一种费托合成反应蜡渣的热裂解装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种费托合成反应蜡渣的热裂解装置及其使用方法。

背景技术：

在煤基间接液化过程中，为了保证费托催化剂的反应活性，将会定期进行催化剂的排出更换，同时在合成液体产品重质蜡的精制过程中，所采用的助滤剂将会形成滤饼，这两个过程产生的废弃物蜡渣固体中含有40～50％的蜡组分，废弃物蜡渣固体中的其余组分为废催化剂、白土和硅藻土。目前回收利用废弃物蜡渣固体中的蜡组分主要采用焚烧和热裂解技术。但是，现有的焚烧装置和蜡渣热裂解装置，容易导致操作工况不稳定，而且设备维护率高，同时对装备的使用寿命也会造成一定影响。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够稳定高效地回收蜡渣固体中蜡组分的费托合成反应蜡渣的热裂解装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种费托合成反应蜡渣的热裂解装置，其特征在于：它包括具有内筒和外筒的回转窑，所述外筒套设在所述内筒的外部，所述内筒的始端为进料端，所述内筒的末端为出口端且连接油气出口管的始端，所述油气出口管的末端伸出所述外筒的末端，在所述内筒的内壁上设置有螺旋叶片，在所述内筒的出口端设置有用于将裂解残渣和开车载体输送至所述外筒内部的出料装置，所述外筒的外壁通过传动机构与驱动电机连接，通过所述驱动电机的运转，所述外筒带动所述内筒共同旋转，在所述外筒的始端设置有烟气出口罩，在所述烟气出口罩内间隔设置有与所述外筒内部连通的出烟口和残渣排出口，在所述外筒的末端设置有烟气进口罩，在所述烟气进口罩上设置有与所述外筒内部连通的进烟口，在所述外筒的始端设置有用于调节所述外筒内部裂解残渣高度的溢流板，所述溢流板靠近所述烟气出口罩，在所述内筒的进料端设置有用于将所述外筒内部低于所述溢流板高度的裂解残渣输送至所述内筒内部的返料装置。

所述出料装置为出料螺旋盘管，所述出料螺旋盘管的进料口设置在所述内筒出口端扩大段的位置，所述出料螺旋盘管的出料口穿出所述外筒的外壁后并在所述外筒末端的位置伸入所述外筒的内部，所述出料螺旋盘管的局部填充有用于阻止所述内筒与所述外筒窜气的裂解残渣和开车载体；所述返料装置为返料螺旋盘管，在所述返料螺旋盘管的进料口设置有用于舀料的料勺，在所述返料螺旋盘管的局部填充有用于阻止所述内筒与所述外筒窜气的裂解残渣和开车载体。

在所述回转窑的外部设置有进料螺旋机，所述进料螺旋机的出口端伸入所述内筒进料端的内部，在所述进料螺旋机的上部靠近所述进料螺旋始端的位置设置有进料仓，所述进料螺旋机的外壁上套设有冷却夹套。

所述烟气出口罩布置在所述外筒的始端，所述烟气出口罩与所述进料螺旋机出口端的位置不交叉；在所述残渣排出口的底部设置有双锤阀，在所述双锤阀上间隔设置有两锤柄，每一所述锤柄均与阀门连接，在所述烟气进口罩上还设置有检修人孔和烟气布风设施。

在所述外筒的内壁上间隔紧固连接多个固定支撑，在每一所述固定支撑的自由端设置有滑槽；在所述内筒的外壁上间隔紧固连接多个滑动支撑，每一所述滑动支撑均嵌设在所述滑槽内；所述内筒的进料端设置成喇叭口，在所述内筒出口端所述扩大段的端面上设置有除尘内件；在所述外筒的内壁上设置有浇注料砌体，所述浇注料砌体沿所述回转窑轴线方向具有一定倾斜角度；在所述内筒与所述进料螺旋机的动静密封处设置有氮封装置，在所述氮封装置上设置有填料，所述烟气出口罩和所述烟气进口罩与所述外筒的动静密封处分别设置有迷宫密封装置，在所述迷宫密封装置上设置有填料。

在所述外筒的外壁上转动连接多个用于支撑且保持所述回转窑稳定的托转轮机构，多个所述托转轮机构沿所述外筒的外壁呈间隔布置；所述传动机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构通过齿轮与设置在所述外筒外壁上的外齿圈啮合。

一种费托合成反应蜡渣的热裂解装置的使用方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)利用传动机构驱动回转窑旋转，高温烟气通过烟气进口罩进入外筒的末端，对内筒间接传热，换热完毕后的烟气经烟气出口罩的出烟口排出；2)将费托合成反应蜡渣输送至内筒内进行热裂解，费托合成反应蜡渣随着回转窑的旋转，在内筒内螺旋叶片的推动下向内筒的出口端移动，同时进行热裂解产生裂解油气和裂解残渣，并设定内筒内热裂解的温度和时间，裂解油气通过油气出口管输出回转窑，裂解残渣通过出料装置进入外筒的内部继续进行未裂解组分燃烧；3)燃烧后的裂解残渣沿着浇注料砌体从外筒的末端向始端移动，后至溢流板处，超过溢流板高度的裂解残渣通过烟气出口罩的残渣排出口排出回转窑，同时低于溢流板高度的裂解残渣通过返料装置进入内筒内始端的位置与费托合成反应蜡渣直接混合快速升温。

在所述步骤1)中，在回转窑旋转时，在内筒的内部加入开车载体，至进料螺旋机费托合成反应蜡渣的进料量与烟气出口罩残渣排出口裂解残渣的排出量相等，停止补充开车载体。

在所述步骤2)中，利用进料螺旋机将费托合成反应蜡渣输送至回转窑内筒的始端，控制内筒始端的裂解温度为400～520摄氏度，进行裂解的时间为30～60分钟，裂解油气经内筒出口端扩大段端面上的除尘内件除尘进入油气出口管，油气出口管的出口端连接油气处理单元，油气经冷却分离产生重油、轻油和燃料气，燃料气燃烧产生作为裂解热源的高温烟气。

在所述步骤3)中，将排出回转窑冷却后的裂解残渣收集并送至固废填埋厂填埋。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明设置了返料螺旋盘管，能够将高温的裂解残渣和开车载体输送至内筒的始端，后与蜡渣进行直接混合快速升温，有效地提高热利用率，缩短蜡渣在内筒的裂解停留时间，本发明生产效率高。2、本发明设置了出料螺旋盘管，导入外筒内部集中燃烧，能够对裂解残渣未裂解组分进行充分燃烧，适应含蜡组分不同的蜡渣，操作弹性大，同时降低了内筒轴向温差，本发明的工况稳定性好。3、本发明内筒的进料端设置成喇叭口，能够防止进料螺旋机的出口蜡渣堆积。4、本发明在内筒出口端扩大段的端面上设置有除尘内件，能够减少油气含尘量，简化了后续处理工艺。5、本发明出料螺旋盘管的进料口设置在内筒出口端扩大段的位置，出料螺旋盘管的出料口穿出外筒的外壁后并在外筒末端的位置伸入外筒的内部，若物料出现黏壁或堵塞盘管等现象，能够降低后期检修维护的工作量，返料螺旋盘管内置，能够避免内筒在高温下出现线性膨胀造成返料螺旋盘管断裂。6、本发明进料螺旋机的外壁上设有冷却夹套，能够防止原料蜡渣受热影响进料速度。7、本发明烟气出口罩布置在外筒始端，与进料螺旋机出口的位置不交叉，能够避免原料蜡渣受热影响进料速度。8、本发明在内筒与进料螺旋机的动静密封处设置有氮封装置，在氮封装置上设置有填料，以保证严密性，烟气出口罩和烟气进口罩与外筒的动静密封处分别设置有迷宫密封装置，在迷宫密封装置上设置有填料，以保证严密性。9、本发明传动机构电连接安全连锁检测系统，能够在非常规状态时可以自动停止运行，防止危险发生。10、本发明自动化程度高，连续化进料，连续化排渣，可以维持裂解过程不间断进行，从而能够满足大规模工业化生产的需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A截面的剖视示意图；

图3是图1中B-B截面的剖视示意图；

图4是图1中C-C截面的剖视示意图；

图5是图1中D-D截面的剖视示意图；

图6是图1中E-E截面的剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1～6所示，本发明提出的费托合成反应蜡渣的热裂解装置，它包括具有内筒1和外筒2的回转窑，外筒2套设在内筒1的外部。内筒1的始端为进料端，内筒1的末端为出口端且连接油气出口管3的始端，油气出口管3的末端伸出外筒2的末端。在内筒1的内壁上设置有螺旋叶片，在内筒1旋转的过程中，用于推动原料蜡渣从内筒1进料端向出口端移动同时进行裂解产生油气。在内筒1的出口端设置有用于将裂解残渣和开车载体输送至外筒2内部的出料装置4。外筒2的外壁通过传动机构5与驱动电机连接，通过驱动电机的运转，外筒2带动内筒1共同旋转。在外筒2的始端设置有烟气出口罩21，在烟气出口罩21内间隔设置有与外筒2内部连通的出烟口211和残渣排出口212。在外筒2的末端设置有烟气进口罩22，在烟气进口罩22上设置有与外筒2内部连通的进烟口221。在外筒2的始端设置有用于调节外筒2内部裂解残渣高度的环形的溢流板6，且溢流板6靠近烟气出口罩21，裂解残渣和开车载体超出溢流板6的高度后，将流入烟气出口罩21内。在内筒1的进料端设置有用于将外筒2内部低于溢流板6高度的裂解残渣输送至内筒1内部的返料装置7。

上述实施例中，如图1所示，出料装置4为出料螺旋盘管，用于将裂解残渣和开车载体输送至外筒2内部的燃烧区，对裂解残渣未裂解组分进行充分燃烧。出料螺旋盘管4的进料口设置在内筒1出口端扩大段11的位置，出料螺旋盘管4的出料口穿出外筒2的外壁后并在外筒2末端的位置伸入外筒1的内部，若物料出现黏壁或堵塞盘管等现象，能够降低后期检修维护的工作量。出料螺旋盘管4的局部填充有用于阻止内筒1与外筒2窜气的裂解残渣和开车载体。其中，开车载体为石英砂或沙子。

上述实施例中，如图1所示，返料装置7为返料螺旋盘管。在返料螺旋盘管7的进料口设置有料勺71，料勺71随着回转窑的旋转从低于溢流板6高度的残渣料位中舀料，料勺71内的舀料通过返料螺旋盘管7导入内筒1的进料端，能够利用舀料的高温余热与原料蜡渣直接混合快速升温。在返料螺旋盘管7的局部填充有用于阻止内筒1与外筒2窜气的裂解残渣和开车载体。

上述实施例中，如图1所示，在外筒2的外壁上转动连接多个用于支撑且保持回转窑稳定的托转轮机构8，多个托转轮机构8沿外筒2的外壁呈间隔布置。

上述实施例中，如图1所示，本发明还包括进料螺旋机9，进料螺旋机9的出口端伸入内筒1进料端的内部。在进料螺旋机9的上部靠近进料螺旋91始端的位置设置有进料仓92，进料仓92在运转过程中始终保持一定料位达到料封作用，在进料螺旋91的作用下，能够输送原料蜡渣至内筒1的进料端。进料螺旋机9的外壁上套设有冷却夹套，能够防止原料蜡渣受热影响进料速度。

上述实施例中，如图1所示，烟气出口罩21布置在外筒2始端，且与进料螺旋机9出口端的位置不交叉，能够避免原料蜡渣受热影响进料速度。如图3所示，在残渣排出口212的底部设置有双锤阀213，在双锤阀213上间隔设置有两锤柄214，每一锤柄214均与阀门连接。当裂解残渣进入残渣排出口212内，在裂解残渣重力的作用下，在位于残渣排出口212上部锤柄214的作用下，位于残渣排出口212上部的阀门打开，此时位于残渣排出口212下部的阀门保持关闭，裂解残渣下移，在位于残渣排出口212下部锤柄214的作用下，位于残渣排出口212下部的阀门打开，位于残渣排出口212上部的阀门保持关闭，能够起到密封作用。如图4所示，在烟气进口罩22上还设置有检修人孔222和烟气布风设施。

上述实施例中，如图2所示，在外筒2的内壁上间隔紧固连接多个固定支撑23，在每一固定支撑23的自由端设置有滑槽，在内筒1的外壁上间隔紧固连接多个滑动支撑12。其中，每一滑动支撑12均嵌设在滑槽内，当外筒2转动时，在滑槽和滑动支撑12的作用下，能够带动内筒1转动，同时当内筒1受热膨胀时，滑动支撑12可以沿滑槽轴向滑动。

上述实施例中，内筒1的进料端设置成喇叭口，能够防止进料螺旋机4的出口蜡渣堆积。在内筒1出口端扩大段12的端面上设置有除尘内件，能够减少油气含尘量。

上述实施例中，如图1～3、图5、图6所示，在外筒2的内壁上设置有浇注料砌体24，能够防止热量散失过快，避免过热损坏回转窑。浇注料砌体24沿回转窑轴线方向具有一定倾斜角度，以便于裂解残渣从外筒2的末端向始端移动。

上述实施例中，如图1所示，在内筒1与进料螺旋机9的动静密封处设置有氮封装置10，在氮封装置10上设置有填料，以保证严密性。烟气出口罩21和烟气进口罩22与外筒2的动静密封处分别设置有迷宫密封装置25，在迷宫密封装置25上设置有填料，以保证严密性。

上述实施例中，传动机构5为齿轮传动机构，齿轮传动机构通过齿轮与设置在外筒1外壁上的外齿圈啮合。

上述实施例中，传动机构5电连接安全连锁检测系统，能够在非常规状态时可以自动停止运行，防止危险发生。

在上述装置的基础上，本发明提出的热裂解装置的使用方法，它包括以下步骤：

1)利用传动机构5驱动回转窑旋转，高温烟气通过烟气进口罩22进入外筒2的末端，对内筒1间接传热，换热完毕后的烟气经烟气出口罩21的出烟口211排出。

2)将费托合成反应蜡渣输送至内筒1内进行热裂解，费托合成反应蜡渣随着回转窑的旋转，在内筒1内螺旋叶片的推动下向内筒1的出口端移动，同时进行热裂解产生裂解油气和裂解残渣，并设定内筒1内热裂解的温度和时间，裂解油气通过油气出口管3输出回转窑，裂解残渣通过出料装置4进入外筒1的内部继续进行未裂解组分燃烧。

3)燃烧后的裂解残渣沿着浇注料砌体从外筒2的末端向始端移动，后至溢流板6处，超过溢流板6高度的裂解残渣通过烟气出口罩21的残渣排出口212排出回转窑，同时低于溢流板6高度的裂解残渣通过返料装置7进入内筒1内始端的位置与费托合成反应蜡渣直接混合快速升温。

上述实施例中个，在步骤1)中，在回转窑旋转时，在内筒1的内部加入开车载体，至进料螺旋机9费托合成反应蜡渣的进料量与烟气出口罩21残渣排出口212裂解残渣的排出量相等，停止补充开车载体。

上述实施例中，在步骤2)中，利用进料螺旋机9将费托合成反应蜡渣输送至回转窑内筒1的始端。控制内筒1始端的裂解温度为400～520℃(摄氏度)，进行裂解的时间为30～60分钟。在一个优选的实施例中，可以在450℃的条件下进行裂解45分钟。裂解油气经内筒1出口端扩大段11端面上的除尘内件除尘进入油气出口管3，油气出口管3的出口端连接油气处理单元，油气经冷却分离产生重油、轻油和燃料气，燃料气燃烧产生作为裂解热源的高温烟气。

上述实施例中，在步骤3)中，将排出回转窑冷却后的裂解残渣收集并送至固废填埋厂填埋。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。