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废旧轮胎裂解：通过固定床反应器和移动床反应器之间的比较 为了解反应器类型对于产量和产品质量的影响，在固定床和移动床中进行废旧轮胎的降解。两个反应器都使用典型的降解条件：600?C和惰性气体。移动床反应器在连续模式下操作，被设计成以15 kg/h速度降解废旧轮胎。反应具有较好的可重复性和稳定性。而且，当在固定床和流动床反应器中得到的反应物相比较时，尽管固体在固定床中比在流动床中的停留时间长，但在两个反应器中全部的橡胶都发生了转变。而且由于快速的加热率和长时间的气体存留时间，在移动床中裂解产品发生严重的裂化反应。关于裂解产品，固体碎片大部分是由碳黑组成，液相是由烃碳混合物，气象是由轻烃、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢和氢气组成。 Introduction 尽管做出了很多努力，产品结束的时候仍然存在环境污染。事实上，这是占2%总固体废料的废旧轮胎一个挑战性问题。仅在欧盟，据估计每年有2.5亿汽车和卡车轮胎被丢弃，大约有260万吨。全世界废旧轮胎估计有10亿轮胎。 解决这一问题被欧盟摆在了突出位置，欧盟试图通过两个欧洲委员会指令管理轮胎：垃圾填埋场指令（1992）和车辆最后寿命指令（2000），前者禁止填埋轮胎，后者规定通过车辆拆除分类收集轮胎并且鼓励循环利用它们。通过欧盟这两个指令将会在管理上发挥重要作用。直到现在，在欧洲管理废旧轮胎有以下几种方式：填埋（40%）、能源回收（20%）、物质循环（18%）、重新喂料（11%）和出口（11%）。考虑到垃圾填埋指令还有实施，迫切需要发展一种替换技术来解决至少40%倾倒在垃圾场里的废旧轮胎。这些技术必须确保轮胎转变成可使用的产品或者环境友好型能量。 轮胎材料易挥发而且固定碳含量的热值比煤炭和生物质高，这些性能使得其成为热化学处理过程的理想原材料。热解可以成为废旧轮胎管理的一种选择。轮胎热解后可以获得三个相：气体、液体和固体。固体和液体产品可以被重新获得、贮存以及有可能商业化，气体部分待在原处为反应过程提供能量需要，这有助于设计一种成本效益好的热综合过程 不同的实验系统用来完成废旧轮胎热解过程。为了获得热力学信息、流动床反应器、固定床反应器使用热力学天平，基于固定床的许多配置也有报道。但是，关于废旧轮胎在流动反应器中的过程报道很少。D?′ez使用了一个带有投料系统的流动床。而且，这个过程的目的是在一个气体和固体共同燃烧的补充反应器中完成所有废旧轮胎的氧化。Serrano等发展了一个聚合物降解反应器，降解可以达到100g/h。 工作的主要目的是展示连续热解的技术可能性以及产物就产率和产品性质而言和固定床反应器的对比。 2. Experimental Details 原料特点。热解实验所需的原材料是由一家西班牙废旧轮胎循环公司提供的轮胎橡胶碎片。这些轮胎碎片是由卡车、拖拉机、汽车轮胎组成的混合物。它们的平均粒子尺寸是2mm。样品的近似和最终分析如图表1. 固定床热解反应器。扫频固定床反应器长30cm内径2.54cm。反应器由不锈钢组成并且由外部电炉加热。用氮气以2 L N/min的速度净化扫除反应区的逸出气体。65g轮胎样品在反应器中央加热，加热速度为5?C/min至600?C保持10min。液体产物在冷却收集器中浓缩，实验结束称重获得粘稠液体产物的质量。热解完成之后，反应器冷却，称重获得的固体物质。最后，非冷凝气体通过气相色谱分析采样分析。非冷凝气体的产率计算各有差别。为了确定实验步骤的再现性在相同条件下进行五个实验，结果表明2.6 wt % 的炭, 1.8 wt % 油, and 5.3 wt %气体。 移动床解热反应器。图1是反应器一个系统的图标，可以看到四个部分：进料系统、反应器、固体收集系统和冷凝系统。进料系统（1）是由蝴蝶型阀门组合在一起的两个漏斗形成，废旧轮胎的大致容量是10Kg。该系统可以在惰性气体氛围下使用氮气作为运载气体连续使用。轮胎碎片通过螺丝（2）加入到反应器（3）中。这个螺丝控制反应器的进量。 反应器同样是一个螺丝，但是为了提供吸热过程所需的能量被加热器围绕。为了达到反应器最优温度，由K-型热电偶提供的加热系统被分成三个部分。与此同时，轮胎碎片通过反应器被分解成气体产物和固体残渣。固体残渣通过重力作用下降到固体收集系统（5）从而离开反应器。气体通过自然对流和运载气体的帮助到达冷凝器。冷凝系统（6）由管壳式逆流冷凝器组成，该冷凝器用内侧的循环水作为冷却液体。液体部分由于重力降到管子底部，由位于冷凝器底部的液体收集器获得。最后，非凝结热解气体进入燃烧器后才能排入大气层。 为了确定实验的可重复性，在同样的条件下进行了五个实验。以6 kg/h流量通入反应器4小时。固体存留时间3.7min、1.2 L N/min的惰性气体流在600?C条件下进行热解。通过一系列实验发现固体产量的标准偏