由北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體研究中心張立群科研團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)，組織材料、機(jī)械等多學(xué)科專家歷時(shí)8年完成研發(fā)的“多階螺桿連續(xù)脫硫制備顆粒再生橡膠成套技術(shù)”這一“863”成果入選《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》（2017年本低碳部分）。

該成果以廢舊橡膠的再生利用為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫、精煉機(jī)降門尼技術(shù)污染大、能耗高、安全性低、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，自主設(shè)計(jì)集成制造了多階螺桿連續(xù)脫硫成套裝備，開發(fā)了高效綠色連續(xù)脫硫工藝和配方，制備了顆粒狀再生橡膠，實(shí)現(xiàn)了以廢輪胎橡膠為主要原料制備再生橡膠成套工藝流程的節(jié)能、安全、連續(xù)和高效，對(duì)我國(guó)廢橡膠加工行業(yè)的清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗和空氣污染治理具有重要意義。

                                        成果技術(shù)簡(jiǎn)介

一、技術(shù)名稱：多階螺桿連續(xù)脫硫制備顆粒再生橡膠成套技術(shù)

二、技術(shù)類別：減碳技術(shù)

三、所屬領(lǐng)域及適用范圍：化工行業(yè) 廢棄物處理與綜合利用領(lǐng)域

四、該技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化情況

我國(guó)是大的廢舊橡膠產(chǎn)生國(guó)，2014年廢舊輪胎產(chǎn)生量3.2億條，重量1000多萬t。我國(guó)傳統(tǒng)的廢橡膠主要處理方式是焚燒或制備再生橡膠，資源利用率低，污染嚴(yán)重。我國(guó)十分重視廢輪胎循環(huán)利用行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，近年來相繼出臺(tái)了多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策，用以扶持、引導(dǎo)和規(guī)范輪胎循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。利用該技術(shù)制備的顆粒再生橡膠可替代合成橡膠使用，每生產(chǎn)1t顆粒再生橡膠可替代0.5t合成橡膠。目前，該技術(shù)已在江蘇、北京、河北各建成1萬t再生橡膠生產(chǎn)線，與串聯(lián)冷卻、單/雙螺旋、單螺桿等脫硫技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)從廢膠粉到再生橡膠制備整個(gè)過程的密閉連續(xù)，淘汰傳統(tǒng)的開放式精煉機(jī)，解決了開放式精煉機(jī)造成的無組織氣體排放問題，生產(chǎn)過程節(jié)能、安全、高效，減排效果顯著，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

五、技術(shù)內(nèi)容

1.技術(shù)原理

該技術(shù)根據(jù)廢膠粉制備再生橡膠過程中脫硫工序和精煉工序的不同技術(shù)原理，選取了不同功能的螺桿擠出機(jī)分別作為脫硫裝備和精煉裝備。在脫硫工序，配有再生劑的廢膠粉在脫硫雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的高溫剪切作用下，化學(xué)脫硫后選擇性破壞廢橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，制備得到優(yōu)異力學(xué)性能的脫硫膠粉；在精煉工序，脫硫膠粉在螺桿精煉擠出機(jī)內(nèi)的低溫高剪切作用下，進(jìn)一步打斷交聯(lián)鍵，以改善其加工性能，并得到產(chǎn)品。制備的顆粒再生橡膠可替代合成橡膠使用，降低生產(chǎn)橡膠的石油消耗，同時(shí)避免了傳統(tǒng)廢棄輪胎焚燒產(chǎn)生的二氧化碳排放。

2.關(guān)鍵技術(shù)

(1)廢橡膠脫硫用螺桿擠出機(jī)裝備制造技術(shù)

采用理論計(jì)算、有限元模擬和實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證三者相結(jié)合的方法，結(jié)合對(duì)膠粉摩擦傳遞、復(fù)雜傳熱的分析等，確定脫硫螺桿擠出機(jī)和精煉擠出機(jī)的選用標(biāo)準(zhǔn)和特殊制造要求，創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了螺桿擠出機(jī)在廢橡膠再生領(lǐng)域的應(yīng)用。

(2)雙螺桿連續(xù)動(dòng)態(tài)脫硫與螺桿連續(xù)精煉的聯(lián)動(dòng)化技術(shù)

在螺桿擠出機(jī)脫硫裝備的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)了一套與之相適應(yīng)的脫硫及降門尼工藝條件，使再生橡膠制備工藝具有節(jié)能、連續(xù)、高效等特點(diǎn)，產(chǎn)品性能優(yōu)異穩(wěn)定。

(3)高效脫硫配方技術(shù)

從化學(xué)角度分析脫硫反應(yīng)機(jī)理，結(jié)合再生劑與橡膠的相容性和相互作用，自主研發(fā)了高性能再生助劑，確定再生助劑的合理用量，取代了傳統(tǒng)工藝污染嚴(yán)重的煤焦油和芳烴油。

3.工藝流程

該技術(shù)裝備由原材料自動(dòng)化稱量配料裝置、雙螺桿連續(xù)脫硫擠出裝置、多螺桿連續(xù)擠出精煉裝置、連續(xù)輸送冷卻裝置、自動(dòng)包裝裝置、尾氣處理裝置、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等組成，具體工藝流程見圖1。

多階螺桿連續(xù)脫硫制備顆粒再生橡膠成套技術(shù)裝備見圖2。

六、主要技術(shù)指標(biāo)

1. 能耗：產(chǎn)品噸能耗約700kWh左右，較傳統(tǒng)高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫方法降低20%以上；

2．廢氣：排放較傳統(tǒng)高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫法降低95%以上，符合《環(huán)境空氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）的要求；

3. 胎頂再生橡膠性能：水分（80℃）≤1.0%，灰分≤6.0%，丙酮抽取物≤17.8%，門尼粘度ML[(1+4)100℃]≤85，拉伸強(qiáng)度≥14.0MPa，拉斷伸長(zhǎng)率≥420%。

七、技術(shù)鑒定情況

該技術(shù)獲得發(fā)明專利13項(xiàng)，并于2014年12月通過中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，2016年6月通過中國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)組織的科技成果鑒定。

八、典型用戶及投資效益

典型用戶：北京路德永泰環(huán)?？萍加邢薰尽⒑颖泵橄鹉z制品有限公司、京環(huán)興宇（唐山）橡塑環(huán)保科技有限公司、江蘇強(qiáng)維橡塑科技有限公司等。

典型案例1

案例名稱：河北茂祥橡膠制品有限公司多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠萬噸級(jí)生產(chǎn)線

建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)1萬t再生橡膠。

建設(shè)條件：利用公司閑置土地新建廠房及其配套的基礎(chǔ)設(shè)施。

主要建設(shè)內(nèi)容：新建廠房2000m²，采用2套多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠成套設(shè)備，替換原有的高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫罐3臺(tái)及精煉機(jī)24臺(tái)。主要設(shè)備為多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠成套技術(shù)裝備。項(xiàng)目總投資2300萬元，建設(shè)期為4個(gè)月。年減排量約4萬 tCO²，碳減排成本為10～30元/tCO²。年經(jīng)濟(jì)效益4800萬元，投資回收期約1.6年。

典型案例2

案例名稱：北京路德永泰環(huán)保科技有限公司多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠萬噸級(jí)生產(chǎn)線

建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)1萬t再生橡膠。

建設(shè)條件：利用原有廠房進(jìn)行建設(shè)。

主要建設(shè)內(nèi)容：利用原有廠房1000m²，采用2套多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠成套設(shè)備，形成年產(chǎn)1萬t顆粒再生橡膠的生產(chǎn)能力。主要設(shè)備為多階螺桿連續(xù)脫硫綠色制備顆粒再生橡膠成套技術(shù)裝備。項(xiàng)目總投資1600萬元，建設(shè)期為3個(gè)月。年減排量約4萬tCO²，碳減排成本為10～30元/tCO²，產(chǎn)生的年經(jīng)濟(jì)效益為4800萬元，投資回收期約1.6年。

九、推廣前景和減排潛力

預(yù)計(jì)未來5年，該技術(shù)推廣比例可達(dá)10%，顆粒再生橡膠產(chǎn)能達(dá)到50萬t，總投資額約10.5億元。可形成的年碳減排能力約213萬tCO²。