王 敏
废橡胶是固体废弃物的一种，其来源主要是废橡胶制品， 即报废的轮胎、胶管、胶鞋、工业杂品等，另外一部分来自橡胶制品厂生产过程中产生的边角料和废品。日本每年约产生 96万吨废橡胶，其中60%是废轮胎。我国每年约产生69 万吨废橡胶，废橡胶的产生量约为橡胶制品年生产量的40%，回收量一般为废橡胶产生量的 50%以下。橡胶工业的原料很大程度上依赖于石油，而且废橡胶本身也是一种高热值的燃料，其发热量一般为 31397kJ/kg，废轮胎的发热量更高，为33494kJ/kg。全世界每年废弃的轮胎约为900万吨，等于损失理论值为 3×1014kJ 的热量。所以，利用废旧橡胶其最终结果是提高石油的使用价值， 对节约能源具有重要意义。
在处理废旧橡胶时极易造成环境污染，如用燃烧方法处理， 会造成空气污染;而用掩埋的方法又会导致土地污染， 所以很难处理。目前，我国废旧橡胶除用于防水涂料、再生胶生产、轮胎翻新以外，其余均废弃堆积， 导致了不雅的景观和环境污染。
参照国内生产条件， 采用美国上世纪 90 年代登录的专利技术——5，230，777Jarrell 真空蒸馏分解法， 可利用废橡胶生产柴油和炭黑等产品，所得产品均为国内外急需的能源材料及工业原料。其中0# 柴油可用于与工业燃料有关的所有领域， 还可作为沥青溶剂; 炭黑可用于表面涂层、沥青、低压软管、涂料的填料和粘结剂， 塑料的填料和粘结剂， 油墨、废物处理过滤剂以及越野轮胎。该技术已在我国大连等地投产运用。
一、真空蒸馏分解法生产工艺
美国Jarrell 真空蒸馏分解法既可利用废橡胶生产柴油和炭黑等产品， 同时还根据废旧橡胶回收利用过程中每个单元的物理化学反应机理，针对二次废弃物的组成与产生的相关条件，采用真空蒸馏密闭循环工艺， 使设备发生火灾、爆炸的危险小， 不会产生环境污染， 且节约能源。
1.主要生产工艺介绍
(1)原料处理及计量
为了方便、容易地将废橡胶装进真空蒸馏机，节约能源， 更重要的是能获得性能稳定的炭黑，应采用尽可能碎的废橡胶，所以对原料首先应使用切碎机进行切碎处理。原料的计量采用电子皮带秤，将测得的数据输入操作计算机中。
(2)真空蒸馏热分解
真空蒸馏热分解是该工艺的核心，它所使用的专利真空蒸馏设备密闭性好，空气泄漏量很小， 能够承受大约127～440℃的内部温度和0.003～0.101MPa的内部压力，处于绝热的加热室内。加热室内装有用于加热真空蒸馏机中废旧橡胶的燃烧器，燃烧器的燃料由工艺生产过程中生成的合成气来供给，并不需要外部的燃料源。因此，设备发生火灾、爆炸的危险小，也不会产生环境污染，且节约能源。
(3)气体和燃料的冷却及分离
废橡胶中的石油化工材料经真空蒸馏热分解后转化的气体， 利用真空泵将这些气体从真空蒸馏机中抽出，通过一系列的冷凝罐和蒸馏系统。其冷凝系统将易挥发的气体转化成高品位的燃料油;不易冷凝的高热量合成气被送到封闭的循环系统中，经压缩、贮存后再送回到供气管路中，作为燃料为真空蒸馏系统和工厂的锅炉加热， 以补充能源的消耗。
(4)固体的冷却和分离
蒸馏后产生的固体从真空蒸馏机进入封闭的冷却室中循环冷却1h;在封闭的冷却室内，负压吸尘收集系统每小时换气10 次;将收集的粉尘由压缩空气传送到粉尘分离系统内， 分离出空流中的炭， 将干净的空气排放到大气中;最后炭和钢的固体混合物被传送到磁鼓分离机中，将铁磁性材料——钢分离出来， 而将炭传送到炭黑电子分级装置中以生400 目以上的炭黑产品。
2.工艺流程
以废橡胶为原料，经切碎、计量后，用料盘导轨车装入真空蒸馏机中，然后封闭真空蒸馏机，原料真空蒸馏机内加热分解，再经一系列冷凝后，将易发的气体物质转化成高品位的柴油;固体物质通磁鼓分离机分离出钢和炭黑，最终的产品炭黑经黑电子分级装置分级、包装后出厂。其工艺流程图1所示。
二、结果与讨论
1.真空蒸馏热分解的技术要求
该技术要求： ①利用真空泵抽出蒸馏机中的空气， 使之产生大约 0.003～0.101MPa 的内压力。②每小时允许空气泄漏量为3%～1.5%。③真空蒸馏机需处于绝热的加热器中。④真空蒸馏机分解温度为127～440℃，需反应1～5h。因为若分解温度低，在生成炭黑的表面易残留未分解物，且有分解橡胶的臭味，即使与橡胶配合也残留臭味，而且胶料粘度下降;如果分解温度高，橡胶的碳化物覆盖在生成的炭黑表面上，造成活性不足，因而在胶料中分散不好。经试验认为，获得最佳质量炭黑的真空蒸馏机热分解温度为127～440℃，此时既不残留未分解物又不生成碳化物。⑤要求真空蒸馏机中加热温度不能长时间高于432℃，否则橡胶中的硫将汽化。
2.气体和燃料冷却、分离结果
橡胶在负压加热下被分解成气相和固相物质。利用真空泵将气相物质——碳氢化合物从真空蒸馏—机中抽出， 送入冷凝器中冷却。不能冷凝的合成气送入封闭的循环系统中， 形成气体燃料送回供气管路为真空蒸馏机和工厂锅炉加热; 将冷凝的气体收集在燃油贮存罐中， 通过蒸馏塔进行分离， 获得轻柴油和重柴油。这种柴油通常相当于 0# 柴油， 硫含量很低， 大约为 0.34%。
三、结论
真空蒸馏分解法运用先进的密闭循环生产技术，利用废橡胶生产柴油和炭黑等产品，基本不需要外部燃料源，因此设备发生火灾和爆炸的危险性小，产品含硫量低、二次废弃物和废气量小，不会产生环境污染，且节约能源。该生产工艺成熟、方法简单、投资省、能耗低、适应性强，在目前能源日趋紧张、环保要求高的形势下具有良好的发展前景。
