CN102703106A - 采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
本发明涉及一种采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，高频加热反应釜进料口连接进料机及高频加热系统，出碳口连接自动排碳机构，高频加热反应釜顶部的高温热油气排气口通过顶上催化剂罐与第一储油罐或直接与第一储油罐连接。第一储油罐通过冷凝器与第二储油罐连接，第二储油罐经可燃气体压缩机与储气罐进气口连接或与蒸馏釜连接，储气罐出气口连接燃气瓶灌装装置或远红外燃烧器。本发明能使废塑料废橡胶在进行全封闭全密封环境内，无害化无间断连续生产，使废塑料废橡胶在几秒钟内瞬间裂解反应,并100%转化为可燃气、汽油、柴油、干燥碳黑粉末等。安全可靠，无二次环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种裂解反应装置，尤其是一种利用废旧塑料橡胶油化成膜的瞬时裂解反应装置。
背景技术
废旧塑料橡胶裂解技术是近年来新兴发展起来的一门固体垃圾处理技术。本世纪初国内外就开始研发以废塑料废橡胶为原料的再生能源设备，这项技术近几年不断发展，各种形态的结构不断出现，但普通存在反应不充分，设备碳结严重，无法连续生产，而且污染问题也无法解决，出来的碳粉不能形成微细粉末，所以转化率无法达到100％转化，无二次污染以及解决长期困扰国内外的废塑料、橡胶处理难题。
目前国外的反应器有列管式裂解反应器，流化床热裂解反应器、流化催化裂解装置和槽式旋转裂解反应器等，虽然结构不同，但都存在塑料在裂解过程中的状态为流体状态和流体水滴状态，所以不能迅速裂解，反应不充分，易结成粘稠状的焦化物，或称为燃烧棒之类的物质，没有充分裂解掉，存在残余化合物。
发明内容
本发明是要解决废旧塑料橡胶裂解转化率和二次污染的技术问题，而提供一种采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，该装置安全密封、全封闭、无害化、无间断连续生产，裂解速度快，几秒钟内可以瞬时裂解，裂解转化率高，并且体积小，处理量大，安全高效。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，包括PLC自动控制系统、进料机及高频加热系统、高频加热反应釜、水环真空泵及水气分离器、可燃气体压缩机、燃气瓶灌装装置、水箱、燃烧器、蒸馏釜、催化剂罐、第一储油罐、冷凝器、第二储油罐、储气罐、自动排碳机构，其特点是：高频加热反应釜进料口连接进料机及高频加热系统，出碳口连接自动排碳机构，高频加热反应釜顶部的高温热油气排气口通过顶上催化剂罐与第一储油罐或直接与第一储油罐，第一储油罐通过冷凝器与第二储油罐连接，第二储油罐经可燃气体压缩机与储气罐进气口连接或与蒸馏釜连接，储气罐出气口连接燃气瓶灌装装置或远红外燃烧器；高频加热反应釜、冷凝器和可燃气体压缩机分别连接水箱和水环真空泵及水气分离器。
高频加热反应釜包括反应釜筒体及筒底，高频加热线圈，刮削摊薄机构，反应釜筒体及筒底夹层中装有高频加热线圈，中间包裹一层隔热保温材料，反应釜筒体直径为200-2000毫米，高度为100-2000毫米，筒底部角度为0－60度，反应釜筒体内装有刮削摊薄机构，刮削摊薄机构上装有环形分流盘和分流罩。
刮削摊薄机构为自动补偿悬浮刮板机构或弹性丝网刮板机构或四连杆刮板机构。
进料机及高频加热系统包括自动上料机，变频减速电机、螺旋螺杆推进进料机，高频加热线圈，漩涡气泵，螺旋螺杆推进进料机外面筒体夹层中装有高频加热线圈，螺旋螺杆推进进料机的螺杆与变频减速电机连接，出口端带阻尼阀，并与漩涡气泵和水环真空泵及水气分离器连接。
自动排碳机构包括旋转阀，螺杆架，电动闸阀、密封仓储筒，旋转阀一端与高频加热反应釜出碳口连接，另一端经螺杆架依次连接两个电动闸阀和密封仓储筒。
本发明的有益效果是：将废旧塑料、废橡胶在高频加热反应釜内瞬时裂解、油化成膜，分馏产出柴油、汽油、可燃气、干燥碳粉。该设备由PLC自动控制系统、高频加热系统、变频减速电机、上料机、进料机、高频加热反应釜、冷凝器、储油罐、分馏塔、排碳机构、储气罐、温度与压力传感器等组成。能使废塑料废橡胶在进行全封闭全密封环境内，无害化无间断连续生产，使废塑料废橡胶在几秒钟内瞬间裂解反应,并100%转化为可燃气、汽油、柴油、干燥碳黑粉末等。安全可靠，无二次环境污染。
高频加热反应釜采用高频加热熔化技术、自动补偿悬浮刮板成膜技术、环形均衡冷热对流技术、自动控制系统。自动检测反馈控制裂解反应流程。裂解反应温度可控制在正负0.5摄氏度，能精确瞬时裂解各种废旧塑料橡胶，100%转化成柴油、汽油、可燃气体和精细干燥碳粉等有用原材料。变频电机可随时调整送料机构、进料装置和裂解反应釜的需求速度，以达到最佳裂解反应匹配要求，可进行连续不间断生产，在几秒钟内瞬时裂解反应成汽油、柴油、可燃气、精细碳粉等有用产品。
在电磁设备控制机芯内部，由整流电路将50HZ/60HZ的交流电压，变换成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换频率20-40KHZ的高频电压，高速变化的电流通过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场磁力线通过反应釜筒体筒底部金属时，会在金属体内产生无数的小漩涡流，使反应釜筒体与筒底部被加热物体本身自行高速发热，从而达到传热筒体及筒底部内壁0.1MM至15MM处塑料或橡胶高速加热之目的。特别是（30KW-80KW）大功率高频加热技术在反应釜上应用更是前所未有，可以瞬时几秒钟内使塑料或橡胶在控制温度正负0.5摄氏度以内迅速裂解油化。实现热能转换效果达到最佳，利用率达到92％以上。
附图说明
图１是本发明的结构原理示意图；
图２是高频加热反应釜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图１所示，本发明的采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，包括PLC自动控制系统、变频减速电机１、进料机及高频加热系统2、自动上料机3、漩涡气泵４、高频加热反应釜5、螺杆架6、旋转阀7、水环真空泵及水气分离器8、小水泵9、大水泵10、可燃气体压缩机11、燃气瓶灌装装置12、水箱13、燃烧器14、蒸馏釜15、催化剂罐16、第一储油罐17、冷凝器18、第二储油罐19、储气罐20、抽油泵21、排碳机构、电动闸阀23、密封仓储筒24以及测温、测压传感器、自动检测元件、各种电动阀门等。
高频加热反应釜5进料口连接进料机及高频加热系统2，出碳口连接自动排碳机构，高频加热反应釜5顶部的高温热油气排气口通过顶上催化剂罐16与第一储油罐17或直接与第一储油罐17，第一储油罐17通过冷凝器１８与第二储油罐19连接，第二储油罐19经可燃气体压缩机１１与储气罐２０进气口连接或与蒸馏釜15连接，储气罐２０出气口连接燃气瓶灌装装置12或远红外燃烧器14；高频加热反应釜5、冷凝器18和可燃气体压缩机11分别连接水箱13和水环真空泵及水气分离器8。
从第一个储油罐１７出来的油气经过冷凝器１８后流向第二个储油罐１９（50-200度）产生汽油、可燃气经过可燃气体压缩机１１抽至储气罐２０内，可以灌装燃气瓶。也可再送至远红外燃烧器１４燃烧用。
第二储油罐１９内全部粗油、精油也可抽至蒸馏釜15内蒸馏，从下到上不同温度下蒸馏出柴油、石蜡、汽油、可燃气等石化产品。
高频加热反应釜5使废塑料、废橡胶在裂解温度下瞬时100%闪解出油气，分馏成汽油、柴油、可燃气、干燥碳黑粉末，这是以往设备装置所没有的，而且节能环保安全可靠。二年以内回收成本，具有很大经济效益。
裂解过程中产生可燃气体和油气可以直接进入冷凝系统，分别产出可燃气、汽油、柴油。也可进入蒸馏塔再次蒸馏，更精确蒸馏出可燃气、汽油、柴油。产出的碳粉可以作为颜料原料。如果塑料杂物太多，可能产生金属残留物，则要进行清除杂物后，在分离干燥装置上解决。进料前塑料最好先进行清洗、干燥、粉碎。装置有粉碎机、脱水干燥机、远红外干燥机、微波干燥机等。
如图２所示，高频加热反应釜5包括反应釜筒体及筒底２５，高频加热线圈２６，刮削摊薄机构３０，反应釜筒体及筒底２５夹层中装有高频加热线圈２６，中间包裹一层隔热保温材料，反应釜筒体直径为200-2000毫米，高度为100-2000毫米，筒底部角度为0－60度。甚至可以做成半圆球体，在实际使用中效果均良好。筒体可以做成竖直型，也可做成横卧型。高频加热系统，分六档温度区间加热；气体密封自动进料阀门组合和气体密封电动出碳粉闸阀组合，可防止泄漏，并及时排出干燥碳黑粉末；高频加热瞬时裂解反应釜5与刮削摊薄机构进行刮削成膜；分流盘保证反应釜筒内壁层均布浆料，瞬时裂解。
反应釜筒体内装有刮削摊薄机构３０，刮削摊薄机构３０上装有环形分流盘２７和分流罩２８。刮削摊薄机构３０为自动补偿悬浮刮板机构或弹性丝网刮板机构或四连杆刮板机构。
反应釜筒体及筒底２５外部包裹一层隔热保温材料，这样大大减少热量的损失，提高了热效率，可以达到96%以上，因此比传统加热方式节能效果十分显著，可以节能35%-70%,加热速度提高60%，大大节省了预热时间。而且外表面传出温度仅50-60度，改善了室温工作环境。安全可靠，多项自动保护技术确保不会产生任何危险。15000小时无故障，使用寿命达到10年以上。
本发明所用反应釜首次应用了智能控制的高频电磁节能加热新技术。高频加热熔化技术装置是一种利用电磁感应原理将电能转换成热能的节能电器设备，利用三相四线电的电能转化为磁能，通过高温导线传导到反应釜筒体，使反应釜内部产生磁场，致使反应釜内部分子原子剧烈摩擦产生热量。发热方式从原来的由内向外传导转换成内部直接受热。在电磁设备控制机芯内部，由整流电路将50HZ/60HZ的交流电压变换成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换频率为20-40KHZ的高频电压，高速变化的电流通过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场磁力线通过反应釜筒体和筒底部金属时，会在金属体内产生无数的小漩涡流，使反应釜筒体与筒底部被加热物体本身自行高速发热，从而达到传热筒体及筒底部内壁0.1MM至15MM处塑料或橡胶高速加热之目的。特别是（30KW-80KW）大功率高频加热技术在反应釜上应用更是前所未有，可以瞬时几秒钟内使塑料或橡胶在控制温度正负0.5摄氏度以内迅速裂解油化。实现热能转换效果达到最佳，利用率达到92％以上。
高频加热熔化技术装置是使反应釜筒体和筒底部的一定区域内，瞬时达到所需裂解温度，并且在测温反馈控制器的控制下，温控可以自动调节，达到正负0.5摄氏度的精确精度，已达到各种不同的塑料或橡胶的闪解温度要求，有利于出产物直接产生汽油、柴油、可燃气、干燥碳粉。如果需要石蜡时，也可直接用调节温度产出石蜡。控制精确，稳定可靠，不同材料的闪解温度容易实现。
反应釜内部结构作了重要改进。高温浆料在注塑机进料机构与高温弹簧自动背压进料阀门组合下，进料速度均匀平稳流到环形分流盘上，会在主轴离心力的作用下，向360度方向四周均匀抛向筒体四周壁上，在浮动刮板或弹性丝网刮削摊薄作用下，瞬时在筒体与筒底部产生厚度为0.10MM-0.20MM的薄膜，以利于在高频加热筒体内壁四周及底部内瞬时裂解气化，使温度控制在闪解温度正负0.5摄氏度以内，能精确控制液体薄膜几秒钟内瞬时裂解油化。通过冷凝器，储油罐产生粗油、精油，油气从中间上升至冷凝器、分馏塔、分馏出可燃气、汽油、柴油、（需要石蜡时，可以调整控制温度，产出石蜡）。
环形分流盘27与分流罩28与反应釜筒体内部产生冷热空气对流，使冷的较低温度浆料（300度左右）从四壁均匀流下，使热的高温热油气（420度左右）自动从分流罩中间上升，直到反应釜顶部排气口排出，在高温压力裂解油气从顶上催化剂罐，或直接流向第一个储油罐。
如图１所示，进料机及高频加热系统2包括自动上料机3，变频减速电机１、螺旋螺杆推进进料机，高频加热线圈，漩涡气泵４，螺旋螺杆推进进料机外面筒体夹层中装有高频加热线圈，螺旋螺杆推进进料机的螺杆与变频减速电机１连接，出口端带阻尼阀，并与漩涡气泵４和水环真空泵及水气分离器8连接。螺杆推进式高频加热进料机出口端带阻尼阀，保证有一定背压，螺筒高频加热分6档加温区，由低至高逐步加温提升，使固体塑料逐步熔化至液体塑料，既不会形成倒流，产生污染气体倒灌，同时具有一定的阻尼，产生一定的压力。
自动上料机可以市场上采购，但为了防止粉碎后塑料片、橡胶片搭桥架空，不能连续流下，在料斗仓内装上螺旋片进料机构；或拨叉杆式搅拌机构；或脉冲式气流喷气机构；或震动料斗等机构打破塑料搭桥成因的要素，使之送料均衡连续，而且无噪音产生。
自动排碳机构包括旋转阀7，螺杆架6，电动闸阀23、密封仓储筒24，旋转阀7一端与高频加热反应釜5出碳口连接，另一端经螺杆架6依次连接两个电动闸阀23和密封仓储筒24。高频加热反应釜５底部下面两个电动闸阀及密封仓储筒24，像三峡船闸闸门原理一样，分别在2-3分钟内相互分别交换开启电动闸阀，把里面的干燥细末碳粉（500目左右）不断交换自动排出至中间碳粉料筒内进行冷却，从而使内部可燃气体自动上升，不致泄出，而干燥碳黑粉末在热态状自动排出，并且不致与氧气接触产生氧化作用而颜色变焦黄。同时也使外面冷空气不能进入反应釜内，进行压力、流量、速度的控制，也防止有氧气体进入反应釜内发生可燃气体爆炸。自动排碳机构保证均衡排碳，并且不泄漏；储油罐、冷凝器、储气罐、可燃气体压缩机11；分馏塔分馏出汽油、柴油、可燃气。反应釜顶部有测温、测压控制器，自动检测反馈至PLC自动控制系统，以保证动作准确，温度时间精确。
Claims (5)
1.一种采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，包括PLC自动控制系统、进料机及高频加热系统（2）、高频加热反应釜（5）、水环真空泵及水气分离器（8）、可燃气体压缩机（11）、燃气瓶灌装装置（12）、水箱（13）、燃烧器（14）、蒸馏釜（15）、催化剂罐（16）、第一储油罐（17）、冷凝器（18）、第二储油罐（19）、储气罐（20）、自动排碳机构，其特征在于：所述高频加热反应釜（5）进料口连接进料机及高频加热系统（2），出碳口连接自动排碳机构，高频加热反应釜（5）顶部的高温热油气排气口通过顶上催化剂罐（16）与第一储油罐（17）或直接与第一储油罐（17），第一储油罐（17）通过冷凝器（１８）与第二储油罐（19）连接，第二储油罐（19）经可燃气体压缩机（１１）与储气罐（２０）进气口连接或与蒸馏釜（15）连接，储气罐（２０）出气口连接燃气瓶灌装装置（12）或远红外燃烧器（14）；高频加热反应釜（5）、冷凝器（18）可燃气体压缩机(11）和小水泵（9）分别连接水箱（13）和水环真空泵及水气分离器（8）。
2.根据权利要求１所述的采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，其特征在于：所述高频加热反应釜（5）包括反应釜筒体及筒底（２５），高频加热线圈（２６），刮削摊薄机构（３０），反应釜筒体及筒底（２５）夹层中装有高频加热线圈（２６），中间包裹一层隔热保温材料，反应釜筒体直径为200-2000毫米，高度为100-2000毫米，筒底部角度为0－60度，反应釜筒体内装有刮削摊薄机构（３０），刮削摊薄机构（３０）上装有环形分流盘（２７）和分流罩（２８）。
3.根据权利要求１所述的采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，其特征在于：所述进料机及高频加热系统（2）包括自动上料机（3），变频减速电机（１）、螺旋螺杆推进进料机，高频加热线圈，漩涡气泵（４），螺旋螺杆推进进料机外面筒体夹层中装有高频加热线圈，螺旋螺杆推进进料机的螺杆与变频减速电机（１）连接，出口端带阻尼阀，并与漩涡气泵（４）和水环真空泵及水气分离器（8）连接。
4.根据权利要求１所述的采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，其特征在于：所述自动排碳机构包括旋转阀（7），螺杆架（6），电动闸阀（23）、密封仓储筒（24），旋转阀（7）一端与高频加热反应釜（5）出碳口连接，另一端经螺杆架（6）依次连接两个电动闸阀（23）和密封仓储筒（24）。
5.根据权利要求２所述的采用高频加热、油化成膜的瞬时裂解反应装置，其特征在于：所述刮削摊薄机构（３０）为自动补偿悬浮刮板机构或弹性丝网刮板机构或四连杆刮板机构。
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