热解反应系统及其应用
【技术领域】
[0001 ]本发明公开了热解反应系统，以及利用该热解反应系统对橡胶进行热解的方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速发展和人民生活水平的普遍提高，汽车已经逐步进入人们的日常生活之中，由此产生了大量的废旧轮胎。2006年我国轮胎产量高达2.8亿条，居世界第一，当年产生的废旧轮胎也多达1.4亿条，约360万吨。大量废旧轮胎的堆积不仅占用土地，还容易滋生蚊虫细菌，传播疾病，危害居民健康，而且极易引起火灾，造成环境污染。对废旧轮胎进行回收处理，则不仅可以缓解其对环境的压力，减少污染，更可实现资源的有效回收利用。
[0003]目前处理废旧轮胎的方法有原型改制、生产再生胶和胶粉、焚烧以及热解等，其中热解技术是一种很具潜力的处理废旧轮胎的方法。废旧轮胎热解技术是将废旧轮胎在缺氧或惰性气体中进行热分解，可产生热解气、热解油和炭残渣等。这些产品经进一步加工处理可转化成具有各种用途的高价值产品。与传统处理方法相比，热解法不仅可以回收高附加值的产物，而且可以回收近70%的能源，具有较高的经济和环境效益。废旧轮胎热解处理工艺主要包括催化热解、真空热解、加氢热解和自热热解等，各种工艺对原料预处理和粒径都有严格要求，得到的产物也各不相同。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解反应系统，热解反应器中具有搅拌组件，搅拌组件的搅拌杆在来回转动的过程中，使得堆积物料得以松动，增大了堆积物料间的空隙率，降低了热解油气透过物料层的压降，使得产生的热解油气能快速穿过物料层排出。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体，操作简单，该热解反应系统尤其适于废旧轮胎产物的热解处理，实现废旧轮胎利用价值的最大化。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种热解反应系统。根据本发明的实施例，该系统包括:热解反应器，所述热解反应器包括:物料入口、油气出口和半焦出口，其中，所述半焦出口位于所述热解反应器底部；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述热解反应器内部沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管;搅拌组件，所述搅拌组件包括:可旋转的搅拌轴，所述搅拌轴由所述半焦出口伸入到所述热解反应器的内部；多个搅拌杆，所述搅拌杆沿所述搅拌轴的长度分别连接在所述搅拌轴上，所述搅拌杆位于所述蓄热式辐射管的层间；油气导出管道，所述油气导出管道的管壁上设置有通孔;集气管，所述集气管包括集气总管以及与所述集气总管相连通的集气支管，其中，所述集气总管竖直地设置在所述反应器外部，所述集气支管延伸穿过所述反应器的侧壁伸入到所述反应器内且与所述油气导出管道相连通；以及喷淋塔，所述喷淋塔的侧壁上设置有油气入口、另一侧壁上设置有冷却介质入口、所述喷淋塔的底部设置有冷却介质出口和热解油出口，所述油气入口与所述油气出口相连通，所述喷淋塔的内部设置有冷却介质循环管道，所述冷却介质循环管道所述冷却介质入口、所述冷却介质出口形成循环回路。
[0006]根据本发明实施例的热解反应系统，热解反应器中具有搅拌组件，搅拌组件的搅拌杆在来回转动的过程中，使得堆积物料得以松动，增大了堆积物料间的空隙率，降低了热解油气透过物料层的压降，使得产生的热解油气能快速穿过物料层排出。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体，操作简单。该热解反应系统的热解效率高，效果好，环境污染小，尤其适于废旧轮胎产物的热解处理，实现废旧轮胎利用价值的最大化。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的热解反应系统，还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]根据本发明的实施例，所述喷淋塔还具有燃气出口，所述系统进一步包括:集气罐，所述集气罐的顶壁上设置有气体入口，所述集气罐的侧壁上设置有气体出口，所述气体入口与所述喷淋塔的燃气出口相连，所述气体出口与所述蓄热式辐射管的可燃气入口相连。
[0009]根据本发明的实施例，该系统进一步包括:旋风分离器，所述旋风分离器具有油气混合物入口、净化后的油气出口和颗粒物出口，所述油气混合物入口和所述油气出口相连，所述净化后的油气出口与所述喷淋塔的所述油气入口相连。
[0010]根据本发明的实施例，所述旋风分离器包括一级旋风分离器和二级旋风分离器。[0011 ]根据本发明的实施例，该系统进一步包括:冷渣机，所述冷渣机具有混合物入口和冷却后的混合物出口，所述混合物入口与所述颗粒物出口相连；以及半焦收集装置，所述半焦收集装置与所述冷却后的混合物出口相连。
[0012]根据本发明的实施例，所述喷淋塔的底部设置有液体出口，所述热解反应系统进一步包括储油罐，所述液体出口连通至所述储油罐。
[0013]根据本发明的实施例，所述热解反应器的外壁上设置有保温层。
[0014]根据本发明的实施例，所述保温层由保温棉构成的。
[0015]根据本发明的实施例，所述蓄热式辐射管的两侧管壁上分别设置有挡板，所述挡板位于所述油气导出管道的上方，且覆盖所述油气导出管道的全部竖向投影。
[0016]根据本发明的实施例，所述挡板从所述蓄热式辐射管的管壁的竖直切面的相切线为起点，呈一定角度向下延伸至所述油气导出管道的竖直切面，所述角度为40-90度，且不含90度。
[0017]根据本发明的实施例，所述搅拌杆垂直于所述搅拌轴，并且沿所述搅拌轴的长度间隔分布。
[0018]根据本发明的实施例，所述搅拌杆在所述搅拌轴的同一横截面上的相邻投影呈一定角度。
[0019]根据本发明的实施例，所述搅拌杆介于所述蓄热式辐射管的层间。
[0020]根据本发明的实施例，所述角度为O?90度，不含端值。
[0021]根据本发明的实施例，所述角度为30?90度，不含90度。
[0022]根据本发明的实施例，所述集气支管为多个，并且沿所述集气总管的长度方向彼此平行布置。
[0023]根据本发明的实施例，所述集气支管垂直于所述集气总管。
[0024]根据本发明的实施例，所述油气导出管道沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道。
[0025]根据本发明的实施例，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。
[0026]根据本发明的实施例，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。
[0027]根据本发明的实施例，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔，优选地，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布。
[0028]根据本发明的实施例，同一层所述油气导出管道连通至同一根所述集气支管。
[0029]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的热解反应系统对橡胶进行热解的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:在热解反应器中，在搅拌组件对预处理后的橡胶的搅拌处理下，进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；以及利用喷淋塔对所述热解油气进行喷淋处理，以便得到热解油和燃气。
[0030]根据本发明实施例的对橡胶进行热解的方法，利用前述的热解反应器进行热解，该热解反应器中具有搅拌组件，搅拌组件的搅拌杆在来回转动的过程中，使得堆积物料得以松动，增大了堆积物料间的空隙率，降低了热解油气透过物料层的压降，使得产生的热解油气能快速穿过物料层排出。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体，操作简单。由此，该对橡胶进行热解的方法的热解效率高，效果好，环境污染小，尤其适于废旧轮胎产物的热解处理，实现废旧轮胎利用价值的最大化。
[0031 ]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:将所述橡胶切割成条状或块状，以便得到所述预处理后的橡胶。
[0032]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:将橡胶存放在料斗中，经螺旋进料器输送至所述热解反应器。
[0033]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:利用旋风分离器对所述热解油气进行净化处理，以便得到净化后的油气和颗粒物。
[0034]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:将所述颗粒物输送至冷渣机进行冷却处理，以便得到冷却后的混合物；以及将所述冷却后的混合物输送至所述半焦收集装置进行储存。
[0035]根据本发明的实施例，所述热解