Qual é o princípio de funcionamento de uma planta de pirólise de pneus usados?
O princípio fundamental de uma planta de pirólise de pneus usados é forçar a quebra das moléculas grandes de borracha presentes nos pneus em moléculas menores sob condições de ausência (ou deficiência) de oxigênio e alta temperatura (geralmente entre 300 e 500 °C), convertendo-as em três produtos: óleo de pirólise reutilizável, gás combustível e negro de fumo.
Todo o processo é semelhante à "lavagem a vapor" dos pneus em um recipiente fechado e pode ser dividido nas seguintes três etapas principais:
Pré-tratamento e Fnecessidade
Primeiramente, os pneus usados precisam ser triturados, os fios de aço separados por separação magnética e, em seguida, pulverizados para obter grânulos ou pó de borracha uniformes. As matérias-primas são então alimentadas continuamente em um reator fechado por meio de um transportador helicoidal ou método similar para garantir que a reação ocorra em um ambiente livre de oxigênio.
Phirólise Rreação
Esta é a etapa mais crítica de todo o processo. Após a entrada das matérias-primas no reator, o aquecimento desencadeia uma reação complexa de quebra de ligações químicas. Os seguintes pontos devem ser cuidadosamente considerados durante a operação:
Condições sem oxigênio:O sistema deve manter um estado estritamente livre de oxigênio, caso contrário os pneus queimarão diretamente. Isso geralmente é conseguido por meio da purga com gases inertes, como nitrogênio, ou pela utilização de gases não combustíveis produzidos durante o processo de reação para criar uma atmosfera protetora que isole o sistema do ar.
Temperatura de reação: A temperatura é o principal indicador que determina a tendência do produto. Quando a temperatura do forno é controlada na faixa de 300-500 °C, as cadeias macromoleculares da borracha se rompem, e o principal produto é o óleo de pirólise líquido. Assim que a temperatura sobe acima de 700 °C, o rendimento de gás aumenta significativamente, e a tendência de formação de subprodutos, como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs), também aumenta.
Tempo de permanência: O tempo de permanência dos materiais no reator também afeta a estrutura do produto. Se o tempo de residência for muito curto, a reação de pirólise pode não ser completa; se o tempo de residência for muito longo, a pirólise secundária é facilmente induzida, fazendo com que substâncias que deveriam ter se transformado em óleo se decomponham ainda mais em gás.
Atualmente, as principais usinas de pirólise de pneus usados podem ser classificadas nos seguintes tipos, com base no formato do seu reator principal:
| Tipo de reator | Princípio de funcionamento e características |
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Reator Espiral/Espiral Oco | Utiliza lâminas espirais para impulsionar e agitar os materiais. Este método garante uma transferência de calor uniforme, é adequado para produção contínua e é atualmente um dos tipos mais comuns em pesquisa e aplicação. |
| Reator de forno rotativo | O material é agitado dentro do cilindro que gira lentamente, resultando em aquecimento uniforme, grande capacidade de processamento e tecnologia consolidada. |
| Reator de leito móvel | Os materiais movem-se para baixo devido à gravidade, enquanto o gás flui para cima, resultando em um bom contato gás-sólido e uma distribuição de temperatura controlável. |
| Reator de pirólise por micro-ondas | A energia de micro-ondas é usada para aquecer diretamente os materiais, resultando em aquecimento rápido e seletivo, o que pode reduzir significativamente o tempo de reação. |
Produto Spreparação e Eenergia Sautocirculação
Após a pirólise, o reator produz um produto misto em alta temperatura, que então entra no sistema de separação.：
Separação gás-sólido: Primeiramente, o gás de óleo em alta temperatura e o negro de fumo sólido são separados. Após o resfriamento e a coleta, o negro de fumo sólido pode ser utilizado como matéria-prima ou combustível.
Condensação de petróleo e gás:Óleo e gás em alta temperatura entram no sistema de condensação e são resfriados para obtenção do óleo de pirólise. Esse gás não condensável é denominado gás não condensável de pirólise.
Autossuficiência energética: A genialidade deste dispositivo reside no fato de que o gás não condensável da pirólise (composto principalmente por metano, hidrogênio, etc.) possui alto poder calorífico e pode ser usado diretamente como combustível para aquecer o reator de pirólise. Isso permite que todo o sistema opere de forma autônoma, reduzindo significativamente o consumo de energia externa.