废橡胶清洁生产实例

吴 晓 杨 锐

(1.江西省科学院能源研究所，江西 南昌 330096；2.新余钢铁集团有限公司第一动力厂，江西 新余 338000)

1 概述

废旧橡胶主要来源于废旧轮胎，其组分主要有橡胶、炭黑、金属和纤维骨架材料和橡胶加工助剂，具有较高的再利用价值，属六大固态可再生资源之一。目前，废旧橡胶产生量每年以8%～10%的速度增长，至2020年，中国废旧轮胎产量将高达2000万吨。数量激增的废旧轮胎对我国生态环保战略提出新的挑战。废旧橡胶在国内主要用于制造再生胶、胶粉和轮胎翻新。据中国橡胶工业协会废橡胶综合利用分会统计，2019年9月，其30家会员单位再生胶和胶粉产量达到75688.16t，同比增长2.96%。在国内再生橡胶已成为天然橡胶、合成橡胶之外重要的第三大橡胶资源。据中国橡胶工业协会废橡胶综合利用分会统计，2019年9月，其30家会员单位再生胶和胶粉产量达到75688.16t，同比增长2.96%。废橡胶综合利用行业绿色转型是本行业发展的趋势，淘汰煤焦油，改变脱硫方式、尾气处理等方面是绿色转型的关键。

2 再生橡胶脱硫法生产工艺及尾气处理工艺

2.1 再生橡胶脱硫法生产工艺

再生橡胶是指把废旧橡胶制品经过粉碎、加热、脱硫等物理化学过程，去掉硫化胶的弹性而恢复塑性和粘性，使其重新获得具有塑性和可再硫化的橡胶原料。目前，废橡胶再生方法主要有油法、水油法、高温高压动态脱硫法等。高温高压动态脱硫法已成为废橡胶回收行业的主要方法，采用该方法生产的再生橡胶量占再生橡胶产量的90%左右。

高温高压动态脱硫法是将破碎的废橡胶胶粉及再生助剂按比例加入到动态脱硫罐中，其后充入高温蒸气，利用高温蒸汽对罐体进行间接加热，将脱硫温度控制在200～250℃，工作压力为2.2MPa，采用边搅拌、边脱硫的手段，使废橡胶的胶粉在动态过程中完成降解再生，脱硫时间一般为1～3h。高温高压动态脱硫方法虽然工艺简单，再生橡胶的品质好，生产效率高，但脱硫罐泄压时会产生大量有害废气，废气中夹带着水蒸气、胶粉颗粒、非甲烷总烃、硫化氢、甲苯、二甲苯及臭气等污染物，如不合理处置，将对环境造成污染。

2.1 脱硫废气处理工艺

再生橡胶脱硫废气的治理目前有多种处理技术，如催化燃烧法、吸附法和微生物氧化法等。催化燃烧法的特点是起始燃烧温度低(250～450℃)，基本上不会造成二次污染。该法能将尾气中的苯类化合物氧化分解成水和二氧化碳，能有效减少氮氧化物的产生量，尾气净化率一般都在95%左右。该法的不足之处是催化剂在使用过程中，随着时间的延长，催化剂活性易下降，导致催化剂失去活性。吸附法处理再生橡胶脱硫废气是目前主要采用的方法之一，吸附剂通常为活性炭、沸石分子筛和活性白土等。微生物氧化法通过将废气中有机物作为代谢底物而降解、转化，微生物在氧化分解过程中得以生长、繁殖，与传统的废气处理技术相比，微生物氧化处理技术具有效果好，投资及运行费用低，安全性好，无二次污染等优点，但微生物氧化法只有在处理低浓度、易生物降解的有机气相污染物时才具经济性，普适性较差，使其推广应用受到限制。

3 工程实例

3.1 工艺流程

某再生橡胶公司具备年产2.5万吨再生橡胶的生产规模，该公司建有废旧橡胶破碎筛选车间、脱硫车间、炼胶车间等生产主体，并配套废气处理、污水处理和固体废物收集设施等环保工程。在脱硫车间内，共布置了4台6m3动态脱硫罐，共用1套采用组合技术处理脱硫废气的装置。

废橡胶再生脱硫废气中，主要包括胶粉粉尘、非甲烷总烃、H2S、苯系物等有害物质和水蒸汽。由于污染物种类较复杂，废气处理工艺将多种处理技术相结合，即工艺废气经旋风分离进行胶粉分离，胶粉回收利用；其后将高温含硫等的有机废气经过冷凝器二次冷却，再经过气水油分离器进行气水油的分离，冷凝水排入冷凝水储罐中再利用，分离的油用作废橡胶的再生溶剂；其后废气再通过文丘里洗涤器进行高效碱洗涤，再经稻壳灰吸附处理后，经15m高排气筒达标排放。

图1 脱硫尾气处理工艺流程图

3.2 处理效果

废橡胶在动态脱硫罐中脱硫是一个间歇过程，含硫废气在完成脱硫泄压出胶时排气产生，废气排放是间歇式集中排放。公司经过试运行，废气收集效率达到100%，处理效率达到97%以上。废气处理设施运行稳定，净化率高，运行成本低。脱硫废气排气筒中颗粒物、非甲烷总烃、甲苯、二甲苯满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2二级标准，臭气浓度、H2S执行《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中表2标准。脱硫废气产生、排放及达标情况见表1。

表1 脱硫废气有组织排放情况一览表

4 结论

我国废橡胶产生量大、资源化利用前景好，在回收利用废橡胶的同时，也对环境带来一定程度的污染。在2012年工业和信息化部公布了《废轮胎综合利用行业准入条件》，该《行业准入条件》对生产企业的设立和布局、生产经营规模、资源回收利用及能耗、工艺与设备、环境保护等方面作了详细要求。在资源节约、环境保护两手都要硬的背景下，开发绿色环保、节能低耗的废橡胶再生技术是再生胶产业可持续发展的方向。本文采用高温高压动态脱硫法对废橡胶进行再生利用，并通过气/固旋风分离、二次冷却、气/液分离、碱洗涤和稻壳灰吸附等技术的组合进行配套，实现了对工艺废气有效处理，能够满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表2二级标准和《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中表2标准要求，达到了清洁生产的目的。