废旧轮胎热解过程的能耗分析.pdf

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第39卷第4期大连理工大学学报Vo1．39N4l999年7月JournalofDalianUniversityofTechnologyJu1．1999文章编号：1000·8608(1999)04．0519。04七废IH轮胎热解过程的能耗分析X7、薛大明，全燮，。赵雅芝，梁永坤，刘宏岩(大连理工大学环境工程研兜所，辽宁大连116012)摘要{肮理论上分析了废1日转胎热解成燃料气、燃料油、炭黑和铜丝所需能量．并通过实验进行了眭证．理论计算和实验结果表明：热解1．OOkg废1日转胎妁帮l953．O0kJ(理论)和l994．O0kJ(实验)的

2、热量．两者是比较接近的．热解过程所瞽能量便为所产燃料气发热量的42左右．从而证明废旧转胎热解具有明显的环境效益和经济效益．此研兜结果可为谚技术的推广应用提供科学依据．关键词：。竺鉴／塑垒堕；能量中图分类号：x783．3文献标识码：A0引言热解处理废旧轮胎可以回收燃料气、燃料油、炭黑和钢丝等再生资源]，这些再生资源是宝贵的燃料或化工原材料．废旧轮胎热解较其他方法处理量大、适用范围广、产物品种多、废物减容量大，而且热解过．程所需能量可以自给．它不仅具有明显的环境效益，而且经济效益也十分可观．所以，废旧轮胎热解处理已引起世人的关注．溉撇婊在我国，废旧轮胎热解处理起步较晚，目前尚憋处于实验

3、研，究阶段．本文从能量衡算角度，对废旧轮胎热解过程的能量消耗进行理论分析，并通过实验予以验证，以期为该技术的推广应用提供科学依据．料1能量衡算在废旧轮胎热解过程中，胶质部分发生了很大变化，即由固态的大分子高聚物变成了气态和液态的小分子烃类化合物，而作为补强剂的炭黑及钢丝骨架的化学组成未变．所以，在讨论废旧轮胎热解过程的能量消耗时，仅考虑胶质部分在该过程中的能量变化，以及炭黑和钢丝吸收的能量．热解产物组成及产率列于表1，其中燃料油三段馏程代表因子及其产率列于表2．热解过程的物流图如图1所示．收稿日期，1998·02·05；修订日期：1999-05·18作者简介薛大明(1942～)，女

4、，教授{全生(1950~)t男，教授维普资讯http://www.cqvip.com大连理工大学学报第39卷表1度旧轮胎热解产物及其产率表2燃料油主要组成的代表因子及其产率产物产率／产物产事／组成产辜／组成产事，燃料气8～12炭黑37～39苯15．42二甲基萘30．03撼料油4l～45钢丝8～10三甲苯52．56以1．00kg废旧轮胎进料为物料衡算基准，整个热解反应过程所需能量为o．1O墙科气(上c)Q=∑H．一∑H．(1)一囤麓T2(热解誊度)式中：Q为热解过程所需总能量(kJ)；m为i组分的物质的量(too1)；H为i组分的图1度旧轮胎热解产物及产率焙(kJ·tool)．1．1

5、输出焓的计算在计算输出焙时，主要考虑胶质部分热解生成燃料气和燃料油部分．为简化计算，以实验结果为依据，燃料气以C3H为计算因子，燃料油分成三部分，而每部分分别以CH(苯)、CH。(三甲基苯)和CH(-甲基萘)为计算因子，计算结果见表1和2．1．1．1CH。、CH、CH在时的生成烙由过程[1]可求得备物质的生成焙cH(g，T)-=H(g，T)[1]在了1：时△』H(CdH，g，T2)一△』H(H，g，T1)+AH(2)式中：Atl—l(H，g，T)dT—l‘(口+bT+cT+a'T)dT各物质的气态热容及在298K的生成焙均取自参考文献[3]'代人式(2)中求得各物质在时的生成焙：△

6、』H(C3H，g，)=51．35kJ·kg；△』H(C6H6，g，)=一150．00kJ·kg一；H(c9H1z，g，Tz)一440．20kJ·kg_。．1．1．2Cl2H2在时的生成痔首先采用ABW法“估算气态ClH的△f。H。=659．20kJ．kg一，按过程[1]求出△H一1648．90kJ·kg一，进而求出AfH(th2HⅢg，Tz)=2308．10kJ·kg一．根据各输出产物的物流量及其焙值求出总输出焙(n日)为2847．30kj．1．2输人焓的计算轮胎胎面胶一般由下列部分组成：橡胶、炭黑及少量添加剂，为了定型加固，胎体部分用钢丝作为骨架．因此，在计算轮胎热解输入焙时，应

7、包括橡胶热解发生质变所需能量，以及在升温过程中炭黑和钢丝吸收的能量．轮胎胎体中的橡胶一般由天然橡胶和丁苯橡胶或顺丁橡胶混炼而成．由于天然橡胶的成分随品牌和产她不同而变化，所以人工合成的丁苯和顺丁橡胶在各种轮胎中的使用量较大0]．因此，为了简化计算，现以乳液聚合法[合成的丁苯橡胶为例，计算橡胶的输入焙．乳液聚台丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯在乳液中共聚而生成的，其单元结构可以表示为～CH—CH一CH2一CH=CH—CH2～维普资讯http://www.cqvip.com第4期