橡胶软化油加工装置及橡胶热解气体处理方法

摘要

本发明提供了一种橡胶软化油加工装置及橡胶热解气体处理方法，橡胶软化油加工装置包括机架、螺杆输送机、双螺杆挤出机、第一燃气炉，以及第一燃烧筒；机架上设有预热室；螺杆输送机位于预热室内，螺杆输送机内设有导热油套；第一燃气炉用于燃烧双螺杆挤出机的内的热解气体；第一燃烧筒设于第一燃气炉的正上方，筒壁内设有第一加热流道，第一加热流道的进液口和出液口分别与导热油套的出液口和进液口通过油管对应连通，油管上串设有循环泵。本发明提供的橡胶软化油加工装置，能够对热解气体进行燃烧处理，提高加工环保性，并利用燃烧热对螺杆输送机进行加热，从而能够降低预热室本身的加热功耗，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明属于橡胶循环利用技术领域，具体涉及一种橡胶软化油加工装置及橡胶热解气体处理方法。

背景技术

橡胶加工过程中需要使用软化油以改善橡胶的性能，橡胶软化油中用量最大的是芳烃油，普通的芳烃油中含有较多的多环芳烃，由于多环芳烃具有致癌致畸等有害属性，因此橡胶产品中的多环芳烃含量必须进行严格控制，基于这种现象，目前研究开发出了在300℃左右利用微热解催化剂和相关设备，将废轮胎(橡胶)胶粉加工成为环保型橡胶软化油的技术，最终产品检测多环芳烃含量0.4ppm，远低于标准线(欧盟)的50ppm，且经过生产验证，产品不仅能够起到橡胶软化作用，同时还对橡胶性能具有补强效果。当前用于废橡胶加工软化油的主要设备是双螺杆挤出机，双螺杆具有锥形强制喂料段、挤压剪切段、挤出段等不同的功能模块，并通过加热及冷却手段将双螺杆挤出机的工作温度控制在280～350℃，使胶粉在热、力作用下实现微热解，从而获得软化油，在橡胶微热解过程中会产生热解气体，虽然采用该工艺产生的热解气体的危害性极小，但是采用直接排空的方式仍然不利于环保，另外，由于在将胶粉送入双螺杆挤出机之前需要先对胶粉、微热解催化剂、活化剂等按比例混合，并将混合粉料在100℃左右的温度环境下进行塑化处理，这就需要另外设置预热室对混合粉料进行加热，因此整个工艺过程对热量的需求极大，从而导致利用废橡胶加工获得的软化油成本高，增加了企业运营负担。

发明内容

本发明实施例提供一种橡胶软化油加工装置及橡胶热解气体处理方法，旨在提高采用废橡胶加工软化油的环保性，并降低加工成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：第一方面，提供一种橡胶软化油加工装置，包括机架、螺杆输送机、双螺杆挤出机、第一燃气炉，以及第一燃烧筒；其中，机架上设有预热室；螺杆输送机设于机架上，且位于预热室内，用于在设定温度条件下将混合粉料塑化并挤压排出，螺杆输送机的机筒内壁镶嵌有导热油套；双螺杆挤出机设于机架上，进料端与螺杆输送机的出料端连接，用于在设定温度条件下将塑化的混合粉料微热解并形成软化油排出；第一燃气炉设于双螺杆挤出机的出料端侧壁上，第一燃气炉的进气管与双螺杆挤出机的内腔连通，用于燃烧双螺杆挤出机内产生的热解气；第一燃烧筒设于第一燃气炉的正上方，第一燃烧筒的筒壁内设有第一加热流道，第一加热流道的进液口和出液口分别与导热油套的出液口和进液口通过油管对应连通，油管上串设有循环泵。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，双螺杆挤出机的前半段为微热解段，后半段为挤出段，其中，第一燃气炉设于挤出段的末端，微热解段的末端设有第二燃气炉，第二燃气炉上设有第二燃烧筒，第二燃烧筒的筒壁内设有第二加热流道，第二加热流道与第一加热流道串联连接。

一些实施例中，第一加热流道的进液口与第二加热流道的出液口连通，第一加热流道的出液口与导热油套的进液口连通，第二加热流道的进液口与导热油套的出液口连通。

一些实施例中，第一加热流道和第二加热流道均为螺旋盘绕结构，导热油套内部为螺旋盘绕结构的螺旋油孔。

一些实施例中，微热解段的前端设有与其内腔连通的第一助燃气体管；挤出段的前端设有与其内腔连通的第二助燃气体管；微热解段与第二助燃气体管之间设有喷淋管，喷淋管与挤出段的内腔连通。

一些实施例中，第一燃烧筒的正上方设有第一油烟机，第二燃烧筒的正上方设有第二油烟机，第一油烟机和第二油烟机的烟气排放端共同连接有烟气管道，烟气管道与预热室连通，预热室具有用于伸入水容器的液面下方的排气管。

一些实施例中，第一燃烧筒和第二燃烧筒的内部均设有沿其轴向延伸的芯筒，芯筒与第一燃烧筒或第二燃烧筒的内壁之间形成烟气通道。

本发明提供的橡胶软化油加工装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明橡胶软化油加工装置，塑化的混合粉料在双螺杆挤出机的热、力作用下微热解过程中产生的热解气体能够在第一燃气炉内与空气混合后进行燃烧，从而加热第一燃烧筒，进而对第一加热流道内流通的导热油进行加热，加热后的导热油进入螺杆输送机的机筒内壁上镶嵌的导热油套内，从而对混合粉料进行加热塑化，利用循环泵实现导热油的循环流通加热，从而能够大大降低预热室(内设的加热装置)本身对螺杆输送机进行加热的功耗，降低橡胶软化油的加工成本，且由于对热解气体进行了燃烧处理，能够分解热解气体中的微量有害成分，从而使燃烧后产生的烟气满足环保排放要求，提高橡胶软化油的加工环保性。

第二方面，本发明实施例还提供了一种橡胶热解气体处理方法，包括以下步骤：

在双螺杆挤出机的微热解段末端安装第一燃气炉，挤出段末端安装第二燃气炉；其中，第一燃气炉的进气管与微热解段内腔连通，第二燃气炉的进气管与挤出段的内腔连通；

在微热解段的前端和挤出段的前端分别通入助燃气体；其中，通入微热解段内的助燃气体与热解气体混合后大部分进入第一燃气炉内燃烧，其余进入挤出段并与通入挤出段内的助燃气体混合后进入第二燃气炉内燃烧；

将第一燃气炉和第二燃气炉内燃烧产生的热量用于加热预热室内的螺杆输送机。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，将第一燃气炉和第二燃气炉内燃烧产生的热量用于加热预热室内的螺杆输送机包括：

分别在第一燃气炉和第二燃气炉上安装第一燃烧筒和第二燃烧筒，其中，第一燃烧筒内设有第一加热流道，第二燃烧筒内设有第二加热流道，第一加热流道和第二加热流道串联，并与螺杆输送机的机筒内壁上的导热油套连接形成循环加热回路；

在第一燃烧筒和第二燃烧筒的上方分别罩设第一油烟机和第二油烟机；其中，第一油烟机和第二油烟机的烟气排放端均与预热室连通；

在预热室的顶壁上安装排气管，并将排气管通入水容器的液面之下。

一些实施例中，将第一燃气炉和第二燃气炉内燃烧产生的热量用于加热预热室内的螺杆输送机还包括：在挤出段的前端通入喷淋水。

本发明提供的橡胶热解气体处理方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明橡胶热解气体处理方法，通过在双螺杆挤出机的微热解段末端安装第一燃气炉，并在微热解段前端通入助燃气体，能够对橡胶混合物料在微热解段的热、力作用下微热解过程中产生的热解气体进行混合并燃烧处理，对于小部分未能直接进入第一燃气炉的热解气体会随热解后的物料一并进入挤出段并与通入挤出段前端的助燃气体进行二次混合并进入挤出段末端的第二燃气炉进行燃烧处理，由于在微热解段和挤出段分别通入了助燃气体与热解气体进行了一次混合，从而能够使得混合气体在进入燃气炉后与空气进行二次混合后的燃烧更加充分，避免因燃烧不充分而导致的烟气有毒物质含量超标，确保燃烧产生的烟气能够满足环保排放要求，并通过对两个燃气炉燃烧产生的热量用于加热预热室内的螺杆输送机，从而为橡胶混合粉料提供塑化温度条件，能够降低预热室(内设的加热装置)本身对于螺杆输送机进行加热的功耗，从而降低软化油的加工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的橡胶软化油加工装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例所采用的第一燃烧筒和第二燃烧筒的结构示意图。

图中：10、机架；11、预热室；111、排气管；20、螺杆输送机；21、导热油套；211、螺旋油孔；30、双螺杆挤出机；31、第一助燃气体管；32、第二助燃气体管；33、喷淋管；40、第一燃气炉；41、第一燃烧筒；411、第一加热流道；412、循环泵；413、油管；50、第二燃气炉；51、第二燃烧筒；511、第二加热流道；512、芯筒；513、辅热流道；514、通气孔；61、第一油烟机；62、第二油烟机；63、烟气管道；70、水容器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的橡胶软化油加工装置进行说明。所述橡胶软化油加工装置，包括机架10、螺杆输送机20、双螺杆挤出机30、第一燃气炉40，以及第一燃烧筒41；其中，机架10上设有预热室11；螺杆输送机20设于机架10上，且位于预热室11内，用于在设定温度条件下将混合粉料塑化并挤压排出，螺杆输送机20的机筒内壁镶嵌有导热油套21；双螺杆挤出机30设于机架10上，进料端与螺杆输送机20的出料端连接，用于在设定温度条件下将塑化的混合粉料微热解并形成软化油排出；第一燃气炉40设于双螺杆挤出机30的出料端侧壁上，第一燃气炉40的进气管与双螺杆挤出机30的内腔连通，用于燃烧双螺杆挤出机30内产生的热解气；第一燃烧筒41设于第一燃气炉40的正上方，第一燃烧筒41的筒壁内设有第一加热流道411，第一加热流道411的进液口和出液口分别与导热油套21的出液口和进液口通过油管413对应连通，油管413上串设有循环泵412。

应当说明的是，混合粉料在一定温度环境下经双螺杆机的力作用而形成软化油的过程和工艺为现有技术，在此不再赘述，在双螺杆挤出机30工作过程中，热解气体会随物料一并被挤压而朝向双螺杆挤出机30的出料端运动，当到达燃气炉的位置时，热解气体会进入燃气炉内与空气混合燃烧；另外，在实现本发明的过程中发现在热解过程中产生的热解气体具有可燃性，且燃烧后产生的烟气经检测满足环保排放要求；再者，作为现有技术，双螺杆挤出机30的机壳上应当设有常规的加热源，如电加热片/管、电磁加热板，预热室11内也设有常规的加热源，用于对螺杆输送机20进行加热以满足橡胶混合粉料的塑化工艺温度要求。

具体的，在本实施例中，导热油套21为镶嵌在螺杆输送机20内壁上的设有油槽的套筒，或者将油槽开设在螺杆输送机20的机筒内壁上，通过镶嵌套筒将油槽封闭而形成供导热油流通的流道；第一燃烧筒41可以直接对接安装在第一燃气炉40上，并在第一燃烧筒41的底端设置通气孔514，以使空气流通，也可以是第一燃烧筒41架设在第一燃气炉40上，总之应当保证空气能够顺利进入第一燃气炉40与热解气体混合燃烧。

本实施例提供的橡胶软化油加工装置，与现有技术相比，塑化的混合粉料在双螺杆挤出机30的热、力作用下微热解过程中产生的热解气体能够在第一燃气炉40内与空气混合后进行燃烧，从而加热第一燃烧筒41，进而对第一加热流道411内流通的导热油进行加热，加热后的导热油进入螺杆输送机20的机筒内壁上镶嵌的导热油套21内，从而对混合粉料进行加热塑化，利用循环泵412实现导热油的循环流通加热，从而能够大大降低预热室11(内设的加热装置)本身对螺杆输送机20进行加热的功耗，降低橡胶软化油的加工成本，且由于对热解气体进行了燃烧处理，能够分解热解气体中的微量有害成分，从而使燃烧后产生的烟气满足环保排放要求，提高橡胶软化油的加工环保性。

在本实施例中，参见图1及图3，双螺杆挤出机30的前半段为微热解段，后半段为挤出段，其中，第一燃气炉40设于挤出段的末端，微热解段的末端设有第二燃气炉50，第二燃气炉50上设有第二燃烧筒51，第二燃烧筒51的筒壁内设有第二加热流道511，第二加热流道511与第一加热流道411串联连接。

应当理解的是，在此用于加工软化油的双螺杆挤出机30是根据橡胶粉料在热、力作用下的热解原理而相应制作的，其包括前半段的微热解段、后半段的挤出段，以及其具体结构组合(锥形强制喂料结构、周期排列的剪切块结构、斜纹挤出结构)均为实现橡胶微热解加工形成软化油的现有结构，因此在此不再详述。而需要指出的是，橡胶微热解过程主要发生在双螺杆挤出机30的微热解段，因此热解气体也主要在微热解段产生，而挤出段的作用主要在于将微热解后的橡胶烃和炭黑的混合物质进行挤压揉搓形成膏状油质物(即软化油)并排出。

在此，通过在微热解段和挤出段的末端分别设置燃气炉和相应的燃烧筒，能够将微热解段产生的大量热解气体通过第一燃气炉40进行燃烧，少部分未能进入第一燃气炉40的热解气体以及在挤出段产出的少量热解气体再通过第二燃气炉50进行燃烧，从而确保整个双螺杆挤出机30内产生的热解气体均能够被燃烧处理，一方面能够避免热解气体直接随软化油排出，另一方面能够提高热解气体的利用率，避免热量损失；另外，通过将两个燃烧筒内的加热流道进行串联后再与导热油套21进行连接，能够在导热油流通效率不变的情况下提高对导热油的加热时间，从而使导热油获得更高的温度，以满足螺杆输送机20的加热需求，能够大大降低预热室11本身的功耗，降低加工成本。

在一些实施例中，参见图1及图3，第一加热流道411的进液口与第二加热流道511的出液口连通，第一加热流道411的出液口与导热油套21的进液口连通，第二加热流道511的进液口与导热油套21的出液口连通。

由于大部分的热解气都会进入第一燃气炉40进行燃烧，只有少量的热解气体在第二燃气炉50内燃烧，因此第二燃气炉50的燃烧热值必然低于第一燃气炉40，相应的第二燃烧筒51的温度会低于第一燃烧筒41，在此将导热油套21排出的低温导热油首先通入第二加热流道511内，通过第二燃气炉50对流经第二加热流道511的导热油进行一次加热后，导热油进入第一加热流道411在第一燃气炉40的作用下再进行二次加热，从而获得更高的温度后再返回导热油套21内对螺杆输送机20内部的混合物料进行加热，如此便能够最大限度的提高热解气体的燃烧热值，降低预热室11本身的功耗，节约成本。

在一些实施例中，参见图1至图3，第一加热流道411和第二加热流道511均为螺旋盘绕结构，导热油套21内部为螺旋盘绕结构的螺旋油孔211。采用螺旋盘绕式的螺旋油孔211，能够提高导热油流经第一加热流道411和第二加热流道511的时间和距离，从而提高加热时间，且采用螺旋盘绕布置方式受热均匀且受热面积大，从而能够提高加热效率和对导热油的加热温度，降低预热室11本身的功率损耗。具体的，由于燃烧筒的底部更接近燃气炉的燃烧中心，因此燃烧筒底部的温度或高于顶部，因此加热流道优选采用上进下出的方式，能够进一步提高燃烧热量的利用率。

在一些实施例中，参见图1，微热解段的前端设有与其内腔连通的第一助燃气体管31；挤出段的前端设有与其内腔连通的第二助燃气体管32；微热解段与第二助燃气体管32之间设有喷淋管33，喷淋管33与挤出段的内腔连通。由于在橡胶微热解过程中产生的热解气体的量不具备稳定性，在此为了避免在热解气体量较小时发生燃烧不充分或熄火现象，采用向微热解段和挤出段的前端分别通入助燃气体的方式进行辅助燃烧，助燃气体具体可以是空气、氧气或天然气，为节约成本可直接采用空气，当然，为了提高燃气炉的燃烧热值可以采用氧气或天然气等本身可燃的气体(这样有助于进一步降低预热室11本身的加热功耗，因此综合成本与采用空气的方式相差不大)，通入的助燃气体的作用一方面在于辅助燃烧，保证热解气体的燃烧充分性，另一方面在于利用气体压力能够加快热解气体的流通速度，从而避免热解气体在双螺杆挤出机30内部淤积，提高热解气体的回收利用率。

在一些实施例中，参见图1，第一燃烧筒41的正上方设有第一油烟机61，第二燃烧筒51的正上方设有第二油烟机62，第一油烟机61和第二油烟机62的烟气排放端共同连接有烟气管道63，烟气管道63与预热室11连通，预热室11具有用于伸入水容器70的液面下方的排气管111。燃烧产生的高温烟气能够通过两个油烟机直接由烟气管道63排入预热室11内，从而对螺杆输送机20进行预热，能够提高螺杆输送机20本身的温度，再配合导热油套21针对机筒内部的混合物料进行的加热作用，基本能够满足混合物料所需的塑化工艺温度要求，因此能够进一步降低预热室11本身的加热功耗，甚至可以不再采取预热室11自身的加热装置即可满足对螺杆输送机20的加热需求，使热解气体的燃烧热量得到充分利用，从而降低加工成本；另外，在高温烟气进入预热室11内完成换热(采用低进高出的方式)之后由排气管111排入水容器70内部，从而能够将烟气中的粉尘、微小颗粒物或二氧化碳等溶于水中，使最终排入大气的烟气更加清洁，环保效果更好。

在一些实施例中，参见图3，第一燃烧筒41和第二燃烧筒51的内部均设有沿其轴向延伸的芯筒512，芯筒512与第一燃烧筒41或第二燃烧筒51的内壁之间形成烟气通道。通过设置芯筒512能够引导高温烟气与燃烧筒的筒壁充分接触，从而提高高温烟气与燃烧筒的换热率，避免高温烟气由燃烧筒的中心位置直接排出而造成热量损失；当然，为进一步提高热利用率，芯筒512的筒壁上设有与加热流道串联的辅热流道513，当高温烟气经过烟气通道的过程中，导热油流经辅热流道513也能够得到加热效果，同时也能够提高导热油的流经路径长度，从而提高导热油的加热时间，能够获得更高的油温，从而降低预热室11本身的加热功耗。

基于同一发明构思，参见图1至图3，本申请实施例还提供一种橡胶热解气体处理方法，包括以下步骤：

在双螺杆挤出机30的微热解段末端安装第一燃气炉40，挤出段末端安装第二燃气炉50；其中，第一燃气炉40的进气管与微热解段内腔连通，第二燃气炉50的进气管与挤出段的内腔连通；

在微热解段的前端和挤出段的前端分别通入助燃气体；其中，通入微热解段内的助燃气体与热解气体混合后大部分进入第一燃气炉40内燃烧，其余进入挤出段并与通入挤出段内的助燃气体混合后进入第二燃气炉50内燃烧；

将第一燃气炉40和第二燃气炉50内燃烧产生的热量用于加热预热室11内的螺杆输送机20。

本发明提供的橡胶热解气体处理方法，与现有技术相比，通过在双螺杆挤出机30的微热解段末端安装第一燃气炉40，并在微热解段前端通入助燃气体，能够对橡胶混合物料在微热解段的热、力作用下微热解过程中产生的热解气体进行混合并燃烧处理，对于小部分未能直接进入第一燃气炉40的热解气体会随热解后的物料一并进入挤出段并与通入挤出段前端的助燃气体进行二次混合并进入挤出段末端的第二燃气炉50进行燃烧处理，由于在微热解段和挤出段分别通入了助燃气体与热解气体进行了一次混合，从而能够使得混合气体在进入燃气炉后与空气进行二次混合后的燃烧更加充分，避免因燃烧不充分而导致的烟气碳含量超标，确保燃烧产生的烟气能够满足环保排放要求，并通过对两个燃气炉燃烧产生的热量用于加热预热室11内的螺杆输送机20，从而为橡胶混合粉料提供塑化温度条件，能够降低预热室11(内设的加热装置)本身对于螺杆输送机20进行加热的功耗，从而降低软化油的加工成本。

具体的，将第一燃气炉40和第二燃气炉50内燃烧产生的热量用于加热预热室11内的螺杆输送机20包括：

分别在第一燃气炉40和第二燃气炉50上安装第一燃烧筒41和第二燃烧筒51，其中，第一燃烧筒41内设有第一加热流道411，第二燃烧筒51内设有第二加热流道511，第一加热流道411和第二加热流道511串联，并与螺杆输送机20的机筒内壁上的导热油套21连接形成循环加热回路；

在第一燃烧筒41和第二燃烧筒51的上方分别罩设第一油烟机61和第二油烟机62；其中，第一油烟机61和第二油烟机62的烟气排放端均与预热室11连通；

在预热室11的顶壁上安装排气管111，并将排气管111通入水容器70的液面之下；

在挤出段的前端通入喷淋水。

通过串联的第一加热流道411和第二加热流道511能够提高导热油的整体加热路径长度，从而能够在不改变导热油在导热油套21内部流通换热时间的情况下，提高导热油在燃烧筒内的流通加热时间，能够使导热油维持在较高的温度下，从而提高对螺杆输送机20的加热效果，降低预热室11本身的加热功耗；同时通过两个油烟机将两个燃气炉内产生的高温烟气收集并通入预热室11内，从而能够避免高温烟气直接排放导致的热量损失，能够进一步提高热解气体产生的燃烧热对螺杆输送机20的加热作用，降低预热室11本身的加热功耗；另外，通过在挤出段的前端通入微量喷淋水，能够将挤出段内的不凝气体或其它有机挥发性气体带走，使生产的橡胶软化油更加纯净，同时消除不凝气体也能够使第二燃气炉50燃烧更充分，最终产生的高温烟气在预热室11内换热后通过排气管111排入水容器70内进行水溶后排出，从而将烟气中的的粉尘、微小颗粒物或二氧化碳等溶于水中，使最终排入大气的烟气更加洁净，能够减少碳排放，提高加工环保性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。