Wie funktioniert eine Altreifenpyrolyseanlage?
Das Grundprinzip einer Altreifenpyrolyseanlage besteht darin, den großmolekularen Kautschuk in den Reifen unter sauerstofffreien (oder sauerstoffarmen) und hohen Temperaturen (üblicherweise 300-500℃) in kleine Moleküle zu zerlegen und diese dann in drei Produkte umzuwandeln: wiederverwendbares Pyrolyseöl, brennbares Gas und Ruß.
Der gesamte Prozess ähnelt dem „Trockendampfen“ der Reifen in einem geschlossenen Behälter und lässt sich in folgende drei Hauptschritte unterteilen:
Vorbehandlung und FEeding
Altreifen müssen zunächst zerkleinert, die Stahldrähte magnetisch abgetrennt und anschließend zu gleichmäßigem Gummigranulat oder -pulver vermahlen werden. Die Rohstoffe werden dann kontinuierlich über eine Förderschnecke oder ein ähnliches Verfahren in einen geschlossenen Reaktor geleitet, um eine sauerstofffreie Reaktionsumgebung zu gewährleisten.
PYrolyse RReaktion
Dies ist der kritischste Schritt im gesamten Prozess. Nachdem die Rohstoffe in den Reaktor gelangen, löst die Erhitzung eine komplexe chemische Bindungsspaltungsreaktion aus. Folgende Punkte müssen während des Betriebs sorgfältig beachtet werden:
Sauerstofffreie Bedingungen:Das System muss absolut sauerstofffrei bleiben, da die Reifen sonst direkt in Brand geraten. Dies wird üblicherweise durch Spülen mit Inertgasen wie Stickstoff oder durch die Verwendung nicht brennbarer Gase, die während des Reaktionsprozesses entstehen, erreicht, um eine Schutzatmosphäre zu erzeugen und das System von der Luft zu isolieren.
Reaktionstemperatur: Die Temperatur ist der entscheidende Faktor für die Produktentwicklung. Bei einer Ofentemperatur zwischen 300 und 500 °C zersetzen sich die Makromolekülketten des Kautschuks, und Pyrolyseöl ist das Hauptprodukt. Steigt die Temperatur über 700 °C, erhöht sich die Gasausbeute deutlich, und die Bildung von Nebenprodukten wie polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) nimmt ebenfalls zu.
Aufenthaltsdauer: Die Verweildauer der Materialien im Reaktor beeinflusst auch die Produktstruktur. Ist die Verweilzeit zu kurz, kann die Pyrolyse unvollständig verlaufen; ist sie zu lang, wird leicht eine Sekundärpyrolyse ausgelöst, wodurch Substanzen, die eigentlich zu Öl hätten werden sollen, weiter zu Gas zerfallen.
Die gängigen Altreifenpyrolyseanlagen lassen sich derzeit anhand der Form ihres Kernreaktors im Wesentlichen in folgende Typen einteilen:
| Reaktortyp | Funktionsprinzip und Eigenschaften |
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Spiral-/Hohlspiralreaktor | Es nutzt spiralförmige Schaufeln, um Materialien zu fördern und zu bewegen. Dieses Verfahren gewährleistet eine gleichmäßige Wärmeübertragung, eignet sich für die kontinuierliche Produktion und ist derzeit eines der gängigsten Verfahren in Forschung und Anwendung. |
| Drehrohrofenreaktor | Das Material wird im Inneren des langsam rotierenden Zylinders getrommelt, was zu einer gleichmäßigen Erwärmung, einer hohen Verarbeitungskapazität und einer ausgereiften Technologie führt. |
| Bewegtbettreaktor | Materialien bewegen sich aufgrund der Schwerkraft nach unten, während Gas nach oben strömt, was zu einem guten Gas-Feststoff-Kontakt und einer kontrollierbaren Temperaturverteilung führt. |
| Mikrowellenpyrolyse-Reaktor | Die Mikrowellenenergie wird genutzt, um Materialien direkt zu erhitzen, was zu einer schnellen und selektiven Erwärmung führt und die Reaktionszeit deutlich verkürzen kann. |
Produkt STrennung und UNDEnergie SSelbstzirkulation
Nach der Pyrolyse liefert der Reaktor ein Hochtemperatur-Mischprodukt, das anschließend in das Trennsystem gelangt.：
Gas-Feststoff-Trennung: Hochtemperaturölgas und fester Ruß werden zunächst getrennt. Nach dem Abkühlen und Auffangen kann der feste Ruß als Arbeitsmaterial oder Brennstoff verwendet werden.
Öl- und Gaskondensation:Hochtemperiertes Öl und Gas gelangen in das Kondensationssystem und werden abgekühlt, um Pyrolyseöl zu gewinnen. Dieses nicht kondensierbare Gas wird als Pyrolyse-Nichtkondensationsgas bezeichnet.
Energieautarkie: Die Genialität dieses Geräts liegt darin, dass das abgetrennte, nicht kondensierbare Pyrolysegas (hauptsächlich Methan, Wasserstoff usw.) einen hohen Heizwert besitzt und direkt als Brennstoff zur Beheizung des Pyrolyse-Reaktors genutzt werden kann. Dadurch kann das gesamte System autark arbeiten, was den externen Energieverbrauch erheblich reduziert.