空气涡轮膨胀制冷是一项航空技术。20世纪80年代，空气循环涡轮膨胀制冷技术应用于石油工业，在国内首创油田气涡轮膨胀制冷液化装置，回收放空资源生产液化气、轻质油。1991年青岛化工学院与山东高密再生胶厂及航天部609所合作开发并建成了空气涡轮膨胀冷冻粉碎废旧轮胎制粉中试装置，取得了初步成功。1993年609所与南京浦口高新技术开发区合资成立飞利宁深冷工程有限公司，设计、筹建年处理废轮胎 10000t, 生产 5000t 精细胶粉的工业化示范工厂，于1995 年建成。南京飞利宁深冷橡胶制粉技术改造项目于2002年6月进行了竣工验收。
空气涡轮膨胀机是一种使空气的压力位能转变为轴功率输出而降温的高速旋转制冷机械，具有结构简单、效率高、制冷速度快、工作可靠等突出优点，它适用于各种制冷工程，尤其适用于制冷温度为-60℃的深冷工程。涡轮膨胀机一般由涡轮叶轮、压气机叶轮、喷嘴环、转轴空轴承套和体等组成。
制冷原理：压缩空气在喷嘴环的收敛形通道中加速，使压力能转变为气体动能，形成高速气流推动涡流及转子高速旋转，气流在涡轮中膨胀并改变方向，从涡轮叶轮出口排出，气体动能转变为机械功，被同轴的压气机叶轮吸收，从而使涡轮出口的空气温度降低，得到冷量。
空气的制冷温度远不及液氮低，粉碎橡胶前进行必要的降温处理是必要的，但并非一定要冷冻到橡胶的玻璃化温度才能得到有效的粉碎。因为冷冻的目的有两个：一是用于抵消粉碎时产生的摩擦热；二是可降低胶粒中弹性体组分分子的活动性，使其易于粉碎，提高胶粉产量。天然橡胶在0℃时弹性大幅度下降，达-76℃时完全脆化。实践证明，将其冷冻到这两个温度间的某一温度，使其硬化便可实现上述两个目的。基于这一观点，为了降低粉碎作业的成本，研究开发了空气低温粉碎系统。
胶粉空气低温粉碎系统的关键是空气制冷技术和适宜的粉碎方式及系统的组合，空气低温冷冻胶粉生产中的制冷技术主要采用压缩空气涡轮制冷技术，为适应此制冷技术需选择相应的粉碎设备。常用的粉碎设备包括离心式粉碎机和气流磨。
（1) 空气冷冻粉碎橡胶制粉的生产流程 整个流程由两大部分组成：常温粉碎部分和低温粉碎部分。常温粉碎由轮胎破碎、粗碎、细碎、磁选筛分、物料输送、料仓等组成。低温冷冻粉碎由气源干燥净化、制冷、冷冻、粉碎、筛分分级、称重包装和测控等组成。两个部分可连贯，也可分别独立生产运行。常温粉碎按生产要求可单班、二班或三班生产，低温冷冻粉碎制粉部分三班连续生产，生产流程如图3-6所示。
（2) 生产流程说明 本生产流程的空气制冷系统，采用闭式循环系统。空压机将吸人的空气压缩后，经油水分离器和空气干燥、过滤器后，成为无尘的干气，其露点温度降低至-70℃以下，此净化的干气进入换热器，换热器分两级，先送入一级换热器，然后与从二级换热器逆流来的冷空气热交换，吸收冷能，使温度下降后进入二级换热器，与从冷冻出来的空气进行第二次换热。使温度进一步降低后，进入涡轮。被从冷冻室和低温粉碎机返回的尾气冷却，温度降至80℃左右，再经涡轮膨胀机组制冷，温度降至－140℃左右，此深冷空气被送入冷冻室，与胶粒进行热交换，将胶粒从常温冷冻到脆化温度（-80℃以下）。从冷冻室出来的冷气，分成两路：一路回至换热器；另一路进入低温粉碎机，以补充低温粉碎机所需的冷量，然后和胶粉一起排出低温粉碎机，经分离器分离，被分离出来的胶粉进入筛分机，而冷气则经低温除尘器后与前一路冷气汇合，一起进入换热器以冷却进入涡轮膨胀机的干气，最后仍回到空压机的空气吸人口，开始下二个空气循环。
胶粉经干燥后在冷冻室内被冷冻到脆化温度（-80℃) 以下后，进入低温粉碎机粉碎成胶粉，再经气固分离器分离出胶粉输入筛分机，进行残余纤维筛分和胶粉分级，把掺混在胶粉中的纤维绒筛分出后，各级胶粉输入成品贮仓，最后经电子秤称量，包装进库。
（3) 主要设备
①空气涡轮膨胀机组 它是提供冷源的关键设备。机组由涡轮膨胀机、测控报警系统和和供油系统组成，并组装成砌块形式，其工作特点是：降温速度快，效率高，容易获得－140℃以下的低温，产冷量大；工作可靠，使用维护方便。
②冷冻室 它是制粉系统关键设备之一。使胶粉在一定时间内从表至里全部冷冻到玻璃化温度，是低温精细胶粉制备中的关键问题之一。本装置采用的冷冻室是一种新型的气体－固体热交换器，具有结构紧凑”工作可靠、低温性能好、效率高、节能和综合效益好等特点。
③低温粉碎机 它是制粉系统设备之一，其性能的优劣直接影响到胶粉的细度、产量和整套装置的经济效益。
本装置采用新型低温粉碎机，单台产量为700kg/h, 工作平稳、可靠，粉碎效果好。
④控制系统一低温冷冻粉碎流程的压力、温度、流量、电流、转速、振动等参数以及主要设备运行状态，全部采用信号远传，计算机监测、报警、实时屏幕显示和记录，系统运行可靠、平稳，大大减少了生产操作人员。
（4) 工艺特点
①空气循环涡轮制冷，降温速度快，技术先进。
②空气代替液氮作制冷剂，能耗低，地区适应性和经济效益好，符合国情。
③常温粉碎和低温粉碎形成独立或连贯的生产线。
④废轮胎的处理量大，建年产2000~10000t胶粉的工业化生产线，可获得40~120目、性能良好的精细胶粉。
⑤ 封闭式生产线，计算机测控，自动化生产，安全可靠。
⑥噪声小，无废水、废气、粉尘等污染。（文章摘自废橡胶综合利用分会）