【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废轮胎资源化利用，具体涉及一种利用超临界二氧化碳作为萃取剂，结合特定添加剂以提高橡胶及其他成分萃取效率的方法。
技术介绍
0、技术背景
1、废轮胎的主要成分为橡胶，橡胶是一种天然或人造高分子材料，具有化学性质稳定、耐热、耐寒、生物耐受性高的特点，当其作为固体垃圾掩埋处理时，自然降解速度非常缓慢。目前废旧轮胎的主要处理方法包括翻新、焚烧、热解处理等方式。其中热解技术作为废旧轮胎资源化利用的主要手段之一，能够大限度减少污染物的排放，将废旧轮胎转化为可用的液体燃料、固体炭黑以及气体，目前得到了广泛的应用。然而热解过程发生的裂解反应难以精确控制，热解产生的产物包括轻质油、焦油和各种气体产物。热解过程不仅会消耗大量的能源，而且产物中还是包含大量难以继续处理的固体残渣并排放出大量难处理的气体产物如硫化物、一氧化碳等。这不仅影响了热解过程的环境友好性，同时也浪费了宝贵的碳资源。
2、橡胶再生是一种新兴的可以高效资源化利用废弃轮胎的方法，其主要原理是通过断裂废橡胶内部交联化学键(主要是s-s键和s-c键)，使橡胶材料恢复可流动性和可加工性，再生过程应当选择性断裂交联的s-s键和s-c键，而尽量保证c-c键的完整。目前去硫化再生的方法主要有物理法、化学法、固相力化学法、生物法和超临界法等。
3、超临界流体法绿色无毒，可以生产高质量的产品，且超流体容易纯化，可循环使用，目前是废旧轮胎脱硫再生的热点研究技术。
4、二氧化碳是一种低廉、无毒、化学性质稳定的气体，其临界条件温和，临界温度为31
5、cn113462018a公开了一种利用超临界二氧化碳流体实现废橡胶再生的方法。将废橡胶胶粉和促进剂、溶胀剂、活化剂混合搅拌，得到混合胶粉，所述溶胀剂为马缨丹提取植物精油；利用超临界二氧化碳流体对所述混合胶粉进行溶胀处理，得到溶胀胶粉；对所述溶胀胶粉进行密炼，得到再生橡胶。得到的再生橡胶具有高拉伸性能。
6、cn114316358a公开了一种废旧橡胶再生方法，将废旧橡胶加工成橡胶粉，将橡胶粉、脱硫剂混合均匀后投入第一脱硫罐，第一脱硫罐中充满超临界co2，泄压后送入第二脱硫罐，得到脱硫橡胶，将脱硫橡胶经过开炼机和精炼机切片冷却储存。该方法工艺简单，不产生有害物质。
7、cn111647198a公开了一种橡胶的脱硫再生方法，在低温无氧环境下，以溶胀溶剂作为介质，硫醇类为脱硫剂对废旧轮胎进行脱硫再生处理，所述溶胀溶剂为超临界二氧化碳、超临界乙醇或能够很好溶解橡胶的有机溶剂；通过断裂橡胶中的s-s键，实现橡胶的脱硫再生，最大程度提高了轮胎橡胶的解交联程度，获得高质量的再生胶。
8、cn114949924a公开了一种强化超临界流体组合介质分离混合组分中有机物的方法，将混合组分、助溶剂置于反应容器中，加入超临界流体进行分离，在超临界分离过程中，周期性改变分离温度，其中超临界流体为超临界co2、超临界水、超临界乙醇、超临界氨和超临界烷烃中的一种或多种，助剂为水或有机醇，混合组分为废塑料、废橡胶中的一种。
9、目前超临界处理废轮胎工艺还存在脱硫剂不易除去，橡胶种类的适应性不强的问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种结合超临界co2与特定添加剂的萃取方法，可以高效分离废旧轮胎中的橡胶、油类及碳黑等成分。该方法在co2超临界条件下，通过加入非超临界状态的极性添加剂，显著提高对橡胶和其他可回收组分的溶解效率，并可以提高脱硫剂的脱硫效率，适用于各种天然和合成橡胶制品的回收再生。同时改进产物的分离方式，进一步降低了添加试剂尤其是脱硫剂在再生橡胶中的残留量，实现资源的高效利用。
2、一种超临界co2处理废轮胎的方法，包括以下步骤：
3、(1)废旧轮胎预处理：废旧轮胎上割取胎面胶，洗涤干燥粉碎，过筛分离出轮胎颗粒；
4、(2)超临界co2萃取：将轮胎颗粒置于超临界二氧化碳反应釜中，排除空气后通入二氧化碳，加入极性溶剂和脱硫剂，调节釜内压力为7.4 25mpa，温度为100 190℃，反应时间1 5h；
5、(3)产物分离：步骤(2)得到的反应产物进入分离单元，先分离出固相组分，再通过减压处理，co2从超临界状态转变为气态并与溶解的物质分离，橡胶、油类分别被收集，co2被回收并循环使用。
6、步骤(1)中所述过筛分离包括去除橡胶颗粒中的金属和石块；所述轮胎颗粒的粒径为0.1 5mm，更优选是0.5 2mm。
7、步骤(2)中所述脱硫剂是巯基化合物或硫醚类化合物，所述巯基化合物是巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙酸、巯基丙醇中的一种或多种，所述硫醚类化合物是二苯硫醚、二甲硫醚、二苯二硫醚、二甲基二硫醚中的一种或多种；所述脱硫剂的用量为橡胶颗粒质量的5％20％，更优选是10-15％。
8、步骤(2)中所述极性溶剂是丙酮或石油醚，所述极性溶剂的用量为橡胶颗粒质量的10-50％，更优选是20-30％。
9、步骤(3)中所述分离单元包括过滤单元、常压分离单元、减压分离单元；所述过滤单元保持co2在超临界状态下进行，将产物中的固相组分分离出来；所述常压分离单元将产物中的溶剂和脱硫剂初步分离出来，所述减压分离单元将产物中的脱硫剂和极性溶剂进一步分离出来；所述固相组分是炭黑、填料。
10、步骤(3)中所述过滤单元是板框式过滤机或填料床分离器；所述常压分离和减压分离在填料塔或膜式分离器中进行；所述减压分离单元的分离压力为0.001-0.04mpa，更优选是0.01-0.02mpa。
11、一种进行co2超临界处理废轮胎的装置，包括以下部件：
12、(1)超临界co2反应釜，轮胎颗粒在超临界co2和极性溶剂、脱硫剂的作用下，轮胎颗粒中的高分子橡胶被溶解，形成橡胶-co2液相混合物；
13、(2)co2供应系统，包含co2储罐、高压泵和换热器；高压泵用于维持co2的超临界状态，换热器确保co2进入萃取单元时温度稳定；
14、(3)添加剂供应单元，包括极性溶剂储罐、脱硫剂储罐、计量泵；
15、(4)分离单元，包括过滤单元、常压分离单元、减压分离单元；所述过滤单元保持co2在超临界状态下进行，将产物中的固相组分分离出来；所述常压分离单元将产物中的溶剂初步分离出来，所述减压分离单元将产物中的脱硫剂和极性溶剂完全分离出来；
16、(5)轮胎进料装置，包括预处理单元、自动进料单元；预处理单元对废旧轮胎进行清洗、粉碎和过筛，得到符合进料标准的橡胶颗粒；自动进料单元确保橡胶颗粒材料均匀进入超临界co2反应釜。
17、添加剂的作用原理：在超临界co2萃取过程中，极性溶剂能够显著提高co2对橡胶及其他成分的溶解能力。co2本身为非极性溶剂，对极性较高的物质溶解度较低，通过加入极性溶剂，可以降低co2对橡胶和其他成分的溶解能垒，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超临界CO2处理废轮胎的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述过筛分离包括去除橡胶颗粒中的金属和石块；所述轮胎颗粒的粒径为0.1 5mm，更优选是0.5 2mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述脱硫剂是巯基化合物或硫醚类化合物，所述巯基化合物是巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙酸、巯基丙醇中的一种或多种，所述硫醚类化合物是二苯硫醚、二甲硫醚、二苯二硫醚、二甲基二硫醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱硫剂的用量为橡胶颗粒质量的5％20％，更优选是10-15％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述极性溶剂是丙酮或石油醚，所述极性溶剂的用量为橡胶颗粒质量的10-50％，更优选是20-30％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述分离单元包括过滤单元、常压分离单元、减压分离单元；所述过滤单元保持CO2在超临界状态下进行，将产物中的固相组分分离出来；所述常压分离单元将产物中的溶剂和脱硫剂初步分离
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述固相组分是炭黑、填料。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述过滤单元是板框式过滤机或填料床分离器；所述常压分离和减压分离在填料塔或膜式分离器中进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述减压分离单元的分离压力为0.001-0.04MPa，更优选是0.01-0.02MPa。
10.一种用于实施如权利要求1-9任一项所述CO2超临界处理废轮胎方法的装置，包括以下部件：
...【技术特征摘要】
1.一种超临界co2处理废轮胎的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述过筛分离包括去除橡胶颗粒中的金属和石块；所述轮胎颗粒的粒径为0.1 5mm，更优选是0.5 2mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述脱硫剂是巯基化合物或硫醚类化合物，所述巯基化合物是巯基乙酸、巯基乙醇、巯基丙酸、巯基丙醇中的一种或多种，所述硫醚类化合物是二苯硫醚、二甲硫醚、二苯二硫醚、二甲基二硫醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱硫剂的用量为橡胶颗粒质量的5％20％，更优选是10-15％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述极性溶剂是丙酮或石油醚，所述极性溶剂的用量为橡胶颗粒质量的10-50％，更优选是20-30％。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，张梦娇，罗胜联，李金恒，童柏栋，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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