專利名稱：利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法及工藝屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的范疇。
二、技術(shù)背景廢塑料、廢輪胎是伴隨人類現(xiàn)代生活所產(chǎn)生的一類對(duì)環(huán)境有害的廢棄物。由于人類生活及社會(huì)文明對(duì)塑料的依賴程度越來(lái)越嚴(yán)重，如一次性塑料袋、農(nóng)用地膜、一次性輸液器、各種機(jī)箱外殼、醫(yī)用針管等，因而需求的數(shù)量在快速增加。然而這些材料一旦變成廢棄物進(jìn)入環(huán)境會(huì)引發(fā)“白色污染”，進(jìn)入土壤會(huì)影響農(nóng)作物產(chǎn)量，露置在外界會(huì)影響環(huán)境美觀。如果是醫(yī)用后的廢棄塑料還會(huì)引發(fā)疾病傳播等問題；廢輪胎是現(xiàn)代文明生活的另一類廢棄物。各種機(jī)動(dòng)車輛的迅猛增加導(dǎo)致廢輪胎數(shù)量的急劇上升，從而對(duì)環(huán)境造成所謂“黑色污染”的嚴(yán)重影響。對(duì)這兩類“白色”和“黑色”廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處置且能資源化利用是人類近期感到十分迫切的問題。目前廢塑料、廢輪胎的熱解液化所產(chǎn)生的燃料從一定程度上講，可以提升其利用價(jià)值，但因直接用作機(jī)動(dòng)車輛的燃料尚有許多問題有待解決，因而只通過簡(jiǎn)單的燃燒方式對(duì)液體進(jìn)行利用并沒有對(duì)液化過程中所潛在的有用物質(zhì)得到最大程度的開發(fā)利用。因此，從這個(gè)意義上理解，作為普通燃料直接使用對(duì)其潛在的價(jià)值并沒有進(jìn)行充分利用，屬于粗放型利用方式。本發(fā)明基于這種狀況，開發(fā)出兩段法工藝經(jīng)過特殊裝置處理，可將這些廢物轉(zhuǎn)化成化工領(lǐng)域廣泛需求的一種重要物質(zhì)——乙炔炭黑。
目前乙炔炭黑的工藝路線是先將煤通過和石灰煅燒轉(zhuǎn)變成碳化鈣，然后水解變成乙炔，再進(jìn)行熱解。其生產(chǎn)工藝路線比較成熟，但由于對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重以及煤資源難以再生、可枯竭的特點(diǎn)，尋找替代原料及新的生產(chǎn)路線顯得非常必要。本發(fā)明是以廢塑料、廢輪胎為原料，首先通過常規(guī)快速熱解獲得產(chǎn)率較高的液體或氣體，然后將得到的產(chǎn)物在等離子條件下經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的反應(yīng)器進(jìn)行再次熱解，可得到乙炔炭黑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于環(huán)境中產(chǎn)生的大量廢舊塑料、廢輪胎難以消化、難以高效利用的狀況研發(fā)起來(lái)的一種提升其利用價(jià)值的方法及工藝。通過該技術(shù)及工藝可得到在電池、高色素碳黑、印刷、復(fù)印和激光打印的碳粉、及電子元件的制造等領(lǐng)域廣泛使用的乙炔炭黑。優(yōu)點(diǎn)是最大限度地將這些廢物進(jìn)行了資源化利用，解決了保護(hù)環(huán)境過程中對(duì)這些廢物處理比較棘手的問題，克服了由煤制乙炔炭黑引發(fā)的有限煤資源減少問題，而且得到了高附加值的產(chǎn)品乙炔炭黑。
本發(fā)明利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于是以各種廢舊塑料、廢輪胎為原料，采用兩段法加工處理，其工藝過程為將各種廢舊塑料、廢輪胎，在溫度為400-600℃，惰性氣體為載氣的條件下送入流化床反應(yīng)器，進(jìn)行第一段快速熱解，氣相產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間小于0.6分鐘，而后將熱解得到的氣相產(chǎn)物通過載氣直接送入直流電弧等離子發(fā)生器，再經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的第二段石墨反應(yīng)器進(jìn)行熱解，收集熱解得到的固體材料為乙炔炭黑，其工藝參數(shù)為工作電流為110～190A，電壓為240～340V，氬氣的流量為0.5～2m3/h，主氫流量為0.5～2.0m3/h，副氫流量為0.2～2.0m3/h，進(jìn)料速度為0.6～4kg/h，反應(yīng)器內(nèi)徑為40～70mm，長(zhǎng)度為1500～1800mm。
上述的一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于所述的原料為廢輪胎和廢塑料的混合物或者廢輪胎或廢塑料的單一物，所述的熱解得到的氣相產(chǎn)物，亦可經(jīng)冷卻變成液體收集后集中起來(lái)再進(jìn)行第二段熱解。
上述的一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于所述的廢輪胎及廢塑料粒度范圍大于40目或小于0.44mm。
本發(fā)明利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法的優(yōu)點(diǎn)在于將乙炔的產(chǎn)生與分解同步進(jìn)行，縮短了傳統(tǒng)的工藝路線，技術(shù)方案先進(jìn)獨(dú)特，原料是大量的廢輪胎、廢塑料廢棄物，來(lái)源豐富，收購(gòu)成本低廉，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域鼓勵(lì)和支助的項(xiàng)目，因而該技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
以內(nèi)徑為50mm，高度為1200mm，床料為石英沙的流化床為例。
實(shí)施方式1.
將流化床以30K/min的升溫速率加熱至500℃，通入流量為3.0L/min的氮?dú)?，然后將廢輪胎以每小時(shí)1.8公斤的速度送入流化床，其熱解產(chǎn)物直接送入等離子發(fā)生器。其工藝參數(shù)為工作電流為140A，電壓為305V，氬氣的流量為2.0m3/h，主氫流量為0.9m3/h，副氫流量為0.2m3/h；反應(yīng)器內(nèi)徑為45mm，長(zhǎng)度為1500mm，通過旋風(fēng)分離裝置即可得到產(chǎn)品乙炔炭黑。
實(shí)施方式2.
將流化床以30K/min的升溫速率加熱至550℃，通入流量為3.0L/min的氮?dú)?，然后將廢輪胎與廢塑料以2∶1的方式混合后的物料，以每小時(shí)1.8公斤的速度進(jìn)料，熱解產(chǎn)物冷卻，得液體(1)；按廢輪胎與廢塑料以1∶2的方式混合以同樣的速度進(jìn)料，熱解產(chǎn)物經(jīng)冷卻得液體(2)。將液體(1)和(2)合并后以每小時(shí)1.8公斤的進(jìn)料速度送入第二段反生器，即等離子反生器，其發(fā)生器的工藝參數(shù)為工作電流為140A，電壓為310V，氬氣的流量為2.0m3/h，主氫流量為0.6m3/h，副氫流量為0.2m3/h；反應(yīng)器內(nèi)徑為50mm，長(zhǎng)度為1600mm，通過旋風(fēng)分離裝置分離即可得到乙炔炭黑。
實(shí)施方式3.
將流化床以30K/min的升溫速率加熱至600℃，通入流量為3.0L/min的氮?dú)?，然后將廢塑料以每小時(shí)1.8公斤的速度送入流化床，其熱解產(chǎn)物經(jīng)冷得到液體。將液體以2.5kg/h的送料速度送入等離子發(fā)生器，其發(fā)生器的工藝參數(shù)為工作電流為160A，電壓為320V，氬氣流量為1.5m3/h，主氫流量為0.8m3/h，副氫流量為0.3m3/h；反應(yīng)器內(nèi)徑為55mm，長(zhǎng)度為1550mm，通過旋風(fēng)分離裝置分離即可得到乙炔炭黑。
實(shí)施方式4.
將流化床以30K/min的升溫速率加熱至450℃，通入流量為3.0L/min的氮?dú)?，然后將廢輪胎與廢塑料以2∶1的方式混合后的物料，以每小時(shí)1.8公斤的速度送入流化床，得到的熱解產(chǎn)物直接送入等離子發(fā)生器，其發(fā)生器的工藝參數(shù)為工作電流為160A，電壓為320V，氬氣的流量為1.8m3/h，主氫流量為0.6m3/h，副氫流量為0.3m3/h；反應(yīng)器內(nèi)徑為60mm，長(zhǎng)度為1800mm，通過旋風(fēng)分離裝置分離即可得到乙炔炭黑。
權(quán)利要求
1.一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于是以各種廢舊塑料、廢輪胎為原料，采用兩段法加工處理，其工藝過程為將各種廢舊塑料、廢輪胎，在溫度為400-600℃，惰性氣體為載氣的條件下送入流化床反應(yīng)器，進(jìn)行第一段快速熱解，氣相產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間小于0.6分鐘，而后將熱解得到的氣相產(chǎn)物通過載氣直接送入直流電弧等離子發(fā)生器，再經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的第二段石墨反應(yīng)器進(jìn)行熱解，收集熱解得到的固體材料為乙炔炭黑，其工藝參數(shù)為工作電流為110～190A，電壓為240～340V，氬氣的流量為0.5～2m3/h，主氫流量為0.5～2.0m3/h，副氫流量為0.2～2.0m3/h，進(jìn)料速度為0.6～4kg/h，反應(yīng)器內(nèi)徑為40～70mm，長(zhǎng)度為1500～1800mm。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于所述的原料為廢輪胎和廢塑料的混合物或者廢輪胎或廢塑料的單一物，所述的熱解得到的氣相產(chǎn)物，亦可經(jīng)冷卻變成液體收集后集中起來(lái)再進(jìn)行第二段熱解。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，其特征在于所述的廢輪胎及廢塑料粒度范圍大于40目或小于0.44mm。
全文摘要
一種利用廢塑料、廢輪胎制備乙炔炭黑的方法，屬于化學(xué)工程技術(shù)與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。其特征是以各種廢棄的塑料、廢舊輪胎為原料，采用兩段法加工處理。先在溫度為400～600℃條件下熱解處理，然后將熱解產(chǎn)物通過載氣直接送入直流電弧等離子反生器經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的反應(yīng)器進(jìn)行第二段熱解，其固體材料用旋風(fēng)分離器收集可得乙炔炭黑。其工作電流為110～190A，電壓為240～340V，氬氣的流量為0.5～2m
文檔編號(hào)C09C1/48GK1696210SQ20051001253
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者曹青, 鮑衛(wèi)仁, 呂永康, 申曙光, 謝克昌 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)