[发明专利]热裂解废橡胶制作混合燃油及炭黑的设备与方法

说明书

本发明涉及热裂解废橡胶的设备与方法，特别是一种采用火管式高分子材料裂解炉，制作混合燃油及炭黑的方法。

目前各种专利文献、科研成果的报道中涉及废橡胶再生资源的反应用裂解炉，是采用在裂解炉外底部，用火燃加热实现的。其缺点是在裂解炉外底部用火燃加热，很难控制裂解炉内的反应温度，热效率低、反应时间长，加热设备投资大，而且工艺配方、制作方法比较复杂。

本发明的目的是针对上述的缺点，设计研制一种火管式高分子材料裂解炉，热裂解废橡胶制作混合燃油及炭黑，把加热用的火管安装在裂解炉内部，不仅可以准确控制反应温度、加快反应速度、提高热效率。特别是本工艺配方的低温催化能力强，生产安全、成本低。

本发明的目的是这样实现的：在金属制造的裂解炉内部，安装1至8条弯曲的火管，火管的下端伸出裂解炉，由喷油咀、进油口、送风口组成的燃料喷燃枪连接。火管的上端伸出裂解炉，与排烟管连接。火管内腔安装耐火圈，防止火管过热而影响使用寿命。在裂解炉适当位置，安装入料口、出料口、汽化油出口、安全阀、温度计、压力表。在裂解炉外部，安装保温层。

本发明的工艺配方、以及操作方法如下：打开入料口，按工艺要求投入定量的废橡胶和反应催化剂。反应催化剂的用量是按废橡胶投入的重量比计算：

氢氧化铝      0.2-0.5％

硫酸铝        0.1-0.6％

氯酸钠        0.01-0.1％

氧化锌        0.1-0.4％

活化膨润土    0.1-0.3％

水            0.5-5％

柴油          0.5-5％

然后关闭入料口，检查安全阀、温度计、压力表和出料口、汽化油出口符合要求后，启动送风系统、进油系统、喷油雾化系统，点燃喷油。火焰沿着每个弯曲的火管燃烧，加热耐火圈和火管，热量均匀送到裂解炉内部，使反应物质按工艺要求裂解。裂解炉内温度控制在250-350℃，反应时间控制在5-12小时。产生汽化燃油40-60％、炭黑20-40％和其它化学物质10-20％。汽化的燃油从裂解炉的汽化油出口排出，经过冷却、成为混合燃油。裂解反应完成后，炉内的炭黑从出料口取出。在火管中加热燃烧的燃油，燃烧后产生的废气从排烟管排出，净化后排入大气中。裂解反应过程中，可以根据温度计的显示和工艺规定，随时调整喷进火管中燃油的数量，用以控制所需温度。

由于采用本发明的设备，使高分子材料裂解炉的结构简单、操作方便，控制温度准确、及时，裂解反应均匀、速度加快，设备过程更安全、可靠；采用本发明的工艺配方、制作方法，故可以实现常压、低温度、低成本、安全生产混合燃油和炭黑。

附图是本发明的设备结构的纵剖面示意图。

结合附图和实施例，进一步详细描述本发明的结构。

图中：1、裂解炉；2、火管；3、进油口；4、喷油咀；5、送风口；6、排烟管；7、入料口；8、出料口；9、安全阀；10、温度计；11、压力表；12、汽化油出口。

实施例：

在钢板制造的裂解炉(1)内部，安装2条弯曲的火管(2)。火管(2)的下端伸出裂解炉(1)，与由喷油咀(4)、进油口(3)、送风口(5)组成的燃料喷燃枪连接。火管(2)的上端伸出裂解炉(1)，与排烟管(6)连接。火管(2)内腔安装耐火圈。在裂解炉(1)上部安装入料口(7)，在裂解炉(1)侧部安装出料口(8)。汽化油出口(12)、安全阀(9)、温度计(10)、压力表(11)也安装在裂解炉(1)上部。在裂解炉外部，安装保温层。

本发明的工艺配方、实施操作方法如下：打开入料口(7)，按工艺要求投入2000公斤已除去铁丝和杂质的废旧轮胎。均匀投入反应催化剂，其用量如下：

氢氧化铝      6公斤

硫酸铝        2公斤

氯酸钠        0.2公斤

氧化锌        2公斤

活化膨润土    2公斤

水            20公斤

柴油          20公斤

关闭入料口(7)，检查安全阀(9)、温度计(10)、压力表(11)和出料口(8)、汽化油出口(12)符合要求后，启动送风系统、进油系统、燃油雾化系统。点燃喷油，火焰沿着两个弯曲的火管(2)燃烧，加热耐火圈和火管(2)。热量均匀送到裂解炉(1)内部，使反应物质按工艺要求裂解，产生汽化燃油和炭黑等化学物质。汽化后的油气从裂解炉的汽化油出口(12)排出，经过冷却、成为混合油。裂解反应完成后，炉内炭黑从出料口(8)取出。在火管(2)中燃烧的燃油，产生的废气从排烟管(6)排出，净化后排入大气中。裂解反应过程中，控制温度在280℃，裂解时控制在10小时。反应结束后，自然降至常温，可以获取700-800公斤炭黑和800-900公斤混合燃油。