一種熱溶解聚廢舊輪胎為膠粉的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于廢舊輪胎綜合利用技術領域，具體地說涉及一種采用熱溶解聚技術來解聚廢舊輪胎為膠粉的方法和工藝。
【背景技術】
[0002]我國目前的輪胎報廢量居全球首位，每年產(chǎn)生的廢舊輪胎超過1000萬噸，但回收利用率僅為60%，低于發(fā)達國家90%左右的利用率。2013年產(chǎn)生廢舊輪胎為3億多條，重量達1500萬噸，折合天然橡膠資源約530萬噸，相當于我國6.5年的天然橡膠產(chǎn)量。廢舊輪胎是需要占用大量環(huán)境空間的廢物，并且難以壓縮、收集和消除，而且不具有生物降解性。其成分也包括一些危險元素，如鉛、鉻、鎘和其他重金屬，對人類健康和環(huán)境造成威脅。
[0003]廢舊輪胎再利用大體有整體利用、再生利用和熱利用3種方式。整體利用是對廢輪胎進行整體的利用，如進行舊輪胎翻新加工使之恢復原有用途或廢舊輪胎建成綠色消音墻;再生利用是將廢輪胎制成再生膠或膠粉，來生產(chǎn)硫化橡膠粉或再生橡膠，廢舊輪胎生產(chǎn)再生膠過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性有機污染物。20世紀80年代末期，歐美主要工業(yè)國家均已停止通用型再生膠的生產(chǎn)，進入硫化橡膠粉直接利用階段。熱利用分高溫分解和直接燃燒兩類。熱能利用就是用廢輪胎代替燃料使用，廢輪胎焚燒回收能量可能產(chǎn)生二噁英、呋喃、多環(huán)芳烴以及重金屬等污染物。
[0004]廢輪胎熱解是利用外部加熱打開化學鏈，使有機物分解成燃料氣、富含芳香烴的油以及炭黑等有價值的化學產(chǎn)品。廢舊輪胎通過高溫熱解可產(chǎn)生約45%的燃料油、35%的炭黑、10 %的鋼絲，還有約10 %的不冷凝可燃氣。Murena (Journal of HazardousMaterials，1996，50(1):79-98)使用四氫萘作為供氫劑，對廢舊輪胎進行了加氫熱解的研究，發(fā)現(xiàn)固體殘留物的質量由43 %降到了 34 %，熱解油收率由44 %提高到了 50 % -60 %。但熱解技術復雜、成本高，易造成二次污染，且回收物質質量欠佳又不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種采用熱溶解聚技術來解聚廢舊輪胎為膠粉的方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007](I)選擇能高效破壞廢舊輪胎結構的離子液體和供氫溶劑，將廢舊輪胎、供氫溶劑和離子液體加入到反應釜，其中離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎的質量之比為I?5:1?20:1;
[0008](2)將離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎所形成的混合物加熱、溫度控制在室溫?400°C，反應0.5?4小時，反應結束后自然冷卻到室溫；
[0009](3)將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸回收溶劑得到混合物；
[0010](4)最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。
[0011]所述離子液體是對廢舊輪胎具有較好破壞能力的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽。所述供氫溶劑為四氫萘。
[0012]作為一種優(yōu)化，所述步驟(I)中:離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎的質量之比為5:20:1;所述步驟(2)中:離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎所形成的混合物加熱至250°C下反應2h。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下技術效果:
[0014]1、采用低溫熱溶解聚技術是一種在低溫中能通過廢舊輪胎與解聚溶劑之間的相互作用以及輪胎中各物質之間的相互作用來解聚廢舊輪胎的各組分之間的結構。本發(fā)明利用供氫溶劑和離子液體對廢舊輪胎進行高效熱溶解聚，不僅可以對廢舊輪胎進行熱溶解聚，同時可以催化輪胎的熱溶解聚為膠粉和炭黑，達到對廢舊輪胎的高附加值利用。
[0015]2、本發(fā)明熱溶解聚溫度低(室溫?400°C)，工藝穩(wěn)定，易于控制且工藝操作簡單。
[0016]3、本發(fā)明離子液體和供氫溶劑可循環(huán)使用可有效提高過程的經(jīng)濟性。
【具體實施方式】
[0017]以下結合具體實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實施例。
[0018]實施例1
[0019]稱取5g的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、2ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于50°C下反應4h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為30.1 %。
[0020]實施例2
[0021]稱取Ig的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、1ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于150°C下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為55.9%。
[0022]實施例3
[0023]稱取5g的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、2ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于250°C下反應3h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為52.8%。
[0024]實施例4
[0025]稱取Ig的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、2ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于100°c下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為47.9%。
[0026]實施例5
[0027]稱取Ig的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、2ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于350°C下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為54.2%。
[0028]實施例6
[0029]稱取2g的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、2ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于200°C下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為57.5%。
[0030]實施例7
[0031]稱取5g的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、20ml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于250°C下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為64.9%。
[0032]實施例8
[0033]稱取0.1g的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、Iml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于400°C下反應0.5h反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率。所得膠粉的收率為57.8%。
[0034]實施例9
[0035]稱取Ig的1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽、Iml四氫萘和Ig的廢舊輪胎混勻后置于管式振蕩釜中，于350°C下反應2h。反應結束后自然冷卻到室溫;然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。將膠粉稱重并計算膠粉的收率D所得膠粉的收率為59.6% ο
【主權項】
1.一種熱溶解聚廢舊輪胎為膠粉的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將廢舊輪胎、供氫溶劑和離子液體加入到反應釜，其中離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎的質量之比為0.1?5:1?20:1; 所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽;所述供氫溶劑為四氫萘； (2)將步驟(I)的離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎所形成的混合物加熱、溫度控制在室溫?400°C，反應0.5?4h，反應結束后自然冷卻到室溫； (3)將步驟(2)所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾得到混合液和殘渣，所述混合液通過旋蒸回收四氫呋喃后得到混合物； (4)向步驟(3)的混合物中加入水沉淀并過濾得到目標產(chǎn)物:膠粉。2.如權利要求1所述的一種熱溶解聚廢舊輪胎為膠粉的方法，其特征在于，所述步驟(I)中離子液體、供氫溶劑與廢舊輪胎的質量之比為5:20:1;所述步驟(2)中將混合物加熱至250°C下反應2h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱溶解聚廢舊輪胎為膠粉的方法，屬于廢舊輪胎綜合利用技術領域。本發(fā)明通過選擇能高效解聚廢舊輪胎結構的離子液體和供氫溶劑，將廢舊輪胎與離子液體和供氫溶劑加入反應釜中，在溫和條件下進行熱溶解聚；然后將所得的反應產(chǎn)物用四氫呋喃洗出，通過過濾可得四氫呋喃可溶物、四氫呋喃、離子液體與四氫萘的混合液和殘渣，混合液可通過旋蒸可回收溶劑得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并過濾可得膠粉和離子液體與四氫萘的混合溶液，離子液體與四氫萘的混合溶液可重復使用。該方法工藝簡單、過程潔凈；不僅可以對廢舊輪胎進行熱溶解聚，同時可以催化輪胎的熱溶解聚為膠粉和炭黑，達到對廢舊輪胎的高附加值利用。
【IPC分類】C09C1/48, C10B53/07
【公開號】CN105542817
【申請?zhí)枴緾N201510908326
【發(fā)明人】雷智平, 張凱, 水恒福, 王知彩, 任世彪
【申請人】安徽工業(yè)大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月7日