废旧橡胶轮胎的催化裂解

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w椽胲铪胎的伟化裂斛杨嘉谟周四平（武汉化工学院化工系，武汉，430100）（武汉鸿弋实业公司，武汉，430100）提要一种先进的废旧橡股轮胎催化裂解处理技术被开发，通过反应器的废橡肢轮胎铟粒被催化裂解为裂化气、汽油馏分、柴油馏分和重油馏分，残余的固体可加工为炭黑，各种产品经检测，其理化指标及使用性能均达到用户要求。

这是减少环境污染、变废为宝的有效途径。70年代以来，部分工业发达的国家已着手研究废旧轮胎的利用工作。例如，日本和美国将废旧橡胶轮胎作为燃料用来发电或制造水泥等。但90年代以来，英、美等许多国家都对废旧橡胶轮胎的裂解技术产生了兴趣，这些国家采用的是1000左右的高温裂解，其缺点是耗能高，裂解炭黑质量差、产量低。本工作是将废旧橡胶轮胎粉碎，然后在催化剂作用下，只需加热到400左右，使其裂解为裂化气、裂化馏出油，并同时发生反应生成炭黑。裂化馏出油经分馏可得到汽油、柴油和重油。经过研究和探索工艺方案及操作条件，已成功实现了工业化，运转2年已取得显著经济效益。该工艺具有耗能低、产品质量好、无污染物排放、工艺简单、操作易控制等优点，是目前世界上比较先进的废旧橡胶轮胎处理技术。

1工艺过程废旧橡胶轮胎催化裂解原则流程如所示。

首先将废旧轮胎的钢圈剥离后进行切块，先粗碎，再细碎，然后与催化剂a道经连续给料机定量送入反应器中，在一定温度和压力下进行催化裂解反应。原料连髹通过反应器，在反应器停留时间约为lomin，然后反应产物送到气固分离器进行分离，固体料经连续出料机送到研磨工段，研磨后风选成为炭黑成品。气固分离器所得油气进人冷凝器和分馏塔，分离出裂化气、汽油馏分、柴油馏分和重质馏分。汽油馏分和柴油馏分经脱硫、脱水后2工艺条件及反应结果催化裂解反应是整个生产过程的关键步骤。反应器是其中的主要设备，反应器材质要求有较篼的抗腐性和耐温性。催化裂解反应操作条件见表1.表1催化裂解操作条件项百数据催化剂童/进料量（质量）反应温度反应压力反应时间进入产品罐。

中试装置采用了容积式气固分离器，由于油气与炭黑重度上的较大差异，可较容易地将两相分开。为了减少气流中所夹带固体粒子的含量，设备的体积足够大以降低气速。油气送到冷凝器冷凝后进人油气分离罐，得到裂化气和馏出油。裂解反应产物及其产率列在表2中。

表2催化裂解反应产物及其产率产物名称产率/%裂化气12 15馏出油42 38水约5裂化气体采用气相色谱进行组成分析测定，所得结果列在表3中。

表3裂化气体组成分析结果组分氢气空气甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯异丁烷正丁烷体积百分数/%组分体积百分数/% 1丁稀2反丁烯2顺丁烯异戊烷正戊烷总戊烷硫化氢二氧化碳一氧化碳在蒸馏时有少量水夹带其中，故在工艺上设计了一脱水过程，并经脱硫将有机硫和无机硫一并脱除到规定标准。经。

表4油的馏程和产率油品名称馏程/产率/%（质量百分数）汽油柴油重油合计表5炭黑的理化分析结果项目数据项目数据吸值/gkgi 35目筛余物/% ctab吸附表面积/m2g-1杂质/% 300%定伸应力/mpa伸长率/%加热减量/%拉伸强度/mpa灰分/%细粉含量/%从表5可看出，炭黑的灼烧残余物（灰分）较多，结合原材料的特性，可推测残余物为：（1）难分解的硫化物及硫酸盐；（2）橡胶加工过程加入的无机盐及金属氧化物；（3）废旧轮胎带人的机械杂质。通过工艺分析，炭黑的产量为35%左右，即炭黑均为原料中固有的，生产过程中橡胶没有生成碳化物，从而保证了炭黑的质量。经应用。

表1稳态模拟和动态模拟的比较稳态模拟动态模拟仅有代数方程同时有微分方程和代数方程物料平衡用代数方程描述物料平衡用微分方程描述能量平衡用代数方程描述能量平衡用微分方程描述严格的热力学方法无水力学限制有水力学限制无控制器有控制器对于稳态模拟，尽管从理论上讲，存在多种流程计算的方法，但几乎所有的商业化的稳态模拟软件都采用序贯法（sequentialmethod）来进行流程计算。序贯法要求每一单元过程的模型（model）和算法（algorithm）组合在一起，构成所谓的模块（module）。计算过程按模块逐一进行。每次只能解算一个模块。处于后面的模块必须待前面的模块解算完毕才能进行计算。如果流程中存在返回物料，就需要通过多次迭代，才能获得收敛解。

对于动态模拟，其单元过程的模型则仅仅是描述该过程的一组方程组。每一单元过程中并不包括该方程组的任何解法。模型的组集方式称之为开放型式的方程或面向方点是可以随意指定约束和变量。流程的计算是采用通用的解法软件，同时处理所有单元过程的全部方程组，并联立解所有的方程。

由于动态模拟是赛立解所有的方程，它的计算速度很快，但是必须要求有较好的初值，否则无法收敛。故通常都采用稳态模拟的结果作为动态模拟的初值。

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