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废橡胶轮胎采用热解-加氢组合工艺制取清洁油气及含硫组分的资源化利用设计说明书
作品内容简介
轮胎一般由天然橡胶、合成橡胶、炭黑、化学助剂(如抗降解剂、硫化剂和溶剂油)等组成。作为橡胶制品,轮胎应力突变频繁、工作环境恶劣,高温高摩擦环境下易被老化,橡胶老化后韧性和弹性均会下降。随着汽车工业及交通运输业的飞速发展,废旧轮胎越来越多,造成黑色污染。废旧轮胎热解油中硫含量较高,简单热解后所得到的热解油芳烃含量高、油品硫含量也高,具有很大恶臭味,现阶段少有行之有效的处理办法使其再生油气能被净化处理。
对废旧轮胎进行综合利用,并将其产品和延伸制品作为重要的再生资源广泛应用于橡胶、交通和建筑等领域,成为我国现阶段橡胶工业循环经济和可持续发展的重要研究课题。本次课题将设计一套完善的热解废轮胎制油造气新工艺并使得其中的有害的含硫组分资源化转化为高附加值的硫磺产品。通过对废旧轮胎的全面回收再利用,生产高质量油以及硫磺,实现节能减排的目的,环保与经济效益显著。
1研制背景及意义
据世界环境卫生组织统,计世界废旧轮胎积存量已达30亿,并以每年约10亿条的数字增长。我国是轮胎生产大国,2005年我国轮胎产量为3.18亿条,废旧轮胎产生量超过1.12亿条,并且正在以每年5000多万条速度递增。由于废轮胎难以降解,大量废轮胎随意堆放占用大量场地和空间、长期的爆嗮和雨水冲刷,部分分解产生的废气和其他有机污染物会对周围环境造成巨大的毒害。废轮胎的处理是目前固废处理的一大难题,堆积如山的废旧橡胶轮胎的有效资源化处理日益紧迫。目前废轮胎的处理利用包括再生循环利用和焚烧发电。前者包括轮胎翻新或制作再生胶粉,但随着科技的发展,质优价廉的合成橡胶使轮胎翻新和再生胶的市场愈来愈小,用轮胎粉作配料生产道路沥青也因为成本较高而无法大量使用;后者将废轮胎和其它废弃物一起焚烧以蒸汽或电力的形式回收能量,虽可以大量处理废轮胎,但由于轮胎橡胶制品中的高含硫和高芳烃组分,限制该方法的应用。
目前,我国关于废轮胎热解的研究多处于实验室规模。工业的发展需要越来越多的燃料和化工产品,然而全球固定资源有限,所以提倡循环经济,实现废弃物资源化利用。废轮胎热解只是一种废弃物处置技术,而热解产物的应用才是实现资源化利用的关键。废轮胎热解制油技术是一种有效的热处置方式,以实现废弃物的减量化、无害化和资源化。
从烃类利用的角度讲,废轮胎的热解可以得到高价值的产物,如油品、化学品、炭黑及高热值的燃料气,因此热处理技术的废弃物资源化综合利用深受国内外学者关注。国外已建立一些热处理装置,如采用流化床或旋转窑等,浙江大学20kg/h回转窑热解中试装置的热解实验表明[1],热解油产率占42.7%~45.0%。理化特性分析表明,废轮胎热解油作为燃料油使用具有黏度低、轻质馏分油含量高等优秀品质。而热解油中硫含量较高,石化行业中,常采用加氢方法脱除石油原油的硫,它具有原料油范围宽、液体产品收率高,硫脱除效果好等优点。本课题利用石化行业自产的H?与热解油进行催化裂化转化和含硫组分的催化加氢转化为H?S,再利用克劳斯炉完成H?S-S的转化,实现废旧轮胎热解油、气的清洁化处理和资源化利用。
2设计方案
2.1废轮胎热解
煤气、助燃空气及来自吸收塔的贫气(脱硫工段)从加热炉F101上端进入,点燃后通过炉中的蓄热材料进行换热,换热后烟气从加热炉底经过烟气鼓风机进烟囱排放。轮胎碎料进入热解炉R201,经过约600℃的热解循环气的作用,产生新的热解油气,温度约为500℃,热解油气被塔C202底部油泵输送过来的尾油冷却到约350℃后,经气压机加压后分成两路。一路作为热解循环油气经加热炉F101、混合器M101后,温度达到约600℃,进热解炉R101作为热解的热源。另一路经气压机加压后的热解油气由至加氢精制工段,热解产生的炭黑与从热解炉底部进入的循环冷水进行换热后由热解炉底部排出。
图1加热、热解流程
2.1.1多层连续性热裂解设备
在总结了国内外研究学者开发出的不同形式的立式热裂解设备的基础上,为研究热裂解设备的性能,设计了连续性立式热裂解设备,如图2.1所示,结构方案示意图如图2.2所示,热解炉外壳结构如图2.3所示。
图2.1连续性立式热裂解设备
1-进料口2-排气口3-耙叶4-热解盘5-转轴6-减速电机7-出料口8-刮料板
9-冷却水10-高温烟气11-炉体12-测温计
图2.2立式热裂解炉结构示意图
图2.3热裂解炉外部结构三维图
热裂解盘表面温度是废旧轮胎进行热裂解反应的核心所在,在设计方案中对热裂解盘结构形式进行了详细的设计,如图2.4所示。
图2.4热裂解盘示
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