Qual è il principio di funzionamento di un impianto di pirolisi di pneumatici usati?
Il principio fondamentale di un impianto di pirolisi per pneumatici di scarto consiste nel forzare la scomposizione delle grandi molecole di gomma presenti negli pneumatici in molecole più piccole in condizioni di assenza di ossigeno (o carenza di ossigeno) e ad alta temperatura (solitamente 300-500 °C), per poi convertirle in tre prodotti: olio di pirolisi riutilizzabile, gas combustibile e nerofumo.
L'intero processo è simile alla "pulizia a vapore a secco" degli pneumatici in un contenitore sigillato e può essere suddiviso nelle seguenti tre fasi principali:
Pretrattamento e Fbisogno
Gli pneumatici di scarto devono innanzitutto essere frantumati, i fili d'acciaio separati mediante separazione magnetica e quindi polverizzati per ottenere granuli o polvere di gomma uniformi. Le materie prime vengono poi alimentate in continuo in un reattore chiuso tramite un trasportatore a vite o un metodo simile per garantire che la reazione avvenga in un ambiente privo di ossigeno.
Pirolisi Rreazione
Questa è la fase più critica dell'intero processo. Dopo l'ingresso delle materie prime nel reattore, il riscaldamento innesca una complessa reazione chimica di rottura dei legami. Durante il funzionamento è necessario tenere attentamente in considerazione i seguenti punti:
Condizioni in assenza di ossigeno:Il sistema deve rimanere rigorosamente privo di ossigeno, altrimenti gli pneumatici bruceranno direttamente. Ciò si ottiene solitamente mediante spurgo con gas inerti come l'azoto, oppure utilizzando gas non combustibili prodotti durante il processo di reazione per creare un'atmosfera protettiva che isoli il sistema dall'aria.
Temperatura di reazione: La temperatura è l'indicatore principale che determina l'andamento del prodotto. Quando la temperatura del forno è controllata nell'intervallo 300-500 °C, le catene macromolecolari della gomma si decompongono e il prodotto principale è l'olio di pirolisi liquido. Una volta che la temperatura sale sopra i 700 °C, la resa di gas aumenta significativamente e aumenta anche la tendenza alla formazione di sottoprodotti come gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA).
Tempo di residenza: Anche il tempo di permanenza dei materiali nel reattore influisce sulla struttura del prodotto. Se il tempo di permanenza è troppo breve, la reazione di pirolisi potrebbe non essere completa; se il tempo di permanenza è troppo lungo, si innesca facilmente una pirolisi secondaria, che causa un'ulteriore decomposizione in gas di sostanze che avrebbero dovuto trasformarsi in olio.
Attualmente, gli impianti di pirolisi di pneumatici di scarto più diffusi possono essere classificati principalmente nelle seguenti tipologie, in base alla forma del reattore principale:
| Tipo di reattore | Principio di funzionamento e caratteristiche |
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Reattore a spirale/a spirale cava | Utilizza pale a spirale per spingere e agitare i materiali. Questo metodo garantisce un trasferimento di calore uniforme, è adatto alla produzione continua ed è attualmente uno dei tipi più comuni nella ricerca e nelle applicazioni. |
| Reattore a forno rotante | Il materiale viene fatto ruotare all'interno del cilindro a lenta rotazione, garantendo un riscaldamento uniforme, un'elevata capacità di lavorazione e una tecnologia consolidata. |
| Reattore a letto mobile | I materiali si muovono verso il basso per effetto della gravità, mentre il gas scorre verso l'alto, garantendo un buon contatto gas-solido e una distribuzione controllabile della temperatura. |
| Reattore di pirolisi a microonde | L'energia a microonde viene utilizzata per riscaldare direttamente i materiali, ottenendo un riscaldamento rapido e selettivo, che può ridurre significativamente i tempi di reazione. |
Prodotto Sseparazione e Eenergia Sauto-circolazione
Dopo la pirolisi, il reattore produce un prodotto misto ad alta temperatura, che entra poi nel sistema di separazione.:
Separazione gas-solido: Il gasolio ad alta temperatura e il nerofumo solido vengono innanzitutto separati. Dopo il raffreddamento e la raccolta, il nerofumo solido può essere utilizzato come materiale di lavoro o combustibile.
Condensazione di petrolio e gas:Il petrolio e il gas ad alta temperatura entrano nel sistema di condensazione e vengono raffreddati per ottenere olio di pirolisi. Questo gas non condensabile è chiamato gas non condensabile di pirolisi.
Autosufficienza energetica: La genialità di questo dispositivo risiede nel fatto che il gas non condensabile separato dalla pirolisi (composto principalmente da metano, idrogeno, ecc.) ha un elevato potere calorifico e può essere utilizzato direttamente come combustibile per riscaldare il reattore di pirolisi. Ciò consente all'intero sistema di funzionare in modo autonomo, riducendo notevolmente il consumo di energia esterna.