輪胎裂解工程分析1工藝原理簡述本項目的核心工藝為廢輪胎的熱裂解處理工藝。輪胎主要由橡膠（包括天然橡膠、合成橡膠）、炭黑及多種有機、無機助劑（包括增塑劑、防老劑、硫磺和氧化鋅等）組成。廢輪胎的熱裂解是指在無氧或缺氧工況及適當的溫度下，橡膠中主鏈具有不飽和鍵的高分子斷裂，產物主要是單體、二聚物和碎片，生成物再聚合為多種烯烴，從而脫出揮發性物質并形成固體炭的過程，其產物主要是燃料油、裂解氣等可貯存性能源和炭黑、鋼絲，各產物成分隨熱解方式、熱解溫度等變化而不同。裂解方程式如下：（-CH2-CH2-）nn[C+H2+CH4+C2H6+C3H8+C4H10+…+C11H24+…C20H42+…]（說明：C5H12?C11H24為汽油餾分，C12H26?C20H42為柴油餾分，C20以上為重油）本項目輪胎熱解溫度為200~450℃，熱解爐采用爐外加熱、微負壓、貧氧熱裂解工藝操作，爐體密閉，在生產過程中確保氣體不外泄，提高熱裂解效率，同時從根本上消除了生產過程中由于氣體外泄而引起的不安全隱患和二次污染。2生產工藝流程本項目主要原料為外購的干凈廢舊輪胎（每條已切成4~5塊），無需清洗、破碎、抽鋼絲等預處理工序，直接經人工進料進入裂解爐內，進料工段約2小時，每天進料10t。裂解爐內是一個持續升溫的環境，爐體內部在4小時內升溫至200~300℃，此時裂解氣開始處于穩定生成狀態，接下來的5~8小時內溫度緩慢爬升，當溫度到達450℃時，可認為輪胎裂解已基本完成。裂解過程中產生大量煙氣，其成分主要包含重油（液態）、輕油（氣態）、裂解氣和少量水蒸氣等，煙氣經管道流入分汽包。在分汽包內，重油（約占廢輪胎質量的2%）下沉至渣油罐，通過油泵儲存在儲油罐內；氣態成分經管道進入循環水冷卻系統。在管道內冷卻后的煙氣分為液體和氣體，其中氣體為裂解氣，液體為輕油和水的混合物。液體流入油水分離器，分離出的輕質油分經油泵進入油罐儲存，少量含油廢水經霧化后噴入裂解爐燃燒室作為燃料使用；裂解氣經管道輸送至裂解爐燃燒室作為燃料使用。經過12小時的裂解，除燃料油、裂解氣外，裂解爐內還會生成炭黑和鋼絲。爐體停止加熱后，項目采用空氣冷卻的方式，通過風機抽風不斷帶走爐體外壁熱量，冷卻工段持續時間約8小時。待爐體冷卻至45~55℃，操作人員打開進料門上的出鋼絲口（1.1m某1.7m）,將纏繞在一起的鋼絲整體拖出。由于本項目輪胎進料時為整條輪胎，無切割破碎工段，裂解過程中爐體不停轉動，因此出料時鋼絲絞結在一起，鋼絲上沾結的少量炭黑經輕敲就能落下，鋼絲出料后直接打包外運。然后關閉出鋼絲口，打開炭黑出料口（直徑約0.4m），與封閉式螺旋出渣機對接，炭黑（粒徑約80?100目）出料后直接進入包裝袋，經磅秤稱重后包裝出廠。每臺設備的炭黑鋼絲出料時間分別為2小時。整個輪胎裂解流程的總時間為24小時。3關于二嗯英：二嗯英主要是物質中存在的氯源和不完全燃燒造成的，氧氣、氯元素和金屬元素是生成二嗯英的必備條件。其中氯源（如PVC、氯氣、HCl等）是二嗯英產生的前驅物，金屬元素如（Cu、尸?）為二嗯英產生的催化劑。當燃燒溫度低于800℃，煙氣停留時間小于2時，燃燒物中部分有機物就會與分子氯或氯游離基反應生成二嗯英。本項目熱裂解過程溫度為200~450℃，裂解過程為貧氧環境，不是燃燒；裂解氣燃燒過程中，燃燒溫度高于1100℃,高于二嗯英的生成溫度；項目裂解的廢輪胎中不含有機或無機氯（輪胎生產時用到的添加劑中不含氯，橡膠主要采用天然橡膠和合成橡膠，均為非氯丁橡膠）；不存在金屬陽離子作為催化劑。因此本項目生成過程不具備生成二嗯英的條件。可認為本項目裂解過程幾乎不產生二嗯英。4、總物料平衡5、硫元素平衡本項目輪胎原料中S占去除鋼絲后輪胎重量的1.64%,燃料中S占a%考慮到含S氣體會引起大氣環境的污染，本次評價最終確定S元素在各產物中的分布如下：裂解氣2.2%，燃料油35%，炭黑62.8%，鋼絲0%。煙氣中含SO2完全燃燒2H2S+3O2二點燃=2SO2+2H2O（按95%計）不完全燃燒2H2S+O2=點燃=2S+2H2O（按3%計）6熱量平衡根據《廢舊輪胎熱解過程的能耗分析》，1kg廢舊熱裂解所需的能量為1994J,熱裂解裝置的熱量利用率按80%計，則經計算可知本項目3.4萬噸廢舊輪胎全部裂解所需的能量為8.475某1010J/a。根據熱量平衡可知，項目采用裂解氣、煤燃料為輪胎熱裂解提供所需的熱量完全可行，另外裂解氣燃燒生成的熱量中約有21.6%的熱量損耗掉。7、裂解氣和燃料燃燒廢氣（G1）輪胎熱解氣主要為烴類，另外還有少量的CO、NO、CO2和H2S。烴類組分主要為甲烷，NO某主要以NO的形式存在，H2s的含量較低，熱解氣可視為一種較清潔的燃料。表3-10輪胎裂解氣燃燒廢氣污染物監測數據單位：mg/m3監測項濃度監測項濃度顆粒物9.6SO2259銅1.5某10-4NO某73鋅1.1某10-3硫化氫臭氣濃度丙酮2.7某10-3苯0.141二甲苯0.103甲苯0.316丙烯0.427V9.9某10-31650（無量綱）4.48非甲烷總烴顆粒物成分：主要包括鐵、鉛、鋅、銅、鎳等，含量0.2某10-4mg/m3~5.5某10-4mg/m3裂解氣密度（標準狀況下）約為0.714kg/m3,標準狀況下1t裂解氣的體積為1.4某103m3,則本項目年產裂解氣4.2某106m3/a。由于裂解氣的熱值與天然氣相當，根據《產排污系數手冊4430工業鍋爐產排污系數表-燃氣工業鍋爐》計算廢氣產生量為5.712某107m3/a。本項目裂解氣燃燒廢氣經堿式噴淋脫硫除塵凈化塔處理后通過15m高的排氣筒排放。表3-12裂解氣燃燒污染物產生、排放情況排放污染源高度污染物煙塵二氧化硫裂解爐燃燒室、廢氣燃燒室氮氧化物H2s15m非甲烷總烴苯甲苯二甲苯產生濃度mg/m39.6353734.14.480.1410.3160.103排放濃度mg/m31.44106584.14.480.1410.3160.103排氣筒排放速率kg/h凈化效率%857020標準限值mg/m320200200——1200124070kg/h3.52.60.770.33100.53.11.00.0050.360.20.0140.0150.00060.00120.0003裂解氣燃燒廢氣經處理后，煙塵、SO2、NO某排放濃度能達到《工業爐窯大氣污染物排放標準》中新建企業工業爐窯常規大氣污染物排放濃度限值要求，非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯的排放濃度和排放速率能夠滿足《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)中的標準要求，H2s的排放速率和臭氣濃度的排放能夠滿足《惡臭污染物排放標準》(GB14554—93)中的標準要求