CN104910948B - 一种连续化裂解工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油、化工、裂解领域，具体提供了一种连续化裂解工艺及设备。本发明主要是将待裂解的物料置于料箱中，然后通过单向、连续、顺序的进料过程和出料过程完成裂解，本发明适用于各种可以裂解的物料，通用性强，采用本发明可以有效避免裂解器内部结焦，从而提高了换热效率，加快裂解速度，降低了供热温度，节约了能耗，大大延长了设备使用寿命。

Description

一种连续化裂解工艺及设备

技术领域

本发明涉及石油、化工、裂解领域，具体提供了一种连续化裂解工艺及设备。

背景技术

众所周知，裂解是指只通过热能将一种样品(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)的化学过程，裂解不仅为现代社会大量产生的废弃物(例如废轮胎、废橡胶等)的处理找到了良好的解决方法，而且对资源减少、能源紧张的改善提供了新的方案，可以提供大量的基础工业原料和能源来源，如炭黑、铁丝可燃油气等，是未来解决各种资源危机的手段之一。但是，目前所有的裂解过程都是将待裂解的物质放入裂解器内进行裂解，待裂解的物质与裂解器直接接触，由于裂解温度过高，很容易造成设备内部结焦，缩短使用寿命，增加生产能耗，而且一般在裂解前需要对物料进行破碎后再置于高温环境下进行裂解，这样对于破碎不均匀的物料而言由于受热效果降低裂解效果大大降低，同时物料直接进入高温环境也极易易发生结焦等情况，这样就使得原料利用率大大降低，且对于裂解装置的寿命有很大的影响。现有技术中为了解决上述问题，一般选择在进入裂解前对裂解原料进行更加均匀的破碎和预热，但是这样就会大大增加处理的成本和能耗，且为了安全需要在物料进入裂解装置时进行严格的密封，这样也造成了需要大量的密封装置，不但提高了设备的成本和占地面积，同时密封件一旦损坏极易出现生产事故。其次，在裂解过程中，由于待裂解物质在整个裂解器内的上下空间进行运动，所以需要裂解器的整个空间都需要维持较高的裂解温度，从而造成裂解能耗较高。另外，现有技术中针对不同性质的待裂解物料(如废橡胶、废塑料、其他高分子废弃材料等)，需要使用不同的裂解设备，设备的通用性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种连续化裂解工艺及设备，采用本发明可以大幅度增加待裂解物料的透气性，加大换热面积，加快裂解反应速度，并且有效避免裂解器内部结焦，从而提高了换热效率，降低了供热温度，大大延长了设备使用寿命，节约了裂解所需能耗。

本发明所述的一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特点在于：

(1)进料 将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料 含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离 料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

本发明所述的待裂解的物料可以为整体的或者被切成碎块的废旧塑料、废旧轮胎等一切可以裂解的物质，可以与各种裂解工艺连用。

本发明所述的料箱为可滚动的带有排气结构的导热箱体，其内部空腔可以放置各种形状的待裂解的物料，料箱可以采用球形或者空心圆柱形等各种可以滚动的形状。本发明在进料过程和出料过程均采用单向、连续、顺序的进料和出料方式，可以保证每个料箱在预热过程和裂解过程停留时间一样，保证预热效果和裂解效果。在实际工作过程中，可以根据待裂解的物料的性质不同，设定不同的预热/裂解温度以及停留时间。本发明所述的待裂解的物质是在料箱内发生的预热以及裂解，待裂解物料不会与裂解器发生直接的接触，有效的避免了裂解器内部结焦，从而提高了换热效率，降低了供热温度。进一步的，随着裂解器的转动，料箱在裂解器内运动，待裂解的物料在该料箱内运动，待裂解的物料和料箱之间也存在相对运动，因此在一定程度上也避免了料箱内部结焦，同时相对运动可以使得温度分布更加均匀，物料受热均匀，裂解过程所需热量降低。

本发明所述的预热热源来源于裂解器烟气可以是裂解器加热用的烟气，也可以是烟气余热，进一步节约了能耗。本发明所述的预热为曲折预热，保证了待裂解物料有足够的预热行程，预热更加充分，同时节省了预热所需的行程，降低了设备的长度和成本。

所述的进料过程通有保护气，由于保护气的存在，将物料输送过程中携带的可能引起危险的气体在进入裂解器前全部置换，确保了裂解过程的安全，同样出料过程通有保护气，以确保危险气体不会通过裂解固体产物出口进入裂解器。

裂解后的残渣则被留在料箱内部，随着料箱的运动被排出裂解器。之后，工作人员可以通过振荡分离或者吹洗的方式将该料箱与其内部的裂解残渣分离。除去内部残渣的料箱可以被继续装入新的待裂解物质使用。所述的料箱与裂解产物分离在出料后进行或者在进料前进行。

本发明所述的送回采用保温送回或者换热送回，也就是说可以根据进料的待裂解的物料的特点选择料箱的送回方式。如果待裂解的物料需要的裂解温度较高，料箱可以采用保温送回的方式送回进料过程，由于送回的料箱带有余温，在一定程度上可以对放入其中的待裂的解物料有一定的升温作用，节约了能耗，而且料箱不需经过骤冷骤热，延长了其使用寿命。如果待裂解的物料所需要的裂解温度较低，料箱采用换热送回的方式送回进料过程。换热可以采用水冷的方式，料箱与水进行热交换，水吸收热量后变成水蒸汽，可以用做进料过程和出料过程的保护气或其他用途，节约了能耗。

综上所述，本发明所述的连续化裂解工艺中，待裂解的物料在料箱中完成预热、裂解，有效避免裂解器内部以及料箱中结焦现象的产生，而且节约了能源，降低了能耗。

为了保证上述工艺的顺利完成，本发明还提出了一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，所述的原料预热输送装置包括预热仓和料箱，预热仓内设置有物料输送装置，物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接；预热仓外的上料装置上设有料箱；裂解器末端的固体产物出口处设有气体置换室II；所述的料箱为可滚动的带有排气结构的导热箱体。

本发明所述的原料预热输送装置，所针对的物料是承装在料箱中的物料，所述的料箱为可滚动的带有排气结构的导热箱体，其内部空腔可以放置各种形状的待裂解的物料，这样可以预热输送各种尺寸的物料，且物料在整个预热输送过程中均位于料箱内，这样可以保证其受热均匀，且便于根据工艺的要求调节料箱的输送速度和预热时间，实现连续、顺序进料，同时在预热过程中不会与物料输送装置发生直接接触，降低设备的损耗和故障发生概率。

进一步的，所述的导热箱体的排气结构直径小于该箱体内部盛装待裂解物料的最小直径，可以避免待裂解物料在箱体运转过程中落出。优选的，所述的排气结构直径小于该箱体内部裂解后物料粒径，可以保证裂解后油气顺利排出的同时避免裂解的残渣掉入裂解器。

所述的预热仓设置在裂解器上方且与裂解器的热风腔热风出口直接连接。采用这种结构后，热风出口的热风可直接进入预热仓中对待裂解的物料进行预热，避免了现有技术中热风回用造成的额外热量损失，大大降低了能耗；同时减少了对应的热风输送设备，整个预热仓可直接设置在裂解器上部，大大降低了整个裂解设备的占地面积，使其更加便于小型化后推向市场，且方便安装和检修。

预热仓内设置有物料输送装置，所述的物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接，这样就可以实现上料后整个预热输送过程的自动化，降低了人员成本。

所述的气体置换室I设置有可分别开启的密封闸门，气体置换室I上设置有进气口和出气口，该结构解决了现有技术中一直难以解决的送料密封问题，这是由于现有技术中一直将接触密封、机械密封作为主要解决手段；而针对本发明而言，最主要的就是要保证在裂解过程中不能有易燃易爆气体进入裂解器内，而针对这一目的，发明人采用了上述设计，这样当裂解容器中的物料进入气体置换室I时，气体置换室I进口端闸门开启，物料进入气体置换室I，之后气体置换室I进口端闸门关闭，同时开启进气口向气体置换室I内通入保护气，直至气体置换室I内充满保护气，之后气体置换室I出口端闸门开启，物料即可通过裂解器入口进入裂解器，这样一来，由于保护气的存在，将物料输送过程中携带的可能引起危险的气体在进入裂解器前全部置换，确保了裂解过程的安全，而这一结构十分简单，与现有的密封手段相比，起到了更好的效果，且大大降低了相关设备的重量和成本；同样的该设计也可用于裂解器末端的固体产物出口出的气体置换室II，以确保危险气体不会通过裂解固体产物出口进入裂解器。

所述的物料输送装置在裂解仓内曲折设置，所述的输送装置选自带有动力装置的辊轮输送装置或传送带；所述的曲折设置可以为水平翻转设置，且可设置多次，也可以采用多层螺旋设置的方式实现，这样可以保证物料在预热仓内的停留时间；而选用带有动力装置的辊轮输送装置或传送带，则可根据工艺的要求对输送速度加以控制，且方便控制物料的停留时间。

所述的物料输送装置末端设置有限位装置和物料翻转装置，这样当需要对进入裂解器的物料总量进行控制时，可通过限位装置对料箱进行限位；而当物料在预热仓内的最后行进方向与裂解器入口不一致时，则可通过物料翻转装置对料箱的运行方法发生翻转，方便进料；当选用翻转装置后，且需要通过翻转装置后再与气体置换室连接

所述的物料输送装置设置在预热仓内预设的管路内；这样可以方便在预热仓内进行布置，节省更多的空间，且方便检修和更换。

上述的带有动力装置的辊轮输送装置或传送带、限位装置和物料翻转装置均可采用现有技术中的设备，发明人不再赘述。

本发明所述的裂解器，可以为现有技术中的各种裂解器，一般所述的裂解器上设置有裂解器入口、裂解仓和设置在裂解仓外侧的热风腔，以及裂解固体产物出口和油气产物出口，所述的热风腔设置有热风进口和热风出口。本发明优选带有一定倾斜角度的裂解器或者裂解仓内设有旋带的裂解器，料箱可以采用球形或者空心圆柱形等各种可以滚动的形状。当所述的料箱为球形结构时，可以与带有一定倾斜角度的裂解器配合使用，球形料箱在倾斜的裂解器内滚动即可。空心圆柱形料箱可以与裂解仓内设有旋带的裂解器配合使用，在旋带的作用下，料箱完成从裂解器进料端到出料端的运动。

值得注意的是，无论采用何种形式的裂解器和料箱，在整个裂解过程中，料箱始终是在裂解器的底部运动，而不是向现有技术中那样，待裂解物质在整个裂解器内的上下空间进行运动，因此，在实际的裂解过程中，只需要保证裂解器底部的温度达到待裂解物料的裂解温度即可，一定程度上降低了能耗，节约了能量。

综上所述，采用本发明具有以下有益效果：

1、待裂解的物料在料箱中完成预热、裂解，有效避免裂解器内部以及料箱中结焦现象的产生，而且节约了能源，降低了能耗。

2、可对各种尺寸的裂解原料进行裂解前的预热，且预热装置与裂解装置置为一体，可以充分的利用裂解过程的余热，从而实现能源的最大化利用，降低了工艺的能耗；

3、通过气体置换手段实现了密封安全进料，降低了设备中密封结构的使用，降低了加工成本和使用损耗，且可以实现连续、顺序进料；

4、将预热和物料运输结合在一起，为后续裂解过程提供了便利。

附图说明

图1为工艺实施例4的流程图；

图2为设备实施例4的结构示意图；

图中：1、预热仓，2、料箱，3、物料输送装置，4、上料装置，5、气体置换室I，6、裂解器，7、螺旋带，8、固体产物出口，9、气体置换室II，10、热风腔，11、热风出口，12、进气口，13、出气口，14、限位装置，15、翻转装置，16、余热风出口，17、烟气回收管路，18、油气出口，19、密封闸门。

具体实施方式

工艺实施例1

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特点在于：

(1)进料 将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料 含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离 料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

所述的料箱与裂解产物分离在出料后进行。

所述的分离采用振荡分离。

所述的送回采用换热送回。

工艺实施例2

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特点在于：

(1)进料 将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料 含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离 料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

所述的预热热源来源于裂解器烟气。

所述的料箱与裂解产物分离在进料前进行。

所述的分离采用吹洗分离。

所述的送回采用保温送回。

工艺实施例3

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特点在于：

(1)进料 将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料 含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离 料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

所述的预热热源来源于裂解器烟气。

所述的预热为曲折预热。

所述的料箱与裂解产物分离在进料前进行。

所述的分离采用振荡分离。

所述的送回采用保温送回。

工艺实施例4

一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特点在于：

(1)进料 将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料 含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离 料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

所述的预热热源来源于裂解器烟气。

所述的预热为曲折预热。

所述的进料过程和出料过程均通有保护气。

所述的料箱与裂解产物分离在出料后进行。

所述的分离采用吹洗分离。

所述的送回采用换热送回。

设备实施例1

一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，所述的原料预热输送装置包括预热仓和料箱，预热仓内设置有物料输送装置，物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接；预热仓外的上料装置上设有料箱；裂解器末端的固体产物出口出设有气体置换室II；所述的料箱为球形的带有排气结构的导热箱体。

所述的裂解器为带有一定倾斜角度的裂解器。

所述的气体置换室I和气体置换室II两端均设置有可分别开启的密封闸门，气体置换室I和气体置换室II均上设置有进气口和出气口。

设备实施例2

一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，所述的原料预热输送装置包括预热仓和料箱，预热仓内设置有物料输送装置，物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接；预热仓外的上料装置上设有料箱；裂解器末端的固体产物出口出设有气体置换室II；所述的料箱为空心圆柱体形的带有排气结构的导热箱体。

所述的预热仓设置在裂解器前部。

所述的裂解器为内部设有螺旋带的裂解器。

所述的气体置换室I和气体置换室II两端均设置有可分别开启的密封闸门，气体置换室I和气体置换室II均上设置有进气口和出气口。

设备实施例3

一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，所述的原料预热输送装置包括预热仓和料箱，预热仓内设置有物料输送装置，物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接；预热仓外的上料装置上设有料箱；裂解器末端的固体产物出口出设有气体置换室II；所述的料箱为球形的带有排气结构的导热箱体。

所述的裂解器为带有一定倾斜角度的裂解器。

所述的预热仓设置在裂解器上方且与裂解器的热风腔热风出口直接连接。

所述的物料输送装置在预热仓内曲折设置，所述的物料输送装置选自带有动力装置的辊轮输送装置或传送带。

所述的气体置换室I和气体置换室II两端均设置有可分别开启的密封闸门，气体置换室I和气体置换室II均上设置有进气口和出气口。

所述的物料输送装置末端设置有限位装置和物料翻转装置，且通过翻转装置后再与气体置换室I连接。

所述的料箱与裂解产物分离在进料前采用振荡筛完成，并且通过保温装置将料箱送回。

设备实施例4

一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，所述的原料预热输送装置包括预热仓1和料箱2，预热仓1内设置有物料输送装置3，物料输送装置3一端与预热仓1外的上料装置4连接，另一端通过气体置换室I5与裂解器6入口连接；预热仓1外的上料装置4上设有料箱2；裂解器6末端的固体产物出口8出设有气体置换室II9；所述的料箱2为空心圆柱体形的带有排气结构的导热箱体。

所述的裂解器6为内部设有螺旋带7的裂解器。

所述的预热仓1设置在裂解器6上方且与裂解器6的热风腔10热风出口11直接连接。

所述的物料输送装置3在预热仓1内曲折设置，所述的物料输送装置3选自带有动力装置的辊轮输送装置或传送带。

所述的气体置换室I5和气体置换室II9两端均设置有可分别开启的密封闸门19，气体置换室I5和气体置换室II9均上设置有进气口12和出气口13。

所述的物料输送装置3末端设置有限位装置14和物料翻转装置15，且通过翻转装置15后再与气体置换室I5连接。

所述的物料输送装置3设置在预热仓1内预设的管路内。

所述的预热仓1上设置有余热风出口16，且余热风出口均连接在烟气回收管路17上。

所述的料箱2与裂解产物分离在出料后采用吹洗装置完成，并且通过换热装置换热后将料箱送回。

Claims (14)

1.一种连续化裂解工艺，包括进料、裂解、出料和分离过程，其特征在于：

(1)进料将待裂解的物料放入料箱，然后对其进行预热，将预热后装有待裂解物料的料箱单向、连续、顺序送入裂解器进行裂解；

(2)出料含有裂解产物的料箱从裂解器排出，单向、连续、顺序出料；

(3)分离料箱与裂解产物分离，且料箱被送回进料过程。

2.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的预热热源来源于裂解器烟气。

3.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的预热为曲折预热。

4.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的进料过程和出料过程均通有保护气。

5.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的料箱与裂解产物分离在出料后进行或者在进料前进行。

6.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的分离采用振荡分离或者吹洗分离。

7.根据权利要求1所述的一种连续化裂解工艺，其特征在于：所述的送回采用保温送回或者换热送回。

8.一种连续化裂解设备，包括原料预热输送装置和裂解器，其特征在于：所述的原料预热输送装置包括预热仓和料箱，预热仓内设置有物料输送装置，物料输送装置一端与预热仓外的上料装置连接，另一端通过气体置换室I与裂解器入口连接；预热仓外的上料装置上设有料箱；裂解器末端的固体产物出口处设有气体置换室II；所述的料箱为可滚动的带有排气结构的导热箱体。

9.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的预热仓设置在裂解器上方且与裂解器的热风腔热风出口直接连接。

10.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的物料输送装置在预热仓内曲折设置，所述的物料输送装置选自带有动力装置的辊轮输送装置或传送带。

11.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的气体置换室I和气体置换室II两端均设置有可分别开启的密封闸门，气体置换室I和气体置换室II均上设置有进气口和出气口。

12.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的物料输送装置末端设置有限位装置和物料翻转装置，且通过翻转装置后再与气体置换室I连接。

13.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的物料输送装置设置在预热仓内预设的管路内。

14.根据权利要求8所述的一种连续化裂解设备，其特征在于：所述的预热仓上设置有余热风出口，且余热风出口均连接在烟气回收管路上。