CN103849409A - 大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及再生能源领域，具体涉及大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述生产工艺采用超大容积的回转裂解筒作为热裂解反应炉，通过在回转裂解筒内设置保持静止的取气中心管取气，使得回转裂解筒内的物料既能随着筒体转动而均匀受热，同时裂解出的油气可由取气中心管上开设的取气孔收集，回转裂解筒以取气中心管为转轴转动。本发明的优点是：可自动进出料，操作简便，劳动强度小，满足大型工业化的生产要求。

Description

大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺

技术领域

本发明涉及再生能源领域，具体涉及大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺。

背景技术

在石油、天然气等不可再生化石资源濒临枯竭以及环境污染日益严重的今天，能源需求与环境保护成为当今世界的两大主题。中国的生活垃圾数量巨大，在较发达城市中，废弃塑料占垃圾总质量的8％-15％，体积分数达到30％左右。废塑料的传统处理方法是填埋法和焚烧法，但由此造成了占用耕地、污染水源及排放大量废气等一系列问题。而热裂解等热化学回收法将废塑料转化为化学品或燃料油等有价值的石化产品，不仅解决了废塑料的污染问题，还可在相当程度上缓解能源紧缺问题，因此得到了世界各国的高度关注。然而单独进行塑料裂解制油尚有一些不足，反应条件较为苛刻、所需温度较高、能耗较大。

目前，用于大型工业化的再生材料和生物质材料的生产工艺大多具有反应回收率低、产品质量不稳定、反应窑炉热利用率低、不能达到清洁化生产、没有产业规模的缺点。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，该生产设备采用超大容积的回转裂解筒作为热裂解反应炉，通过在回转裂解筒内设置保持静止的取气中心管取气，使得回转裂解筒内的物料既能随着筒体转动而均匀受热，同时裂解出的油气可由取气中心管上开设的取气孔收集，保证收集率，回转裂解筒以取气中心管为转轴转动，筒体稳定高，实现大型工业化生产。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，涉及用于混炼再生材料和生物质材料的生产设备，所述生产设备包括进料系统、反应炉、沉渣池以及油气分离器，所述进料系统与所述反应炉的一端连通以将由再生材料和生物质材料构成的物料输送至所述反应炉内，所述反应炉的另一端与所述沉渣池以及所述沉渣池分别连通，其特征在于：

在所述进料系统内设置至少一条所述再生材料的输送线，在所述输送线上设置至少两个所述生物质材料的进料口，其中第一进料口的所述生物质材料的进料量小于第二进料口的进料量；

所述反应炉采用由固定除渣筒、回转裂解筒、进料固定筒构成的裂解筒体，其中所述回转裂解筒由电机驱动旋转，将所述回转裂解筒的一端与所述进料固定筒相连通，所述进料固定筒与所述进料系统连通，将所述回转裂解筒的另一端与所述除渣固定筒连通，所述除渣固定筒与所述除渣池相连通；

位于所述回转裂解筒中设置有取气中心管，所述取气中心管的一端贯穿伸出于所述裂解筒体外侧并与所述油气分离器连通，所述取气中心管位于所述回转裂解筒内的部分管段由固定于所述回转裂解筒内壁上的支撑架定位支撑，该部分管段表面开设有取气孔。

将所述回转裂解筒分为加热段、裂解熔融段以及固渣段，所述取气中心管在所述回转裂解筒内延伸长度至少至所述裂解熔融段的初始处。

至少在下列一处开设所述取气孔:或者位于所述裂解熔融段的所述取气中心管上开设所述取气孔、或者位于所述固渣段的所述取气中心管上开设所述取气孔、或者位于加热段的所述取气中心管上开设所述取气孔。

在所述取气孔处固定设置有一滤网，所述取气孔上方设置一风帽，所述风帽采用三点支撑的形式支撑固定于所述取气中心管外管壁。

在所述回转裂解筒内设置有若干螺旋进料导流板，所述螺旋进料导流板的高度、螺距用于控制所述物料于所述加热段、裂解熔融段以及固渣段内的流速及流量。

所述再生材料的输送线由料仓、上料输送带、密闭料斗和螺旋进料机构成，所述料仓通过上料输送带与所述密闭料斗构成连通，所述密闭料斗通过所述螺旋进料机与所述进料固定筒连通，所述生物质材料的加料口分别设置于所述螺旋进料机以及所述进料固定筒上。

所述密闭料斗是指存储满由所述料仓输送的所述再生材料之后，使其密封并采用抽真空的方式对其进行除氧的料斗。

所述生物质材料所占所述物料的重量百分比为5%-50%。

所述回转裂解筒对所述取气中心管的定位支撑是沿所述取气中心管轴向间隔设置支撑架，所述支撑架至少采用三点支撑，即在所述回转裂解筒的内壁上固定设置至少三根支撑柱构成所述支撑架，至少三根所述支撑柱沿所述取气中心管的轴向圆周阵列分布，所述支撑柱的一端固定设置于所述回转裂解筒的内壁，另一端与所述取气中心管构成滑动配合。

所述三点支撑中的点支撑指的是圆弧面支撑，即所述支撑柱的支撑面为与所述取气中心管外弧面匹配的弧面。

本发明的优点是：可自动进出料，操作简便，劳动强度小，满足大型工业化的生产要求；裂解过程中，回转筒匀速转动，筒内物料受热均匀；中心取气管与回转裂解筒之间的布局合体，收气效果好生产率高，年处理量大；方便安装维护；由于采用连续化生产故油品质量稳定；实时监控筒内爆炸极限，安全性好。 

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，图中标记1-21分别为：料仓1、上料输送带2、密闭料斗3、进料螺杆4、第一进料口5、第二进料口6、进料固定筒7、传动齿轮8、驱动电机9、回转裂解筒10、支撑架11、取气孔12、导轮座13、导轮14、导轮支架15、取气中心管16、除渣固定筒17、油气分离器18、沉渣池19、风帽20、支撑柱21。 

实施例：如图1所示，本实施例中的大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺涉及的生产设备包括进料系统、裂解筒体、油气分离器18以及沉渣池19构成。进料系统将由再生材料和生物质材料混合构成的物料输送进裂解筒体内，该物料在裂解筒体内热裂解成油气以及料渣，其中油气由油气分离器18收集并进行可燃气和油气的分离，料渣由沉渣池19回收。

进料系统主要由料仓1、密闭料斗3、进料螺杆4构成，其中料仓1是再生材料的存储室，将料仓1通过上料输送带2连接至密闭料斗3，将密闭料斗3的下方与螺杆进料机的进料螺杆4进行配合连接。进料螺杆4上设置有生物质材料的第一进料口5，进料螺杆4的输出端与进料固定筒7相连通。作为裂解筒体一部分的进料固定筒7上开设有一生物质材料的第二进料口6。第一进料口5以及第二进料口6处都保证无氧密封，以保证进料系统无氧供料。

进料系统在工作时，料仓1内存储的再生材料由上料输送带2输送至密闭料斗3内，密闭料斗3在储满再生材料之后切断其与下方进料螺杆4的连通、与上料输送带2之间的连通，并进行抽真空直至其达到真空密闭。当密闭料斗3内部达到真空后，其内部存放的再生材料由进料螺杆4输送至进料固定筒7内，此时由于进料螺杆4上连通有生物质材料的第一进料口5，所以进料螺杆4实质上是将再生材料与生物质材料相混合并输送至进料固定筒7内，可避免再生材料在进料螺杆4的输送中产生气泡。进料固定筒7上开设的第二进料口6用以添加生物质材料，使其在物料中的重量百分比达到要求，即从第一进料口5与第二进料口6中两次添加的生物质材料的重量之和满足物料中所占重量百分比要求。其中第一进料口5处生物质材料的添加量小于第二进料口6处的生物质材料的添加量。在实际运用中，当再生材料的组分内含有生物质材料时，第一进料口5以及第二进料口6可以选择性地根据生物质材料的组分要求进行相应的添加或者不添加。

裂解筒体由进料固定筒7、回转裂解筒10和除渣固定筒17构成，其中将进料固定筒7与回转裂解筒10的一端连通，将回转裂解筒10的另一端与所述除渣固定筒17构成连通，上述三者同轴设置。在回转裂解筒10外围套装有一传动齿轮8，传动齿轮8通过齿轮啮合与驱动电机9构成传动配合，使得驱动电机9可通过传动齿轮8的传动带动回转裂解筒10旋转。在回转裂解筒10下方沿其筒体轴向间隔设置有若干导轮座13以对其进行支撑，其中导轮座13由导轮14和导轮支座15构成，导轮14装配于导轮支座15上，导轮支座15均固定于一导轨之上，该导轨可沿回转裂解筒10轴向移动，以在回转裂解筒10轴向变形伸缩时使其保持水平；导轮支座15可在其高度方向上进行调整，以保证有基础沉降或其它因素造成的变形时，通过调整导轮支座15使回转裂解筒10保持水平。在回转裂解筒10内设置有若干导流板，导流板可使物料产生定向流动依次经过回转裂解筒10内的加热段、熔融裂解段以及固渣段。在回转裂解筒10内设置有一取气中心管16，取气中心管16与回转裂解筒10同轴，其一端贯穿伸出于裂解筒体的外侧并与油气分离器18构成连通，其在回转裂解筒中的长度至加热段。取气中心管16在回转裂解筒10内的部分管段由固定于回转裂解筒10内壁上的支撑架11提供定位支撑，支撑架11沿取气中心管16的轴向间隔设置，每一支撑架11由三根支撑柱21构成，三根支撑柱21沿取气中心管16的轴向圆周阵列分布的，其一端固定于回转裂解筒10的内壁，另一端采用成型石墨作为滚动支点对取气中心管16进行滑动配合，使得取气中心管16在保持静止时，回转裂解筒10以取气中心管16为转轴稳定转动。在位于回转裂解筒10内的取气中心管16的管段表面开设有四个取气孔12，用以收集物料裂解后产生的油气。在除渣固定筒17下部具有一与沉渣池19连通的开口，以将完全裂解后的物料料渣从裂解筒体内排出至沉渣池19内。

裂解筒体在工作时，回转裂解筒10由驱动电机9驱动旋转。当进料固定筒7内的物料进入回转裂解筒10时，先到达回转裂解筒10中的加热段，此时物料得到加热并通过导流板以一定的流速进入熔融裂解段；在熔融裂解段中的物料开始裂解产生油气，此时油气由取气中心管16沿其延伸方向3/4处的取气孔12收集，即该取气孔的位置正位于物料开始裂解产生油气处，为了保证油气的完整收集取气中心管16沿其延伸方向最外侧的取气孔12正位于物料完全裂解的位置，取气孔12将收集的油气通向油气分离器18；当物料从熔融裂解段流至固渣段时，物料完全裂解后剩余料渣，该料渣便通过固定除渣筒17排出至沉渣池19。

本实施例在具体实施时：导流板采用螺旋进料导流板，该导流板的高度、螺距由物料融熔裂解所需要的时间决定，同时也就造成螺旋进料导流板的高度、螺距与取气孔12在取气中心管16上的布置位置呈相对应关系，即螺旋进料导流板需采用固定高度和螺距的导流板，以保证物料在一定的时间、一定的量按要求进入融熔裂解段，以使物料开始裂解产生油气处正好位于取气中心管16上3/4处的取气孔12；在熔融裂解段内，根据物料融熔和堆积比的变化，改变导流板高度和螺距以保证最外侧取气孔12正位于物料完全裂解的位置。取气孔12的位置也可根据物料的流速、流量进行相应选择，但至少保证在回转裂解筒10内的加热段、裂解熔融段、固渣段分别设有，以提高油气的收集率。

在取气中心管16的表面轴向可套装滑道，每个滑道与支撑架11位置相对应，将支撑架11上作为滚动支点的成型石墨与滑道相接触且两者之间构成具有弹性的滑动配合，该成型石墨为仿形的弧面状，该滑道的宽度大于成型石墨的宽度，使成型石墨以圆弧面支撑取气中心管16。此外，还利用了成型石墨的弹性以避免其由于受热形变而造成支撑弧面的破损，既使得支撑架11对取气中心管16的支撑效果得到提高，而且回转裂解筒10相对取气中心管16的转动也更稳定。支撑架11也可由大于三根的支撑柱21构成，但若干支撑柱21需以取气中心管16的轴向圆周阵列以保证受力平衡。

取气中心管16上开设的取气孔12可采用风帽20以及滤网来阻隔物料、料渣通过取气孔12进入取气中心管16内，该滤网固定装配于取气孔12内以起到过滤作用，风帽20以三点支撑的形式固定于取气中心管16且位于取气孔12上方。

取气中心管16的管体内部有对回转裂解筒10内各种工况的监控线路，将在线信号传输至主控中心，进行自动控制、信息汇总和数据分析反馈，以严格按照安全生产制度进行，尤其要实时监控爆炸极限、采取预案措施，使生产顺利进行。

进料系统中设置两个密闭料斗3与料仓1构成连通的形式进行进料，当料仓1将再生材料通过上料输送带2输送至亦密封料斗3之后，将该密封料斗3密封再抽真空，之后再利用进料螺杆4进行输送；此时料仓1将再生材料输送至另一密封料斗3，以此往复，实现自动化、大型工业化的进料工序。

本实施例应用于某工厂的混炼生产之中，该工厂采用再生材料中的废塑料PP和PE掺入部分作为生物质材料的植物沥青混合炼油，产品为国家标准的可燃气、汽油和柴油。该厂年处理原料400万吨，共有15条生产线，每条生产线的热裂解系统均采用本实施例中的生产工艺。回转裂解筒10的筒体直径5.5米，长度160米，每个回转裂解筒10年处理混合原料约26万吨。植物沥青的添加量可占物料的5%-50%，其中当添加的植物沥青所占物料的重量百分比为10%时，可制成3.9万吨的可燃气、6.92万吨的汽油、13.52万吨的柴油，物料转化率达到93.62%。

而当添加的物料为纯废塑料PP和PE时，物料转化率为88%；当添加的物料为纯植物沥青时，物料转化率为75%。

Claims (10)

1.一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，涉及用于混炼再生材料和生物质材料的生产设备，所述生产设备包括进料系统、反应炉、沉渣池以及油气分离器，所述进料系统与所述反应炉的一端连通以将由再生材料和生物质材料构成的物料输送至所述反应炉内，所述反应炉的另一端与所述沉渣池以及所述沉渣池分别连通，其特征在于：

在所述进料系统内设置至少一条所述再生材料的输送线，在所述输送线上设置至少两个所述生物质材料的进料口，其中第一进料口的所述生物质材料的进料量小于第二进料口的进料量；

所述反应炉采用由固定除渣筒、回转裂解筒、进料固定筒构成的裂解筒体，其中所述回转裂解筒由电机驱动旋转，将所述回转裂解筒的一端与所述进料固定筒相连通，所述进料固定筒与所述进料系统连通，将所述回转裂解筒的另一端与所述除渣固定筒连通，所述除渣固定筒与所述除渣池相连通；

位于所述回转裂解筒中设置有取气中心管，所述取气中心管的一端贯穿伸出于所述裂解筒体外侧并与所述油气分离器连通，所述取气中心管位于所述回转裂解筒内的部分管段由固定于所述回转裂解筒内壁上的支撑架定位支撑，该部分管段表面开设有取气孔。

2.根据权利要求1所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：将所述回转裂解筒分为加热段、裂解熔融段以及固渣段，所述取气中心管在所述回转裂解筒内延伸长度至少至所述裂解熔融段的初始处。

3.根据权利要求2所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：至少在下列一处开设所述取气孔:或者位于所述裂解熔融段的所述取气中心管上开设所述取气孔、或者位于所述固渣段的所述取气中心管上开设所述取气孔、或者位于加热段的所述取气中心管上开设所述取气孔。

4.根据权利要求1或3所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：在所述取气孔处固定设置有一滤网，所述取气孔上方设置一风帽，所述风帽采用三点支撑的形式支撑固定于所述取气中心管外管壁。

5.根据权利要求2所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：在所述回转裂解筒内设置有若干螺旋进料导流板，所述螺旋进料导流板的高度、螺距用于控制所述物料于所述加热段、裂解熔融段以及固渣段内的流速及流量。

6.根据权利要求1所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述再生材料的输送线由料仓、上料输送带、密闭料斗和螺旋进料机构成，所述料仓通过上料输送带与所述密闭料斗构成连通，所述密闭料斗通过所述螺旋进料机与所述进料固定筒连通，所述生物质材料的加料口分别设置于所述螺旋进料机以及所述进料固定筒上。

7.根据权利要求6所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述密闭料斗是指存储满由所述料仓输送的所述再生材料之后，使其密封并采用抽真空的方式对其进行除氧的料斗。

8.根据权利要求1所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述生物质材料所占所述物料的重量百分比为5%-50%。

9.根据权利要求1所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述回转裂解筒对所述取气中心管的定位支撑是沿所述取气中心管轴向间隔设置支撑架，所述支撑架至少采用三点支撑，即在所述回转裂解筒的内壁上固定设置至少三根支撑柱构成所述支撑架，至少三根所述支撑柱沿所述取气中心管的轴向圆周阵列分布，所述支撑柱的一端固定设置于所述回转裂解筒的内壁，另一端与所述取气中心管构成滑动配合。

10.根据权利要求9所述的一种大型工业化再生资源和生物质混炼生产工艺，其特征在于：所述三点支撑中的点支撑指的是圆弧面支撑，即所述支撑柱的支撑面为与所述取气中心管外弧面匹配的弧面。

Images