一种用于处理橡胶材料的系统对所述材料进行预热，然后施加微波能量以处理该系统。所述系统包括用于接纳橡胶材料的橡胶材料接收器，其将材料传递到适于橡胶材料通过的预热单元，所述预热单元包括多个加热元件，其在贫氧气氛中将所述橡胶材料加热到约100至约350C。一旦被预热，就将材料传送到适于接收经预热的材料的微波单元，其在贫氧气氛中辐射经预热的橡胶材料以及外部热源。经处理的材料在冷却输送机上离开，所述输送机接收来自所述微波单元的经处理的橡胶材料并在贫氧环境中冷却所述材料。输送机将所述橡胶材料从橡胶材料接收器传输通过所述预热单元、通过所述微波单元，并到达所述冷却输送机。到达所述冷却输送机。到达所述冷却输送机。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废料的混合处理
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年4月1日提交的美国申请序列号16/837,557的优先权，将该美国申请的内容通过引用以其整体并入本文。
[0003]本专利技术涉及有机材料(更特别地橡胶系材料)使用热和微波辐射的受控还原。
技术介绍
[0004]存在大量这样的情形：其中期望有机材料被还原、分解或处理(treat)。这样的要求可能出现在原材料的处理(加工，process)中，例如在从油页岩中提取的油的过程中，或在废料(例如磨损的轮胎)的处理中、等等。这样的材料例如在垃圾填埋场等中的堆积很大程度上造成了环境污染。
[0005]原材料的加工和废料的处理(如通过燃烧)本身可能导致环境污染问题。此外，有机材料的非热解还原的副产物作为其他过程的原料可能是有价值的。例如，轮胎的大量主要成分，即烃(主要是石油和天然气)、炭黑和钢都可以回收利用。
[0006]有机材料的非热解还原可以通过使材料经受微波辐射来实现。例如，1999年3月2日颁发的用于有机材料的受控还原的方法和设备的美国专利号5,877,395(将其通过引用并入本文)描述了一种用于有机材料的受控非热解还原的方法和设备，其中包括使材料在还原气氛中经受微波辐射。
[0007]因此，对于用于有机材料的还原或分解的更有效且可控的方法存在持续的需要。
[0008]附图简述
[0009]在仅以示例方式举例说明本公开内容的多个实施方案的附图中
[0010]图1是一种处理系统的示意图。
[0011]详述
[0012]所描述的系统和方法涉及通过在贫氧环境(oxygen depleted environment)中利用加热和使用微波能的组合连同所描述的其他方面，来将轮胎和其他橡胶系材料转化为碳质材料和其他产品。橡胶系材料可以是未硫化橡胶，也称为生橡胶。
[0013]以下仅作为本专利技术的操作的一种可能理论提供，而对于其正确性或适用性没有任何陈述。据信，微波能会导致较长链分子中的较弱分子键断裂，从而将这些分子还原为更简单的形式。这实际上是一个解聚过程。微波能被有机材料吸收，引起分子振动增加和分子间键拉紧，从而导致窄红外能带的产生。窄红外能带被周围材料重新吸收，从而增加了键中的能量的量，直到键断裂。键的断裂导致复杂的有机化合物转化为较低分子量的更简单化合物。利用微波能的解聚可能比热解快得多，并且从长链聚合物到较短链分子的转化可能更广泛。据信，材料的预加热导致更有效的微波能的能量吸收。
[0014]所述系统通常可以是单个单元(固定的或便携式的)，用于处理橡胶材料并产生碳质材料、不可冷凝的气态材料和其他产品。如将更详细描述的，所述系统可以包括多个模
块，它们作为一个系统一起操作以实现所描述的益处。
[0015]模块的操作和材料通过模块的移动可以由一个或多个控制器(如可编程逻辑控制器或其他数据处理设备)控制。材料的流动基于橡胶材料的数量和质量、预热和微波单元中的温度和气氛条件以及经处理的材料通过冷却输送机(conveyor)的输出加以控制。如下所述，对材料的流动进行控制以将温度保持在适当的范围内。
[0016]橡胶系材料可以来自用过的轮胎或优选地来自用过轮胎的碎片。橡胶系材料可以是整个轮胎、破损、切碎(shredded)或碎裂(chipped)的轮胎、生橡胶(未硫化橡胶)或组合。
[0017]优选地，轮胎碎片的长度尺寸小于80mm。备选地，可以将橡胶材料切碎成碎片(其可以小于50mm)、制备成屑片(其可以小于20mm)或者制备成碎屑(其可以小于6mm)。如果消除了轮胎的内部空腔，则较小的橡胶碎片可更易于加热。较小的碎片也可更易于加热，原因在于对于给定体积而言表面积较大。可以使用切割轮胎，其中将轮胎大致切割成两半以消除内部空腔。
[0018]由于轮胎的组成因不同制造商而可能不同，因此使用源橡胶材料的混合物可能会影响碳质材料的最终组成。由于优选在工艺中实现基本上一致且均质的产品，因此可以使用诸如多级共混仓的设备来均质化最终产品。增加的处理可能会增加设备的成本和设施占地面积，并且因此增加工艺的总成本。因此，使用整个轮胎作为原料可能会使工艺本身更加复杂。
[0019]整个轮胎可能很脏并且可能需要在处理之前进行清洁或清洗。清洗整个轮胎典型地是昂贵且耗时的。此外，任何洗涤材料比如水也可能必须在丢弃之前进行处理。在橡胶材料的处理前未除去的任何水都可能与在预热和微波处理期间排放的气体一起被提取。将水与提取气混合可能会使油更难冷凝和分离，并且导致较低质量的油。
[0020]参考图1，可以使用材料进料系统将橡胶系材料进料到系统中。可以使用不同的材料进料系统。例如，整个轮胎进料段1可以用于将整个轮胎接收到系统中。在其他示例中，切碎的轮胎段2可以经由进料装置4接收来自材料料斗3的材料。材料料斗3和进料装置4可以用诸如输送机的其他系统代替。材料的组合可以一起处理。例如，托盘(以下更详细描述)可以容纳整个轮胎以及在轮胎中间的开放空间及周围空间中的切碎材料。
[0021]橡胶系材料优选地装载到一个或多个托盘中，以用于运送或移动通过不同的模块或系统。托盘可以由金属制成，具有足以容纳橡胶系材料的壁和底部。托盘可以为适合橡胶系材料的性质、尺寸和形状的矩形或其他形状。由于托盘在整个工艺中支撑材料，所以它们被设计成承受温度和条件，例如以下描述的温度。
[0022]通过将橡胶系材料放在托盘中，材料在处理时不会受到物理干扰，从而减少了粉尘或其他物理碎屑的量。与橡胶系材料流动经过系统或倾倒在输送机上或从输送机上倾倒出的情况相比，这可导致更少的粉尘。材料的搅动可以引起粉尘增加。
[0023]托盘可以使用诸如如图1所示的推入和/或推出机构17的输送装置移动通过系统。托盘可以备选地或额外地借助于链条、扣齿链或缆绳或其他合适机构推动。连续的托盘可以连接在一起以形成连串托盘，或者可以彼此独立。
[0024]托盘可以包括滑动机构，以在滑块移动通过系统时减少摩擦。滑动机构可以为低摩擦滑动表面、安装到每个托盘的轮、其上支撑托盘的辊、机构或类似物的组合。
[0025]托盘还可以包括用于识别每个托盘的装置，如条形码或数字的应用。这允许特定
托盘可以通过系统进程被识别和跟踪。这种识别(身份证明，identification)可以用于记录材料的处理，如处理前的材料重量与处理后的重量相比较。经处理的材料可以单独处置，比如对于不同消费者或通过材料的来源而分开。
[0026]材料被转移通过隔离单元或隔离室5，该隔离单元或隔离室5将外部气氛与另外的室内的其他气氛(特别是氧气)隔离开。隔离室5可以通过旋转气锁(rotary air lock)、双闸门阀(double gate value)、滑动闸门或类似机构或者机构的组合来隔离。在本示例中，使用隔离闸门22A和22B将隔离室5分隔开。在隔离单元和其余处理模块之间的隔离闸门22B关闭的情况下，隔离室5可以例如接受装载本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理橡胶系材料的系统，所述系统包括：材料接收器，其用于接纳所述橡胶系材料并将所述橡胶系材料装载到可重复使用托盘中；预热模块，其将所述可重复使用托盘中的橡胶系材料在贫氧气氛中加热至约100至250C；处理模块，其将微波能和常规热同时施加至所述可重复使用托盘中的经预热的橡胶系材料，并在贫氧环境中进一步加热所述可重复使用托盘中的经预热的橡胶系材料，直到所述可重复使用托盘中的橡胶系材料基本上被还原成挥发物含量为低于5％并且更优选为低于2％的碳质材料；后加热模块，其在贫氧环境中将所述可重复使用托盘中的经处理的材料进一步加热到超过约400C；冷却模块，其接收来自所述后加热模块的在所述可重复使用托盘中的经处理的材料，并在贫氧环境中冷却所述材料，直到所述材料被冷却到低于约200C；以及提取模块，其从所述可重复使用托盘中取出冷却后的经处理的材料，使得所述可重复使用托盘可以被重新使用。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述橡胶系材料包括轮胎、切割轮胎、破损轮胎、切碎橡胶、碎裂橡胶、碎屑或组合。3.根据权利要求1或2所述的系统，所述系统还包括多个隔离单元，所述隔离单元将至少所述预热模块、处理模块、后加热模块和所述冷却模块的气氛与环境气氛隔离开，其中惰性气体、优选氮气被引入到所述预热模块、处理模块、后加热模块和冷却模块中以形成所述贫氧环境。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述可重复使用托盘是金属托盘。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述可重复使用托盘是通过所述系统可单个识别和追踪的。6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，所述系统还包括吹扫系统，所述吹扫系统附接至...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂文，
申请(专利权)人：环境废弃物国际公司，
类型：发明
国别省市：
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