CN103172903A - 电磁裂解方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的电磁裂解方法及其装置，将磁控管设置于裂解槽上方，从而电磁波自上向下、单向地导入裂解槽体中，使电磁波能够有效地被裂解物吸收而避免被直射到对面设置的磁控管中，同时裂解槽主体可采用金属材料。电磁波裂解装置包括有一裂解槽，沿裂解槽轴向设置一用于将裂解物从一端输送至另一端的连续输送装置，在裂解槽上设置有进料口、出气口和出料口。在裂解槽的上方，设置有数组将电磁波导入裂解槽体以引发裂解反应的磁控管；所述的输送装置是沿裂解槽体轴向设置的螺旋给料器。裂解槽包括有轴向的槽体、以及连接于槽体顶部的拱形槽盖，拱形槽盖和裂解槽体之间用非金属材料的隔热板隔开。

Description

电磁裂解方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种采用电磁裂解高分子有机物的方法及其装置，属于化学裂解技术领域。 

背景技术

随着废旧高分子化学制品裂解回收、再生利用这一世界性技术课题的深入研究，目前较为常见的裂解方式是采用外部热源或辐射源，以达到裂解装置内部的临界温度，将高分子有机物的化学键打断、裂解形成其他可降解或有效回收利用的小分子有机物或无机物。 

如公开下述内容的在先申请专利，申请号ZL201110031880.5，名称为废旧橡胶微波自动裂解反应装置，其方案是由自动控制系统、变频电机、螺旋推进式微波裂解反应仓、气动密闭门动进料阀门组合和气动密闭出渣阀门组合组成，微波磁控管均匀设在螺旋推进式微波裂解反应仓两侧的外壁上；气动密闭门动进料阀门组合设在螺旋推进式微波裂解反应仓的进料端，气动密闭出渣阀门组合设在螺旋推进式微波裂解反应仓的出料端，在气动密闭门动进料阀门组合的进料门上设有物料分配器；气动密闭门动进料阀门组合与气动密闭出渣阀门组合结构相同，均由两个气动闸阀和过渡仓组成，两个气动闸阀分别设在过渡仓两端；变频电机连接在螺旋推进器的转动轴上。 

在上述方案中，微波磁控管设在裂解反应仓两侧的外壁上，因此存在以下技术缺陷与不足： 

1、安装磁控管的裂解反应仓部位需开孔且不能采用金属板封口，这就极易使磁控管的微波射出部位受损，导致磁控管损坏。同时相应地提高了针对裂解反应仓主体材料刚性强度的要求，设计与制造成本较高； 

2、由于磁控管直接安装在裂解反应仓的靠近裂解物的部位，微波分布不均匀造成反应仓内部裂解温度分布不均匀，裂解物裂解不均匀。 

3、磁控管发射的微波极易直接射入到对面设置的磁控管中，导致磁控管损坏。 

有鉴于此，特提出本专利申请。 

发明内容

本发明所述的电磁裂解方法及其装置，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而将磁控管设置于裂解槽的垂向和/或侧向上方，从而电磁波自上方、单向地导入裂解槽中，微波能够有效地被裂解物吸收而避免进入到相对设置的磁控管中，同时裂解槽体可采用金属材料，实现较高的刚性强度。 

另一发明目的是，提高电磁波在裂解槽中分布的均匀性，避免因局部裂解温度过高而形成粘附于内壁的焦块，提高裂解质量和效率。 

发明目的还在于，提供电加热与远红外辅助温升方式，提速裂解进程。 

为实现上述发明目的，所述的电磁裂解方法包括以下流程： 

裂解物被投入到裂解槽体中并从一端输送至另一端，在此过程中导入裂解槽体的电磁波引发裂解反应，裂解后形成的裂解产物从出气口和出料口排出。 

与现有技术的区别之处在于，裂解槽体采用金属材料， 

沿裂解槽体的轴向设置一螺旋给料器，裂解物被螺旋给料器从进料口一侧连续地输送至出料口一侧； 

沿裂解物输送路径方向、在裂解槽体的上方，设置有数组磁控管，从而电磁波从上方、单向地被导入至裂解槽体中。 

如上述基本方案，电磁波波从上方(包括垂向上方和/或侧向上方)导入裂解槽，避免了磁控管的电磁波波对射引起的磁控管过早损坏问题的发生。 

裂解槽体可全部地采用金属材料，在刚性强度的设计上相应地降低了要求。 

另外，裂解物在磁控管的垂向和/或侧向下方被轴向地向前输送，裂解物与裂解槽顶部不接触，可避免因裂解而形成的焦块粘附于磁控管端口、影响电磁波导入和和缩短磁控管使用寿命等问题的发生。 

为进一步地提高电磁波在裂解槽体内部分布的均匀性，可将数组磁控管均匀地设置于裂解槽体上方，每组中数个磁控管的发射端构成与螺旋给料器外圆相对应的弧形分布，从而磁控管发射的电磁波全部地覆盖于裂解物的轴向输送路径、且分布均匀。 

磁控管采取均匀、对称的分布格局，包括但不限于相互间设置距离、角度与数量的均匀设置。 

为兼顾裂解槽主体的刚性强度与射线屏蔽性能的设计要求，所述的裂解槽包括有轴向的裂解槽体、以及设置于裂解槽体上方的拱形槽盖； 

在拱形槽盖上安装磁控管，在拱形槽盖与裂解槽体之间设置一非金属材料的隔热板，从而电磁波透过隔热板导入至裂解槽体中并被裂解物吸收，裂解物与磁控管被隔热板间隔开。 

选用非金属材料的隔热板，除起到保温与隔绝热量向裂解槽体外传递的作用外，还可使电磁波方便地导入裂解槽、且使裂解物不直接与磁控管接触。 

为缩短达到裂解反应所需温度的时间、提高裂解反应能量的利用效率，可在螺旋给料器的中心轴内部，轴向地设置有电加热管以辅助地实施电加热、提高裂解槽体内部的裂解温度。 

另一优选与改善能效比率的改进措施是，在裂解槽体的内壁涂附有远红外涂层，以辅助地实施远红外射线的衍射、提高裂解槽体内部的裂解温度。 

为改善进料与出料两端的气密性能，可在进料口和出料口端部安装有进料旋转阀，在进料与出料的同时实施密封处理。 

基于上述设计构思与电磁裂解方法的使用，本发明同时实现了下述电磁裂解装置结构的改进： 

裂解槽内部具有一用于进行裂解反应的裂解槽体，沿裂解槽体的轴向设置一用于将裂解物从一端输送至另一端的输送装置，在裂解槽体上设置有进料口、出气口和出料口。与现有技术的区别之处在于， 

裂解槽体采用金属材料，所述的输送装置是连续给料的螺旋给料器； 

沿裂解物输送路径方向、在裂解槽体的上方，设置有数组磁控管。 

数组磁控管均匀地设置于裂解槽体上方，每组中数个磁控管的发射端构成与螺旋给料器外圆相对应的弧形分布。 

裂解槽包括有，轴向的裂解槽体、以及设置于裂解槽体上方的平面槽盖和拱形槽盖； 

平面槽盖连接进料口、出气口和出料口； 

在拱形槽盖上安装磁控管，在拱形槽盖与裂解槽体之间设置一非金属材料的隔热板。 

在进料口和出料口的端部安装有进料旋转阀。 

在螺旋给料器的中心轴内部，轴向地设置有电加热管以辅助地实施电加热，或是在裂解槽的槽体内壁涂附有远红外涂层，以辅助地实施远红外射线的衍射，提高裂解槽内部的裂解温度。 

如上所述，本发明电磁裂解方法及其装置具有的优点与有益效果是： 

1、电磁波波从上方导入裂解槽，有助于在裂解物吸收全部电磁波波的同时，避免电磁波波衍射到相邻的磁控管中而保护磁控管的正常使用； 

2、裂解槽体采用金属材料，从而兼顾刚性强度，避免裂解物直接与磁控管接触； 

3、相应地提高微波在裂解槽中分布的均匀性，可避免局部过烧焦块的产生； 

4、辅助以电加热与远红外温升方式，裂解反应的能效比较高，节约能源。 

附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明； 

图1是所述电磁裂解装置的内部结构示意图； 

图2是图1的A-A向剖面示意图； 

图3是实施例2所述的电磁裂解装置内部结构示意图； 

如图1至图3所示，减速电机1，进料口2，旋转阀3，裂解槽4，隔热板5，拱形槽盖6，螺旋给料器7，从动装置8，出料口9，出气口11，磁控管12，电加热管13，裂解槽体14，平面槽盖15。 

具体实施方式

实施例1，如图1和图2所示，所述的电磁裂解装置主要包括有： 

一裂解槽4，裂解槽4包括有轴向的裂解槽体14、以及设置于裂解槽体14上方的平面槽盖15和拱形槽盖6； 

平面槽盖15连接进料口2、出气口11和出料口9； 

在拱形槽盖6上安装磁控管12，在拱形槽盖6与裂解槽体14之间设置一非金属材料的隔热板5，隔热板5可选用如石英、石英玻璃等材料。 

沿裂解槽体14的轴向，设置一用于将裂解物从进料口2一侧连续地输送至出料口9一侧的螺旋给料器7。 

其中，裂解槽体14采用金属材料， 

沿裂解物输送路径方向、在裂解槽体14的上方，设置有数组磁控管12。 

每组中包括有3个磁控管12，其发射端分别设置在拱形槽盖6的垂向上方、侧向上方，从而构成与螺旋给料器7外圆相对应的弧形分布，即3个磁控管12发出的电磁波沿螺旋给料器7的旋转叶片的外圆轮廓对称地分布，从而被向前旋转输送的裂解物能够均匀地吸收电磁波。 

另外，在进料口2和出料口9的端部，分别地安装有旋转阀3。 

基于上述结构的电磁裂解装置，可实现下述电磁裂解方法： 

裂解物被投入到裂解槽4中并从一端输送至另一端，在此过程中导入裂解槽4的电磁波引发裂解反应，裂解产物从出气口11和出料口9排出。 

其中，在裂解槽4的垂向或侧向上方、对称地设置有数组磁控管12，从而电磁波自上向下、单向地被导入裂解槽4中，电磁波能够全部地覆盖裂解物的轴向输送路径、并且分布均匀。 

沿裂解槽4的轴向设置一螺旋给料器7，螺旋给料器7将裂解物从裂解槽4的进料口2一侧逐渐地推进至出料口9一侧。同时，在进料口2和出料口9端部安装有进出料旋转阀3，在进料与出料的同时实施密封处理。 

裂解槽4包括有轴向的槽体14、以及连接槽体顶部并用于安装磁控管12的拱形槽盖6、用于连接进出料口的平面槽盖15、槽体14和拱形槽盖6之间的隔热板5，隔热板5选用非金属材料，使裂解槽体14内的热量和裂解物不会进入到磁控管12。 

在螺旋给料器7的中心轴内部，轴向地设置有电加热管13以辅助地实施电加热、提高裂解槽4内部的裂解温度。 

实施例2，如图3所示，与实施例1的不同之处在于，沿裂解槽4轴向设置一无轴的、由减速电机1驱动的螺旋给料器7，螺旋给料器7的另一端通过轴承连接从动装置8。 

在进行电磁裂解反应过程中，电磁波导入裂解槽体14而引发裂解反应，裂解产物分别从出气口11和出料口9排出。 

其中，在裂解槽体14的槽体内壁涂附有远红外涂层，以辅助地实施远红外射线的衍射、提高裂解槽体14内部的裂解温度。 

Claims (10)

1.一种电磁波裂解方法，裂解物被投入到裂解槽体(14)中并从一端输送至另一端，在此过程中导入裂解槽体(14)的电磁波引发裂解反应，裂解后形成的裂解产物从出气口(11)和出料口(9)排出，其特征在于：

裂解槽体(14)采用金属材料，

沿裂解槽体(14)的轴向设置一螺旋给料器(7)，裂解物被螺旋给料器(7)从进料口(2)一侧连续地输送至出料口(9)一侧；

沿裂解物输送路径方向、在裂解槽体(14)的上方，设置有数组磁控管(12)，从而电磁波从上方、单向地被导入至裂解槽体(14)中。

2.根据权利要求1所述的电磁波裂解方法，其特征在于：数组磁控管(12)均匀地设置于裂解槽体(14)上方，每组中数个磁控管(12)的发射端构成与螺旋给料器(7)外圆相对应的弧形分布，磁控管(12)发射的电磁波全部地覆盖于裂解物的轴向输送路径、且分布均匀。

3.根据权利要求1或2所述的电磁波裂解方法，其特征在于：所述的裂解槽(4)，包括有轴向的裂解槽体(14)、以及设置于裂解槽体(14)上方的拱形槽盖(6)；

在拱形槽盖(6)上安装磁控管(12)，在拱形槽盖(6)与裂解槽体(14)之间设置一非金属材料的隔热板(5)，从而电磁波透过隔热板(5)导入至裂解槽体(14)中并被裂解物吸收，裂解物与磁控管(12)被隔热板(5)间隔开。

4.根据权利要求3所述的电磁波裂解方法，其特征在于：在螺旋给料器(7)的中心轴内部，轴向地设置有电加热管(13)以辅助地实施电加热、提高裂解槽体(14)内部的裂解温度。

5.根据权利要求3所述的电磁波裂解方法，其特征在于：在裂解槽体(14)的内壁涂附有远红外涂层，以辅助地实施远红外射线的衍射、提高裂解槽体(14)内部的裂解温度。

6.根据权利要求3所述的电磁波裂解方法，其特征在于：在进料口(2)和出料口(9)的端部安装有旋转阀(3)，在进料与出料的同时实施密封处理。

7.一种电磁波裂解装置，裂解槽(4)内部具有一用于进行裂解反应的裂解槽体(14)，沿裂解槽体(14)的轴向设置一用于将裂解物从一端输送至另一端的输送装置，在裂解槽体(14)上设置有进料口(2)、出气口(11)和出料口(9)，

其特征在于：裂解槽体(14)采用金属材料，所述的输送装置是连续给料的螺旋给料器(7)；

沿裂解物输送路径方向、在裂解槽体(14)的上方，设置有数组磁控管(12)。

8.根据权利要求7所述的电磁波裂解装置，其特征在于：数组磁控管(12)均匀地设置于裂解槽体(14)上方，每组中数个磁控管(12)的发射端构成与螺旋给料器(7)外圆相对应的弧形分布。

9.根据权利要求7或8所述的电磁波裂解装置，其特征在于：所述的裂解槽(4)，包括有轴向的裂解槽体(14)、以及设置于裂解槽体(14)上方的平面槽盖(15)和拱形槽盖(6)；

平面槽盖(15)连接进料口(2)、出气口(11)和出料口(9)；

在拱形槽盖(6)上安装磁控管(12)，在拱形槽盖(6)与裂解槽体(14)之间设置一非金属材料的隔热板(5)。

10.根据权利要求9所述的电磁波裂解装置，其特征在于：在进料口(2)和出料口(9)的端部安装有旋转阀(3)。

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