廢合成橡膠脫硫工藝及其設備的製作方法

2023-07-20 13:28:16 3

專利名稱:廢合成橡膠脫硫工藝及其設備的製作方法
本發明涉及廢橡膠再生，特別涉及各類廢合成橡膠再生的一種脫硫工藝及其設備。
橡膠有著廣泛的用途，隨著橡膠工藝發展，橡膠的消費量達到了迅速地增大。尤其是合成橡膠製品生產量和使用量的擴大，產生了大量合成膠製品的廢棄料。如何充分利用隨之產生的大量廢天然橡膠和合成橡膠已引起人們的重視。
人們已知廢橡膠再生的關鍵是「脫硫」，所謂「脫硫」是指用機械能和再生劑在硫化橡膠中，進行有選擇地打開和切斷硫化膠中硫一硫、硫一碳交聯鍵，而保存基本鍵結構，使長鏈結構充分地撕斷，分離。最後得到長短不齊，凌亂不均的雜分子結構，成為脫硫的脫硫橡膠，這種脫硫橡膠就是眾所周知的「再生橡膠」。
目前生產再生橡膠脫硫工藝，主要是對廢天然橡膠的再生，一般是先將廢橡膠經機械剪切成18～24目橡膠粒子，再與一定比例的再生劑混合，在一部分飽和蒸汽及外加溫條件下，進行滲透脫硫，所用的脫硫缸內溫度只能達150℃左右，缸內壓力也僅達5kg/cm2左右，而合成橡膠結構和性能與天然橡膠不同，不同的合成膠又有各自的特殊性能，因此這類廢合成膠在上述已知的工藝和設備中是很難再生的，有時為了處理只能作燃料燒掉，這樣既浪費了部分資源，又汙染環境。
廢合成橡膠的再生利用雖有研究報導，但是它們的工藝和設備都是比較複雜。有的需要用高壓蒸汽及鍋爐配套，條件比較難以控制和實現，生產成本高。
為此本發明的一個目的是為再生廢合成橡膠提供一個簡單而容易實施的脫硫工藝。
另一個目的是為再生橡膠提供一種既能處理廢天然橡膠，又能處理廢合成橡膠的脫硫設備。
還有一個目的是為縮短脫硫周期，提高再生膠的質量，方便精確控制脫硫條件提供一種工藝和設備。
本發明是這樣實現的，先把廢合成膠或廢天然橡膠剪切或粉碎成膠粉，再按配比與再生劑和水混合或與部分蒸汽進行攪拌脫硫，其特徵是採用導熱油在脫硫罐的夾套內對物料進行傳導加熱的方式，來控制脫硫反應的溫度、壓力等再生條件;其脫硫過程是在一種夾套式脫硫罐中進行的。
該脫硫罐是一種帶攪拌器的臥式脫硫罐，是由內筒和夾套構成的密封罐，內筒是兩頭呈園弧形園柱形筒體，內筒內具有相對的左右旋方向的雙向螺旋攪拌器，內筒外裝配了一層兩頭封閉的夾套;夾套內通過的載熱體是導熱油，夾套上有連接導熱油外加熱系統的導熱油進出口管道，在夾套內裝備有插入電加熱器和溫度控制器的插入管套;由脫硫罐外穿過夾套到內筒內具有可啟閉的進出料口。
上述進出料口可在脫硫罐的中間部位開設一個口，這樣不僅從密封罐製造上減少了技術難度，而且有利於對膠粉在罐內充分進行滲透反應;出料時罐體要180°轉動，這種轉動對排除由於高溫引起碳化物積料也是有利的。若要轉動，脫硫罐外就要附設轉動裝置，脫硫罐的兩端蒸汽進口管道和夾套的導熱油進出管道就要採用機械製造上和受壓容器中已有的活接頭裝置或軟管連接，使脫硫罐旋轉不受影響。
脫硫罐也可以上面設一個可啟閉進料口，下面設一個可啟閉出料口，這樣脫硫罐出料就不需要轉動，脫硫罐兩端蒸汽進口管和夾套的導熱油進出口管道可如常規連接，而脫硫罐外附設轉動裝置也可以省去。
廢橡膠在上述脫硫罐中的脫硫或再生反應的好壞主要處決於再生劑的選擇、配方的設計和再生條件的控制。橡膠製品種類很多，一般應根據橡膠種類選用合適的再生劑。再生劑主要包括軟化劑和活化劑。軟化劑又稱膨脹劑和增塑劑。膨脹劑是指起預增塑作用的低沸點物質而言，例如雙戊烯、雙萜烯等。增塑劑是指起增塑作用的高沸點的物質而言，例如古馬隆、松焦油、氧化松槳油(妥爾油)、石油加工副產品中的重餾分。軟化劑種類可分為植物油系、煤焦油系、石油系和合成物系。活化劑是在廢橡膠再生過程中能大大縮短再生時間，減少軟化劑的用量，改善再生膠工藝加工性能物質，參考《橡膠工業手冊》第一分冊生膠與骨架材料，《橡膠工業手冊》編寫小組編寫，化學工業出版社P380-P391。再生劑配方的設計也是按照廢橡膠種類不同而改變的。例如廢合成橡膠丁腈所選用的再生劑及再生劑的配比為古馬隆5-10%，松焦油為45-65%，松香為2.5-7%和420活化劑(即多烷基苯酚二硫化物)3-8%;廢合成橡膠丁苯的再生劑及其配比是古馬隆5-10%，松焦油為20-40%，420活化劑(即多烷基苯酚二硫化物)2-5%;廢天然橡膠一般的再生劑配比為古馬隆1.1%，松焦油為8.3%，420活化劑(即多烷基苯酚二硫化物)0.6%。以上配比均以膠粉100%重為基礎而計算重量百分比的。再生劑用量一般為15-75%，加入水為10-25%(或通部分飽和蒸汽)以上也是以100%膠粉重來計算再生劑及用水量。本發明的主要特點是廢橡膠脫硫條件的控制。配料在上述脫硫罐中，加熱是在夾套內通過載熱體傳導熱量來進行的。本發明使用的載熱體是根據工業要求選用的高沸點導熱油，導熱油種類很多，比較好的是採用石油化工的副產品如汽缸油、汽輪機油類、高沸點烷基苯、三線柴油芳烴加氫、洗油等，最佳的是三線柴油加氫類的導熱油。它們是無毒的和生理上無害的，沒有不舒服的氣味和感覺，不造成環境汙染，常壓使用，合適於200℃以上的使用範圍，加熱均勻，容易控制，可控制脫硫溫度從150℃以上到接近300℃左右。由於本發明提供的脫硫罐是內筒和夾套構成的密封罐，通過夾套內導熱油的溫度控制罐內物料脫硫反應壓力從零到20公斤/釐米2左右，比較好是11-20公斤/釐米2。另外，罐內有雙向攪拌器，可對物料進行M型翻攪，能充分混合膠粉和再生劑，使它們得到良好的接觸反應。根據溫度、壓力，攪拌情況和物料多少來確定合適的反應時間。因此本工藝和設備，不僅能處理廢天然橡膠的脫硫，而且使結構複雜而特殊的廢合成橡膠實現了工業性的再生。通過測定其再生合成膠和再生天然膠的質量與現有工藝天然膠質量比較表A(後附)從上表計算出平均值來看，本工藝和設備不僅可以再生廢合成橡膠，而且處理廢天然橡膠比原工藝產品質量提高25%。本發明提供的加熱方式，不僅產生高的熱效應，而且導熱油能反覆使用，加溫均勻，加溫時間短，可大大縮短脫硫周期，更重要的是使廢橡膠脫硫溫度和壓力能方便地和比較精確地控制。所提供的脫硫罐內具有雙向螺旋攪拌器，攪拌條件好，物料接觸均勻，反應完全，而且設備佔地面積小，可實現機械化和自動化操作，容易實施，設備投資少，生產成本低。
以下結合附圖和實施方案來進一步說明本發明。
附圖是本發明提供實施方案的夾套式脫硫罐的結構圖。
參看附圖，本脫硫罐由內筒[1]和夾套[2]構成;內筒[1]的直徑根據處理量來選擇，兩端封頭，最好採用標準圓形封頭，由於它是受壓容器，需要根據受最大壓力來選用材料，其材料最好選20g鍋爐鋼，在內筒[1]外裝配有夾套[2]兩端封頭，最好為45°錐角的錐形封頭，由於它不承受較高壓力，可選用一般鋼板材料。進出料口[3]為一個口，此進出料口位於脫硫罐中央部位，穿過夾套，與夾套[2]不相連通，其孔徑可按標準入孔尺寸選用，在進出料口上有可啟閉頂蓋板，頂蓋板蓋到進出料口上可採用已有的多種連接方式，要求開啟方便，例如卡箍式結構，在頂蓋上裝有排氣體接管[a]接安全裝置和工作壓力表。脫硫罐兩端，一端為蒸汽進口[e]、[d]另一端為加熱油的進油口[b]、出油口[c]、出油管[4]、進油管[5]、加熱油通道[6]、蒸汽和廢氣排氣管[f]，由於罐體旋轉故進出口管採用機械製造和受壓容器中已有的活接頭裝置，使脫硫罐旋轉不受影響，其密封採用方形編織石綿盤根。
在夾套[2]上裝有滾圈[7]及大齒輪[8]，對應滾圈[7]在支架[11]上裝有小滾輪[9]，小滾輪[9]通過滑動軸承[10]與支架[11]相連，大齒輪[8]通過小齒輪[12]帶動，以上構件組成了脫硫罐外附設的轉動裝置部分。脫硫罐僅在出料時轉動，轉速為13轉/分，減速器[13]選用Wxy18-37-Ⅱ型。
在內筒[1]內，裝有攪拌軸[14]，在攪拌軸[14]上裝配有螺旋葉漿的支撐架[16]，它們可通過常用的螺栓連接方式連接到攪拌軸[14]上，攪拌軸[14]可為20g鋼管，雙葉漿分別為左右螺旋 面的葉漿，方向相對地各自固定在攪拌軸[14]兩端各一側，它們的另一頭由葉漿支架[16]固定在攪拌軸[14]中間部位，以此方式構成相對的左右旋方向雙向螺旋葉漿。另外由於罐的兩頭是活接裝置，所以攪拌軸[14]的兩頭分別連接一段軸和軸承[17]，整個攪拌器以此兩端軸承[17]為支承，在攪拌軸的一端，可通過鏈輪與動力裝置相連(圖中未示)，以便帶動攪拌器轉動，其轉速可選為10～13轉/分鐘。
另外在夾套式脫硫罐上還裝有溫度控制器[18]，此溫度控制器[18]與導熱油高位油槽加溫系統具有連鎖電路裝置以便控制導熱油溫度(圖中未示)。溫度控制器[18]和電加熱器[19]的播孔及管子都裝在夾套[2]內。
在夾套[2]外還要有保溫層，其保溫層材料可選用矽酸鈣。
脫硫的操作過程為首先打開脫硫罐的進出料口[3]上頂蓋板，把經過機械加工過的廢橡膠300～400公斤重膠粉，粒度8～24目加入罐內，再啟動攪拌器，一邊攪拌一邊計量加入再生劑和水份，再生劑重量為15%～75%，水份為10～25%均以膠粉重100%計算，然後封閉頂蓋板。隨後可以從蒸汽進口[e]和[d]通少量飽和蒸汽補充水份或預加熱，也可以不通。與此同時導熱油在具有高位油槽及高溫循環泵等配套設備的系統中預先加溫到要求的溫度，加熱過的導熱油通過進油口[b]經過油管[5]流到夾 套[2]內對物料進行加熱，在此加熱油與物料進行熱交換，交換過熱量的導熱油經過出油管[4]從出油口[c]回到導熱油加溫系統(圖中未示)中。在加溫的同時攪拌器對物料進行M型充分攪拌。主要通導熱油的溫度來控制脫硫罐內反應的壓力。當溫度和壓力達到工藝要求後，啟動夾套[2]內電加熱器[19]進行保溫。約0.5～3小時，反應完全停止攪拌。再打開廢氣口[f]排除廢氣。接著打開進出料口[3]上頂蓋板，啟動脫硫罐轉動裝置，由電動機經減速器[13]帶動小齒輪[12]，小齒輪[12]帶動大齒輪[8]，大齒輪[8]帶動脫硫罐在滾圈[7]和滾輪[9]構成的軌道上滾動，卸料時脫硫罐轉動180°角度，使進出料口[3]朝下，再啟動攪拌卸料，卸完料停止攪拌，再使脫硫罐恢復原狀態以便下一次操作。
以下給出廢合成橡膠丁腈、丁苯和廢天然橡膠再生劑和其配比的設計及脫硫條件控制實施例一覽表B(後附)
權利要求
1.涉及廢橡膠再生的一種廢橡膠脫硫工藝包括把廢橡膠粉碎成膠粉，再把膠粉與一定配比的再生劑和水在密封脫硫罐內混合，該配料在攪拌下進行脫硫，其特徵是採用導熱油在夾套內對配料進行傳導加熱，通過導熱油溫度來控制脫硫反應的溫度和壓力。
2.根據權利要求
1所述的脫硫工藝，其特徵在於所用的導熱油是石油化工的副產品，最佳的是三線柴油加氫類的導熱油。
3.根據權利要求
1所述的脫硫工藝，其特徵在於廢天然橡膠粉與再生劑和水的配比是以膠粉重100%為基礎，古馬隆1.1%，松焦油8.3%，420活化劑0.6%，水10～15%。
4.根據權利要求
1所述的脫硫工藝，其特徵在於廢合成橡膠丁腈膠粉與再生劑和水的配比是以膠粉重100%為基礎，古馬隆5-10%，松焦油45～65%，420活化劑3-8%，松香2.5-7%，水10～25%。
5.根據權利要求
1所述的脫硫工藝，其特徵在於廢合成橡膠丁苯膠粉與再生劑和水的配比是以膠粉重100%為基礎，古馬隆5.～10%，松焦油20～40%，420活化劑2～5%，水10～25%。
6.一種夾套式脫硫罐是帶攪拌器臥式脫硫罐，其特徵在於該脫硫罐包括內筒、夾套和可啟閉進出料口，由內筒和夾套構成密封罐，夾套內的載熱體是導熱油，內筒內具有雙向螺旋攪拌器。
7.根據權利要求
6所述的脫硫罐，其特徵在於雙向旋轉攪拌器包括攪拌軸，雙向旋轉葉槳及其支架。
8.根據權利要求
6所述的脫硫罐，其特徵在於雙向旋轉葉槳是左右旋的旋轉面，方向是相對的。
9.根據權利要求
1所述的脫硫罐，其特徵在於進出料口[3]是一個口，脫硫罐外配有轉動裝置，脫硫罐兩端裝有管道活接裝置。
10.根據權利要求
1所述的脫硫罐，其特徵在於夾套[2]內裝有電加熱器[19]，溫度控制器[18]。
專利摘要
本發明涉及廢橡膠再生，特別涉及廢橡膠脫硫工藝及設備。它是把廢橡膠粉碎成膠粉與再生劑和水混合或與飽和蒸氣進行接觸攪拌脫硫，其特徵是採用導熱油在夾套內對物料進行傳導加熱，來控制脫硫反應溫度、壓力等；其脫硫過程是在夾套式脫硫罐中進行的，該罐包括內筒、夾套和進出料口，由內筒和夾套構成密封罐，夾套內的載熱體是導熱油，內筒內有相對的左右旋方向的雙向攪拌器。它既能處理廢合成膠，又能處理廢天然膠。
文檔編號C08J11/00GK86101191SQ86101191
公開日1987年9月9日 申請日期1986年2月28日
發明者黃世鈺, 張譜香, 呂春源, 樓潤初, 賈生圭, 劉顯武, 顏長貴 申請人:上海市物資回收利用公司橡塑雜品業務部導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan