专利名称：连续式裂解装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种采用连续式裂解的装置与方法的技术改进，属于化学裂解技术领域。
背景技术：
随着化学工业技术的不断创新，在提供多种多样消费品与生活便利的同时，也产生了大量如塑料、橡胶制品等工业垃圾，此类高分子化学制品不能自然降解或是难以降解，从而给当前人类的生存环境带来了巨大的污染、占用大量的农业耕地与城市用地。目前世界各国都在针对废旧高分子化学制品投入回收再生利用的课题研究，较为成熟的工业化裂解手段是引入外部热能，以将高分子有机物的化学键打断以裂解为小分子有机物或无机物。此类使用热能裂解的设备与方法有多种，均存在耗能巨大、热量利用率低下、裂解过程漫长等缺点。如公开下述内容的在先申请专利，申请号ZL200720091524.1，名称全自动可以连续给料、出渣的裂解废塑料、废轮胎的装置，其方案是包括给出料机构、裂解机构和冷凝重组机构，所述的给出料机构主要由两段式螺旋进料器、两个物料输送机组成，在两段式螺旋进料器之间设置连接装置和密封盖板，其中一个螺旋进料器的一端经过炉膛置于裂解器内；在另一个螺旋进料器上设置带阀门的进料口和带阀门的出渣口 ；在进料口上部设置物料输送机。在出渣口的下部设置物料输送机。所述的裂解机构主要包括炉体、置于炉体内的裂解釜，在炉体与裂解釜之间设置烟道；裂解釜一端与再热式油气大分子重组器依管道连接，相连接的管道上设置过滤器和气体密封器。在裂解釜内壁上设置螺旋式叶片。在上述 方案中，进料、裂解反应与出渣是各自独立的进程，即在裂解釜中的裂解过程是间断地、不连续的。因此存在以下技术缺陷与不足:1、在每次进料与出渣进程之间实施裂解反应，整个反应进程时间较长、效率低下；2、裂解釜一次进料后进行裂解，然后是出渣、再进料，易导致外供热能的损失与泄漏。每次进行裂解反应前均需进行预热，整体裂解的能量供应与产出比较低，仍属较大能耗的装置与应用方法；3、给出料机构中不参与裂解反应，使得整体设备与生产空间的利用率较低。4、在裂解过程中，裂解釜单向旋转而导致物料堆积在末端，既不利于能量均匀分布而导致裂解率低、反应时间长，也不利于裂解后气体产物的顺利排出。有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述的连续式裂解装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种从进料、裂解到产物排出的连续式反应进程，以不间断地实施裂解反应，提高外供能量的利用率、裂解效率，有效地压缩单位物料的反应时间。
另一发明目的是，解决因单向物料推进而导致的堆积问题，提高裂解釜内部能量分布均匀性与能量吸收效率，进而进一步地提高裂解反应效率。发明目的还在于，采取不间断地进料、裂解与产物排出，无需反复针对裂解釜进行预热，装置之间的密封性能较好，不存在无谓地能量损耗。为实现上述发明目的，所述的连续式裂解装置主要包括有:设置于炉体内的裂解釜，以及用于向裂解釜内部输送被裂解物的给料器；在给料器外侧端设置有投料口，在炉体与裂解釜之间设置有裂解气体排出口和固体裂解物排出口。与现有技术的区别之处在于，给料器套设于裂解釜内部，给料器与裂解釜的轴向中心线平行或重合；
在给料器与裂解釜内部，分别设置有用于推进被裂解物从一端向另一端输送的输送装置，并且被裂解物在给料器、裂解釜内部输送的方向相反。如上述基本方案特征，整体装置采取连续式地进料、裂解与产物排出，各个环节互不影响，也不单独占用进程时间，被裂解物在给料器中即进行裂解反应，因此整体裂解反应的效率较高。在给料器、裂解釜内部，被裂解物在输送的同时进行裂解反应，由于输送方向相反而延长了路径距离，内部能量得以均匀分布，裂解反应更为充分。同时，在给料器、裂解釜内部的输送方向相反，被裂解物不会形成堆积，裂解反应更彻底。为进一步地提高输送被裂解物的均匀性、提高能量利用率，针对给料器、裂解釜内部输送装置的优化方案是，在给料器与裂解釜的内壁上，分别设置有螺旋叶片；给料器在与裂解釜的嵌套部位，与裂解釜进行固定连接；一台减速电机连接并驱动给料器或裂解釜，裂解时给料器与裂解釜具有相同的旋转速度。即一台减速电机同时驱动给料器、裂解釜，以相同的转速运行，给料器与裂解釜内壁上的螺旋叶片的旋转分布方向相反，则在给料器、裂解釜同步旋转的同时形成针对被裂解物的不同推进方向。另一优选与细化解决方案是，在给料器内部安装轴向设置的螺旋桨叶，螺旋桨叶的轴端与裂解釜固定连接；一台减速电机连接并驱动给料器或裂解釜，裂解时给料器与裂解釜具有相同的旋转速度。即给料器内部安装轴向设置的螺旋桨叶，螺旋桨叶的轴端与裂解釜固定连接；裂解釜的内壁上设置有螺旋叶片；一台减速电机连接并驱动给料器或裂解釜，裂解时给料器与裂解釜具有相同的旋转速度。即给料器内的螺旋桨叶与裂解釜内壁上的螺旋叶片的旋转分布方向相反，在一台减速电机的同时驱动下在给料器、裂解釜内部形成不同方向的推进力。为实现连续式的进料过程中，裂解产物不会从投料口外泄，可在投料口设置有密封投料阀门。基于上述改进方式，也可在固体裂解物排出口设置有密封排料阀门，以防止在连续式的产物排出过程中，内部热量或引发裂解的微波、电磁波外泄。基于相同的设计构思，为实现上述发明目的而提供下述内容的连续式裂解方法:
被裂解物通过给料器输送至炉体内的裂解釜中，被裂解物被加热至裂解温度而实施裂解反应；得到的气体裂解产物从裂解气体排出口排出至后续的过滤回收装置，固体裂解产物从固体裂解物排出口排出至后续的分解回收装置。与现有技术的区别之处在于，在裂解过程中，被裂解物依次地在给料器、裂解釜中行裂解反应；从投料到裂解产物排出裂解釜，整个反应过程是连续、不间断的。为充分地延长裂解反应路径、有效地利用外供能量实施裂解反应，可采取的改进方案是，被裂解物在给料器、裂解爸内部的输送方向相反。为提高整体装置的空间利用率、压缩裂解反应周期，可由一台减速电机连接并驱动给料器或裂解釜，裂解过程中给料器与裂解釜以相同的速度绕各自的轴向中心线旋转。另外，在投料口和固体裂解物排出口分别进行密封处理。所述的裂解反应是基于微波或电磁波的外部能源供应，即在给料器、裂解釜连续旋转的过程中，微波或电磁波渗透至被裂解物的内部，直接对被裂解物进行高温加热。如上所述，本发明连续式裂解装置及其方法具有的优点和有益效果有:1、真正实现连续式、不间断地裂解反应进程，从进料、裂解到产物排出采取连续式链式反应加工方法，能够有效地提高外供能量的利用率、裂解效率。2、提供被裂解物2个方向的裂解进程，彻底解决因局部堆积而造成的内部能量分布不均匀、能量吸收效率偏低的问题，工业化裂解反应效率较高。
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3、无需反复针对裂解釜进行预热，装置之间的密封性能较好，不存在无谓地能量损耗。4、可根据被裂解物种类、物性与所添加催化剂，针对进料与产物排出速度进行调节，从而进一步提高针对裂解装置与反应周期的控制精度，达到最优化的生产工艺。
现结合附图对本发明做进一步的说明；图1是所述连续式裂解装置的剖面示意图；图2是实施例2所示的裂解装置剖面结构示意图；图3是实施例3所示的裂解装置剖面结构示意图；图4是实施例4所示的裂解装置剖面结构示意图；如图1至图4所示，炉体1，裂解釜2，给料器3，投料口 4，裂解气体排出口 5，固体裂解物排出口 6，螺旋叶片7，减速电机8，螺旋桨叶9，密封投料阀门10，密封排料阀门11。附图中的箭头所指示的是裂解反应过程中，物料输送及裂解产物排出的方向。
具体实施例方式实施例1，如图1所示，所述的连续式裂解装置主要包括有:设置于炉体I内的裂解釜2，以及用于向裂解釜2内部输送被裂解物的给料器3。在给料器3外侧端设置有投料口 4，在炉体I与裂解釜2之间设置有裂解气体排出口 5和固体裂解物排出口 6。在投料口 4设置有密封投料阀门10，在固体裂解物排出口 6设置有密封排料阀门11。给料器3套设于裂解釜2内部，给料器3与裂解釜2的轴向中心线重合。在给料器3与裂解釜2的内壁上，分别设置有用于推进被裂解物从一端向另一端输送的螺旋叶片7。在给料器3、裂解釜2内壁上的螺旋叶片7的旋转方向相反，当给料器
3、裂解釜2沿轴向中心线方向旋转时，被裂解物在给料器3、裂解釜2内部输送的方向相反。给料器3在与裂解釜2的嵌套部位，与裂解釜2进行固定连接。减速电机8连接并驱动给料器3、同时由给料器3带动裂解釜2以相同的速度、同步地旋转。在本实施例中，可按下述内容实施所述的连续式裂解方法:被裂解物通过给料器3输送至炉体I内的裂解釜2中，微波或电磁波渗透至被裂解物的内部，被裂解物被加热至裂解温度而实施裂解反应；得到的气体裂解产物从裂解气体排出口 5排出至后续的过滤回收装置，固体裂解产物从固体裂解物排出口 6排出至后续的分解回收装置；在裂解过程中，被裂解物依次地在给料器3、裂解釜2中行裂解反应；从投料到裂解产物排出裂解釜2，整个反应过程是连续、不间断的。其中，在投料口 4和固体裂解物排出口 6分别通过密封投料阀门10、密封排料阀门11，针对进料与产物排出的过程实施密封处理，防止热能与裂解气体等产物的外泄。
被裂解物在给料器3、裂解釜2内部的输送方向相反；由一台减速电机8连接并驱动给料器3，以实现在裂解过程中给料器3与裂解釜2以相同的速度绕各自的轴向中心线旋转。从裂解气体排出口 5排出的气态裂解产物，经过滤、除尘、脱硫等后续加工工艺而可制备成可燃性气体。从固体裂解物排出口 6排出的裂解产物，经逐步冷凝降温、除尘与筛选提纯，可制备成液态、固态回收物，从而实现大分子有机物分解为小分子有机物的废旧材料回收利用的全工艺。实施例2，如图2所示，与实施例1的不同之处在于，在给料器3内部安装轴向设置的螺旋桨叶9，螺旋桨叶9的轴端分别与裂解釜2固定连接、与减速电机8的驱动轴连接。在裂解釜2的内壁上设置有螺旋叶片7，螺旋叶片7与螺旋桨叶9的旋转方向相反。当给料器3、裂解釜2沿轴向中心线方向旋转时，被裂解物在给料器3、裂解釜2内部输送的方向相反。减速电机8同轴地连接并驱动给料器3的螺旋桨叶9，螺旋桨叶9的轴端又与裂解釜2进行固定连接，因此螺旋桨叶9可带动裂解釜2以相同的速度、同步地旋转。实施例3，如图3所示，与上述实施例的不同之处在于，给料器3在与裂解釜2的嵌套部位，与裂解釜2进行固定连接；在给料器3与裂解釜2的内壁上，分别设置有用于推进被裂解物从一端向另一端输送的螺旋叶片7 ;减速电机8连接并驱动裂解釜2、同时由裂解釜2带动给料器3以相同的速度、同步地旋转。在裂解进程中，由于给料器3、裂解釜2内壁上的螺旋叶片7的旋转方向相反，当给料器3、裂解釜2沿轴向中心线方向旋转时，被裂解物在给料器3、裂解釜2内部输送的方向相反。实施例4，如图4所示，与上述实施例的不同之处在于，在给料器3内部安装轴向设置的螺旋桨叶9，螺旋桨叶9的轴端分别与裂解釜2固定连接、与减速电机8的驱动轴连接；减速电机8连接并驱动裂解釜2、同时由裂解釜2带动给料器3以相同的速度、同步地旋转；由于在裂解釜2 的内壁上设置有螺旋叶片7，螺旋叶片7与螺旋桨叶9的旋转方向相反。当给料器3、裂解釜2沿轴向中心线方向旋转时，被裂解物在给料器3、裂解釜2内部输送的方向相反。
权利要求
1.一种连续式裂解装置，包括有设置于炉体(I)内的裂解釜(2)，以及用于向裂解釜(2)内部输送被裂解物的给料器(3)； 在给料器(3)外侧端设置有投料口(4)，在炉体(I)与裂解釜(2)之间设置有裂解气体排出口(5)和固体裂解物排出口(6)，其特征在于: 给料器(3)套设于裂解釜(2)内部，给料器(3)与裂解釜(2)的轴向中心线平行或重合； 在给料器(3)与裂解釜(2)内部，分别设置有用于推进被裂解物从一端向另一端输送的输送装置，并且被裂解物在给料器(3)、裂解釜(2)内部输送的方向相反。
2.根据权利要求1所述的连续式裂解装置，其特征在于:在给料器(3)与裂解釜(2)的内壁上，分别设置有螺旋叶片(7)； 给料器(3)在与裂解釜 (2)的嵌套部位，与裂解釜(2)进行固定连接； 一台减速电机(8)连接并驱动给料器(3)或裂解釜(2)，裂解时给料器(3)与裂解釜(2)具有相同的旋转速度。
3.根据权利要求1所述的连续式裂解装置，其特征在于:在给料器(3)内部安装轴向设置的螺旋桨叶(9)，螺旋桨叶(9)的轴端与裂解釜(2)固定连接； 裂解釜(2)的内壁上设置有螺旋叶片(7)； 一台减速电机(8)连接并驱动给料器(3)或裂解釜(2)，裂解时给料器(3)与裂解釜(2)具有相同的旋转速度。
4.根据权利要求2或3所述的连续式裂解装置，其特征在于:在投料口(4)设置有密封投料阀门(10)。
5.根据权利要求2或3所述的连续式裂解装置，其特征在于:在固体裂解物排出口(6)设置有密封排料阀门(11)。
6.一种连续式裂解方法，被裂解物通过给料器(3)输送至炉体(I)内的裂解釜(2)中，被裂解物被加热至裂解温度而实施裂解反应； 得到的气体裂解产物从裂解气体排出口(5)排出至后续的过滤回收装置，固体裂解产物从固体裂解物排出口(6)排出至后续的分解回收装置，其特征在于: 在裂解过程中，被裂解物依次地在给料器(3)、裂解釜(2)中行裂解反应； 从投料到裂解产物排出裂解釜(2)，整个反应过程是连续、不间断的。
7.根据权利要求6所述的连续式裂解方法，其特征在于:被裂解物在给料器(3)、裂解爸(2)内部的输送方向相反。
8.根据权利要求6或7所述的连续式裂解方法，其特征在于:由一台减速电机(8)连接并驱动给料器(3)或裂解釜(2)，裂解过程中给料器(3)与裂解釜(2)以相同的速度绕各自的轴向中心线旋转。
9.根据权利要求8所述的连续式裂解方法，其特征在于:在投料口(4)和固体裂解物排出口(6)分别进行密封处理。
10.根据权利要求9所述的连续式裂解方法，其特征在于:在给料器(3)、裂解釜(2)连续旋转的过程中，微波或电磁波渗透至被裂解物的内部。
全文摘要
本发明所述的连续式裂解装置及其方法，提出一种从进料、裂解到产物排出的连续式反应进程，以不间断地实施裂解反应，提高外供能量的利用率、裂解效率，有效地压缩单位物料的反应时间。连续式裂解装置包括有设置于炉体内的裂解釜，以及用于向裂解釜内部输送被裂解物的给料器；在给料器外侧端设置有投料口，在炉体与裂解釜之间设置有裂解气体排出口和固体裂解物排出口。给料器套设于裂解釜内部，给料器与裂解釜的轴向中心线平行或重合；在给料器与裂解釜内部，分别设置有用于推进被裂解物从一端向另一端输送的输送装置，并且被裂解物在给料器、裂解釜内部输送的方向相反。
文档编号C08J11/10GK103102505SQ20111037398
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者袁仲雪, 刘川来, 李志华 申请人:青岛东方循环能源有限公司