專利名稱：離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裂解反應(yīng)裝置及其方法，特別涉及一種離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)
裝置及利用該裝置在離心力作用下刮板將反應(yīng)物料刮成薄膜后再瞬間進(jìn)行熱裂解反應(yīng)的 方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外的裂解反應(yīng)器有列管式裂解反應(yīng)器，流化床熱裂解反應(yīng)器，流化催化
裂化裝置(FCC裝置)，還有用于廢塑料熱裂解的槽式旋轉(zhuǎn)裂解反應(yīng)器。這幾種裂解反應(yīng)器
雖然結(jié)構(gòu)不同，但物料在裂解過程中的狀態(tài)都為流體或液滴，所以有以下不足 列管式裂解反應(yīng)器適應(yīng)性差，特別在處理廢塑料這類粘度大，傳熱差的廢塑料時(shí)
易結(jié)碳，導(dǎo)致裂解不完全甚至裂解反應(yīng)很難進(jìn)行，排出物為不易處理的粘稠的焦渣混合物。 流化床熱裂解反應(yīng)器在熱裂解過程中產(chǎn)生的高粘度油狀或蠟狀物全部附著在加
熱載體上，從而使加熱載體的流動(dòng)性變差，影響流化床熱裂解器的反應(yīng)效果，為此往往需要
不斷加入新的加熱載體。 流化催化裂化裝置(FCC裝置)大而復(fù)雜，對(duì)原料要求嚴(yán)格，并要補(bǔ)充催化劑和可 能出現(xiàn)催化劑中毒，特別對(duì)廢塑料這類聚合物的處理會(huì)出現(xiàn)類同流化床熱裂解反應(yīng)器的狀 況。 槽式旋轉(zhuǎn)裂解反應(yīng)器傳熱慢、反應(yīng)周期長、裂解反應(yīng)不完全、結(jié)碳嚴(yán)重、終端產(chǎn)物
為難以處理的粘稠焦化物，二次污染嚴(yán)重，尤其對(duì)廢塑料的處理更為明顯。 應(yīng)用上述裂解反應(yīng)器而實(shí)現(xiàn)裂解反應(yīng)的方法其缺點(diǎn)是反應(yīng)周期長，裂解反應(yīng)不完
全，結(jié)碳嚴(yán)重，終端產(chǎn)物為粘稠狀的焦化物，清理困難而造成二次污染，特別是對(duì)廢塑料無
害化處理時(shí)更為明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種離心刮板成膜熱裂解反應(yīng) 裝置及利用該裝置在離心力作用下刮板將反應(yīng)物料刮成薄膜后再瞬間進(jìn)行熱裂解反應(yīng)的 方法。 本發(fā)明的一種離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置技術(shù)方案是一種離心刮板成膜熱裂 解反應(yīng)器，包括爐體、減速機(jī)帶動(dòng)的刮板總成、螺旋煙道、保溫罩、阻氣出料裝置，其特點(diǎn)是 爐體內(nèi)從上至下設(shè)有低溫反應(yīng)區(qū)，高溫反應(yīng)區(qū)和碳化區(qū)三個(gè)區(qū)間，刮板總成由一次分布盤、 多組刮板、刮板架、擋料板、二次分布盤、出料板和主軸組成，其是，主軸上從下至下依次固 定連接一次分布盤，刮板架，擋料板，二次分布盤，擋料板，二次分布盤，刮板架，擋料板，二 次分布盤，出料板，刮板懸掛在刮板架的滑動(dòng)軸上，旋轉(zhuǎn)時(shí)，刮板在滑動(dòng)軸上向主筒體筒壁 滑動(dòng)。 刮板上開有2-75°角度的溝槽，溝槽底部設(shè)有斜面。溝槽一段溝槽深度為 0. 5-3mm，另一端溝槽深度為3-20mm，爐體由主筒體x、爐蓋和爐底組成，其中，爐體的主筒
3體直徑為①219-①2500mm ;螺旋煙道的螺旋片的螺距為100-300mm，寬度為50-200mm，在螺 旋煙4的煙道外壁下部的1/5-1/2處開有多個(gè)100X100至200X200的可調(diào)風(fēng)門；阻氣出 料裝置由星形下料器和螺旋輸送機(jī)組成，其中，螺旋輸送機(jī)中的螺桿頂端與左右擺動(dòng)的阻 氣閥板偏心連接。 本發(fā)明的一種應(yīng)用如上所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置的熱裂解反應(yīng)的方 法，其特點(diǎn)是，方法步驟為 1)讓700-850°C的煙道氣進(jìn)入爐體的螺旋煙道，將爐體主筒體的筒壁被加熱成三 個(gè)溫度區(qū)間，上部為350-40(TC的低溫區(qū)，中部為400-50(TC的高溫區(qū)，下部為650-75(TC的 碳化區(qū)； 2)啟動(dòng)刮板總成的電機(jī)，使其在爐體主筒體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為5-110轉(zhuǎn)/分；
3)將預(yù)熱或熔化后的物料由爐體上部進(jìn)料口加到正在旋轉(zhuǎn)的一次分布盤上，在離 心力的作用下物料被拋向爐體主筒體的筒壁，并向下流動(dòng)，此時(shí)，刮板旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力 將刮板自身沿著滑動(dòng)軸拋向爐體主筒體的筒壁，與筒壁緊貼著旋轉(zhuǎn)，將流下的物料刮成一 層薄膜，并順著爐體筒壁向下移動(dòng)，形成的薄膜與高熱的爐體主筒體筒壁接觸，舜間發(fā)生裂 解反應(yīng)，生成的油、氣從爐體上部出口排出，經(jīng)冷凝、壓縮得到油和燃?xì)?，生成的碳黑在刮?的作用下順著爐體主筒體的筒壁向下移動(dòng)，經(jīng)過筒壁的低溫區(qū)、高溫區(qū)和碳化區(qū)，經(jīng)過完全 碳化后，從爐體底部的阻氣出料裝置出口排出。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置具有適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì) 瓦斯油、油渣、廢塑料等聚合物都能完全裂解，裂解過程沒有粘稠的油狀物和蠟狀物的焦渣 排出，設(shè)備內(nèi)不結(jié)碳、傳熱快，終端產(chǎn)物為干燥的化工產(chǎn)品——碳黑粉末，無二次污染。特別 對(duì)廢塑料的裂解，具有油化率高、100%轉(zhuǎn)化成汽油、柴油、石蠟和碳黑，其性能的優(yōu)越性更 為突出，克服了目前國內(nèi)外廢塑料處理設(shè)備的反應(yīng)周期長，裂解反應(yīng)不完全，結(jié)碳嚴(yán)重，終 端產(chǎn)物為粘稠狀的焦化物，清理困難而造成二次污染等缺點(diǎn)，解決了目前廢塑料無害化處 理的世界性難題。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2是刮板總成圖； 圖3是阻氣出料裝置結(jié)構(gòu)局剖視圖； 圖4是圖3中K處放大圖； 圖5是爐體剖視圖； 圖6是刮板示意圖； 圖7是圖6中A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 如圖1所示，本發(fā)明的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置，包括爐體2、減速機(jī)1帶動(dòng)的 刮板總成3、螺旋煙道4、保溫罩5、阻氣出料裝置6。 如圖2所示，刮板總成3由一次分布盤b、多組刮板d、刮板架c、擋料板e(cuò)、二次分布
4盤f 、出料板g和主軸a組成，其是，主軸a上從下至下依次固定連接一次分布盤b，刮板架 c，擋料板e(cuò)，二次分布盤f，擋料板e(cuò)，二次分布盤f，刮板架c，擋料板e(cuò)，二次分布盤f，出料 板g，刮板d懸掛在刮板架c的滑動(dòng)軸上。刮板總成旋轉(zhuǎn)時(shí)，刮板在離心力的作用下甩向爐 體2的筒壁，與筒壁緊貼，刮板與筒壁接觸的一面開有一定角度(2-75° )的溝槽(圖6)， 溝槽的溝底設(shè)計(jì)為一個(gè)斜面，一端溝深0. 5-3mm，另一端溝深3-20mm(圖7)，這樣在刮板轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，刮板將向下流動(dòng)的物料刮成一層薄膜，同時(shí)由于刮板d的溝槽有一定的角度，使成膜 的物料上下波動(dòng)，順著筒壁向下作螺旋移動(dòng)。這樣延長物料在筒壁上停留時(shí)間，可以降低爐 體的高度。 刮板總成3上設(shè)有多層(2層以上)擋料板e(cuò)和二次分布盤f，其作用是阻止油狀 物從底部排出，當(dāng)爐體內(nèi)有冷凝油產(chǎn)生時(shí)擋料板e(cuò)將下落的冷凝油滴擋著，并順著擋料板e(cuò) 的斜坡滑到下面的二次分布盤f上，由于刮板總成3的旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，二次分布 盤f上的冷凝油滴甩至已加熱的爐體2筒壁上，油滴馬上閃蒸，油蒸汽上升，高沸點(diǎn)的油經(jīng) 過上述過程的多層閃蒸，油蒸氣最終從爐體2頂部的油、氣出口 H排出。
如圖3，4所示，阻氣出料裝置6由星形下料器61和螺旋輸送機(jī)62組成。高氣密 性的星形下了器61的下料斗之空腔Q的容積是相同的并作圓周運(yùn)動(dòng)，排出的物料或氣體與 進(jìn)入的氣體是相等的。當(dāng)粉末物從爐體2內(nèi)排出時(shí)，氣體不會(huì)排出爐體2外。阻氣螺旋輸 送機(jī)62的物料輸送是由螺桿將粉狀物推出，出口設(shè)有一個(gè)阻氣閥板M，其作用是在排料時(shí)， 阻止大氣進(jìn)入螺旋輸送機(jī)。阻氣閥板M可以前后擺動(dòng)，同時(shí)，由于螺桿R頂端與阻氣閥板M 偏心連接，螺桿頂端的偏心軸G旋轉(zhuǎn)，阻氣閥板M也可以左右擺動(dòng)，當(dāng)粉末狀物被螺桿推出 時(shí)將阻氣閥板M頂開，同時(shí)阻氣閥板M左右擺動(dòng)，這樣粉狀物料不斷排出，由阻氣閥板M的 左右擺動(dòng)將出料口上的粉狀物隨時(shí)清除，防止大氣進(jìn)入阻氣螺旋輸送機(jī)內(nèi)，有效防止大氣 進(jìn)入爐體。 減速機(jī)1為行星擺線減速機(jī)或其它類型的減速機(jī)。 如圖5所示，爐體2由主筒體x、爐蓋y和爐底z組成。爐體的主筒體x直徑為 ①219-①2500mm。爐體分為低溫反應(yīng)區(qū)VL，高溫反應(yīng)區(qū)VH和碳化區(qū)VC三個(gè)區(qū)間，這樣一方 面可提高油化率，另一方面又可以使碳化更完全，使排出的碳化物——碳黑細(xì)而干燥不粘 稠。 爐體2的低溫反應(yīng)區(qū)VL，高溫反應(yīng)區(qū)VH和碳化區(qū)VC是在螺旋煙道4的下部 1/5-1/2處開一個(gè)或幾個(gè)風(fēng)門A，風(fēng)門尺寸100 X 100至200 X 200，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的大小，可 以形成三個(gè)不同的溫度區(qū)，分別為上部350-400°C的低溫反應(yīng)區(qū)VL，中部400-500°C的高 溫反應(yīng)區(qū)VH，下部650-75(TC的碳化區(qū)。上部的低溫反應(yīng)區(qū)和中部的高溫區(qū)的溫度是為了 有利多產(chǎn)油而設(shè)定的，下部的碳化區(qū)VC溫度最高，這樣有利碳化，使帶入碳化區(qū)的少量有 機(jī)物完全碳化，生成的碳化物干燥易流動(dòng)，而且碳黑純度高。螺旋煙道4由螺旋片u和煙道 外壁v組成，并與爐體2的主筒體x外壁相連接。 本發(fā)明的方法具體實(shí)施一定溫度(700-850°C )的煙道氣由螺旋煙道進(jìn)口 K處進(jìn) 入，將爐體2主筒體x的筒壁加熱至裂解所需溫度(300-750°C )，此時(shí)啟動(dòng)減速機(jī)l，刮板總 成3以5-110轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，經(jīng)預(yù)熱或熔化后的原料由爐體2進(jìn)料口 H進(jìn)入進(jìn)料 分布盤b上，由于離心力作用物料被均勻分布在筒體x壁上，并在重力作用下向下流動(dòng)，而 刮板d在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下緊貼住主筒體x的筒壁上，由于刮板d上開有一定角度(2-75° )的斜溝槽和溝槽底部的斜面設(shè)計(jì)，使向下流動(dòng)的物料立即在筒體x壁上形成一層 薄膜，這層薄膜上下波動(dòng)，并借以重力的作用逐漸順著主筒體x的筒壁向下作螺旋式移動(dòng)， 在移動(dòng)過程中，筒體x壁上的薄膜瞬間發(fā)生裂解，產(chǎn)生的油、氣從爐體2上部油、氣出口H排 出，碳化混和物不斷向下移動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行裂解，經(jīng)過爐體2的低溫裂解區(qū)，高溫裂解區(qū)，直到 碳化區(qū)，碳化區(qū)上碳化后的干燥碳黒粉末在刮板和爐底出料板作用下，從裂解爐體2底部 的阻氣出料裝置6排出。 刮板總成3的擋料板的作用是將冷凝的油擋在擋料板e(cuò)的斜面上，冷凝油順著擋 料板e(cuò)的斜面流到下層的二次分布盤f上，二次分布盤f的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將流下的冷 凝油拋到爐體2的主筒體x筒壁上，冷凝油受熱后發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生的蒸汽又上升，直至從爐 體2的油、氣排出氣口排出，再經(jīng)冷凝、壓縮、收集。 本發(fā)明采用離心刮板成膜技術(shù)，利用刮板總成的旋轉(zhuǎn)，由爐體2進(jìn)料口 C進(jìn)入到物 料分布盤b上的物料在離心力的作用下被拋到爐體2的筒壁上，向下流動(dòng)，于此同時(shí)刮板總 成3上的刮板d也在離心力的作用下甩向爐體2的筒壁上，與筒壁緊貼著旋轉(zhuǎn)，將流下的物 料刮成一層薄膜，并順著爐體2的筒壁向下作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，由于筒壁上成膜的物料迅速與已 加熱的爐體2筒壁接觸，瞬間發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的油、氣從爐體2的油、氣出口 H排出，經(jīng) 冷凝和壓縮可收集到油和液化氣，產(chǎn)生的碳化物在刮板d作用下順著筒壁作繼續(xù)向下作旋 轉(zhuǎn)移動(dòng)，經(jīng)過爐體的低溫反應(yīng)區(qū)，高溫反應(yīng)區(qū)和碳化區(qū)后，從爐體2底部的阻氣出料裝置6 排除，排出的碳黑為工業(yè)用粉末。 本發(fā)明的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置，用于石化領(lǐng)域和環(huán)保領(lǐng)域，對(duì)瓦斯油，油 渣和廢塑料等聚合物進(jìn)行熱裂解，生成油、氣和干燥碳黑粉末。
權(quán)利要求
一種離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器，包括爐體(2)、減速機(jī)(1)帶動(dòng)的刮板總成(3)、螺旋煙道(4)、保溫罩(5)、阻氣出料裝置(6)，其特征在于所述爐體(2)內(nèi)從上至下設(shè)有低溫反應(yīng)區(qū)(VL)，高溫反應(yīng)區(qū)(VH)和碳化區(qū)(VC)三個(gè)區(qū)間，刮板總成(3)由一次分布盤(b)、多組刮板(d)、刮板架(c)、擋料板(e)、二次分布盤(f)、出料板(g)和主軸(a)組成，其是，主軸(a)上從下至下依次固定連接一次分布盤(b)，刮板架(c)，擋料板(e)，二次分布盤(f)，擋料板(e)，二次分布盤(f)，刮板架(c)，擋料板(e)，二次分布盤(f)，出料板(g)，刮板(d)懸掛在刮板架(c)的滑動(dòng)軸上，旋轉(zhuǎn)時(shí)，刮板(d)在滑動(dòng)軸上向主筒體(x)筒壁滑動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器，其特征在于所述刮板(d)上 開有2-75°角度的溝槽，溝槽底部設(shè)有斜面，溝槽一端溝槽深度為0. 5-3mm，另一端溝槽深 度為3-20mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器，其特征在于所述爐 體(2)由主筒體(x)、爐蓋(y)和爐底(z)組成，其中，爐體(2)的主筒體(x)直徑為 ①219-①2500mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器，其特征在于所述螺旋煙道(4)的螺旋片(y)的螺距為100-300mm，寬度為50-200mm，在螺旋煙道(4)的煙道外壁下部的 1/5-1/2處開有100 X 100至200 X 200的可調(diào)風(fēng)門(A)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器，其特征在于所述阻氣出料裝置(6)由星形下料器(61)和螺旋輸送機(jī)(62)組成，其中，螺旋輸送機(jī)(62)中的螺桿(R) 頂端與左右擺動(dòng)的阻氣閥板(M)偏心連接。
6. —種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)器的熱裂解反應(yīng)的方法，其特 征在于，方法步驟為1) 讓700-85(TC的煙道氣進(jìn)入爐體(2)的螺旋煙道(4)，將爐體(2)主筒體(x)的筒壁 被加熱成三個(gè)溫度區(qū)間，上部為350-400°C的低溫區(qū)，中部為400-500°C的高溫區(qū)，下部為 650-75(TC的碳化區(qū)；2) 啟動(dòng)刮板總成(3)的電機(jī)，使其在爐體主筒體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為5-110轉(zhuǎn)/分；3) 將預(yù)熱或熔化后的物料由爐體(2)上部進(jìn)料口加到正在旋轉(zhuǎn)的一次分布盤(b)上， 在離心力的作用下物料被拋向爐體(2)主筒體(x)的筒壁，并向下流動(dòng)，此時(shí)，刮板(d)旋 轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力將刮板(d)自身沿著滑動(dòng)軸拋向爐體(2)主筒體(x)的筒壁，與筒壁緊 貼著旋轉(zhuǎn)，將流下的物料刮成一層薄膜，并順著爐體筒壁向下移動(dòng)，形成的薄膜與高熱的爐 體主筒體筒壁接觸，舜間發(fā)生裂解反應(yīng)，生成的油、氣從爐體上部出口排出，經(jīng)冷凝、壓縮得 到油和燃?xì)猓傻奶己谠诠伟宓淖饔孟马樦鵂t體主筒體的筒壁向下移動(dòng)，經(jīng)過筒壁的低 溫區(qū)、高溫區(qū)和碳化區(qū)，經(jīng)過完全碳化后，從爐體底部的阻氣出料裝置出口排出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心刮板成膜熱裂解反應(yīng)裝置及其方法，其裝置包括爐體、減速機(jī)帶動(dòng)的刮板總成、螺旋煙道、保溫罩、阻氣出料裝置。爐體內(nèi)從上至下分成低溫反應(yīng)區(qū)，高溫反應(yīng)區(qū)和碳化區(qū)三個(gè)區(qū)間，刮板總成由固定在主軸上的一次分布盤、多組刮板、刮板架、擋料板、二次分布盤和出料板組成，刮板懸掛在刮板架的滑動(dòng)軸上。由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使懸掛的刮板緊貼爐體筒壁，將沿筒壁流下的物料刮成薄膜，薄膜與高溫筒壁接觸，瞬間發(fā)生裂解的方法。本發(fā)明具有適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)瓦斯油、油渣、廢塑料等聚合物都能完全裂解，裂解過程沒有粘稠油狀物和蠟狀物的焦渣排出，設(shè)備內(nèi)不結(jié)碳、傳熱快，終端產(chǎn)物為干燥的碳黑粉末，無二次污染。
文檔編號(hào)C10G9/00GK101712770SQ200910198128
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者姜林發(fā) 申請(qǐng)人:徐效奇;姜林發(fā)