CN102304235B - 一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，属于废旧物回收再利用领域。所述装置包括立式的釜体，釜体的上端口为进料口，釜体的下端口为出料口，釜体的上端口和下端口分别设置上盖和下盖，釜体的周壁设有油气出口、排气口和进风口，其中，釜体包括同心的内筒和外筒，内筒和外筒形成之间设有夹套，夹套内设有多个翅板，上盖和下盖均通过驱动机构实现与釜体的自动、快速开合。利用本发明所述装置可将整个废轮胎和大块状废橡胶废塑料直接投入釜内，由于无需切碎或切块，就不用切胎机器，这样就减少成套设备的投资，因此免除切块过程造成的粉尘和固体颗粒的污染、免除切块过程电耗、切过程工序繁重的体力劳动，故本发明可以提高环保性能、节约能耗，节省劳动力并有效提高了工作效率。

Description

一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置

技术领域

本发明涉及环保领域，特别涉及一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置。

背景技术

众所周知，随着废旧轮胎及塑料垃圾的增多，会对环境造成很大的污染。人们已开始意识到治理废轮胎的重要性和能源可利用性，经过不断地试验和探索，许许多多的有识之士和业内人士也充分的认识到，废橡胶废塑料的开发利用潜在着很大的市场前景，通过裂解技术可以将黑色和白色废弃物转变成燃油成为黑色黄金，经济效益十分可观。

根治这些“黑色污染”的根本出路在于实现回收利用、循环经济实现节约型社会，通过“资源-产品-再生资源-再生产品”的良性循环经济模式，取得很好的环境、社会和经济效益。因此，所有积极参与环境保护的人们都希望可以设计出一种能够有效循环再利用废橡胶废塑料的可靠处理系统，而且还不会对环境产生不利的影响。

目前世界上广泛采用的废橡胶、塑料垃圾的科学处理方法有：破碎法生产胶粉、高温裂解及土法炼油等。在国内目前已有许多成套的裂解设备在生产中要将废轮胎进行切块、破碎成较小的块状，然后进裂解釜进行高温裂解，切块与破碎中其粉尘及固体小颗粒不仅会造成环境污染同时会增加劳动强度和损耗大量的能源。

发明内容

为了克服现有技术采用将废橡胶进行切块、破碎成较小的块状，然后进裂解釜进行高温裂解，而产生的劳动强度大及损耗大量能源的问题，本发明实施例提供了一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，它能够整胎或整块裂解的废橡胶及废塑料。所述技术方案如下：

一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，所述装置包括立式的釜体，所述釜体的上端口为进料口，所述釜体的下端口为出料口，所述上端口和所述下端口上分别设置上盖和下盖，所述上盖与所述下盖分别通过各自的锁紧装置与所述釜体连接，所述釜体的周壁设有油气出口、排气口和进风口，其中，所述釜体包括同心的内筒和外筒，所述内筒和所述外筒形成之间设有夹套，所述夹套内设有多个翅板并呈规律布置，所述上盖和所述下盖均通过驱动机构实现与所述釜体的自动、快速开合。

进一步地，为了解决了裂解后高温状态下出渣和进料的自燃问题，所述釜体上部设有上蒸汽接口，所述釜体下部设有下蒸汽接口。

具体地，所述内筒和所述外筒均为圆筒。

具体地，所述釜体与水平面呈垂直布置。

具体地，所述釜体的周壁设置的所述油气出口数量为三个，并且呈直线等距布置。

具体地，所述驱动装置为液压驱动装置或电动驱动装置。

具体地，所述上盖的驱动装置与所述下盖的驱动装置均为电动驱动装置，每个所述电动驱动装置均包括弧形转肩、涡轮、蜗杆及驱动电机，所述驱动电机与所述涡轮相连，所述涡轮与所述蜗杆相啮合，所述蜗杆连接所述弧形转肩的一端，所述弧形转肩的另一端连接所述上盖或所述下盖。

具体地，每个所述锁紧机构均包括滑环、平衡耳座、滑环固定耳座、驱动轴、滑环涡轮蜗杆减速机及滑环电机，其中，所述滑环的内壁设有若干个滑环楔形锁扣，相应的所述上盖和所述下盖的外圆均对应设置楔形锁扣，所述滑环楔形锁扣和所述楔形锁扣实现锁合，所述滑环电机连接所述滑环涡轮蜗杆减速机，所述涡轮蜗杆减速机连接所述驱动轴，所述驱动轴穿过所述平衡耳座并安装在所述固定耳座的轴套中，通过所述驱动轴带动所述滑环转动。

具体地，所述釜体的内径为1350mm，所述釜体的外径为1600mm，所述釜体的高度为5850mm。

具体地，所述出料口与所述进料口的直径均为1250mm。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：相比现有技术，本发明通过带有多个翅板的夹套，使得所述釜体热能转换效率提高，通过设于釜体的上盖及下盖的驱动机构，使得上盖与下盖自动、快速开合，通过锁紧装置，使得所述上盖及下盖实现锁紧和密封，因此能够将整个废轮胎、块状废橡胶或废塑料投入本发明所述的裂解装置进行快速裂解，由于使用本发明无需将整个废轮胎、块状废橡胶或废塑料切碎或切块的处理，因此免除切过程造成的粉尘和固体颗粒的污染，免除切块过程电耗能耗，以及切块过程工序繁重体力劳动，故使用本发明所述装置能够有效节省劳动力，并有效提高了工作效率。

本发明适合于直径≤1200mm整个废轮胎、整块废橡胶或废塑料，在高温工况下进料与出渣，具有新型、高效、节能、环保的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述上盖的驱动机构的结构图；

图3是本发明实施例所述下盖的锁紧机构的结构图；

图4是本发明所述上盖与所述驱动机构及所述锁紧机构的装配图；

图5是本发明所述上盖与所述驱动机构及所述锁紧机构的展开图；

图6是本发明所述釜体中夹套的螺旋热风通道示意图；

图7是现有技术裂解装置与本发明实施例所述裂解装置的工作温度曲线图；

图8是现有技术裂解装置与本发明实施例所述裂解装置的燃油使用对比图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1上盖，2上盖滑环，3排气口，4固定耳座，5缓冲节，6内筒，7翅板，8外筒，9进风口，10上温度传感器，11上蒸汽接口，12压力检测仪表，13油气出口，14安全阀接口，15下蒸汽接口，16下温度传感器，17下盖，18下盖滑环，19弧形转肩，20涡轮蜗杆，21驱动电机，22楔形锁扣，23滑环，24滑环楔形锁扣，25滑环固定耳座，26轴套，27驱动轴，28平衡耳座，29联轴器，30滑环涡轮蜗杆减速机，31螺旋式热风通道板，

A，表示现有技术所述裂解装置的工作温度曲线，

B，表示本发明所述裂解装置的工作温度曲线，

C表示使用现有技术之后的燃油用量图，

B表示使用本发明之后的燃油用量图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，所述装置包括立式的釜体，所述釜体的上端口为进料口，所述釜体的下端口为出料口，所述上端口和所述下端口上分别设置上盖1和下盖17，所述上盖1与所述下盖17分别通过各自的锁紧装置与所述釜体连接，所述釜体的周壁设有油气出口13、排气口3和进风口9，其中，所述釜体包括同心的内筒6和外筒8，所述内筒6和所述外筒8形成之间设有夹套，所述夹套内设有多个翅板7并呈规律布置，所述上盖1和所述下盖17均通过驱动机构实现与所述釜体的自动、快速开合。

具体的，本例中，参见图1，所述装置换热工艺采用厚度为10MM的矩形的翅板7，竖直贴焊于内筒6外壁上，热源通过侧面下部设有进风口进入夹套由翅板7的阻流作用缓慢的上升，使得整个装置体接受热能的时间加长，热能转换效率比普通的热交换器提高了2倍。

更具体地，本例中，为了达到最佳的热交换效果，所述夹套内的热风通道为螺旋式热风通道，它能够将热风通道的角度缩小至30°并向上盘旋以延长热风通道的长度。如图6所示，所述多个翅板7呈阵列式布置在螺旋式热风通道板31上，即在螺旋式热风通道内还设有多个翅板7增加了换热面积，提高了裂解釜的热交换能力。

此外，本实施例采用夹套加热技术，被裂解介质不与热源接触，完全解决了常规裂解装置的热风尾气污染问题。

发明人在实现本发明的过程中发现，轮胎裂解后产生的碳渣和钢丝，釜内残留的油气在密闭的状态下是安全的，不会燃烧，而当开盖出渣或进料时接触空气中的氧气，马上就会自燃严重时还可能发生爆炸，所以在轮胎裂解过程是避免空气进入裂解釜的，高温出渣进料一直是制约轮胎裂解设备效率的瓶颈。由于高温出渣、进料存在自燃的危险性，现有技术中一般裂解出油后需8-12小时自然降温，等降温到100℃以下才能进行出渣工序，而后再进料，再裂解。

参见图7，图中横坐标表示时间、单位小时，纵坐标表示温度、单位摄氏度，A曲线表示现有技术裂解装置的工作温度曲线，B曲线表示本发明所述裂解装置的工作温度曲线。由图中A可以看出，在没有采用高温出渣进料，裂解釜是处于间断性运行每天只能裂解一釜，造成了能源极大的浪费，同时裂解釜的利用率极低的缺陷。其原因在于，参见图7的曲线A，现有技术的裂解过程：裂解结束釜内温度380℃左右，→8-12小时自然降温≤100℃，→出渣、进料，→温度继续下降大约二十多度，→重新加热升温到200～230℃大约需要3～4小时，因此存在升温时间长，耗油量多的缺陷。

本发明为了解决了裂解后高温状态下出渣和进料的自燃问题，具体地，如图1所示，本发明中采用一种简单实用的釜盖远程、快速、自动操纵方式，即通过驱动装置实现上盖及下盖的远程、快速开合，以及上盖和下盖处的锁紧装置，实现上盖、下盖与釜体的锁紧及严格密封，并通过在所述釜体上部口处设有上蒸汽接口11，在所述釜体下部口处设有下蒸汽接口15，使得在生产过程中可加入过热蒸汽喷射，用釜口过热蒸汽喷射放入方法在开盖时起到隔离氧气的作用，有效地解决了高温出渣与进料自燃危险，解决了轮胎裂解高温进料出渣这一重大的技术难题，确保了安全、高效的生产，使成套设备的工作效率提高了2～3倍左右，同时节约大量的能源，真正达到了节能降耗目的。

如图7所示，曲线B表示本发明所述裂解装置的工作温度曲线，本发明高温出渣简单过程如下：裂解结束釜内温度380℃左右，→2小时加蒸汽降温≤200℃，→出渣、进料，→温度继续下降大约三十多度，→重新加热升温到200～230℃，开始第二釜的裂解。

参见图7中的曲线B，具体过程如下：废轮胎、橡胶、废塑料实际裂解时间只要3.5～4.5小时，其中，从常温下加热到200℃大约需要3～4小时，那么采用200～230℃的高温出渣进料后我们的工艺是在380℃左右的裂解温度，从380℃到200多度其温差较小容易降温，这样缩短了降温和冷态的加热时间，每天可裂解2～3釜实现设备连续生产的能力，也就是说用差不多一样的投资其处理能力提高了2～3倍。

此外，使用本发明还有一个特点：这些废物裂解中均能够产生6～12％的可燃性气体，在物料未裂解反应时燃烧炉采用的能源是燃烧油，裂解中燃烧炉可以利用裂解产生的可燃性气体做能源，当设备运行中采用高温进料后缩短了物料的预热时间，裂解的时间占的比例就相当高，对应就节约很多的能源。

参加图8所示，纵坐标表示燃油量、单位升，其中，C部表示使用现有技术之后的燃油用量图，B部表示使用本发明之后的燃油用量图。图8表述了采用本发明，第一釜的加热时间缩短了，燃烧机烧油的时问短了耗油量明显减少，这就是本发明高温出渣进料产生的高效节能之所在。

进一步地，所述的裂解装置整体保温材料采用块状保温棉平铺而成，外表采用0.35mm不锈钢薄板整体包装，保温性能良好、美观实用。

具体地，如图1所示，所述内筒6和所述外筒8均为圆筒，使得整块废旧橡胶废旧塑料或整个废旧轮胎投入到圆形釜体中，加热与原料形成最大的接触面，受热面积大，原料进入装置内成圆弧包裹与釜壁接触面大，可以加快裂解速度。

具体地，如图1所示，所述釜体与水平面呈垂直布置，适合整块废橡胶废旧塑料或整个废轮胎在釜体内由下自上整齐的堆放，并且物料靠自然重力下料无机械障碍下料流畅，促使裂解时间加快。

具体地，如图1所示，所述釜体的周壁设置的所述油气出口13数量为三个，并且呈直线等距布置，废橡胶裂解产生的混合油气从油气出口13排出，并经过对应的油气分离罐进入冷凝器中，凝点高于200℃，闪点高于35℃的燃油经液相冷凝器，收集到中间收集罐，低于200℃的燃油组分还是气态通过气相冷凝器被冷凝成液态收集于中间收集罐中。故裂解出的油气通过密封的管道进入分液塔和冷凝器冷凝成燃油可提高设备的安全性能。

此外，如图1所示，所述的裂解装置上侧面设有热风排气口3，在采用多装置组合成套裂解装置时利用热风尾气对待裂解的废橡胶废塑料进行预加热，可顺序循环充分利用热能；采用高温出渣进料后彻底改变原来从裂解完成后要降温到100℃以下排渣需降温8个小时的过程，提高了裂解段过程3倍以上的产量。

具体地，如图1所示，所述驱动装置为气动驱动装置或电动驱动装置，驱动装置为快开门形式，具有操作简便自动化程度高的特点，可实现远程和自动控制。

具体地，如图2所示，还可参见图4，所述上盖1的与所述下盖17的驱动装置相同，均采用电动驱动装置。本实施例以上盖为例加以说明，如图2所示，所述上盖1的驱动装置包括弧形转肩19、涡轮蜗杆20及驱动电机21，所述驱动电机21与所述涡轮相连，所述涡轮与所述蜗杆相啮合，所述蜗杆连接所述弧形转肩19的一端，所述弧形转肩19的另一端连接所述上盖1。

进一步地，如图3所示，还可参见图4，所述上盖1及所述下盖17的外围分别设有相同的锁紧机构，即子母扣是结构，每个所述锁紧机构均包括滑环23、平衡耳座28、滑环固定耳座25、驱动轴27、滑环涡轮蜗杆减速机30及滑环电机，其中，所述滑环23的内壁设有若干个滑环楔形锁扣24，相应的所述上盖1和所述下盖17的内壁均对应设有若干个楔形锁扣22，所述滑环楔形锁扣24和所述楔形锁扣22实现锁合，所述滑环电机连接所滑环涡轮蜗杆减速机30，所述涡轮蜗杆减速机连接通过联轴器28所述驱动轴27，所述驱动轴27穿过所述平衡耳座28并安装在所述滑环固定耳座25的轴套26中，通过所述驱动轴27上的外螺纹与所述轴套26中的内螺纹相啮合带动所述滑环23转动。

参见图5，当上盖1或下盖17关闭后利用可动的滑环23的动作，通过滑环楔形锁扣24将上盖1或下盖17紧紧地扣在釜体上，因此此种子母扣式结构密封性能良好。具体实施时，可以在上盖1或下盖17的凹槽中填充石墨密封条，保证整个装置口在高温和多次反复开关盖中得到很好的密封，利于本发明利用微负压工艺，由此完全杜绝了在裂解中因装置不密封，而将裂解气和裂解中产生的有毒气体排放到装置外，造成对人类的危害。

具体地，如图1所示，本例中，所述釜体的内径为1350mm，所述釜体的外径为1600mm，所述釜体的高度为5850mm，故可以适合于直径≤1200mm整个废轮胎、整块废橡胶、废塑料在高温工况下进料与出渣。

具体地，如图1所示，所述的裂解装置在外筒体3800mm高度的圆周上设有四个固定耳座4，裂解装置依靠此固定耳座直4立固定于平台上。

具体地，如图1所示，所述出料口的直径及进料口的直径均为1250mm，可使得碳渣靠重力自动出渣，免去人工或机械掏渣，大量减轻操作工劳动强度和节约能源，有效解决常规裂解釜高温出渣的难题。

本发明的安装过程及工作原理：

参见图1，本装置通过四个固定耳座4固定于钢架平台上，废旧轮胎或废橡胶块通过输送带输送到装置口，在上盖1开启状态时废轮胎通过连接于进料口与输送带的滚轴平行落入釜内，装满废轮胎后关闭上盖1同时操纵上盖滑环2将装置盖锁紧密封，热风通过热风进口9送入裂解装置加热夹套，由于阻流翅板7对热风空气的阻流作用，使得热风在夹套内滞留时间加长得到充分的热交换，裂解装置内筒6开始受热并对被裂解介质进行加热，裂解装置外筒8也因热风的作用受热，这时依靠外筒8的保温材料使得热能不外泄，提高裂解装置的加热效果，当加热到220～380℃时在催化剂的作用下废轮胎被裂解，裂解产生的油气混合物通过油气出口13进入到冷凝器，在冷凝器的冷却下油气被冷凝成液态的燃油，加热后热风尾气通过热风排气口3排放；

本裂解装置设置有上温度传感器10、下温度传感器16，通过连接于传感器的温度表在操作室就可以很方便的检测到裂解装置的运行温度；由压力检测仪表12可以现场在线检测装置内的工作压力，当压力值上升并异常时操作工应及时控制热风流量和及时开大引风机风阀，控制装置内压力于正常范围内，当装置内压力超限时连接于裂解装置安全阀接口14的安全阀会自动开启泄压，保障生产安全和设备安全；

废旧轮胎在裂解装置内充分裂解后剩余的残渣主要成份是碳黑和钢丝，设备考虑到轮胎裂解后的钢丝还是处于圆圈形状，具有较大的直径，为便于快速、顺利出渣，下盖17及出料口17也设计成1250mm的大口径出料口和装置盖，在轮胎裂解结束后首先打开下装置锁扣滑环18，然后通过操纵开盖开关蜗杆蜗轮22驱动弧形转肩19打开下盖17出料，由于采用大口径的出料口，大大缩短了出渣时间，提高裂解装置的周转率，最主要是能够在短时间内出渣，出渣后马上关闭下装置盖，可以有效的阻止外界空气的大量涌入裂解装置，避免装置内因长时间接触外界空气而产生自燃的危险，促进设备的安全。

本发明所产生的有益效果概括如下：

1、低温裂解、无毒气产生：一般旧轮胎裂解成燃油需在600℃-800℃以上才可以裂解。但该设备只要在220～380℃在催化剂作用下即可裂解，由于低温裂解，没有产生有毒气体二噁英的条件，也就无二噁英产生和排放。

2、节能高效：采用夹套加热，热能得到充分利用，减少对空间温室效应的影响，做到真正的低碳。

3、微负压、快速裂解：本发明采用了微负压裂解技术，有效的加快了裂解的速度，从而提高效率3倍。

4、该设备还具有处理能力高、能耗低仅为类似技术的22％、完全环保无任何的三废排放和二次污染等优点。

5、节能高效：高温进料，裂解釜还处于200℃以上的高温，这样就缩短了被裂解物料加热时间，高温出渣高温进料保留釜内温，进料后提前2个小时进入裂解温度，可以利用裂解产生的可燃性气体做能源达到连续生产，减少生产过程的能耗，提高生产效率2倍以上。

6、产品质量：整胎(整块)进料，热源分布均匀，渗透力快，裂解充分，炭渣不结焦而松脆，整圈钢丝保持无损，不会因切碎而导致有钢丝渣、铁粉影响炭黑品质提高炭黑用途和经济价值；

7、保障安全：由于釜盖的不密封带给泄漏的安全问题，本技术克服了大口径密封的难度，保障在高温进料高温出渣下安全生产。减少维修率，提高了生产时效。

8、设备寿命：裂解釜体因热胀冷缩温度差而疲劳使至影响使用寿命，采用高温进料高温出渣，减少釜体温度的热胀冷缩系数，保障延长釜体使用寿命2倍以上。

经过本装置裂解后得到的燃油、炭黑、钢丝都是附加值很高的工业原料，实现了对废旧橡胶的最大化还原循环利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述装置包括立式的釜体，所述釜体的上端口为进料口，所述釜体的下端口为出料口，所述上端口和所述下端口上分别设置上盖和下盖，所述上盖与所述下盖分别通过各自的锁紧装置与所述釜体连接，所述釜体的周壁设有油气出口、排气口和进风口，其中，所述釜体包括同心的内筒和外筒，所述内筒和所述外筒形成之间设有夹套，所述夹套内设有多个翅板并呈规律布置，所述上盖和所述下盖均通过驱动装置实现与所述釜体的自动、快速开合；

所述上盖的驱动装置与所述下盖的驱动装置均为电动驱动装置，每个所述电动驱动装置均包括弧形转肩、涡轮、蜗杆及驱动电机，所述驱动电机与所述涡轮相连，所述涡轮与所述蜗杆相啮合，所述蜗杆连接所述弧形转肩的一端，所述弧形转肩的另一端连接所述上盖或所述下盖；

每个所述锁紧装置均包括滑环、平衡耳座、滑环固定耳座、驱动轴、滑环涡轮蜗杆减速机及滑环电机，其中，所述滑环的内壁设有若干个滑环楔形锁扣，相应的所述上盖和所述下盖的外圆均对应设置楔形锁扣，所述滑环楔形锁扣和所述楔形锁扣实现锁合，所述滑环电机连接所述滑环涡轮蜗杆减速机，所述涡轮蜗杆减速机连接所述驱动轴，所述驱动轴穿过所述平衡耳座并安装在所述滑环固定耳座的轴套中，通过所述驱动轴带动所述滑环转动；

所述釜体上部设有上蒸汽接口，所述釜体下部设有下蒸汽接口。

2.如权利要求1所述的废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述内筒和所述外筒均为圆筒。

3.如权利要求1所述的废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述釜体与水平面呈垂直布置。

4.如权利要求1所述的废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述釜体的周壁设置的所述油气出口数量为三个，并且呈直线等距布置。

5.如权利要求1-4任一项权利要求所述的废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述釜体的内径为1350mm，所述釜体的外径为1600mm，所述釜体的高度为5850mm。

6.如权利要求5所述的废橡胶废塑料高温进料出渣裂解装置，其特征在于，所述出料口与所述进料口的直径均为1250mm。

Images