CN104789254B - 一种废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺。该裂解设备包括：胶粒料仓、密封输送管、裂解反应器、螺旋输送器、气相导管、残渣出口、分馏塔、电机；所述胶粒料仓位于裂解反应器一端的上方处，所述密封输送管连通胶粒料仓与裂解反应器，所述密封输送管的中部设置有氮气入口；所述气相导管位于裂解反应器另一端的上方，且气相导管连通裂解反应器和分馏塔底部；所述残渣出口位于裂解反应器下方；所述裂解反应器是由内管和外管构成套管，螺旋输送器安装在所述内管内；所述电机位于裂解反应器的端侧，并与裂解反应器电性连接。本发明提供的技术方案可有效地实现原料的氮气密封，安全性高，反应效率高，反应温度可控，操作简单，可降低污染。

Description

一种废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种废旧轮胎裂胶粒裂解设备及其裂解工艺。

背景技术

胶粒裂解是废旧轮胎循环利用的重要步骤，在高温条件下轮胎中的橡胶级分分解成烃类和炭黒，这烃类经回收后加工成石脑油、柴油等作为燃油外卖。目前的轮胎或轮胎胶粒裂解多为批处理式裂解工艺，先将轮胎或轮胎胶粒装入裂解反应器，然后将其密闭，用氮气置换，外接热源将反应器升温，当达到一定温度(一般为400℃)后开始裂化，产生的油气由管线导出，经冷却后成为轮胎裂解油，维持反应器温度，直到不再产生油气为止，此时反应器内只剩炭黒等残渣，必须将反应器降温、置换后将残渣卸出，然后开始下一批料的裂解，这就是所谓的土法轮胎裂解。简而言之，其每外批物料处理过程均至少包括装料、升温、裂解、降温、卸渣五个步骤，其缺点是，其一，裂解和卸料过程中，跑损的油气和残渣会带来环境污染；其二，反应器的处理效率较低，第三、采用明火给反应器直接加热，该过程温度调节不方便，波动较大，而温度较高(一般在500℃左右)时，橡胶分解的这程会产生二噁英，严重污染环境。

实用新型专利201320839478.4中介绍了一种废旧轮胎胶粒连续裂解成套设备，所涉及的套管式反应器内管走反应物料，夹套之间走热载体，实现了间接加热和连续裂解，但对向反应器中输送物料和油气处理的技术内容公开不充分，没有实现原料的氮气密封，生产过程中原料夹带的氧与裂解产生的油气会混和生成爆炸气体，带有安全隐患；产生油气直接冷却成的混和油，其中含有石脑油组分、柴油组分和渣油组分，由于其油气中热裂解产物，含有稀烃，易缩合变质，生成成胶质和沥青质，堵塞分馏塔塔盘，给后续加工带来诸多不便。

有鉴于上述现有的废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺，能够改进一般现有的废旧轮胎胶粒裂解设备及其裂解工艺，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种废旧轮胎胶粒连续裂解的工艺，先将胶粒在进料输送管中用氮气隔离空气，避免氧气进入裂解反应器；胶粒在螺旋输送器的的作用下被送进管式反应器，该管式反应器为套管式，内管用于胶粒的加热的裂解，夹套内走热载体，热载体为反应提供稳定的热源，精准地控制反应温度，反应器内生成残渣由旋输送器排出、密闭冷却，并送入下游处理系统；生成油气由管道导出，直接进入分馏塔底部，分馏塔设有底部循环、中段循环和顶回流三个取热系统，塔顶设有回流罐，回流罐中的不凝气被抽空系统抽走送燃料气系统，油气分馏成渣油、柴油组分、石脑油组分和燃料气，抽空器的作用是为反应器提供负压，使裂化反应在微负压的条件下发生，以降低裂解温度。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种废旧轮胎胶粒裂解设备，其包括：胶粒料仓(1)、密封输送管(2)、裂解反应器(3)、螺旋输送器(4)、气相导管(5)、残渣出口(6)、分馏塔(10)、电机(16)；所述胶粒料仓(1)位于裂解反应器(3)一端的上方处，密封输送管(2)连通胶粒料仓(1)与裂解反应器(3)，所述密封输送管(2)的中部设置有氮气入口(7)；所述气相导管(5)位于裂解反应器(3)另一端的上方，且气相导管(5)连通裂解反应器(3)和分馏塔(10)底部；所述残渣出口(6)位于裂解反应器(3)下方，并与裂解反应器(3)贯通连接；所述裂解反应器(3)是由内管和外管构成套管，螺旋输送器(4)安装在所述内管内，所述内管与所述外管之间有供热载体流动的夹套；所述电机(16)位于裂解反应器(3)的端侧，并与裂解反应器(3)电性连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述外管设置有热载体入口(17)和热载体出口(18)，其中所述的热载体入口(17)位于残渣出口(6)附近，而所述热载体出口(18)位于密封输送管(2)附近。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述裂解反应器(3)是多程套管组成。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述裂解反应器(3)是三程套管组成。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述三程套管的上侧都分别连接有气相导管(5)，三个气相导管(51、52、53)汇合后连接到分馏塔(10)底部。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述分馏塔(10)主要分为塔底循环段(A)、塔中循环段(B)、塔顶回流段(C)。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，所述塔底循环段(A)包括尾油泵(19)和尾油冷却器(20)；所述的塔底循环段(A)的底部外侧连接尾油泵(19)一端，而尾油泵(19)另一端连接尾油冷却器(20)一端，所述尾油冷却器(20)另一端连接塔底循环段(A)的上部和尾油出口(21)。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其中所述的塔中循环段(B)包括中段泵(12)和中段冷却器(22)；所述中段泵(12)一端连接塔中循环段(B)底部外侧，而中段泵(12)另一端连接中段冷却器(22)一端，所述中段冷却器(22)另一端连接塔中循环段(B)上部和柴油出口(27)。

前述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其中所述的塔顶回流段(C)包括塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)、抽空器(15)、塔顶回流泵(24)；其中所述的塔顶冷却器(23)位于分馏塔(10)的塔顶外，且塔顶冷却器(23)一端连接分馏塔(10)的塔顶，塔顶冷却器(23)另一端连接塔顶回流罐(14)一端上侧，抽空器(15)连接塔顶回流罐(14)另一端上侧，同时抽空器(15)还连接不凝气出口(25)，而塔顶回流泵(24)一端连接塔顶回流罐(14)的下侧，塔顶回流泵(24)另一端连接塔顶回流段(C)的下部和汽油出口(26)。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的废旧轮胎胶粒裂解设备的裂解工艺，具体步骤如下：位于胶粒料仓(1)的胶粒经氮气入口(7)进来的氮气吹扫置换其所携带的氧气后在螺旋输送器(4)的作用下被送进裂解反应器(3)的内管里，在裂解反应器(3)外管里的热载体的作用下，所述胶粒在多程套管里被加热进行裂解反应，最后生成的残渣在螺旋输送器(4)作用下从残渣出口(6)排出，而对程套管里生成的油气由气相导管(51、52、53)导出，直接进入分馏塔(10)底部；所述胶粒经氮气入口(7)处的压力为微正压，该微正压的压强为0.1-10KPa，较佳压强为0.5-2.5KPa，该微正压可现在所述压强中的任一数值，所述微正压既不防碍胶粒的重力输送，又实现了空气与油气的“软隔离”；所述油气经过塔底循环段(A)的分馏后通过尾油泵(19)和尾油冷却器(20)，进入塔底循环段(A)上部或从尾油出口(21)输出尾油；所述油气经过塔中循环段(B)的分馏后通过中段泵(12)和中段冷却器(22)，进入塔中循环段(B)上部或从柴油出口(27)输出柴油；所述油气经过塔顶回流段(C)的分馏后通过塔顶回流泵(24)或者通过塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)及塔顶回流泵(24)，进入塔顶回流段(C)上部或从汽油出口(26)输出汽油；所述油气经过塔顶回流段(C)的分馏后通过塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)及抽空器(15)，从不凝气出口(25)输出不凝气。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点效果：

1、可有效地实现原料的氮气密封，防止空气随原料进入裂解反应器，避免在反应器中产生燃爆等安全隐患。

2、裂解反应器为微负压操作，在裂解和卸料过程中，不会跑损油气和残渣，不会带来环境污染。

3、裂解反应器的处理效率较高。

4、采用热载体加热而不是明火给裂解反应器直接加热，提高安全性，同时可精准控制并调节反应过程的温度，可控制温度不超过500℃，使得橡胶不会因高温分解产生二噁英，从而不会污染环境。

5、裂解反应器产生的油气直接进入分馏塔逐级冷却，塔底循环除去焦粉，同时分离出了石脑油组分和柴油组分，避免了现技术中反应油气一次全部冷凝生成含焦混和油储存，再对含焦混和油进行加热分馏而容易形成的聚合物的弊端，不会堵塞分馏塔塔盘，使得设备的使用寿命变长。

6、裂解反应器的操作简单。

7、胶粒经氮气入口处的微正压既不防碍胶粒的重力输送，又实现了空气与油气的“软隔离”。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的废旧轮胎胶粒裂解设备的结构示意图。

【主要元件符号说明】

1：胶粒料仓2：密封输送管

3：裂解反应器4：螺旋输送器

5：气相导管51、52、53：气相导管

6：残渣出口7：氮气入口

10：分馏塔11：顶回流

12：中段泵14：塔顶回流罐

15：抽空器16：电机

17：热载体入口18：热载体出口

19:尾油泵20:尾油冷却器

21:尾油出口22：中段冷却器

23:塔顶冷却器24:塔顶回流泵

25:不凝气出口26:汽油出口

27:柴油出口A：塔底循环段

B：塔中循环段C：塔顶回流段

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种废旧轮胎胶粒裂解设备其具体实施方式、结构、特征、裂解工艺及其功效，详细说明如后。

图1是本发明的废旧轮胎胶粒裂解设备的结构示意图。

如图1所示，本发明所用原料为废旧轮胎经破碎而成的胶粒，其粒度直径在1-30mm，更优的在5-15mm，先将其装入高位料仓，该料仓处于常压状况，胶粒靠重力从料仓底部流出，进入密封输送管。

密封输送管是一垂直安装的直管，与水平面的夹角不小于45度，以便于胶粒流动，其长度为2-10米，以为5-6米为优，装置运行时，管内充满胶粒。密封输送管的中部设有一氮气注入点，该注入点与密封输送管的胶粒入口距离为总管长度的30-70％，以40-60％为优，注入氮气的流量以维持密封管内氮点处微正压为准，该微正压一般为表压0.1-10KPa，以0.5-2.5KPa为优，该微正压可选择所述压强中的任一数值，具体压强为0.5Kpa、0.6KPa、0.7KPa、0.8KPa、0.9KPa、1.0KPa、1.1KPa、1.2KPa、1.3KPa、1.4KPa、1.5KPa、1.6KPa、1.7KPa、1.8KPa、1.9KPa、2.0KPa、2.1KPa、2.2KPa、2.3KPa、2.4KPa、2.5KPa等；维持该微正压的目的是使氮气从注入点向上流动，即注入点以上与胶粒流动方向相反，从而阻止胶粒料仓中的空气进入反应器，同时使氮气向微负压的反应器流动，即注入点以下与胶粒流动方向相同，从而阻止反应器中的油气向外泄漏。通过该密封管即实现了胶粒的输送，又实现了空气与油气的“软隔离”。

如图1所示，本发明所述裂解反应器是由内管和外管构成套管，螺旋输送器安装在内管内，内管与外管之间的夹套中有热载体流动，为反应提供热量。胶粒通过密封输送管被送进入反应器，然在螺旋输送器的旋转推动作用下沿反应器内管移动，同时被加热，根据温度的分布情况，反应器可分为升温段和裂解段，当胶粒温度升高至300-400℃时裂解反应开始发生，裂解段最佳反应温度为350-450℃，以400-430℃为优，控制反应器最高温度不超过500℃，否则会生成二噁英，显著影响环境，因此热载体的温度不超过500℃，以防止局部过热，反应过程中橡胶被转化成烃类和焦炭，生成的烃类在此条件下均为气相，由密闭管道导至分馏塔底部。生成的焦炭与未反应完全的胶粒一起在螺旋输送器的推动下向前移动，管式反应器的出口设置螺旋输送器用于排出残渣，残渣经反应器排出口排出后由一套管冷却器冷却至安全温度，然后进入后序工序。裂解反应器可以由多程套管组成，其中图1所示为三程，每程均设有螺旋输送器，各螺旋输送器采和“接力”的方式，推动胶粒和残渣在内管中移动，直到胶粒完全裂解为止。在夹套中的热载体采用具有流动性的高温流体，例如，熔盐、高温气体等。

裂解生成的烃类气体进入分馏塔后被分馏成干气、石脑油、柴油、渣油。所述分馏塔设有塔底循环、中段循环和塔顶回流，塔底循环主要作用是使过热的反应油气得以饱和、并洗去其中的焦粉，中段循环主要用于回收中段高温位余热，并侧线抽出柴油，并塔顶回流是用于控制石脑油的干点，对于小装置而言，中段回流可以取消，以加大顶回流的办法来满足分离要求，只是没有回收余热而已，塔顶的油气冷却器和回流罐是分馏塔的标准配置，回流罐气相出口接有抽空器，将反应中产生的不凝气和与原料一同进入反应器的密封用氮气抽出，以维持反应器的微负压，该负压的值约为反应器的气相出口处的压力为表压-2KPa至-50KPa，以表压为-5KPa至-10KPa为优，并且反应器胶粒入口处的压力为表压-0.1KPa至-5KPa，以-0.5KPa至-2KPa为优。

综上所述，本发明提供一种轮轮胎胶粒裂解的设备和工艺，轮胎焦粒经氮气隔离氧气后由螺旋输送器送至微负压套管裂解反应器，经热载化开加热后高温裂解，生成油气和残渣，残渣经螺旋输送器排出，油气经分馏塔逐级分离成不凝气、石脑油、柴油和渣油。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于包括：胶粒料仓(1)、密封输送管(2)、裂解反应器(3)、螺旋输送器(4)、气相导管(5)、残渣出口(6)、分馏塔(10)、电机(16)；

所述胶粒料仓(1)位于裂解反应器(3)一端的上方处，密封输送管(2)连通胶粒料仓(1)与裂解反应器(3)，所述密封输送管(2)的中部设置有氮气入口(7)；

所述气相导管(5)位于裂解反应器(3)另一端的上方，且气相导管(5)连通裂解反应器(3)和分馏塔(10)底部；

所述残渣出口(6)位于裂解反应器(3)下方，并与裂解反应器(3)贯通连接；

所述裂解反应器(3)是由内管和外管构成套管，螺旋输送器(4)安装在所述内管内，所述内管与所述外管之间有供热载体流动的夹套；

所述电机(16)位于裂解反应器(3)的端侧，并与裂解反应器(3)电性连接。

2.根据权利要求1所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述外管设置有热载体入口(17)和热载体出口(18)，其中所述的热载体入口(17)位于残渣出口(6)附近，而所述热载体出口(18)位于密封输送管(2)附近。

3.根据权利要求1所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述裂解反应器(3)是多程套管组成。

4.根据权利要求3所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述裂解反应器(3)是三程套管组成。

5.根据权利要求4所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述三程套管的上侧都分别连接有气相导管(5)，三个气相导管(51、52、53)汇合后连接到分馏塔(10)底部。

6.根据权利要求1所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述分馏塔(10)主要分为塔底循环段(A)、塔中循环段(B)、塔顶回流段(C)。

7.根据权利要求6所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：所述塔底循环段(A)包括尾油泵(19)和尾油冷却器(20)；

所述的塔底循环段(A)的底部外侧连接尾油泵(19)一端，而尾油泵(19)另一端连接尾油冷却器(20)一端，所述尾油冷却器(20)另一端连接塔底循环段(A)的上部和尾油出口(21)。

8.根据权利要求6所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：其中所述的塔中循环段(B)包括中段泵(12)和中段冷却器(22)；

所述中段泵(12)一端连接塔中循环段(B)底部外侧，而中段泵(12)另一端连接中段冷却器(22)一端，所述中段冷却器(22)另一端连接塔中循环段(B)上部和柴油出口(27)。

9.根据权利要求6所述的废旧轮胎胶粒裂解设备，其特征在于：其中所述的塔顶回流段(C)包括塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)、抽空器(15)、塔顶回流泵(24)；

其中所述的塔顶冷却器(23)位于分馏塔(10)的塔顶外，且塔顶冷却器(23)一端连接分馏塔(10)的塔顶，塔顶冷却器(23)另一端连接塔顶回流罐(14)一端上侧，抽空器(15)连接塔顶回流罐(14)另一端上侧，同时抽空器(15)还连接不凝气出口(25)，而塔顶回流泵(24)一端连接塔顶回流罐(14)的下侧，塔顶回流泵(24)另一端连接塔顶回流段(C)的下部和汽油出口(26)。

10.一种如权利要求1至9中任一权利要求所述的废旧轮胎胶粒裂解设备的裂解工艺，其特征在于：

位于胶粒料仓(1)的胶粒经氮气入口(7)进来的氮气吹扫置换其所携带的氧气后在螺旋输送器(4)的作用下被送进裂解反应器(3)的内管里，在裂解反应器(3)外管里的热载体的作用下，所述胶粒在多程套管里被加热进行裂解反应，最后生成的残渣在螺旋输送器(4)作用下从残渣出口(6)排出，而对程套管里生成的油气由气相导管(51、52、53)导出，直接进入分馏塔(10)底部；

所述胶粒经氮气入口(7)处的压力为微正压，该微正压的压强为0.1-10KPa，所述微正压既不防碍胶粒的重力输送，又实现了空气与油气的“软隔离”；

所述油气经过塔底循环段(A)的分馏后通过尾油泵(19)和尾油冷却器(20)，进入塔底循环段(A)上部或从尾油出口(21)输出尾油；

所述油气经过塔中循环段(B)的分馏后通过中段泵(12)和中段冷却器(22)，进入塔中循环段(B)上部或从柴油出口(27)输出柴油；

所述油气经过塔顶回流段(C)的分馏后通过塔顶回流泵(24)或者通过塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)及塔顶回流泵(24)，进入塔顶回流段(C)上部或从汽油出口(26)输出汽油；

所述油气经过塔顶回流段(C)的分馏后通过塔顶冷却器(23)、塔顶回流罐(14)及抽空器(15)，从不凝气出口(25)输出不凝气。