某地区废旧轮胎低温真空裂解无害化、资源化节能与环保示范项目可行性研究报告

目录第一章总论211项目名称及承办单位212研究工作的依据与范围313推荐方案与研究结论3第二章项目背景与发展概况821项目的提出822项目建设的必要性和经济意义1723项目的前期开展情况及概况18第三章市场需求预测与建设规模2031市场需求预测2032产品方案与建设规模22第四章建设条件与厂址2241主要原材料2242燃料及动力用量估算表2343厂址2344地震烈度24第五章工程技术方案2451生产技术方案24511工艺技术方案的选择24512本项目开发的关键技术27513主要工艺指标28514产品主要性能指标28515主要原材料、燃料、动力消耗指标2952主要工艺设备的选择2953总平面布置及运输3054给排水工程3255消防3356供电3357采暖通风与空气调节3558污水、废气、废渣处理3559消耗定额36510辅助生产设施36511地震设防36第六章技术进步3661符合国家产业政策和产业发展方向3662生产工艺及技术先进、成熟、可靠。37第七章环境保护、劳动安全卫生3871设计依据3872建设地区环境现状3873环境影响及环境保护3874劳动安全卫生3975环境绿化40第八章节约能源4081能耗指标及分析4082加强能源计量4183节能机构设置41第九章企业组织和劳动定员4291企业组织和工作制度4292劳动定员4293人员培训42第十章项目实施进度42第十一章投资估算和资金筹措43111固定资产投资估算43112流动资金估算44113资金筹措45114投资总额45第十二章项目技术经济分析45121经济效益分析45122社会效益分析51附表53第一章总论11项目名称及承办单位111项目名称废旧轮胎低温真空裂解无害化、资源化节能与环保示范项目112项目承办单位项目承办单位德州市方地生态经济有限公司法人代表虞臣高建设单位基本情况项目承担单位德州市方地生态经济有限公司，于2002年12月由温州市绿色环境技术开发公司在山东省平原县龙门经济技术开发区投资兴建，中国橡胶工业协会会员单位。现有拥有职工140人，工程技术人员20人，其中硕士研究生1人，大学本科以上人员10人，高级职称人员5人。公司多年来长期从事废旧轮胎资源化利用的研究与生产，拥有在无氧或贫氧条件下，对废旧轮胎进行无剥离、微负压处理的热裂解工艺，工艺技术居国际先进水平。在此基础上公司进一步对废旧轮胎进行资源化节能利用，自主研发利用废旧轮胎生产柠檬油精、轻石脑油、重油真空热解新工艺，项目完成后，可实现废旧资源节能利用，减轻环境污染，为废旧资源循环利用提供科学的途径，具有良好的环境、社会效益和经济效益。公司拥有资产8756万元，固定资产6707万元，资产负债率3611，2007年处理废旧轮胎28万吨，实现销售收入7860万元，实现利润1350万元。113项目的主管部门项目的主管部门山东省平原县发改局114项目建设地点本资源节约和环境保护项目拟在德州市方地生态经济有限公司厂内进行技术改造，公司留有发展用地，可满足项目建设需要。12研究工作的依据与范围121研究工作的依据德州市方地生态经济有限公司提供的有关资料。122研究工作的范围本工程可行性研究范围包括（1）市场需求预测，确定建设规模和产品方案；（2）确定工程技术方案；（3）拟订企业组织、劳动定员、项目节能和工程建设实施进度建议；（4）进行工程建设投资估算和财务估价。13推荐方案与研究结论131市场需求分析，产品销售方向废旧轮胎经真空热裂解技术处理后，得到的产品为燃料油、炭黑和钢丝，进而提炼出轻质石脑油、重油、柠檬油精等重要能源物资。随着我国石油资源的日益紧张，能源供应紧张的局面越显突出，本项目的开发，对资源的节约作用突出。轻质石脑油、重油作为重要的能源物质市场缺口较大，有巨大的市场前景。柠檬油精一般主要从天然植物中提取，从废旧轮胎中热裂解制取，本工艺为柠檬油精的制造业提供了新的发展途径。柠檬油精在医学领域、在食品领域、工业领域以及农业领域可应用范围非常广泛。其多方面的显著作用，近年来需求量迅速增加。炭黑是橡胶、塑料、油漆、颜料等产品的补强性填充剂、着色剂的原材料，也可作为固体燃料或沥青混合物。近几年已进入稳定快速发展期，据相关资料，亚洲其他国家对炭黑等色母粒的需求年均增长率79，而中国对色母粒的需求增长率约20，因而有巨大的发展空间。钢丝由于轮胎中所用钢丝的材质优良，因此回收的钢丝是冶金行业很受欢迎的原材料。132产品方案与生产规模本工程生产规模为年处理废旧轮胎30000吨。133生产方法建设年处理能力30000吨的废轮胎真空催化裂解生产柠檬油精、优质燃油和补强炭黑装置，系统主要包括废轮胎预处理系统、进出料系统、真空催化裂解系统、冷凝系统、蒸馏系统等。工艺流程为废轮胎在真空催化裂解炉中加热降解，产生的有机蒸汽被真空泵迅速抽离裂解炉，进入冷凝系统，大部分有机化合物被冷凝成液体，收集于热解油储槽，不凝气体被送至储气柜稳压后导入燃烧炉燃烧，为真空催化裂解炉提供所需的热量。冷凝收集的热解油送入蒸馏系统进行柠檬油精产品的分离浓缩提取，同时将热解油分离为轻石脑油和重质油进行梯级利用。该技术具有投资较省、运行管理方面、操作维护简单的特点。134厂址概述项目选址于德州方地生态经济有限公司院内，公司预留有发展用地可满足项目建设需要。所在地平原县龙门经济开发区位于山东省西北部，属黄河冲积平原，地势平坦，交通便利。京沪铁路、京福高速公路设立南北两个出口、105国道、101、315、318省道穿越县境，距济南机场80公里，地理位置优越。距国家大型华鲁发电厂35公里，县内现有22万KVA变电站2座（1座在建），11万KVA变电站2座，3万千瓦热电厂一处，能源供应充足。区内基础设施已实现道路、通讯、电力、天然气、供暖、供水、排水、宽带网、有线电视和地面平整“九通一平”，绿化面积达到20。135主要原材料、燃料及动力供应（1）主要原材料本工程所需的主要原材料废旧轮胎均可由本省和附近省、市供给，可利用公司原有的供应渠道和新开辟的供货渠道供应。（2）燃料本工程所需的燃料用煤可从山西、河北等煤矿汽运到厂，供应充足。（3）动力供电本工程需10KV两回路电源供电，两回路电源互为备用。本工程装机容量650KW。公司现有供电设备可满足供电需求。水源本工程水源为自来水，年用水量约47700M3。136节能项目建设可从废旧轮胎中提取重油、轻石脑油、柠檬油精及炭黑重要的能源物资，达产时年节约标煤192861吨。同时采取无剥离技术工艺，年节电27581万KWH,折标煤33897吨；低炭烃气回用，年节约燃油74304吨，折标煤标煤10615吨；冷却水循环使用，日节约水量约80吨，年节水24000吨，折标煤617吨。替代传统的利用煤焦油制取炭黑制取方法是，按18吨煤焦油制取1吨炭黑计算，年可节省煤焦油189万吨，折标煤216万吨。年综合节能折标煤4229275吨，节能效果显著。137环境保护本工程在生产过程中产生的废气工艺设计中循环利用，少量废水以及噪声等在设计中采取积极有效措施进行治理，不会对周围环境构成污染。无其他污染物产生。138全厂定员及劳动力来源本工程定员为50人。由公司内部调整或由社会招聘解决。139投资（1）总投资62751万元其中A、固定资产投资47187万元B、流动资金15564万元（2）建设总投资51857万元其中A、固定资产投资47187万元B、铺底流动资金467万元1310工程实施进度建议本工程建设周期从土建动工开始至设备安装、试车、试生产预计时间为12个月。1311研究结论本工程具有较好的建厂条件，原材料、动力供应有保障，交通运输便利。通过采用先进、成熟的工艺技术，国内先进的设备对废旧轮胎处理可达到资源节约和环境保护的目的，产品的销售市场前景广阔。本工程各项财务评价指标均属可行。该项目投产后，正常年份年实现税后利润23223万元，为国家交纳税金2323万元，税后动态投资回收期为42年（含建设期），税后累计净现金流量27704万元，累计净现值9354万元，内部收益率421，因此，本项目的建设可行。综上所述，本项目的建设是必要的，资源节约和环境保护效果明显，产品有市场，技术上可行，建设条件和生产条件具备，财务评价和经济效益良好，具有一定的抗风险能力，所以本项目的建设是必要的。1311主要技术经济指标（见下表）主要技术经济指标序号指标名称单位数量备注1生产规模与产品方案万吨/A32投资21总投资万元62751其中固定资产投资万元47187流动资金万元1556422建设总投资万元51857其中固定资产投资万元47187铺底流动资金万元4673投资指标31百元销售收入占用流动资金元/百元149232百元产值占用总投资元/百元45244全年有效生产总天数D3005项目定员人506原材料、燃料动力消耗量61废旧轮胎T/A3000062包装材料T/A25067电KWH450000068水T/A477007年运输量T/A5659571其中运入量T/A3027572运出量T/A263208年总成本费用万元60521正常生产年份9年销售收入万元10698正常生产年份10年利润总额万元3466正常生产年份11税后利润万元23223正常生产年份12全员劳动生产率万元/人年21413借款偿还期年29含建设期14税后动态投资回收期年42含建设期15税后财务内部收益率421所得税后16投资利润率531正常生产年份17销售利润率32正常生产年份18盈亏平衡点33819资产负债率9寿命期内平均第二章项目背景与发展概况21项目的提出211废旧轮胎处理的现状随着汽车行业的快速发展，废旧橡胶的生产量日益增加，为环境保护和再处理提出了新的课题，实现废旧轮胎的资源综合利用，对节约能源、环境保护和经济可持续发展具有重要意义。废轮胎再生的技术国内外目前常见的废旧轮胎回收利用方法主要有轮胎翻新、再生胶、制胶粉、直接作燃料燃烧、改性沥青铺路和热裂解回收油与炭黑等几种，真空热解技术处理废旧轮胎是新兴的理想处理方式。轮胎翻新目前轮胎翻新已经实现工业化，主要集中在载重轮胎和轿车轮胎。轮胎翻新量大约是轮胎报废量的22。但轮胎翻新有次数限制，最终仍旧废弃待处理，需有其他回收利用方法配合，才能消除其对环境的污染。再生胶我国目前生产再生胶是废旧轮胎处理的主流方式占95，我国现有再生胶生产企业近500家，产量约为30万T/A以上，居世界首位。目前，国内正在积极研究新的废橡胶脱硫技术，已经开发成功的微波脱硫技术就是一项突破性的再生技术，该方法是干态脱硫，没有污染，产品质量好。在橡胶制品中掺用再生胶有利于合成橡胶的加工。尽管我国再生胶生产较好地解决了废水污染问题，但仍存在利润低、劳动强度大、生产流程长、能源消耗大、环境污染严重等缺点，再生胶在发达国家已淘汰。胶粉我国胶粉生产始于20世纪80年代后期，90年代初进入活跃期，生产线多采用常温法生产，几乎都只能生产粗胶粉和60目细胶粉。但胶粉生产只能利用轮胎天然胶部分，我国胶粉的应用还不普遍，生产过程有大量边角料及不宜制胶粉的二次废物，往往只能当低价燃料。改性沥青铺路利用废轮胎作为铺路的材料在广东进行了试点，但只是局部试点应用，还未真正进行大范围推广。裂解我国目前建有一些中小规模的废轮胎裂解制油和炭黑的生产线，但由于裂解废轮胎一般要经过粉碎、热分解、油品回收、尾气处理、二次污染的防治等工序，成本较高。目前回收的炭黑质量与原炭黑不同，只能用于一般橡胶制品，价格很低。在燃油市场紧张的时期，废轮胎土法炼油呈一度盛行，严重地污染了环境，但进一步提取其他能源国内尚为数不多。总之，在废旧轮胎的回收利用方面，还急需开发新的高值利用技术，才能真正促进废旧轮胎回收再利用产业的蓬勃发展。本项目针对目前国内废轮胎回收利用产业劳动强度大、利润低的生产现状，在山东省德州市方地生态经济有限公司原有废轮胎热裂解生产燃油和炭黑技术的基础上，与中国科学院广州能源研究所合作开发的废轮胎真空催化裂解生产柠檬油精和轻质石脑油、重油及精炭黑小试技术成果，进行废轮胎高值利用的工程技术开发，通过建立废轮胎真空催化裂解生产柠檬油精、优质燃油和补强炭黑示范生产线，可实现废旧轮胎这一废旧资源得到综合利用，为社会提供重要能源，根治“黑色污染”，引领废轮胎回收利用产业朝环保工艺和高附加值产品的方向发展。212国内外废旧轮胎处理的发展趋势目前，我国废旧轮胎的回收利用率很低，比国外先进水平低3040。废旧轮胎利用停留在翻新等简单的物理手段上，随着汽车安全性能要求的提高，翻新轮胎市场已越来越小；且回收利用的企业规模普遍偏小，自我改进能力低，市场竞争能力差。有些地方进行废轮胎土法炼油，甚至造成了二次污染。废轮胎的热解技术是指在完全缺氧或有限供氧的情况下使废轮胎受热，使其高分子聚合物和有机添加剂降解为低分子或小分子化合物，从而回收气体、油、固体碳、钢丝和一些化工产品的一种工艺技术。热解是一种最彻底的废轮胎回收利用方式，这种方式可以将废轮胎吃干轧尽，得到轻质石脑油、重油等重要的能源物资，很少甚至没有二次污染，是橡胶塑料等废弃物的理想利用方式。早在上世纪80年代，BOUVIERETAL、WILLIAMSETAL便开始对常压惰性气氛下废轮胎热解进行了大量的研究。即以惰性气体为载气，将裂解产物从反应器进入冷凝器的热解技术。该技术的特点是利用载气将反应产物迅速带离反应器，使热解初级产品在反应器中的停留时间缩短，减少二次裂解等副反应。WILLIAMSETAL报道曾在200CM3的静态分批式反应器中，以N2为载气在300720的条件下获得了55的液态油产品。更多的研究者在过去的三十年里对废轮胎橡胶的热裂解机理、热解反应器与工艺、热裂解动力学行为、产物分析表征以及应用等进行了一系列的探索。现将国外开发的几种典型的热解工艺和国内的研究现状介绍如下。1真空移动床热解工艺加拿大LAVAL大学的CHRISTIANROY教授及其领导的研究小组在过去的二十多年里对废轮胎真空热解工艺、热解产物利用与品质评估方面做了系统细致的研究。该工艺与其他热解方法相比具有如下优势一是有机挥发物在反应器中的停留时间较短，温度低，减少了发生其它副反应的可能性；二是真空热解的液体油收率一般高于常压下热解的油产率，且油品品质有一定的改善，三是真空裂解所得的粗炭黑积碳减少，有利于后续加工。其开发的真空移动床工艺在床层温度480520之间，压力02KPA20KPA,处理量约50200KG/H,分级冷却，主要是以最大限度的回收热解油为目的，并将热解碳冷却处理生成炭黑。CROY曾报道以A120型卡车轮胎为原料（颗粒大小体积38CM3）在480、13KPA条件下液体收率高达60，固体废渣占364。为提高热解工艺的经济性，CROY将油产品蒸馏分为三段分别加以利用轻石脑油（IBP204）,该区间段的馏分可直接作为燃料或与相应的汽油混合使用，或从中提取BTX、柠檬油精及其它一些经济价值较高的化工原料；204350段产品则作为橡胶塑化剂使用，其性能与相应的石油产品相当；而对大于350以上的馏分则可以用于炼制碳黑、作为沥青应用于铺路和建筑材料当中。热解焦碳产品，CROY对其进行了比较细致的表征，并与商业炭黑进行比较，提出了将热解炭黑与商业炭黑混合作为轮胎制造工艺中的填充剂使用，从而达到资源化利用的目的。2流化床热解工艺流化床具有结构紧凑，热解炉膛内温度场均匀，床料热容量大，传热传质环境优越，热解效率高等优点。但流化床热解工艺对进料要求比较严格，原料预处理费用较高。德国汉堡大学的KAMINSKY小组开发了从实验室规模、中试规模的实验装置到051T/H的示范装置。KAMINSKY等曾报道采用该工艺在750热解废轮胎，可以得到16的甲苯、12的二甲苯；降低热解温度，虽然热解油收率有很大提高（如在500时可高达65），但热解油总的苯系物含量急剧下降，同时热解油中的渣油馏分迅速增大。流化床热解碳黑性质与其他工艺所得粗碳黑性质有所差别，主要表现在流化过程中激烈的撞击而导致的颗粒表面形态的改变3熔融盐热解工艺熔融盐是出色的传热介质，以液态形式与废轮胎充分接触，反应速度快。该工艺优点之一为废轮胎无须粉碎，节省了数目可观的原料预处理费用。利用类似氧化钾/氧化锂低共熔化合物作为传热介质，这些混合物在反应前后没有发生变化，可循环使用。但该工艺对设备可靠性要求较高，意外停车导致的损失较大，甚至会导致整套设备的报废。CHAMBERSC等曾选用汽车废轮胎橡胶在多种熔融盐中进行热解实验，在温度380570间，反应迅速，油产率在产生45以上，固体残余物45左右，且随着温度的升高，气体中甲烷含量迅速增加。4两段移动床工艺两段移动床工艺系统是指有热解反应器和挥发相二次裂解反应器组成的两段工艺。热解反应器是链条式移动床，温度保持在450500之间，紧邻热解反应器出口布置了二次管式气相裂解反应器，温度约为750800热解反应器内N2吹扫速度为2060ML/MIN。该工艺的目的是回收液体苯、二甲苯和苯乙烯等BTX以及活性炭。CYPRES和BETHENS的研究表明该工艺热解油中的苯含量最高可达364。又有研究者在该工艺基础上进行改进，在二次裂解反应器中加入相应的催化剂，对从一次热解炉出来的热裂解产物进行定向催化改质，以提高产物品质，形成所谓的热裂解催化改质两段法。如PTWILLIAMSETAL在二次裂解反应器中利用分子筛调变热解液体产物的组分，使热解油中的甲苯最高达到24W，间或对二甲苯的含量最高达到20WT，临二甲苯为7WT。5与煤共液化热解工艺利用废轮胎H/C比较高的特点，把煤与废轮胎共热解，可以提供煤热解时所需要的氢，提升煤液化所得产品的品质。AMMASTRAL等人先后在管式炉和搅拌釜内进行了批量式的煤与废轮胎共热解研究，在吹扫式固定床反应器内进行了半连续式共热解实验。实验研究表明，批量式反应器中有机物组分转化率可以达到100，而半连续式反应器则无法达到这种效果；而且由于批量式反应器中的氢气压力相对较高，导致热解油中的饱和烃含量相对较高。该工艺的突出优点是，不需要专门为废轮胎设计反应器，经济性比较好。国内研究单位对废轮胎热解工艺的研究开发相对于国外起步较晚，研究还远未完善。近年来，随着环境压力和能源问题日益突出显现，国内许多研究机构和学者对热解废轮胎以实现资源化利用表现出了极大的兴趣，并取得了一定的研究成果。国内研究者曾进行过常压下惰性气体热解工艺与技术的研究，如中国科学院广州能源研究所利用循环流化床对废轮胎橡胶粉进行了研究，通过热解油品的成分分析以及评价热解条件对气体成分及油、碳和气产物产率的影响，得出如下结论较高的温度和较长的停留时间会生成过多的不可冷凝气，降低油的产率，过低的温度和加热速率导致严重的碳化，同样会降低油产率。热解油品的组成成分非常复杂，芳烃占了很大比例，其次是烷烃和酚。浙江大学近年来对废轮胎的回转窑热解工艺以及热解产品的利用方面开展了研究，建立了1520KG/H规模的回转窑中试实验平台，取得了一些比较有显示度的研究成果。在其实验温度范围内450650，油产率可达427451，热解油品质较轻，200以下的轻馏分总量高达3340，而且热解温度的升高也有助于增加轻馏分含量；热解炭的产率约为3944，具有高灰分12以上和高硫含量等特性。废轮胎回转窑热解技术在国外也有许多单位在开展这方面的研究。该工艺的优势在于对废轮胎进料粒径破碎程度要求较低，而且碳性质十分均匀。但回转窑也有加热速率和热利用效率偏低，反应器所占空间过大，气相停留时间过长等缺点。重庆大学开展了废旧轮胎裂解炭黑的深加工方面的应用研究。裂解炭黑经超细粉碎分级，用袋收尘方式收集的超细裂解炭平均粒径为437M；利用硬脂酸表面改性等系统工艺后，表面活性有所改善；炭黑粉体整体的流动性和分散性有很大程度的提高。经填充于天然橡胶测试后证实，改性深加工后的裂解炭黑的补强性达到半补强炭黑的水平，显示出良好的应用前景。据美国EPA等有关资料介绍，几十年来，美国公布了无数的废旧橡胶利用专利，其中，在废旧轮胎裂解制油、气和炭黑方面，在上世纪八十、九十年代的十年间，有30个以上大型废旧轮胎裂解制油气和炭黑的方案被提出、获得专利、取得特许或建成。世界各地已建废旧轮胎裂解工厂列于下表。但经过实际运转经营后，都在不敷成本且造成严重的二次污染等情形下纷纷停工，少数硕果仅存的几家，都是在政府或大型企业的辅助支持下，才得以继续生存。世界各地已建废旧轮胎裂解工厂厂名规模产品英国9000T/A炭黑KOBESTEELLTD日本7000T/A炭黑、油INTENEO美5000条/日炭黑、油GARBOILCORP美100T/D炭黑、油、钢KLEENAIR产品公司美24T/D炭黑、油、气费尔斯通美100000T/A炭黑、油、气ENERGYCONVERSION美50T/D炭黑、油韩国100T/D炭黑、油、钢中国台湾20000T/A炭黑、油有鉴于此，现在更多研究者把重点转移到通过改变热解反应器类型、反应条件或添加催化剂的方式，生产高附加值热解产品的研究上，如日本COBESTEEL公司、美国GOODYEAR,TOSCO公司，前联邦德国GMU和HERKKIENER公司等。其中CROY等人在新型废轮胎高真空裂解设备中得到了富含柠檬油精的轻油和质量接近商业炭黑的热解炭黑的研究最为引人注目，但其采用的卧式裂解设备结构和操作较复杂，且在操作过程中若发生断电事故，用于加热的熔融盐冷却凝固会导致整个设备报废。中国科学院广州能源研究所最近在广东省科技计划项目的资助下对废轮胎真空催化裂解技术进行了研究，制备的低硫燃油中柠檬油精含量达到12，并对废轮胎热解炭黑低温精制进行了研究，取得了较好的研究成果。废轮胎热解油中一种经济价值较高的化合物柠檬油精近年来引起了研究者的广泛关注。柠檬油精（LIMONENE）C10H16，分为两种镜面异构体（DLIMONENE,LLIMONENE），其中DLIMONENE具有化学预防的作用，可以预防和抑制癌症，包括胰脏癌、肝癌、肺癌、皮肤癌等，早期主要在橘子皮和其它植物中被发现。柠檬油精，是一种透明的芬芳液体，常被用于芳香疗法。在德国，被作为强力去污剂，替代含氯去污剂使用。在美国被认为有抗癌成分，并被FDA（美国食品药物管理局）指定为安全的食物添加剂。柠檬油精也是优良的溶剂，SONY公司于1999年研制出了柠檬油精循环再生系统，采用由柑橘类水果果皮如橙子皮提炼而成的柠檬油精为溶剂，在室温下将发泡胶溶解，而溶解的发泡胶可循环再造成环保发泡胶或其它塑胶产品。聚苯乙烯发泡塑料作为一种有效的包装材料，被广泛应用在我们的日常生活中，陪伴而来的则是令人头痛的废发泡塑料处理问题。当作垃圾掩埋、焚烧，或使用从石油中制得的溶剂来降解，都会对环境留下隐患。柠檬油精的燃点为270，与石油制品中的溶剂相比更难燃烧，从而增加了安全系数。香港生产力促进局于2001年正式从日本索尼公司引进该技术，保护香港的环境。美国康纳尔大学的一个研究小组发明了将柠檬油精和二氧化碳合成聚合物的方法。合成的碳化柠檬油精多聚物，它具有许多聚苯乙烯的特性。目前商业用途的柠檬油精主要从柑橘类水果、蔬菜或草本植物中提取并浓缩而成，主要作为芳香剂或药物的主要成分使用。国内也制定了柠檬油国家标准，主要在日用精细化学品中应用。作为药物使用的国外著名厂家有JUICEWORLDLTD、美国麦金妮斯公司CELAPRO等。本项目在山东省德州市方地生态经济有限公司已有的废轮胎热解技术基础上，与中国科学院广州能源研究所合作开发的废轮胎真空催化裂解技术，提出了由废旧轮胎真空催化裂解制取柠檬油精、优质燃油与炭黑等产品的高值利用新工艺。工业级柠檬油精目前市场价格在17000元/吨以上；在目前国际市场燃油价格居高不下，热解燃油有广阔的市场前景。真空热解炭黑可作为补强碳黑返回用于汽车轮胎橡胶的炼制、制鞋和橡胶杂件制品等，用途广泛，市场需求量很大。废轮胎处理系统连续负压运行，无三废排放。整个项目在经济性上具有较强的盈利能力，并且在工艺技术和环保指标上具有领先于业界的水准。因此，开展该项目将具有重要的示范推广意义。本项目设计的工艺技术指标与国内外相应工艺技术的比较如表所示。国内外废轮胎裂解技术指标比较技术来源项目本项目中国台湾荣绩工业公司德国、美国、加拿大、日本大连理工规模T/Y3000020000吨/年反应温度450550640900640840400800反应压力10008000PA常压常压反应时间MIN40气体产率152722812油产率4529274145炭黑产率3534393739钢丝51012810裂解方式真空催化裂解热裂解热裂解热裂解技术阶段工业化试验产业化产业化实验室研究有无二次污染无有有原料状况1CM以下的颗粒整胎整胎纯胶片是否连续生产是否否投资总额62751万人民币1亿新台币300万美元经济效益状况良好差差采用的本项目提出的废轮胎真空催化裂解工艺，具有以下特点1投资相对较省；2对原料预处理要求相对简单，生产强度大，热裂解效率高；3启动停车容易，调节范围大，运行平稳；4裂解温度较低、热解油中柠檬油精含量较高；5将热解油进行分级处理加以利用，并从中抽提出经济价值较高的柠檬油精产品；6系统运行过程中无二次污染物排放。22项目建设的必要性和经济意义随着汽车工业的发展，越来越多的废旧轮胎已经形成“黑色污染”，对人类的生活环境造成严重的威胁。中国是世界上第三大轮胎生产国，2001年轮胎产量就超过13亿条，仅次于美国和日本。2002年我国汽车销售量达到340万辆，汽车市场规模已达世界第四。近年来我国废旧轮胎年新增产量均在5000万条以上，预计到2020年，我国将成为世界最大的汽车市场，意味着我国废旧轮胎的产量也将步入世界的前列，对其进行有效处理可为社会提供巨量的能源物资，对节约能源和环境保护具有极其重要的意义。（1）拓宽废轮胎的回收利用的途径，减少环境污染压力通过本公司真空催化裂解工艺技术的研究开发，探索成功的生产工艺和相关参数，为日益增多的废旧轮胎的高值回收利用创造新的途径，避免因焚烧、掩埋及其它等传统处理方式带来的二次污染，实现废旧轮胎的资源化、无害化处理，有效减少环境保护的压力。（2）有效缓解目前能源紧张的压力，使废旧资源变废为宝近年来，石油资源紧缺和经济发展的矛盾日益突出，能源紧张给经济、社会带来了巨大的压力，本项目的开发建设使废旧轮胎高值回收，节约能源，为社会提供轻质石脑油、重油、柠檬油精以及炭黑、钢丝等重要的能源物资，同时采取节能，起到节能环保的效果。（3）为柠檬油精产业的发展提供了新的生产方式目前商业用途的柠檬油精主要从柑橘类水果、蔬菜或草本植物中提取并浓缩而成，主要作为芳香剂或药物的主要成分使用。本项目的技术开发为柠檬油精的生产提供了新的渠道，拉长产业链条。（4）投资效果较好生产工艺对原料预处理要求相对简单，生产强度大，加工工序少，热裂解效率高，而投资相对较少，具有好的投资效果，项目的研发可为废旧轮胎综合利用提供符合环保要求的先进技术和装备，有较好应用前景。（5）提高企业经济效益，对废橡胶资源综合利用具有示范性本项目使废旧轮胎得到深层次的增值利用，加工工序少，节能，同数量的原料供应，还可以为社会提供高附加值的柠檬油精、轻石脑油、重油以及炭黑等多种高值产品，因此产品单位成本大幅度降低，附加值提高，对我国废橡胶资源综合利用具有示范性。23项目的前期开展情况及概况项目承担单位德州方地生态经济有限公司，位于山东平原龙门经济技术开发区，中国橡胶工业协会会员单位，现有拥有职工140人，工程技术人员20人，其中硕士研究生1人，大学本科以上人员10人，高级职称人员5人。公司占地36000平方米，现有厂地可满足项目建设，拥有年处理废旧3万吨生产线一条以及碳黑分析仪、馏分燃料油氧化安定性试验器、微控电子万能试验机、门尼粘度仪、无转子硫化仪、压缩应力松驰仪、橡塑密度计、液相分析色谱等齐全的理化性质检测仪器，具备技术开发所需的部分基础设施和试验设备。是专业从事废旧轮胎处理的研发生产企业，曾成功研发了具有九十年代国际先进水平的无剥离、微负压废旧轮胎热裂解生产工艺，在利用废旧轮胎深度处理生产色母粒碳黑、燃料油、钢丝技术上具有丰富的研发生产经验，具备进一步研发生产柠檬油精的科研实力。公司具有科学的管理体制，拥有高技术和经验丰富的专业研发人员组成的优秀团队，具备产品开发的雄厚实力。多年来，公司致力于新产品的开发研制，与多家大专院校、科研院所建立了良好的合作关系。尤其与中科院广州能源研究所进行了友好合作，签署了联合研发利用废旧轮胎生产柠檬油精项目协议，具备了进行技术开发的基础。同时，公司多年来建立了广泛的市场销售网络，技术开发完成后能够迅速推向市场，取得理想的经济效益。中国科学院广州能源研究所长期从事生物质和固体废弃物综合利用技术的研究。从“六五”开始承担国家课题，共完成国家攻关项目5项，企业委托项目10多项，完成样机5种和其它大量的基础研究，已发表有关研究论文100余篇及多项专利。成果获得了国家、省、部委的多项奖励。近十年来，中国科学院广州能源研究所在废轮胎热解技术方面开展了较深入的研究工作，开发出了废轮胎循环流化床热解技术、与香港大学合作开发了废轮胎催化热解技术等。2004年在广东省科技计划项目的资助下，中国科学院广州能源研究所开发了废轮胎真空催化裂解制取柠檬油精、优质燃油和炭黑关键技术，此技术的最高油产率可以达到55WT,热解油中柠檬油精含量最高可达1239WT，热解炭黑活化制取的活性炭比表面积可达6649M2/G，燃油的硫含量达到国家0重柴油的标准。该技术于2006年通过了广东省科技厅组织的专家验收，并申请了国家发明专利“一种废轮胎真空催化裂解制取柠檬油精、燃油和碳黑的方法及装置”（申请号2005100369303）。第三章市场需求预测与建设规模31市场需求预测废旧轮胎经无剥离、微负压热裂解技术处理后，得到的产品为轻石脑油、重油、柠檬油精、炭黑和钢丝现对市场分析如下311轻石脑油、重油及柠檬油精轻石脑油、重油是重要的能源，传统的制取方法是从原油提取，本项目为轻石脑油、重油提供了新的制取工艺，两种能源市场潜力巨大。据中国化工信息网提供的信息,石脑油市场与国内炼油业的发展相关度较大,随着石油化工业的快速发展,尤其近期石油化工市场产品供应紧张，与之相关的石脑油、重油市场也呈现出供应紧张的形式，厂家购买量较大，整个市场资源处于短缺状态，2007年石脑油价格高达67006800元,东北炼厂甚至达到7840元。有消息称，我国随着中国经济增速加快和石化需求上升，近来的成品油需求增长举世瞩目，去年9月份中国石化整体的炼油开工率水平创94，10月份的炼油开工率继续保持在9094之间，高于历史上8083左右的开工水平。包括重油、轻质石脑油在内的成品油消费在第三季度实现15的同比增长，高于历史上年度增长率45。与此同时，社会库存处于非常低的水平。随着中国工业化和城市化进程的加速，经济增长率长期保持较高水平，预测需求有较高增速。除燃料动力用途外，中国乙烯新装置的投产将产生对石脑油的极大需求，从而提高中国炼油企业的加工量。两种产品市场巨大。柠檬油精一般主要从天然植物中提取，本公司研发的从废旧轮胎中热裂解制取，为柠檬油精的制造业提供了新的发展途径。柠檬油精在医学领域具有化学预防作用，可以预防、抑制及复原癌症，广泛应用于治疗胆囊癌、胆结石、胆囊炎、胆道术后综合症；在食品领域，可作为食品添加剂；在工业领域是一种应用价值较高的有机熔剂、添加剂和油脂树脂颜料的分散剂，可作为氟氯烃的替代品用于清洁电路板，还可处理聚苯乙烯发泡塑料；在农业领域可作为杀虫剂，减少有机磷及化学农药在农业生产上的使用，具有毒性低、残留低的特点，对人类健康具有重大意义，应用范围非常广泛。由于柠檬油精多方面的显著作用，近年来需求量迅速增加，在美国的市场价格1999年已达到10美元/千克，根据市场调研情况，作为有机熔剂的工业级柠檬油精需求量更大，呈现出市场供货紧张的局面。312炭黑炭黑是橡胶、塑料、油漆、颜料等产品的补强性填充剂、着色剂的原材料，也可作为固体燃料或沥青混合物。（1）我国炭黑业的发展近几年已进入稳定快速发展期近几年，随着国民经济的快速发展，尤其是塑料和化纤工业呈现出超常发展的态势，进而推动了炭黑行业需求增长，据北京化工大学教授，色母粒专业委员会高级顾问、高级工程师吴立峰分析石化工业的发展使塑料加工业突飞猛进，同时为色母粒炭黑市场带来契机，20032005年色母粒炭黑市场年均增长率20，2006年色母粒炭黑的需求量达30万吨。中国是全球PVC聚乙烯原料需求增长最快的地区，预计中国的消费量将超过美国，成为全球最大的消费国。中国目前已成为亚洲最大的色母粒需求国之一，同时也是未来世界最大的需求市场，据相关资料，亚洲其他国家对色母粒的需求年均增长率79，而中国对色母粒炭黑的需求增长率约20。国内色母粒需求按颜色进行分析黑白母粒占据了色母粒总产能的80，彩色色母粒只占20，目前仍有很大部分依赖进口。因而有巨大的发展空间。目前由于受世界原油价格的影响以及焦油、渣油供应量和价格的影响，作为黑白色母粒的炭黑国内市场价格上升，同时出现供应偏紧现象（受油价影响，有部分传统工艺的中小型企业炭黑生产厂家被迫停产）。（2）随着汽车工业的发展，橡胶用炭黑需要量日益增长，由于本公司在处理废旧轮胎过过程中的独创技术所得的炭黑比常规原材料生产的炭黑成本低，具有很强的市场竞争力。（3）本公司在处理废旧轮胎过程中的独创技术所得到的产品炭黑，与常规炭黑生产的原料、工艺、技术不同，所以价格可降低25，有很大的竞争优势。该炭黑在静态或动态的橡胶制品中已广泛应用，（电缆、密封件、自行车胎、内胎、胶带等）现在已开始应用于斜交载重轮胎系列中，应用范围进一步广泛。313钢丝由于轮胎中所用钢丝的材质优良，因此回收的钢丝是冶金行业很受欢迎的原材料。综上所述，建设本项目有利于产业结构的调整和节约能源，对环保事业及社会经济的可持续发展有很大的贡献，而且市场潜力较大。32产品方案与建设规模根据市场需求情况和企业发展规划，本改造工程项目产品方案定为年处理废旧轮胎30000吨。回收产品方案如下轻石脑油2700吨/年重油9450吨/年柠檬油精1620吨/年废钢丝1500吨/年炭黑10500吨/年第四章建设条件与厂址41主要原材料项目所需原材料系回收的废旧轮胎，据统计，我国年轮胎生产量加上进口量，总数达一亿只左右，随着汽车及其他车辆的生产量和拥有量的不断提高，年耗轮胎将以510的速度递增，预计近几年内我国轮胎年耗量将达152亿只，再加上历年废旧轮胎的积压，目前废旧轮胎的市场容量很大，仅上海市年报废轮胎45万吨，山东省年报废轮胎也近4万只。由于项目地点位于鲁冀交界处，于京、津、山西、河北距离较近，原材料采购半径较大，因而新上年处理废旧轮胎3万吨生产线原材料有保证。所需包装材料生产厂家较多，在附近即可容易购买。42燃料及动力用量估算表421供电平原县距国家大型华能德州发电厂35公里，县境内有9000KW发电厂一处、18000KW发电厂两处，且项目选址地有11万变电站供开发区供电，因而项目装机容量850KW供应有保障422供水项目正常生产后日用水量159立方米43厂址431位置、交通运输德州市方地生态经济有限公司位于山东省平原龙门经济开发区北园路，东接京福高速公路，北临德州经济开发区，与京津塘经济区相望。京沪铁路、315省道、318省道和101省道从区内穿过。距济南遥墙机场80KM、青岛港420KM、黄骅港110KM、天津港220KM、北京320KM。开发区内水、电、路、通讯及给排水设施齐全，且北园路紧邻京福（沪）高速公路平原口，交通运输方便区位交通优势得天独厚，运输十分方便。432自然条件气候气象项目所在区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，其特点是春季干旱多风回暖快，夏季炎热多雨常有涝，秋季凉爽多晴天；冬季寒冷少雪多干燥，具有显著的大陆气候特征。根据近年的气象资料，年平均气温128OC，7月最热，其月平均最高气温达266OC；1月最冷，其月平均最低气温达34OC。境内气候差异较小，干燥度为132。最大年降雨量1008MM，最少年降雨量2582MM，年平均降雨量5912MM，。常年主导风向为SE风，其次为N风，平均风速为34M/S。水资源平原县水资源分地表水和地下水两部分。主要河流有马颊河、德惠新河、洪沟河、赵王河、相家河、马减竖河等。这些河流均属海河流域，皆因地势由西南流向东北。全县多年平均地表水径流量为45586万M3，引黄河水143亿M3，浅层地下水总补给量136亿M3，水资源总量为254亿M3。项目正常生产后日用水量159立方米，相对较少，可打深水井一眼即可满足供应，因而水资源供应有保障。生活用水由自来水公司供应。44地震烈度根据建筑抗震设计规范GB500112001的划分，该区域地震基本烈度为7度，因此本工程建筑物按7度抗震设防。第五章工程技术方案51生产技术方案511工艺技术方案的选择项目实施将充分利用公司现有的技术力量，在消化吸收国内外先进技术的基础上，实现完全自主创新开发，同时充分考虑工艺的节能设计。1、主要内容建设30000吨/年规模的废轮胎真空催化裂解生产柠檬油精、轻石脑油、重油和补强炭黑生产线，系统流程示意图如下图所示。该系统主要包括废轮胎预处理系统、进出料系统、真空催化裂解系统、冷凝系统、蒸馏系统等。废轮胎预处理系统进料系统真空催化裂解炉冷凝系统热解油收集槽真空泵燃烧炉湿式分离器蒸馏系统轻石脑油柠檬油精重油催化剂炭黑可燃气系统流程图（1）原料预处理系统原料预处理系统研发范围包括从原料运送到厂后的卸料、堆放存储、破碎磁选、粉碎、进料前的输送等工序。本项目厂内原料堆场与预处理能力按50000吨/年设计。厂内贮存料场分露天贮料场、棚式贮料场、制备间及原料成品贮仓。露天贮料场为备用堆场，棚式贮料场为常用堆场，制备间布置破碎、分选与粉碎设备，原料成品贮仓贮存粉碎后的废轮胎。棚式贮料场、制备间及原料成品贮仓顺列布置在宽25M，长45M的厂房内。废轮胎的输送系统采用输送带输送至加料系统。（2）热裂解系统热裂解系统装置主要由进料机构，热裂解炉体，出料机构，冷凝系统，真空泵系统，气体燃烧炉以及控制部件等组成。进料机构为经过改装加工的真空进料装置，将粉碎后的废轮胎计量后加入裂解炉膛，随着回转窑轴的转动缓慢的向前移动，在移动到出料口时裂解完毕，热解剩余的固体物质进入炭黑储料箱；冷凝器为间壁式水冷器，裂解产生的有机蒸汽进入冷凝器冷凝成液体流入热解油储槽；为节能及提高系统整体效率，冷凝器中未能冷凝的气体被真空泵送至燃烧器，产生的高温烟气送至热裂解炉，提供废轮胎热解所需的热量，从而节约了热解炉的热能供应，每台炉可以节约燃油129KG/H，整个热解系统约回收燃油约1032KG/H。同时，对轮胎的破碎洗涤水进行沉淀处理后部分水可以循环使用，节约水量约80吨/天，年节水24000吨，折标煤617吨。（3）蒸馏系统蒸馏系统是从热解油中富集提纯柠檬油精，并将热解油加以分级利用的关键设备。包括进料泵，蒸馏塔，塔顶冷凝器、塔底再沸器、冷却水循环泵以及控制装置等。塔底再沸器由电加热导热油炉提供热源。热解油经油泵注入蒸馏塔进行精馏处理，从塔顶引出轻质石脑油组分，重油组分由釜底采出，而富含柠檬油精的馏分则由塔中引出的侧线出口采出。热解油经油泵加入蒸馏塔进行蒸馏操作，塔顶出料为轻质石脑油，塔底出料为重油，从蒸馏塔旁侧开一侧线出口，将富含柠檬油精的馏分引出精馏塔。2、生产原理废轮胎在真空催化裂解炉中加热降解，产生的有机蒸汽被真空泵迅速抽离裂解炉，进入冷凝系统，大部分有机化合物被冷凝成液体，收集于热解油储槽，不凝气体被送至储气柜稳压后导入燃烧炉燃烧，为真空催化裂解炉提供所需的热量。冷凝收集的热解油送入蒸馏系统进行柠檬油精产品的分离浓缩提取，同时将热解油分离为轻石脑油和重质油进行梯级利用。该技术具有投资较省、运行管理方面、操作维护简单的特点。3、工艺流程转化成生活热水排气筒排除废气冷却可燃气多余燃气燃烧轻质石脑油废旧轮胎切碎洗涤破碎裂解冷凝洗涤柠檬油精废水循环利用重油废水处理分离钢丝回收包装入库炭黑粉碎包装入库512本项目开发的关键技术（1）真空催化裂解炉，革新内部构件，强化热质传递过程真空催化裂解炉是本工艺系统正常运行的核心设备之一，系统在生产过程中保持一定的真空度、强化废轮胎物料与催化剂的接触以及强化热质传递过程是获得高液体产率、高柠檬油精得率和高品质炭黑的关键；（2）与真空催化裂解炉相配套的连续进料、出料设备这些设备是系统实现真空条件下连续生产的关键。设备正常运行时，使系统压力保持在10008000PA之间，实现真空条件下连续运行，缩短有机蒸汽在裂解炉内停留时间，减小副反应的发生，增加柠檬油精产品的得率；（3）高温气固分离技术。使450左右的高温油气中含有的炭黑颗粒浓度降至50MG/M3，从而降低液体燃油的黑度，解决燃油蒸馏过程中塔板易阻塞技术难题。（4）建立热解油蒸馏分级利用系统。提取经济价值较高的柠檬油精产品，纯度达到工业级要求（即柠檬油精含量在90以上），同时实现燃油的分离梯级高值利用。513主要工艺指标热解产品中，炭黑占3236，热解炭黑品质接近商业炭黑N660；热解油占4550之间，其中热解油中轻质石脑油20、重油70、柠檬油精含量在12以上；钢丝5。514产品主要性能指标1、燃料油国家行业标准SH/T03561996；2、炭黑国家标准GB377894；国家标准GB377894序号项目名称产品实测数据HAF（N330）SRF（N754）MT（N908）1吸碘值3382242BDP吸收值105M3/KG7810292506626443CTAB吸附表面积103M2/KG42749023394PH值7797105加减热量152515156灰分120505057硫化条件14330分钟8拉伸强度MPA2012422129扯拉伸长率56064351310300定伸应力MPA7214795711硬度（邵氏A）663、柠檬油精序号项目名称性能指标备注1外观无色液体2气味橘皮愉快香气3熔点407434沸点1785相对密度（204）084116比旋光度1256515主要原材料、燃料、动力消耗指标序号名称单位指标备注1废轮胎T/A300003电万KWH/A4504水T/A4770052主要工艺设备的选择主要设备购置估算表金额单位万元序号设备名称规格型号单位数量单价金额备注一预处理系统72411预处理套25010012进出料系统套47329213气流粉碎机LHAIY80台45522014磁选设备10015001500套428112二热裂解系统147421回转窑式热裂解炉套2500100022冷凝系统套213026023燃烧系统套25210424真空系统套2306025控制部件套22550三蒸馏系统套58631进料泵套452032蒸馏塔套222344633塔顶冷凝器套2122434塔底再沸器套2122435冷却水循环泵套431236自动化控制部件套23060四除尘设备及隔音设备套23060五试验设备16951理化性质检测仪器套2153052气液相分析色谱台2275453灌注色谱系统套2357054其他套11515六供配电套12525七消防及供排水套13535八罐区设备套1215215九维修设备套15555十