲烷、乙烷、乙烯、丙烯组分为主的热解气，更高热解温度使得一部分能源白白耗费在破坏分子链上，降解热解油生成的热解气易燃易爆且不易储存运输；再有为了降低热解反应炉造价及利于机械加工的要求，炉体材料选择Q345R钢材，考虑到Q345R钢材高温下的许用应力要求，即不超过475℃温度下使用，综合考虑上述因素，废旧轮胎的热解工艺温度设计为350～400℃，废旧轮胎热解的热源则是回收利用热解气燃烧产生的高温烟气，热解气为热解油经冷凝后常温下不凝可燃气体，低位热值17～54MJ/Nm³；步骤二，由于传热效率、传热温差的要求，废旧轮胎热解气燃烧窑炉出口至立式热解塔体夹套、回转耙辊进口的烟气温度控制在550～560℃之间，经立式热解塔体、回转耙辊换热后排烟温度为410～420℃，传热平均温差为140℃，因此热解气燃烧窑炉能够对热解气燃烧产生的高温烟气温度进行调控，需要引入冷源与高温烟气混合，通过调整两者组分比例达到热解工艺所需的温度，出于废旧轮胎热解工艺中物料平衡、水平衡、能量平衡的要求，以及节约能源、减少排放、循环利用的总目标，热解气燃烧窑炉输出高温烟气经立式热解塔体、回转耙辊换热后的排放废气，氧含量已经降为3%以下，温度为410～420℃，由于回转耙辊的动密封高温工作条件下承压有限，设计的绝对压力为不超过105kPa，因此排放废气虽然有较高焓值却压力较低，其压力指标低于燃烧器二次风进口、热解气燃烧窑炉冷源入口112～118kPa压力要求，无法直接回收利用，但是排放废气的进口绝对压力为105kPa，而排放废气出口直接连通烟囱，蒸汽喷射泵的蒸汽来源为热解油冷凝产生饱和蒸汽，压力0.35～0.4MPa，工作压力0.35～0.4MPa蒸汽在拉瓦尔喷咀中加速形成超音速射流，蒸汽经过喷咀的出口到扩压管入口之间的混合室，由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区，从而引射废气透平的排放废气，使排放废气的出口压力降至50～55 kPa，废气透平进出口压力差达到52～57kPa，动叶轮能够可靠的工作，引射的排放废气被卷吸至混合室与工作蒸汽混合，而后逐渐形成单一均匀的混合流体，经过扩压管减速压缩到一定的背压后排出，而混合流体的压缩阶段，即扩压管中的两股流体一边继续进行能量交换，一边逐渐压缩，将动能转化为压力能，并将混合流体排出蒸汽喷射泵，因此蒸汽喷射泵可以根据热解气燃烧器参混气体和热解气燃烧窑炉冷源气体的要求调节不同的压力混合流体，将混合流体收集起来送入膨胀罐，膨胀罐输送出的惰性尾气一路可以直接供热解气燃烧器作为参混气体使用，另一路冷凝后供热解气燃烧窑炉作为冷源气体使用；步骤三，惰性尾气进一步冷却到常温并脱除水分的惰性不凝气，氧含量低于3%，水分含量低于0.3g/m³，温度20～25℃，而热解碳从热解反应炉排出的温度为350～400℃，可用惰性不凝气作为热解碳破碎研磨的保护冷却工作气体，利用链辊破碎研磨后热解碳颗粒与废钢丝的沉降速率的明显差别，采用惰性不凝气将上述两者分离，链辊回转滚筒研磨获得的热解碳粒径为41～57μm，进一步采用循环流化床气流粉碎机超细粉碎，粒径达到0.5～1μm，由于热解碳颗粒在高速气流中碰撞破碎，颗粒表面较机械剪切破碎更为光滑，粒径更小，活性更高，更容易被橡胶胶料包覆浸润，因此同等CTAB法比表面积下的硫化胶拉伸强度、撕裂强度、耐磨性较高。

2.根据权利要求1所述的废旧轮胎制备热解炭黑工艺方法，其特征是：参照涡轮增压的工作原理，考虑排放废气压力较低，选择进气端压力损失较小的轴向进气、垂直向上排气方式，悬臂式转子结构，利用排放废气经静叶栅及动叶轮膨胀作功，热能转变为动叶轮旋转的机械能，动叶轮又带动行星增速器驱动压气涡轮，压气涡轮压送空气使之增压进入燃烧器，替代了燃烧器输送的预混空气所需的鼓风机。

3.根据权利要求1所述的废旧轮胎制备热解炭黑工艺方法，其特征是：废气透平的背压为大气压力101 kPa，进出口压力差不足以克服静叶栅及动叶轮的流道压力损失而造成动叶轮止转，因此需要设计一套蒸汽喷射泵通过较高压力蒸汽引射排放废气，使排放废气的出口压力降至50～55 kPa，那么废气透平进出口压力差达到52～57 kPa，动叶轮能够可靠的工作。