旋转式废旧橡胶裂解设备的设计与实验研究

旋转式废旧橡胶裂解设备的设计与实验研究

陈贤豫

商丘金蓬实业股份有限公司 河南省商丘市 476000

摘要：随着科技的进步，新型废旧橡胶裂解技术应运而生，其中旋转式废旧橡胶裂解设备因其独特的工作机制和较高的裂解效率而受到广泛关注。该设备利用旋转运动产生的剪切力和摩擦热，结合特定的催化剂，在相对温和的条件下实现废旧橡胶的快速裂解，产出高质量的裂解油和可燃气体，这些产物可作为能源或化工原料再利用。

关键词：旋转式废旧橡胶裂解设备；设计；实验研究

引言

传统的废旧橡胶处理方法往往存在能耗高、污染严重等问题，开发一种高效、环保的废旧橡胶裂解技术显得尤为迫切。旋转式废旧橡胶裂解设备作为一种新型的裂解技术，其设计理念旨在通过物理和化学方法的结合，实现废旧橡胶的高效裂解和资源化利用。该设备通过旋转运动，使得橡胶在高温和催化剂的作用下发生裂解，生成可再利用的油品和气体，同时减少了对环境的污染。

1旋转式废旧橡胶裂解设备的设计

1.1设备结构设计

旋转炉体是设备的主体部分，通常由耐高温材料制成，其内部设计有螺旋叶片，用于推动橡胶材料在炉内均匀移动和裂解。炉体的旋转设计保证了橡胶材料能够充分接触热源，提高裂解效率。加热系统通常采用燃料油、燃料气或电加热方式，确保炉内温度能够达到橡胶裂解所需的温度。加热系统的设计需要精确控制温度，以避免过热或温度不足影响裂解效果。进料系统负责将废旧橡胶均匀地送入旋转炉体中。进料系统通常包括破碎机和输送带，确保橡胶材料在进入炉体前已经破碎至合适的大小。排料系统则负责将裂解后的炭黑从炉体中排出，并进行初步冷却。排料系统的设计需要保证炭黑能够快速冷却，避免高温时与空气接触会产生自燃现象。冷却系统用于进一步降低炭黑的温度，确保其达到安全存储或进一步加工的温度要求。控制系统是整个设备的大脑，负责监控和调节设备的运行状态，包括温度控制、转速控制、压力控制等，确保设备安全、稳定、高效地实现自动化运行。

1.2材料选择

旋转炉体的材料需要具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性能。常用的材料包括耐热锅炉钢、合金钢、耐火砖等。耐热锅炉钢、合金钢具有良好的机械强度和耐高温性能，而耐火砖则能够在极端高温环境下保持结构稳定。加热系统的材料选择需要考虑热传导性和耐高温性。燃气加热系统通常使用耐热合金材料，而电加热系统则可能使用陶瓷或金属加热元件。进料系统和排料系统的材料需要具有一定的耐磨性和耐腐蚀性，以适应橡胶原料或炭黑的摩擦和化学腐蚀。常用的材料包括不锈钢和耐磨钢。冷却系统的材料需要具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却效果和系统的长期稳定运行。常用的材料包括碳钢管和不锈钢管。控制系统的材料选择需要考虑电气元件的耐高温性和耐腐蚀性，以及控制面板的耐用性和易操作性。

1.3旋转式废旧橡胶裂解设备的工艺流程

废旧橡胶首先经过破碎机破碎成小块或胶粉，以便于后续的裂解处理。破碎后的橡胶通过输送装置均匀地送入旋转炉体中。炉体在加热系统的加热下，将橡胶材料加热至裂解温度，橡胶在高温下分解成油气、炭黑和可燃气体。裂解后的炭黑通过排料系统排出炉体，并进行初步冷却。排出的炭黑进入冷却系统进行进一步冷却，直至达到安全存储或进一步加工的温度。裂解产生的油气和可燃气体被冷凝系统冷却后收集储存并进行分离，油气可以进一步加工成燃料油，而可燃气体则可以作为能源回收利用。整个工艺流程由控制系统实时监控，确保每个环节的稳定运行和产品质量。

2旋转式废旧橡胶裂解设备实验研究

2.1实验设备和材料

实验所用的旋转式废旧橡胶裂解设备包括旋转炉体、加热系统、进料系统、排料系统、冷却系统和控制系统。设备的关键部件如旋转炉体和加热系统需要经过特殊设计，以适应实验的需求。控制系统应具备实时监控和数据记录功能，以便于实验过程中的参数调整和数据收集。实验材料主要为废旧橡胶，包括轮胎橡胶、工业橡胶制品等。为了确保实验结果的普遍性和可靠性，应选择不同来源、不同类型的橡胶材料进行实验。此外，还需要准备一定量的辅助材料，如耐高温润滑油、冷却介质等，以保证设备的正常运行。

2.2实验过程与数据记录

在实验开始前，对设备进行预热，确保炉体达到预设的裂解温度。将预处理好的废旧橡胶通过进料系统均匀地送入旋转炉体中。启动旋转炉体，调整加热系统温度和旋转速度，开始裂解过程。在裂解过程中，密切监控温度、压力、转速等关键参数。裂解完成后，通过排料系统将裂解产物排出，并进行冷却处理。收集裂解产生的油气、炭黑和可燃气体，并进行初步分析。在实验过程中，需要详细记录进料量和进料速率，裂解温度和炉内压力，旋转速度和加热温度，裂解时间，产物产量和质量，能耗记录。所有数据应实时记录，并保存为电子文档，以便于后续的数据分析和实验报告撰写。通过这些数据的收集和分析，可以评估旋转式废旧橡胶裂解设备的性能，并为设备的优化提供依据。

3旋转式废旧橡胶裂解设备实验结果分析

3.1裂解效率分析

在实验结果分析中，需要对比不同实验条件下的裂解效率，如不同的裂解温度、旋转速度和进料速率等。通过分析，可以确定最佳的裂解条件，即在保证产物质量的前提下，实现最高的裂解效率。还需要分析裂解产物的组成，包括油气、炭黑和可燃气体的比例。这些产物的质量和市场价值直接影响到裂解过程的经济性。例如，高质量的油气可以作为燃料油出售，而炭黑可以作为填充剂或颜料使用。通过裂解效率的分析，可以优化设备的操作参数，提高裂解过程的整体效率。还可以为设备的进一步改进提供数据支持，如改进加热系统以提高热效率，或优化进料系统以确保橡胶材料的均匀分布。

3.2能耗与经济性分析

在实验结果分析中，需要详细记录和计算实验过程中的总能耗，包括加热能耗、电力消耗和冷却能耗等。通过对比不同实验条件下的能耗数据，可以找出能耗最低的操作参数组合。同时，还需要考虑裂解产物的市场价值，计算裂解过程的经济效益。例如，如果裂解产生的油气能够以较高的价格出售，那么即使能耗较高，也可能具有良好的经济性。经济性分析还需要考虑设备的初始投资成本、维护成本和运营成本。通过综合考虑这些成本因素，可以评估设备的长期经济效益。还可以通过技术改进和工艺优化，降低能耗和运营成本，提高设备的整体经济性。

3.3环境影响评估

在实验过程中，需要监测和记录可能产生的污染物排放，如废气、废水和固体废物。废气中的主要污染物可能包括挥发性有机化合物（VOCs）、硫化物、氮氧化物等。需要通过适当的处理技术，如喷淋、吸附、催化燃烧等，减少这些污染物的排放。废水可能含有油类、重金属和其他有害物质。需要对废水进行处理，确保其达到排放标准或进行循环利用。固体废物主要是裂解过程中产生的炭黑和其他残留物。

结束语

通过对旋转式废旧橡胶裂解设备的设计与实验研究，不仅验证了该设备在废旧橡胶裂解方面的可行性和有效性，还优化了设备的工作参数和结构设计，提高了裂解效率和产物的质量。这些研究成果为废旧橡胶的资源化处理提供了重要的技术支持和理论指导，有助于推动废旧橡胶处理技术的进步和环境保护事业的发展。

参考文献

[1]刘吉东,张灿罡,李勇.圆盘式废旧橡胶裂解设备的设计研究[J].橡塑技术与装备,2023,49(07):31-35.

[2]李震,废旧轮胎(橡胶)智能化绿色裂解与炭黑深加工成套设备.山东省,青岛伊克斯达智能装备有限公司,2020-05-07.

[3]李勇.旋转式废旧橡胶裂解设备的设计与实验研究[D].青岛科技大学,2019.

[4]李志华,刘飞鹏.裂解腔内废旧橡胶的位置对裂解速率的影响[J].橡胶工业,2018,64(06):354-358.

[5]李绪超.搅拌式废旧橡胶连续裂解设备的设计与实验研究[D].青岛科技大学,2018.