某地區(qū)廢舊輪胎低溫真空裂解無害化、資源化節(jié)能與環(huán)保示范項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

目 錄 第一章 總 論 . 2 1.1 項(xiàng)目名稱及承辦單位 . 2 1.2 研究工作的依據(jù)與范圍 . 3 1.3 推薦方案與研究結(jié)論 . 3 第二章 項(xiàng)目背景與發(fā)展概況 . 8 2.1 項(xiàng)目的提出 . 8 2.2 項(xiàng)目建設(shè)的必要性和經(jīng)濟(jì)意義 . 17 2.3 項(xiàng)目的前期開展情況及概況 . 18 第三章 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)與建設(shè)規(guī)模 . 20 3.1 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè) . 20 3.2 產(chǎn)品方案與建設(shè)規(guī)模 . 22 第四章 建設(shè)條件與廠址 . 22 4.1 主要原材料 . 22 4.2 燃料及動(dòng)力用量估算表 . 23 4.3 廠址 . 23 4.4 地震烈度 . 24 第五章 工程技術(shù)方案 . 24 5.1 生產(chǎn)技術(shù)方案 . 24 5.1.1 工藝技術(shù)方案的選擇 . 24 5.1.2 本項(xiàng)目開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù) . 27 5.1.3 主要工藝指標(biāo) . 28 5.1.4 產(chǎn)品主要性能指標(biāo) . 28 5.1.5 主要原材料、燃料、動(dòng)力消耗指標(biāo) . 29 5.2 主要工藝設(shè)備的選擇 . 29 5.3 總平面布置及運(yùn)輸 . 30 5.4 給排水工程 . 32 5.5 消防 . 33 5.6 供電 . 33 5.7 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié) . 35 5.8 污水、廢氣、廢渣處理 . 35 5.9 消耗定額 . 36 5.10 輔助生產(chǎn)設(shè)施 . 36 5.11 地震設(shè)防 . 36 1 第六章 技術(shù)進(jìn)步 . 36 6.1 符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向 . 36 6.2 生產(chǎn)工藝及技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠。 . 37 第七章 環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全衛(wèi)生 . 38 7.1 設(shè)計(jì)依據(jù) . 38 7.2 建設(shè)地區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀 . 38 7.3 環(huán)境影響及環(huán)境保護(hù) . 38 7.4 勞動(dòng)安全衛(wèi)生 . 39 7.5 環(huán)境綠化 . 40 第八章 節(jié)約能源 . 40 8.1 能耗指標(biāo)及分析 . 40 8.2 加強(qiáng)能源計(jì)量 . 41 8.3 節(jié)能機(jī)構(gòu)設(shè)置 . 41 第九章 企業(yè)組織和勞動(dòng)定員 . 42 9.1 企業(yè)組織和工作制度 . 42 9.2 勞動(dòng)定員 . 42 9.3 人員培訓(xùn) . 42 第十章項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 . 42 第十一章 投資 估算和資金籌措 . 43 11.1 固定資產(chǎn)投資估算 . 43 11.2 流動(dòng)資金估算 . 44 11.3 資金籌措 . 45 11.4 投資總額 . 45 第十二章 項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 . 45 12.1 經(jīng)濟(jì)效益分析 . 45 12.2 社會(huì)效益分析 . 51 附表 . 53 2 第一章 總 論 1.1項(xiàng)目名稱及承辦單位 1.1.1 項(xiàng)目名稱：廢舊輪胎 低溫 真空裂解無害化、資源化節(jié)能與環(huán)保示范 項(xiàng)目 1.1.2 項(xiàng)目承辦單位 項(xiàng)目承辦單位：德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司 法人代表：虞臣高 建設(shè)單位基本情況 ： 項(xiàng)目承擔(dān)單位德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司，于 2002年 12月由溫州市綠色環(huán)境技術(shù)開發(fā)公司在山東省平原縣龍門經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資興建，中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位?，F(xiàn)有擁有職工 140 人，工程技術(shù)人員20人，其中：碩士研究生 1人，大學(xué)本科以上人員 10 人，高級(jí)職稱人員5 人。公司多年來長(zhǎng)期從事廢舊輪胎資源化利用的研究與生產(chǎn)，擁有在無氧或貧氧條件下，對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行無剝離、微負(fù)壓處理的熱裂解工藝，工藝技術(shù)居國(guó)際先進(jìn)水平。在此基礎(chǔ)上公司進(jìn)一步對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行資源化節(jié)能利用，自主研發(fā)利用廢舊輪胎生產(chǎn)檸檬油精、輕石腦油、重油 真空熱 解 新工藝，項(xiàng)目完成后，可實(shí)現(xiàn)廢舊資源節(jié)能利用，減輕環(huán)境污染，為廢舊資源循環(huán)利用提供科學(xué)的途徑，具有良好的環(huán)境、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 公司擁有資產(chǎn) 8756萬元，固定資產(chǎn) 6707 萬元，資產(chǎn)負(fù)債率 36.11%，2007年處理廢舊輪胎 2.8 萬噸，實(shí)現(xiàn)銷售收入 7860萬元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn) 1350萬元。 1.1.3 項(xiàng)目的主管部門 3 項(xiàng)目的主管部門：山東省平原縣發(fā)改局 1.1.4 項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn) 本資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目擬在德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司廠內(nèi)進(jìn)行技術(shù)改造，公司留有發(fā)展用地，可滿足項(xiàng)目建設(shè)需要。 1.2研究工作的依據(jù)與范圍 1.2.1 研究工作的依據(jù) 德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司提供的有關(guān)資料。 1.2.2 研究工作的范圍 本工程可行性研究范圍包括： （ 1） 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，確定建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案； （ 2） 確定工程技術(shù)方案； （ 3） 擬訂企業(yè)組織、勞動(dòng)定員、項(xiàng)目節(jié)能和工程建設(shè)實(shí)施進(jìn)度建議； （ 4） 進(jìn)行工程建設(shè)投資估算和財(cái)務(wù)估價(jià)。 1.3推薦方案與研究結(jié)論 1.3.1市場(chǎng)需求分析，產(chǎn)品銷售方向 廢舊輪胎經(jīng)真空熱裂解技術(shù)處理后，得到的產(chǎn)品為燃料油 、炭黑和鋼絲， 進(jìn)而提煉出輕質(zhì)石腦油、重油、檸檬油精等重要能源物資。隨著我國(guó)石油資源的日益緊張，能源供應(yīng)緊張的局面越顯突出 ，本項(xiàng)目的開發(fā)，對(duì)資源的節(jié)約作用突出。 輕質(zhì)石腦油、重油作為重要的能源物質(zhì)市場(chǎng)缺口較大，有巨大的市場(chǎng)前景。 檸檬油精一般主要從天然植物中提取，從廢舊輪胎中熱裂解制取，本工藝 為檸檬油精的制造業(yè)提供了新的發(fā)展途徑。檸檬油精在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、在食品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可應(yīng)用范圍非常廣泛。其多方面的顯著作用，近年來需求量迅速增加。 炭黑是橡膠、塑料、油漆、顏料等產(chǎn)品的補(bǔ)強(qiáng)性填充劑、著色劑的 4 原材料，也可作為固體燃料或?yàn)r青混合物。近幾年已進(jìn)入穩(wěn)定快速發(fā)展期，據(jù)相關(guān)資料，亞洲其他國(guó)家對(duì) 炭黑等 色母粒的需求年均增長(zhǎng)率 7-9%，而中國(guó)對(duì)色母粒的需求增長(zhǎng)率約 20%，因而有巨大的發(fā)展空間。 鋼絲 由于輪胎中所用鋼絲的材質(zhì)優(yōu)良，因此回收的鋼絲是冶金行業(yè)很受歡迎的原材料。 1.3.2產(chǎn)品方案與生產(chǎn)規(guī)模 本工程生產(chǎn)規(guī)模為年處理廢舊輪胎 30000 噸。 1.3.3生產(chǎn)方法 建設(shè)年處理能力 30000 噸的 廢輪胎真空催化裂解生產(chǎn)檸檬油精、優(yōu)質(zhì)燃油和補(bǔ)強(qiáng)炭黑裝置，系統(tǒng)主要包括廢輪胎預(yù)處理系統(tǒng)、進(jìn)出料系統(tǒng)、真空催化裂解系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)等。工藝流程為廢輪胎在真空催化裂解爐中加熱降解，產(chǎn)生的有機(jī)蒸汽被真空泵迅速抽離裂解爐，進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，大部分有機(jī)化合 物被冷凝成液體，收集于熱解油儲(chǔ)槽，不凝氣體被送至儲(chǔ)氣柜穩(wěn)壓后導(dǎo)入燃燒爐燃燒，為真空催化裂解爐提供所需的熱量。冷凝收集的熱解油送入蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行檸檬油精產(chǎn)品的分離濃縮提取，同時(shí)將熱解油分離為輕石腦油和重質(zhì)油進(jìn)行梯級(jí)利用。該技術(shù)具有投資較省、運(yùn)行管理方面、操作維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 1.3.4廠址概述 項(xiàng)目選址于德州方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司院內(nèi)，公司預(yù)留有發(fā)展用地可滿足項(xiàng)目建設(shè)需要。所在地 平原縣 龍門經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 位于山東省西北部，屬黃河沖積平原， 地勢(shì)平坦， 交通便利。京滬鐵路、京福高速公路設(shè)立南北兩個(gè)出口、 105 國(guó)道、 101、 315、 318 省道穿越縣境 ， 距濟(jì)南機(jī)場(chǎng)80公里 ，地理位置優(yōu)越 。距國(guó)家大型華魯發(fā)電廠 35公里， 縣內(nèi) 現(xiàn)有 22萬 KVA 變電站 2座 （ 1 座在建） ， 11 萬 KVA 變電站 2 座， 3萬千瓦熱電廠一處 ，能源供應(yīng)充足 。 區(qū)內(nèi) 基礎(chǔ)設(shè)施已實(shí)現(xiàn)道路、通訊、電力、天然氣、供暖、供水、排水、寬帶網(wǎng)、有線電視和地面平整 “ 九通一平 ” ，綠化 5 面積達(dá)到 20。 1.3.5主要原材料、燃料及動(dòng)力供應(yīng) （ 1）主要原材料 本工程所需的主要原材料廢舊輪胎均可由本省和附近省、市供給，可利用公司原有的供應(yīng)渠道和新開辟的供貨渠道供應(yīng)。 （ 2）燃料 本工程所需的燃料用煤 可從山西、河北等煤礦汽運(yùn)到廠，供應(yīng)充足。 （ 3）動(dòng)力 供電：本工程需 10kv 兩回路電源供電，兩回路電源互為備用。 本工程裝機(jī)容量 650kw。公司現(xiàn)有供電設(shè)備可滿足供電需求。 水源：本工程水源為自來水，年用水量約 47700 m3。 1.3.6節(jié)能 項(xiàng)目建設(shè)可從廢舊輪胎中提取重油、輕石腦油、檸檬油精及炭黑重要的能源物資，達(dá)產(chǎn)時(shí)年節(jié)約標(biāo)煤 19286.1 噸。同時(shí)采取無剝離技術(shù)工藝，年節(jié)電 275.81 萬 kwh,折標(biāo)煤 338.97 噸；低炭烴氣回用，年節(jié)約燃油 743.04 噸，折標(biāo)煤標(biāo)煤 1061.5 噸；冷卻水循環(huán)使用，日節(jié) 約水量約80噸，年節(jié)水 24000 噸，折標(biāo)煤 6.17噸。 替代傳統(tǒng)的利用煤焦油制取炭黑制取方法是，按 1.8 噸煤焦油制取 1噸炭黑計(jì)算，年可節(jié)省煤焦油 1.89萬噸，折標(biāo)煤 2.16萬噸。 年綜合 節(jié)能 折標(biāo)煤 42292.75噸，節(jié)能 效果顯著。 1.3.7環(huán)境保護(hù) 本工程在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣工藝設(shè)計(jì)中循環(huán)利用，少量廢水以及噪聲等在設(shè)計(jì)中采取積極有效措施進(jìn)行治理，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境構(gòu)成污染。無其他污染物產(chǎn)生。 1.3.8全廠定員及勞動(dòng)力來源 本工程定員為 50 人。由公司內(nèi)部調(diào)整或由社會(huì)招聘解決。 6 1.3.9投資 （ 1）總投資： 6275.1 萬元 其中： a、固定資產(chǎn)投資 4718.7萬元 b、流動(dòng)資金 1556.4 萬元 （ 2）建設(shè)總投資 5185.7 萬元 其中： a、固定資產(chǎn)投資 4718.7 萬元 b、鋪底流動(dòng)資金 467 萬元 1.3.10工程實(shí)施進(jìn)度建議 本工程建設(shè)周期從土建動(dòng)工開始至設(shè)備安裝、試車、試生產(chǎn)預(yù)計(jì)時(shí)間為 12個(gè)月。 1.3.11研究結(jié)論 本工程具有較好的建廠條件，原材料、動(dòng)力供應(yīng)有保障，交通運(yùn)輸便利。通過采用先進(jìn)、成熟的工藝技術(shù)，國(guó)內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備對(duì)廢舊輪胎處理可達(dá)到資源節(jié)約和環(huán)境保 護(hù)的目的，產(chǎn)品的銷售市場(chǎng)前景廣闊。 本工程各項(xiàng)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)均屬可行。該項(xiàng)目投產(chǎn)后，正常年份 年實(shí)現(xiàn)稅后利潤(rùn) 2322.3 萬元，為國(guó)家交納稅金 2323 萬元， 稅后 動(dòng)態(tài)投資回收期為 4.2年（含建設(shè)期），稅后累計(jì)凈現(xiàn)金流量 27704萬元，累計(jì)凈現(xiàn)值9354萬元，內(nèi)部收益率 42.1%，因此，本項(xiàng)目的建設(shè)可行。 綜上所述，本項(xiàng)目的建設(shè)是必要的，資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)效果明顯，產(chǎn)品有市場(chǎng)，技術(shù)上可行，建設(shè)條件和生產(chǎn)條件具備，財(cái)務(wù) 評(píng)價(jià) 和經(jīng)濟(jì)效益良好，具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，所以本項(xiàng)目的建設(shè)是必要的。 1.3.11主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見 下表） 7 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)量 備注 1 生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品方案 萬噸 /a 3 2 投資 2.1 總投資 萬元 6275.1 其中：固定資產(chǎn)投資 萬元 4718.7 流動(dòng)資金 萬元 1556.4 2.2 建設(shè)總投資 萬元 5185.7 其中：固定資產(chǎn)投資 萬元 4718.7 鋪底流動(dòng)資金 萬元 467 3 投資指標(biāo) 3.1 百元銷售收入占用流動(dòng)資金 元 /百元 14.92 3.2 百元產(chǎn)值占用總投資 元 /百元 45.24 4 全年有效生產(chǎn)總天數(shù) d 300 5 項(xiàng)目定員 人 50 6 原材料、燃料動(dòng)力消耗量 6.1 廢舊輪胎 t/a 30000 6.2 包裝材料 t/a 250 6.7 電 kwh 4500000 6.8 水 t/a 47700 7 年運(yùn)輸量 t/a 56595 7.1 其中：運(yùn)入量 t/a 30275 7.2 運(yùn)出量 t/a 26320 8 年總成本費(fèi)用 萬元 6052.1 正常生產(chǎn)年份 9 年銷售收入 萬元 10698 正常生產(chǎn)年份 10 年利潤(rùn)總額 萬元 3466 正常生產(chǎn)年份 11 稅后利潤(rùn) 萬元 2322.3 正常生產(chǎn)年份 12 全員勞動(dòng)生產(chǎn)率 萬元 /人年 214 13 借款償還期 年 2.9 含建設(shè)期 14 稅后 動(dòng)態(tài)投資回收期 年 4.2 含建設(shè)期 15 稅后 財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率 % 42.1 所得稅后 16 投資利潤(rùn)率 % 53.1 正常生產(chǎn)年份 17 銷售利潤(rùn)率 % 32 正常生產(chǎn)年份 18 盈虧平衡點(diǎn) % 33.8 19 資產(chǎn)負(fù) 債率 % 9 壽命期內(nèi)平均 8 第二章 項(xiàng)目背景與發(fā)展概況 2.1項(xiàng)目的提出 2.1.1廢舊輪胎處理的現(xiàn)狀 隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，廢舊橡膠的生產(chǎn)量日益增加，為環(huán)境保護(hù)和再處理提出了新的課題，實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎的資源綜合利用，對(duì)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 廢輪胎再生的技術(shù)國(guó)內(nèi)外目前常見的 廢舊輪胎回收利用方法主要有輪胎翻新、 再生膠 、制膠粉、直接作燃料燃燒、改性瀝青鋪路和熱裂解回收油與炭黑等幾種，真空熱解技術(shù)處理廢舊輪胎 是新興的理想處理方式 。 輪胎翻新 目前輪胎翻新已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 ， 主要集中在 載重輪胎和轎車輪胎。輪胎翻新量大約是輪胎報(bào)廢量的 22%。 但 輪胎翻新 有次數(shù)限制，最終仍舊廢棄待處理，需有其他回收利用方法配合，才能消除其對(duì)環(huán)境的 污染 。 再生膠 我國(guó)目前 生產(chǎn) 再生膠 是廢舊輪胎處理的主流方式 占 95%， 我國(guó)現(xiàn)有再生膠生產(chǎn)企業(yè)近 500 家 ， 產(chǎn)量約為 30 萬 t/a 以上 ， 居世界首位。目前 ， 國(guó)內(nèi)正在積極研究新的廢橡膠脫硫技術(shù) ， 已經(jīng)開發(fā)成功的微波脫硫技術(shù)就是一項(xiàng)突破性的再生技術(shù) ， 該方法是干態(tài)脫硫 ， 沒有污染 ， 產(chǎn)品質(zhì)量好。在橡膠制品中摻用再生膠有利于合成橡膠的加工。盡管我國(guó)再生膠生產(chǎn)較好地解決了廢水污染問題 ， 但仍存在 利潤(rùn)低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn) ， 再生膠 在發(fā)達(dá)國(guó)家已淘汰。 膠粉 我國(guó)膠粉生產(chǎn)始于 20世紀(jì) 80年代后期 ， 90年代初進(jìn)入活躍期 ，生產(chǎn)線多采用常溫法生產(chǎn) ， 幾乎都只能生產(chǎn)粗膠粉和 60目細(xì)膠粉。 但膠粉生產(chǎn)只能利用輪胎天然膠部分，我國(guó)膠粉的應(yīng)用還不普遍，生產(chǎn)過程 9 有大量邊角料及不宜制膠粉的二次廢物，往往只能當(dāng)?shù)蛢r(jià)燃料。 改性瀝青鋪路 利用廢輪胎作為鋪路的材料在廣東進(jìn)行了試點(diǎn)，但只是局部試點(diǎn)應(yīng)用，還未真正進(jìn)行大范圍推廣。 裂 解 我國(guó) 目前建有一些中小規(guī)模的廢輪胎裂解制油和炭黑的生產(chǎn)線，但由于裂 解廢輪胎一般要經(jīng)過粉碎、熱分解、油品回收、尾氣處理、二次污染的防治等工序 ， 成本較高。目前回收的炭黑質(zhì)量與原炭黑不同 ，只能用于一般橡膠制品 ， 價(jià)格很低。 在燃油市場(chǎng)緊張的時(shí)期， 廢輪胎土法 煉油呈一度盛行，嚴(yán)重地污染了環(huán)境 ，但進(jìn)一步提取其他能源國(guó)內(nèi)尚為數(shù)不多 。 總之，在廢舊輪胎的回收利用方面，還急需開發(fā)新的高值利用技術(shù)，才能真正促進(jìn)廢舊輪胎回收再利用產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。 本項(xiàng)目針對(duì)目前國(guó)內(nèi)廢輪胎回收利用產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大、利潤(rùn)低的生產(chǎn)現(xiàn)狀，在山東省德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司原有廢輪胎熱裂解生產(chǎn)燃油和炭黑技術(shù)的基礎(chǔ)上， 與 中國(guó)科 學(xué)院廣州能源研究所 合作 開發(fā)的廢輪胎真空催化裂解生產(chǎn)檸檬油精和輕質(zhì)石腦油、重油及精炭黑小試技術(shù)成果，進(jìn)行廢輪胎高值利用的工程技術(shù)開發(fā)，通過建立廢輪胎真空催化裂解生產(chǎn)檸檬油精、優(yōu)質(zhì)燃油和補(bǔ)強(qiáng)炭黑示范生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎這一廢舊資源得到綜合利用，為社會(huì)提供重要能源，根治“黑色污染”，引領(lǐng)廢輪胎回收利用產(chǎn)業(yè)朝環(huán)保工藝和高附加值產(chǎn)品的方向發(fā)展。 2.1.2國(guó)內(nèi)外廢舊輪胎處理的發(fā)展趨勢(shì) 目前，我國(guó)廢舊輪胎的回收利用率很低，比國(guó)外先進(jìn)水平低 30-40%。廢舊輪胎利用停留在翻新等簡(jiǎn)單的物理手段上，隨著汽車安全性能要求的提 高，翻新輪胎市場(chǎng)已越來越?。磺一厥绽玫钠髽I(yè)規(guī)模普遍偏小，自我改進(jìn)能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力差。有些地方進(jìn)行廢輪胎土法煉油，甚至造成了二次污染。 廢輪胎的熱解技術(shù)是指在完全缺氧或有限供氧的情況下使廢輪胎受 10 熱，使其高分子聚合物和有機(jī)添加劑降解為低分子或小分子化合物，從而回收氣體、油、固體碳、鋼絲和一些化工產(chǎn)品的一種工藝技術(shù)。熱解是一種最徹底的廢輪胎回收利用方式，這種方式可以將廢輪胎吃干軋盡，得到輕質(zhì)石腦油、重油等重要的能源物資，很少甚至沒有二次污染，是橡膠塑料等廢棄物的理想利用方式。早在上世紀(jì) 80年代， Bouvier et al 、Williams et al 便開始對(duì)常壓惰性氣氛下廢輪胎熱解進(jìn)行了大量的研究。即以惰性氣體為載氣，將裂解產(chǎn)物從反應(yīng)器 進(jìn)入冷凝器的熱解技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是利用載氣將反應(yīng)產(chǎn)物迅速帶離反應(yīng)器，使熱解初級(jí)產(chǎn)品在反應(yīng)器中的停留時(shí)間縮短，減少二次裂解等副反應(yīng)。 Williams et al 報(bào)道曾在 200cm3的靜態(tài)分批式反應(yīng)器中，以 N2為載氣在 300 720的條件下獲得了 55%的液態(tài)油產(chǎn)品。更多的研究者在過去的三十年里對(duì)廢輪胎橡膠的熱裂解機(jī)理、熱解反應(yīng)器與工藝、熱裂解動(dòng)力學(xué)行為、產(chǎn)物分析表征以及應(yīng)用等 進(jìn)行了一系列的探索。現(xiàn)將國(guó)外開發(fā)的幾種典型的熱解工藝和國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀介紹如下。 1.真空移動(dòng)床熱解工藝： 加拿大 Laval 大學(xué)的 Christian Roy 教授及其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在過去的二十多年里對(duì)廢輪胎真空熱解工藝、熱解產(chǎn)物利用與品質(zhì)評(píng)估方面做了系統(tǒng)細(xì)致的研究。該工藝與其他熱解方法相比具有如下優(yōu)勢(shì)：一是有機(jī)揮發(fā)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間較短，溫度低，減少了發(fā)生其它副反應(yīng)的可能性；二是真空熱解的液體油收率一般高于常壓下熱解的油產(chǎn)率，且油品品質(zhì)有一定的改善，三是真空裂解所得的粗炭黑積碳減少，有利于后續(xù)加工。其開 發(fā)的真空移動(dòng)床工藝在床層溫度 480 -520之間，壓力 0.2kPa-20kPa,處理量約 50 200 Kg/h,分級(jí)冷卻，主要是以最大限度的回收熱解油為目的，并將熱解碳冷卻處理生成炭黑。 C.Roy 曾報(bào)道以A120型卡車輪胎為原料（顆粒大小 :體積 3.8cm3 ）在 480、 1.3KPa 條件下液體收率高達(dá) 60%，固體廢渣占 36.4%。 11 為提高熱解工藝的經(jīng)濟(jì)性， C.Roy 將油產(chǎn)品蒸餾分為三段分別加以利用：輕石腦油（ i.b.p. 204） , 該區(qū)間段的餾分可直接作為燃料或與相應(yīng)的汽油混合使用，或從中提取 BTX、檸檬油精及其它一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的化工原料； 204 350段產(chǎn)品則作為橡膠塑化劑使用，其性能與相應(yīng)的石油產(chǎn)品相當(dāng)；而對(duì)大于 350以上的餾分則可以用于煉制碳黑、作為瀝青應(yīng)用于鋪路和建筑材料當(dāng)中。熱解焦碳產(chǎn)品， C.Roy 對(duì)其進(jìn)行了比較細(xì)致的表征，并與商業(yè)炭黑進(jìn)行比較，提出了將熱解炭黑與商業(yè)炭黑混合作為輪胎制造工藝中的填充劑使用，從而達(dá)到資源化利用的目的。 2. 流化床熱解工藝 流化床具有結(jié)構(gòu)緊湊，熱解爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，床料熱容量大，傳熱傳質(zhì)環(huán)境優(yōu)越，熱解效率高等優(yōu)點(diǎn)。但流化床熱解工藝對(duì)進(jìn)料要求比較嚴(yán) 格，原料預(yù)處理費(fèi)用較高。德國(guó)漢堡大學(xué)的 Kaminsky小組開發(fā)了從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、中試規(guī)模的實(shí)驗(yàn)裝置到 0.5-1T/h 的示范裝置。 Kaminsky 等曾報(bào)道采用該工藝在 750熱解廢輪胎，可以得到 16%的甲苯、 12%的二甲苯；降低熱解溫度，雖然熱解油收率有很大提高（如在 500時(shí)可高達(dá)65%），但熱解油總的苯系物含量急劇下降，同時(shí)熱解油中的渣油餾分迅速增大。流化床熱解碳黑性質(zhì)與其他工藝所得粗碳黑性質(zhì)有所差別，主要表現(xiàn)在流化過程中激烈的撞擊而導(dǎo)致的顆粒表面形態(tài)的改變 3. 熔融鹽熱解工藝 熔融鹽是出色的傳熱介質(zhì)，以 液態(tài)形式與廢輪胎充分接觸，反應(yīng)速度快。該工藝優(yōu)點(diǎn)之一為廢輪胎無須粉碎，節(jié)省了數(shù)目可觀的原料預(yù)處理費(fèi)用。利用類似氧化鉀 /氧化鋰低共熔化合物作為傳熱介質(zhì)，這些混合物在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，可循環(huán)使用。但該工藝對(duì)設(shè)備可靠性要求較高，意外停車導(dǎo)致的損失較大，甚至?xí)?dǎo)致整套設(shè)備的報(bào)廢。 Chambers C.等曾選用汽車廢輪胎橡膠在多種熔融鹽中進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，在溫度 380570間，反應(yīng)迅速，油產(chǎn)率在產(chǎn)生 45%以上，固體殘余物 45%左右，且 12 隨著溫度的升高，氣體中甲烷含量迅速增加。 4.兩段移動(dòng)床工藝 兩段移動(dòng)床 工藝系統(tǒng)是指有熱解反應(yīng)器和揮發(fā)相二次裂解反應(yīng)器組成的兩段工藝。熱解反應(yīng)器是鏈條式移動(dòng)床，溫度保持在 450-500之間，緊鄰熱解反應(yīng)器出口布置了二次管式氣相裂解反應(yīng)器，溫度約為750-800熱解反應(yīng)器內(nèi) N2吹掃速度為 20-60ml/min。該工藝的目的是回收液體苯、二甲苯和苯乙烯等 BTX 以及活性炭。 Cypres 和 Bethens 的研究表明該工藝熱解油中的苯含量最高可達(dá) 36.4%。又有研究者在該工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在二次裂解反應(yīng)器中加入相應(yīng)的催化劑，對(duì)從一次熱解爐出來的熱裂解產(chǎn)物進(jìn)行定向催化改質(zhì)，以提高產(chǎn)物 品質(zhì)，形成所謂的熱裂解 -催化改質(zhì)兩段法。如 P.T.Williams et al 在二次裂解反應(yīng)器中利用分子篩調(diào)變熱解液體產(chǎn)物的組分，使熱解油中的甲苯最高達(dá)到 24w%，間或?qū)Χ妆降暮孔罡哌_(dá)到 20wt.%，臨二甲苯為 7wt.%。 5.與煤共液化熱解工藝 利用廢輪胎 H/C比較高的特點(diǎn)，把煤與廢輪胎共熱解，可以提供煤熱解時(shí)所需要的氫，提升煤液化所得產(chǎn)品的品質(zhì)。 A.M.Mastral等人先后在管式爐和攪拌釜內(nèi)進(jìn)行了批量式的煤與廢輪胎共熱解研究，在吹掃式固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行了半連續(xù)式共熱解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究表明，批量 式反應(yīng)器中有機(jī)物組分轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到 100%，而半連續(xù)式反應(yīng)器則無法達(dá)到這種效果；而且由于批量式反應(yīng)器中的氫氣壓力相對(duì)較高，導(dǎo)致熱解油中的飽和烴含量相對(duì)較高。該工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是，不需要專門為廢輪胎設(shè)計(jì)反應(yīng)器，經(jīng)濟(jì)性比較好。 國(guó)內(nèi)研究單位對(duì)廢輪胎熱解工藝的研究開發(fā)相對(duì)于國(guó)外起步較晚，研究還遠(yuǎn)未完善。近年來，隨著環(huán)境壓力和能源問題日益突出顯現(xiàn)，國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)熱解廢輪胎以實(shí)現(xiàn)資源化利用表現(xiàn)出了極大的興趣，并取得了一定的研究成果。 13 國(guó)內(nèi)研究者曾進(jìn)行過常壓下惰性氣體熱解工藝與技術(shù)的研究，如中國(guó)科學(xué)院廣州能源研 究所利用循環(huán)流化床對(duì)廢輪胎橡膠粉進(jìn)行了研究，通過熱解油品的成分分析以及評(píng)價(jià)熱解條件對(duì)氣體成分及油、碳和氣產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，得出如下結(jié)論：較高的溫度和較長(zhǎng)的停留時(shí)間會(huì)生成過多的不可冷凝氣，降低油的產(chǎn)率，過低的溫度和加熱速率導(dǎo)致嚴(yán)重的碳化，同樣會(huì)降低油產(chǎn)率。熱解油品的組成成分非常復(fù)雜，芳烴占了很大比例，其次是烷烴和酚。 浙江大學(xué)近年來對(duì)廢輪胎的回轉(zhuǎn)窯熱解工藝以及熱解產(chǎn)品的利用方面開展了研究，建立了 15 20Kg/h 規(guī)模的回轉(zhuǎn)窯中試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，取得了一些比較有顯示度的研究成果。在其實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi) (450 650 )，油產(chǎn)率可達(dá) 42.7% 45.1%，熱解油品質(zhì)較輕， 200以下的輕餾分總量高達(dá)33 40，而且熱解溫度的升高也有助于增加輕餾分含量；熱解炭的產(chǎn)率約為 39 44，具有高灰分 (12以上 )和高硫含量等特性。廢輪胎回轉(zhuǎn)窯熱解技術(shù)在國(guó)外也有許多單位在開展這方面的研究。該工藝的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)廢輪胎進(jìn)料粒徑破碎程度要求較低，而且碳性質(zhì)十分均勻。但回轉(zhuǎn)窯也有加熱速率和熱利用效率偏低，反應(yīng)器所占空間過大，氣相停留時(shí)間過長(zhǎng)等缺點(diǎn)。 重慶大學(xué)開展了廢舊輪胎裂解炭黑的深加工方面的應(yīng)用研究。裂解炭黑經(jīng)超細(xì)粉碎分級(jí)，用袋收塵 方式收集的超細(xì)裂解炭平均粒徑為 4.37 m；利用硬脂酸表面改性等系統(tǒng)工藝后，表面活性有所改善；炭黑粉體整體的流動(dòng)性和分散性有很大程度的提高。經(jīng)填充于天然橡膠測(cè)試后證實(shí)，改性深加工后的裂解炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性達(dá)到半補(bǔ)強(qiáng)炭黑的水平，顯示出良好的應(yīng)用前景。 據(jù)美國(guó) EPA 等有關(guān)資料介紹，幾十年來，美國(guó)公布了無數(shù)的廢舊橡膠利用專利，其中，在廢舊輪胎裂解制油、氣和炭黑方面，在上世紀(jì)八十、九十年代的十年間，有 30 個(gè)以上大型廢舊輪胎裂解制油氣和炭黑的 14 方案被提出、獲得專利、取得特許或建成。世界各地已建廢舊輪胎裂解工廠列于下表。 但經(jīng)過 實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)營(yíng)后，都在不敷成本且造成嚴(yán)重的二次污染等情形下紛紛停工，少數(shù)碩果僅存的幾家，都是在政府或大型企業(yè)的輔助支持下，才得以繼續(xù)生存。 世界各地已建廢舊輪胎裂解工廠 廠名 規(guī)模 產(chǎn)品 英國(guó) 9000T/a 炭黑 Kobe Steel Ltd.(日本 ) 7000t/a 炭黑、油 Inteneo(美 ) 5000 條 /日 炭黑、油 Garb-oil Corp.(美 ) 100t/d 炭黑、油、鋼 Kleenair 產(chǎn)品公司 (美 ) 24t/d 炭黑、油、氣 費(fèi)爾斯通 (美 ) 100000t/a 炭黑、油、氣 Energy Conversion(美 ) 50t/d 炭黑、油 韓國(guó) 100t/d 炭黑、油、鋼 中國(guó)臺(tái)灣 20000t/a 炭黑、油 有鑒于此，現(xiàn)在更多研究者把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到通過改變熱解反應(yīng)器類型、反應(yīng)條件或添加催化劑的方式，生產(chǎn)高附加值熱解產(chǎn)品的研究上，如日本 Cobe steel 公司、美國(guó) Good year, Tosco 公司，前聯(lián)邦德國(guó) Gmu 和Herk-Kiener 公司等。其中 C.Roy等人在新型廢輪胎高真空裂解設(shè)備中得到了富含檸檬油精的輕油和質(zhì)量接近商業(yè)炭黑的熱解炭黑的研究最為引人注目，但其采 用的臥式裂解設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作較復(fù)雜，且在操作過程中若發(fā)生斷電事故，用于加熱的熔融鹽冷卻凝固會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備報(bào)廢。中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所最近在廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目的資助下對(duì)廢輪胎真空催化裂解技術(shù)進(jìn)行了研究，制備的低硫燃油中檸檬油精含量達(dá)到 15 12%，并對(duì)廢輪胎熱解炭黑低溫精制進(jìn)行了研究，取得了較好的研究成果。 廢輪胎熱解油中一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的化合物檸檬油精近年來引起了研究者的廣泛關(guān)注。檸檬油精 （ Limonene） C10H16，分為兩種鏡面異構(gòu)體（ D-Limonene, L-Limonene） ，其中 D-Limonene 具有化學(xué)預(yù)防的作用，可以預(yù)防和抑制癌癥，包括胰臟癌、肝癌、肺癌、皮膚癌等，早期主要在橘子皮和其它植物中被發(fā)現(xiàn)。 檸檬油精，是一種透明的芬芳液體，常被用于芳香療法。在德國(guó)，被作為強(qiáng)力去污劑，替代含氯去污劑使用。在美國(guó)被認(rèn)為有抗癌成分，并被 FDA（美國(guó)食品藥物管理局）指定為安全的食物添加劑。 檸檬油精也是優(yōu)良的溶劑， SONY 公司于 1999年研制出了檸檬油精循環(huán)再生系統(tǒng)，采用由柑橘類水果果皮如橙子皮提煉而成的檸檬油精為溶劑，在室溫下將發(fā)泡膠溶解，而溶解的發(fā)泡膠可循環(huán)再造成環(huán)保發(fā)泡膠或其它塑膠產(chǎn)品。 聚苯乙烯發(fā)泡塑料作為 一種有效的包裝材料，被廣泛應(yīng)用在我們的日常生活中，陪伴而來的則是令人頭痛的廢發(fā)泡塑料處理問題。當(dāng)作垃圾掩埋、焚燒，或使用從石油中制得的溶劑來降解，都會(huì)對(duì)環(huán)境留下隱患。 檸檬油精 的燃點(diǎn)為 270 ，與石油制品中的溶劑相比更難燃燒，從而增加了安全系數(shù)。 香港生產(chǎn)力促進(jìn)局于 2001 年正式從日本索尼公司引進(jìn)該技術(shù)，保護(hù)香港的環(huán)境。美國(guó)康納爾大學(xué)的一個(gè)研究小組發(fā)明了將檸檬油精和二氧化碳合成聚合物的方法。合成的碳化檸檬油精多聚物，它具有許多聚苯乙烯的特性。 目前商業(yè)用途的檸檬油精主要從柑橘類水果、蔬菜或草本植物中提取并濃縮而 成，主要作為芳香劑或藥物的主要成分使用。國(guó)內(nèi)也制定了檸檬油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要在日用精細(xì)化學(xué)品中應(yīng)用。作為藥物使用的國(guó)外著名廠家有 Juice World Ltd、美國(guó)麥金妮斯公司 Celapro 等。 本項(xiàng)目在山東省德州市方地生態(tài)經(jīng)濟(jì)有限公司已有的廢輪胎熱解技術(shù)基礎(chǔ)上，與中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所合作開發(fā)的廢輪胎真空催化裂解技術(shù)，提出了由廢舊輪胎真空催化裂解制取檸檬油精、優(yōu)質(zhì)燃油與炭 16 黑等產(chǎn)品的高值利用新工藝。工業(yè)級(jí)檸檬油精目前市場(chǎng)價(jià)格在 17000 元 /噸以上； 在目前國(guó)際市場(chǎng)燃油價(jià)格居高不下，熱解燃油有廣闊的市場(chǎng)前景。真空 熱解炭黑可作為補(bǔ)強(qiáng)碳黑返回用于汽