专利名称：热化学处理设备的制作方法
热化学处理设备
技术 领域本发明涉及一种热化学处理设备，其可省时、省力自动化的快速进行批次化的交 换料作业，且可提高设备操作安全性及降低设备能源的耗损，进而达到提高设备使用率的 批次式进料的目的。
背景技术：
近几年来，生质燃料为国内、外再生能源技术发展的重点，发展生质燃料技术除了 可以降低对石油能源的依赖与减缓温室效应外，以农业、畜牧业、工业废弃物等(如枝叶、 粪便、有机污泥)为生质燃料的原料来源时，还能达到废弃物处理与环境保护的功能。热化 学法的生质燃料技术主要是将有机原料在高压高温的环境中进行热化学反应，于完成热化 学反应后，再以后段的萃取作业，即可获致所需的生质燃料或前处理原料；目前热化学法生 质燃料技术的处理设备以进料方式来区分，可分为连续式进料及批次式进料，以下就其设 备及缺弊加以说明如下1、连续式进料请参阅图1，其为美国第7，473，285号专利案，其是于管路10的一 端装设一可供原料送入的入料口 11，管路10上另设有第一输送装置12，而可将原料以连续 的方式送入第一压力槽13及第二压力槽14，接着管路10上的第二输送装置15再将原料送 入反应区16加热，以进行热化学反应，完成热化学反应后，再将反应后的混合物排送至冷 凝装置17进行冷凝回收，最后再送至分离装置18予以分离，以萃取出生质燃料；该连续式 进料的设备其虽可非常便于原料的装填料作业，但其仍有如下的缺弊A.该设备因反应区16与冷凝装置17及分离装置18间并无设置遮断阀件，使得反 应区16进行加热反应时，热气会传送至冷凝装置17，而必须同时启动冷凝装置17及分离装 置18，而启动冷凝装置17及分离装置18的同时，反应区16形同释压状态，导致反应区16 不易达到反应的临界压力，而增加操作上的困难度。B.该设备于反应区16完成反应后的混合物含有固体、液体及气体成份，混合物由 反应区16输送至冷凝装置17时，因固体流动能力较差，在长期操作下，容易沉积、阻塞输送 管路或输送装置，而无法长期稳定的使用。2、批次式进料请参阅图2、图3，其为中国台湾第I 300804号专利案，其反应槽 20包括有槽体21及封盖22，槽体21于外部装设有加热器23，以对槽体21内部加热，封盖 22上装设有由动力机构24驱动的搅动杆25，并使搅动杆25延伸伸入于槽体21内，以对槽 体21内的原料进行搅拌，而槽体21与封盖22以环列的螺栓26锁固密封，进而可于槽体21 内进行有机原料的热化学反应，于完成反应后，可将槽体21与封盖22分离，再将槽体21内 的反应物取出，于重新装填有机原料后，即可以批次的方式再次进行热化学反应；该批次式 进料的设备其虽可避免如连续式进料的输送管路阻塞的问题，但其仍有如下的缺弊A.该设备的槽体21与封盖22以环列的螺栓26锁固密封，因此在进行装料、出料 的开关盖作业时，需反复锁紧与松开螺栓26，该费力、费时的开关盖作业，不利于反应槽20 的产业放大运用与自动化。
B.由于加热器23装设于槽体21外部，使得槽体21直接受热加温，而槽体21与封 盖22间除螺栓26锁固外，另设有密封环垫，槽体21直接受热所产生的高温，容易导致密封 环垫的毁损，而降低其使用寿命。C.该设备因欠缺冷凝装置，使得反应完成后，反应槽20仍处于高温、高压的状态， 然为了提高生质燃料的生成率，避免生质燃料在打开封盖22时散失，反应槽21需长时间自 然冷却降温，使反应槽21内生质燃料冷凝后，才可以打开封盖22取出生成物，导致制程时 间过长。D.于反应槽20内取出反应物并重新装填原料，以进行下一批次的热化学反应时， 由于反应槽20已经自然冷却而需重新加热到反应温度，且因反应槽20为耐高温、高压的容 器，反应槽20需为厚度足够的金属结构才能达到强度要求，因此反应槽20的重量相当重， 相对的导致反应槽20反复重新加热所需热能与成本相对提高。有鉴于此，本发明人遂以其多年从事相关行业的研发与制作经验，针对目前所面 临的问题深入研究，经过长期努力的研究与试作，终究研创出一种不仅可省时、省力、自动 化的快速进行批次化的交换料作业，且可缩短制程时间、降低设备能源耗损，达到有效提升 设备产能及设备操作安全性的热化学处理设备，并借以大幅改善现有技术的缺弊，此即为 本发明的设计宗旨。
发明内容
本发明的目的一是提供一种批次式进料的热化学处理设备，其处理槽的槽口以一 封盖盖合，并于封盖与处理槽间设有密封环垫，以封闭处理槽的槽口，再以一封盖紧闭装置 锁合处理槽及封盖，而可快速的将处理槽与封盖密封固定，即可对处理槽内的原料加热进 行热化学反应，完成热化学反应后，启动封盖紧闭装置使处理槽与封盖分离，以进行下一批 次的入、出料作业，进而不需费力、费时的拆装螺栓，达到省时、省力的快速进行批次化的交 换料作业。本发明的目的二是提供一种批次式进料的热化学处理设备，其处理槽延伸于外部 以排放管链接冷却装置，并于该排放管上设有启闭阀，于处理槽进行热化学反应时，可关闭 启闭阀，而于完成热化学反应时，则开启启闭阀，使高压高温反应生成的高温流体排放至冷 却装置，以使处理槽释压并进行生成物的冷凝回收，而不需耗费长时间自然冷却降温及释 压，以缩短制程时间，达到有效提升设备产能及设备操作安全性的目的。本发明的目的三是提供一种批次式进料的热化学处理设备，其处理槽高压高温反 应生成的高温流体排放至冷却装置后，可使得处理槽释压并进行生成物的冷凝回收，处理 槽于完成释压后，即可启动封盖紧闭装置，以进行下一批次的交换料作业及热化学反应，由 于处理槽并未自然冷却降到低温，而仍处于较高温的状态，因此进行下一批次的热化学反 应时，不需由低温重新开始加热到反应温度，进而达到有效降低设备能源耗损的目的。 本发明的目的四是提供一种批次式进料的热化学处理设备，其处理槽内设有加热 装置，该加热装置包含一环座，并于该环座周侧设加热器，使得承装原料的容器架置于环座 后，可由加热器直接对该容器加热，以进行热化学反应，由于加热器装设于环座周侧，而不 会将大量的热能传导至处理槽的槽壁，不但可确保封盖与处理槽间的密封环垫的使用寿 命，且可提高对容器的热传效果，进而有效降低设备能源耗损的目的。
本发明的技术方案是一种热化学处理设备，其包括处理槽；加热装置，其设置于该处理槽内侧，包含一环座，并于环座周侧装设加热器；容器，供承装原料，并架置于该加热装置上；封盖，其盖合于处理槽的槽口，并与处理槽 间设有密封环垫；以及封盖紧闭装置用以将封盖与处理槽密封固定。所述的热化学处理设备，其中，该加热装置的环座上方为具有较大开口的圆锥状， 而容器上方为具有较大开口的圆锥状，以架置于加热装置的环座内。所述的热化学处理设备，其中，更于加热装置上设有供环座设置的脚座，该脚座设 于处理槽的底部。所述的热化学处理设备，其中，更设有输送装置，该输送装置设有一架置处理槽的 载台，该载台并由平移驱动机构驱动平移。所述的热化学处理设备，其中，更于输送装置上设有驱动载台升降位移的升降驱 动机构。所述的热化学处理设备，其中，该处理槽于槽口处向外延伸设有供封盖紧闭装置 锁合的凸缘，该封盖固定架设于机架上，封盖于环侧延伸设有供封盖紧闭装置锁合的卡缘， 于下方则设有套合于处理槽槽口的套柱，并于套柱的外环面套设密封环垫，以封闭处理槽 的槽口。所述的热化学处理设备，其中，该封盖紧闭装置设有多个弧形且具有内凹环槽的 夹套，各夹套分别连设有推移驱动机构，使各夹套由外侧向内平移，以抵靠锁合处理槽及封盖。所述的热化学处理设备，其中，该封盖设于机架上，封盖的环侧延伸设有多个供封 盖紧闭装置锁合的外凸齿，并于下方设有密封环垫，以封闭处理槽的槽口。所述的热化学处理设备，其中，该封盖紧闭装置设有结合于处理槽槽口外侧的环 套，环套的内环面上方设有多个对应封盖外凸齿的内凸齿，并于环套连结旋转驱动机构，以 带动环套转动，锁合处理槽及封盖。所述的热化学处理设备，其中，更于机架上枢设一摆臂，该摆臂其前端部连结封 盖，后端部则连结顶升驱动机构，以使封盖摆动盖合处理槽的槽口。所述的热化学处理设备，其中，更于封盖上架设一由动力机构驱动的搅拌棒，并使 该搅拌棒穿伸至处理槽内，以对容器内的原料作均勻的搅拌。所述的热化学处理设备，其中，该封盖上装设有一由处理槽延伸于外部的导入管， 以供输入流体，并提供作为热化学反应的添加剂使用。所述的热化学处理设备，其中，更设有以排放管连通至处理槽的冷却装置，以对反 应生成的流体进行冷凝回收。
图1 为美国第7，473，285号专利案的示意图；图2 为中国台湾第I 300804号专利案的外观示意图；图3 为中国台湾第I 300804号专利案的剖面示意图；图4 为本发明处理槽的剖面示意图；图5 为本发明处理槽架置容器的剖面示意图6 为本发明的架构示意图；图7 为本 发明处理槽与封盖盖合的外观示意图；图8 为本发明处理槽与封盖盖合的剖面示意图；图9 为本发明另一实施例的架构示意图；图10 为本发明另一实施例的处理槽与封盖盖合的剖面示意图。附图标记说明 现有部份10-管路；11-入料口； 12-第一输送装置；13-第一压力槽；14-第二压 力槽；15-第二输送装置；16-反应区；17-冷凝装置；18-分离装置；20-反应槽；21-槽体； 22-封盖；23-加热器；24-动力机构；25-搅动杆；26-螺栓；本发明部份30_处理槽；301-凸缘；302-脚座；303-环座；304-加热器；31-容 器；32-滑轨；33-载台；331-平移驱动机构；332-升降驱动机构；34-机架；35-封盖； 351-卡缘；352-套柱；353-密封环垫；36-搅拌棒；37-动力机构；38-夹套；381-内凹环槽； 39-夹套；391-内凹环槽；40-推移驱动机构；41-推移驱动机构；42-导入管；43-排放管； 431-启闭阀；44-冷却装置；50-处理槽；52-滑轨；53-载台；531-平移驱动机构；54-机架； 541-摆臂；542-顶升驱动机构；55-封盖；551-外凸齿；552-密封环垫；56-环套；561-内 凸齿；562-凸耳；563-凸耳；57-旋转驱动机构；58-旋转驱动机构。
具体实施例方式为使贵审查委员对本发明作更进一步的了解，兹举一较佳实施例并配合图式，详 述如后请参阅图4、图5，本发明的热化学处理设备，其处理槽30于槽口处向外延伸设 有凸缘301，于槽内则设有加热装置，该加热装置包含一上方具有较大开口的圆锥状环座 303，并于该圆锥状环座303周侧装设有加热器304，该圆锥状环座303设置于处理槽30内 部的脚座302，于本实施例中，该脚座302设于处理槽30底部，在其他应用上，该脚座302亦 可设于处理槽30的槽壁上，而由加热器304加热于环座303，并通过脚座302的区隔，可使 得加热器304不会直接加热于处理槽30的槽壁上，以避免大量的热能传导至处理槽30，而 降低设备能源的耗损，较佳地，该脚座302与处理槽30之间更可增设隔热材(图面未示)， 以进一步提升隔热效果；一承装原料(如藻类、枝叶、粪便、有机污泥、木质纤维等有机原 料)的容器31，其上方为具有较大开口的圆锥状，该容器31可以吊送装置(如天车)吊送 并架置于处理槽30的环座303内，并使容器31紧密贴合于环座303内，以提高热传效果， 进而加热器304可对容器31内的原料加热。于本实施例中，该环座303与该容器31均呈 圆锥状，但本发明的应用并不以此为限，该环座303与该容器31亦可为圆筒状，或其他能相 互对应的形状。请参阅图6、图7、图8，本实施例的处理槽30可架置于一输送装置上，该输送装置 包含一可由平移驱动机构331驱动，而于滑轨32上平移的载台33，且该载台33可由升降驱 动机构332驱动而作升降位移，处理槽30架置于载台33上后，即可由输送装置带动移入至 作业区或移出至交换料区；一固定架设于机架34上的封盖35，其环侧延伸设有卡缘351，并 于下方设有可套合于处理槽30槽口的套柱352，其中该套柱352的外环面套设有密封环垫 353，而于输送装置的载台33以升降驱动机构332驱动顶升处理槽30与封盖35盖合时，密封环垫353可 封闭处理槽30的槽口，另于封盖35上架设一可由动力机构37驱动的搅拌棒 36，该搅拌棒36于封盖35穿伸至处理槽30内，而可对容器31内的原料作均勻的搅拌，以促 进容器31内原料的热化学反应；一架设于机架34上的封盖紧闭装置，其包含有多个夹套， 于本实施例中，该多个夹套为弧形的夹套38、39，夹套38、39于内侧分别设有内凹环槽381、 391，以对应处理槽30的凸缘301及封盖35的卡缘351，另夹套38、39分别由推移驱动机构 40,41驱动由外侧向内平移，而于输送装置顶升处理槽30与封盖35盖合后，再以夹套38、 39的内凹环槽381、391，由外侧向内抵靠压夹处理槽30的凸缘301及封盖35的卡缘351， 而可快速的将处理槽30与封盖35锁合密封固定，加热器304即可对处理槽30内的原料加 热进行热化学反应，由于加热器304对环座303直接加热，并通过脚座302的区隔，可避免 大量的热能传导至处理槽30，使得与处理槽30接触的密封环垫353不会因直接的高温而 毁损，且该密封环垫353因装设于封盖35的套柱352外环面与处理槽30的槽口内缘面间， 即使反应的高温高压使得处理槽30与封盖35间产生极微小的滑移，密封环垫353仍可使 处理槽30与封盖35间保持在封闭的状态，而不会因该极微小的滑移产生外泄的情形；为使 处理槽30内快速达到高压状态，封盖35上装设有由处理槽30延伸于外部的导入管42，而 可由该导入管42输入如硫酸、氢气、一氧化碳、氮气的流体，并提供作为热化学反应的添加 剂使用；另封盖35上装设有连通至处理槽30的排放管43，该排放管43上设有启闭阀431， 并链接至冷却装置44，于处理槽30进行热化学反应时，可自动关闭启闭阀431，以保持处理 槽30内高压高温的状态，于完成热化学反应时，则开启启闭阀431，使高压高温反应生成的 高温流体排放至冷却装置44，不仅可使处理槽30释压，且可对生成物进行冷凝回收，而不 需耗费长时间自然冷却降温及释压，以缩短制程时间；完成生成物的冷凝回收后，由于处理 槽30已经释压，即可启动封盖紧闭装置，使夹套38、39脱离压夹处理槽30及封盖35，再由 输送装置将处理槽30移出至交换料区，以进行下一批次容器31的交换料，进而不需费力、 费时的拆装螺栓，达到省时、省力且自动化的快速进行交换料作业；完成交换料后，由于处 理槽30并未自然冷却降到低温，而仍处于较高温的状态，因此进行下一批次的热化学反应 时，不需由低温重新开始加热到反应温度，进而达到有效降低设备能源耗损的目的。
请参阅图9、图10，本发明另一实施例的处理槽50可架置于一输送装置上，该输送 装置包含一可由平移驱动机构531驱动，而于滑轨52上平移的载台53，处理槽50架置于 载台53上后，即可由输送装置带动移入至作业区或移出至交换料区；一枢设于机架54上的 摆臂541，其前端部连结封盖55，后端部则链接顶升驱动机构542，于顶升驱动机构542作 动时，可使得摆臂541在机架上54上枢转，进而带动前端部的封盖55摆动盖合于处理槽 50的槽口，其中，封盖55的环侧延伸设有多个外凸齿551，并于下方设有密封环垫552，而 于顶升驱动机构542驱动封盖55与处理槽50盖合时，密封环垫552可封闭处理槽50的槽 口 ；另封盖紧闭装置，其包含有结合于处理槽50槽口外侧的环套56，于本实施例中，该环套 56以螺合的方式结合于处理槽50槽口外侧，环套56的内环面上方设有多个对应封盖外凸 齿551的内凸齿561，再于环套56的外环面两侧分别设有链接旋转驱动机构57、58的凸耳 562、563，而于旋转驱动机构57、58作动时可带动环套56转动，并使环套56的内凸齿561 与封盖的外凸齿551错位或者叠合，由于环套56的内凸齿561位于封盖的外凸齿551的上 方位置，因此在环套56的内凸齿561与封盖55的外凸齿551叠合时，可利用环套56的内 凸齿561压夹封盖55，而呈闭锁状态，进而可快速的将处理槽50与封盖55锁合密封固定，使处理槽50内的原料加热进行热化学反应(本实施例处理槽50内的加热装置及冷却装置 相同于前述实施例，故不再赘述)；当完成生成物的冷凝回收后，由于处理槽50已经释压， 即可启动封盖紧闭装置，由旋转驱动机构57、58作动，使得环套56的内凸齿561与封盖55 的外凸齿551错位，环套56的内凸齿561即脱离压夹封盖55，再由输送装置将处理槽50移 出至交换料区，以进行下一批次的交换料，相同的不需费力、费时的拆装螺栓，达到省时、省 力且自动化的快速进行交换料作业。 综上，本发明不仅可省时、省力自动化的快速进行批次化的交换料作业，且可提高 设备操作安全性及降低设备能源的耗损，进而达到提高设备使用率。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落 入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种热化学处理设备，其特征在于，包括处理槽；加热装置其设置于该处理槽内侧，包含一环座，并于环座周侧装设加热器；容器供承装原料，并架置于该加热装置上；封盖其盖合于处理槽的槽口，并与处理槽间设有密封环垫；以及封盖紧闭装置用以将封盖与处理槽密封固定。
2.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，该加热装置的环座上方为具有 较大开口的圆锥状，而容器上方为具有较大开口的圆锥状，以架置于加热装置的环座内。
3.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，更于加热装置上设有供环座设 置的脚座，该脚座设于处理槽的底部。
4.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，更设有输送装置，该输送装置设 有一架置处理槽的载台，该载台并由平移驱动机构驱动平移。
5.如权利要求4所述的热化学处理设备，其特征在于，更于输送装置上设有驱动载台 升降位移的升降驱动机构。
6.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，该处理槽于槽口处向外延伸设 有供封盖紧闭装置锁合的凸缘，该封盖固定架设于机架上，封盖于环侧延伸设有供封盖紧 闭装置锁合的卡缘，于下方则设有套合于处理槽槽口的套柱，并于套柱的外环面套设密封 环垫，以封闭处理槽的槽口。
7.如权利要求6所述的热化学处理设备，其特征在于，该封盖紧闭装置设有多个弧形 且具有内凹环槽的夹套，各夹套分别连设有推移驱动机构，使各夹套由外侧向内平移，以抵 靠锁合处理槽及封盖。
8.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，该封盖设于机架上，封盖的环侧 延伸设有多个供封盖紧闭装置锁合的外凸齿，并于下方设有密封环垫，以封闭处理槽的槽
9.如权利要求8所述的热化学处理设备，其特征在于，该封盖紧闭装置设有结合于处 理槽槽口外侧的环套，环套的内环面上方设有多个对应封盖外凸齿的内凸齿，并于环套连 结旋转驱动机构，以带动环套转动，锁合处理槽及封盖。
10.如权利要求8所述的热化学处理设备，其特征在于，更于机架上枢设一摆臂，该摆 臂其前端部连结封盖，后端部则连结顶升驱动机构，以使封盖摆动盖合处理槽的槽口。
11.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，更于封盖上架设一由动力机构 驱动的搅拌棒，并使该搅拌棒穿伸至处理槽内，以对容器内的原料作均勻的搅拌。
12.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，该封盖上装设有一由处理槽延 伸于外部的导入管，以供输入流体，并提供作为热化学反应的添加剂使用。
13.如权利要求1所述的热化学处理设备，其特征在于，更设有以排放管连通至处理槽 的冷却装置，以对反应生成的流体进行冷凝回收。
全文摘要
一种热化学处理设备，其主要包括有处理槽、封盖、封盖紧闭装置、位于处理槽内的加热装置、移载处理槽的输送装置以及以排放管链接于处理槽的冷却装置；该处理槽可供架置承装原料的容器，并以输送装置将处理槽移载至与封盖盖合，再以封盖紧闭装置快速将处理槽与封盖锁合密封固定，加热装置即可对处理槽内的原料加热，并使原料于高压、高温的环境中进行热化学反应，将反应生成的高温流体排放至冷却装置，再利用封盖紧闭装置及输送装置将处理槽与封盖快速分离并移载至入料位置，以进行下一批次的入、出料作业；本设备不仅可省时、省力自动化的快速进行批次化的交换料作业，且可提高设备操作安全性及降低设备能源的耗损，进而提高设备使用率。
文档编号B01J3/00GK102049216SQ20091020747
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者洪俊宏, 郭子祯 申请人:财团法人金属工业研究发展中心