[发明专利]用于轮胎转化为炭黑、液体和气体产物的系统和方法

说明书

一种反应器，用于将废弃轮胎材料转化为输出产物、同时允许在特定范围内控制产物的特性，所述反应器包括维持在第一平均温度的预处理区域，维持在第二平均温度的至少一个初级处理区域，维持在第三平均温度的至少一个次级处理区域，将废弃轮胎材料冷却到第四温度的后处理区域，将水引入次级处理区域、并且潜在地也可以是初级区域的内部的至少一个水注入器，以及传送机构，该传送机构可以跨过预处理区域、初级处理区域、次级处理区域和后处理区域移动并可以混合废弃轮胎材料。

技术领域

本文公开的设备和方法总体上涉及使用转化工艺和系统循环利用废弃轮胎材料的设备和方法，并且具体涉及轮胎转化成炭黑、液体和气体产物。

背景技术

全球每年生产大约15亿个轮胎，并且销售约14亿个新轮胎，仅在美国每年就销售3亿个轮胎。这些轮胎中的每一个最终都会以报废弃轮胎结束。据估计，发达国家每人每年会丢弃一个汽车轮胎，且全世界约有40亿个轮胎积存在库存中。显著的附加数量的轮胎由其他较不组织化的方式处置。轮胎圈经常为诸如蚊子的害虫和昆虫提供繁殖地，因为它们的形状和抗渗性允许它们长时间保有水。废弃轮胎库存难以点燃；然而，一旦被点燃，轮胎燃烧得非常剧烈并且很难熄灭，经常燃烧多年并导致包括颗粒物在内的空气污染物的大量释放。轮胎不能生物降解，因此在处置后多年仍可能存在上述危险。因此，旧轮胎意味着环境危害，消除它们是人类文明的重要任务。

有关废弃轮胎管理和一般的任何废物管理的政策采取了分级方法，试图按照以下顺序减少对环境的影响：废物最小化、再利用、循环利用、能源回收和填埋。与废物管理有关的立法正在推动对于有助于解决废物处置问题的经济且环保的机制的研究。在垃圾填埋场处置废弃轮胎在欧盟是禁止的，且在美国是被高度劝阻的。因此，材料循环利用和/或能源回收似乎对未来具有很大潜力。通过循环利用和其他方法消除废弃轮胎材料的努力已经持续了一段时间，并且欧盟和美国等司法机构一直致力于鼓励更加环境友好的处置方法。诸如热解以从轮胎废料中提取材料的新方法已经被开发出来，并且对于从轮胎废料中回收能量和经济有用的产物如金属、气体、油和炭黑显示出相当大的希望。尽管如此，迄今所使用的方法未能足够有效地回收材料，以使轮胎热解成为可行的追求。结果，美国超过18％的废旧轮胎仍然投入垃圾填埋场。

因此，仍然需要用于循环利用废旧轮胎和/或从废旧轮胎中提取材料的高效的系统和工艺。

发明内容

在一个方面中，一种用于在正常压力下将废弃轮胎材料转化为输出产物的反应器，包括维持在第一平均温度的预处理区域，维持在第二平均温度的至少一个初级处理区域，维持在第三平均温度的至少一个次级处理区域，将废弃轮胎材料冷却到第四温度的后处理区域，将水引导至次级处理区域的内部中的至少一个水注入器，以及传送机构，所述传送机构将废弃轮胎材料移动跨过预处理区域、初级处理区域、次级处理区域和后处理区域。

在相关的实施例中，后处理区域还包括围绕后处理区域的冷却系统。在另一实施例中，传送机构包括一个或多个集成部段，每个集成部段均以材料推进叶片和材料混合叶片为特征。在又一实施例中，螺杆输送器具有可变导程。在另一实施例中，螺杆输送器还包括固定到螺杆输送器的多个混合叶片。

进一步的实施例还包括至少一个管，所述至少一个管包括所述预处理区域、所述至少一个初级处理区域、所述至少一个次级处理区域和所述后处理区域。在相关的实施例中，所述至少一个管还包括串联布置的多个管。在另一实施例中，所述至少一个管还包括并联布置的多个管。在又一实施例中，所述至少一个管还包括包括所述预处理区域的第一管，包括所述至少一个初级处理区域的至少一个第二管，包括所述至少一个次级处理区域的至少一个第三管，和包括后处理区域的第四管。进一步的实施例还包括围绕所述至少一个管的包括所述初级处理区域和所述次级处理区域的部分的加热外壳，其中，所述加热外壳不包围所述至少一个管的包括所述后处理区域的部分。