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1、毕业设计学生姓名：赵三明学 号：100609235学院：材料科学与工程学院专业：冶金工程题目:废轮胎裂解新工艺方案的设备设计指导教师：代娟评阅教师：孙兰2014年06月毕业论文中文摘要本设计最大的特点，是利用了钢铁厂的废气；提出了一种高效、环保的具有很大吸引力的废轮胎 的回收的工艺。论文主要针对这种绿色的设计理念，设计了相应的废旧轮胎裂解设备。包括预热仓， 裂解仓，热风炉。与现存的以电能供热的设备相比，最大的优点和竞争力主要体现在热风炉上。本 工艺摒弃了现存利用电能的设备，将钢铁厂的废弃物和废旧轮胎的裂解联系在一起，进行能量回收 利用，减小了能耗，降低了成本，具有很好的前景。论文研究和设计了氮
2、气气氛下废旧轮胎的裂解工艺路线 .并设计了预热炉和加热炉，改良了废氮 气的回收与利用流程。 详细设计了裂解100千克废旧轮胎具体工艺过程 其预热温度设定为260C,裂 解温度设定为500Co同时，本文充分利用氮气的惰性保护，选择了具有受热均匀的立式裂解塔，使裂解更加充分， 能量得到更加充分的利用。关键词 废旧轮胎热裂解裂解设备毕业论文外文摘要Title New equipme nt desig n process scheme of waste tire pyrolysisAbstractodThe biggest feature of this desig n is the use of w
3、aste iron and steel pla nt, and process a high-efficiency environment protected recovery process of waste tire which is very attractive. In this paper of the green design principle, we design the corresponding waste tyre crack ing equipme nt,i ncludi ng the preheati ng chamber, a crack ing chamber,
4、hot blast stove. Compared with the existing electric heating equipment, the biggest competitive advantage is mainly embodied in hot blast stove. The process has aba ndoned the exist ing use of electric power equipme nt, comb ines waste of steel and iron pla nt and the crack ing of scrap tire , which
5、 recycles energy , reduces energy consumption, reduces the cost, so it has the very go prospect.The desig n of the pyrolysis process of waste tire un der n itroge n atmosphere was studie( and desig ned.A nd we desig ned the preheati ng fur nace and heat ing fur nace, improved the recovery and utiliz
6、ation of waste nitrogen process. The design of the100 kilograms of waste tyre crack ing process is con crete and detailed, The preheat ing temperature set at 26Q 500 6 of pyrolysis temperature sett ing.At the same time, this paper makes full use of inert n itroge n, choose the vertical crack in! tow
7、er which make the particle of waste tire heated uniformly, the energy utilized fully .KeywordsWaste tire Thermal crack ingCrack ing device目录1 绪论 11.1 背景与现状 11.1.1 废旧轮胎对环境的影响 1废旧轮胎传统的处理方式 21.2 常压惰性气体热解技术 31.2.1 常压惰性气体热解技术法定义 31.2.2 常压惰性气体热解技术法原理 41.2.3 废旧轮胎裂解反应的影响因素 51.2.4 常压惰性气体热解技术法的特点 51.2.5 常压惰性气
8、体热解技术的应用 61.3 废旧轮胎的分类和物理参数 6轮胎的分类 61.3.2 轮胎规格 71.3.3 轮胎的速度等级 71.4 课题的提出和主要研究内容 81.4.1 课题的提出 81.4.2 主要研究内容 82 轮胎参数和裂解反应流程 92.1 工艺路线 92.2 裂解反应的流程 93 热解技术的主要设备设计 113.1 预热仓 113.2 裂解仓 133.2.1 裂解仓中的问题和之前的设备 13国内外设备比较 13立式裂解塔结构 143.3 蜂窝式加热炉 17蜂窝式加热炉的容量 17蜂窝式加热炉的加热原理 18蜂窝式加热炉的大小设计 19结 论 20致 谢 21参考文献 221 绪论1
9、.1 背景与现状1.1.1 废旧轮胎对环境的影响在现代的工业发展和高分子合成方法的进步指引下，橡胶制品已经广泛应用于国 民经济的各个领域中。随着汽车工业的发展，对轮胎等橡胶制品的需求量也与日俱 增，于此同时，废旧轮胎的生产数量也急剧增加。大量的废旧轮胎的堆积不仅占用土 地、污染环境、危害居民健康，而且极易引起火灾，从而造成资源的很大浪费，是一 种危害性越来越大的 “黑色污染 ”。并且对废旧轮胎的处理已经成为十分紧迫的环境问 题和社会问题。特别是随着汽车制造、运输等产业的发展，橡胶轮胎制品也因此得以 快速的发展。 2005年，全国轮胎产量达到 31820 万条，年产量首次突破了 3亿条关口， 仅
10、次于美国和日本，成为世界第三大轮胎生产国 l 。我国是全球橡胶第一消耗国，年产 轮胎超过 4 亿条。据中国汽车工业协会发布的统计数字显示： 2010 年我国汽车的产销 双双突破 1800万辆，同比增长 32.44%和 32.37%2 。然而同时国内每年也生成高达数十 万吨的废旧橡胶 ,其中约 94%是热固性的，热塑性弹性体的制品占剩余的 6%，而在热固 性橡胶制品中 ,轮胎是主要的部分。废旧轮胎是不熔或者难熔性的高分子弹性体，其高弹性，高韧性会在50-150C内不会产生任何变化 ,具有非常强的的抗热，抗生物，抗机械性 ,并且很难降解 ,几十年都不会 自然消讲解 ,可谓“顽固不化 ”。在其他方面
11、中，随着现代橡胶工业的发展 ,轮胎的耐磨性 和耐腐蚀性也越来越高，使得废旧轮胎对大自然中的生物降解基本上是 “免疫的 ”的。 大量的废旧轮胎长期露天放置不仅占用了大面积的土地，而且经过日晒雨淋后，非常 容易滋生蚊虫，传播疾病；埋入地下的橡胶还会污染地下水源、破坏土壤的结构，会 使粮食作物减产 30%。除此之外，还容易引起火灾。历史上很多国家如：美国，加拿 大，我国 ,都曾经因废旧轮胎的原因而引起火灾而蒙受过非常大的损失3 。因此,随着废旧轮胎越积越多 ,它的回收处理将是一个必须面对的环保问题。同时，对废旧轮胎再生 利用寻找新的出路也颇在眉睫。1.1.2 废旧轮胎传统的处理方式近年，随着汽车产业
12、的快速发展，每年报废轮胎的数量与日俱增，这些废旧轮胎 假如处理不当，一方面对环境造会成严重的污染，另一方面也为火灾的发生埋下严重 的隐患。当前废轮胎的环保处理方式是利用再生技术。本技术可以分为简单再生利用 和改性再生利用两大类。其中，简单再生利用已有了如轮胎翻新和磨制精细胶粉技 术。这些方法的工艺简单，操作起来很方便，但再生物性能却欠佳，经济效益也不 高。改性再生利用是目前所有的方法中最为理想的废旧轮胎回收方法；其中改性的主 要途径是：高温裂解技术。这方法基本上解决了废轮胎对环境的污染问题，又可以使 废旧轮胎变废为宝，产生很好的经济效益，所以越来越受到各国的重视与厚爱。在20世纪 90年代,各
13、国最为普遍的处理方法是对废旧轮胎实行掩埋，堆放和作为燃 料。目前，对废旧轮胎的处置方法大致分为四种：填埋，焚烧，生物降解和回收利 用。从环境保护和能源节约的角度看，所有的方法中回收利用是最好的方法。其中， 我国以再生胶为主，而国外以焚烧提供热能为主 4-6 。其实，其他的方法也是处理废旧 轮胎最无奈的做法。但是随着地价的不断上涨，政用大量的土地做为掩埋堆放场所也 会越也来越困难。由此来看，此方法前景暗淡。欧盟规定，到 2000 年掩埋方法必须淘 汰。废旧轮胎大量掩埋或着堆放，对环境也会造成很大的污染。因此各国都在很积极 地开发废旧轮胎的新用途新方法，并已经取得了十分丰硕的研究成果。废旧轮胎的处
14、 理方法中一般是以预防为主，然后再进行回收利用。目前，大家一致公认，应该按照 优先程序来进行废旧轮胎的利用 7-13。废旧轮胎是一种热值很高的材料( 29-37MJ*kg -1)，其中每千克所产生的发热量分 别比木头的高 69%，比烟煤的高 10%，比焦炭的高 4%。因而被大家认为是一种有吸引 力的潜在燃料。热能使用就促使用废旧轮胎代替燃料而使用。当做燃料直接燃烧或者 将废旧轮胎破碎，然后按一定比例与各种可燃废旧物混合，配制成固体垃圾燃料，进 行热能回收，此法操作生产起来会很简单，但会造成环境污染，所以不宜提倡。就当前的方法而言，热能利用是可最大量地消耗废旧轮胎很好的途径，主要原因 是轮胎是橡
15、胶、钢丝、纤维等多种各不相同材料的复合体组合而成，这也是废旧轮胎 回收利用的难点所在。要制造胶粉，就要首先对废旧轮胎进行预处理，将废旧轮胎中 的橡胶部分和钢丝、纤维部分分离，而热能利用的方法中却无此要求。但是，由于在 此处理的过程中涉和到环境保护和热辐射危害等问题，这些年来热能利用已逐渐引起 各国政府和环保组织的重视，在某些国家已经进展缓慢，另一方面，随着滚动阻力低 的所谓“绿色轮胎 ”的不断开发和应用，由于在其胶料中利用大量不能燃烧的白碳黑来 代替碳黑，而且这种开发趋势很大，从而会大大降低轮胎中的能量，从而也会淡化燃 烧废旧轮胎来获取能量的观念。1.2 常压惰性气体热解技术随着科技的进步，对废旧轮胎的处理方法的要求也越来越多，考虑的因素也越来 越多。因为处理废旧轮胎的方法一直以来都是能耗很大的项目，所以也就造成了利润 下降，也正因为这点使生产厂家望而却步，使对其的研究停滞不前，同时也是阻止了 这个项目实现工业化的瓶颈所在。本论文最大的特点，是利用了钢厂的废气，包括高 炉煤气和氮气。在裂解处理废旧轮胎的过程中，同时将钢厂的废气利用。完全符合新 世纪人们所想的 “变废为宝 ”的理念，是一个具有很大前途的研究课题。随着废轮胎对环境造成的污染程度的日趋严重，废轮胎的回收处理和作为二
