一种连续化裂解工艺及设备的制作方法

本发明涉及石油、化工、裂解领域，具体提供了一种连续化裂解工艺及设备。

背景技术：

众所周知，裂解是指只通过热能将一种样品(主要指高分子聚合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)的化学过程，裂解不仅为现代社会大量产生的废弃物(例如废轮胎、废橡胶等)的处理找到了良好的解决方法，而且对资源减少、能源紧张的改善提供了新的方案，可以提供大量的基础工业原料和能源来源，如炭黑、铁丝可燃油气等，是未来解决各种资源危机的手段之一。但是，目前所有的裂解过程都是将待裂解的物质放入裂解器内进行裂解，待裂解的物质与裂解器直接接触，由于裂解温度过高，很容易造成设备内部结焦，缩短使用寿命，增加生产能耗，而且一般在裂解前需要对物料进行破碎后再置于高温环境下进行裂解，这样对于破碎不均匀的物料而言由于受热效果降低裂解效果大大降低，同时物料直接进入高温环境也极易易发生结焦等情况，这样就使得原料利用率大大降低，且对于裂解装置的寿命有很大的影响。另外，现有的裂解过程中，被裂解的物料都是分布在裂解仓底部，裂解过程中新旧原料混合也容易导致裂解仓内部结焦，传热效率差，而且仅仅利用了裂解仓底部区域，空间利用率低，处理量低，热能的利用率低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种连续化裂解工艺及设备，采用本发明可以大幅度提高裂解效率，并且具有自清洗功能，有效避免裂解器内部结焦，从而提高了导热效率，大大延长了设备使用寿命，节约了裂解所需能耗。

本发明所述的一种连续化裂解工艺，包括连续的进料、裂解和出料过程，所述的裂解为滚动裂解，含有待裂解物料的导热箱进入裂解器并在裂解器内滚动裂解。

本发明所述的待裂解的物料可以为整体的或者被切成碎块的废旧塑料、废旧轮胎等一切可以裂解的物质，可以与各种裂解工艺连用。

本发明所述的导热箱为可滚动的带有排气结构的导热箱体，是可以实现气态产物和固体物质分离的装置。其内部空腔可以放置各种形状的待裂解的物料，导热箱可以选择与待裂解物料适配的网格状箱体，例如空心圆柱形，也可以选择与待裂解物料适配的球形网格状箱体。在实际工作过程中，可以根据待裂解的物料的性质不同，设定不同的裂解温度以及停留时间。本发明采用导热箱作为单位体积，将粉碎后的废轮胎或整胎置于其中，从而形成单独的裂解环境，避免不同导热箱中物料裂解程度不同导致的相互影响。本发明所述的待裂解的物质是在导热箱内发生裂解，待裂解物料不会与裂解器发生直接的接触，有效的避免了裂解器内部结焦，从而提高了换热效率。

在裂解过程中，所述的裂解为立式滚动裂解，含有待裂解物料的导热箱立式进入裂解器并在裂解器内立式滚动裂解。以导热箱作为单位体积，随着导热箱的前进运动，物料和物料之间存在相对运动，不仅使得物料之间的传热效率提高，而且整个导热箱内的物料在不断地运动翻转过程中，可以多次不断地与加入后位于裂解器底部的催化剂持续均匀接触，增加了物料与催化剂的接触面积和接触频率，裂解效率增大。而现有技术中，催化剂和物料都位于底部，只有裂解完了上面的物料，催化剂才会进一步和下面的物料接触，裂解效率差。

本发明中，导热箱随着裂解器公转的同时也存在自转，在自转和公转的共同作用下，导热箱与裂解器之间、待裂解物料与导热箱之间甚至同一个导热箱内的物料和物料之间都存在不同程度的相对运动，进而有效的避免了结焦，即使有结焦出现，由于时刻存在的相对运动，结焦也可以被立即清除，实现了自清洗功能，从而能保证了整个裂解过程中的传热导热效率，使得裂解更加充分，保证了裂解连续稳定的运行。

另外，本申请采用含有待裂解物料的导热箱立式进入裂解器，具体使用时，可以通过控制导热箱与导热箱之间的间隔实现处理量的控制调节。含有待裂解物料的导热箱在裂解器内立式运动裂解，避免了物料平铺于裂解器底部的问题，而且充分利用了裂解器的上部空间，提高了热能利用率。

裂解过程末端导热箱与裂解后的固体物质分离。分离后的导热箱可以被继续装入新的待裂解物质使用。本发明所述的导热箱还具有蓄热导热作用，保证了裂解的顺利进行。所述的分离可以采用震荡分离。

综上所述，本发明采用立式滚动裂解，含有待裂解物料的导热箱立式进入裂解器并在裂解器内立式滚动裂解，实现了自清洗功能，有效避免裂解器内部以及导热箱中结焦现象的产生，提高了传热导热效率，节约了能源，降低了能耗，而且增大了催化剂与待裂解物料的接触面积，提高了裂解效率，保证了裂解连续稳定的运行。

为了保证上述工艺的顺利完成，本发明还提出了一种连续化裂解设备，该设备包括裂解器和滚动进入裂解器并在裂解器内滚动的导热箱；所述的裂解器上设置有导热箱进口和导热箱出口；裂解器内部设置有带动导热箱滚动的旋带。

优选的，所述的滚动为立式滚动。

所述裂解器末端设有振荡装置，且裂解器末端对应振荡装置的位置上连接有与裂解器同轴但内径大于裂解器内径的筒体。

当裂解完成后，含有固体物质的导热箱经过振荡装置后，与部分固体物质实现分离。所述的振荡装置为设置在裂解器末端并且在裂解器内壁呈圆周分布的加强筋。含有固体物质的导热箱经过该振荡装置时，由于加强筋的作用，导热箱发生振荡，部分固体物质被振荡分离，下落至与裂解器同轴但内径大于裂解器内径的筒体内排出，导热箱从导热箱出口排出。

另外，本发明所述的振荡装置也可以采用在旋带上设置凸起等等，只要能够起到振荡导热箱的作用即可。

另外，为了保证了待裂解物质在密封状态下被送入裂解仓进行裂解，本发明还包括一进料装置，该装置包括与裂解器直接连接的进料仓，所述的进料仓包括顺次连接的1#预热装置，1#置换室，2#置换室和2#预热装置；所述的进料仓的末端设置有翻转机构I；所述的1#预热装置与1#置换室之间设置有1#阀门；所述的1#置换室与2#置换室之间设置有2#阀门；所述的2#置换室与2#预热装置之间设置有3#阀门；所述的翻转机构I由翻转轴I和U形托架I组成；所述的1#预热装置，1#置换室，2#置换室和2#预热装置的底部均设置有与U形托架底面齐平的输送装置；所述的2#预热装置上设置有压力调节装置；所述的1#置换室，2#置换室和2#预热装置均与管道相连接；所述的进料仓后部为弧形。

所述的输送装置为现有技术，可为间隔设置的传送带。

使用前，1#阀门、2#阀门、3#阀门处于关闭状态，同时管路不断向1#置换室、2#置换室与2#预热装置中通入水蒸气，氮气，二氧化碳等惰性气体，对相应腔室起到了一定的密封作用。使用时，将装有废旧轮胎的导热箱送入1#预热装置，由于1#阀门与进料仓前端的接触处存在一定的空隙，1#置换室中的惰性气体会进入1#预热装置，对导热箱起到了一定的预热作用同时起到部分气体置换的作用，预热完毕；打开1#阀门，此导热箱将经过1#预热装置预热后的导热箱送入1#置换室，然后关闭1#阀门，通过管道向1#置换室中通入水蒸气，氮气，二氧化碳等惰性气体对1#置换室中的空气进置换和加热，此时1#置换室内形成一定的压强P1，置换完毕；打开2#阀门，将导热箱送入2#置换室进行置换，然后关闭2#阀门，通过管路连续向2#置换室中输送水蒸气，氮气，二氧化碳等惰性气体对2#置换室中的空气进置换，此时2#置换室内形成一定的压强P2，置换完毕；打开阀门3，将导热箱送入2#预热装置进行预热，此预热过程中管路连续向2#置换室中输送水蒸气，氮气，二氧化碳等惰性气体，2#预热装置内会形成一定的压强P3，此工段的压强值与裂解仓的压强值一致，加热完毕；将导热箱送入翻转装置，当导热箱正好置入到U形托架I时，翻转机构I在翻转轴I转动的带动下旋转，U形托架I将导热箱由卧式旋转为立式，为后续立式裂解过程做准备。本发明中所述的导热箱连续输入至1#预热装置，重复着其在进料仓的上述动作。

更进一步的，所述的2#预热装置上设置有压力调节装置，由于管道中惰性气体的进入会导致进料仓中压强的浮动，为了确保裂解器中压强的稳定性，可通过此压力调节装置进行调节。

由于U形托架I与进料仓底部并不直接接触，为了保证导热箱能够顺利的进入U形托架I，可以在进料仓底部设置与U形托架I底面齐平的料道，这样导热箱从2#预热装置排出后可以在自身重力作用下直接滑动入位；而为了方便U形托架I旋转，进料仓后部设计为弧形。

为了改变了现有技术中采用机械结构密封出料的现状，克服了其结构复杂、体积巨大的弊端的问题，本发明还包括一出料装置，该装置包括与裂解器直接连接的出料仓，所述出料仓末端设置有翻转机构II，且翻转机构II对应的出料仓上连接有水平向下倾斜的出料道，所述出料道底部伸入冷却水箱中；

出料装置的具体技术方案是：

一种连续化裂解出料装置，包括与裂解装置直接连接的出料仓，所述出料仓末端设置有翻转机构II，且翻转机构II对应的出料仓上连接有水平向下倾斜的出料道，所述出料道底部伸入冷却水箱中；

所述翻转机构II由翻转轴II和U形托架II组成；

所述出料道中部设置有可开启的密封阀门；

采用这种结构的出料装置，裂解完成的原料与导热箱一起在裂解器末端排出，由于采用的是立式运动，导热箱最终从裂解器中滚动出来，此时就可以进入出料仓并滚动到翻转机构II的U形托架II上，此时翻转机构II在翻转轴II转动的带动下旋转，U形托架II将导热箱由立式旋转为卧式，导热箱在自身重力作用下从U形托架II内滑出进入出料仓，由于出料仓为水平向下倾斜设置，导热箱可在其中向下滑动；由于整个出料装置是与裂解装置直接连接的，为了保证裂解装置内部与外界的密封，发明人在出料道中部设置有可开启的密封阀门，并且可以通过阀门的开启来控制整个装置的出料速度；为了确保密封效果，必须保证出料道底部伸入冷却水箱中，且冷却水箱中必须没过出料道底部，从而形成水封；在采用了上述措施之后，当阀门开启时，导热箱从出料道继续下滑，当完全滑过阀门时阀门关闭；导热箱则直接滑入冷却水箱内，通过冷却水对其进行冷却；同时冷却水局部受热蒸发为水蒸气，从而布满阀门后侧的出料道，进一步提高密封的效果；同时由于阀门两侧的温度差，使得外侧的气体无法进入到出料装置内，也就无法进入到裂解器中；通过上述诸多手段都能确保裂解器的密封效果；而导热箱经过冷却水的充分冷却后即可进入后续工艺对导热箱内的物料进行分离；可见采用上述结构的出料机构，结构简单密封效果好，特别适合于采用导热箱裂解的裂解工艺使用。

更进一步的，冷却水箱上设置有水位平衡装置，由于导热箱入水以及冷却水受热蒸发等原因会导致冷却水箱内水位的波动，而为了确保出料道底部出料口一直未予冷却水箱水线之下；发明人采用了上述的水位平衡装置，该装置可以自动检测水位的变化并向水箱中补水或排水。

由于U形托架II与出料仓底部并不直接接触，为了保证导热箱能够顺利的进入U形托架II，可以在出料仓底部设置与U形托架II底面齐平的料道，这样导热箱从裂解装置排出后可以在自身重力作用下直接滑动入位；而为了方便U形托架II旋转，出料仓后部设计为弧形。本发明所述的出料装置，利用冷却水箱起到了密封和冷却出料的双重作用，实现了连续化密封出料。

综上所述，本发明采用立式滚动裂解，含有待裂解物料的导热箱滚动进入裂解器并在裂解器内滚动裂解，可以大幅度提高裂解效率，并且实现自清洗功能，有效避免裂解器内部以及导热箱中结焦现象的产生，提高了传热导热效率，节约了能源，大大延长了设备使用寿命，而且增大了催化剂与待裂解物料的接触面积，提高了裂解效率，保证了裂解连续稳定的运行。另外，本发明在相应的裂解工艺基础上改进相应的裂解设备，并且辅以相应的进料装置和出料装置，进一步实现了裂解的稳定连续运行。

附图说明

图1为本发明所述的裂解器结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明所述的进料装置结构示意图；

图4为本发明所述的出料装置结构示意图；

图5为本发明所述的球形导热箱结构示意图；

图中：1为裂解器，1-1为导热箱进口，1-2为导热箱出口，1-3为振荡装置，1-4为筒体；

2为进料装置，2-1为1#预热装置，2-2为1#阀门，2-3为1#置换室，2-4为2#阀门，2-5为2#置换室，2-6为3#阀门，2-7为压力调节装置，2-8为2#预热装置，2-9为翻转机构I，2-10为U形托架I，2-11为翻转轴I，2-12为管道；

3为出料装置，3-1为出料仓，3-2为密封阀门，3-3为出料道，3-4为冷却水箱，3-5为水位平衡装置，3-6为翻转机构II，3-7为U形托架II，3-8为翻转轴II；

4为导热箱。

具体实施方式

工艺实施例1

一种连续化裂解工艺，包括连续的进料、裂解和出料过程，其特征在于：所述的裂解为滚动裂解，含有待裂解物料的导热箱进入裂解器并在裂解器内滚动裂解。

裂解过程末端导热箱与裂解后的部分固体物质分离。

所述的导热箱是可以实现气态产物和固体物质分离的装置。

工艺实施例2

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解和出料过程，所述的裂解为立式裂解，含有待裂解物料的导热箱立式进入裂解器并在裂解器内立式运动裂解。

裂解过程末端导热箱与裂解后的固体物质分离。

所述的导热箱是可以实现气态产物和固体物质分离的装置。

工艺实施例3

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解和出料过程，所述的裂解为立式裂解，含有待裂解物料的导热箱立式进入裂解器并在裂解器内立式运动裂解。

裂解过程末端导热箱与裂解后的固体物质分离。

所述的导热箱是可以实现气态产物和固体物质分离的装置。

所述的分离采用振荡分离。

设备实施例1

一种连续化裂解设备，该设备包括裂解器和滚动进入裂解器并在裂解器内滚动的导热箱；所述的裂解器上设置有导热箱进口和导热箱出口；裂解器内部设置有带动导热箱滚动的旋带。

所述裂解器末端设有振荡装置且裂解器末端对应振荡装置的位置上连接有与裂解器同轴但内径大于裂解器内径的筒体。

设备实施例2

一种连续化裂解设备，该设备包括裂解器和滚动进入裂解器并在裂解器内滚动的导热箱；所述的裂解器上设置有导热箱进口和导热箱出口；裂解器内部设置有带动导热箱滚动的旋带。

所述的滚动为立式滚动。

所述裂解器末端设有振荡装置且裂解器末端对应振荡装置的位置上连接有与裂解器同轴但内径大于裂解器内径的筒体。

所述的导热箱为待裂解物料适配的网格状箱体。

所述的振荡装置为设置在裂解器末端并且在裂解器内壁呈圆周分布的加强筋。

设备实施例3

一种连续化裂解设备，该设备包括裂解器和滚动进入裂解器并在裂解器内滚动的导热箱；所述的裂解器上设置有导热箱进口和导热箱出口；裂解器内部设置有带动导热箱滚动的旋带。

所述的滚动为立式滚动。

所述裂解器末端设有振荡装置且裂解器末端对应振荡装置的位置上连接有与裂解器同轴但内径大于裂解器内径的筒体。

所述的导热箱为待裂解物料适配的球形网格状箱体。

所述的振荡装置为设置在裂解器末端并且在裂解器内壁呈圆周分布的加强筋。

设备实施例4

一种连续化裂解设备，该设备包括裂解器1和滚动进入裂解器1并在裂解器1内滚动的导热箱2；所述的裂解器1上设置有导热箱进口1-1和导热箱出口1-2；裂解器1内部设置有带动导热箱4滚动的旋带。

所述的滚动为立式滚动。

所述裂解器1末端设有振荡装置1-3且裂解器1末端对应振荡装置1-3的位置上连接有与裂解器1同轴但内径大于裂解器内径的筒体1-4。

所述的导热箱4为待裂解物料适配的网格状箱体。

所述的振荡装置1-3为设置在裂解器1末端并且在裂解器1内壁呈圆周分布的加强筋。

进料装置2与裂解器1导热箱进口1-1连接；出料装置3与裂解器1导热箱出口1-2连接。

所述的进料装置2，包括与裂解器1直接连接的进料仓，所述的进料仓包括顺次连接的1#预热装置2-1，1#置换室2-3，2#置换室2-5和2#预热装置2-8；所述的进料仓的末端设置有翻转机构I2-9；所述的1#预热装置2-1与1#置换室2-3之间设置有1#阀门2-2；所述的1#置换室2-3与2#置换室2-5之间设置有2#阀门2-4；所述的2#置换室2-5与2#预热装置2-8之间设置有3#阀门2-6；所述的翻转机构I2-9由翻转轴I2-11和U形托架I2-10组成；所述的1#置换室2-3，2#置换室2-5和2#预热装置2-8均与管道2-12相连接。

所述的2#预热装置2-8上设置有压力调节装置2-7。

所述的1#预热装置2-1，1#置换室2-3，2#置换室2-5和2#预热装置2-8的底部均设置有与U形托架I2-10底面齐平的输送装置。

所述的进料仓后部为弧形。

所述的出料装置3，包括与裂解器1直接连接的出料仓3-1，所述出料仓3-1末端设置有翻转机构II3-6，且翻转机构II3-6对应的出料仓3-1上连接有水平向下倾斜的出料道3-3，所述出料道3-3底部伸入冷却水箱3-4中；

所述翻转机构II3-6由翻转轴II3-8和U形托架II3-7组成；

所述出料道3-3中部设置有可开启的密封阀门3-2。

冷却水箱3-4上设置有水位平衡装置3-5。

出料仓3-1底部设置有与U形托架II3-7底面齐平的料道。

出料仓3-1后部为弧形。