张立群教授主持的国家“863”计划重大科研成果入选《国家重点节能低碳技术推广目录》

由北京化工大学先进弹性体研究中心张立群科研团队牵头，联合行业龙头企业，组织材料、机械等多学科专家历时8年完成研发的“多阶螺杆连续脱硫制备颗粒再生橡胶成套技术”这一“863”成果入选《国家重点节能低碳技术推广目录》（2017年本低碳部分）。

该成果以废旧橡胶的再生利用为研究对象，针对传统高温高压动态脱硫、精炼机降门尼技术污染大、能耗高、安全性低、劳动强度大的问题，自主设计集成制造了多阶螺杆连续脱硫成套装备，开发了高效绿色连续脱硫工艺和配方，制备了颗粒状再生橡胶，实现了以废轮胎橡胶为主要原料制备再生橡胶成套工艺流程的节能、安全、连续和高效，对我国废橡胶加工行业的清洁生产、节能降耗和空气污染治理具有重要意义。

                                        成果技术简介

一、技术名称：多阶螺杆连续脱硫制备颗粒再生橡胶成套技术

二、技术类别：减碳技术

三、所属领域及适用范围：化工行业 废弃物处理与综合利用领域

四、该技术应用现状及产业化情况

我国是大的废旧橡胶产生国，2014年废旧轮胎产生量3.2亿条，重量1000多万t。我国传统的废橡胶主要处理方式是焚烧或制备再生橡胶，资源利用率低，污染严重。我国十分重视废轮胎循环利用行业的绿色可持续发展，近年来相继出台了多项产业政策，用以扶持、引导和规范轮胎循环利用产业的发展。利用该技术制备的颗粒再生橡胶可替代合成橡胶使用，每生产1t颗粒再生橡胶可替代0.5t合成橡胶。目前，该技术已在江苏、北京、河北各建成1万t再生橡胶生产线，与串联冷却、单/双螺旋、单螺杆等脱硫技术相比，实现从废胶粉到再生橡胶制备整个过程的密闭连续，淘汰传统的开放式精炼机，解决了开放式精炼机造成的无组织气体排放问题，生产过程节能、安全、高效，减排效果显著，具有较大的发展潜力。

五、技术内容

1.技术原理

该技术根据废胶粉制备再生橡胶过程中脱硫工序和精炼工序的不同技术原理，选取了不同功能的螺杆挤出机分别作为脱硫装备和精炼装备。在脱硫工序，配有再生剂的废胶粉在脱硫双螺杆挤出机内的高温剪切作用下，化学脱硫后选择性破坏废橡胶的交联网络，制备得到优异力学性能的脱硫胶粉；在精炼工序，脱硫胶粉在螺杆精炼挤出机内的低温高剪切作用下，进一步打断交联键，以改善其加工性能，并得到产品。制备的颗粒再生橡胶可替代合成橡胶使用，降低生产橡胶的石油消耗，同时避免了传统废弃轮胎焚烧产生的二氧化碳排放。

2.关键技术

(1)废橡胶脱硫用螺杆挤出机装备制造技术

采用理论计算、有限元模拟和实验模拟验证三者相结合的方法，结合对胶粉摩擦传递、复杂传热的分析等，确定脱硫螺杆挤出机和精炼挤出机的选用标准和特殊制造要求，创造性地实现了螺杆挤出机在废橡胶再生领域的应用。

(2)双螺杆连续动态脱硫与螺杆连续精炼的联动化技术

在螺杆挤出机脱硫装备的基础上，优化设计了一套与之相适应的脱硫及降门尼工艺条件，使再生橡胶制备工艺具有节能、连续、高效等特点，产品性能优异稳定。

(3)高效脱硫配方技术

从化学角度分析脱硫反应机理，结合再生剂与橡胶的相容性和相互作用，自主研发了高性能再生助剂，确定再生助剂的合理用量，取代了传统工艺污染严重的煤焦油和芳烃油。

3.工艺流程

该技术装备由原材料自动化称量配料装置、双螺杆连续脱硫挤出装置、多螺杆连续挤出精炼装置、连续输送冷却装置、自动包装装置、尾气处理装置、自动化控制系统等组成，具体工艺流程见图1。

多阶螺杆连续脱硫制备颗粒再生橡胶成套技术装备见图2。

六、主要技术指标

1. 能耗：产品吨能耗约700kWh左右，较传统高温高压动态脱硫方法降低20%以上；

2．废气：排放较传统高温高压动态脱硫法降低95%以上，符合《环境空气排放标准》（GB3095-2012）和《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）的要求；

3. 胎顶再生橡胶性能：水分（80℃）≤1.0%，灰分≤6.0%，丙酮抽取物≤17.8%，门尼粘度ML[(1+4)100℃]≤85，拉伸强度≥14.0MPa，拉断伸长率≥420%。

七、技术鉴定情况

该技术获得发明专利13项，并于2014年12月通过中国物流与采购联合会组织的科技成果鉴定，2016年6月通过中国循环经济协会组织的科技成果鉴定。

八、典型用户及投资效益

典型用户：北京路德永泰环保科技有限公司、河北茂祥橡胶制品有限公司、京环兴宇（唐山）橡塑环保科技有限公司、江苏强维橡塑科技有限公司等。

典型案例1

案例名称：河北茂祥橡胶制品有限公司多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶万吨级生产线

建设规模：年产1万t再生橡胶。

建设条件：利用公司闲置土地新建厂房及其配套的基础设施。

主要建设内容：新建厂房2000m²，采用2套多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶成套设备，替换原有的高温高压动态脱硫罐3台及精炼机24台。主要设备为多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶成套技术装备。项目总投资2300万元，建设期为4个月。年减排量约4万 tCO²，碳减排成本为10～30元/tCO²。年经济效益4800万元，投资回收期约1.6年。

典型案例2

案例名称：北京路德永泰环保科技有限公司多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶万吨级生产线

建设规模：年产1万t再生橡胶。

建设条件：利用原有厂房进行建设。

主要建设内容：利用原有厂房1000m²，采用2套多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶成套设备，形成年产1万t颗粒再生橡胶的生产能力。主要设备为多阶螺杆连续脱硫绿色制备颗粒再生橡胶成套技术装备。项目总投资1600万元，建设期为3个月。年减排量约4万tCO²，碳减排成本为10～30元/tCO²，产生的年经济效益为4800万元，投资回收期约1.6年。

九、推广前景和减排潜力

预计未来5年，该技术推广比例可达10%，颗粒再生橡胶产能达到50万t，总投资额约10.5亿元。可形成的年碳减排能力约213万tCO²。