專利名稱：：一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法及其裝置的制作方法
技術領域：
：本發明屬于冷卻或冷凍
技術領域：
，具體涉及一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法及其裝置。
背景技術：
：隨著我國液化天然氣(LNG)產業的發展，LNG冷能的應用成為了LNG產業節能降耗的戰略任務之一。LNG常壓下是-162'C的低溫液體。LNG生產的動力消耗約為850kWh/t，在接收終端1.0tLNG汽化大約可釋放出230240kWh的冷量。因此，以LNG的冷能為冷源的橡膠粉碎工藝成為了LNG冷能的利用方式之一。橡膠粉碎制取膠粉的方法主要有常溫粉碎、低溫粉碎和濕法粉碎等。精細膠粉多采用低溫粉碎方法制得。低溫粉碎(又名冷凍粉碎)的工作原理是切碎的廢舊輪胎料塊從料斗進入預冷箱，利用液氮或其它冷凍劑，將溫度制冷到-70-100'C，碎膠塊在此溫度下脆化后，進入盤式粉碎機粉碎，進行二次冷凍，然后再研磨，便可形成精細膠粉。但是采用液氮噴淋的方法生產精細膠粉其能耗較高，生產過程存在粉塵污染，自動化程度不高，限制了其在工業上的應用。美國專利US3818976公開了一種氣體雙循環制冷的膠粉制造工藝，該工藝第一循環制冷，第二循環經熱交換從第一循環中獲得冷量，同時將膠粒預冷、冷凍、粉碎。該工藝相對與液氮噴淋工藝具有一定的進步，但其能耗依然較高。CN1141418A報導了一種制取精細膠粉的空氣循環冷凍工藝和裝置，由空氣壓縮機輸出的壓縮空氣，與尾氣及已粉碎好的膠粉換熱后，膨脹制冷。冷空氣在封閉系統內對原料膠粒冷凍后進行粉碎，獲得精細膠粉。換熱后的尾氣對原料膠粒進行干燥。干燥膠粒和回溫后的膠粉不會結成團。該工藝對空氣壓縮制冷過程中的熱量進行了綜合利用，但由于其采用空氣壓縮制冷，其能耗較高；同時，該工藝在膠粉的生產過程中存在一定的粉塵污染，其工藝的自動化程度不高。CN1332190A公開了一種制備超細膠粉的方法及制備超細膠粉的溶脹劑與二次浸泡液，通過調整研磨工藝參數，可以得到精細膠粉((60-200目)和超細膠粉(200目以上)。其生產過程如下溶劑調配斗—一次浸泡—去除游離溶劑—二次浸泡—濕法研磨—二次去除游離溶劑—溶劑回收—膠粉篩分、干燥—膠粉檢驗。該工藝采用濕法粉碎橡膠，在粉碎過程中粉塵污染較低，但其生產效率不高，同時在膠粉生產過程中加入了不同溶脹劑和二次浸泡液，對膠粉的性質造成了一定的影響。
發明內容本發明目的在于克服現有技術的缺點，提供一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法及其裝置，本發明方法比現有技術節省能量，盡可能的對過程中的部分冷量進行綜合利用。本發明目的通過以下技術方案來實現本發明方法包括2個循環LNG供冷冷媒循環和助粉媒循環。LNG供冷冷媒循環工藝過程如下常壓，-162°。1^0與冷媒(冷媒為丙烷、丁烷或NH3中的一種或幾種)換冷，冷媒冷卻至一120一100，冷媒供給粉碎設備在粉碎過程中所需的冷量，之后與經第一次換冷的超細膠粉和助粉媒的混合物二次換冷后，完成冷媒循環；助粉媒工藝循環過程如下粗膠粉與常溫助粉媒(丙垸，丁垸，氟氯昂，C02或NH3中的一種或幾種組成的混合物)混合成進料，進料中粗膠粉的固含量為1%5%重量，進料混合物與經膠體磨粉碎的超細膠粉和助粉媒的混合物第一次換冷，預冷至-60'C-4(TC，再與冷媒第二次換冷，冷卻至-100°C-80°C,進入膠體磨，經粉碎后，超細膠粉和助粉媒的混合物與進料混合物換熱后經過分離工段，制得超細細膠粉，同時分離所得的助粉媒泵入常溫冷媒儲罐，循環使用。一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法，(1)以LNG的冷能為冷源，與常溫冷媒換熱，將常溫冷媒的溫度降至一120一100°C，低溫冷媒進入常壓低溫冷媒儲罐11存儲；粉碎設備工作時，冷媒進入粉碎設備的夾套中，提供粉碎過程中所需的冷量；(2)粗膠粉與常溫液相助粉媒在混合器1中混合成進料，進入第一低溫兩相套管換熱器2,先與粉碎后的超細膠粉和助粉媒的混合物第一次換冷，溫度降到-6(TC-4(TC，再與步驟(1)從粉碎設備出來的一股低溫冷媒二次換冷，溫度降到-100。C-8(TC,冷媒的溫度升至常溫后進入常壓高溫冷媒儲罐9，循環使用；粗膠粉和助粉媒進入粉碎裝置粉碎成超細膠粉和助粉媒的混合物；(3)超細膠粉和助粉媒的混合物進入第一低溫兩相套管換熱器2與步驟(2)中的進料換熱，超細膠粉和助粉媒的混合物升至常溫，進入常壓物料儲罐5，在過濾器6被分離，助粉媒進入常壓助粉媒儲罐8循環使用，經干燥機7干燥的超細膠粉被送去包裝。所述的LNG的溫度為-160°C，所述冷媒為丙垸、丁垸或NH3中的一種或幾種。所述的常溫液相助粉媒是由丙垸、丁垸、氟氯昂、C02或NH3中的一種或幾種組成的混合物，所述的進料中粗膠粉的含量為1%5%重量，粒度為4060目。所述的粉碎設備為膠體磨4。實現所述的一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法的裝置，包括2套循環系統LNG供冷冷媒循環系統和助粉媒循環系統；LNG供冷冷媒循環系統包括第二低溫兩相套管換熱器3、換熱器10、常壓高溫冷媒儲罐9、膠體磨4、常壓低溫冷媒儲罐11，離心泵(16、17);通過冷媒保溫輸送管線將換熱器10、常壓低溫冷媒儲罐ll、離心泵17、膠體磨4、第二低溫兩相套管換熱器3、常壓高溫冷媒儲罐9、離心泵16依次連接，構成循環回路；助粉媒循環系統包括混合器1;第一低溫兩相套管換熱器2和第二低溫兩相套管換熱器3、膠體磨4、常壓物料儲罐5、過濾器6、常壓助粉煤儲罐8以及三個離心泵(13、14、15);通過常溫輸送管線將混合器l、離心泵13、第一低溫兩相套管換熱器2、常壓物料儲罐5、泵15、過濾器6、常壓助粉煤儲罐8和離心泵14連接，再通過保溫輸送管線將第一低溫兩相套管換熱器2與第二低溫兩相套管換熱器3、膠體磨4連接成構成循環回路。本發明相對于現有技術具有的優點及有益效果(1)本發明方法采用液相操作，沒有粉塵污染，自動化程度較高；(2)本發明由于應用LNG冷能為冷源，且對過程中的部分冷量盡可能地進行綜合利用，節約了壓縮膨脹制冷所需的能量。圖1為廢舊輪胎粗膠粉生產工藝流程圖2為LNG冷能液相冷媒粉碎橡膠工藝流程l為混合器；2為第一低溫兩相套管換熱器；3為第二低溫兩相套管換熱器；4為膠體磨；5為常壓物料儲罐；6為過濾器；7為干燥機；8為常壓助粉煤儲罐；9為常壓高溫冷媒儲罐；10、12為換熱器；ll為常壓低溫冷媒儲罐；13、14、15、16、17為離心泵。具體實施例方式下面結合實施例和圖l、圖2做進一步說明。實施例l實現權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法的裝置，包括2套循環系統LNG供冷冷媒循環系統和助粉媒循環系統；LNG供冷冷媒循環系統包括第二低溫兩相套管換熱器3、換熱器10、常壓高溫冷媒儲罐9、膠體磨4、常壓低溫冷媒儲罐11，離心泵(16、17);通過冷媒保溫輸送管線將換熱器10、常壓低溫冷媒儲罐11、離心泵17、膠體磨4、第二低溫兩相套管換熱器3、常壓高溫冷媒儲罐9、離心泵16依次連接，構成循環回路；助粉媒循環系統包括混合器1;第一低溫兩相套管換熱器2和第二低溫兩相套管換熱器3、膠體磨4、常壓物料儲罐5、過濾器6、常壓助粉煤儲罐8以及三個離心泵(13、14、15);通過常溫輸送管線將混合器l、離心泵13、第一低溫兩相套管換熱器2、常壓物料儲罐5、泵15、過濾器6、常壓助粉煤儲罐8和離心泵14連接，再通過保溫輸送管線將第一低溫兩相套管換熱器2與第二低溫兩相套管換熱器3、膠體磨4連接成構成循環回路。按照圖1所示的工藝流程，以廢舊輪胎粗碎成的4060目的粗膠粉為原料，按照圖2的LNG冷能液相冷媒粉碎橡膠工藝流程圖，以-162。C，6.2Mpa下1000kg的LNG為例。LNG的組成見表1;以LNG的冷能為冷源，與2500Kg，25°C，0.5Mpa的冷媒正丁垸換熱，冷媒的溫度降至-115'C，進入常壓低溫冷媒儲罐ll存儲；當膠體磨4工作時，用離心泵17將常壓低溫冷媒儲罐11中冷媒加壓至0.4-0.6MPa，進入膠體磨的夾套中，提供粉碎過程中所需的冷量；出膠體磨的冷媒分為兩股，一股直接進入常壓高溫冷媒儲罐9，另一股進入第二低溫兩相套管換熱器3中將粗膠粉和助粉媒混合物冷卻至-86'C，然后進入常壓高溫冷媒儲罐9，經泵16加壓至0.40.6MPa后進入換熱器10與LNG換熱，溫度降至一110一10(TC左右，降溫后的冷媒進入常壓低溫冷媒儲罐11，循環使用。LNG汽化為2'C左右的天然氣并入城市天然氣管網。1940kg，25°C，常壓下助粉媒正丁垸與60kg的4060目的粗膠粉在混合器l中混合成進料，經離心泵13加壓至0.5Mpa，與在膠體磨4粉碎后的-82'C，0.5Mpa的超細膠粉和助粉媒正丁烷的混合物，在第一低溫兩相套管換熱器2中換熱，溫度降至-6(TC，再與為粉碎過程提供冷量后的的冷媒，在第二低溫兩相套管換熱器3中換熱，冷媒溫度升高至-94'C，經加熱器加熱至常溫，進入常壓冷媒儲罐9中備用，進料被冷卻至-86。C,進入粉碎工段，粗膠粉被粉碎至2003000目的超細膠粉，此時超細膠粉與助粉媒正丁烷的混合物的溫度升至-82'C,此混合物進入第一低溫兩相套管換熱器2與與進料換熱后，超細膠粉和助粉媒的混合物升至常溫，進入常壓物料儲罐5，進入過濾器6，分離得超細膠粉，超細膠粉經經干燥機7干燥、篩分包裝制成產品，助粉媒進入常溫助粉媒儲罐8，循環使用。利用本發明方法經過圖2工藝流程后，得到如表2結果。表中列出了27個實施例的數據結果。結果顯示本發明有效回收了LNG冷能，將其用于橡膠粉碎，節約了壓縮膨脹制冷所需的能量；在此廢舊橡膠粉碎工藝中，單位質量的橡膠約利用冷能為521KJ/kg，其中用于冷卻橡膠的冷能約為242KJ/kg。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)以LNG的冷能為冷源，與常溫冷媒換熱，將常溫冷媒的溫度降至-120～-100℃，低溫冷媒進入常壓低溫冷媒儲罐(11)存儲；粉碎設備工作時，冷媒進入粉碎設備的夾套中，提供粉碎過程中所需的冷量；(2)粗膠粉與常溫液相助粉媒在混合器(1)中混合成進料，進入第一低溫兩相套管換熱器(2)，先與粉碎后的超細膠粉和助粉媒的混合物第一次換冷，溫度降到-60℃～-40℃，再與步驟(1)從粉碎設備出來的一股低溫冷媒二次換冷，溫度降到-100℃～-80℃，冷媒的溫度升至常溫后進入常壓高溫冷媒儲罐(9)，循環使用；粗膠粉和助粉媒進入粉碎裝置粉碎成超細膠粉和助粉媒的混合物；(3)超細膠粉和助粉媒的混合物進入第一低溫兩相套管換熱器(2)與步驟(2)中的進料換熱，超細膠粉和助粉媒的混合物升至常溫，進入常壓物料儲罐(5)，在過濾器(6)被分離，助粉媒進入常壓助粉媒儲罐(8)循環使用，經干燥機(7)干燥的超細膠粉被送去包裝。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的LNG的溫度為-162°C，所述冷媒為丙烷、丁垸、NH3中的一種或幾種。3、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的常溫液相助粉媒是由丙烷、丁烷、氟氯昂、C02、NH3中的一種或幾種組成的混合物，所述的進料中粗膠粉的含量為1%5%重量，粒度為4060目。4、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的粉碎設備為膠體磨(4)。5、實現權利要求1所述的一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法的裝置，其特征在于，包括2套循環系統LNG供冷冷媒循環系統和助粉媒循環系統；LNG供冷冷媒循環系統包括第二低溫兩相套管換熱器(3)、換熱器(10)、常壓高溫冷媒儲罐(9)、膠體磨(4)、常壓低溫冷媒儲罐(11)，離心泵(16、17);通過冷媒保溫輸送管線將換熱器(10)、常壓低溫冷媒儲罐(11)、離心泵(17)、膠體磨(4)、第二低溫兩相套管換熱器(3)、常壓高溫冷媒儲罐(9)、離心泵(16)依次連接，構成循環回路；助粉媒循環系統包括混合器(1);第一低溫兩相套管換熱器(2)和第二低溫兩相套管換熱器(3)、膠體磨(4)、常壓物料儲罐(5)、過濾器(6)、常壓助粉煤儲罐(8)以及三個離心泵(13、14、15);通過常溫輸送管線將混合器(1)、離心泵(13)、第一低溫兩相套管換熱器(2)、常壓物料儲罐(5)、泵(15)、過濾器(6)、常壓助粉煤儲罐(8)和離心泵(14)連接，再通過保溫輸送管線將第一低溫兩相套管換熱器(2)與第二低溫兩相套管換熱器(3)、膠體磨(4)連接成構成循環回路。全文摘要本發明公開了一種利用液化天然氣冷能液相粉碎橡膠的方法及其裝置，即以LNG的冷能為冷源，經冷媒換熱器傳遞給粗膠粉和助粉媒的固液混合物，完成橡膠的預冷及深冷冷凍過程；冷凍后的混合物經液相深冷粉碎裝置粉碎至一定粒度后，再進入橡膠預冷換熱器，溫度升至常溫后分離精細膠粉制成產品；分離后的常溫助粉媒再與粗膠粉混合進行下一個循環。此方法利用LNG的冷能，不需要采用傳統的壓縮膨脹制冷工藝，是一種新型節能的橡膠粉碎工藝。在此工藝的生產過程中沒有粉塵污染，容易實現橡膠與助粉媒的輸送和換冷，便于操作和控制，自動化程度較高。經此工藝所得的膠粉粒度一般介于200-3000目之間，是一種性能優良的超精細膠粉。文檔編號B02C19/00GK101579651SQ20091004020公開日2009年11月18日申請日期2009年6月12日優先權日2009年6月12日發明者徐文東,樊栓獅,羅東曉,邊海軍,鄭惠平,宇錢申請人:華南理工大學