热解炭黑灰分脱除研究
发布时间：2020-12-05 18:11
随着运输行业的飞速发展,世界各国对于运输工具的需求量逐年增加,尤其机动车的数量增幅较大。不断增长的汽车数量导致轮胎堆积,不仅造成资源浪费,同时对环境造成污染。一些科研单位与企业采用热解法回收利用橡胶,但是热解后所得到的热解炭黑中灰分含量过高,需要脱除灰分后才能使用。本论文首先对样品炭黑的灰分进行了测定,通过加入乙醇的方法解决了酸溶液与炭黑的混合问题,分别使用硫酸、盐酸和硝酸进行酸洗实验,然后从炭黑的粒度,搅拌速率,反应时间,酸的浓度,反应温度及酸洗次数六个方面对实验条件进行优化。酸洗过程中,硫酸和乙醇的量消耗较大,为节约成本,进行了硫酸的重复使用实验,并使用Aspen软件对乙醇回收塔进行了模拟,最后设计工艺流程并对该工艺进行成本核算,得出如下结论:1、以硫酸作酸洗液,最优实验条件:炭黑粒度2400目,硫酸浓度3.5mol/L,搅拌速率1100r/min,反应时间35分钟,温度恒定为30℃,,酸洗之后剩余灰分8.44%;2、硫酸可循环7次,且循环使用对灰分脱除效果几乎没有影响;3、Aspen模拟结果可知,乙醇回收塔的塔板数为34,可以使回收率达到99%,根据实际情况,设计回流比为3.75...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废轮胎热解的工艺流程
图 1.2 废旧轮胎裂解机理过程图Fig. 1.2 Schematic diagram of waste tire pyrolysis mechanism在图 1.2 中，A 表示在废轮胎中交联的橡胶的大分子链。假定橡胶大分子链首先破裂，形成中间体 R1 和挥发物 V1。 中间体 R1 可以通过 2a 反应直接解聚。 另一种挥发性物质生成。 也有可能产生第二中间体 R2 至 2b 反应。 R2 然后通过 2c生成 V3。(1)和(2)反应形成主要热解; 中间体 R2 产生 R3。R3 再加热（500.900℃）后，最终残留物 R4 和挥发物 V4 分解。1.3.3 热解产物热解产品主要有以下三大类：热解气以烃类气体为主。主要成分[28~29]为烷烃，烯烃，苯等，主要气体为乙烯。除氢气和乙烯外，基本上是碳数为二至四的气体组分，热解气即可直接作为燃料用于民用和工业生产，也可为热解反应提供能量[30]。研究表明，温度升高时，热解气体的产量和热值会随之提升。因此，可以在裂解过程中改变反应条件来改变产量和反应进度。
热解炭黑与普通工业炭黑有许多不同，而这些性质将决定炭黑的应用。因此研究其基本的物理和化学性质非常重要。1.4.1 粒径分布在橡胶中，炭黑的基本结构单元，通常不会被打破和分散，炭黑的补强能力和橡胶的机械强度受到该结构单元的形态和特性影响，不同类型的炭黑结构不同。炭黑的粒径，容易保持原来在轮胎橡胶中的粒度分布。图 1.3[37]显示了添加到轮胎中的各种类型炭黑的粒度分布的叠加[36]，因为在热解过程中，轮胎中最初添加的炭黑的大部分聚集体未被破坏。在热解过程中，有一部分炭黑熔合，粒径增大。因此，热解炭黑的粒度分布与常规市售炭黑的粒度具有不可避免的相关性，并且具有多端性。N330 的平均粒径为 29 纳米，N630 的平均粒径为 60 纳米，热解炭黑聚集体的粒径分布为 50 1000 纳米，热解炭黑聚集体粒径分布通常是双峰或三峰的分布，如图 1.4[37]所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]废轮胎热解炭黑的改性及应用研究进展[J]. 周作艳,夏琳,王军晓,朱永宁. 弹性体. 2016(06)
[2]“黑色污染”的趣味变形记[J]. 夕月. 绿色中国. 2015(14)
[3]热解炭黑——橡胶工业的新机遇[J]. 朱永康. 世界橡胶工业. 2015(06)
[4]废轮胎热解炭黑走出国门[J]. 橡胶工业. 2014(11)
[5]我国与发达国家废橡胶资源利用比较[J]. 陆永其. 中国橡胶. 2014(17)
[6]油库储存工艺设计及其平面布置[J]. 孟庆海. 石油化工设计. 2014(03)
[7]中国废轮胎回收利用现状综述[J]. 朱宝忠,程功,汪玉,许茂林. 广州化工. 2014(09)
[8]生物柴油酸催化甲醇法生产工艺全流程模拟与经济分析[J]. 曾宏,林少杰,方柏山. 华侨大学学报(自然科学版). 2014(01)
[9]高效环保型废旧轮胎裂解设备[J]. 李德治,姜莉莉,周鑫. 橡胶工业. 2013(08)
[10]废轮胎活性炭对孔雀石绿的吸附性能研究(英文)[J]. 李丽,张强年,刘双喜,朱坦. 南开大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]工程翻新轮胎力学特性及性能补强机理研究[D]. 王强.东北林业大学 2015
硕士论文
[1]催化汽油加氢装置工艺设计[D]. 王铁刚.北京化工大学 2015
[2]橡胶的热裂解机理及动力学研究[D]. 孙玉海.广西大学 2004
本文编号：2899871
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废轮胎热解的工艺流程
图 1.2 废旧轮胎裂解机理过程图Fig. 1.2 Schematic diagram of waste tire pyrolysis mechanism在图 1.2 中，A 表示在废轮胎中交联的橡胶的大分子链。假定橡胶大分子链首先破裂，形成中间体 R1 和挥发物 V1。 中间体 R1 可以通过 2a 反应直接解聚。 另一种挥发性物质生成。 也有可能产生第二中间体 R2 至 2b 反应。 R2 然后通过 2c生成 V3。(1)和(2)反应形成主要热解; 中间体 R2 产生 R3。R3 再加热（500.900℃）后，最终残留物 R4 和挥发物 V4 分解。1.3.3 热解产物热解产品主要有以下三大类：热解气以烃类气体为主。主要成分[28~29]为烷烃，烯烃，苯等，主要气体为乙烯。除氢气和乙烯外，基本上是碳数为二至四的气体组分，热解气即可直接作为燃料用于民用和工业生产，也可为热解反应提供能量[30]。研究表明，温度升高时，热解气体的产量和热值会随之提升。因此，可以在裂解过程中改变反应条件来改变产量和反应进度。
热解炭黑与普通工业炭黑有许多不同，而这些性质将决定炭黑的应用。因此研究其基本的物理和化学性质非常重要。1.4.1 粒径分布在橡胶中，炭黑的基本结构单元，通常不会被打破和分散，炭黑的补强能力和橡胶的机械强度受到该结构单元的形态和特性影响，不同类型的炭黑结构不同。炭黑的粒径，容易保持原来在轮胎橡胶中的粒度分布。图 1.3[37]显示了添加到轮胎中的各种类型炭黑的粒度分布的叠加[36]，因为在热解过程中，轮胎中最初添加的炭黑的大部分聚集体未被破坏。在热解过程中，有一部分炭黑熔合，粒径增大。因此，热解炭黑的粒度分布与常规市售炭黑的粒度具有不可避免的相关性，并且具有多端性。N330 的平均粒径为 29 纳米，N630 的平均粒径为 60 纳米，热解炭黑聚集体的粒径分布为 50 1000 纳米，热解炭黑聚集体粒径分布通常是双峰或三峰的分布，如图 1.4[37]所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]废轮胎热解炭黑的改性及应用研究进展[J]. 周作艳,夏琳,王军晓,朱永宁. 弹性体. 2016(06)
[2]“黑色污染”的趣味变形记[J]. 夕月. 绿色中国. 2015(14)
[3]热解炭黑——橡胶工业的新机遇[J]. 朱永康. 世界橡胶工业. 2015(06)
[4]废轮胎热解炭黑走出国门[J]. 橡胶工业. 2014(11)
[5]我国与发达国家废橡胶资源利用比较[J]. 陆永其. 中国橡胶. 2014(17)
[6]油库储存工艺设计及其平面布置[J]. 孟庆海. 石油化工设计. 2014(03)
[7]中国废轮胎回收利用现状综述[J]. 朱宝忠,程功,汪玉,许茂林. 广州化工. 2014(09)
[8]生物柴油酸催化甲醇法生产工艺全流程模拟与经济分析[J]. 曾宏,林少杰,方柏山. 华侨大学学报(自然科学版). 2014(01)
[9]高效环保型废旧轮胎裂解设备[J]. 李德治,姜莉莉,周鑫. 橡胶工业. 2013(08)
[10]废轮胎活性炭对孔雀石绿的吸附性能研究(英文)[J]. 李丽,张强年,刘双喜,朱坦. 南开大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]工程翻新轮胎力学特性及性能补强机理研究[D]. 王强.东北林业大学 2015
硕士论文
[1]催化汽油加氢装置工艺设计[D]. 王铁刚.北京化工大学 2015
[2]橡胶的热裂解机理及动力学研究[D]. 孙玉海.广西大学 2004
本文编号：2899871
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