CN107641518A - 一种常压高温裂解系统及其裂解炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种常压高温裂解系统的裂解炉，包括用于容纳待分解物的炉体、设置于炉体上且可翻转的盖板、环绕套设在炉体的外壁表面上并用于对其产生电磁涡流的加热线圈、设置于炉体上并与其内部导通以引入液体的进水管，以及设置于炉体上并与其内部导通以排出气体的排气管。如此，在待裂解物裂解的过程中，水流不断从进水管处引入到炉体内，在高温的作用下迅速气化形成水蒸气，该水蒸气以及待裂解物裂解产生的烟雾再通过排气管排出。如此，利用不断形成的水蒸气填充炉体的内部空间，使得外界的空气无法轻易渗透炉体内，有效地避免了裂解过程中裂解物的氧化现象，同时无需在炉体内进行增压防止氧化，因此可在常压环境下顺利实现高温裂解。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种常压高温裂解系统的裂解炉。本发明还涉及一种包括上述裂解炉的常压高温裂解系统。
背景技术
随着化工技术的发展，越来越多的化工设备已得到广泛使用。
在有机降解领域，通常通过裂解的方式处理有机物。裂解也称为热解或热裂解，简单地说，就是将大分子有机物分解成碳和小分子有机物的过程。这个过程通常需要高温，甚至高压(即大于一个大气压以上)，一般的做法是将有机物放置于一个密闭的金属容器内，外部对容器加热，加热方式有煤烧、电热等，裂解所需要的温度通常达到500-600度，随着温度的上升，大分子有机物开始分解，产生的小分子物质越来越多。比如在裂解炉中，把石油烃变成小分子的烯烃、炔烃和芳香烃，如乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等。
在裂解时，需要时刻保证裂解炉的密闭性，以防止空气(主要是氧气)进入容器内与有机物发生氧化反应，甚至燃烧。在现有技术中，一般通过提高裂解炉一体化程度、密封连接角落、加厚板材等方法提高密闭性，同时在裂解时提高炉内压力，在高压环境下防止外界空气渗入。然而，裂解炉在作业时，随着裂解的进行，产生的气体越来越多，容器内的压力不断增大，因此要求容器具有很高的抗压性能，一旦容器内的压力大于容器所能承受的极限压力时，容器就可能爆炸，轻则造成财产损失，重则炸毁房屋，发生燃烧，甚至危及人生安全。
因此，如何方便地实现常压裂解，并在裂解的过程中，防止空气渗入裂解容器内，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种常压高温裂解系统，能够方便地实现常压裂解，并在裂解的过程中，防止空气渗入裂解容器内。本发明的另一目的是提供一种包括上述裂解炉的常压高温裂解系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种常压高温裂解系统的裂解炉，包括用于容纳待分解物的炉体、设置于所述炉体上且可翻转的盖板、环绕套设在所述炉体的外壁表面上并用于对其产生电磁涡流的加热线圈、设置于所述炉体上并与其内部导通以引入液体的进水管，以及设置于所述炉体上并与其内部导通以排出气体的排气管。
优选地，还包括可拆卸地套设在所述炉体的外壁表面上、用于使所述炉体持续保持当前温度的隔热套，且所述加热线圈环绕套设在所述隔热套的外壁表面上。
优选地，所述进水管设置于所述炉体的底部位置，且所述排气管设置于所述炉体的顶部位置。
本发明还提供一种常压高温裂解系统，包括如上述任一项所述的裂解炉，还包括与所述排气管连通、用于将所述炉体内由待分解物产生的部分预设类型的气体过滤的冷凝器。
优选地，所述冷凝器包括若干块重叠设置并与所述排气管的管口相连的冷凝片、与所述冷凝片的底端相连并用于排出经所述冷凝片冷凝后析出液体的冷析管，以及与所述冷凝片的末端相连、用于排出剩余气体的剩气管。
优选地，还包括与所述剩气管连通、用于使剩余气体中的可燃气体燃烧的燃烧炉。
优选地，所述燃烧炉包括与所述剩气管连通的燃烧腔室、设置于所述燃烧腔室侧壁上并用于引入助燃气体的进风管、设置于所述燃烧腔室侧壁上并用于点燃其中的可燃气体的点火器，以及设置于燃烧腔室端部、用于将燃尽气体排出的净气管。
优选地，还包括与所述净气管连通、用于通过化学反应将燃尽气体固定的吸收器。
优选地，所述吸收器包括桶体和设置于所述桶体内、用于与燃尽气体反应生成沉淀的凝固剂，所述净气管贯穿所述桶体的侧壁。
优选地，所述净气管连接于所述桶体的底端，且所述桶体内设置有用于使所述净气管内的燃尽气体在所述凝固剂内形成曲折螺旋上升路径的螺旋机构。
本发明所提供的常压高温裂解系统，主要包括裂解炉，该裂解炉主要包括炉体、盖板、加热线圈、进水管和排气管。其中，炉体为裂解炉的主体结构，主要用于安装、承载其余零部件，同时待裂解物放置在裂解炉内进行裂解。盖板设置在裂解炉上，并且该盖板可以翻转，主要用于控制裂解炉与外界的通断，当盖板翻转至打开后，可往炉体内添加待裂解物。加热线圈环绕套设在炉体的外壁表面上，主要用于通过电磁感应产生涡流，从而对炉体进行电热升温加热，使得炉体内的温度迅速升高，进而使其内的待裂解物迅速裂解。同时，进水管和排气管均设置在炉体上，并与炉体内部导通，以分别用于对炉体内引入水流和将炉体内产生的气体(主要包括引入水流气化后产生的水蒸气和待裂解物裂解后产生的烟雾)排出。如此，本发明所提供的裂解炉，在作业前，可通过盖板往炉体内添加待裂解物，盖上盖板后保证密闭性；而在作业时，通过对加热线圈通电而对炉体产生涡流，继而使炉体温度迅速升高，进而使待裂解物迅速裂解。重要的是，在待裂解物裂解的过程中，水流不断从进水管处引入到炉体内，在高温的作用下迅速气化形成水蒸气，该水蒸气以及待裂解物裂解产生的烟雾再通过排气管排出。如此，利用不断形成的水蒸气填充炉体的内部空间，使得外界的空气无法轻易渗透炉体内，有效地避免了裂解过程中裂解物的氧化现象，同时，相比于现有技术，本发明无需在炉体内进行增压防止氧化，因此可在常压环境下顺利实现高温裂解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式中裂解炉的具体结构示意图；
图2为本发明所提供的一种具体实施方式中常压高温裂解系统的整体结构示意图；
图3为图2中所示的冷凝器的具体结构示意图；
图4为图3中所示的冷凝片的分解结构示意图；
图5为图2中所示的燃烧炉的具体结构示意图；
图6为图2中所示的吸收器的具体结构示意图。
其中，图1—图6中：
裂解炉—1，炉体—101，盖板—102，加热线圈—103，进水管—104，排气管—105，隔热套—106，冷凝器—2，冷凝片—201，金属板—211，密封圈—212，冷析管—202，剩气管—203，燃烧炉—3，燃烧腔室—301，进风管—302，点火器—303，净气管—304，吸收器—4，桶体—401，螺旋机构—402，安装柱—421，螺旋叶片—422，气化炉—5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式中裂解炉的具体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，常压高温裂解系统的裂解炉1主要包括炉体101、盖板102、加热线圈103、进水管104和排气管105。
其中，炉体101为裂解炉1的主体结构，主要用于安装、承载其余零部件，同时待裂解物放置在裂解炉1内进行裂解。一般的，该炉体101可呈密封的圆筒状结构。当然，炉体101还可呈矩形或球形等。在裂解作业时，炉体101的温度较高，可达500℃以上。
盖板102设置在裂解炉1上，并且该盖板102可以翻转，主要用于控制裂解炉1与外界的通断，当盖板102翻转至打开后，可往炉体101内添加待裂解物。而当盖板102翻转至关闭后，即可保证盖板102的密闭性。并且盖板102与炉体101之间可增设垫圈，以提高密封性能。
加热线圈103环绕套设在炉体101的外壁表面上，主要用于通过电磁感应产生涡流，对炉体101进行电热升温加热，使得炉体101内的温度迅速升高，进而使其内的待裂解物迅速裂解。该加热线圈103一般可由高温线或高频线绕制而成，并且工作时可与工业电磁炉相连，以提供能量，产生涡流。
进水管104和排气管105均设置在炉体101上，并与炉体101内部导通，以分别用于对炉体101内引入水流和将炉体101内产生的气体(主要包括引入水流气化后产生的水蒸气和待裂解物裂解后产生的烟雾)排出。此处优选地，进水管104可设置在炉体101的底部位置，而排气管105可设置在炉体101的顶部位置。当然，进水管104和排气管105在炉体101上的具体设置是随意的，可根据实际情况进行调整。另外，进水管104内引入炉体101的水流介质一般可为H2O等，而待裂解物裂解后产生的烟雾成分较复杂，一般为小分子有机物，比如一氧化碳、烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等气体。同时，该烟雾中的成分一般可分为两种，即与水蒸气类似的沸点较高的有机物，如焦油等，以及其余沸点较低的气体，比如烃类气体等。
如此，本实施例所提供的裂解炉1，在作业前，可通过盖板102往炉体101内添加待裂解物，盖上盖板102后保证密闭性；而在作业时，通过对加热线圈103通电而对炉体101产生涡流，继而使炉体101温度迅速升高，进而使待裂解物迅速裂解。重要的是，在待裂解物裂解的过程中，水流不断从进水管104处引入到炉体101内，在高温的作用下迅速气化形成水蒸气，该水蒸气以及待裂解物裂解产生的烟雾再通过排气管105排出。如此，利用不断形成的水蒸气填充炉体101的内部空间，使得外界的空气无法轻易渗透炉体101内，有效地避免了裂解过程中裂解物的氧化现象，同时，相比于现有技术，本实施例无需在炉体101内进行增压防止氧化，因此可在常压环境下顺利实现高温裂解。
此外，为提高加热线圈103对炉体101的加热效果，提高裂解速度，本实施例还在炉体101的外壁表面上增设了隔热套106。具体的，该隔热套106可由耐高温不导热的材料制成，厚度可在10～30mm之间，套设在炉体101上后，炉体101内发散出的热量大部分均被隔热套106所阻挡、反射，使得热量始终聚集在炉体101周围，即使在加热线圈103断电之后，也能保证对炉体101长时间的持续热量保持效果。并且该隔热套106与炉体101之间为可拆卸连接，当裂解作业完成后，炉体101需要降温时，可将隔热套106取下，加快炉体101的散热速率。
如图2所示，图2为本发明所提供的一种具体实施方式中常压高温裂解系统的整体结构示意图。
本实施例还提供一种常压高温裂解系统，包括裂解炉1、冷凝器2、燃烧炉3和吸收器4。其中，裂解炉1与上述相关内容相同，此处不再赘述。而冷凝器2主要用于将裂解炉1内产生的部分预设类型的气体进行过滤，燃烧炉3主要用于将过滤后的气体中的大部分可燃气体进行燃烧，吸收器4主要用于将燃烧炉3中的燃尽气体进行固定、吸收。
如图3所示，图3为图2中所示的冷凝器的具体结构示意图。
具体的，冷凝器2主要包括冷凝片201、冷析管202和剩气管203。其中，冷凝片201一般可同时设置多片，并且重叠设置，以提高冷凝效果。冷凝片201的一端与裂解炉1的排气管105的管口连通，可将裂解炉1内的水蒸气和烟雾引入到冷凝片201中进行冷凝。考虑到冷凝片201数量较多，因此可将排气管105的末端设置为多根小管引流的结构，以提高气体流动效率，而同样的结构可应用于后续的冷析管202和剩气管203。冷析管202一般设置在冷凝片201的底端位置，如此，水蒸气冷凝后的水珠和烟雾中高沸点的气体冷凝后的焦油等液体可在重力的影响下直接流入到冷析管202中。剩气管203连接在冷凝片201的另一端，当水蒸气和烟雾中的部分预设类型的气体被冷析后，剩余的气体(主要包括低沸点的烃类气体)即可通过冷凝片201进入剩气管203中。
如图4所示，图4为图3中所示的冷凝片的分解结构示意图。
在关于冷凝片201的一种优选实施方式中，各冷凝片201可呈矩形、菱形或椭圆形等，便于气体水平流动，同时有利于液体向下滑落。同时，各冷凝片201具体可包括两片金属板211和夹持在中间的密封圈212，如此可在金属板211之间形成轻薄的封闭间隙，当高温气体从中流过中，将具有较大的接触面积和较长的接触时间，提高换热冷凝效果。另外，在冷凝器2工作时，可将冷凝片201至于冷水中或冷风中，以提高换热效率。
如图5所示，图5为图2中所示的燃烧炉的具体结构示意图。
燃烧炉3主要包括燃烧腔室301、进风管302、点火器303和净气管304。其中，燃烧腔室301一般可呈封闭的圆柱状，冷凝器2上的剩气管203连通在其侧壁上，并且与其内部导通，可将冷凝过滤后的剩余气体导入其内。进风管302设置在燃烧腔室301的侧壁上，主要用于引入助燃气体，比如氧气等，使燃烧腔室301内的可燃气体燃烧充分。点火器303设置在燃烧腔室301的侧壁上，主要用于点燃其内的可燃气体，一般的，该点火器303可为点火针等，通过尖端放电的方式产生火花，进而点燃气体。净气管304设置在燃烧腔室301的端部位置，主要用于将可燃气体燃烧之后的燃尽气体排出，一般的，经过冷凝器2过滤后的剩余气体主要为烃类气体等可燃气体，因此在燃烧腔室301内充分燃烧后，将主要产生CO2,同时也是燃尽气体的主要成分。另外，剩气管203可连接在燃烧腔室301的底部，而净气管304可连接在燃烧腔室301的顶部，以便利用气体的流动性，提高流动效率和燃烧充分性。
如图6所示，图6为图2中所示的吸收器的具体结构示意图。
吸收器4主要包括桶体401、凝固剂和螺旋机构402。其中，桶体401一般可呈具有开口的圆筒状，在桶体401内盛装有凝固剂。燃烧炉3上的净气管304连接在桶体401侧壁上，并且与桶体401内部连通，主要用于将燃尽气体引入凝固剂中。凝固剂主要用于与燃尽气体发生化学反应，从而产生沉淀，将燃尽气体固定在固相中。考虑到燃尽气体的主要成分是CO2，因此凝固剂一般可采用Ca(OH)2，与CO2反应后生成CaCO3沉淀。
进一步的，为提高燃尽气体与凝固剂的反应效率，可将净气管304连接在桶体401的底端，使气体逐渐向上经过凝固剂，提高接触时间。并且，本实施例还在桶体401内增设了螺旋机构402，主要用于使净气管304中的气体流出后在凝固剂内形成曲折螺旋上升路径。具体的，该螺旋机构402主要包括立设于桶体401中间位置的安装柱421，以及周向螺旋式分布在安装柱421的外表面上的螺旋叶片422。如此设置，燃尽气体从净气管304中流出后，将从螺旋叶片422的底部进入到凝固剂中，然后沿着螺旋叶片422内的弯折曲折路径逐渐上升，在此过程中，燃尽气体不断与凝固剂发生化学反应，将燃尽气体逐渐固定，因此大幅提高了燃尽气体与凝固剂的接触时间，提高了凝固剂的固定效果。
另外，在裂解炉1与冷凝器2之间还可增设气化炉5。该气化炉5主要用于使水流蒸发形成水蒸气，聚集在裂解炉1的排气管105末端，防止裂解炉1在冷却降温时气体倒灌回其内部而吸入氧气，避免裂解物被氧化。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种常压高温裂解系统的裂解炉，其特征在于，包括用于容纳待分解物的炉体(101)、设置于所述炉体(101)上且可翻转的盖板(102)、环绕套设在所述炉体(101)的外壁表面上并用于对其产生电磁涡流的加热线圈(103)、设置于所述炉体(101)上并与其内部导通以引入液体的进水管(104)，以及设置于所述炉体(101)上并与其内部导通以排出气体的排气管(105)。
2.根据权利要求1所述的裂解炉，其特征在于，还包括可拆卸地套设在所述炉体(101)的外壁表面上、用于使所述炉体(101)持续保持当前温度的隔热套(106)，且所述加热线圈(103)环绕套设在所述隔热套(106)的外壁表面上。
3.根据权利要求2所述的裂解炉，其特征在于，所述进水管(104)设置于所述炉体(101)的底部位置，且所述排气管(105)设置于所述炉体(101)的顶部位置。
4.一种常压高温裂解系统，包括如权利要求1-3任一项所述的裂解炉(1)，其特征在于，还包括与所述排气管(105)连通、用于将所述炉体(101)内由待分解物产生的部分预设类型的气体过滤的冷凝器(2)。
5.根据权利要求4所述的常压高温裂解系统，其特征在于，所述冷凝器(2)包括若干块重叠设置并与所述排气管(105)的管口相连的冷凝片(201)、与所述冷凝片(201)的底端相连并用于排出经所述冷凝片(201)冷凝后析出液体的冷析管(202)，以及与所述冷凝片(201)的末端相连、用于排出剩余气体的剩气管(203)。
6.根据权利要求5所述的常压高温裂解系统，其特征在于，还包括与所述剩气管(203)连通、用于使剩余气体中的可燃气体燃烧的燃烧炉(3)。
7.根据权利要求6所述的常压高温裂解系统，其特征在于，所述燃烧炉(3)包括与所述剩气管(203)连通的燃烧腔室(301)、设置于所述燃烧腔室(301)侧壁上并用于引入助燃气体的进风管(302)、设置于所述燃烧腔室(301)侧壁上并用于点燃其中的可燃气体的点火器(303)，以及设置于燃烧腔室(301)端部、用于将燃尽气体排出的净气管(304)。
8.根据权利要求7所述的常压高温裂解系统，其特征在于，还包括与所述净气管(304)连通、用于通过化学反应将燃尽气体固定的吸收器(4)。
9.根据权利要求8所述的常压高温裂解系统，其特征在于，所述吸收器(4)包括桶体(401)和设置于所述桶体(401)内、用于与燃尽气体反应生成沉淀的凝固剂，所述净气管(304)贯穿所述桶体(401)的侧壁。
10.根据权利要求9所述的常压高温裂解系统，其特征在于，所述净气管(304)连接于所述桶体(401)的底端，且所述桶体(401)内设置有用于使所述净气管(304)内的燃尽气体在所述凝固剂内形成曲折螺旋上升路径的螺旋机构(402)。
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