一種橡膠渣製備燒烤炭的方法及所製備的燒烤炭的製作方法
2023-06-14 01:49:16 1
一種橡膠渣製備燒烤炭的方法及所製備的燒烤炭的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種橡膠渣製備燒烤炭的方法以及所述方法製備的燒烤炭。其中，橡膠渣來源於橡膠廠的廢棄物，有效減少了橡膠渣處理對環境的危害；橡膠渣製備燒烤炭的方法步驟包括烘乾、制粒、氣化、乾餾炭化、制棒，在氣化和炭化過程中產生的生物質燃氣可循環利用。利用本發明所述的方法製備的燒烤炭無煙無毒無味、外表光滑無裂紋，無爆花，易於保存和運輸，起火快，不需添加助燃劑且燃燒時間長達3-4小時。製得的燒烤炭還符合現代生活對健康環保的需求，可以廣泛應用於商用或家用，減少資源的浪費以及安全健康隱患。本發明所述橡膠渣製備燒烤炭的方法簡單，條件可控，能耗低且沒有汙染物生成，是一種環保高效的製備方法。
【專利說明】一種橡膠渣製備燒烤炭的方法及所製備的燒烤炭
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢橡膠的回收利用方法，尤其涉及一種利用橡膠渣製備燒烤炭的方法以及所述方法製備的燒烤炭。
【背景技術】
[0002]現有的燒烤炭包括由傳統土窯生產的粗製炭，如竹炭、木炭等以及由可燃物組成的引火物以及與煤結合製成棒炭。傳統的粗致炭技術含量低、土窯結構欠合理，次品率高且原料的轉化率相對較低。傳統的燒烤炭以樹木為原料燒制而成，為了滿足生產需要大量的砍伐樹木，對森林樹木造成不可逆轉的毀壞。在目前森林覆蓋率越來越低、溫室效應日益嚴重的情況下，生產傳統燒烤炭也越來越威脅著人類的生存環境。
[0003]另一種是由可燃物與煤結合的燒烤炭，其配方及工藝中均是採用KNO3和Ba(NO3)2作為氧化劑，它們固體粉末狀態被加入煤和炭素中，經過對這些物質的混合、成型烘乾而製成燒烤炭成品。在使用過程中，作為氧化劑的KNO3和Ba(NO3)2在燃燒過程中受熱分解會釋放出較高濃度的NO2，此外原料煤中也含有大量的硫化物以及重金屬離子，燒烤時受熱會隨著廢氣粘到燒烤食品上，對人體健康危害極大。
[0004]目前燒烤炭的缺點都大大限制了燒烤炭的生產和使用。因此，對工藝簡單、環保無毒且能提供大量熱量的燒烤炭及其生產方法的研究很有必要。目前的研究中，大都集中於燒烤炭的結構、添加劑以及煤預處理等方面，沒有針對燒烤炭的替換原料進行研究。
[0005]橡膠渣是橡膠廠在生產橡膠過程中而產生的生物質廢料，是棕色沙狀物質，含水率在50%左右。由於橡膠渣橡膠廠無法再利用，被拋棄到深山野谷，自然發酵；或者集中堆放後焚燒，造成環境汙染。
[0006]專利CN1965057B公開了一種解聚橡膠生產液體可燃物質的方法，為橡膠渣作為可燃物質提供了新的思路，但是專利中並未公開具體的工藝，而且橡膠處理後殘留有大量的固體殘渣，這些固體殘渣的處理仍然是需要解決的問題。專利W02011009419A1公開了一種將廢棄的橡膠或塑料的熱分解的方法，其是在溫度100-600°C，經過加熱、液化、冷卻等過程對橡膠進行降解，但是該專利也未公開將所得的降解橡膠生產的固體殘渣進行處理的方法。
[0007]因此，充分利用橡膠廠的橡膠廢渣及其相應的方法仍需要進一步的研究。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種以橡膠渣為原料製備燒烤炭及其製備方法，將橡膠渣作為一種制燒烤炭的新原料，從而改變了燒烤炭長期以木材、木屑以及煤作為主要原料的技術。在減少傳統原材料使用的同時，還有效利用了廢棄的橡膠渣，減少橡膠渣對環境的汙染以及資源浪費。
[0009]本發明所述的製備方法，其生產過程能耗低、無廢料產生，所產生的生物質燃氣還可以循環用於橡膠以及橡膠渣的烘乾過程中。製得的燒烤炭無煙無毒無味、熱值高是一種環保安全的新型燒烤炭以及製備方法。[0010]本發明提供了一種橡膠渣製備燒烤炭的方法，其步驟包括:
[0011]步驟1，烘乾:將橡膠渣烘乾成含水率為10-15%的橡膠渣；
[0012]步驟2，制粒:將烘乾的橡膠渣製成橡膠渣顆粒；
[0013]步驟3，氣化:將步驟2得到的橡膠渣顆粒氣化，得到生物質燃氣；
[0014]步驟4，乾餾炭化:使用氣化的生物質燃氣乾餾橡膠渣顆粒；
[0015]步驟5，制棒:將乾餾後的橡膠渣冷卻、粉碎，加入石灰水混合，製成燒烤炭。
[0016]本發明所述的步驟I中，橡膠渣烘乾後的含水率優選為15%。
[0017]本發明所述的步驟2中，橡膠渣使用制粒機粉碎成橡膠渣顆粒的長度優選為30-40mm,直徑優選為 12_16mm。
[0018]本發明所述的步驟2中，可以將烘乾的木屑和烘乾的橡膠渣混合製成顆粒，其混合的重量比為(10-30): (70-90)。
[0019]本發明所述的步驟3所述氣化為:將0.5-2t橡膠渣顆粒放入氣化爐中進行氣化，氣化爐體積優選為2-30m3，橡膠渣顆粒重量優選為0.5-1.8t，更優選為0.5-1.5t。本發明所述的步驟3中的氣化時間優選為0.5-2h，更優選為Ih ;溫度優選為500-700°C，更優選為600。。。
[0020]本發明所述的步驟3、4中，橡膠渣氣化和炭化過程中產生了生物質燃氣，其過程是橡膠渣中的有機物在限氧條件下不充分燃燒及高溫乾餾，生成CO、H2及CH4等可燃氣體，所述生物質燃氣一般還包括木焦油、木醋液的混合物。因此，本發明上述的方法中還可以包括:使生物質燃氣降溫分離雜質木焦油和木醋液，得到潔淨的生物質燃氣的步驟。其中，優選地使用散熱器對生物質燃氣降溫，將生物質燃氣的溫度從300°C降至30°C，從而分離雜質木焦油和木醋液，得到潔淨的生物質燃氣。
[0021]本發明所述的步驟4所述炭化為:將0.5_2t橡膠渣顆粒放入炭化爐中進行乾餾炭化，炭化爐體積優選為2-30m3，橡膠渣顆粒重量優選為0.5-1.8t，更優選為0.5-1.5t。
[0022]本發明所述的步驟4中，乾餾炭化時間優選為0.5_2h，更優選為Ih ;溫度優選為200-4000C，更優選為 300°C。
[0023]本發明所述的氣化爐和炭化爐的體積大小根據用戶需要生物質燃氣熱值大小而定。本發明所得到的潔淨的生物質燃氣熱值為1000-2000Kcal/m3，優選為1300_1500Kcal/m3,如 1400Kcal/m3。
[0024]本發明所得潔淨的生物質燃氣可以循環使用。
[0025]本發明上述的方法中，所述生物質燃氣可以用於步驟I所述的烘乾橡膠渣或者烘乾生產線上的橡膠。
[0026]本發明所述的步驟5中，乾餾後的橡膠渣與石灰水混合重量比優選為(92-98): (2-8)，優選為 95: 5。
[0027]本發明所述的步驟5中，石灰水濃度優選為5%_15%，更優選為7%_13%，最優選為9%-11%，如 10% ο
[0028]本發明所述的步驟5中，使用制棒機將橡膠渣與石灰水混合物製成燒烤炭。
[0029]一種採用上述任意一種方法所製備的燒烤炭，其灰分含量為3.2-4.5%，固定碳的含量為 82-88%，熱值為 6500-7200Kcal/Kg。[0030]—種米用上述任意一種方法所製備的燒烤炭,其灰分含量為3.2-4.5%,固定碳的含量為 82-88%，熱值為 6500-7200Kcal/Kg。
[0031]本發明所使用的制粒機、氣化爐、炭化爐、制棒機均為本領域技術人員常用的機器
設備。
[0032]本發明所述橡膠渣製備燒烤炭的方法及其所述方法製備的燒烤炭的優點或有益效果:
[0033]1、製備燒烤炭的原料橡膠渣來源於橡膠廠廢棄物，提高了橡膠渣的利用率，與傳統原料相比，減少了對環境資源的消耗；
[0034]2、製備方法簡單，條件可控，橡膠渣製備燒烤炭的轉化率高，無廢渣產生；
[0035]3、製備過程中不添加引火物等添加劑，製得的燒烤炭無煙無毒無味；
[0036]4、橡膠渣氣化和乾餾炭化過程中產生生物質燃氣，可以循環使用於橡膠與橡膠渣的烘乾過程中；
[0037]5、製得的燒烤炭起火快，燃燒時間長達3-4小時，利於使用；
[0038]6、製得的燒烤炭外表光滑無裂紋，無爆花，易於保存和運輸；
[0039]7、製得的燒烤炭易脫灰，灰呈白色，斷面整齊，炭與炭敲打有很清爽的金屬剛音
聲，硬度好。
具體實施例
[0040]本發明提供了一種橡膠渣製備燒烤炭的方法及其所述方法製備的燒烤炭。
[0041]下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明並不局限於以下實施例。
[0042]實施例1
[0043]橡膠渣製備燒烤炭，其步驟為:
[0044]步驟1，烘乾:將含水率為50%的橡膠渣烘乾成含水率為10%的橡膠渣；
[0045]步驟2，制粒:將烘乾好的橡膠渣通過制粒機製成長度為30mm，直徑為16mm的橡膠
渣顆粒；
[0046]步驟3，氣化:將步驟2得到的橡膠渣顆粒選用0.St放入體積為2.1m3的氣化爐中，氣化時間為lh，氣化溫度為600°C ；
[0047]步驟4，乾餾炭化:將0.St橡膠渣顆粒放入體積為2.1m3的炭化爐中使用溫度為300°C的生物質燃氣乾餾，乾餾時間為Ih ；
[0048]步驟5，制棒:將乾餾後的橡膠渣自然冷卻、粉碎，加入濃度為8%石灰水混合，使用制棒機製成燒烤炭。
[0049]本發明所述烘乾後的橡膠渣內水分為3%，固定碳的含量為40%，熱值為3500Kcal/Kg0
[0050]利用本發明所述的方法製備的燒烤炭的灰分含量為3.2%，固定碳的含量為82%，熱值為 6700Kcal/Kg。
[0051]本發明所使用的制粒機、氣化爐、炭化爐、制棒機均為本領域技術人員常用的機器設備。
[0052]實施例2[0053]橡膠渣製備燒烤炭，其步驟為:
[0054]步驟I，烘乾:將含水率為50%的橡膠渣烘乾成含水率為15%的橡膠渣；
[0055]步驟2，制粒:將烘乾好的橡膠渣通過制粒機製成長度為35_，直徑為18_的橡膠
渣顆粒；
[0056]步驟3，氣化:將步驟2得到的橡膠渣顆粒選用It放入體積為11.9m3的氣化爐中，氣化時間為lh，氣化溫度為600°C ；
[0057]步驟4，乾餾炭化:將It橡膠渣顆粒放入體積為11.9m3的炭化爐中使用溫度為300°C的生物質燃氣乾餾，乾餾時間為Ih ；
[0058]步驟5，制棒:將乾餾後的橡膠渣自然冷卻後粉碎，加入濃度為10%石灰水混合，使用制棒機製成燒烤炭。
[0059]本發明所述烘乾後的橡膠渣內水分為3.7%，固定碳的含量為42%，熱值為3900Kcal/Kg。
[0060]利用本發明所述的方法製備的燒烤炭的灰分含量為4.3%，固定碳的含量為88%，熱值為 7200Kcal/Kg。
[0061]本發明所使用的制粒機、氣化爐、炭化爐、制棒機均為本領域技術人員常用的機器
設備。`
[0062]實施例3
[0063]橡膠渣製備燒烤炭，其步驟為:
[0064]步驟1，烘乾:將含水率為50%的橡膠渣烘乾成含水率為20%的橡膠渣；
[0065]步驟2，制粒:將烘乾好的橡膠渣通過制粒機製成長度為40mm，直徑為20mm的橡膠
渣顆粒；
[0066]步驟3，氣化:將步驟2得到的橡膠渣顆粒選用1.2t放入體積為8.3m3的氣化爐中，氣化時間為2h，氣化溫度為600°C ；
[0067]步驟4，乾餾炭化:將1.2t橡膠渣顆粒放入體積為8.3m3的炭化爐中使用溫度為360°C的生物質燃氣乾餾，乾餾時間為2h ；
[0068]步驟5，制棒:將乾餾後的橡膠渣自然冷卻後粉碎，加入濃度為12%石灰水混合，使用制棒機製成燒烤炭。
[0069]本發明所述烘乾後的橡膠渣內水分為4.5%，固定碳的含量為41.76%，熱值為3666Kcal/Kg。
[0070]利用本發明所述的方法製備的燒烤炭的灰分含量為4%，固定碳的含量為85%，熱值為 6900Kcal/Kg。
[0071]本發明所使用的制粒機、氣化爐、炭化爐、制棒機均為本領域技術人員常用的機器設備。
[0072]性能測試:
[0073]測試方法:
[0074]I)水分含量、灰分含量、固定碳含量、熱值的測定參照GB/T2001-1991《焦炭工業分析測定方法》中相關的測定方法。
[0075]2)硫含量的測定參照GB/T2286-2008《焦炭全硫含量的測定方法》中相關的測定方法。[0076]測試結果:如表1
[0077]表1，本發明實施例性能測試
【權利要求】
1.一種橡膠渣製備燒烤炭的方法，其特徵在於，步驟包括: 步驟1，烘乾:將橡膠渣烘乾成含水率為10-20%的橡膠渣； 步驟2，制粒:將烘乾的橡膠渣製成橡膠渣顆粒； 步驟3，氣化:將步驟2得到的橡膠渣顆粒氣化，得到生物質燃氣； 步驟4，乾餾炭化:使用氣化的生物質燃氣乾餾橡膠渣顆粒； 步驟5，制棒:將乾餾後的橡膠渣冷卻、粉碎，加入石灰水混合，製成燒烤炭。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟2製成的橡膠渣顆粒長度為 3Q-40mm,官徑為 16_20mm。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟2制粒還包括將烘乾的木屑和烘乾的橡膠渣混合製成顆粒。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述的木屑與步驟I製得的橡膠渣混合的重量比為(10-30): (70-90)。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟3氣化包括氣化時間為0.5-2h，氣化溫度為 500-700°C。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟4乾餾炭化過程中，乾餾炭化時間為0.5-2h，溫度為200-400°C。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟5中石灰水的濃度為5%-15%。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟5中乾餾後的橡膠渣與石灰水混合重量比為(92-98): (2-8)。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述的步驟3產生的生物質燃氣用於烘乾含水率50%的橡膠渣或生產線上的橡膠。
10.一種如權利要求1所述的方法製備的燒烤炭。
【文檔編號】C10L5/48GK103571563SQ201310514116
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】仇剛 申請人:上海普豪製漿造紙工程有限公司