摘要
随着中国经济腾飞，社会进步，汽车工业的长足发展，2022年全国轮胎年产值将超10亿条。一方面废旧轮胎难以降解对自然环境乃至人类社会产生巨大的压力，另一方面废旧轮胎含有很高的热值，通过流化裂解技术解决固废污染的同时，可以得到裂解油、裂解气、炭黑等高价值产物。废旧轮胎流化裂解技术是一种将破碎的废旧轮胎颗粒流化后与高温气体直接接触进行热裂解的技术，利用该技术研制的流化裂解系统主要包括流化裂解炉、螺旋进料装置、旋风分离器、冷凝装置、加热装置及控制监测装置。 在研究国内外现有的裂解废旧轮胎技术的基础上，本文首先阐明了解决废旧轮胎固废的必要性、重要性，接着提出了流化裂解废旧轮胎颗粒的总体工艺、流程、结构、原理及其包含的数学模型，并对整个流化裂解系统进行了研制开发。通过有限元仿真对复杂的温度场热传导进行模拟，并与理论计算结果进行比较，互相验证。在实验室内进行系统搭建、调试、运行及实验，探究了废旧轮胎胶粉颗粒在不同粒径，不同温度、不同流化风速下对热裂产物各成分占比的影响，并对裂解产物进行了产率、物化特性及品质的分析，最后结合各实验数据，得出废旧轮胎流化裂解工业示范装置运行的各参数指标。要点如下： 一是，对废旧轮胎颗粒流化裂解过程中的传热进行分析，重点研究颗粒间碰撞传热，构建一维无内热源非稳态导热模型。依据模型计算废旧轮胎颗粒中心温度达到最佳热解温度的时间，并通过仿真模拟验证模型准确性。 二是，裂解条件为裂解温度550℃，颗粒粒径40目，布风板开孔率20%，流化风速0.91米每秒时，裂解油产率最高为45%。裂解油随着温度的升高先增加后减少；胶粉颗粒粒径越小裂解气在产物中的占比越大，同时裂解油、炭黑的产率会下降。 三是，对流化裂解产出的裂解油进行分析检测并计算单位能耗产油率，并与与移动裂解进行比较。单位能耗下流化裂解的产油率更高，且经检测流化裂解的裂解油热值更高，说明流化裂解热效率、产油率及油品质都更有优势。 四是，搭建了一整套流化裂解系统平台，掌握了一整套流化裂解参数及流化裂解规程（包括喂料量与时间的关系、加热温度与时间的关系、流化气速与时间的关系），对下一步工业化进程有一定指导意义，有利于流化床式废旧轮胎裂解反应器的推广。
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