废旧轮胎热解生产炭黑

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1、废旧轮胎热解生产炭黑第一章绪论1前言1.1课题研究的目的及意义随着经济发展和橡胶制品开发技术的进步，各类机动车辆及其他运输工具的轮胎需求量逐年大幅增加。全世界每年生产的橡胶制品约3100万吨，其中约50%是轮胎。橡胶制品数量的增长使其废弃品的数量也越来越多。废旧橡胶制品是处废塑料外，居第二位的废旧高分子材料，其中以废旧轮胎最多，轮胎报废率高达55.4%。据统计，全世界的轮胎废弃量约每年15亿条总计约900万吨，还有25亿条陈旧废胎未经处理。在我国，随着经济的快速发展和人们生活水平的普遍提高，汽车以大幅度进入人们的生活之中，由此产生

2、的废旧轮胎数逐年增加。资料显示，2006年我国轮胎产量达4.2亿条，居世界第一，童年产生的废旧轮胎也多达1.4亿多条，约310吨。数量如此巨大的废旧轮胎首先是一个环境问题，数量如此巨大的废旧轮胎首先是一个环境问题。废旧轮胎属于不溶或难溶的高分子弹性材料，有着较高的弹性和韧性，在一50℃~150℃范围内不会发生变化，它们的大分子分解到不影响土壤中植物生长的程度需要数百年的时间，很难靠自然界中的生物自然降解。同时随着轮胎的耐磨和耐腐蚀性能的提高，使得常规处理固体废弃物的方法对废旧轮胎的处理都不适用，废旧轮胎成为非常顽固的固体废弃物的重

3、要组分之一。大量废旧轮胎的堆积占用了宝贵的土地资源，还容易滋生蚊虫细菌，传播疾病，危害居民健康，而且极易引起火灾，造成环境污染。目前世界面临巨大的资源危机，而废旧轮胎本身就是一种再生资源。对废旧轮胎进行回收处理，则不仅可以缓解其对环境的压力，降低污染，更能实现资源回收利用。世界各国，尤其是发达国家，都在致力于废旧轮胎的回收利用，并制定了相关的法规。欧盟已将废旧轮胎列为需优先处理的废弃物，目前已禁止将废旧轮胎碎片进行填埋处理。美国早在1991年就通过立法推动废旧轮胎的再利用，规定每处理一条废旧轮胎政府就补贴2．5—4美元。目前世界上

4、废旧轮胎回收利用率最高的国家是芬兰，接近100％(整个欧盟接近8096)，美国废旧轮胎回收利用率超过90％，日本废旧轮胎回收利用率接近90％。与发达国家相比，我国废旧轮胎资源却浪费严重，废旧轮胎的回收率低，回收技术落后。2002年我国的废轮胎回收率仅为47％。尤其近年来各地兴起了利用废旧轮胎土法炼油，一方面这对我国本已十分匮乏的橡胶资源来说是一种毁灭性破坏；另一方面，产生大量的废渣，排放大量的S02等有害气体，造成了严重的环境污染。因此有效利用废旧轮胎，使得宝贵的橡胶资源获得再生利用，达到节约能源，改善环境，减少污染的目的，是我国

5、实现可持续发展和循环经济的重要途径。1.2国内外废旧轮胎热解研究现状目前废旧轮胎的回收利用包括：原型改制、生产再生胶和胶粉以及焚烧法等。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越来越小，并且生产再生胶和胶粉还存在能耗大，环境污染的严重问题，生产已持续萎缩。将废旧轮胎和其它废弃物共焚烧以蒸汽或电力的形式回收能量，虽可以大量的处理废旧轮胎，但存在资源利用率不高的缺点。热解法是近几年发展较快的一种处理废旧轮胎的方法，与传统处理方法相比，热解法不仅可以回收高附加值的产物，而且能源回收率高达7096，具有较高的经济效益和环

6、境效益。热解法处理废旧轮胎是指在无氧或缺氧的工况和在适当的温度下，使轮胎的有机成分发生裂解，从而脱出挥发性物质并形成固体炭的过程，产物主要是燃料油、炭黑和燃气等可贮存性能源，各产物成分随热解方式、热解温度等变化而不同。热解法可以带来很高的能源回收率，生成的热解气、热解油和炭黑产物与工业产品性能相似，为高品位能源，方便运输，再利用时产生的污染也较少，因此具有较高的附加值。并且由于是缺氧分解，可减轻废物中硫、氮、重金属等有害成分对环境的二次污染。近年来国内外学者对废旧轮胎热解技术进行了深入研究，在废旧轮胎热解过程参数控制和动力学模型建

7、立等方面进行了广泛的探讨。2废轮胎的组成轮胎主要由橡胶（包括天然橡胶、合成橡胶）、炭黑以及多种有机、无机助剂（包括增塑剂、防老剂、硫黄和氧化锌等）组成。一般轮胎胎面胶中所含各组分的质量份数大致是橡胶55%~60%、炭黑30%~33%、有机助剂6%~9%、无机助剂3%~6%。轮胎用橡胶主要由天然橡胶（NR）和合成橡胶（SR）通过硫发生交联反应生成的，合成橡胶以丁苯橡胶（SBR）和顺丁橡胶（BR）为主［1］。3研究概况及进展3.1热解工艺废旧轮胎经过清洗、切片或粉碎后磁选，分离出废钢丝，其余物质干燥预热后送入热解炉，在水蒸汽或氮气等惰

8、性气体保护下，进行热分解反应。根据锁定目标物质的不同，工艺也有所不同，有制备燃料油的工艺、制备炭黑的工艺［2］和制备燃料气的工艺。（1）制备燃料油的工艺。若锁定目标物质为燃料油，则工艺可将生成的气态烃和炭残渣作为热解炉燃料，使废胶块热解，并采用减压