隨著運(yùn)輸行業(yè)的飛速發(fā)展,世界各國對于運(yùn)輸工具的需求量逐年增加,尤其機(jī)動(dòng)車的數(shù)量增幅較大。不斷增長的汽車數(shù)量導(dǎo)致輪胎堆積,不僅造成資源浪費(fèi),同時(shí)對環(huán)境造成污染。一些科研單位與企業(yè)采用熱解法回收利用橡膠,但是熱解后所得到的熱解炭黑中灰分含量過高,需要脫除灰分后才能使用。本論文首先對樣品炭黑的灰分進(jìn)行了測定,通過加入乙醇的方法解決了酸溶液與炭黑的混合問題,分別使用硫酸、鹽酸和硝酸進(jìn)行酸洗實(shí)驗(yàn),然后從炭黑的粒度,攪拌速率,反應(yīng)時(shí)間,酸的濃度,反應(yīng)溫度及酸洗次數(shù)六個(gè)方面對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。酸洗過程中,硫酸和乙醇的量消耗較大,為節(jié)約成本,進(jìn)行了硫酸的重復(fù)使用實(shí)驗(yàn),并使用Aspen軟件對乙醇回收塔進(jìn)行了模擬,最后設(shè)計(jì)工藝流程并對該工藝進(jìn)行成本核算,得出如下結(jié)論:1、以硫酸作酸洗液,最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件:炭黑粒度2400目,硫酸濃度3.5mol/L,攪拌速率1100r/min,反應(yīng)時(shí)間35分鐘,溫度恒定為30℃,,酸洗之后剩余灰分8.44%;2、硫酸可循環(huán)7次,且循環(huán)使用對灰分脫除效果幾乎沒有影響;3、Aspen模擬結(jié)果可知,乙醇回收塔的塔板數(shù)為34,可以使回收率達(dá)到99%,根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)計(jì)回流比為3.75... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

廢輪胎熱解的工藝流程

圖 1.2 廢舊輪胎裂解機(jī)理過程圖Fig. 1.2 Schematic diagram of waste tire pyrolysis mechanism在圖 1.2 中，A 表示在廢輪胎中交聯(lián)的橡膠的大分子鏈。假定橡膠大分子鏈?zhǔn)紫绕屏�，形成中間體 R1 和揮發(fā)物 V1。 中間體 R1 可以通過 2a 反應(yīng)直接解聚。 另一種揮發(fā)性物質(zhì)生成。 也有可能產(chǎn)生第二中間體 R2 至 2b 反應(yīng)。 R2 然后通過 2c生成 V3。(1)和(2)反應(yīng)形成主要熱解; 中間體 R2 產(chǎn)生 R3。R3 再加熱（500.900℃）后，最終殘留物 R4 和揮發(fā)物 V4 分解。1.3.3 熱解產(chǎn)物熱解產(chǎn)品主要有以下三大類：熱解氣以烴類氣體為主。主要成分[28~29]為烷烴，烯烴，苯等，主要?dú)怏w為乙烯。除氫氣和乙烯外，基本上是碳數(shù)為二至四的氣體組分，熱解氣即可直接作為燃料用于民用和工業(yè)生產(chǎn)，也可為熱解反應(yīng)提供能量[30]。研究表明，溫度升高時(shí)，熱解氣體的產(chǎn)量和熱值會(huì)隨之提升。因此，可以在裂解過程中改變反應(yīng)條件來改變產(chǎn)量和反應(yīng)進(jìn)度。

熱解炭黑與普通工業(yè)炭黑有許多不同，而這些性質(zhì)將決定炭黑的應(yīng)用。因此研究其基本的物理和化學(xué)性質(zhì)非常重要。1.4.1 粒徑分布在橡膠中，炭黑的基本結(jié)構(gòu)單元，通常不會(huì)被打破和分散，炭黑的補(bǔ)強(qiáng)能力和橡膠的機(jī)械強(qiáng)度受到該結(jié)構(gòu)單元的形態(tài)和特性影響，不同類型的炭黑結(jié)構(gòu)不同。炭黑的粒徑，容易保持原來在輪胎橡膠中的粒度分布。圖 1.3[37]顯示了添加到輪胎中的各種類型炭黑的粒度分布的疊加[36]，因?yàn)樵跓峤膺^程中，輪胎中最初添加的炭黑的大部分聚集體未被破壞。在熱解過程中，有一部分炭黑熔合，粒徑增大。因此，熱解炭黑的粒度分布與常規(guī)市售炭黑的粒度具有不可避免的相關(guān)性，并且具有多端性。N330 的平均粒徑為 29 納米，N630 的平均粒徑為 60 納米，熱解炭黑聚集體的粒徑分布為 50 1000 納米，熱解炭黑聚集體粒徑分布通常是雙峰或三峰的分布，如圖 1.4[37]所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]廢輪胎熱解炭黑的改性及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 周作艷,夏琳,王軍曉,朱永寧.  彈性體. 2016(06)
[2]“黑色污染”的趣味變形記[J]. 夕月.  綠色中國. 2015(14)
[3]熱解炭黑——橡膠工業(yè)的新機(jī)遇[J]. 朱永康.  世界橡膠工業(yè). 2015(06)
[4]廢輪胎熱解炭黑走出國門[J].   橡膠工業(yè). 2014(11)
[5]我國與發(fā)達(dá)國家廢橡膠資源利用比較[J]. 陸永其.  中國橡膠. 2014(17)
[6]油庫儲(chǔ)存工藝設(shè)計(jì)及其平面布置[J]. 孟慶海.  石油化工設(shè)計(jì). 2014(03)
[7]中國廢輪胎回收利用現(xiàn)狀綜述[J]. 朱寶忠,程功,汪玉,許茂林.  廣州化工. 2014(09)
[8]生物柴油酸催化甲醇法生產(chǎn)工藝全流程模擬與經(jīng)濟(jì)分析[J]. 曾宏,林少杰,方柏山.  華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[9]高效環(huán)保型廢舊輪胎裂解設(shè)備[J]. 李德治,姜莉莉,周鑫.  橡膠工業(yè). 2013(08)
[10]廢輪胎活性炭對孔雀石綠的吸附性能研究(英文)[J]. 李麗,張強(qiáng)年,劉雙喜,朱坦.  南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)

博士論文
[1]工程翻新輪胎力學(xué)特性及性能補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理研究[D]. 王強(qiáng).東北林業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]催化汽油加氫裝置工藝設(shè)計(jì)[D]. 王鐵剛.北京化工大學(xué) 2015
[2]橡膠的熱裂解機(jī)理及動(dòng)力學(xué)研究[D]. 孫玉海.廣西大學(xué) 2004



本文編號：2899871