采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统

摘要

本发明公开了一种采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统。它由燃烧室、多个废轮胎间歇热裂解装置、冷凝器、余热锅炉、储油罐、储气罐、气瓶、加热器、蒸馏塔以及阀门和连接管道组成。工作过程中，置于各间歇热裂解装置内的废轮胎在高温烟气加热下发生裂解，其中气态产物经冷凝器冷却后得到不凝气和燃料油，燃料油再经加热器部分汽化进入蒸馏塔，进一步分离得到轻态油和渣油产品。以钢丝和炭黑为主的固态产物则在裂解周期结束时磁选分离。系统裂解所需热量由自身产生的不凝气燃烧后直接供给。整套系统能量利用合理，制造成本和运行成本低廉，清洁无污染。

说明书

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化再生处理领域，特别涉及一种采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统。

背景技术

废轮胎热裂解是通过外部热源加热使其有机组分发生分解反应，继而得到与炼油工业产品相似的油、气和炭黑等初级产物，再经进一步的分离提纯后获取化工原料。废轮胎热裂解技术的分类方式有很多种，其中按加热方式可分为外热式和内热式，按照能量供给方式可分为普通热解、自热热解、等离子热解和微波热解等。目前较常使用的分类方式是按采用的反应器形式进行分类，可分为固定床、流化床、移动床、烧蚀床以及回转窑等。各种不同的热解方式一般都有其特定的目的，即主要回收热解产物中的某一种或两种主要物质。近年来有关废轮胎热裂解的研究越来越多，并取得进展。英国Leeds大学Williams教授等人开发了废轮胎固定床反应器，该反应器装在一个内衬陶瓷的大容器内，采用油燃烧器加热和密封盖密封，能进行破碎轮胎和整条轮胎的热裂解。但该系统只能批量给料，不能够长期连续运行，且热解条件不易维护，整胎裂解导致的金属胎骨缠绕问题没有得到解决。中科院广州能源研究所等单位进行了以循环流化床反应器为主体的废轮胎热解油化装置的研究。流化床热解属内热式，改善了传热条件和温度控制，但其裂解气热值较低，且生成气体带走的显热多，热损失大，同时在流化床中实现真空操作也很困难。意大利ENEA研究中心等机构则进行了回转窑热解系统的研究。与固定床、流化床相比，回转窑反应器对废轮胎种类、型号和形状尺寸的适应性更广泛。但由于回转窑是靠本身庞大的筒体旋转来使物料热解表面不断更新达到充分热解目的的，对动设备要求很高；另一方面由于热解在低氧环境进行，所以回转窑在旋转的同时还必须保证密封，这给设备制造增添了很大困难。此外由于回转窑体积庞大，且必须耐高温，因此设备投资较大。

目前，我国在废旧轮胎回收利用方式上、技术上并不比发达国家落后，主要差距是在管理、立法、优惠政策上。在管理上，缺少规范的回收体系，目前废旧轮胎回收主要靠进城拾荒者自发形成的“回收-运输-简单加工-集散”的系统；在立法和优惠政策上，缺少针对废旧轮胎回收、加工处理再利用的有关法律法规和经济鼓励、优惠政策等补偿机制。同时产业结构不合理，缺少废轮胎加工处理防止二次污染的技术要求和技术标准，土法炼油、小规模生产再生胶等加工处理企业二次污染严重。尤其是土法炼油这一近年兴起的违法行业，采用简易圆筒结构裂解塔，以获取油品为目的，将裂解产生的大量含硫化氢、二氧化硫等致癌气体的不凝可燃气直接排放到大气中，同时露天操作，炭黑粉尘污染严重，随意堆放的有毒有害废渣令炼油厂周围植被遭到破坏，土地和水源也被严重污染。

因此，在目前废旧轮胎数量剧增的严峻形势下，在目前我国对废旧轮胎不仅不免税而且税率高于其他加工行业，不仅无补贴，而且废旧轮胎需要高价买，需要外购，这种政策上的不平等不利环境下，开发成本相对低廉的清洁无污染的废轮胎间歇热裂解装置及其资源化再生处理系统具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统，它能将废旧轮胎完全裂解为炭黑、燃料油和可燃气等有用产品，对环境友好，清洁无污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括燃烧室、多个废轮胎间歇热裂解装置、两个冷凝器、余热锅炉、储油罐、储气罐、气瓶、加热器、蒸馏塔以及阀门和连接管道。燃烧室经总阀门及并接的子阀门与各废轮胎间歇热裂解装置的烟气入口管连接，并联的废轮胎间歇热裂解装置的烟气出口管接余热锅炉，烟气经余热锅炉吸热后又被引入燃烧室的第一个进口；并联的废轮胎间歇热裂解装置的裂解气出口管经并接的阀门分别接冷凝器第一冷凝器和第二冷凝器的出气口接储气罐，储气罐的一个出口与燃烧室的第二个进口相连，第一冷凝器和第二冷凝器的出油口接储油罐后依次与加热器和蒸馏塔串接，蒸馏塔分别开有气出口、轻态油出口和渣油口；燃烧室的第三个进口接空气。

所述的每个废轮胎间歇热裂解装置均由圆柱形筒体、椭圆盖板和平底板构成封闭腔体，腔体底部设有支架和盛放轮胎及其固态产物的吊篮，其中最底部吊篮是用钢板焊制的敞口篮，其他吊篮是用钢筋焊制的筛网篮；圆柱形筒体外侧带有整体夹套，构成高温烟气流动的螺旋形通道；圆柱形筒体下部设有烟气入口管，上部设有烟气出口管，顶部椭圆盖板上设有裂解气出口管。

所述的椭圆盖板中央装有能快速开启的齿啮接头莲蓬喷头。

所述的圆柱形筒体上部边沿焊有敞口半环槽，内部充满水，与浸于水中的椭圆盖板共同实现系统密封。

本发明与背景技术中提及的废轮胎土法炼油技术及废轮胎连续热裂解装置相比具有的有益效果是：

(1)制造成本和运行成本低廉：本发明中的间歇热裂解装置结构简单，采用整体夹套加热，不涉及动密封问题，制造成本低廉；同时间歇操作，整条轮胎即能裂解，无须粉碎，因此省去了连续运行必须配备的前处理切割机，设备投资大大降低；此外，本发明中的废轮胎资源化再生处理系统采用自身裂解产生的不凝气作为热源，操作方便，劳动强度小，人力消耗少，故运行成本较低。但由于该系统的间歇热裂解装置采用耐高温的不锈钢制造，使用寿命是土法炼制炉的4～5倍；

(2)清洁无污染：间歇热裂解炉上部带有充满液体的半环槽，与顶部椭圆盖板配合实现静密封，运行过程无裂解气外泄；同时顶部椭圆盖板上的莲蓬喷头在裂解周期结束时会洒水冷却，进而出料过程无粉尘污染。此外，裂解产生的不凝可燃气都被导入储气罐缓冲，而后送入燃烧室燃烧，为废轮胎热解提供热媒，不会对环境产生热污染。

(3)能量利用合理：本发明中的废轮胎资源化再生处理系统利用自身裂解气的燃烧产物来提供热量，可实现系统能量的自给自足；且被吸热降温的烟道气从裂解炉排出后仍温度较高，因此又被引入余热锅炉，能获取生产生活所需热水；

(4)产物品质较高，效益明显：采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统，向存放于储油罐中的裂解油施加了除臭剂和抗凝剂，之后又进行了蒸馏分离操作，将含量较高的苯、甲苯和二甲苯等轻质有用组分分离出来作为化工原料，提高了产物附加值，经济效益明显。

附图说明

图1是采用间歇热裂解装置的废轮胎资源化再生处理系统的结构示意图；

图2是废轮胎间歇热裂解装置结构示意图。

图中：1、燃烧室，2、废轮胎间歇热裂解装置，2.1、平底板，2.2、烟气入口管，2.3、圆柱形筒体，2.4、夹套，2.5、筛网篮，2.6、敞口半环槽，2.7、椭圆盖板，2.8、莲蓬喷头，2.9、裂解气出口管，2.10、烟气出口管，2.11、敞口篮，2.12、支架，3-1、3-2、冷凝器，4、余热锅炉，5、储油罐，6、储气罐，7、气瓶，8、加热器，9、蒸馏塔。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括燃烧室1，多个废轮胎间歇热裂解装置2，两个冷凝器3-1、3-2，余热锅炉4，储油罐5，储气罐6，气瓶7，加热器8，蒸馏塔9以及阀门和连接管道。燃烧室1经总阀门及并接的子阀门与各废轮胎间歇热裂解装置2的烟气入口管2.2连接，并联的废轮胎间歇热裂解装置2的烟气出口管2.10接余热锅炉4，烟气经余热锅炉4吸热后又被引入燃烧室1的第一个进口；并联的废轮胎间歇热裂解装置2的裂解气出口管2.9经并接的阀门分别接冷凝器3第一冷凝器3-1和第二冷凝器3-2的出气口接储气罐6，储气罐6的一个出口与燃烧室1的第二个进口相连，第一冷凝器3-1和第二冷凝器3-2的出油口接储油罐5后依次与加热器8和蒸馏塔9串接，蒸馏塔9分别开有气出口、轻态油出口和渣油口；燃烧室的第三个进口接空气。

如图2所示，所述的每个废轮胎间歇热裂解装置2均由圆柱形筒体2.3、椭圆盖板2.7和平底板2.1构成封闭腔体，腔体底部设有支架2.12和盛放轮胎及其固态产物的吊篮，其中最底部吊篮是用钢板焊制的敞口篮2.11，其他吊篮是用钢筋焊制的筛网篮2.5；圆柱形筒体2.3外侧带有整体夹套2.4，构成高温烟气流动的螺旋形通道；圆柱形筒体2.3下部设有烟气入口管2.2，上部设有烟气出口管2.10，顶部椭圆盖板2.7上设有裂解气出口管2.9。

所述的椭圆盖板2.7中央装有能快速开启的齿啮接头莲蓬喷头2.8，它在裂解过程关闭，裂解周期结束时洒水以实现裂解炭黑的快速冷却。

所述的圆柱形筒体2.3上部边沿焊有敞口半环槽2.6，内部充满水，与浸于水中的椭圆盖板2.7共同实现系统密封。

运行过程中，首先将废轮胎放入环状分布的废轮胎间歇热裂解装置2，然后用氮气驱除反应系统内的残留氧，并采用油燃烧器对其加热，随着热解的进行，石油燃料便用热解出的不凝可燃气燃烧产物代替。反应过程中蒸发出来的气态裂解产物通入冷凝器3-1和冷凝器3-2冷却，分离出不凝气和裂解油。不凝气收集在储气罐6，一部分通入气瓶7进行分装再利用，另一部分则通入燃烧室1作为热媒燃料使用。裂解油经加热器8加热后通入蒸馏塔9进行蒸馏，用水回流冷却，将裂解油分离成渣油、柴油、汽油以及苯、甲苯、二甲苯等有用的化工原料。裂解产生的固态产物经过磁选等进一步处理，得到钢丝、炭黑等产品。此外，裂解炉出口的烟道气温度仍有400℃左右，被通入余热锅炉4进行热量再利用，之后一部分引入燃烧室1参与燃烧，提高能源利用率，另一部分则直接排空。