СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН Российский патент 1999 года по МПК B29B17/00 F23G7/12 C08J11/16 C08J11/20 

Изобретение относится к термическому пиролизу и может быть использовано при утилизации шин и других резино-технических изделий (РТИ).

Известен способ термической переработки изношенных шин в среде рециркулируемых газов, получаемых при проведении процесса. Реакция пиролиза шин проходит при 200-500^oC в течение 3-6 часов (Авторское свидетельство НРБ N 19857, кл. В 29 H 19/00, опубл. 15.12.80).

Известен способ переработки использованных шин вакуумным пиролизом при 490-510^oC и абсолютном давлении менее 5 кПа с получением углеродной сажи с поглощением иода 0,13-0,15 кГ/кГ, масляным числом по ДБФ (80-100) • 10^-5 м³/кГ и числом красящей способности 55-63 (Патент США N 5087436, кл.C 09 C 1/48, опубл. 11.02.92).

Известен способ термической переработки изношенных шин, включающий их загрузку в реактор, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузку твердого остатка. Пиролиз проводят при температуре до 1000^oC в среде восстановительного газа (Патент Великобритании N 1481352, кл. C 5 E, опубл. 27.07.77, прототип). Общим недостатком известных способов является сложное аппаратурное оформление процесса и большие энергетические затраты. Кроме того, углеродную сажу получают очень низкого качества.

Задачей изобретения является упрощение процесса, снижение энергозатрат и улучшение качества сажи для повторного использования в производстве резиновых смесей.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе термической переработки изношенных шин, включающем их загрузку в реактор, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузку твердого остатка, пиролиз проводят при 550- 800^oC в среде восстановительного газа при его соотношении к материалу 0,20 - 0,45:1.

Поставленная задача решается также тем, что для улучшения качества техуглерода (сажи) при окончании пиролиза шин подают перегретый пар при 250-500^oC в соотношении 0,03 - 0,12:1 к загружаемому материалу.

Задача решается также тем, что восстановительный газ получают методом неполного сжигания углеводородов ( α = 0,4-0,85). В качестве углеводородов могут быть использованы: метан, газы нефтепереработки и газы от реакции пиролиза (рецикл).

Использование восстановительного газа в качестве реагента позволяет ускорить процесс пиролиза. Восстановительный газ содержит: метан, водород, непредельные углеводороды от этилена до бутилена, CO, CO₂,водяной пар. Водород и непредельные УВ при температуре более 500^oC вступают в реакцию с УВ-соединениями, содержащимися в изношенных шинах и РТИ, образуя сложные легкокипящие фракции и углеводородные газы от этана до бутана. Продукты реакции и газы быстро удаляются с поверхности материала в силу разности парциального давления на поверхности материала и в восстановительном газе, ускоряя процесс пиролиза.

Пределы массового соотношения восстановительного газа к загружаемым шинам определены экспериментальным путем.

Подача пара после окончания пиролиза шин в количестве 0,03 - 0,12:1 к перерабатываемому материалу позволяет удалить с поверхности твердого материала, содержащего, в основном, сажу и минеральные примеси, остатки углеводородов и дают возможность после измельчения углеродного материала использовать сажу (техуглерод) в резиновых смесях, используя одновременно твердые минеральные вещества (окись цинка, мел и др.).

Кроме того, перегретый водяной пар, поступая в реактор, охлаждает твердый остаток и, нагреваясь, возвращает тепло в зону пиролиза материала, повышая тепловую эффективность процесса.

Подача пара в количестве менее 0,03 к перерабатываемому материалу не обеспечивает полной очистки сажи от УВ, а в количестве более 0,12 - не оказывает влияния на показатель "светопропускание толуольного экстракта".

На фиг. показана схема осуществления способа термической переработки изношенных шин.

1-генератор восстановительного газа, 2-пароперегреватель, 3-реактор, 4-охлаждаемый бункер, 5-воздуходувка.

Способ может быть прерывным и непрерывным.

Непрерывный способ осуществляют следующим образом.

Изношенные шины или использованные резино-технические изделия через герметичный питатель загружают в реактор 3, представляющий собой металлический корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом. В нижнюю часть реактора через систему отверстий подают восстановительный газ из генератора 1 при температуре 550-800^oC. Газообразные продукты реакции разложения шин, содержащие пары углеводородных соединений от C₂ до C₅ и углеводородные газы от C₅ до C₁₂ в смеси с восстановительным газом с температурой 240-350^oC выводят из верхней части реактора и подают либо на сжигание в тепловые аппараты, либо на разделение жидких и газообразных фракций. Выделенные жидкие продукты имеют удельный вес (относительную плотность при 20^oC) 0,85 - 0,87г/см³, содержание серы 0,5-0,7% и могут классифицироваться как малосернистое жидкое топливо. Твердые продукты, в количественном соотношении 0,2 - 0,45 : 1 к материалу, содержащие углеродную сажу и минеральные составляющие резиновых смесей (двуокись цинка, мел, молотую серу и др.) дополнительно обрабатывают перегретым водяным паром после окончания пиролиза и выводят через герметичный питатель в охлаждаемый бункер 4,где происходит разделение твердого остатка на техуглерод и металл. Бункер 4 охлаждают воздухом с помощью воздуходувки 5,который затем идет на горение в генератор 1.

Пример.

Загруженные в реактор шины нагревают восстановительным газом, полученном в генераторе 1 при α = 0,5 с температурой 650^oC в соотношении газа к материалу 0,30: 1. Время обработки 30 минут. После окончания пиролиза в нижнюю часть реактора подают водяной пар в соотношении 0,08:1 к перерабатываемому материалу. В результате пиролиза получают газообразных и парообразных углеводородов - 65%, твердого остатка - 35%. После разделения твердого остатка на углерод и металл, углерод имеет следующие показатели по ASTM: йодное число, мл/100 г - 120; внешняя поверхность, м²/г - 117; светопропускание толуольного экстракта, % -93; ДБФ, мл/100 г - 95; красящая сила - 118.

Прерывистый способ переработки осуществляется по вышеописанной схеме на том же оборудовании как в непрерывном процессе, только вместо одного реактора устанавливают два или несколько.

Предложенный термический метод утилизации шин является простым приемлемым решением проблемы отходов резины и экономичным способом получения энергии.

В способе термической переработки изношенных шин их загружают в реактор, осуществляют пиролиз материала при температуре 550-800°С в среде восстановительного газа при соотношении восстановительного газа к материалу 0,20-0,45: 1. Далее разделяют продукты пиролиза и выгружают твердый остаток. При окончании пиролиза подают перегретый пар при 250-300°С в количестве 0,03-0,12:1 к загружаемому материалу. Восстановительный газ получают методом неполного сгорания углеводородов с α =0,4 - 0,085. Способ снижает энергозатраты, упрощает процесс переработки изношенных шин, позволяет получить сажу улучшенного качества для ее повторного использования в производстве резиновых смесей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ термической переработки изношенных шин, включающий их загрузку в реактор, пиролиз материала при температуре 550-800°С в среде восстановительного газа с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузку твердого остатка, отличающийся тем, что пиролиз проводят при соотношении восстановительного газа к материалу 0,20-0,45:1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при окончании пиролиза подают перегретый пар при 250-300°С в количестве 0,03-0,12:1 к загружаемому материалу. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановительный газ получают методом неполного сгорания углеводородов с α =0,4-0,85.