CN108465449A - 用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机及裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，包括机架、设于机架上的中空容器、设于中空容器上的进料口和出料口、设于中空容器上的用于通入气体的进气口、与中空容器连通的用于排出废气的排气单元、嵌设于中空容器的容器壁上的微波发生器。本发明的一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机及裂解方法，通过微波将油泥或废油中的各种油分裂解蒸发并再次利用，变废为宝；通过微波使废活性炭孔隙中的水分蒸发并带出孔隙中的有机物，并将带出的有机物裂解排出，使废活性炭再次活化，变废为宝。

Description

用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机及裂解方法

技术领域

本发明涉及一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机及裂解方法。

背景技术

油泥是石油在开采过程中产生的废弃物；废油是指那些从原油中提纯出来的或者是合成的，经过使用而被物理或者化学杂质污染的油；废活性炭是使用过的吸附有有毒物质的废弃物。如果将油泥、废油和废活性炭直接丢弃，不仅对环境将造成巨大损害；同时油泥、废油和废活性炭中的有用物质无法再次利用，不利于可持续发展。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，该微波裂解机能够通过微波将油泥或废油中的各种油分裂解蒸发并再次利用，变废为宝；该微波裂解机能够通过微波使废活性炭孔隙中的水分蒸发并带出孔隙中的有机物，使废活性炭再次活化，变废为宝。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，包括机架，所述微波裂解机还包括设于所述机架上的中空容器、设于所述中空容器上的进料口和出料口、设于所述中空容器上的用于通入气体的进气口、与所述中空容器连通的用于排出废气的排气单元、嵌设于所述中空容器的容器壁上的微波发生器。

优选地，所述进料口包括设于所述中空容器上的用于输入固体物料的第一进料口、设于所述中空容器上的用于通入液体物料的第二进料口。

进一步优选地，所述微波裂解机还包括可拆卸的安装于所述第一进料口处的用于封闭所述第一进料口的封板。

进一步优选地，所述微波裂解机还包括设于所述第二进料口处的第一闸阀、用于将所述第一闸阀安装于所述第二进料口处的第一法兰。

优选地，所述微波发生器有多个，多个所述微波发生器沿所述中空容器的长度方向间隔均匀的设于所述中空容器的侧壁上。

进一步优选地，多个所述微波发生器在所述中空容器的宽度方向上两两交错排布。

优选地，所述排气单元包括第一排气管、两端分别与所述第一排气管和所述中空容器连通的多个第二排气管、设于所述第一排气管上的排气口、设于所述排气口处的第二闸阀、用于将所述第二闸阀安装于所述排气口处的第二法兰。

优选地，所述微波裂解机还包括设于所述中空容器内的温度传感器、与所述温度传感器电相连的用于显示所述中空容器内的温度的温度表。

本发明的第二个目的是提供一种用于油泥、废油的微波裂解方法，通过微波将油泥或废油中的各种油分裂解蒸发并再次利用，变废为宝。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于油泥、废油的微波裂解方法，包括如下步骤：

（1）在油泥或废油中混合入少量的碳化硅，得到混合物，其中，所述碳化硅在所述混合物中的质量占比为3％；

（2）将所述混合物加入无氧空间中，对所述混合物进行微波辐射，使所述混合物中的油分子运动加剧，相邻油分子间产生摩擦，产生热量，在所述无氧空间中形成高温环境，使所述混合物中的大分子链断裂成小分子链，得到高温油气；

（3）在所述无氧空间内部的升温过程中，将所述混合物裂解产生的高温油气排出并收集，待所述高温油气冷却，即得到液化的各类油品；

（4）当所述无氧空间内的温度达到第一设定值时，从所述无氧空间中将最终形成的炭渣取出。

本发明的第三个目的是提供一种用于废活性炭再生的微波裂解方法，通过微波使废活性炭孔隙中的水分蒸发并带出孔隙中的有机物，并将带出的有机物裂解排出，使废活性炭再次活化，变废为宝。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于废活性炭再生的微波裂解方法，包括如下步骤：

（1）将废活性炭加入无氧空间中；

（2）对所述废活性炭进行微波辐射，使所述废活性炭孔隙中的水分吸收微波能量，其中的水分子膨胀形成蒸汽；

（3）所述废活性炭孔隙中的有机物在水分子的膨胀作用下被带出，使所述废活性炭再次活化；

（4）被带出的所述有机物在微波辐射下，其内部的大分子链断裂成小分子链，形成废气并排出；

（5）当所述无氧空间内的温度达到第二设定值时，从所述无氧空间中将再次活化的所述废活性炭取出。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机及裂解方法，通过微波将油泥或废油中的各种油分裂解并再次利用变废为宝；通过微波使废活性炭孔隙中的水分蒸发并带出孔隙中的有机物，并将带出的有机物裂解排出，使废活性炭再次活化，变废为宝。

附图说明

附图1为本发明中的微波裂解机的结构示意图；

附图2为本发明中的微波裂解机的侧视示意图。

其中：1、机架；2、中空容器；3、出料口；4、进气口；5、微波发生器；6、第一进料口；7、第二进料口；8、封板；9、第一闸阀；10、第一法兰；11、第一排气管；12、排气口；13、第二闸阀；14、第二法兰；15、第二排气管；16、温度表；17、第三闸阀；18、第三法兰；19、冷却机；20、电气控制柜。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1-2所示，一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，包括机架1、设于机架1上的中空容器2、设于中空容器2上的进料口和出料口3、设于中空容器2上的用于通入气体的进气口4、与中空容器2连通的用于排出废气的排气单元、嵌设于中空容器2的容器壁上的微波发生器5。在这里，通入气体为氮气。将待处理的物料自进料口送入中空容器2中，随后自进气口4通入氮气，将中空容器2内的原有氧气挤出，使得中空容器2内成为无氧空间，之后开启微波发生器5对物料进行微波辐射，反应过后物料残渣自出料口3排出，蒸发的废气自排气单元排出。其中，微波频率范围为2450MHz~300GHz。向中空容器2内通入氮气制造无氧空间，避免了易燃物料加热后遇氧燃烧，消除了安全隐患。在这里，进气口4处设置有第三闸阀17和第三法兰18，第三闸阀17用于在通气结束后封闭进气口4，第三法兰18提高了第三闸阀17关闭时进气口4处的密闭性。同时，由于氮气比氧气轻，因此将进气口4设于中空容器2的一端的下部。

进料口包括设于中空容器2上的用于输入固体物料的第一进料口6、设于中空容器2上的用于通入液体物料的第二进料口7。在本实施例中，由于固体物料和液体物料的输送方式不同，固体物料是将其直接加入中空容器2中，而液体物料是通过泵抽入，两者无法共用一个进料口，因此将两者分开至两个进料口进料。在本实施例中，中空容器2沿水平方向设置，第一进料口6和第二进料口7分别设于中空容器的两端，且进气口4设于第二进料口7的下方。

该微波裂解机还包括可拆卸的安装于第一进料口6处的用于封闭第一进料口6的封板8、设于第二进料口7处的第一闸阀9、用于将第一闸阀9安装于第二进料口7处的第一法兰10。通过在第一进料口6处设置封板，当输入物料完成后，在反应过程中，可用封板8将第一进料口6封住，至下次需加固体物料时再开启。这里，封板8和第一进料口6的周侧壁之间通过螺栓连接。通过在第二进料口7处设置第一闸阀9，进料完毕后第一闸阀9关闭。第一法兰10的设置提高了第一闸阀9关闭时第二进料口7处的密闭性。

在本实施例中，中空容器2为梯形设置，微波发生器5有多个，多个微波发生器5沿中空容器2的长度方向间隔均匀的设于中空容器2的容器壁上，且多个微波发生器5在中空容器2的宽度方向上两两交错排布。交错排布的设置避免了中空容器2内存在微波辐射死角。在梯形的中空容器2的两斜向侧壁上均嵌设有微波发生器5。

排气单元包括第一排气管11、设于第一排气管11上的排气口12、设于排气口12处的第二闸阀13、用于将第二闸阀13安装于排气口12处的第二法兰14、两端分别与第一排气管11和中空容器2连通的多个第二排气管15，第二排气管15，用于将中空容器2中产生的废气输送至第一排气管11，多个第二排气管15沿第一排气管11的长度方向间隔排布。在这里，第二排气管15有三个，物料在升温过程中发生裂解，排出废气，废气通过排气单元排出。第二闸阀13用于在不需排气时关闭排气口11，第二法兰14提高了第二闸阀13关闭时排气孔11处的密闭性。

该微波裂解机还包括设于中空容器2内的温度传感器、与温度传感器电相连的用于显示中空容器2内的温度的温度表16。通过温度传感器和温度表16的设置，当中空容器2内的温度达到设定温度时，关闭微波发生器5，打开出料口3排出残渣。

在本实施例中，该微波裂解机还包括用于为微波发生器5进行降温的冷却机19，当微波发生器5长时间工作而温度偏高时，通过冷却机19对其进行冷却降温，提高了微波发生器5的使用寿命；同时也消除了微波发生器5因温度过高而形成的安全隐患。

该微波裂解机还包括用于为整个设备运行提供电力的电气控制柜20。

一种用于油泥、废油的微波裂解方法，包括如下步骤：

（1）在油泥或废油中混合入少量的碳化硅，得到混合物，其中，碳化硅在混合物中的质量占比为3％。在这里，由于碳化硅能够更快的吸收微波能量，因此在油泥或废油中混入少量碳化硅，能够使油泥或者废油更快地吸收微波辐射能量，缩短升温时间，提高裂解效率，节约能源。

（2）将混合物加入无氧空间中，对混合物进行微波辐射（这里，微波频率范围为2450MHz~300GHz），使混合物中的油分子运动加剧，相邻油分子间产生摩擦，产生热量，在无氧空间中形成高温环境，使混合物中的大分子链断裂成小分子链，得到高温油气；这里，无氧空间的设置避免了油气加热升温后遇氧而起火爆炸，提高了操作的安全性。

（3）在无氧空间内部的升温过程中，将混合物裂解产生的高温油气排出并收集，待高温油气冷却，即得到液化的各类油品。在整个的升温过程中，不同的温度条件下得到不同的裂解产物。当无氧空间内部温度达到150℃时，需要5分钟的时间，油泥或者废油中的水份蒸发，到10分钟时水份蒸发结束；当温度达到200℃时，油泥或者废油中的轻质油分开始裂解，产生汽油，将汽油蒸发出的油气排出并冷却液化，得到成品汽油；当温度达到300℃时，油泥或者废油中的轻质柴油就被裂解出来，将轻质柴油蒸发出的油气排出并冷却液化，得到成品轻质柴油；当温度达到400℃时，油泥或者废油中的重油组分开始裂解，产出重质柴油，将重质柴油蒸发出的油气排出并冷却液化，得到成品重质柴油；当温度达到600℃时，重油组分裂解完毕，不再产生油品；当温度达到700℃时，油泥或者废油中的固体物，就被裂解成炭渣。

（4）当无氧空间内的温度达到第一设定值时，从无氧空间中将最终形成的炭渣取出。在这里，第一设定值为700℃，整个升温时间为110分钟。将炭渣排出并收集，炭渣能够加工成免烧砖或轻骨料建材陶粒。

一种用于废活性炭再生的微波裂解方法，包括如下步骤：

（1）将废活性炭加入无氧空间中。由于炭是易燃物，无氧空间的设置防止了废活性炭在加热升温时遇氧自燃，提高了操作的安全性。

（2）对废活性炭进行微波辐射（这里，微波频率范围为2450MHz~300GHz），使废活性炭孔隙中的水分吸收微波能量，其中的水分子膨胀形成蒸汽。在这里，水分吸收微波能量的温度为150~200℃。

（3）废活性炭孔隙中的有机物在水分子的膨胀作用下被带出，使废活性炭再次活化。

（4）被带出的有机物在微波辐射下，其内部的大分子链断裂成小分子链，形成废气并排出。这里，当温度达到450~600℃时，有机物便会被裂解。

（5）当无氧空间内的温度达到第二设定值时，从无氧空间中将再次活化的废活性炭取出。在这里，第二设定值为600℃。

在本实施例中，该方法还能够用于将未活化的生炭进行活化，使用微波发生器对生炭进行微波辐射，使得生炭脱水膨胀，增加气孔，形成活性炭，当加热温度达到450-600℃时，能将活性炭表面的有机物裂解炭化，解除吸附的有害物质。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，包括机架（1），其特征在于：所述微波裂解机还包括设于所述机架（1）上的中空容器（2）、设于所述中空容器（2）上的进料口和出料口（3）、设于所述中空容器（2）上的用于通入气体的进气口（4）、与所述中空容器（2）连通的用于排出废气的排气单元、嵌设于所述中空容器（2）的容器壁上的微波发生器（5）。

2.根据权利要求1所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述进料口包括设于所述中空容器（2）上的用于输入固体物料的第一进料口（6）、设于所述中空容器（2）上的用于通入液体物料的第二进料口（7）。

3.根据权利要求2所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述微波裂解机还包括可拆卸的安装于所述第一进料口（6）处的用于封闭所述第一进料口（6）的封板（8）。

4.根据权利要求2所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述微波裂解机还包括设于所述第二进料口（7）处的第一闸阀（9）、用于将所述第一闸阀（9）安装于所述第二进料口（7）处的第一法兰（10）。

5.根据权利要求1所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述微波发生器（5）有多个，多个所述微波发生器（5）沿所述中空容器（2）的长度方向间隔均匀的设于所述中空容器（2）的侧壁上。

6.根据权利要求5所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：多个所述微波发生器（5）在所述中空容器（2）的宽度方向上两两交错排布。

7.根据权利要求1所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述排气单元包括第一排气管（11）、两端分别与所述第一排气管（11）和所述中空容器（2）连通的多个第二排气管（15）、设于所述第一排气管（11）上的排气口（12）、设于所述排气口（12）处的第二闸阀（13）、用于将所述第二闸阀（13）安装于所述排气口（12）处的第二法兰（14）。

8.根据权利要求1所述的用于油泥、废油、废活性炭再生的微波裂解机，其特征在于：所述微波裂解机还包括设于所述中空容器（2）内的温度传感器、与所述温度传感器电相连的用于显示所述中空容器（2）内的温度的温度表（16）。

9.一种用于油泥、废油的微波裂解方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）在油泥或废油中混合入少量的碳化硅，得到混合物，其中，所述碳化硅在所述混合物中的质量占比为3％；

（2）将所述混合物加入无氧空间中，对所述混合物进行微波辐射，使所述混合物中的油分子运动加剧，相邻油分子间产生摩擦，产生热量，在所述无氧空间中形成高温环境，使所述混合物中的大分子链断裂成小分子链，得到高温油气；

（3）在所述无氧空间内部的升温过程中，将所述混合物裂解产生的高温油气排出并收集，待所述高温油气冷却，即得到液化的各类油品；

（4）当所述无氧空间内的温度达到第一设定值时，从所述无氧空间中将最终形成的炭渣取出。

10.一种用于废活性炭再生的微波裂解方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将废活性炭加入无氧空间中；

（2）对所述废活性炭进行微波辐射，使所述废活性炭孔隙中的水分吸收微波能量，其中的水分子膨胀形成蒸汽；

（3）所述废活性炭孔隙中的有机物在水分子的膨胀作用下被带出，使所述废活性炭再次活化；

（4）被带出的所述有机物在微波辐射下，其内部的大分子链断裂成小分子链，形成废气并排出；

（5）当所述无氧空间内的温度达到第二设定值时，从所述无氧空间中将再次活化的所述废活性炭取出。