廢輪胎世界年產(chǎn)量高達(dá)5億噸，報(bào)廢率為55.4%.1994年，我國(guó)生產(chǎn)輪胎5000萬(wàn)條，廢棄量1250萬(wàn)條，報(bào)廢率為25% 11.預(yù)計(jì)2000年我國(guó)汽車輪胎年產(chǎn)量將達(dá)到7500萬(wàn)條，廢輪胎量將達(dá)1900萬(wàn)條12.隨著人口增加，土地資源日益稀少，廢輪胎的長(zhǎng)久堆積不僅破壞環(huán)境景觀，占用土地，而且容易引起火災(zāi)，造成大量濃煙污染空氣，所產(chǎn)生的熔油、溶渣滲入地下，造成土壤及地下水的污染。傳統(tǒng)的填埋法和焚燒法在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已被禁止使用。廢輪胎具有高揮發(fā)分與低灰分的特點(diǎn)，熱值達(dá)到37M/kg左右，比煤和生物質(zhì)都高，從廢輪胎中獲取能源成為人們?nèi)找娓信d趣的課題。通過(guò)熱解方法，不僅可以處理廢物，又沒(méi)有污染物的排放，還可回收炭黑、燃料油、可燃?xì)獾然瘜W(xué)品和能源。近20多年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展了大量廢輪胎熱解的研究工作3-51,部分已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在我國(guó)，廢輪胎的熱解氣化技術(shù)在基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)方面都幾乎是空白。所以，研究適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的廢輪胎處理技術(shù)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本。包括反應(yīng)系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原料裝在樣品舟中，置于反應(yīng)管冷端，待加熱爐溫度達(dá)到設(shè)定值后，將樣品舟迅速推到反應(yīng)管中間，發(fā)生熱分解反應(yīng)。該裝置的升溫速率平均可達(dá)1200C/min,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通熱天平的升溫速率。實(shí)驗(yàn)時(shí)樣品數(shù)量大，可減少分析的誤差。

　　熱解產(chǎn)生的氣體由U型管收集，用針筒取樣送氣相色譜分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出樣品舟稱重，得到焦炭產(chǎn)量，焦油和水的重量用差減法求得。熱解氣分析采用島津GC― 208和HP4890氣相色譜儀，分別分析H2、O2、N2、CO、CO2和CH4、C2H6、C2H4等Ci-C6的碳?xì)浠衔餁怏w?？紤]到本實(shí)驗(yàn)為快速熱解反應(yīng)，以考察氣體產(chǎn)物的變化規(guī)律為主，加入焦油的冷凝回收裝置會(huì)增加系統(tǒng)阻力，所以液體部分采用差減法計(jì)算。

　　1.2實(shí)驗(yàn)原料實(shí)驗(yàn)所用的廢輪胎是廣州再生資源公司提供的廢汽車輪胎橡膠顆粒。實(shí)驗(yàn)中選用20- 60目顆粒。原料的元素和工業(yè)分析值示于表1中。

　　表1原料的元素和工業(yè)分析2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析熱分解產(chǎn)物分布及產(chǎn)品質(zhì)量受多種因素影響，如熱解溫度、壓力、停留時(shí)間及顆粒尺寸、形狀等。

　　本實(shí)驗(yàn)采用常壓惰性氣氛下熱解方法，分析熱解溫度和氣相停留時(shí)間對(duì)氣體產(chǎn)率和組分的影響。

　　2.1熱分解速率和溫度的關(guān)系從試驗(yàn)可看出，反應(yīng)溫度的高低決定了完成熱分解所需的時(shí)間（從開(kāi)始產(chǎn)氣到產(chǎn)氣結(jié)束時(shí)間）在爐溫為500°C和1000°C時(shí)，廢輪胎所需的熱分解時(shí)間分別為53. 5s所以溫度不僅決定產(chǎn)氣量，也決定產(chǎn)氣速度。由可看出，完全熱分解所需時(shí)間與溫度的關(guān)系近似為線性關(guān)系。

　　2.2熱分解產(chǎn)物分布廢輪胎在熱解過(guò)程中生成氣、液、固三種產(chǎn)物，液體產(chǎn)物包括焦油和水。本研究考察氣體產(chǎn)物，液體產(chǎn)率由差減法求得。表2為500C到1000C廢輪胎熱分解產(chǎn)物分布。由表可知，廢輪胎熱解氣具有較高的熱值，但氣體產(chǎn)物的質(zhì)量百分比較低，1000C時(shí)僅有23%左右，產(chǎn)物中固液產(chǎn)物占較大比重。這和生物質(zhì)熱分解產(chǎn)物分布明顯不同。所以，對(duì)廢輪胎熱解單純以產(chǎn)氣為目的，能量利用率很低，需采用延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間、加焦油裂解催化劑等方法增加氣體產(chǎn)量，或者將氣液固產(chǎn)物綜合利用。

　　表2廢輪胎熱分解產(chǎn)物分布2.3反應(yīng)溫度對(duì)氣體、焦炭和焦油產(chǎn)率的影響由表2可看出，隨溫度升高，氣體產(chǎn)率明顯增加，500C時(shí)，廢輪胎的產(chǎn)氣率為92m/g1000C時(shí)增加到365ml/g增加了4倍。這是因?yàn)榻固吭诟邷叵逻M(jìn)一步發(fā)生還原反應(yīng)而釋放出氣體，以及焦油中的高分子量碳?xì)浠衔镌诟邷叵逻M(jìn)一步裂解所致，所以溫度是增加氣體產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。隨溫度升高，焦炭產(chǎn)率逐漸下降，但不明顯，而焦油產(chǎn)率降低的趨勢(shì)則明顯得多。焦油中包括的苯、酚和萘等多原子碳?xì)浠衔镌诟邷叵乱装l(fā)生分解解且溫度越高，分解反應(yīng)越劇烈，導(dǎo)致焦油產(chǎn)率降低。從500C到1000C液體產(chǎn)率從57.4%降到424%,焦碳產(chǎn)率從37.3%降2.4溫度對(duì)氣體成分和熱值的影響廢輪胎熱解產(chǎn)物氣中主要包括H2,CO,CO2CH4,C2H4,C2H6和C3H6還有少量的H2S及其它碳?xì)浠衔餁怏w。為廢輪胎主要熱解氣成分隨溫度的變化。結(jié)果表B月，隨溫度升高，H2含量直線上升，⑴2、⑴呈下降趨勢(shì)，CH4在500~900C內(nèi)上升，900C后開(kāi)始下降，C2H4在800C前，隨溫度升高而增力卩，之后開(kāi)始下降，C2H6、C3H6在700C前，隨溫度升高而上升，之后開(kāi)始下降。和生物質(zhì)熱解相比，熱解氣組分隨溫度的變化規(guī)律有較多相似之處，不同的是各種氣體的含量相差較大，由于廢輪胎含氧量少，CO和CO2含到34氣體成分決定了氣體的熱值。由表2看出，在700°C前氣體熱值隨溫度升高而升高，在700°C到800°C之間，達(dá)到大值，800°C以后提高溫度，氣體熱值反而減少。廢輪胎熱解氣熱值為20~37M/Nm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生物質(zhì)的熱解氣熱值。2.5氣相停留時(shí)間對(duì)二次反應(yīng)的影響氣相停留時(shí)間是指熱分解過(guò)程產(chǎn)生的揮發(fā)組分在高溫反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間，由于二次反應(yīng)的存在，停留時(shí)間在一定程度上影響產(chǎn)物分布。將3個(gè)不同長(zhǎng)度的反應(yīng)管和3個(gè)可以獨(dú)立調(diào)節(jié)溫度的加熱爐組合，使熱解產(chǎn)生的氣體通過(guò)不同的長(zhǎng)度和溫度段，考察了氣相停留時(shí)間及溫度對(duì)氣體產(chǎn)率、組成和焦碳產(chǎn)率的影響。

　　表3列出三組不同停留時(shí)間和溫度下氣體產(chǎn)率、焦碳產(chǎn)率和氣體熱值的數(shù)據(jù)。為800C時(shí)不同停留時(shí)間下主要?dú)怏w組分。由表3可看出，T1=700CT2分別為700、800、900C時(shí)，氣體產(chǎn)率增加，溫度越高，氣體產(chǎn)率增加越大，但乃=900C時(shí)，氣體熱值降低；1=800C22=800C時(shí)，氣體產(chǎn)率增加，氣體熱值略有降低，繼續(xù)延長(zhǎng)停留時(shí)間，氣體產(chǎn)率增加幅度不大，氣體熱值進(jìn)一步降低；乃=900C900C時(shí)，氣體產(chǎn)率只增加8. 1%氣體熱值卻下降14%.延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間對(duì)焦碳的影響很小。

　　因此我們可近似認(rèn)為，熱解產(chǎn)物在高溫反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間的增加，是使焦油進(jìn)一步裂解為氣體的過(guò)程。

　　熱解時(shí)，廢輪胎首先釋放揮發(fā)分，其數(shù)量和質(zhì)量由溫度和加熱速率決定，這些一次揮發(fā)分進(jìn)一步裂解為焦油和氣體，油和氣的比例在一定范圍內(nèi)是溫度和時(shí)間的函數(shù)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，700C以上延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間，產(chǎn)氣率增加，氣相停留段溫度越高，產(chǎn)氣率越大，但在800C以上延長(zhǎng)停留時(shí)間，氣體熱值會(huì)降低。對(duì)高溫（900°C）熱解氣延長(zhǎng)停留時(shí)間，氣體產(chǎn)率的增加已不明顯，熱值反而下降。所以，控制合適的停留時(shí)間及溫度，才能得到較高氣體產(chǎn)率和氣體熱值。

　　表3不同氣相停留時(shí)間和溫度下的氣體、焦碳產(chǎn)率和熱值3結(jié)論（1）熱分解速率與溫度的關(guān)系近似為線性關(guān)系。氣體產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的升高而增加。焦碳和焦油產(chǎn)率隨溫度的升高而下降。1000°C時(shí)氣體產(chǎn)率是500°C時(shí)的4倍。

　?。?）700°C以上延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間，產(chǎn)氣率增加，氣相停留段溫度越高，產(chǎn)氣率越大，但在800°C以上延長(zhǎng)停留時(shí)間，氣體熱值會(huì)降低。對(duì)高溫（900°C）熱解氣延長(zhǎng)停留時(shí)間，氣體產(chǎn)率的增加已不明顯，熱值反而下降。