废轮胎热裂解技术研究现状与进展

结合目前废旧轮胎资源化处理现状及研究成果,本文对热解机理、热解技术进行分析、对比,着重介绍了热解温度、升温速率、物料粒径、催化剂等工艺参数对热解产物产率的影响,分析表明Coast-Redfern积分法所得动力学模型较准确,平均反应活化能为129.5kJ/mol;现有的研究表明,热解温度对产物产率影响最大,气相产物与液相产物产率随温度升高而增加,其中液相产物产率相对较高的热解温度在500～550℃范围内,固相产物品质较高的热解温度在500～650℃范围内。其次对其固、液、气三相产物特性及应用和污染物(S、PAHs)的分布与控制方法做了归纳总结,为废旧轮胎热解技术向工业化发展提供技术依据。     

废旧轮胎热解行为的TG/DTA研究

运用热重/差热联用仪（TG/DTA）研究了4种废旧轮胎样品及3种橡胶原料（天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶）的热解行为,通过TG/DTA数据计算了各个降解阶段的热解动力学参数（表观活化能和指前因子）,并确定了轮胎中的橡胶类型（天然胶和合成胶）,得到其基本组成（有机助剂、橡胶、炭黑和无机助剂）的含量,为进行废旧轮胎的转化利用提供基础数据。结果表明:橡胶原料、轮胎样品的热解过程均可划分为两个一级反应阶段,其中轮胎样品的第1段热解活化能比第2段的小,随着反应温度的升高及转化深度的增大,热解对温度的依赖程度增大;废轮胎样品中可热解部分为64％～66％,炭黑为30％～33％,灰分为3％～6％;升温速率可明显地改变轮胎样品的热解历程,但对热解产物的收率影响甚微;天然橡胶的热解失重和合成橡胶的解聚使废旧轮胎的热解表现为一放热过程。     

中华人民共和国交通运输行业标准沥青混合料改性添加剂第七部分 附录(节选)废旧轮胎热解炭黑改性沥青技术要求及试验方法

废旧轮胎的热裂解处理是一种有效的循环处理方式,废轮胎热裂解炭黑(CBP)是热裂解的主要产物之一,如何对其高效合理地利用是整个回收过程至关重要的一环。针对于废旧轮胎热裂解炭黑的特性,将CBP用于沥青的改性,可以很好的改善道路的抗冲击性能和防水性能等,获得良好的应用价值。而且还可以使沥青获得很好的耐高温特性,具有推广使用价值。现将2017年8月1日实施的《中华人民共和国交通运输行业标准》中沥青混合料改性添加剂第七部分:废旧轮胎热解炭黑的规范性附录(节选)刊载,以供参考。     

废旧轮胎裂解炭黑的改性及其应用进展

废旧轮胎作为对环境有害的固体废弃物，其组成包括炭黑、白炭黑和胶粉等多种有价值的资源。在现有回收技术中，废轮胎热裂解技术可有效回收裂解油、炭黑和钢丝等，在国内获得了广泛应用。相对于已经普遍利用的热解油和钢丝来说，热解炭黑含有质量分数14-21%的灰分和胶质层，它的高价值利用是实现废旧轮胎循环回用的关键。很多研究者开展了热解炭黑不同的改性处理工艺研究，改性后的热解炭黑可被应用于多个领域。该文主要概括了热解改性炭黑在橡胶生产中的补强作用、改性活性炭吸附剂、电池材料、以及沥青和油墨填料等方面的应用，综述了上述应用领域内热解炭黑的处理和改性方法，并指出今后热解炭黑高价值回用的方向和改性方法。     

小颗粒窑街油页岩流化床热解提油特性研究

在电炉加热流化床热解反应器上,进行了小颗粒窑街油页岩热解提油实验,研究了热解温度和固相停留时间对热解提油特性的影响,并深入分析比较不同条件制得焦油的品质。结果表明:热解反应进程、固液气三态产物分布和焦油品质主要受热解温度影响,受固相停留时间的影响相对较小。在500—600℃范围内,随着热解温度上升,热解反应从热分解阶段过渡到热缩聚阶段,液体产率和焦油品质均先上升后下降、并在550℃均达到最佳,此时液体产率为6.5%,一级热解液体产物中焦油的饱和分和芳香分质量分数分别达到30.0%和29.4%。在15—45min的固相停留时间范围内,适当延长固相停留时间有利于物料中可热解成分的析出,液体产率增大,焦油含中低温馏分及饱和分和芳香分的质量分数先增大、30 min后基本不变。     

轮胎胶粒及低温热解产物特性研究

为掌握废轮胎的低温无催化热解特性,本文作者对轮胎胶粒及其热解产物进行了研究,铝甑干馏实验研究表明500℃的干馏热解过程,能够实现轮胎胶粒充分热解,热解产生的油和半焦炭黑占原料比为90.7%;通过500℃干馏热解实验及固体半焦的铝甑干馏和工业分析表明,500℃温度条件能较好地实现轮胎胶粒充分干馏热解;但干馏加热时间较长,建议考虑强化热解炉换热工艺的措施。从热解油分析结果可知,其中含微量的灰分、沥青质等成分,在工业设计时应考虑避免油气回收时堵管等现象发生。     

煤渣催化聚苯乙烯泡沫塑料热解的研究

废弃聚苯乙烯泡沫塑料容易引起环境污染，需加以利用。采用热解法回收聚苯乙烯往往存在催化剂中毒和裂解残留物后续处理的问题。为此，本文选择煤渣作为催化剂，对废弃聚苯乙烯热解进行回收，通过气相色谱分析确定热解产物。结果表明：升温速度、热解温度对苯乙烯收率有一定影响，慢速升温、热解温度为380℃时，液体溜分中苯乙烯的含量（63%）最高；与其他催化剂比较，煤渣催化的产物收率更高。常压下，催化剂用量超过8%后，液体产物的收率（89%）不再增加；作为燃煤设备所排出的废渣，煤渣质轻、比表面大，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO。煤渣催化属于废物再用，不存在因催化剂中毒而浪费资源的问题；裂解残留物经过简单处理、无需分离就可用作路基通孔渗水材料。     

废旧轮胎热解及热解产物研究展望

热解作为废旧轮胎处置的重要技术手段,可以有效实现其减量化、无害化和资源化利用。本文综述了废旧轮胎热解的影响因素以及热解产物的研究进展,对废旧轮胎热解的经济、环境和社会效益进行了说明,指出当前工业化热解废旧轮胎存在的问题,并展望了未来节能环保式热解工艺的应用前景。结合现有的工业化热解设备,优化工艺条件和反应器结构型式,进一步分析了热解产物即热解气、热解油及热解炭的成分结构与应用,通过对热解产物改性活化与提质处理,创造更大的经济效益。提出应基于环境法规要求和绿色发展理念,糅合多种处理技术,研制适合废旧轮胎热解的工艺装备,开发集收集/预处理/热解/产物回收与提质于一体的废旧轮胎处置技术,实现废旧轮胎高效清洁转化和高值利用。     

通过主要组分的热降解行为研究轮胎的热降解

受西方国家限制立法越来越多的影响,废旧轿车轮胎的处置越来越引起人们的注意。通常的处置方式是填埋,但填埋处置废旧轿车轮胎会有一些问题,如由于轮胎的体积不能被压缩而需要大量的空间。此外,由于可能发生意外火灾排放大量有害气体,填埋也具有潜在风险。为了规避这些缺点,汽车轮胎在水泥行业被用来替代化石燃料。这种热回收策略能利用轮胎含有的高能量。一种替代燃烧废旧轮胎的方法是热解进行循环回收利用。热解通过从轮胎获得能源和化学物质来利用废旧轮胎的经济有效值。金属和炭黑从热解产物中分离出来后,煤气、油类和残渣可作为工业原材料。     

硬质填充剂在炭黑胶料中的性能及其应用

文中论述了有关废弃轮胎的回收和利用方面的技术。对报废轮胎进行粉碎处理,再利用磁选机将钢丝帘线(金属)与橡胶进行分离,经过高温裂解以后制得了含碳残渣УСН-1。它可以作为取代炭黑П803的补强剂,用于胎面胶及橡胶制品的胶料中,所制得的各类橡胶制品具有良好的力学性能。     

固体废弃物微波技术处理及其资源化

随着国民经济的快速发展,废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素以及污泥等固体废弃物的量迅猛增加,固体废弃物的处理和资源化已迫在眉睫。在固体废弃物的处理及资源化过程中,微波技术具有加热速率快、加热均匀和固体废弃物有价值资源的选择性好等优点。采用微波技术处理废旧橡胶轮胎时,产物中的液体有机物选择性比较高,对炭黑和钢丝等物料的回收也比较简单,国外已有日均处理(6 000~7 000)条废旧轮胎的工业化生产线,可以实现废旧轮胎100%资源化再利用;在废旧塑料聚丙烯中添加石墨等微波吸收物质,然后进行微波技术处理,烯烃类组分的液体产物可以达到48.16%;废旧纤维素及其制品可以在较低温度下进行微波处理,废纸在200℃进行微波裂解可以获得15%的裂解气、42%的裂解油和43%的炭黑;含油污泥进行微波技术处理不但可获得液体有机物,还能够实现污泥的油水分离。因此,采用微波技术处理固体废弃物是一个废物的减量化、无害化和资源化过程,具有很好的应用前景。对近年来采用微波技术处理这些固体废弃物及其资源化的研究进展进行总结和评述,以期对我国固体废弃物处理和资源化的发展提供参考。     

Investigation into the removal of sulfur from tire derived fuel by pyrolysis

There is growing interest in the use of scrap tires as both a fuel and a feed material for petroleum feedstocks due to their abundance and their chemical composition. However, the sulfur content of scrap tires is a potential obstacle to scrap tires utilization as a fuel. In this paper, the partitioning of sulfur was investigated from the two major pyrolytic products from passenger car tires, liquid oils and solid chars, and the potential of producing a low sulfur char for fuel applications. The removal of sulfur during tire pyrolysis offers the greatest potential for the separation of sulfur products from the evolved gases and vapors. The influences of heating rate and pyrolysis temperature were investigated from 325 to 1000 °C, a range where substantial devolatilization occurs. The pyrolysis char and derived oil were analyzed for sulfur, and compared to the original parent sulfur content in tire derived fuel (TDF) samples. The results of sulfur determination verify that the overall desulfurization from the pyrolysis reaction is essentially unaffected by the heating rate but is affected by the ultimate pyrolysis temperature.     

废轮胎热解炭黑的研究进展

热解发黑作为废轮胎热解的关键产物,其品质较差,达不到使用要求,而且会对环境造成二次污染.主要介绍了废轮胎热解炭黑常用的分析表征方法,对热解炭黑的活化改性及再利用途径进行综述,旨在提高其利用价值.     

Evaluation of two different scrap tires as hydrocarbon source by pyrolysis

The main objective of the present study is to investigate the effect of the polymer types in scrap tires on the pyrolysis products. Two different types of scrap tires (passenger car tire, PCT and truck tire, TT) have been pyrolyzed in a fixed bed reactor at the temperatures of 550, 650 and 800 °C under N₂ atmosphere. Pyrolysis products (gas, oil and carbon black) obtained from PCT and TT were investigated comparatively. The gaseous products were analyzed by GC–TCD. The psychical and chemical properties of pyrolytic oils were characterized by means of GC–FID, GC–MS, ¹H NMR. In addition, boiling point distributions of hydrocarbons in pyrolytic oils were determined by using simulated distillation curves in comparison with commercial diesel fuel. The production of activated carbon from pyrolytic carbon blacks (CBp) was also carried out. The composition of gaseous products from pyrolysis of PCT and TT were similar and they contained mainly hydrocarbons (C₁–C₄). Pyrolytic oils were found lighter than diesel but heavier than naphtha. The physical properties of pyrolytic oils from PCT and TT were similar at the same temperature. However, the composition of aromatic and sulphur content from pyrolysis of PCT was higher than that of TT. Furthermore, TT derived pyrolytic carbon black was found more suitable for the production of activated carbon due to its low ash content.     

Rubber waste processing by high-temperature pyrolysis

The high-temperature pyrolysis of thermosetting plastics (high-density rubber, tires, and rubber mixtures including cords) leads to the formation of a liquid fraction, a noncondensable portion of pyrolytic gas, and solid residues. The pyrolysis of scrap rubber is characterized by high ecological and economic characteristics.     

Performance,emission and combustion studies of a DI diesel engine using Distilled Tyre pyrolysis oil-diesel blends

Increase in energy demand, stringent emission norms and depletion of oil resources led the researchers to find alternative fuels for internal combustion engines. Many alternate fuels like Alcohols, Biodiesel, LPG, CNG etc have been already commercialized in the transport sector. In this context, pyrolysis of solid waste is currently receiving renewed interest. The disposal of waste tyres can be simplified to some extent by pyrolysis. The properties of the Tyre pyrolysis oil (TPO) derived from waste automobile tyres were analyzed and compared with the petroleum products and found that it can also be used as a fuel for compression ignition engine. However, the crude TPO has a higher viscosity and sulphur content. The crude TPO was desulphurised and then distilled through vacuum distillation. In the present work, DTPO-diesel blends were used as an alternate fuel in a diesel engine without any engine modification. This paper presents the studies on the performance, emission and combustion characteristics of a single cylinder four stroke air cooled DI diesel engine running with the Distilled Tyre pyrolysis oil (DTPO).     

含油污泥热解技术研究进展

含油污泥是石油工业的主要污染物之一,其处理一直是油田以及石油企业的难题,如果处置不当,将造成严重的环境污染。热解技术是一种在无氧或缺氧的条件下,将油泥中的重质组分转化为轻质组分,并加以回收的新的含油污泥处理技术,可以更为彻底地处理含油污泥,且具有二次污染程度小、能量可回收利用的特点,是一种应用前景较广的处理方法。本文对国内外含油污泥热解技术的研究进展进行了总结,并重点介绍了温度、加热速率、停留时间、热解催化剂对于含油污泥热解效果及产物的影响,同时还阐述了热解动力学模型的拟合方法,分析了热解能量流动过程以及目前工业中应用比较广泛的热解设备,并指出未来含油污泥热解技术可能的发展方向,以期对含油污泥热解技术的发展提供参考。     

生活垃圾热解半焦-热解油重整过程中水分的消耗与转移

热解炭原位重整城市固体废物的挥发分是改善热解产物的良好方法。在这个过程中,水蒸气在产品转化中起着重要作用。为了了解水分在重整过程中的作用,本研究中将热解液中的油相和水相分离,然后用D₂O代替重整过程中的水相,以跟踪液体、气体和固体之间的氢转移。热解油/焦炭重整过程在600、700和800℃下进行。用GC-MS（气相色谱质谱法）分析重整后液体中的油相;IR-MS（同位素比质谱法）分析重整后液体和固体中的氘浓度。研究发现,在实验温度范围内,水蒸气对焦炭的气化作用非常弱,当D₂O/焦炭的比例为2/1时,D₂O中2％（质量）的氘在反应后残留在炭中;但水蒸气与热解油的气化反应很强烈,在800℃时,78.68％（质量）的热解液（水油混合物）被气化,且热解油中脂肪烃被大量分解,重整液的油相组分中芳香烃占到96.17%;同时,当D₂O/油的比例为2/3时,D₂O中59％的氘转移到合成气中。研究结果将为生活垃圾热解处理控制最终产物提供理论指导。     

大庆多源含油污泥热解特性的对比

大庆油田是我国第一大油田,自1959年开采后已有50多年的发展历史,到2020年原油年产量已稳定到3000万吨左右。石油开采过程伴随大量含油污泥的产生,含油污泥属于危险废物,需要寻求安全清洁的处置方式。热解技术在实现无害减量的同时可实现油品资源的高效回收。本文对大庆油田不同来源含油污泥热解特性进行分析,为含油污泥处理方案选择提供理论依据。首先通过热重-红外-质谱（TG-FTIR-MS）联用测试了多源油泥样品的热解特性以及气体产物释放规律;然后采用固定床热解炉在600℃的终温下对多源含油污泥样品进行热解试验,得到三相产率;借助色谱-质谱联用（GCMS）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（FTIR）测试对油相产物和固相产物进行详细分析。结果表明热解油以中低链烷烃为主,烯烃和醇含量相对较低,热解渣中主要以SiO₂和CaCO₃为主。