CN108829156B - 一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法 - Google Patents

一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置，包括裂解装置，所述裂解装置左上方表面设置有总进气管，且裂解装置左上方外壳安装有氦气罐、氢气罐和二氧化碳罐，所述氦气罐底部通过氦气管道与总进气管相连接，所述氢气罐左上方通过氢气管道与总进气管相连接，所述二氧化碳罐右上方通过二氧化碳管道与总进气管相连接，所述氦气管道、氢气管道和二氧化碳管道与总进气管连接处安装有扇叶，所述裂解装置右上方设置有裂解气出口管。本发明还提供一种利用上述装置进行的废旧轮胎裂解的混合载气控制方法。

Description

一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法
技术领域
本发明涉及废旧轮胎回收利用相关技术领域，具体为一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法。
背景技术
裂解气的主要成分是烷烃、烯烃、苯、甲苯、二甲苯、氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等，气体分布以乙烯为主，其次是丙烯、丁烯、异丁烯等。除氢气、甲烷外，均是C2、C3、C4等组分，其质量稳定，硫含量低，不需设置复杂的预处理装置就可直接作为工业或民用燃料。另外热裂解气热值与天然气热值相当，可作为燃料使用，给热裂解装置供热或为附近其他工厂供能。裂解气由于热值非常高，足够提供裂解反应所需要的全部热量，裂解气也可以用来加热蒸气或者用于涡轮机发电。
裂解中通常需要载气，既起到保护作用，又可将裂解气体产物有效带出，惰性气体作为载气，有利于阻碍二次反应如重聚、炭化等的发生，且产物不发生氧化，保证了产物产量和质量。此外，在无氧条件下，载气流速直接影响了气体产物的表观流速和挥发分停留时间。现实中需要不同的载气种类和流速，或者在不同的时段通入不同载气，或者同时通入不同种的载气。
现有技术中的裂解仓一般所有载气都从燃气燃烧器导入，可燃气体以氢气为主，另有管道通入惰性气体可以实现降温，但是这样很难实现载气的有效控制和多元控制，进而难以实现对裂解温度的控制，而对于待裂解胶粉而言，如果没有在较低温度下裂解就直接进入高温阶段裂解，不仅效率不高，得到的炭黑杂质也过多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法，以解决现实中需要不同的载气种类和流速，或者在不同的时段通入不同载气，或者同时通入不同种的载气的问题。这种有效控制使得废旧轮胎胶粉的裂解可以有效地控制在较低的温度下，裂解过程不会太复杂，不会产生过多不希望的产物。这种能够灵活地提供载气组合以实现可控裂解的装置还没有出现在现有技术中。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置，包括裂解装置，其特征在于：所述裂解装置左上方表面设置有总进气管，所述裂解装置的左侧上方设置有物料入口，所述总进气管用于向裂解装置内供给混合载气，且裂解装置左上方外壳安装有氦气罐、氢气罐和二氧化碳罐，所述氦气罐底部通过氦气管道与总进气管相连接，所述氢气罐左上方通过氢气管道与总进气管相连接，所述二氧化碳罐右上方通过二氧化碳管道与总进气管相连接，所述氦气罐、氢气罐和二氧化碳罐与总进气管连接处安装有扇叶，所述裂解装置右上方设置有裂解气出口管，所述裂解装置内部具有沿水平放置的轴旋转的螺旋带，所述裂解装置底部等间距安装有燃气燃烧器，所述裂解装置右下方设置有炭黑出口，所述裂解装置下方贴附有为燃气燃烧器送气的燃气燃烧器管道，该燃气燃烧器管道将燃烧器氢气罐的氢气送至燃气燃烧器以燃烧，所述裂解装置之内还具备测温装置和压力计。
所述物料入口和炭黑出口均具备可开闭的盖；所述氦气管道、氢气管道、二氧化碳管道和裂解气出口管上均安装有电动控制阀门和压力表；所述扇叶具备4-20个穿过中心轴的曲面扇叶片；所述氦气管道、氢气管道和二氧化碳管道的内外径均相同。
所述氦气管道上安装有第一电动控制阀门和第一压力表，所述氢气管道上安装有第二电动控制阀门和第二压力表，所述二氧化碳管道上安装有第三电动控制阀门和第三压力表，所述裂解气出口管上安装有第四电动控制阀门和第四压力表，所述燃气燃烧器管道上安装有第五电动控制阀门和第五压力表。所述扇叶设置为可万向旋转。
一种废旧轮胎裂解的混合载气控制方法，其利用如前所述的一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置以进行，其步骤在于：1)从物料入口填充入待裂解胶粉，封闭物料入口，启动螺旋带使裂解装置内胶粉不断翻转；2)打开第五电动控制阀门，使燃烧器氢气罐为燃气燃烧器供气，燃气燃烧器燃烧并加温裂解装置内部；打开裂解气出口管上的第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；3)通过测温装置监测到裂解装置内部的温度升至480℃-530℃之间的某温度M℃，控制所述第一、第二、第三电动控制阀门同时打开相同的程度，通过总进气管向裂解装置内部供气，利用第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内；4)持续进行裂解2-6h，当温度自M℃下降10℃以上时，关闭第一电动控制阀门，开大第二电动控制阀门以使得氢气流量加倍，待温度回升至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；当温度自M℃上升10℃以上时，关闭第二电动控制阀门，开大第一电动控制阀门以使得氦气流量加倍，待温度下降至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；5)裂解预定时间到达后，关闭第一、第二、第三电动控制阀门，打开炭黑出口，倾斜所述裂解装置，移出所有裂解后的胶粉。
所述M的取值可以是485、490/495/500/505/510/515/520/525之一。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法通过设置了三种不同的管道，从而保证混合气体时，在相同时间内，三种气体的流量和速度相同，或者以不同的流量通入，另外，管道上均安装有电动控制阀门和压力表，这样可以通过电动控制阀门和压力表控制三种不同载气的注入流速，以及总进气管和裂解气出口管的流量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构控制流程结构示意图。
图中：1、氦气罐，2、氦气管道，3、氢气管道，4、电动控制阀门，5、压力表，6、氢气罐，7、扇叶，8、二氧化碳管道，9、二氧化碳罐，10、总进气管，11、裂解装置，12、裂解气出口管、13、螺旋带、14、燃气燃烧器、15、炭黑出口、16、燃气燃烧器管道、17、燃烧器氢气罐、18、物料入口。
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。
实施例1
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置，包括裂解装置11，其特征在于：所述裂解装置11左上方表面设置有总进气管10，所述裂解装置的左侧上方设置有物料入口18，所述总进气管10用于向裂解装置内供给混合载气，且裂解装置11左上方外壳安装有氦气罐1、氢气罐6和二氧化碳罐9，所述氦气罐1底部通过氦气管道2与总进气管10相连接，所述氢气罐6左上方通过氢气管道3与总进气管10相连接，所述二氧化碳罐9右上方通过二氧化碳管道8与总进气管10相连接，所述氦气管道2、氢气管道3和二氧化碳管道8与总进气管10连接处安装有扇叶7，所述裂解装置11右上方设置有裂解气出口管12，所述裂解装置11内部具有沿水平放置的轴旋转的螺旋带(13)，所述裂解装置11底部等间距安装有燃气燃烧器14，所述裂解装置11右下方设置有炭黑出口15，所述裂解装置11下方贴附有为燃气燃烧器14送气的燃气燃烧器管道16，该燃气燃烧器管道16将燃烧器氢气罐17的氢气送至燃气燃烧器14以燃烧，所述裂解装置11之内还具备测温装置和压力计。
所述物料入口18和炭黑出口15均具备可开闭的盖；所述氦气管道2、氢气管道3、二氧化碳管道8和裂解气出口管12上均安装有电动控制阀门4和压力表5；所述扇叶7具备4-20个穿过中心轴的曲面扇叶片；所述氦气管道2、氢气管道3和二氧化碳管道8的内外径均相同。
所述氦气管道2上安装有第一电动控制阀门和第一压力表，所述氢气管道3上安装有第二电动控制阀门和第二压力表，所述二氧化碳管道8上安装有第三电动控制阀门和第三压力表，所述裂解气出口管12上安装有第四电动控制阀门和第四压力表，所述燃气燃烧器管道16上安装有第五电动控制阀门和第五压力表。所述扇叶7设置为可万向旋转。
一种废旧轮胎裂解的混合载气控制方法，其利用如前所述的一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置以进行，其步骤在于：1)从物料入口18填充入待裂解胶粉，封闭物料入口18，启动螺旋带13使裂解装置11内胶粉不断翻转；2)打开第五电动控制阀门，使燃烧器氢气罐17为燃气燃烧器14供气，燃气燃烧器14燃烧并加温裂解装置11内部；打开裂解气出口管12上的第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；3)通过测温装置监测到裂解装置11内部的温度升至480℃-530℃之间的某温度M℃，控制所述第一、第二、第三电动控制阀门同时打开相同的程度，通过总进气管10向裂解装置11内部供气，利用第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内；4)持续进行裂解5h，当温度自M℃下降10℃以上时，关闭第一电动控制阀门，开大第二电动控制阀门以使得氢气流量加倍，待温度回升至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；当温度自M℃上升10℃以上时，关闭第二电动控制阀门，开大第一电动控制阀门以使得氦气流量加倍，待温度下降至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；5)裂解预定时间到达后，关闭第一、第二、第三电动控制阀门，打开炭黑出口15，倾斜所述裂解装置11，移出所有裂解后的胶粉。所述M℃具体是495℃。
实施例2
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置，包括裂解装置11，其特征在于：所述裂解装置11左上方表面设置有总进气管10，所述裂解装置的左侧上方设置有物料入口18，所述总进气管10用于向裂解装置内供给混合载气，且裂解装置11左上方外壳安装有氦气罐1、氢气罐6和二氧化碳罐9，所述氦气罐1底部通过氦气管道2与总进气管10相连接，所述氢气罐6左上方通过氢气管道3与总进气管10相连接，所述二氧化碳罐9右上方通过二氧化碳管道8与总进气管10相连接，所述氦气管道2、氢气管道3和二氧化碳管道8与总进气管10连接处安装有扇叶7，所述裂解装置11右上方设置有裂解气出口管12，所述裂解装置11内部具有沿水平放置的轴旋转的螺旋带(13)，所述裂解装置11底部等间距安装有燃气燃烧器14，所述裂解装置11右下方设置有炭黑出口15，所述裂解装置11下方贴附有为燃气燃烧器14送气的燃气燃烧器管道16，该燃气燃烧器管道16将燃烧器氢气罐17的氢气送至燃气燃烧器14以燃烧，所述裂解装置11之内还具备测温装置和压力计。
所述物料入口18和炭黑出口15均具备可开闭的盖；所述氦气管道2、氢气管道3、二氧化碳管道8和裂解气出口管12上均安装有电动控制阀门4和压力表5；所述扇叶7具备4-20个穿过中心轴的曲面扇叶片；所述氦气管道2、氢气管道3和二氧化碳管道8的内外径均相同。
所述氦气管道2上安装有第一电动控制阀门和第一压力表，所述氢气管道3上安装有第二电动控制阀门和第二压力表，所述二氧化碳管道8上安装有第三电动控制阀门和第三压力表，所述裂解气出口管12上安装有第四电动控制阀门和第四压力表，所述燃气燃烧器管道16上安装有第五电动控制阀门和第五压力表。所述扇叶7设置为可万向旋转。
一种废旧轮胎裂解的混合载气控制方法，其利用如前所述的一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置以进行，其步骤在于：1)从物料入口18填充入待裂解胶粉，封闭物料入口18，启动螺旋带13使裂解装置11内胶粉不断翻转；2)打开第五电动控制阀门，使燃烧器氢气罐17为燃气燃烧器14供气，燃气燃烧器14燃烧并加温裂解装置11内部；打开裂解气出口管12上的第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；3)通过测温装置监测到裂解装置11内部的温度升至480℃-530℃之间的某温度M℃，控制所述第一、第二、第三电动控制阀门同时打开相同的程度，通过总进气管10向裂解装置11内部供气，利用第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内；4)持续进行裂解6h，当温度自M℃下降10℃以上时，关闭第一电动控制阀门，开大第二电动控制阀门以使得氢气流量加倍，待温度回升至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；当温度自M℃上升10℃以上时，关闭第二电动控制阀门，开大第一电动控制阀门以使得氦气流量加倍，待温度下降至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3中的所述相同的程度；通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；5)裂解预定时间到达后，关闭第一、第二、第三电动控制阀门，打开炭黑出口15，倾斜所述裂解装置11，移出所有裂解后的胶粉。所述M是500。
实施例3
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法，包括氦气罐1、氦气管道2、氢气管道3、电动控制阀门4、压力表5、氢气罐6、扇叶7、二氧化碳管道8、二氧化碳罐9、总进气管10、裂解装置11和裂解气出口管12，裂解装置11左上方表面设置有总进气管10，且裂解装置11左上方外壳安装有氦气罐1、氢气罐6和二氧化碳罐9，氦气罐1底部通过氦气管道2与总进气管10相连接，氢气罐6左上方通过氢气管道3与总进气管10相连接，二氧化碳罐9右上方通过二氧化碳管道8与总进气管10相连接，氦气管道2、氢气管道3和二氧化碳管道8的内外径均相同，保证混合气体时，在相同时间内，三种气体可以设置为相同流量或不同流量，氦气罐1、氢气罐6和二氧化碳罐9与总进气管10连接处安装有扇叶7，扇叶7设置为旋转式结构，气体运输带动扇叶7旋转，可以预先混合三种气体，裂解装置11右上方设置有裂解气出口管12，氦气管道2、氢气管道3二氧化碳管道8和裂解气出口管12上均安装有电动控制阀门4和压力表5，这样可以通过电动控制阀门4和压力表5控制三种不同载气的注入流速，以及总进气管和裂解气出口管的流量。所述裂解装置11内部具有沿水平放置的轴旋转的螺旋带(13)，所述裂解装置11底部等间距安装有燃气燃烧器14，所述裂解装置11右下方设置有炭黑出口15，所述裂解装置11下方贴附有为燃气燃烧器14送气的燃气燃烧器管道16，该燃气燃烧器管道16将燃烧器氢气罐17的氢气送至燃气燃烧器14以燃烧，所述裂解装置11之内还具备测温装置和压力计。在开始阶段，利用燃烧器氢气罐输送的氢气，燃气燃烧器14可以使得裂解达到需要的温度，在达到温度之后，可以利用三种气体的不同搭配供给，以调节裂解始终在稳定的气压和适宜的温度下进行，避免温度过高出现不可控的产物。
工作原理：在使用该废旧轮胎裂解的混合载气控制装置及方法之前，需要对整个混合载气控制装置进行简单的结构了解，整个处理的过程大体上可以进行两个部分的划分，首先将氦气管道2、氢气管道3、二氧化碳管道8和裂解气出口管12、燃气燃烧器管道16上的电动控制阀门和压力表与中央处理器通信连接，在信号传输接收器的作用下，通过显示装置，即压力表5显示的数据，依次对各个管道上的电动控制阀门4进行控制，需要单个气体时，可以打开该气体对应的电动控制阀门4，需要三种混合气体时，可以将三个管道上的电动控制阀门4均打开。利用燃烧器氢气罐输送的氢气，燃气燃烧器14可以使得裂解达到需要的温度，在达到温度之后，可以利用三种气体的不同搭配供给，以调节裂解始终在稳定的气压和适宜的温度下进行。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (1)

1.一种废旧轮胎裂解的混合载气控制方法，其利用一种废旧轮胎裂解的混合载气控制装置以进行，所述废旧轮胎裂解的混合载气控制装置，包括：
裂解装置(11)，其特征在于：所述裂解装置(11)左上方表面设置有总进气管(10)，所述裂解装置的左侧上方设置有物料入口(18)，所述总进气管(10)用于向裂解装置内供给混合载气，且裂解装置(11)左上方外壳安装有氦气罐(1)、氢气罐(6)和二氧化碳罐(9)，所述氦气罐(1)底部通过氦气管道(2)与总进气管(10)相连接，所述氢气罐(6)左上方通过氢气管道(3)与总进气管(10)相连接，所述二氧化碳罐(9)右上方通过二氧化碳管道(8)与总进气管(10)相连接，所述氦气罐(1)、氢气罐(6)和二氧化碳罐(9)与总进气管(10)连接处安装有扇叶(7)，所述裂解装置(11)右上方设置有裂解气出口管(12)，所述裂解装置(11)内部具有沿水平放置的轴旋转的螺旋带(13)，所述裂解装置(11)底部等间距安装有燃气燃烧器(14)，所述裂解装置(11)右下方设置有炭黑出口(15)，所述裂解装置(11)下方贴附有为燃气燃烧器(14)送气的燃气燃烧器管道(16)，该燃气燃烧器管道(16)将燃烧器氢气罐(17)的氢气送至燃气燃烧器(14)以燃烧，所述裂解装置(11)之内还具备测温装置和压力计；
所述物料入口(18)和炭黑出口(15)均具备可开闭的盖；
所述氦气管道(2)、氢气管道(3)、二氧化碳管道(8)和裂解气出口管(12)上均安装有电动控制阀门(4)和压力表(5)；
所述扇叶(7)具备4-20个穿过中心轴的曲面扇叶片；
所述氦气管道(2)、氢气管道(3)和二氧化碳管道(8)的内外径均相同；
所述氦气管道(2)上安装有第一电动控制阀门和第一压力表，所述氢气管道(3)上安装有第二电动控制阀门和第二压力表，所述二氧化碳管道(8)上安装有第三电动控制阀门和第三压力表，所述裂解气出口管(12)上安装有第四电动控制阀门和第四压力表，所述燃气燃烧器管道(16)上安装有第五电动控制阀门和第五压力表；
所述扇叶(7)设置为可万向旋转；
所述废旧轮胎裂解的混合载气控制方法，其步骤在于：
1)从物料入口(18)填充入待裂解胶粉，封闭物料入口(18)，启动螺旋带(13)使裂解装置(11)内胶粉不断翻转；
2)打开第五电动控制阀门，使燃烧器氢气罐(17)为燃气燃烧器(14)供气，燃气燃烧器(14)燃烧并加温裂解装置(11)内部；打开裂解气出口管(12)上的第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；
3)通过测温装置监测到裂解装置(11)内部的温度升至480℃-530℃之间的某温度M℃，控制所述第一、第二、第三电动控制阀门同时打开相同的程度，通过总进气管(10)向裂解装置(11)内部供气，利用第四电动控制阀门控制废气导出，通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内；
4)持续进行裂解2-6h，当温度自M℃下降10℃以上时，关闭第一电动控制阀门，开大第二电动控制阀门以使得氢气流量加倍，待温度回升至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3)中的所述相同的程度；当温度自M℃上升10℃以上时，关闭第二电动控制阀门，开大第一电动控制阀门以使得氦气流量加倍，待温度下降至M℃，将第一、第二、第三电动控制阀门回复至所述步骤3)中的所述相同的程度；通过所述压力计监测气压在±5％个大气压之内，使用第四电动控制阀门的开启流量大小以控制；
5)裂解预定时间到达后，关闭第一、第二、第三电动控制阀门，打开炭黑出口(15)，倾斜所述裂解装置(11)，移出所有裂解后的胶粉。
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