节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，包括废轮胎热裂解系统、炭黑生产系统、燃气净化系统、热解油净化系统和蒸汽发生单元；蒸汽发生单元包括蒸汽锅炉炉膛和设置在蒸汽锅炉炉膛内的锅炉燃烧器；废轮胎热裂解系统包括依次连接的预处理单元、输送进料单元、裂解器以及可分离热解油和热解气的油气冷却单元；炭黑生产系统包括依次连接的炭黑反应炉、主袋滤器以及炭黑造粒系统；燃气净化系统与油气冷却单元、锅炉燃烧器、裂解器和炭黑反应炉连接；热解油净化系统与油气冷却单元、原料油库、燃料油库连接；热解油净化系统还与炭黑反应炉连接。统还与炭黑反应炉连接。统还与炭黑反应炉连接。

【技术实现步骤摘要】
节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统


[0001]本技术涉及轮胎热裂解和炭黑生产
，具体涉及一种节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统。

技术介绍

[0002]随着汽车和轮胎行业的快速发展，炭黑市场需求旺盛。根据中国橡胶工业协会炭黑分会统计，2018年我国炭黑原料比例构成中，煤焦油占53％，炭黑配制油占28％，蒽油占12％，乙烯焦油占7％，即煤系原料油占93％。基于现有的炭黑生产工艺，多数企业采用煤系油为原料油，利用燃料油或者煤生产裂解炭黑，并副产中压蒸汽和压缩空气。然而，炭黑生产过度依赖煤系油会对炭黑行业的产业安全有着不利影响。
[0003]能源是未来发展的重要战略资源，而以煤为代表的化石能源的全球储量越来越少，导致炭黑生产需要的煤系产品燃料以及煤焦油、乙烯焦油等煤系产品原料供应紧张，使得炭黑成本上涨，炭黑行业受到限制。同时，炭黑生产是一个高耗能、高碳排放的产业，目前油炉法生产1kg硬质炭黑需要消耗2kg左右的原料油、0.5kWh左右的电能和2kg左右的0.49MPa的饱和蒸汽，折合热能8
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104kJ以上，同时排放2kg左右的二氧化碳，因此对炭黑及其衍生行业进行节能降碳具有重要的现实意义。
[0004]近年来废轮胎的产生量增长迅速，对此每年报废产生的废轮胎量同样以高速度持续增长。废轮胎被称为“黑色污染”，其回收与处理是世界级的难题。
[0005]废轮胎热裂解是废轮胎循环利用的方式之一，热裂解方法有连续法和间歇法。连续法污染小，自动化程度高，但预处理系统能耗大，生产1t胶粉需要消耗约200度电。间歇法预处理和间歇设备费用较低，但其污染严重，主要弊端是车间废气处理方面，目前缺少针对间歇法污染严重问题的可行性高的处理方案。
[0006]现有热裂解废轮胎工艺的热解产物以产出热解油为主，约产生5％～10％的热解气。目前，大多数热解气除了燃烧排空外并没有合理的处理方案，造成了能源的浪费，且排空的热解气含有二氧化硫等污染物，对周围环境造成了一定的影响；热解油除用作燃料外也不能得到很好的利用，缺乏有效的定向控制，未针对产品应用需求升级，导致资源化程度不高。再者，热裂解产生的热解油、热解气属于危险物质，热解油品质差，闪点低，生产后往往需要远距离运输销售，因此存在极大的安全隐患。
[0007]减少化石能源依赖性，降低碳排放，加快工业转型，形成产业闭环，是可持续发展的重要战略与环境保护的必经之路。
[0008]目前市面上缺少橡胶轮胎闭环生产工艺。炭黑是轮胎生产的主要原料之一，炭黑生产原料亟需绿色原料替代，以顺应绿色工业的改革与发展。而研究原料油、燃料油替代技术，就不可避免的需要进行橡胶轮胎闭环生产工艺的适应性重构。
[0009]因此，炭黑产业原料替代及生产工艺重构以形成橡胶轮胎生产闭环刻不容缓。
[0010]针对上述废轮胎热裂解和炭黑生产领域，现有技术主要存在如下几个问题：
[0011]1、废轮胎热解产物粗糙，用途不明且存在安全性隐患。如专利申请CN 111040796A
公开了一种利用废轮胎制备原料油和粗炭黑的生产工艺，该工艺采用低温热裂解的方式实现了原料油和粗炭黑的连续生产，有效地解决了废轮胎处理处置的难题，但是该工艺产生的炭黑过于粗糙，不能直接生产使用，且产量小，不能满足轮胎生产需要，再者产物原料油和粗炭黑具体用途不明，不一定能完全匹配下游生产工艺，并且存在产出的原料油存在闪点低，安全性低的问题。
[0012]2、缺乏可行性高的摆脱化石能源依赖的炭黑生产工艺。如专利CN 112080161B公开了一种双相炭黑生产工艺，该工艺在炭黑生产过程中添加硅格粉，赋予了炭黑材料优越的综合性能，但该专利只优化了炭黑生产产品的性能，并未优化工艺原料的性能，炭黑的原料没有优化仍然会产生大量污染物，没有摆脱化石能源依赖。又如专利CN 113980494 A公开了一种环保炭黑及其生产工艺，该专利中公开的生产工艺能够实现热量的充分利用，降低能源损耗，但此工艺原料依旧不能摆脱化石能源的依赖。

技术实现思路

[0013]本技术提供了一种节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，对橡胶轮胎行业进行了系统和工艺的耦合重构，可以在满足炭黑生产节能减碳的需求的同时，将废轮胎变废为宝，合理地处理处置废旧轮胎，为橡胶轮胎生产使用闭环提供了可能，具有高效安全、环境友好的特点。
[0014]一种节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，包括废轮胎热裂解系统、炭黑生产系统、燃气净化系统、热解油净化系统和蒸汽发生单元；蒸汽发生单元包括蒸汽锅炉炉膛和设置在蒸汽锅炉炉膛内的锅炉燃烧器；
[0015]所述废轮胎热裂解系统包括依次连接的预处理单元、输送进料单元、裂解器以及可分离热解油和热解气的油气冷却单元；
[0016]所述炭黑生产系统包括依次连接的炭黑反应炉、主袋滤器以及炭黑造粒系统；主袋滤器与锅炉燃烧器连接，可为锅炉燃烧器提供产蒸汽用炭黑尾气；
[0017]燃气净化系统与油气冷却单元、锅炉燃烧器、裂解器和炭黑反应炉连接，可接收油气冷却单元分离产生的热解气并将其净化后输送至锅炉燃烧器、裂解器和炭黑反应炉；
[0018]热解油净化系统与油气冷却单元、原料油库、燃料油库连接，可接收油气冷却单元分离产生的热解油并将其净化分配为原料油和燃料油分别输送至原料油库和燃料油库；热解油净化系统还与炭黑反应炉连接，可为炭黑反应炉直接提供燃料油；
[0019]原料油库和炭黑反应炉连接；
[0020]燃料油库与炭黑反应炉、锅炉燃烧器连接，可为锅炉燃烧器提供产蒸汽用油。
[0021]优选的，裂解器和油气冷却单元之间设置第一空气预热器，空气和裂解器产生的高温热解气在第一空气预热器内进行热交换，第一空气预热器的空气出口连接裂解器。
[0022]优选的，炭黑反应炉依次通过第二空气预热器、余热回收器和原料油预热器与主袋滤器连接；
[0023]空气和炭黑反应炉产生的高温炭黑尾气在第二空气预热器内进行热交换，第二空气预热器的空气出口连接炭黑反应炉；
[0024]原料油预热器内设置原料油预热管道，所述原料油预热管道的进口连接原料油库，所述原料油预热管道的出口连接炭黑反应炉；原料油预热器内发生原料油和来自余热
回收器的炭黑尾气的热交换过程。
[0025]优选的，炭黑造粒系统包括依次连接的粉碎机、造粒机、干燥器和筛选机；粉碎机与主袋滤器连接；
[0026]筛选机与粉碎机连接，用于将筛选出的不合格品输送至粉碎机进行重新造粒；
[0027]主袋滤器与干燥器连接，可为干燥器提供干燥炭黑用炭黑尾气。
[0028]优选的，蒸汽发生单元的高压蒸汽出口连接汽轮机，汽轮机连接压缩机和发电机。
[0029]优选的，蒸汽发生单元的废气出口依次连接SCR脱硝装置、省煤器、第三空气预热器、除尘器、湿式脱硫、喷淋塔；
[0030]裂解器的燃烧废气出口连接SCR脱硝装置；
[0031]原水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，其特征在于，包括废轮胎热裂解系统、炭黑生产系统、燃气净化系统(34)、热解油净化系统(35)和蒸汽发生单元(20)；蒸汽发生单元(20)包括蒸汽锅炉炉膛(19)和设置在蒸汽锅炉炉膛(19)内的锅炉燃烧器(18)；所述废轮胎热裂解系统包括依次连接的预处理单元(1)、输送进料单元(2)、裂解器(3)以及可分离热解油和热解气的油气冷却单元(4)；所述炭黑生产系统包括依次连接的炭黑反应炉(10)、主袋滤器(13)以及炭黑造粒系统(32)；主袋滤器(13)与锅炉燃烧器(18)连接，可为锅炉燃烧器(18)提供产蒸汽用炭黑尾气；燃气净化系统(34)与油气冷却单元(4)、锅炉燃烧器(18)、裂解器(3)和炭黑反应炉(10)连接，可接收油气冷却单元(4)分离产生的热解气并将其净化后输送至锅炉燃烧器(18)、裂解器(3)和炭黑反应炉(10)；热解油净化系统(35)与油气冷却单元(4)、原料油库(9)、燃料油库(6)连接，可接收油气冷却单元(4)分离产生的热解油并将其净化分配为原料油和燃料油分别输送至原料油库(9)和燃料油库(6)；热解油净化系统(35)还与炭黑反应炉(10)连接，可为炭黑反应炉(10)直接提供燃料油；原料油库(9)和炭黑反应炉(10)连接；燃料油库(6)与炭黑反应炉(10)、锅炉燃烧器(18)连接，可为锅炉燃烧器(18)提供产蒸汽用油。2.根据权利要求1所述的节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，其特征在于，裂解器(3)和油气冷却单元(4)之间设置第一空气预热器(36)，空气和裂解器(3)产生的高温热解气在第一空气预热器(36)内进行热交换，第一空气预热器(36)的空气出口连接裂解器(3)。3.根据权利要求1所述的节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，其特征在于，炭黑反应炉(10)依次通过第二空气预热器(11)、余热回收器(37)和原料油预热器(12)与主袋滤器(13)连接；空气和炭黑反应炉(10)产生的高温炭黑尾气在第二空气预热器(11)内进行热交换，第二空气预热器(11)的空气出口连接炭黑反应炉(10)；原料油预热器(12)内设置原料油预热管道，所述原料油预热管道的进口连接原料油库(9)，所述原料油预热管道的出口连接炭黑反应炉(10)；原料油预热器(12)内发生原料油和来自余热回收器(37)的炭黑尾气的热交换过程。4.根据权利要求1所述的节能减碳的轮胎热裂解与炭黑生产的耦合系统，其特征在于，炭黑造粒系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟荣，吴淑澄，杨建平，杨永芹，戴云飞，皇甫晨阳，王镇涛，蔡雨霏，郭珊珊，张健，马莹莹，徐建梁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：