專利名稱：一種廢舊橡膠連續裂解工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢舊橡膠連續裂解工藝以及實現該工藝的設備。
背景技術：
眾所周知，將廢舊橡膠裂解后通過進一步加工可以生產出汽油、柴油、炭黑等產品，這不僅處理了現代社會產生的大量廢舊橡膠等工業垃圾，減輕了環境污染，而且為解決現在日益嚴重的能源危機提供了新的途徑。目前，雖然有各種與廢舊橡膠裂解有關的工藝和設備被報道，但是，大多數為了保證廢舊橡膠裂解充分，采用的裂解溫度都較高，從而使得最終裂解產生的可燃氣體較多，油較少，導致得油率低，雖然人們在提高得油率方面做了諸多努力，但效果未盡人意，因為在廢舊橡膠裂解過程中提高1%的得油率都異常艱難。另夕卜，高溫裂解還容易造成設備內部結焦，縮短使用壽命，增加生產能耗；若降低裂解溫度，則使得裂解不徹底，所得的炭黑上附著雜質較多，使得炭·黑品質下降。
發明內容
針對上述問題，本發明提出了一種廢舊橡膠連續裂解工藝及其設備，采用二級連續裂解，不僅提高了得油率，而且顯著提高了炭黑質量。本發明所述的廢舊橡膠連續裂解工藝包括下述過程廢舊橡膠塊首先經過一級裂解，一級裂解完成后所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，一級裂解產生的裂解氣與二級裂解產生的裂解氣一同排出。在具體生產時，首先將廢舊橡膠經過清洗、破碎等預處理，形成廢舊橡膠塊，然后將其送入一級裂解過程，廢舊橡膠塊在螺旋帶的作用下運動，并在運動中完成一級裂解，產生油氣以及固體產物，油氣經過冷凝后形成可燃油和可燃氣，固體產物主要包括碳黑和未裂解完全的物質以及部分鐵絲。在現有技術中，廢舊橡膠裂解后仍然產生油氣和固體產物，但是，由于裂解的溫度較高，應該變成油的物質直接變成了氣，所以一級裂解后產生的油氣經冷凝后，得到的可燃油的比例降低，可燃氣的比例增高，導致整個裂解過程的得油率降低。而在本發明中，為了保證這部分物質不會被直接裂解成氣而造成浪費，在外部熱源持續供熱的情況下，降低了一級裂解的溫度，由于一級裂解溫度較低，該部分物質經過裂解后變成油而不是氣，一級裂解后產生的油氣經冷凝后，大部分以可燃油的形式排出，少量的以裂解氣的形式排出，整個裂解過程的得油率提高。本發明采用的一級裂解溫度為380-410°C。另外，由于一級裂解溫度較低，避免了設備內部結焦，延長了設備的使用壽命，降低了生產能耗。由于一級裂解溫度較低，一級裂解完成后所得的固體產物中既包括炭黑又包括未裂解完全的物質，而且炭黑表面還附著有重質燃油，品質較差，所以本發明將經過一級裂解后的固體產物直接進入二級裂解，在較高的裂解溫度下，一級裂解過程中未裂解完全的物質進一步裂解為油氣，與一級裂解產生的油氣一同排出，經冷凝后得到可燃油和可燃氣，二級裂解的溫度為450_500°C。
綜合上述兩級裂解過程，與現有技術的一級高溫裂解相比，最終產生的裂解產物中可燃油的比例增大，可燃氣的比例降低，得油率提高。本發明中，對一級裂解和二級裂解進行供熱的熱源一般采用回收的熱風即可，溫度一般在550-580°C。處于室溫環境下的廢舊橡膠塊在該熱風的加熱作用下可以較快的升溫至380-410°C，加熱效率高。由于一級裂解的溫度為380-410°C，所以一級裂解完畢后產生的固體產物的溫度也大約為380-410°C，當具有該溫度的固體產物進入二級裂解過程時，在550-580°C的外部熱源的作用下，該固體產物表面的溫度可以很輕易的上升至450-5000C，進一步裂解完全，形成裂解氣排出，而且節約能源。在該過程中，炭黑表面的重質燃油也得以裂解，炭黑的品質也得到了提高。進一步的，在固體產物的二級裂解過程中向固體產物運動的反方向通入水蒸汽，該水蒸汽起始溫度為120°c左右，當其反方向進入二級裂解過程與固體產物進行混合后，不僅可以使得二級裂解后的炭黑被冷卻后排出，還可以與炭黑表面的硫發生反應并將其除去，另外，炭黑表面的重質燃油也可以沿著水蒸汽的運動方向被攜帶出裂解器，一定程度上實現了燃油二次收集，不僅使得最終的得油率提高，而且更加保證了二級裂解后排出的炭黑中含硫量以及含油量都較低，本發明最終所得炭黑含油量小于O. 5%(wt%)，遠遠優于現有技術中的2-3% (wt%);含硫量也從現有技術中的大于1% (wt%)下降到O. 2-0. 3% (wt%)。綜上所述，本發明所述的廢舊橡膠連續裂解工藝，采用二級連續裂解，在保證廢舊橡膠裂解充分的同時，既可以使得裂解產生的可燃氣減少，增加了得油率，又避免了設備內部結焦，延長了設備的使用壽命，降低了生產能耗；而且最終生產出的炭黑含硫量以及含油量都較低，品質高。針對上述工藝要求，本發明還設計了相應的生產設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。正如工藝中所述， 預處理后的廢舊橡膠塊首先進入一級裂解倉，在外部加熱機構的作用下完成一級裂解，一級裂解產生的固體產物通過一級裂解倉固體產物出料口下落到二級裂解倉進料口，進入二級裂解倉進行二級裂解。一級裂解過程中產生的油氣以及二級裂解過程中產生的油氣均從封頭上的油氣出口排出，經過二級裂解以后產生的炭黑則從二級裂解倉后部的炭黑出口排出。炭黑出口出設有料封，既可以避免排出炭黑的同時排出二級裂解過程中產生的油氣，從而保證二級裂解過程中產生的油氣能夠返回一級裂解倉同一級裂解產生的油氣一同從油氣出口排出又保證裂解倉與外界完全隔離，避免外界氣體進入設備后引發危險。另外，本發明在整個一級裂解倉內部或者一級裂解倉末端設有送料螺旋，防止固體產物在進入二級裂解倉之前堆積。所述的外加熱結構采用熱風腔，可以采用回收的熱風，實現資源最大化利用。由于一級裂解過程和二級裂解過程中溫度是有所不同的，所以將熱風腔分為熱風腔I和熱風腔II;一級裂解倉外設置有熱風腔I，二級裂解倉外設置有熱風腔II，熱風腔I和熱風腔II通過管路連接，且熱風腔II與封頭上的煙氣出口通過煙道連接，這樣可以通過對進風量的調節分別實現對兩級裂解倉的溫度控制。二級裂解倉末端伸出熱風腔II，且末端設有水蒸汽進口，可以保證水蒸汽與固體產物排出的方向相反，兩者可以進行反向混合，最終達到去除炭黑顆粒中的硫和油質的目的。與炭黑混合后的水蒸汽攜帶著油質經過二級裂解倉進料口和一級裂解倉固體產物出料口，返回一級裂解倉并且經油氣出口排出，固體產物中未充分裂解的物質進行了二級裂解，變成油氣返回一級裂解倉并且經油氣出口排出。另外，該水蒸汽進口位于熱風腔II外部，從而對即將排出二級裂解倉的炭黑具有冷卻作用。進一步的，二級裂解倉兩側、沿物料運動方向對稱設置的一對水平折流板，且水平折流板沿物料運動方向的末端與外側的加熱機構末端設有間距。因為經過一級裂解后的固體物料進入二級裂解倉以后始終在二級裂解倉的下部運行，因此，采用折流板以后，熱煙首先從折流板下部進入，沿著折流板的方向對二級裂解倉進行加熱，最后再從折流板末端與熱風腔II末端之間的間距繞到二級裂解倉上部通過煙道排出，從而對二級裂解倉內的固體物料實現均勻充分加熱。由于所述的折流板一側與二級裂解倉外壁連接，另一側與熱風腔II的內壁連接，所以當熱風對二級裂解倉下部的物料加熱完畢后，只能從折流板末端與熱風腔II末端之間的間距繞到二級裂解倉上部通過排煙口排出，起到折流作用。另外，由于折流板直接連接在二級裂解倉上，也可以起到吸收儲熱的效果，從而實現能量的最大化利用。進一步的，發明人可以根據實際需要，在二級裂解倉及兩側折流板下部設置多個與上述二級裂解倉兩側折流板相同的折流板，使得熱風對裂解倉底部的物料加熱更加均勻充分。為了保證熱風充滿整個熱風腔II實現對物料的充分均勻加熱，優選的將熱風腔II的進口處截面積與間距處的截面積設置成相同大小。此外，二級裂解倉進料口上方設置刮刀，刮刀與設置在封頭上且貫穿封頭的轉軸連接。所述的刮刀包括附著于煙道外側壁上的轉臂和與轉臂垂直的支臂。在現有技術中，當裂解的煙氣運行到與封頭靠近的一級裂解倉內壁上時，由于內外溫差過大，很容易在此處產生結焦，而本發明中，廢舊橡膠進行裂解時，由于對二級裂解加熱完畢的熱風從煙道經過，所以煙道外側壁上具有一定的溫度，因此此處裂解倉內壁不易產生結焦，即使產生結焦，也很容易被轉臂除掉。由于廢舊輪胎在一級裂解過程產生的固體產物中會有部分極軟的鐵絲，鐵絲在輸送過程中相互`纏繞在一起進入二級裂解過程，本發明中，支臂可以將相互纏繞的軟鐵絲打散，經過二級裂解過程以后，從炭黑出口排出的炭黑及其鐵絲再經過磁選等步驟就可以徹底分離。綜上所述，本發明采用二級連續裂解工藝并輔以相應的設備，在保證廢舊橡膠充分裂解的基礎上，降低了裂解反應溫度，顯著提高了得油率和炭黑的品質，延長了設備的使用壽命，降低了生產能耗，具有顯著的進步。
圖1為本發明結構示意圖；圖2為圖1的A-A向視圖；圖3為圖1的B-B向視圖；圖4為圖1的M向視圖；圖中，1、一級裂解倉，2、煙氣出口，3、油氣出口，4、刮刀，5、二級裂解倉，6、炭黑出口，7、水蒸汽進口，8、折流板，9、二級裂解倉進料口，10、熱風腔I，11、熱風腔II，12、管路，13、煙道，14、封頭，15、一級裂解倉固體產物出料口。
具體實施例方式工藝實施例1一種廢舊橡膠連續裂解工藝，包括下述過程經過預處理的廢舊橡膠塊首先于380°C經過一級裂解，一級裂解完成后產生的油氣從油氣出口排出；一級裂解所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，二級裂解的溫度為450°C，經過二級裂解后的炭黑從炭黑出口排出，二級裂解產生的油氣再次返回一級裂解倉中，并同一級裂過程中產生的油氣一同排出。工藝實施例2一種廢舊橡膠連續裂解工藝，包括下述過程經過預處理的廢舊橡膠塊首先于410°C經過一級裂解，一級裂解完成后產生的油氣從油氣出口排出；一級裂解所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，并且在固體產物的二級裂解過程中沿固體物料運動的反方向通入水蒸汽，二級裂解的溫度為500°C，經過二級裂解后的炭黑從炭黑出口排出，二級裂解產生的油氣、水蒸汽 與炭黑中的硫發生反應產生的氣體以及炭黑表面的油質均返回一級裂解倉中，并同一級裂過程中產生的油氣一同排出。工藝實施例3一種廢舊橡膠連續裂解工藝，包括下述過程經過預處理的廢舊橡膠塊首先于400°C經過一級裂解，一級裂解完成后產生的油氣從油氣出口排出；一級裂解所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，并且在固體產物的二級裂解過程中沿固體物料運動的反方向通入水蒸汽，二級裂解的溫度為480°C，經過二級裂解后的炭黑從炭黑出口排出，二級裂解產生的油氣、水蒸汽與炭黑中的硫發生反應產生的氣體以及炭黑表面的油質均返回一級裂解倉中，并同一級裂過程中產生的裂解氣一同排出。工藝實施例4一種廢舊橡膠連續裂解工藝，包括下述過程首先將廢舊橡膠經過清洗、破碎等預處理，形成廢舊橡膠塊，然后將其送入一級裂解過程，于390°C進行一級裂解。該過程中，廢舊橡膠塊在螺旋帶的作用下運動，并在運動中完成一級裂解，產生油氣以及固體產物，一級裂解完成后產生的油氣從油氣出口排出，經冷凝等步驟后得到可燃油和可燃氣。一級裂解所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，固體產物主要包括碳黑和未裂解完全的物質以及部分鐵絲，在進入二級裂解過程時，固體產物中的鐵絲被打散，與其他物料一起落入二級裂解倉進行二級裂解，二級裂解的溫度為460°C。另外，在固體產物的二級裂解過程中沿固體物料運動的反方向通入水蒸汽，在整個二級裂解過程中，一級裂解過程中未裂解完全的物質進一步裂解為油氣，水蒸汽與炭黑中的硫發生反應產生氣體，炭黑表面的油質經水蒸氣攜帶脫除，炭黑被冷卻。二級裂解產生的油氣、水蒸汽與炭黑中的硫發生反應產生的氣體以及攜帶炭黑表面油質的水蒸氣均返回一級裂解倉中，并同一級裂過程中產生的油氣一同排出，并經冷凝等步驟后得到可燃油和可燃氣。二級裂解后的炭黑以及鐵絲被冷卻后排出，經磁選等步驟徹底分離，得高品質炭黑。設備實施例1一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。本實施例的其他部分采用現有技術。設備實施例2—種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。封頭上還設有煙氣出口和油氣出口 ；二級裂解倉后部設有炭黑出口。設備實施例3一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。封頭上還設有煙氣出口和油氣出口 ；二級裂解倉后部設有炭黑出口，炭黑出口處設有料封。所述的外加熱機構采用熱風腔。所述的熱風腔分為熱風腔I和熱風腔II;一級裂解倉外設置有熱風腔I，二級裂解倉外設置有熱風腔II，熱風腔I和熱風腔II通過管路連接，且熱風腔II與封頭上的煙氣出口通過煙道連接。設備實施例4一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂 解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。封頭上還設有煙氣出口和油氣出口 ；二級裂解倉后部設有炭黑出口。所述的外加熱機構采用熱風腔。所述的熱風腔分為熱風腔I和熱風腔II;一級裂解倉外設置有熱風腔I，二級裂解倉外設置有熱風腔II，熱風腔I和熱風腔II通過管路連接，且熱風腔II與封頭上的煙氣出口通過煙道連接。二級裂解倉末端伸出熱風腔11，且末端設有水蒸汽進口，該水蒸汽進口位于熱風腔II外部。設備實施例5一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉出料一端連接有封頭，封頭下部設置有二級裂解倉，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。封頭上還設有煙氣出口和油氣出口 ；二級裂解倉后部設有炭黑出口。所述的外加熱機構采用熱風腔。所述的熱風腔分為熱風腔I和熱風腔II;一級裂解倉外設置有熱風腔I，二級裂解倉外設置有熱風腔II，熱風腔I和熱風腔II通過管路連接，且熱風腔II與封頭上的煙氣出口通過煙道連接。二級裂解倉末端伸出熱風腔II，且末端設有水蒸汽進口，該水蒸汽進口位于熱風腔II外部。二級裂解倉兩側、沿物料運動方向對稱設置的一對水平折流板，且水平折流板沿物料運動方向的末端與外側的熱風腔II末端設有間距。所述的折流板一側與二級裂解倉外壁連接，另一側與熱風腔II的內壁連接。熱風腔II的進口處截面積與間距處的截面積大小相同。設備實施例6一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉和二級裂解倉，一級裂解倉末端設有送料螺旋，出料一端連接有封頭，封頭上還設有煙氣出口和油氣出口 ；封頭下部設置有二級裂解倉，二級裂解倉后部設有炭黑出口，且二級裂解倉進料口對應設置在一級裂解倉固體產物出料口下。所述的外加熱機構采用熱風腔，分為熱風腔I和熱風腔II ;一級裂解倉外設置有熱風腔I，二級裂解倉外設置有熱風腔11，熱風腔I和熱風腔11通過管路連接，且熱風腔11與封頭上的煙氣出口通過煙道連接。二級裂解倉末端伸出熱風腔II，且末端設有水蒸汽進口，該水蒸汽進口位于熱風腔II外部。二級裂解倉兩側、沿物料運動方向對稱設置的一對水平折流板，且水平折流板沿物料運動方向的末端與外側的熱風腔II末端設有間距。所述的折流板一側與二級裂解倉外壁連接，另一側與熱風腔II的內壁連接。在二級裂解倉及兩側折流板下部設置三個與上述二級裂解倉兩側折流板相同的折流板且與熱風腔II末端設有間距，熱風腔II的進口處截面積與間距處的截面積大小相同。設備實施例7一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，所述的裂解倉分為一級裂解倉I和二級裂解倉5，一級裂解倉I末端設有送料螺旋，出料一端連接有封頭14，封頭14上還設有煙氣出口 2和油氣出口 3 ;封頭14下部設置有二級裂解倉5，二級裂解倉5后部設有炭黑出口 6，且二級裂解倉進料口 9對應設置在一級裂解倉固體產物出料口 15下。所述的外加熱機構采用熱風腔，分為熱風腔IlO和熱風腔IIll ;一級裂解倉I外設置有熱風腔110，二級裂解倉5外設置有熱風腔1111，熱風腔IlO和熱風腔IIll通過管路12連接，且熱風腔IIll與封頭14上的煙氣出口 2通過煙道13連接。二級裂解2倉末端伸出熱風腔1111，且末端設有水蒸汽進口 7，該水蒸汽進口 7位于熱風腔IIll外部。二級裂解倉5兩側、沿物料運動方向對稱設置的一對水平折流板8，且水平折流板8沿物料運動方向 的末端與外側的熱風腔IIll末端設有間距。所述的折流板8 —側與二級裂解倉5外壁連接，另一側與熱風腔IIll的內壁連接。二級裂解倉進料口 9上方設有刮刀4，所述的刮刀4包括附著于煙道13外側壁上的轉臂和與轉臂垂直的支臂。
權利要求
1.一種廢舊橡膠連續裂解工藝，其特征在于它包括下述過程廢舊橡膠塊首先經過一級裂解，一級裂解完成后所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，一級裂解產生的裂解氣與二級裂解產生的裂解氣一同排出。
2.根據權利要求1所述的廢舊橡膠連續裂解工藝，其特征在于在固體產物的二級裂解過程中向固體產物運動的反方向通入水蒸汽。
3.根據權利要求1或2所述的廢舊橡膠連續裂解工藝，其特征在于一級裂解的溫度為 380-410°C。
4.根據權利要求1或2所述的廢舊橡膠連續裂解工藝，其特征在于二級裂解的溫度為 450-500 °C。
5.一種廢舊橡膠連續裂解設備，包括裂解倉和設置在裂解倉外側的加熱機構，其特征在于所述的裂解倉分為一級裂解倉(I)和二級裂解倉(5)，一級裂解倉(I)出料一端連接有封頭(14)，封頭(14)下部設置有二級裂解倉(5)，且二級裂解倉進料口(9)對應設置在一級裂解倉固體產物出料口(15)下。
6.根據權利要求5所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于封頭(14)上還設有煙氣出口(2)和油氣出口(3) ;二級裂解倉(5)后部設有炭黑出口(6)。
7.根據權利要求5所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于所述的外加熱機構米用熱風腔。
8.根據權利要求7所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于所述的熱風腔分為熱風腔I (10)和熱風腔II (11);一級裂解倉(I)外設置有熱風腔I (10)，二級裂解倉(5)外設置有熱風腔II (11)，熱風腔I (10)和熱風腔II (11)通過管路(12)連接，且熱風腔II (11)與封頭(14)上的煙氣出口(2)通過煙道(13)連接。
9.根據權利要求8所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于二級裂解倉(5)末端伸出熱風腔II (11)，且末端設有水蒸汽進口(7)，該水蒸汽進口(7)位于熱風腔II (11)外部。
10.根據權利要求8所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于二級裂解倉(5)兩側、沿物料運動方向對稱設置的一對水平折流板(8)，且水平折流板(8)沿物料運動方向的末端與外側的熱風腔II (11)末端設有間距。
11.根據權利要求10所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于所述的折流板(8)—側與二級裂解倉(5)外壁連接，另一側與熱風腔II (11)的內壁連接。
12.根據權利要求5所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于二級裂解倉進料口(9)上方設有刮刀(4)。
13.根據權利要求12所述的一種廢舊橡膠連續裂解設備，其特征在于所述的刮刀(4)包括附著于煙道(13)外側壁上的轉臂和與轉臂垂直的支臂。
全文摘要
本發明涉及一種廢舊橡膠連續裂解工藝及實現該工藝的設備，主要是將廢舊橡膠塊首先經過一級裂解，一級裂解完成后所得的固體產物直接進入二級裂解過程進行二級裂解，一級裂解產生的裂解氣與二級裂解產生的裂解氣一同排出。本發明采用二級連續裂解工藝并輔以相應的設備，在保證廢舊橡膠充分裂解的基礎上，降低了裂解反應溫度，顯著提高了得油率和炭黑的品質，延長了設備的使用壽命，降低了生產能耗，具有顯著的進步。
文檔編號C10G1/10GK103045283SQ201210491130
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年10月31日
發明者牛斌, 牛曉璐, 韓國乾, 王新明, 于愛麗 申請人:牛曉璐