线胎和钢丝胎热解出的油含硫量有区别吗?
含硫量作为衡量热解油品质的关键指标,对环境、燃料应用及设备维护等诸多方面均有着深远影响。从环保角度来看,若热解油含硫量偏高,在其燃烧过程中,硫会转化为二氧化硫等有害气体,这些气体会引发酸雨,对土壤、水体以及生态系统造成严重破坏,威胁生物多样性。在燃料应用领域,高含硫量会致使燃烧效率降低,增加燃料消耗,提高使用成本,同时还会影响发动机等燃烧设备的性能,引发燃烧不充分、动力下降等问题。对于储存和运输设备而言,硫具有腐蚀性,长期接触含硫热解油会加速设备老化、损坏,缩短设备使用寿命,增加维修成本与安全风险。故而,精准测定并深入了解热解油含硫量,是实现废旧轮胎高效资源化利用、降低环境污染的必要前提。
商丘利菲尔特裂解团队选取了市面上常见的线胎与钢丝胎样本,在精准控制热解温度于500℃、热解时间为1小时、载气为氮气且流速稳定在50毫升/分钟的标准实验条件下,对热解油进行收集与分析。结果表明,线胎热解油的含硫量平均达到了1.2%,而钢丝胎热解油含硫量约为0.9%,线胎热解油含硫量相对较高。在另一项类似的对比实验中,我们改变了热解温度,将其设定为450℃,其他条件保持一致。实验发现,线胎热解油含硫量降低至0.95%,钢丝胎热解油含硫量则降至0.7%左右,二者的差值依然较为明显,进一步佐证了在不同热解条件下线胎热解油含硫量普遍高于钢丝胎热解油含硫量的结论。
从原材料角度深入剖析,线胎橡胶成分中,硫磺作为关键硫化剂,在橡胶交联网络构建过程中大量嵌入,其含量通常在1.5%-2.5%之间。热解时,橡胶分子链断裂,硫原子与橡胶片段结合形成多种含硫有机化合物,如硫醇、噻吩等,迁移至热解油相中,使得热解油含硫量升高。而且线胎常用的一些促进剂,如促进剂M(2-巯基苯并噻唑)、促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)等,它们自身富含硫元素,热解后也会释放出硫,成为热解油含硫的重要补充来源。
钢丝胎虽同样以橡胶为主体,但钢丝的存在改变了热解“微环境”。钢丝表面的微量硫化物杂质,在热解初始阶段,受高温驱动与橡胶分解产生的自由基发生反应,部分硫被固定在炭黑或其他固态残留物表面,减少了进入热解油的硫含量。尽管钢丝不直接贡献大量硫元素,但其对硫迁移路径的改变作用显著,降低了热解油中硫的富集程度。
热解工艺条件对线胎和钢丝胎热解油含硫量的影响也存在差异。在热解温度方面,线胎由于橡胶结构相对疏松,热稳定性较差,升温过程中,含硫基团更易在较低温度下脱离母体,随着温度升高,含硫化合物生成速率加快,含硫量上升趋势明显;钢丝胎的子午线结构紧密,橡胶与钢丝结合牢固,在低温段含硫基团释放相对迟缓,需更高温度激发硫的迁移,且高温下钢丝对硫的固定作用增强,使得热解油含硫量增长较为平缓。
热解时间对线胎影响较大,由于其橡胶主体热解反应较快,前期短时间内大量硫已释放至热解油中,延长时间含硫量提升有限;钢丝胎复杂结构导致热解反应慢,适当延长时间,橡胶深层含硫物质才逐渐释放,前期含硫量增长平缓,后期随时间延长含硫量有一定上升空间。
载气种类与流速的影响同样不可忽视。氮气载气条件下,线胎热解油含硫量受原材料硫含量主导,变化相对稳定;钢丝胎因钢丝与橡胶相互作用,含硫杂质释放受氮气氛围影响,含硫量波动较小。当采用氢气载气时,线胎热解油中的部分含硫化合物,如噻吩等,能与氢气发生加氢脱硫反应,转化为硫化氢气体逸出,含硫量显著降低;钢丝胎由于钢丝表面催化作用,氢气促进硫向固态转移及与橡胶反应,热解油含硫量也大幅下降,但下降幅度因钢丝干扰较线胎略小。载气流速过快,线胎热解油蒸汽来不及与氢气充分反应,含硫量下降不明显;钢丝胎因内部结构阻碍,同样存在反应不充分问题,且流速过快易扰乱热解体系稳定性,影响硫的正常迁移转化,二者含硫量均偏离理想低值。
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