廢輪胎裂解設備的技術與工藝

廢輪胎裂解設備是實現裂解反應的場所，它的設計成功是整個工藝的關鍵所在。雖然在許多實驗室研究中都能得到質量不錯的裂解產物，但廢輪胎熱裂解的工業化程度并不高，最主要的原因就是設計滿足工藝要求的裂解設備存在很大困難，不僅要充分考慮到進料的復雜性、裂解設備的密封性，還要考慮到高溫的反應條件以及保溫要求等。

具有代表性的熱裂解工藝包括真空移動床、兩段移動床、流化床、連續燒蝕床和回轉窯熱裂解工藝等，其中以移動床、流化床、固定床和回轉窯為主。移動床熱裂解工藝屬于慢速加熱工藝，加拿大Laval大學的真空移動床工藝、比利時ULB大學的兩段移動床工藝具有代表性。該裂解技術提高了裂解油和裂解炭黑的品質，可處理大塊的廢輪胎且不用除去鋼絲和纖維簾線；缺點是熱裂解爐的供熱方式是外熱式，傳熱效率低，整個系統不能滿負荷工作。流化床熱裂解工藝屬于快速裂解工藝，其特點是加熱速度快、反應迅速、氣相停留時間短，因此熱利用效率高，同時可以減少二次反應的發生，熱裂解油的產率高。德國漢堡大學開發的流化床熱裂解工藝具有代表性。固定床熱裂解系統為批量給料，不能長期連續運行，而且熱裂解條件不易長期保持，整胎熱裂解導致金屬絲在床內纏繞等問題也亟待解決。與流化床、移動床和固定床熱裂解工藝相比，回轉窯熱裂解工藝具有對廢物料形態、形狀和尺寸適應性廣的特點，幾乎適用于任何固體廢物料，對廢輪胎給料尺寸幾乎無要求，屬于慢速熱裂解工藝。中試回轉窯熱裂解系統，可在無氧的氣氛下，成功地對廢輪胎進行熱裂解試驗。

輪胎主要由橡膠、炭黑、其他有機成分、氧化鋅和硫磺等組成，經過熱裂解，橡膠和其他有機成分裂解成油和可燃氣，裂解后的殘余固體物質包括回收的炭黑填料、無機灰分和鋼絲。廢舊輪胎在290 ℃時開始分解，在570 ℃左右裂解就結束了。當然，不同膠種的裂解溫度不同，天然橡膠的耐熱性較差，裂解溫度也較低，而丁苯橡膠和順丁橡膠的裂解溫度要高一些。

裂解溫度和壓力是影響裂解產物的兩個重要參數。在真空條件下，進一步提高熱裂解的溫度對裂解產物的產率沒有明顯影響。在大氣壓下裂解，隨裂解溫度升高，油的產率會降低，而裂解氣和炭黑的產率會有所提高。在真空裂解的過程中，產生的裂解氣會很快被真空泵抽離反應器，限制了裂解氣發生二次反應；而在大氣壓下裂解廢輪胎，往往會發生二次反應，大分子橡膠烴會裂解成小分子的氣態碳氫化合物，還會沉積在熱裂解炭黑（CBp）的表面，將CBp表面的活性點和孔洞覆蓋住，降低了CBp的使用價值。因此在真空或者減壓條件下裂解得到的炭黑的表面化學性質更接近原來填充在橡膠中的炭黑。