專利名稱：一種催化裂解廢橡膠的工藝方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在常壓中溫條件下對廢橡膠，尤其是對廢輪胎進(jìn)行催化裂解處理，以制取石油氣、汽油、柴油、重油及炭黑的催化裂解廢橡膠的工藝方法及設(shè)備。它具有充分回收利用廢橡膠，減少環(huán)境污染的功效。
隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，廢橡膠尤其是廢輪胎日益增加，對這些廢料如何進(jìn)行處理顯然是擺在人們面前的一項(xiàng)重要課題。采用深埋與焚燒廢橡膠的方法會造成二次污染，形成新的公害，這已為人們所認(rèn)識。近年來，在一些文獻(xiàn)中已見有一些對廢橡膠進(jìn)行裂解處理的報(bào)道，如在英國專利文獻(xiàn)(GB2237815A)中提及以鋁土為主要成份的催化劑對廢橡膠進(jìn)行裂解可制得碳?xì)浠衔锏挠?，但該方法總的來說還很粗淺，屬于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，尚未達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的程度。在中國專利文獻(xiàn)CN1075157A、CN1069997A中公開了一種橡膠質(zhì)廢料裂解制成燃料油及瓦斯的方法，該發(fā)明雖已達(dá)到一定的工業(yè)實(shí)施程度，但仍然存在如下的不足其一，工藝處理過程較為復(fù)雜，要求高，因而與其相配置的加工設(shè)備也較復(fù)雜；二，催化劑的成份也較為復(fù)雜，含有鎳(Ni)等貴金屬，且催化劑與廢橡膠混合的比例高，達(dá)7.5％，這一方面使整個(gè)加工的成本增高，另一方面也導(dǎo)致生產(chǎn)出的炭黑灰份的含量偏高，影響油品和炭黑的質(zhì)量；此外，從最后裂解產(chǎn)出的結(jié)果來看，其油氣產(chǎn)率還不夠理想，并且，從催化劑的嚴(yán)格的含量和混合配比來看，該發(fā)明也不太適于工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的在于避免上述存在的不足之處而提供一種適于工業(yè)化生產(chǎn)的催化裂解廢橡膠的工藝方法及設(shè)備，它不僅能有效地將廢橡膠裂解成石油氣、汽油、柴油、重油和炭黑，而且工藝方法簡單，生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明催化裂解廢橡膠的工藝方法由以下方案來實(shí)現(xiàn)在破碎處理后的廢橡膠中加入0.3-2.0％(按重量計(jì))的催化劑，混合均勻，爾后在常壓和240-600℃的溫度下進(jìn)行催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5-30分鐘，反應(yīng)生成的裂解物經(jīng)過氣固分離分別得到炭黑和石油氣、油蒸汽，石油氣和油蒸汽經(jīng)分餾處理后得到石油氣、汽油、柴油、重油及水，本發(fā)明的催化劑為以下所述催化劑的任意一種，或者任意兩種以上(包括兩種)催化劑的任意比例的混合酸化膨潤土(活性白土)，酸化累托石(用活性白土濕法生產(chǎn)工藝處理含累托石70％以上的累托石精礦而成)，氫型斜發(fā)沸石，氫型絲光沸石(用活性白土濕法生產(chǎn)工藝處理含沸石40％以上的沸石精礦而成)，無定型硅酸鋁，全合成分子篩裂化催化劑，半合成分子篩裂化催化劑，全高嶺土型分子篩裂化催化劑。
本發(fā)明的催化劑加入廢橡膠中的常用量為0.5-0.9％。本發(fā)明所產(chǎn)出的炭黑經(jīng)制粉造粒后成為商品炭黑。
本發(fā)明催化裂解廢橡膠的設(shè)備由如下方案來實(shí)現(xiàn)具有一長筒形的螺旋反應(yīng)器3，螺旋反應(yīng)器設(shè)置于加熱爐4中，螺旋反應(yīng)器3的輸入端與一輸送器2相連接，氣固分離器的固體輸出口與一出料器9相連通，氣體輸出口與一分餾系統(tǒng)相連接。
本發(fā)明的工作過程為將廢橡膠破碎后與催化劑按一定配比混合均勻，通過輸送器2將它們送入已被加熱爐加溫至240-600℃的螺旋反應(yīng)器3中，物料在螺旋反應(yīng)器中留置一段時(shí)間后被裂解成炭黑、石油氣和油蒸汽，爾后被送入氣固分離器，使炭黑和石油氣、油蒸汽相分離后分別送入出料器9和分餾系統(tǒng)，從分餾系統(tǒng)生產(chǎn)出石油氣、汽油、柴油、重油等，即完成廢橡膠的催化裂解過程。
本發(fā)明基于這樣的工作機(jī)理廢橡膠的催化裂解屬于以正碳離子型反應(yīng)為主的反應(yīng)機(jī)理，本發(fā)明的催化劑能有效地提供質(zhì)子酸或路易士酸，本發(fā)明的物料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品中含有一定量的不飽和烴，這些不飽和烴極易與催化劑發(fā)生加成反應(yīng)，生成廢橡膠催化裂解反應(yīng)所需的正碳離子，從而進(jìn)一步加速裂解反應(yīng)，使本發(fā)明的催化裂解效率達(dá)到了一個(gè)較高的水平。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)和效果1、采用常壓中溫條件一次催化裂解成功，其工藝方法和設(shè)備都比較簡單，并且各種工藝參數(shù)的選擇范圍也較大，便于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)；2、催化劑的成份單一，可選擇的種類較多，選配也十分靈活，并且催化劑與廢橡膠的混合比例低而催化裂解的效率高，這不僅降低了生產(chǎn)成本，提高了工效，而且也降低了裂解物中灰份的含量，使裂解產(chǎn)品具備較好的質(zhì)量；3、本發(fā)明的催化裂解廢橡膠的設(shè)備采用了螺旋反應(yīng)器，可使廢橡膠的催化裂解反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，這種處理過程的連續(xù)化有助于工業(yè)化生產(chǎn)，也有助于節(jié)約能源和生產(chǎn)效率的提高。


圖1為本發(fā)明的工藝方法流程圖。
圖2為本發(fā)明設(shè)備一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明設(shè)備另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明工藝方法的實(shí)施例如下實(shí)施例1反應(yīng)條件常壓、溫度400-420℃，反應(yīng)時(shí)間12分鐘，廢橡膠275kg，催化劑酸化膨潤土(活性白土)2.2kg(含量比0.8％)
將上述廢橡膠破碎處理后與活性白土催化劑混合均勻，然后將它們送入本發(fā)明設(shè)備的輸送器，經(jīng)裂解、氣固分離、分餾處理，本實(shí)施例采用連續(xù)反應(yīng)方式，時(shí)間為1小時(shí)，生成的產(chǎn)物為名稱產(chǎn)量(按重量計(jì))產(chǎn)率石油氣 41.6kg15％汽油49.9kg18％柴油44.3kg16％重油33.3kg12％炭黑 102.5kg37％水 5.5kg 2％。
實(shí)施例2反應(yīng)條件常壓、溫度380-400℃，反應(yīng)時(shí)間13分鐘，廢橡膠253kg，催化劑全合成分子篩裂化催化劑2.0kg(含量比0.79％)按上一實(shí)施例的方法進(jìn)行處理，生成的產(chǎn)物為名稱產(chǎn)量(按重量計(jì))產(chǎn)率石油氣 35.7kg14％汽油43.4kg17％柴油43.3kg17％重油31.8kg12.5％炭黑95.6kg37.5％水 5.1kg2％。
實(shí)施例3反應(yīng)條件常壓、溫度420-440℃，反應(yīng)時(shí)間15分鐘，廢橡膠222kg，催化劑半合成分子篩裂化催化劑1.1kg(含量比0.5％)按第1實(shí)施例的方法進(jìn)行處理，生成的產(chǎn)物為名稱產(chǎn)量(按重量計(jì))產(chǎn)率石油氣 34.5kg15.5％汽油40.2kg18％柴油33.4kg15％重油27.9kg12.5％炭黑82.5kg37％水 4.5kg2％。
本發(fā)明催化裂解廢橡膠的設(shè)備實(shí)施例如圖2所示，具有一長筒形的臥式螺旋反應(yīng)器3，螺旋反應(yīng)器設(shè)置于燃油燃?xì)饧訜釥t4中，螺旋反應(yīng)器3的輸入端與螺旋輸送器2相連通，螺旋輸送器的另一頭設(shè)置有進(jìn)料斗1，螺旋反應(yīng)器的筒體固聯(lián)有一大齒輪6，通過小齒輪5與驅(qū)動裝置7相聯(lián)，使螺旋反應(yīng)器3的筒體在工作時(shí)能緩慢回轉(zhuǎn)，螺旋反應(yīng)器3的螺桿一端則與一速度可調(diào)的驅(qū)動裝置8相聯(lián)接，用以控制物料催化裂解的反應(yīng)時(shí)間，螺旋反應(yīng)器3的輸出口與一重力式氣固分離器10相連，重力式氣固分離器下部的固體輸出口與螺旋出料器9相連通，輸出炭黑，重力式氣固分離器10還可與一旋風(fēng)分離器11相串接，旋風(fēng)分離器的氣體輸出口12則與分餾系統(tǒng)相連通。
本發(fā)明設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例如圖3所示，為立式結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是螺旋反應(yīng)器3豎直安設(shè)，設(shè)置于電加熱爐4中，螺旋反應(yīng)器3的筒體固定安設(shè)，不回轉(zhuǎn)，螺旋反應(yīng)器3的螺桿一端通過一對錐齒輪13與速度可調(diào)的驅(qū)動裝置8相聯(lián)接，其它結(jié)構(gòu)與上一實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種催化裂解廢橡膠的工藝方法，其特征在于在破碎處理后的廢橡膠中加入0.3-2.0％(按重量計(jì))的催化劑，混合均勻，爾后在常壓和240-600℃的溫度下進(jìn)行催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5-30分鐘，反應(yīng)生成的裂解物經(jīng)過氣固分離分別得到炭黑和石油氣、油蒸汽，石油氣、油蒸汽經(jīng)分餾處理后得到石油氣、汽油、柴油、重油及水，本發(fā)明的催化劑為以下所述催化劑的任意一種，或者任意兩種以上(包括兩種)催化劑的任意比例的混合酸化膨潤土(活性白土)，酸化累托石，氫型斜發(fā)沸石，氫型絲光沸石，無定型硅酸鋁，全合成分子篩裂化催化劑，半合成分子篩裂化催化劑，全高嶺土型分子篩裂化催化劑。
2.按權(quán)利要求1所述的催化裂解廢橡膠的工藝方法，其特征在于所述的催化劑加入廢橡膠中的常用量為0.5-0.9％。
3.按權(quán)利要求1或2所述的催化裂解廢橡膠的工藝方法，其特征在于催化劑為酸化膨潤土，含量比為0.8％，反應(yīng)溫度為400-420℃。
4.按權(quán)利要求1或2所述的催化裂解廢橡膠的工藝方法，其特征在于催化劑為全合成分子篩裂化催化劑，含量比為0.79％，反應(yīng)溫度為380-400℃。
5.按權(quán)利要求1或2所述的催化裂解廢橡膠的工藝方法，其特征在于催化劑為半合成分子篩裂化催化劑，含量比為0.5％，反應(yīng)溫度為420-440℃。
6.一種催化裂解廢橡膠的設(shè)備，其特征在于具有一長筒形的螺旋反應(yīng)器(3)，螺旋反應(yīng)器設(shè)置于加熱爐(4)中，螺旋反應(yīng)器(3)的輸入端與一輸送器(2)相連通，螺旋反應(yīng)器的輸出端與氣固分離器相連接，氣固分離器的固體輸出口與一出料器(9)相連通，氣體輸出口與一分餾系統(tǒng)相連接。
7.按權(quán)利要求6所述的催化裂解廢橡膠的設(shè)備，其特征在于具有一臥式螺旋反應(yīng)器(3)，螺旋反應(yīng)器(3)的筒體固聯(lián)有一大齒輪(6)，通過小齒輪(5)與驅(qū)動裝置(7)相聯(lián)。
8.按權(quán)利要求6或7所述的催化裂解廢橡膠的設(shè)備，其特征在于螺旋反應(yīng)器(3)的螺桿一端與一速度可調(diào)的驅(qū)動裝置(8)相聯(lián)接。
9.按權(quán)利要求6或7所述的催化裂解廢橡膠的設(shè)備，其特征在于螺旋反應(yīng)器(3)的輸出口與一重力式氣固分離器(10)相連通，重力式氣固分離器下部的固體輸出口與螺旋出料器(9)相連通，重力式氣固分離器還與一旋風(fēng)分離器(11)相串接，旋風(fēng)分離器的氣體輸出口(12)則與分餾系統(tǒng)相連通。
10.按權(quán)利要求6所述的催化裂解廢橡膠的設(shè)備，其特征在于螺旋反應(yīng)器(3)豎直安設(shè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在常壓中溫條件下對廢橡膠進(jìn)行催化裂解處理，以制取石油氣、汽油、柴油、重油及炭黑的催化裂解廢橡膠的工藝方法及設(shè)備。本發(fā)明催化劑加入廢橡膠中的量為0.3-2.0％，催化劑可在活性白土、酸化累托石等8種催化劑中任選一種或任選二種以上以任意比例混合而成，本發(fā)明具有工藝方法和設(shè)備簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)，催化裂解效率高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好的特點(diǎn)，本發(fā)明的設(shè)備采用螺旋反應(yīng)器，可使裂解反應(yīng)連續(xù)運(yùn)行。
文檔編號C10G1/00GK1117517SQ9411581
公開日1996年2月28日 申請日期1994年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月24日
發(fā)明者李傳啟, 金政, 楊祖義, 謝雷, 皮遠(yuǎn)剛, 孫建國, 宋振杰, 蘇偉峰, 陳國軍, 劉建平 申請人:中國長江動力公司(集團(tuán))