一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術的制作方法與工藝

本發明涉及固廢資源化的技術領域，具體涉及一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術。

背景技術：
廢舊輪胎具有很強的抗熱、抗機械和抗降解性，難以自然消解，如果丟棄在自然環境中，不僅占用土地，浪費資源，還會形成一種新的“黑色污染”。因此，實現廢舊輪胎環保、高效利用已成為世界難題。再生膠產業是我國廢舊輪胎利用最重要的方式，該產業的發展有效地彌補了我國橡膠資源的嚴重不足。然而再生膠產業在發展過程中存在兩大致命弱點—二次污染和易燃易爆。雖然解決了廢舊輪胎的“黑色污染”等問題，但是生產過程中又產生了廢氣、廢水污染,被我國列為二次污染行業。熱裂解處理廢舊輪胎可以回收燃料氣、燃料油、炭黑和鋼絲等再生資源,這些再生資源是寶貴的燃料或化工原材料。廢舊輪胎熱裂解處理量大、適用范圍廣、產物品種多、廢物減容量大，而且熱解過程所需能量可以自給。它不僅具有明顯的環境效益，而且經濟效益也十分可觀。然而現有的輪胎裂解技術存在以下問題：(1)廢舊輪胎裂解產物中油的產品附加值最高，但現有的輪胎裂解工藝其油產率一般在40%～45%左右，經濟效益偏低；(2)輪胎裂解多采用其自身的裂解產物—燃氣進行外加熱，依靠反應器壁面熱傳導和熱輻射的方式進行，熱傳遞效率低，輪胎熱解升溫速率低，也導致了熱解油產品品質和質量較差；(3)輪胎裂解過程中產生的燃氣熱值較高，但其大部分用于輪胎裂解加熱，導致裂解工藝能源回收率低。

技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供了一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術，技術方案為：采用粒化技術將液態高爐渣制成高溫爐渣顆粒，并負載催化劑，通過與輪胎膠粉直接接觸實現高效換熱和高效傳質，使膠粉發生催化裂解反應，以期提高高附加值產物—熱解油的產率。本發明既實現了廢舊輪胎的資源化、減量化和無害化處理，又實現了高爐渣余熱的高效回收、利用和轉化，為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現：(1)由高爐排出的液態高爐渣經渣溝分成多股直徑為10mm的渣流，進入粒化器進行粒化，粒化過程中同時向爐渣顆粒表面噴淋水和催化劑粉末，使得爐渣顆粒表面形成多孔且負載催化劑的高溫顆粒，排出粒化器；(2)負載催化劑的高溫爐渣顆粒進入移動床反應器內，作為熱載體與破碎后的輪胎膠粉混合，通過直接接觸將熱量傳遞給膠粉，粒化過程中產生的水蒸氣一部分作為輪胎氣化的反應介質；輪胎膠粉在催化劑和水蒸氣的作用下發生催化氣化反應，生成炭黑、不可冷凝氣和油。進一步的，所述粒化過程中向爐渣顆粒表面按照水與爐渣質量比0.6～1.2:1噴淋，同時向爐渣表面按照爐渣質量的50%~80%噴吹催化劑粉末。進一步的，所述粒化器排出的粒化爐渣顆粒溫度控制在600～800℃。進一步的，所述粒化器排出的粒化爐渣顆粒直徑控制在0~5mm以內。進一步的，所述高溫爐渣顆粒進入移動床反應器內，作為熱載體與破碎后的輪胎膠粉按照質量比0.6～1:1直接接觸。進一步的，所述粒化過程中產生的水蒸氣一部分作為輪胎裂解的反應介質，按照水蒸氣與輪胎膠粉質量比0.4～1:1引入反應器內。進一步的，所述膠粉粒徑控制在2mm以下。國內外現有的輪胎催化裂解方法中，輪胎裂解需要消耗自身產生的高品質燃氣作為熱源，能源回收效率低；輪胎裂解多采用外加熱方式，通過反應器內壁和物料間接接觸傳熱，熱效率低；添加的催化劑和反應物接觸面積有限，導致傳質效率低。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：(1)采用高爐渣余熱作為輪胎裂解加熱源，以廢治廢，增加了輪胎裂解技術的適用性，提高了能源利用轉化效率；(2)粒化過程中噴入的水部分變成水蒸氣，參與輪胎裂解反應并作為燃氣中的氫源，蒸發水分所消耗的能量沒有浪費，部分轉化為氫能；(3)高爐渣中含有多種金屬礦物，除了可作為輪胎裂解的熱載體外，還可以與表面負載的催化劑共同作用，降解轉化熱解油；(4)采用爐渣熱載體與輪胎膠粉直接接觸的加熱方式，可明顯提高熱傳遞效率，增加輪胎裂解的升溫速率，提高熱解油產品品質和質量；(5)采用噴吹催化劑的方法，使得爐渣表面負載催化劑，一方面，可以促進催化反應的傳質效率，另一方面，還可以降低高溫爐渣顆粒的粘性，有效避免顆粒間的相互粘結。附圖說明圖1是利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產工藝流程圖圖2是利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產裝置圖1粒化器；2液態高爐渣進口；3粒化盤；4催化劑粉末噴灑裝置；5水噴淋裝置；6粒化爐渣出口；7移動床反應器；8粒化爐渣進口；9膠粉進口；10燃氣出口；11固體殘留物出口；12星形給料器。具體實施方式實施例1本實施例所述一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術如下：(1)由高爐排出的液態高爐渣經渣溝分成多股直徑為10mm的渣流，進入粒化器進行粒化，粒化過程中向爐渣顆粒表面按照水與爐渣質量比0.6:1噴淋，同時向爐渣表面按照爐渣質量的50%噴吹NaOH粉末，使得爐渣顆粒表面形成多孔且負載NaOH的高溫顆粒，控制爐渣顆粒溫度600℃排出粒化器，粒化器排出的粒化爐渣顆粒直徑控制在3~5mm以內；(2)負載NaOH的高溫爐渣顆粒進入移動床反應器內，作為熱載體與破碎后的輪胎膠粉按照質量比0.8:1直接接觸，粒化過程中產生的水蒸氣一部分作為輪胎裂解的反應介質，按照水蒸氣與輪胎膠粉質量比0.4:1引入反應器內。輪胎膠粉在兩者作用下發生催化裂解反應，生成炭黑、油和不可冷凝氣。產物中炭黑、油和不可冷凝氣的產率分別為37.5%、52.7%和9.8%，油的理化特性如下：實施例2本實施例所述一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術如下：(1)由高爐排出的液態高爐渣經渣溝分成多股直徑為10mm的渣流，進入粒化器進行粒化，粒化過程中向爐渣顆粒表面按照水與爐渣質量比0.8:1噴淋，同時向爐渣表面按照爐渣質量的60%噴吹NaOH粉末，使得爐渣顆粒表面形成多孔且負載NaOH的高溫顆粒，控制爐渣顆粒溫度700℃排出粒化器，粒化器排出的粒化爐渣顆粒直徑控制在2~3mm以內；(2)負載NaOH的高溫爐渣顆粒進入移動床反應器內，作為熱載體與破碎后的輪胎膠粉按照質量比0.8:1直接接觸，粒化過程中產生的水蒸氣一部分作為輪胎裂解的反應介質，按照水蒸氣與輪胎膠粉質量比0.6:1引入反應器內。輪胎膠粉在兩者作用下發生催化裂解反應，生成炭黑、油和不可冷凝氣。產物中炭黑、油和不可冷凝氣的產率分別為37.5%、52.7%和9.8%，油的理化特性如下：實施例3本實施例所述一種利用高爐渣余熱催化裂解廢舊輪胎油氣聯產技術如下：(1)由高爐排出的液態高爐渣經渣溝分成多股直徑為10mm的渣流，進入粒化器進行粒化，粒化過程中向爐渣顆粒表面按照水與爐渣質量比1.2:1噴淋，同時向爐渣表面按照爐渣質量的80%噴吹NaOH粉末，使得爐渣顆粒表面形成多孔且負載NaOH的高溫顆粒，控制爐渣顆粒溫度800℃排出粒化器，粒化器排出的粒化爐渣顆粒直徑控制在0~2mm以內；(2)負載NaOH的高溫爐渣顆粒進入移動床反應器內，作為熱載體與破碎后的輪胎膠粉按照質量比0.8:1直接接觸，粒化過程中產生的水蒸氣一部分作為輪胎裂解的反應介質，按照水蒸氣與輪胎膠粉質量比1:1引入反應器內。輪胎膠粉在兩者作用下發生催化裂解反應，生成炭黑、油和不可冷凝氣。獲得炭黑、油和不可冷凝氣的產率分別為34.1%、61.2%和4.7%，油的理化特性如下：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。