科普丨废轮胎的热裂解机理

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近年来,随着我国汽车工业的快速发展,轮胎工业也进入了一个急速增长时期,我国已成世界轮胎生产和消费大国。在轮胎大量生产的同时也产生了大量的.废旧轮胎。目前,我国每年大约报废3.3亿条轮胎,并以每年约8%-10%的速度在增长。

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废轮胎的组成

废轮胎由许多有价值的组分构成,包括橡胶(天然橡胶、合成橡胶)、炭黑、各种助剂(增塑剂、防老剂、硫黄和氧化锌等)和骨架材料(钢丝和织物)等。一般轮胎胎面胶中所含各组分的质量分数大致是橡胶55%~60%,炭黑30%~33%,有机助剂6%~9%,无机助剂3%~6%。

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废轮胎热裂解机理

大多数有机化合物有热不稳定性特征,若将其置于缺氧、高温条件下,在分解和缩合的共同作用下,大分子有机化合物将发生裂解,转化为相对分子质量较小的气态、液态与固态组分,有机物在这种条件下的化学转化过程称为热解。

固态废物热解是一个复杂、连续的化学反应过程。其中包括大分子键断裂、异构化和小分子的缩合等化学反应,最后生成较小的分子。在热解过程中,中间产物存在两种变化趋势:一是由大分子变成小分子,直至气体的裂解过程;二是由极小分子聚合成较大分子的聚合过程。

这种反应没有明显的阶段性,许多反应是交叉进行的。

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废轮胎热裂解产物

• 裂解油

轮胎裂解油黏度较低,热值较高,轻质馏分含量高而重质馏分含量相对较低,应用范围广泛。

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• 裂解炭黑

废轮胎裂解可产出高品质的炭黑,由于收率较高,收益甚至超过裂解油,已应用于力车胎及各类橡胶制品、电极材料、复合材料、油墨、沥青改性剂、色母粒等,具有较高的应用价值。

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使用裂解炭黑制造的轮胎

• 钢丝

裂解钢丝可用来制造金属磨料,制造钢丝切丸等钢材基础材料。

热裂解技术能够得到发展的原因:一方面,相较于废弃物堆积、填埋、燃烧焚化等处理方式,热裂解技术更加安全环保;另一方面,热裂解过程产生的有机物(如燃料油)有可观的利用价值,经济性好,迎合了时代的发展趋势,节约了能源,对环境几乎无污染,是创造可持续发展型社会的最佳途径之一。 

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济南恒誉环保科技股份有限公司欧盟标准示范热裂解项目

行业领军企业济南恒誉环保科技股份有限公司自主研发的“工业连续化废轮胎裂解资源化利用成套技术及装备” 荣膺国家科技进步奖,单台裂解主机年处理量达数万吨,代替了周期性、间歇式小批量的生产方式,大幅度提高了生产能力与处理效率,真正实现废轮胎减量化、无害化处理和资源化利用。装备出口至德国、匈牙利、巴西、爱沙尼亚、印度、泰国、马来西亚等国家,经长时期稳定连续化运行验证,取得良好经济效益的同时,环境效益也十分突出!

部分参考资料来自:牛斌《废橡胶热解与热能利用》

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