废旧轮胎超临界水催化回收利用方法：资源回收新途径

废旧轮胎超临界水催化回收利用方法：资源回收新途径

本发明涉及资源回收技术领域，具体涉及一种利用超临界水催化回收废旧轮胎的方法。

背景技术：

废轮胎是固体工业废弃物的一种，随着橡胶工业和汽车工业的发展，大量的废旧轮胎、橡胶制品、废料不断增加。据世界卫生组织统计，全世界废旧轮胎的存量已达30亿条，并以每年约10亿条的速度增长。美国每年生产2.7亿条橡胶轮胎，至今还有3亿多条橡胶轮胎没有得到处理。我国废旧轮胎年产量已超过1亿条，并且每年以两位数的速度增长。据工业危险固体废物管理中心专家介绍，废旧轮胎是破坏自然环境、破坏植被生长、影响人体健康、危害地球生态环境的最有害废弃物之一。这些轮胎不仅对环境构成巨大的威胁，而且是一种严重的资源浪费。因此，如何处理和再利用这些废旧轮胎已成为一个严重的社会问题。

目前，我国废旧轮胎回收利用主要有四种方式，即直接回收、翻新、生产再生橡胶和生产超细硫化胶粉。国家经贸委制定发布的《再生资源回收利用“十五”规划》指出，要研究制定包括《废旧轮胎回收利用管理办法》在内的《再生资源回收利用管理条例》。规划指出，国家将通过多种渠道加大对再生资源回收利用和科技开发的投入，对有影响力和带动作用的重点项目予以支持。特别是那些不能一次性处理、生产成本高、经济效益不高，但社会效益显著、涉及面广的再生资源回收利用项目，计划通过科技攻关予以重点突破。可见，废旧轮胎处理问题已引起国家的高度重视，废旧轮胎的处理开发已迫在眉睫。

超临界水氧化（SCWO）是一种具有突出优势的危险废物处理技术，在常规方法不能完全去除或难以彻底处理的污染物处理方面有很好的前景，引起了国内外学者的高度重视。超临界水氧化是一种新的废物处理技术，它利用水在超临界状态下的特殊性质，使溶解在超临界水中的有机物与氧气在均相流体中发生快速氧化反应，使有机物彻底降解。该方法的特点是去除效率高、反应时间短、反应器体积小、结构简单、应用范围广。目前，超临界水氧化主要用于处理各种废水和废物。

但目前尚无关于超临界水氧化技术在废轮胎处理中的应用的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种废轮胎超临界水催化回收方法，将废轮胎处理与超临界水氧化和催化氧化相结合，回收轮胎中的有用物质。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种超临界水催化回收废旧轮胎的方法，包括：

（1）废旧轮胎除去金属、纤维杂物后，破碎成颗粒；

(2)将废轮胎、双氧水、催化剂和水加入反应器中，使双氧水浓度维持在6-9.5wt％，密封反应器；催化剂为掺杂2-4wt％钒的ZSM-5催化剂，加入量为废轮胎质量的5-10％。

(3)将反应器加热加压至水的超临界或亚临界状态，反应45～75分钟；

(4)将反应物分离为固液，其中固体为炭黑；

(5)用二氯甲烷萃取，得到燃料油。

本发明经试验验证，双氧水的质量浓度对油收率和炭黑收率的影响最为显著，油收率随双氧水的质量浓度的增加先增加后降低，在双氧水的质量浓度为8.19%左右时达到最大值，炭黑收率随双氧水的质量浓度的增加而降低。综合考虑经济价值，本发明将双氧水的浓度限制在6-9.5wt％，优选为7-8.5％，进一步优选为8-8.3wt％。

本发明将催化氧化与超临界水氧化相结合，使废轮胎中的有机物能够完全分解，得到更多的燃料，同时也能将混入橡胶废轮胎中的炭黑完全分离，提高固体物质中的炭黑含量。

本发明的利用废轮胎制备燃料油和炭黑的工艺是一种处理废轮胎的有效方法，可得到8％～12％的燃料油和20％～37％的固体炭黑，经本发明工艺处理的废轮胎脱除率可达87％以上。

详细方法

下面通过具体的实施方式进一步说明本发明的技术方案。

示例 1

一种超临界水催化回收废旧轮胎的方法，包括：

（1）废旧轮胎除去金属、纤维杂物后，破碎成颗粒；

(2)将废轮胎、双氧水、催化剂和水加入反应器中，维持双氧水浓度为6wt％，密封反应器；催化剂为掺杂2wt％钒的ZSM-5催化剂，加入量为废轮胎质量的5％。

(3)将反应器加热加压至水的超临界或亚临界状态，继续反应45分钟；

(4)将反应物分离为固液，其中固体为炭黑；

(5)用二氯甲烷萃取，得到燃料油。

示例 2

一种超临界水催化回收废旧轮胎的方法，包括：

（1）废旧轮胎除去金属、纤维杂物后，破碎成颗粒；

(2)将废轮胎、双氧水、催化剂和水加入反应器中，维持双氧水浓度为9.5wt％，密封反应器；催化剂为掺杂4wt％钒的ZSM-5催化剂，加入量为废轮胎质量的10％。

(3)将反应器加热加压至水的超临界或亚临界状态，继续反应75分钟；

(4)将反应物分离为固液，其中固体为炭黑；

(5)用二氯甲烷萃取，得到燃料油。

示例 3

一种超临界水催化回收废旧轮胎的方法，包括：

（1）废旧轮胎除去金属、纤维杂物后，破碎成颗粒；

(2)将废轮胎、双氧水、催化剂和水加入反应器中，使双氧水浓度维持在8.15wt％，密封反应器；催化剂为掺杂3wt％钒的ZSM-5催化剂，加入量为废轮胎重量的8％。

(3)将反应器加热加压至水的超临界或亚临界状态，继续反应60分钟；

(4)将反应物分离为固液，其中固体为炭黑；

(5)用二氯甲烷萃取，得到燃料油。

实施例1-3的处理方法可获得8％-12％的燃料油；可获得20％-37％的固体炭黑；废轮胎的去除率可达87％以上。