CN102115672B

CN102115672B - 利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置

Info

Publication number: CN102115672B
Application number: CN 201010001210
Authority: CN
Inventors: 江宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2030-01-04
Also published as: CN102115672A

Abstract

本发明是一种利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置。所述反应炉装置是用热风通入燃烧室内，先对第二反应室与环绕在第二反应室外的蒸汽加热装置加热，再对第一反应室以及环绕在第一反应室外的蒸汽加热装置加热，使得第二反应室的温度高于第一反应室，在第二反应室内通入高温蒸汽与第二反应室内的处理物混合反应，并产生第二混合气体通入第一反应室与处理物再次混合反应，并得到第一混合气体通入一油气反应室，凭借利用单一热源创造出第一、二反应室有不同的处理温度以及处理时间的两阶段处理，确保处理物完全的分解，并凭借油气处理室提供一稳定环境供油气快速分解并与碳粒反应成燃气降低碳粒沉积在油品中。

Description

利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置

技术领域

本发明涉及一种分解处理物的反应炉装置，尤指一种利用高温热源以及高温蒸汽来提高热分解效率的反应炉装置。

背景技术

传统的裂解技术多为批次式的裂解方式，是采用单炉以及真空加热的方式，以阻隔外部空气来进行裂解。

如中国台湾专利，公告号第478979号，专利名称为「有机废弃物资源化之无污染处理方法及其装置」的专利，其整体裂解反应装置中包括有区隔设置的反应炉与加热炉；其特征在于：所述的反应炉的后段设有用来处理裂解反应生成的焦碳的焦碳一次处理槽、焦碳二次处理槽以及焦碳冷却槽，其焦碳由反应炉排出后先进入焦碳一次处理槽中，经由焦碳一次处理槽中的搅拌器翻搅使部份残留的挥发份排出，排出的焦碳则再进入焦碳二次处理槽中，依序由第一搅送筒、第二搅送筒以及第三搅送筒的轮流翻搅推送，在搅送过程中并同时加热使焦碳进行二次裂解反应，前述的反应都是在真空状态下操作，以完全释出挥发份，精炼后的焦碳最后进入焦碳冷却槽以取得精质的焦碳，以利再加工成碳黑或活性碳原料。

然而，上述的技术，由于具有产制焦碳品质不佳，设备体积庞大，属低温裂解，易造成戴奥辛及其它空气污染问题等缺点，故仍不理想。

因此，有鉴于上述现有品所衍生的各项缺点，本案的发明设计人遂竭其心智，潜心研究加以创新改良，终于成功研发完成本件「利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置」一案，实为一具功效增进的创作。

发明内容

本发明主要在解决现有裂解技术经裂解后的碳黑，由于仍残留有机物质，因此品质不佳而形成二次废弃物，以及所产生的油品因含硫率以及含碳杂质过高，也无法使用，以及现有裂解技术的热效率差，造成设备体积庞大，制造成本高等问题。

本发明主要目的是提供一种利用单一热源对两个反应室产生加热的反应炉装置。

本发明另一目的利用一断热隔板隔离两反应室，使得热源对两反应室先后加热，则所述两反应室的工作温度不同，以产生两阶段热分解反应，并在这两阶段热分解反应中加入高温蒸汽一起反应，俾使处理物被完全分解。

本发明另一目的是提供一种将第一反应室的第一混合气体导入一油气反应室内与一高温蒸汽混合反应，凭借高温蒸汽与第一混合气体中的碳粒反应成燃气，以降低碳粒沉积在分离后的燃油中。除此之外，并利用高温蒸汽与碳反应用来产生更多的氢气与燃气，若有机物中含有氯，氢气会与氯反应，以防止戴奥辛的产生。此模式也可用来分解含戴奥辛的物质。

本发明另一目的是提供一种利用水冷方式冷却第二输送杆，且利用冷却过程中转化的蒸汽冷却第二反应室输出的处理物的反应炉装置。

本发明另一目的是提供一种广泛应用于对有机物质(所称有机物包括戴奥辛)或含汞物质或石化物质或含戴奥辛物质或挥发性物质或一般性垃圾反应分解成碳化物的反应炉装置。

为达上述目的，本发明乃采用高温热气以及高温蒸汽来做为裂解的热源，并利用高温蒸汽的活性来降低碳黑粉尘的产生，提高燃料气体的量以及燃料油的品质，并应用蒸汽的侵入性来分离上述的处理物或含汞的处理物。

其原理如下：

C+H₂O→CO+H₂

nC+mH₂→CnHm

S-+H₂→H2S

Cl-+H₂→HCl

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于，包括：

一第一反应室，具有一第一输送杆，且所述的第一反应室的一端连通一进料管，另一端连通一节管，所述的进料管具有一进料口供至少一处理物进入，所述的第一输送杆是将所述的处理物运送至第一反应室内进行第一次处理，并产生一第一混合气，所述的节管具有一混合气出口供第一反应室内的第一混合气排出；

一第二反应室，具有一第二输送杆，且所述的第二反应室的一端连通一出料管，另一端连通上述节管，所述的节管是供所述的处理物进入第二反应室，所述的第二输送杆是将所述的处理物运送至第二反应室进行第二次处理并产生一第二混合气，所述的出料管具有一出料口是供经过第二次处理的处理物排出；

一油气反应室，具有一蒸汽馈入口以及一油气出口，且连通上述节管的混合气出口，则前述第一混合气输入所述的油气反应室，所述的蒸汽馈入口是供一高温蒸汽馈入油气反应室，并与所述的第一混合气混合以及反应并产生一第三混合气从所述的油气出口排出；

一蒸汽加热装置，是绕设在第一反应室以及第二反应室外侧表面，并连通第二反应室，且所述的蒸汽加热装置将蒸汽并馈入所述的第二反应室；

一第一蒸汽导管，是连通所述的第一反应室以及第二反应室，将第二反应室内的第二混合气导入第一反应室内；

一燃烧室，是供前述第一反应室、第二反应室、蒸汽加热装置以及蒸汽导管设置在其内，且具有一入口以及一出口，所述的入口供一热风进入燃烧室内，对所述的第一反应室、第二反应室、蒸汽加热装置以及蒸汽导管加热，并从所述的出口排出。

如前述的可行的实施，所述的燃烧室的内壁设有断热材料。

如前述的可行的实施，所述的燃烧室内设有一断热隔板，该断热隔板隔离所述的第一反应室以及第二反应室。

如前述的可行的实施，断热隔板具有至少一热风通口。

如前述的可行的实施，所述的第一输送杆具有一沿着所述的第一输送杆轴向螺旋延伸绕设的第一螺旋导引部，所述的第二输送杆具有一沿着所述的第二输送杆轴向螺旋延伸绕设的第二螺旋导引部。

如前述的可行的实施，所述的进料管以及出料管是从燃烧室外面分别连通燃烧室内的第一反应室以及第二反应室。

如前述的可行的实施，所述的第二输送杆具有一流道，所述的流道的一端连通一冷却水馈入管，另一端具有至少一通口对应上述出料口，所述的冷却水馈入管将一冷却水导入所述的流道，并在流道内受热转变为蒸汽经过所述的通口从出料口排出，以对从出料口排出的处理物冷却，并在冷却过程中产生一第四混合气。

如前述的可行的实施，更包括一出料排气导管，所述的出料排气导管的一端连通所述的出料管，另一端连通所述的油气反应室，并将所述的第四混合气导入油气反应室。

如前述的可行的实施，所述的油气出口连通一冷却器，所述的冷却器连接一分离装置，所述的第三混合气体经过所述的冷却器以及分离装置产生至少一最终物。

如前述的可行的实施，所述的蒸汽加热装置包括：

一第一螺旋管，具有一入口供所述的蒸汽馈入，且所述的第一螺旋管绕设在第一反应室外侧表面；

一第二螺旋管，是连通所述的第一螺旋管，且绕设在第二反应室外侧表面；

一蒸汽分配管，具有一第一端与所述的第二螺旋管连通，一第二端经由一第二蒸汽导管与油气反应室的蒸汽馈入口连通，以及至少一分歧管连通所述的第二反应室。

如前述的可行的实施，所述的处理物为有机物质、含汞物质、煤、石化物质、含戴奥辛物质、挥发性物质以及一般性垃圾其中任一。

如前述的可行的实施，所述的有机物质包括戴奥辛。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：凭借利用单一热源创造出第一、二反应室有不同的处理温度以及处理时间的两阶段处理，确保处理物完全的分解，并凭借油气处理室提供一稳定环境供油气快速分解并与碳粒反应成燃气降低碳粒沉积在油品中。

附图说明

图1为本发明燃烧室内的正视示意图；

图2为本发明燃烧室内剖视示意图；

图2A为第二输送杆的局部放大示意图；

图3为本发明第一、二反应室以及蒸汽加热装置的局部示意图；

图4为本发明燃烧室拿掉断热材料另一侧的示意图。

附图标记说明：10第一反应室；101第一输送杆；1011第一螺旋导引部；102进料管；103进料口；20第二反应室；201第二输送杆；2011第二螺旋导引部；2012流道；2013通口；202出料管；203出料口；210冷却水馈入管；30油气反应室；31蒸汽馈入口；32油气出口；40蒸汽加热装置；401第一螺旋管； 4011入口；402第二螺旋管；403蒸汽分配管；404第二蒸汽导管；405分歧管；50第一蒸汽导管；60燃烧室；61入口；62出口；63断热材料；64断热隔板；641热风通口；70节管；71混合气出口；72输出口；80出料排气导管。

具体实施方式

本发明是提供一种利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，请参阅图1至图4所示是本发明被广泛应用于对有机物质(所称有机物包括戴奥辛)或含汞物质或石化物质或含戴奥辛物质或挥发性物质或一般性垃圾反应分解成碳化物的反应炉装置。

如本发明较佳实施例的图1、图2以及图2A所示，所述的反应炉装置包括一燃烧室60，其内设置有一第一反应室10、一第二反应室20、一第一蒸汽导管50以及一蒸汽加热装置40，在所述的燃烧室60外设有一油气反应室30。

前述燃烧室60具有一入口61(如图2示)、一出口62(如图2示)、一断热材料63以及一断热隔板64。

如图2示，前述入口61设在靠近第二反应室20的一侧，供一热风进入燃烧室60内，前述出口62设在靠近第一反应室10的一侧，供燃烧室60内的热风排出。

前述断热材料63设在燃烧室60的内壁维持燃烧室60内的热度，所述的断热隔板64设置在第一反应室10以及第二反应室20之间，以隔离第一反应室10以及第二反应室20，进而将燃烧室60分隔成两个加热区间。

前述热风是凭借外部的燃烧机产生高温热气提供，前述断热隔板64具有至少一热风通口641供所述的热风通过，则所述的热风从入口61进入燃烧室60内，通过所述的热风通口641经由所述的出口62排出。

复如图2示，前述第一反应室10具有一第一输送杆101，且所述的第一反应室10的一端连通一进料管102，另一端连通一节管70，所述的进料管102具有一进料口103供至少一处理物进入，所述的第一输送杆101是将所述的处理物运送至第一反应室10内进行第一次处理，并产生一第一混合气。

前述第一输送杆101具有一第一螺旋导引部1011，所述的第一螺旋导引部1011是螺旋绕设且沿着所述的第一输送杆101轴向延伸。

前述第二反应室20，具有一第二输送杆201，且所述的第二反应室20的一端连通一出料管202，另一端连通上述节管70，所述的第二输送杆201是将所述的处理物运送至第二反应室20进行第二次处理并产生一第二混合气，所述的出料管202具有一出料口203供经过第二次处理的处理物排出。

前述第二输送杆201具有一第二螺旋导引部2011，所述的第二螺旋导引部2011是螺旋绕设且沿着所述的第二输送杆201的轴向延伸，且前述第二输送杆201具有一流道2012，所述的流道2012的一端连通一冷却水馈入管210，另一端开设有至少一通口2013相对上述出料口203(如图2A)，凭借所述的冷却水馈入管210将一冷却水导入所述的流道2012，防止第二输送杆201在第二反应室20内受高温变形，且冷却水在流道2012内受热转变为蒸汽经过通口2013从出料口203排出，以对从出料口230排出的处理物冷却。

前述节管70与所述的第一反应室10以及第二反应室20以及油气反应室30连接，其具有一混合气出口71连通所述的油气反应室30，以及一输出口72连通所述的第二反应室20，所述的混合气出口71供第一反应室10内的第一混合气排到油气反应室内30，所述的输出口70供第一反应室10内的处理物输入第二反应室20。

前述油气反应室30，具有一蒸汽馈入口31以及一油气出口32，且连通上述节管70的混合气出口71，则前述第一混合气输入所述的油气反应室30，所述的蒸汽馈入口31是供高温蒸汽馈入油气反应室30与所述的第一混合气混合反应，然后产生一第三混合气从所述的油气出口32排出。

前述油气出口32连通一冷却器，所述的冷却器连接一分离装置，所述的第三混合气体经过所述的冷却器以及分离装置产生至少一最终物。

前述第一蒸汽导管50是连通所述的第一反应室10以及第二反应室20，将第二反应室20内的第二混合气导入第一反应室10内。

前述的进料管102以及出料管202是从燃烧室60外部分别连通燃烧室60内的第一反应室10以及第二反应室20，且所述的出料管202与一出料排气导管80一端连通，所述的出料排气导管80的另一端连通所述的油气反应室30，则前述用来冷却从出料口230排出的处理物的蒸汽，以及在冷却过程中产生的第四混合气(例如一氧化碳以及氢以及水汽)经由所述的出料排气导管80导引到所述的油气反应室30。

前述蒸汽加热装置40，是绕设在第一反应室10以及第二反应室20外侧表面，并连通第二反应室20，且所述的蒸汽加热装置40具有蒸汽并将蒸汽馈入所述的第二反应室20。

一并参照图3、图4所示，所述的蒸汽加热装置40具体实施为包括一第一螺旋管401以及一第二螺旋管402以及一蒸汽分配管403。

所述第一螺旋管401具有一入口4011供蒸汽馈入，且所述的第一螺旋管401绕设在第一反应室10外侧表面；所述第二螺旋管402是连通所述的第一螺旋管401，且绕设在第二反应室20外侧表面；所述蒸汽分配管403的第一端是连通所述的第二螺旋管402，第二端经由一第二蒸汽导管404连通到所述的油气反应室30的蒸汽馈入口31，且具有至少一分歧管405连通所述的第二反应室20。

以下将对本发明的运作说明：

热风从入口61进入燃烧室60内，热风先对第二反应室20以及第二螺旋管402加热，然后从热风通口641通过，通过热风通口641的热风对第一反应室10以及第一螺旋管401加热，然后从出口60排出。

通过断热隔板64的设置，令热风以两阶段方式先后对第二反应室20以及第一反应室10加热，在一可行的实施中所述的第一反应室10的工作温度约在300度以上，第二反应室20的工作温度约在500度以上，然而这并非局限本发明第一反应室10以及第二反应室20的工作温度，这两阶段温度是依使用者以及所要处理的处理物而调整改变。

处理物从进料口103进入，经由所述的第一输送杆101运送，被第一螺旋导引部1011带至第一反应室10内经过第一次处理，反应产生前述的第一混合气，然后通过节管70的输出口72到第二反应室20，经由第二输送杆201的运送，被第二螺旋导引部2011带至第二反应室20内经过第二次处理，反应产生前述第二混合气，然后运送到出料管202从出料口203排出，在一具体的实施中经过出料口的处理物转化成为碳化物。

另外由于第二反应室的工作温度高于500度(指本较佳实施所需的温度)，因此从第二反应室排出的处理物(此时已转变成碳化物)的温度很高，凭借冷却水在流道2012内受热转变为蒸汽经过通口2013从出料口203排出，以对从出料口30排出的处理物冷却，如此降低处理物(碳化物)的温度，并且在蒸汽对处理物降温的过程中产生第四混合气(例如一氧化碳、氢气以及水汽)，所述的第四混合气经由出料排气导管80导引至油气反应室30。

前述蒸汽加热装置40里面馈入一低温蒸汽(约100度以上)，低温蒸汽沿着被热风先后加热的第二螺旋导管402以及第一螺旋导管401流动，使得在第一、二螺旋导管401、402内流动的低温蒸汽转变高温蒸汽(高于150度)，高温蒸汽通过与第二螺旋导管402连通的蒸汽分配管403，并从分歧管405馈入第二反应室20内，并从第二反应室20内通过所述的第二蒸汽导引管404从蒸汽馈入口31进入油气反应室30。

前述进入第二反应室20内的高温蒸汽与处理物反应并生成前述第二混合气(例如未与处理物反应的蒸汽以及燃气)，然后第二混合气经由所述的第一蒸汽导管50进入第一反应室10内。

前述进入第一反应室10内的高温蒸汽与第二混合气与第一反应室10内处理物反应，这样的反应产生一第一混合气(例如油气、燃气以及未反应蒸汽)，所述的第一混合气通过所述的混合气出口71进入油气反应室30。

前述进入油气反应室30的第一混合气与油气反应室30内的高温蒸汽以及前述的第四混合气一起混合反应，并产生一第三混合气从油气出口32排出到冷却器，并从冷却器到分离装置凭借分离装置分离出至少一最终物。

在一具体的实施中前述最终物为燃料油、燃气以及水或者其他化学物质，然这需要视所处理的处理物而言，例如含汞的处理物其汞物质会被分离出来。

凭借上述本发明相较背景技术有下列各项改进：

以两阶段处理处理物，每一阶段各有独立的处理温度以及处理时间，其中第一阶段的温度低于第二阶段的温度，第一阶段用来热分解处理，分解处理物或蒸馏汞及其他化学物质，第二阶段利用较高的温度进行气化分解，进一步对第一阶段未完全反应的处理物完全分解，以确保处理物被完全分解。

在油气反应室30中利用高温蒸汽提供一稳定的油气快速分解的环境，同时与第一混合气中碳粒反应成燃气以降低碳粒沉积在燃料油中。

利用水冷方式冷却第二输送杆201，避免第二输送杆201受高温变形，同时利用冷却过程中转化的蒸汽冷却第二反应室输出的处理物。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于，包括：

一第二反应室，具有一第二输送杆，且所述的第二反应室的一端连通一出料管，另一端连通上述节管，所述的节管是供所述的处理物进入第二反应室，所述的第二输送杆是将经过第一次处理的处理物运送至第二反应室进行第二次处理并产生一第二混合气，所述的出料管具有一出料口是供经过第二次处理的处理物排出；

一蒸汽加热装置，是绕设在第一反应室以及第二反应室外侧表面，并连通第二反应室，且所述的蒸汽加热装置具有蒸汽并将蒸汽馈入所述的第二反应室；

一燃烧室，是供前述第一反应室、第二反应室、蒸汽加热装置以及蒸汽导管设置在其内，且具有一燃烧室的入口以及一燃烧室的出口，所述的燃烧室的入口供一热风进入燃烧室内，对所述的第一反应室、第二反应室、蒸汽加热装置以及蒸汽导管加热，并从所述的燃烧室的出口排出。

2.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的燃烧室的内壁设有断热材料。

3.根据权利要求2所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的燃烧室内设有一断热隔板，该断热隔板隔离所述的第一反应室以及第二反应室。

4.根据权利要求3所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：断热隔板具有至少一热风通口。

5.根据权利要求1或4所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的第一输送杆具有一沿着所述的第一输送杆轴向螺旋延伸绕设的第一螺旋导引部，所述的第二输送杆具有一沿着所述的第二输送杆轴向螺旋延伸绕设的第二螺旋导引部。

6.根据权利要求5所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的进料管以及出料管是从燃烧室外面分别连通燃烧室内的第一反应室以及第二反应室。

7.根据权利要求6所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的第二输送杆具有一流道，所述的流道的一端连通一冷却水馈入管，另一端具有至少一通口对应上述出料口，所述的冷却水馈入管将一冷却水导入所述的流道，并在流道内受热转变为蒸汽经过所述的通口从出料口排出，以对从出料口排出的处理物冷却，并在冷却过程中产生一第四混合气。

8.根据权利要求7所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：更包括一出料排气导管，所述的出料排气导管的一端连通所述的出料管，另一端连通所述的油气反应室，并将所述的第四混合气导入油气反应室。

9.根据权利要求1或4所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的油气出口连通一冷却器，所述的冷却器连接一分离装置，所述的第三混合气体经过所述的冷却器以及分离装置产生至少一最终物。

10.根据权利要求1或4所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的蒸汽加热装置包括：

一第一螺旋管，具有一第一螺旋管的入口供所述的蒸汽加热装置具有的蒸汽馈入，且所述的第一螺旋管绕设在第一反应室外侧表面；

11.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的处理物为有机物质、含汞物质、煤、石化物质、挥发性物质以及一般性垃圾其中任一。

12.根据权利要求1所述的利用高温蒸汽与热源分解处理物的反应炉装置，其特征在于：所述的处理物为含戴奥辛物质。