CN106753473A - 一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热裂解技术领域，尤其涉及一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其包括进料装置、热裂解装置、催化蒸馏耦合装置、冷凝装置、裂解气净化装置以及燃烧器；热裂解装置的外壁设有外热炉体，外热炉体连接燃烧器，进料装置、热裂解装置、催化蒸馏耦合装置、冷凝装置、裂解气净化装置和燃烧器依次连接；热裂解装置还设有进液口，催化蒸馏耦合装置底部还设有出液口，催化蒸馏耦合装置的出液口连接热裂解装置的进液口。本发明为闭路循环连续式系统，能够连续生成可被绿色利用的液体产物、可燃气、固体产物，能够完全替代传统焚烧、填埋等方式，实现减量化、无害化、资源化的目标要求。

Description

一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统

技术领域

本发明涉及热裂解技术领域，尤其涉及一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统。

背景技术

目前，我国每年都要产生数量庞大的中西药废渣，其中，抗生素菌渣数量也非常大，2009年仅抗生素菌渣的产生量超过100万吨。依据2008年修订的《国家危险废物目录》，抗生素菌渣被列入危险废物，须按固废管理。抗生素菌渣的处置属于世界性环保难题。而世界很多国家都禁止填埋、焚烧，根据我国农业部176号公告的严格规定，禁止抗生素及其菌渣在畜牧业和农业包括以添加剂方式的使用。以往对抗生素处理处置技术有焚烧、安全填埋、肥料化、饲料化等技术。按照新的规定，所有处置技术需要进行相关的环境和食品安全性评价，现有常规处置技术存在环境和食品安全、处置成本高、占用土地、易造成二次污染或相关安全评价不达标等问题。

废塑料、废橡胶、废轮胎、制药厂危废、医疗危废、抗生素菌渣等废料处理方法以废弃、掩埋、焚烧、回收再生等为主。废弃、掩埋处理会引起严重的环境公害问题，不符合可持续发展要求；焚烧可以回收部分能源，但燃烧产生的氮氧化物、二噁英，如果控制不当将会对空气造成严重污染；裂解能实现资源再生，又可以解决污染问题，是最理想的、最科学合理的处理方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，能够对废料进行高效处理，完全替代传统焚烧、填埋等方式，实现减量化、无害化以及资源化的目标。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，包括进料装置、热裂解装置、催化蒸馏耦合装置、冷凝装置、裂解气净化装置以及燃烧器；所述热裂解装置的外壁上设有外热炉体，所述外热炉体连接所述燃烧器，所述热裂解装置的进料口连接所述进料装置，所述热裂解装置的出气口连接所述催化蒸馏耦合装置的进气口，所述催化蒸馏耦合装置的出气口连接所述冷凝装置，所述冷凝装置、裂解气净化装置和燃烧器依次连接；所述热裂解装置还设有进液口，所述催化蒸馏耦合装置还设有出液口，所述出液口连接所述热裂解装置的进液口。

其中，还包括烟道气净化装置；所述外热炉体上设有高温烟道气出口，所述催化蒸馏耦合装置还设有高温烟道气进口和低温烟道气出口，所述高温烟道气进口连接所述高温烟道气出口，所述低温烟道气出口连接所述烟道气净化装置。

其中，还包括浮动气柜，所述浮动气柜的进气口连接所述裂解气净化装置，所述浮动气柜的出气口连接所述燃烧器。

其中，所述热裂解装置设有固体产物出口，所述固体产物出口连接固体产物出料装置。

其中，所述热裂解装置为回转式热裂解装置。

其中，所述冷凝装置设有冷凝液出口，所述冷凝液出口连接液体产物收集装置。

其中，所述热裂解装置连接有驱动系统。

其中，所述驱动系统连接电气控制系统。

其中，所述燃烧器为多个，多个所述燃烧器均与所述外热炉体连接。

其中，该系统应用于处理低阶煤、废塑料、废橡胶、废轮胎、废油渣、中药废渣、西药废渣、抗生素废渣、生活垃圾以及生产抗生素原料药过程中产生的固体废料中。

(三)有益效果

本发明提供的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，相比于现有技术具有以下特点：

1、本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，通过热裂解装置、催化蒸馏耦合装置以及燃烧器等的有机结合，能够对固体废料进行处理，实现减量化、无害化和资源化的目标要求；

2、本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，通过外热炉体与催化蒸馏耦合装置的连接，外热炉体产生的高温烟道气能够为催化蒸馏耦合装置提供催化裂解以及耦合反应所需的热量，实现资源的有效利用；通过将催化蒸馏耦合装置排出的低温烟道气进行净化处理，能够避免污染环境；

3、本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，通过设置浮动气柜，能够将净化后的多余的不凝性可燃气进行储存，以供燃烧器作用，从而实现资源的有效利用。

附图说明

图1为本发明提供的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统的组成示意图；

图中，1：进料装置；2：热裂解装置；3：催化蒸馏耦合装置；4：冷凝装置；5：裂解气净化装置；6：燃烧器；7：外热炉体；8：烟道气净化装置；9：浮动气柜；10：固体产物出料装置；11：液体收集装置；12：驱动系统；13：电气控制系统。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，能够对废料进行高效处理，完全替代传统焚烧、填埋等方式，实现减量化、无害化以及资源化的目标。

如图1所示，本发明实施例中提供一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，包括进料装置1、热裂解装置2、催化蒸馏耦合装置3、冷凝装置4、裂解气净化装置5以及燃烧器6；热裂解装置2的外壁上设有外热炉体7，外热炉体7连接燃烧器6，热裂解装置2的进料口连接进料装置1，热裂解装置2的出气口连接催化蒸馏耦合装置3的进气口，催化蒸馏耦合装置3的出气口连接冷凝装置4，冷凝装置4、裂解气净化装置5和燃烧器6依次连接；热裂解装置2还设有进液口，催化蒸馏耦合装置3还设有出液口，催化蒸馏耦合装置3的出液口连接热裂解装置2的进液口。固体废料经过预处理后，由进料装置1送入热裂解装置2中，在热裂解装置2内实现无氧高温热裂解反应，无氧及高温条件是实现热裂解反应的必要条件，该必要条件由热裂解装置2来实现，热裂解装置2的无氧环境由其自身配置的密封系统来实现，热裂解装置2的高温环境由燃烧器6提供的热源及外热炉体7提供的保温系统来实现，根据固体物料的不同，需要设置不同的温度，其中，常用温度范围为300～650℃。

固体物料在热裂解装置2内进行无氧高温热裂解反应后，变成气相产物，气相产物从热裂解装置2的出气口流出，进入催化蒸馏耦合装置3进行进一步的催化裂解及耦合，催化蒸馏耦合装置3内部装填有催化剂，可以理解的是催化剂可根据物料的变化作相应的调整；从热裂解装置2中流出的气相产物在催化蒸馏耦合装置3内实现催化裂解及耦合反应后，液体产物回流进入热裂解装置2继续反应，所有气相产物由催化蒸馏耦合装置3出来后进入冷凝装置4，通过冷凝装置4将从催化蒸馏耦合装置3中流出的气相产物进行不凝性可燃气与液体的分离，不凝性可燃气再进入裂解气净化装置5中进行净化，经过净化后的可燃气进入燃烧器6进行燃烧，从而通过外热炉体7向热裂解装置2持续提供热量，维持裂解反应需要的温度和热量。本发明提供的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，能够实现对热裂解过程中产生的气相产物进行处理后，为热裂解装置进行供热，已达到循环利用的效果。

本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统还包括烟道气净化装置8，外热炉体7上设有高温烟道气出口，催化蒸馏耦合装置3上还设有高温烟道气进口和低温烟道气出口，其中，催化蒸馏耦合装置3的高温烟道气进口与外热炉体7的高温烟道气出口连接，催化蒸馏耦合装置3的低温烟道气出口与烟道气净化装置8连接。热裂解装置2中进行无氧高温热裂解反应过程中，外热炉体内会产生大量的高温烟道气，将其直接排放到大气中，不仅污染环境，对人体健康造成危害，还造成资源的浪费。本实施例中，将外热炉体7中产生的高温烟道气通过外热炉体7的高温烟道气出口排出，并进入催化蒸馏耦合装置3中，为催化裂解及耦合反应提供所需要的热量，从而有效的利用可用资源，避免资源的浪费；催化裂解及耦合反应吸收高温烟道气的热量后，低温烟道气从催化蒸馏耦合装置3的低温烟道气口流出，进入烟道气净化装置8，低温烟道气经烟道气净化装置8进行净化后再排入大气中，避免污染环境以及危害人体健康。

本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统还包括浮动气柜9，浮动气柜9的进气口连接裂解气净化装置5，浮动气柜9的出气口连接燃烧器6。经裂解气净化装置5净化后的可燃气供给燃烧器6作用，为外热炉体7提供热量；而净化后的多余的可燃气可进入浮动气柜9进行储存，当需要时，浮动气柜9中储存的可燃气还可以供给燃烧器11工作，从而实现对不凝性可燃气的有效利用，避免资源的浪费。

本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统还包括固体产物出料装置10，热裂解装置2上设有固体产物出口，固体产物出口连接固体产物出料装置10。由于固体废料在无氧高温热裂解反应后会产生固体产物，为方便将热裂解装置2的固体产物排出，本实施例中，热裂解装置2连接固体产物出料装置10，通过固体产物出料装置10将无氧高温热裂解反应后的固体产物排出。

本发明的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统还包括液体产物收集装置11，冷凝装置5设有冷凝液出口，冷凝装置的冷凝液出口与液体产物收集装置11连接。为便于对冷凝装置5冷凝出的液体产物进行收集利用，本实施例中，冷凝装置5连接液体产物收集装置11，以方便对液体产物进行出料处理。

本实施例中，为了充分的将从催化蒸馏耦合装置3流出的气相产物进行冷凝，以实现不凝性可燃气与液体产物的分离，冷凝装置5包括多个串联或并联的冷凝器。

本实施例中，热裂解装置2为回转式热裂解装置。现有的实现热裂解的装置按结构分有厢式、输送机式、滚筒式、立式、机械搅拌式、回转式、流化床式、气流式、振动式、喷雾式以及组合式等，一般会根据物料性质的不同选用合适的热裂解装置。目前使用范围较为广泛是回转式热裂解装置。

本实施例中，为了控制并驱动热裂解装置2进行无氧高温热裂解反应，热裂解装置2连接有驱动系统12，驱动系统连12接电气控制系统13。在电气控制系统13的控制下，驱动系统12驱动热裂解装置2进行动作，从而对固体废料进行有效的无氧高温热裂解反应。可以理解的是，热裂解装置2具体为回转式热裂解装置时，其回转速度通过电气控制系统13控制实现。

本实施例中，为了实现对外热炉体7的均匀供热，以保证固体废料在热裂解装置2内均匀受热，燃烧器6设置有多个，多个燃烧器6均与外热炉体7连接，外热炉体7均匀设置有连接部位，以分布连接相应的燃烧器6。

本发明提供的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，能够线对低阶煤、废塑料、废橡胶、废轮胎、废油渣、中药废渣、抗生素废渣、生活垃圾以及抗生素原料药生产过程中产生的固体废渣等固体废料进行无氧高温热裂解，再对其进行催化裂解耦合，生成可被绿色利用的液体产物、可燃气、固体产物，该系统能够完全替代传统焚烧、填埋等方式，实现减量化、无害化、资源化的目标要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，包括进料装置、热裂解装置、催化蒸馏耦合装置、冷凝装置、裂解气净化装置以及燃烧器；所述热裂解装置的外壁上设有外热炉体，所述外热炉体连接所述燃烧器，所述热裂解装置的进料口连接所述进料装置，所述热裂解装置的出气口连接所述催化蒸馏耦合装置的进气口，所述催化蒸馏耦合装置的出气口连接所述冷凝装置，所述冷凝装置、裂解气净化装置和燃烧器依次连接；所述热裂解装置还设有进液口，所述催化蒸馏耦合装置还设有出液口，所述催化蒸馏耦合装置的出液口连接所述热裂解装置的进液口。

2.根据权利要求1所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，还包括烟道气净化装置；所述外热炉体上设有高温烟道气出口，所述催化蒸馏耦合装置还设有高温烟道气进口和低温烟道气出口，所述高温烟道气进口连接所述高温烟道气出口，所述低温烟道气出口连接所述烟道气净化装置。

3.根据权利要求1所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，还包括浮动气柜，所述浮动气柜的进气口连接所述裂解气净化装置，所述浮动气柜的出气口连接所述燃烧器。

4.根据权利要求1所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述热裂解装置设有固体产物出口，所述固体产物出口连接固体产物出料装置。

5.根据权利要求1所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述热裂解装置为回转式热裂解装置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述冷凝装置设有冷凝液出口，所述冷凝液出口连接液体产物收集装置。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述热裂解装置连接有驱动系统。

8.根据权利要求7所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述驱动系统连接电气控制系统。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，所述燃烧器为多个，多个所述燃烧器均与所述外热炉体连接。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的连续式外热热裂解与催化蒸馏耦合系统，其特征在于，应用于处理低阶煤、废塑料、废橡胶、废轮胎、废油渣、中药废渣、西药废渣、抗生素废渣、生活垃圾以及生产抗生素原料药过程中产生的固体废料中。