CN110358562A - 一种用于废塑料转化的反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于废塑料转化的反应器，其特征在于，包括：驱动单元(1)；催化单元(2)，与所述驱动单元(1)相互串联且同轴地设置；反应单元(3)，与所述催化单元(2)相互串联且同轴地设置；加热单元(4)，所述催化单元(2)和所述反应单元(3)分别设置有所述加热单元(4)；回收单元(5)，位于所述反应单元(3)的底部，用于回收所述反应单元(3)中沉降的固体产物。采用本发明的反应器进行废塑料转化时，废塑料从反应单元的上方送入进行反应。反应产物中的气体产物进入催化单元中，与催化单元中的催化剂进行充分接触，从而迅速并完全的使气体产物达到催化、去杂、纯净、无害处理，保证了生成的气体产物的纯净。
Description
技术领域
本发明涉及一种反应器，尤其涉及一种用于废塑料转化的反应器。
背景技术
随着塑料工业的迅速发展，塑料制品的应用也越来越广，已渗透到国民经济的各个领域及人们的日常生活中，随之而来的废塑料也越来越多。塑料具有绝热性、耐腐蚀性等特点，其自身具有的特点可以加以利用，但是在废塑料处理时，上述特性会阻碍塑料分解，不易腐烂致使环境遭到污染,通过以废塑料为原料进行炼油处理，可以有效解决废塑料的处理问题。
废塑料炼油过程中，当废塑料被熔融后需要进入一个反应容器中进行成膜裂变，从而气化为相应产物。目前，一般通过将废塑料裂解成低分子化合物，经过进一步处理获得汽油、柴油、液化气等。因此，通过裂解处理是对废塑料处理的重要途径。但现有技术中，由于现有设备将废塑料进行裂解处理过程中，废塑料的裂解不充分、转化效率低，导致在反应产物中携带的杂质较多，因此导致反应产物的纯净度较低，从而进一步影响最终产品的质量。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应器，解决反应产物不纯净的问题。
为实现上述发明目的，本发明提供一种用于废塑料转化的反应器，包括：
驱动单元；
催化单元，与所述驱动单元相互串联且同轴地设置；
反应单元，与所述催化单元相互串联且同轴地设置；
加热单元，所述催化单元和所述反应单元分别设置有所述加热单元；
回收单元，位于所述反应单元的底部，用于回收所述反应单元中沉降的固体产物。
根据本发明的一个方面，所述催化单元包括：第一筒体，位于所述第一筒体中的第一搅拌叶片、丝孔板和不锈钢丝刷，以及与所述第一筒体相连通的出料管；
所述丝孔板位于所述第一搅拌叶片和所述不锈钢丝刷之间，且所述不锈钢丝刷与所述丝孔板相接触；
所述第一搅拌叶片和所述不锈钢丝刷同轴驱动旋转。
根据本发明的一个方面，所述催化单元还包括：
第一温度表，用于测量所述第一筒体中的温度；
第一压力表，用于测量所述第一筒体中的压力；
限压阀，用于控制所述第一筒体中的压力。
第一气管，用于连通所述限压阀和所述第一筒体。
根据本发明的一个方面，所述第一气管为弯管，且其折弯角度为120°。
根据本发明的一个方面，所述不锈钢丝刷设置有2至4个，且沿旋转的周向，相互等间隔角度设置。
根据本发明的一个方面，所述反应单元包括：第二筒体，位于所述第二筒体中且沿轴向依次设置的引流盖板、成膜叶片和第二搅拌叶片，与所述第二筒体相连通的进料管，用于测量所述第二筒体中温度的第二温度表，用于测量所述第二筒体中压力的第二压力表；
所述引流盖板、成膜叶片和第二搅拌叶片同轴驱动旋转。
根据本发明的一个方面，所述第二筒体与所述催化单元相邻的一端设置有一上大下小的截头圆锥段；
所述引流盖板为圆锥形盖板，且所述引流盖板大直径端的直径大于或等于所述截头圆锥段小直径端的直径；
所述成膜叶片与所述第二筒体的轴线方向相倾斜地设置。
根据本发明的一个方面，所述反应单元还包括：刮刀，所述刮刀安装于所述引流盖板与所述截头圆锥段的内壁相邻的一端，且与所述引流盖板同轴驱动旋转。
根据本发明的一个方面，所述成膜叶片四个为一组，且沿旋转的周向等间隔角度设置；
沿所述第二筒体的轴向，所述成膜叶片设置有2至8组。
根据本发明的一个方面，沿所述第二筒体的轴向，相邻两组所述成膜叶片之间的端部相互抵靠设置，使所述成膜叶片靠近所述第二筒体的边缘连续。
根据本发明的一个方面，所述刮刀为一个且焊接在所述引流盖板上；
所述第二搅拌叶片为两个且对称设置。
根据本发明的一个方面，所述成膜叶片为T型板状体，且其靠近所述第二筒体的边缘为与所述第二筒体的内壁相匹配的弧形；
所述第二搅拌叶片为截面呈S型的板状体。
根据本发明的一个方面，所述驱动单元包括：
动力源；
连接支承，与所述催化单元相互固定连接，且用于支承所述动力源；
主轴，所述主轴与所述动力源相连接，且贯穿所述催化单元和所述反应单元。
根据本发明的一个方面，所述驱动单元还包括：
轴承装置，用于支承所述主轴，且其安装位置与所述连接支承上端之间的距离小于所述连接支承高度的二分之一；
机械密封装置，所述机械密封装置与所述催化单元相互固定连接，所述主轴穿过所述机械密封装置进入所述催化单元中。
根据本发明的一个方面，所述机械密封装置设置有用于循环冷却水的进水口和出水口；
所述出水口的位置高于所述进水口的位置。
根据本发明的一个方面，所述加热单元分别设置在所述催化单元和所述反应单元上；其包括：由内到外依次设置的加热层、绝缘层、保温层和外壳，以及用于测量所述加热单元温度的测温装置，用于测量所述加热单元压力的力测压装置。
根据本发明的一个方面，所述催化单元的第一筒体的内壁，以及第一搅拌叶片分别进行氮化和耐腐蚀处理；
所述反应单元的第二筒体的内壁，以及引流盖板、成膜叶片、第二搅拌叶片和刮刀分别进行氮化和耐腐蚀处理。
根据本发明的一种方案，采用本发明的反应器进行废塑料转化时，废塑料从反应单元的上方送入进行反应。反应产物中的气体产物进入催化单元中，与催化单元中的催化剂进行充分接触，从而迅速并完全的使气体产物达到催化、去杂、纯净、无害处理(HCI、HS、硫、铅等其他有害成分的无害化处理)，保证了生成的气体产物的纯净。同时，反应产物中的部分固体产物随气体产物向上流动，由于催化单元中的催化剂为颗粒状，因此，当气体产物通过时，催化剂则可以将气体产物中携带的固体产物过滤掉，不仅达到了净化气体产物的作用，进一步保证了气体产物的纯净，而且保证了固体产物能够重新下落到反应单元的底部被回收单元所回收。
根据本发明的一种方案，第一筒体中填充有颗粒状的催化剂。气体产物经过丝孔板进入到第一筒体中与催化剂相接触。第一搅拌叶片在旋转过程中不断地对催化剂进行搅拌，增大了气体产物与催化剂的接触面积，使经过的气体产物能够与催化剂充分接触，进一步使气体产物的催化反应更迅速、更安全，使气体产物更加纯净。同时，由于气体产物由下至上流动时，气体产物中未完全沉降的固体产物被催化剂阻挡，从而保证了固体产物能够熊催化剂中从上至下经过丝孔板重新返回到第二筒体中，进一步提高了气体产物的纯净度。
根据本发明的一种方案，通过圆锥形的引流盖板、截头圆锥段和刮刀的共同作用保证了反应单元物料供应的连续和均匀，从而保证了物料在反应过程的充足和均匀，对于降低反应产物中的杂质有利。
根据本发明的一种方案，通过将成膜叶片相对主轴的轴向倾斜设置，从而使沿第二筒体内壁向下流动的物料能够落在作业部的平面上，作业部在旋转过程中使第二筒体内壁上的物料或作业部的平面上的物料在第二筒体的内壁上形成均匀的膜，从而保证反应的充分进行，对降低反应产物中的杂质有利。
根据本发明的一种方案，通过驱动单元、催化单元、反应单元和回收单元的串联设置，使本发明的反应器的结构紧凑，对减小本发明的占地面积有利。同时，采用催化单元和反应单元相互连通的方式，使反应单元中生成的反应产物直接流入催化单元进行催化反应，有效提高了本发明对反应产物的净化效率，对提高反应产物的洁净度有益。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的反应器的结构图；
图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的反应器的剖视图；
图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的丝孔板的结构图；
图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的第二搅拌叶片的安装结构图；
图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的反应器的加热单元的结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于废塑料转化的反应器包括驱动单元1、催化单元2、反应单元3、加热单元4和回收单元5。在本实施方式中，驱动单元1、催化单元2、反应单元3、加热单元4和回收单元5由上至下依次串联设置。驱动单元1、催化单元2和反应单元3相互同轴设置。催化单元2、反应单元3和回收单元5相互连通。在催化单元2、反应单元3上分别设置有加热单元4，通过加热单元4的加热作用，从而提供了催化单元2和反应单元3在反应过程中所需的热量，保证了反应的正常进行。采用本发明的反应器进行废塑料转化时，废塑料从反应单元3的上方送入进行反应。反应产物中的气体产物进入催化单元2中，与催化单元2中的催化剂进行充分接触，从而迅速并完全的使气体产物达到催化、去杂、纯净、无害处理(HCI、HS、硫、铅等其他有害成分的无害化处理)，保证了生成的气体产物的纯净。同时，反应产物中的部分固体产物随气体产物向上流动，由于催化单元2中的催化剂为颗粒状，因此，当气体产物通过时，催化剂则可以将气体产物中携带的固体产物过滤掉，不仅达到了净化气体产物的作用，进一步保证了气体产物的纯净，而且保证了固体产物能够重新下落到反应单元3的底部被回收单元5所回收。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，驱动单元1包括动力源11、连接支承12、主轴13、轴承装置14和机械密封装置15。在本实施方式中，连接支承12为中空的筒状体。连接支承12固定支承在催化单元2的上方，连接支承12与催化单元2连接的位置之间具有耐高温的石墨垫片。通过石墨垫片使得连接支承12与催化单元2连接的位置被有效隔热。动力源11固定支承在连接支承12上。主轴13、轴承装置14和机械密封装置15均位于连接支承12的空腔内。主轴13与动力源11通过联轴器相互连接。在本实施方式中，联轴器可采用刚性联轴器或弹性联轴器。轴承装置14固定安装在连接支承12中，并且轴承装置14安装位置与连接支承12上端之间的距离小于连接支承12高度的二分之一(即沿连接支承12的轴向，将其平均分为两段，则轴承装置14的安装位置位于连接支承12的上半段)。通过将轴承装置14安装在连接支承12的上半段有效保证了主轴13轴向和径向的安装位置，进而保证了主轴13定位后的正常旋转，保证了主轴13在运行过程中的稳定性。在本实施方式中，轴承装置14还单独配置有添加润滑油的装置，从而保证了主轴13与轴承装置14配合转动的过程，轴承装置14能够有效被润滑，减小了摩擦阻力，进一步保证了主轴13的运行稳定，从而进一步保证了催化单元2和反应单元3工作稳定性。
在本实施方式中，机械密封装置15与催化单元2相互固定连接，机械密封装置15与催化单元2相互连接的位置之间设置有耐高温的石墨垫片。通过石墨垫片的作用将机械密封装置15与催化单元2之间的连接位置进行有效密封，避免了催化单元2中的反应产物从连接位置泄漏，保证了本发明的连接位置的气密性。同时，由于反应产物的温度较高，采用耐高温的石墨垫片有效避免了受热变形导致失效的弊端，进一步保证了连接位置良好的气密性。在本实施方式中，主轴13穿过机械密封装置15进入催化单元2中。机械密封装置15设置有用于循环冷却水的进水口151和出水口152。主轴13在运转过程中，从进水口151通入冷却水，冷却水对穿过机械密封装置15的主轴13进行降温冷却。对主轴13降温后的冷却水则从出水口152流出，从而完成冷却水从进水口151到出水口152的循环过程，并完成了对主轴13的冷却。在本实施方式中，沿机械密封装置15的轴向(或主轴13的轴向)出水口152的位置高于进水口151的位置。通过上述设置，将出水口152设置在进水口151的上方，从而有利于减缓冷却水的流出速度，从而保证冷却水在机械密封装置15能够与主轴13充分接触，保证了对主轴13的冷却效果，从而避免了由于主轴13温度过高对驱动单元1中的动力源11、轴承装置14和联轴器的影响，保证了本发明的正常运转。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，催化单元2包括第一筒体21、第一搅拌叶片22、丝孔板23、不锈钢丝刷24和出料管25。在本实施方式中，第一筒体21为端面呈圆形的筒状体。第一筒体21的上端连接有第一盖板21a。第一盖板21a与第一筒体21的端面之间设置有耐高温的石墨垫片，通过采用石墨垫片保证了第一盖板21a与第一筒体21连接位置的密封性，同时，采用耐高温的石墨垫片，避免了受热变形导致失效的情况，同时提高了第一盖板21a与第一筒体21之间连接的可靠性。在本实施方式中，驱动单元1通过与第一盖板21a连接实现驱动单元1与催化单元2的同轴连接。第一盖板21a的中间位置具有供主轴13穿过的通孔，为保证催化单元2的密封性，因此在主轴13穿过第一盖板21a的位置上固定连接有机械密封装置15，保证了催化单元2的密封性。
在本实施方式中，主轴13与第一筒体21相互同轴。沿第一筒体21的轴线方向，位于第一筒体21中的第一搅拌叶片22、丝孔板23和不锈钢丝刷24依次设置。参见图3所示，丝孔板23为不锈钢材料制成。丝孔板23固定安装在第一筒体21的下端位置，第一搅拌叶片22和不锈钢丝刷24分别与主轴13相互固定连接。第一搅拌叶片22位于丝孔板23的上方，不锈钢丝刷24位于丝孔板23的下方，并且不锈钢丝刷24与丝孔板23相接触。第一搅拌叶片22和不锈钢丝刷24同时通过主轴13的驱动旋转。在丝孔板23上方的空间内添加颗粒状的催化剂，在第一搅拌叶片22旋转使就能够充分对催化剂进行搅拌。同时不锈钢丝刷24能够对与丝孔板23相接触一侧进行清洁，使其保证表面洁净，防止丝孔板23上的丝孔(即通孔)被阻塞。在本实施方式中，不锈钢丝刷24设置有2至4个，且沿旋转的周向，相互等间隔角度设置。例如，当不锈钢丝刷24为2个时，两个不锈钢丝刷24之间相互间隔180°设置；当不锈钢丝刷24为3个时，两个不锈钢丝刷24之间相互间隔120°设置。显而易见的，催化剂的颗粒尺寸要大于丝孔板23的孔径，从而避免催化剂被漏到下方的反应单元3中。在本实施方式中，催化单元2的第一筒体21的内壁，以及第一搅拌叶片22分别进行氮化和耐腐蚀处理。通过氮化处理和耐腐蚀处理提高了第一筒体21和第一搅拌叶片22表面的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高了催化单元2的使用寿命。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，催化单元2还包括第一温度表26、第一压力表27、限压阀28和第一气管29。在本实施方式中，限压阀28通过第一气管29与第一筒体21的内部相连通，第一温度表26、第一压力表27、第一气管29和出料管25分别与第一盖板21a相互连接，并且与第一筒体21相连通。通过第一温度表26测量第一筒体21中的温度，通过第一压力表27测量第一筒体21中的压力。通过限压阀28对第一筒体21中的压力进行控制，使其保持在设定范围内。出料管25与第一筒体21相连通，用于将经过催化单元2的反应产物输送到下一工序中。在本实施方式中，第一气管29为弯管，且其折弯角度为120°。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，反应单元3包括第二筒体31、引流盖板32、成膜叶片33、第二搅拌叶片34和进料管35、第二温度表36和第二压力表37。在本实施方式中，引流盖板32、成膜叶片33、第二搅拌叶片34均设置在第二筒体31中，并且沿第二筒体31的轴向引流盖板32、成膜叶片33和第二搅拌叶片34依次设置。引流盖板32、成膜叶片33和第二搅拌叶片34分别与主轴13相互连接，从而使引流盖板32、成膜叶片33和第二搅拌叶片34随主轴13的驱动实现同轴旋转。在本实施方式中，第一筒体21与第二筒体31相互同轴的固定连接，并且第一筒体21位于第二筒体31的上端。第一筒体21与第二筒体31中空的腔体相互连通。第一筒体21与第二筒体31相互连接位置设置有有耐高温的石墨垫片，通过采用石墨垫片保证了第一筒体21与第二筒体31连接位置的密封性，同时，采用耐高温的石墨垫片，避免了受热变形导致失效的情况，同时提高了第一筒体21与第二筒体31之间连接的可靠性。进料管35安装在第二筒体31的上端，通过进料管35向第二筒体31中添加物料(例如，废塑料)。第二温度表36和第二压力表37同样固定安装在第二筒体31的上端，通过第二温度表36测量第二筒体31中的温度，通过第二压力表37测量第二筒体31中的压力。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，第二筒体31与催化单元2相邻的一端设置有一上大下小的截头圆锥段311。在本实施方式中，沿第二筒体31的轴向。截头圆锥段311大直径端与催化单元2之间的距离小于截头圆锥段311小直径端与催化单元2之间的距离。引流盖板32在第二筒体31的位置与截头圆锥段311的位置相对应。在本实施方式中，引流盖板32为圆锥形盖板，而引流盖板32小直径端为上端，大直径端为下端。引流盖板32大直径端的直径大于或等于截头圆锥段311小直径端的直径。参见图2和图3所示，通过进料管35向第二筒体31中添加物料时，物料首先被输送到引流盖板32的锥面上，随着引流盖板32的旋转，物料沿引流盖板32的锥面向下流动，并被均匀地输送到截头圆锥段311的锥形面上。通过这种设置，通过引流盖板32的作用有效且均匀地将物料输送到第二筒体31的内壁上，从而保证了物料能够顺利地沿着第二筒体31的内壁向下流动，保证了反应的顺利进行。通过将引流盖板32设置为圆锥形盖板有效减缓了引流盖板32上物料的流动速度，从而保证了引流盖板32在旋转过程中将物料均匀的输送到第二筒体31的内壁上。物料到达截头圆锥段311的内壁上后，通过截头圆锥段311进一步使物料向下流动的速度被降低，从而有利于物料能够沿第二筒体31的内壁流畅且连续的向下流动，避免了物料在第二筒体31的内壁上堆积，从而保证了反应的顺利进行。引流盖板32大直径端的直径大于或等于截头圆锥段311小直径端的直径，从而保证了进料管35输送的物料能够被充分输送到截头圆锥段311的内壁上，保证输入的物料被充分反应，提高了本发明的反应效率。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，反应单元3还包括刮刀38。在本实施方式中，刮刀38设置于引流盖板32与截头圆锥段311的内壁相邻的一端(即引流盖板32直径大的一端)，从而使刮刀能够在主轴13的驱动下随引流盖板32一起转动。刮刀38的位置与截头圆锥段311相对应。在本实施方式中，刮刀38为一个且其焊接在引流盖板32上。刮刀38在旋转过程中，其边缘能够将截头圆锥段311内壁上的物料刮离，从而避免了物料在截头圆锥段311内壁上停留堆积，从而进一步保证了物流向下流动的流畅和均匀。当然刮刀38还可以设置为两个、三个等，当刮刀38为多个(两个、三个等)时，相邻刮刀38之间等间隔角度设置。通过圆锥形的引流盖板32、截头圆锥段311和刮刀38的共同作用保证了反应单元3物料供应的连续和均匀，从而保证了物料在反应过程的充足和均匀，对于降低反应产物中的杂质有利。在本实施方式中，反应单元3的第二筒体31的内壁，以及引流盖板32、成膜叶片33、第二搅拌叶片34和刮刀38分别进行氮化和耐腐蚀处理。通过氮化处理和耐腐蚀处理提高了第二筒体31、引流盖板32、成膜叶片33、第二搅拌叶片34和刮刀38表面的耐磨性和耐腐蚀性，从而提高了催化单元2的使用寿命。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，成膜叶片33与第二筒体31的轴线方向相倾斜地设置。在本实施方式中，成膜叶片33为T型板状体，且其靠近第二筒体31的边缘为与第二筒体31的内壁相匹配的弧形。在本实施方式中，成膜叶片33包括连接部33a、作业部33b和固定部33c。连接部33a和作业部33b均呈长条板状，且相互垂直地固定连接构成T型板状体。固定部33c同样为板状，其与连接部33a相互固定连接。固定部33c用于与主轴13上连接成膜叶片33的叶片连接套13a相互可拆卸地连接。作业部33b在旋转过程中，用于将沿第二筒体31内壁流动的物料刮成厚度均匀的膜。在本实施方式中，作业部33b靠近第二筒体31的边缘为与第二筒体31的内壁相匹配的弧形，从而保证物料能够被均匀的在第二筒体31的内壁上成膜，保证了内壁上的膜能够充分且均匀反应，对降低反应产物中的杂质有利。通过将成膜叶片33与叶片连接套13a设置为可拆卸地连接，有利于对成膜叶片33进行更换和维修，提高了本发明的可维护性。通过上述设置能够达到及时更换损坏的成膜叶片33的作用，保证了成膜叶片33在第二筒体31内壁上的成膜效果，对保证反应单元3的正常工作有利，降低了反应单元3中反应产物中杂质的含量。在本实施方式中，成膜叶片33四个为一组，且沿旋转的周向等间隔角度设置。叶片连接套13a为立方体。其每个侧面上均可拆卸地连接有一个成膜叶片33。因此，在叶片连接套13a上连接有一组成膜叶片33，并且相邻两个成膜叶片33之间间隔90°设置。在本实施方式中，沿第二筒体31的轴向(即主轴13的轴向)，成膜叶片33设置有2至8组。显而易见的，成膜叶片33还可以设置为其它数量，可根据应用时第二筒体31的尺寸进行设置。在本实施方式中，成膜叶片33安装到叶片连接套13a上后，作业部33b相对主轴13的轴向成有一定角度的倾斜设置。通过将成膜叶片33相对主轴13的轴向倾斜设置，从而使沿第二筒体31内壁向下流动的物料能够落在作业部33b的平面上，作业部33b在旋转过程中使第二筒体31内壁上的物料或作业部33b的平面上的物料在第二筒体31的内壁上形成均匀的膜，从而保证反应的充分进行，对降低反应产物中的杂质有利。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，沿所述第二筒体31的轴向，相邻两组成膜叶片33之间的端部相互抵靠设置，使成膜叶片33靠近第二筒体31的边缘连续。在本实施方式中，在主轴13上，按照成膜叶片33的作业部33b的长度设置叶片连接套13a的位置。成膜叶片33通过固定部33c与叶片连接套13a相互连接后，沿主轴13的轴向，相邻的两组成膜叶片33上的作业部33b的端部相互抵靠，从而沿主轴13的轴向相邻的成膜叶片33上的作业部33b保持连续，即使成膜叶片33靠近第二筒体31的边缘连续。通过上述设置，从而消除了在主轴13上沿轴向设置的相邻成膜叶片33之间存在的间隙，保证了落到成膜叶片33表面上的物料流动的连续流畅，从而对在第二筒体31内壁上成膜有利。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，沿主轴13的轴向，第二搅拌叶片34安装在主轴13的末端位置，即主轴13靠近第二筒体31的底部的一端。参见图4所示，在本实施方式中，第二搅拌叶片34为两个且对称设置，并且第二搅拌叶片34为截面呈S型的板状体。第二搅拌叶片34同样与主轴13相互可拆卸地连接。通过第二搅拌叶片34的旋转对沉降在第二筒体31底部的固体产物进行搅拌，使固体产物中含有的气体查无完全挥发，使固体产物干燥，搅拌干燥的固体产物连续进入回收单元5中的传送装置51，并被送到界外。
结合图1、图2和图4所示，根据本发明的一种实施方式，回收单元5包括传送装置51和出料装置52。在本实施方式中，传送装置51为螺杆传送装置。传送装置51和出料装置52相互连通，第二筒体31底部的固体产物被连续的输送到传送装置51中，从而被传送装置51输送到出料装置52排出。
如图5所示，根据本发明的一种实施方式，加热单元4包括加热层41、绝缘层42、保温层43、外壳44、测温装置和测压装置。在本实施方式中，结合图2所示，加热单元4分别包覆在催化单元2的第一筒体21上，以及反应单元3的第二筒体31和进料管35上。加热单元4包覆在催化单元2时，加热单元4包裹在第一筒体21的筒体外壁上。加热单元4包覆在反应单元3上时，加热单元4不仅包裹在第二筒体31和进料管35的外壁上，还需要在第二筒体31的底部设置。测温装置和测压装置同样在第一筒体21、第二筒体31和进料管35的外壁，以及在第二筒体31的底部相应地设置。通过设置测温装置和测压装置，可以方便快捷地收集加热单元4相应位置的温度和压力数据，有利于对加热单元4进行自动化控制。在加热单元4中，加热层41、绝缘层42、保温层43和外壳44由内到外依次设置。第一筒体21、第二筒体31和进料管35的外壁上分别涂覆具有保温作用的耐高温石墨层，加热层41贴附第一筒体21、第二筒体31和进料管35的外壁上的石墨层上。在本实施方式中，加热层41采用由可加热的高频线(设置有绝缘带)制成的远红外辐射加热装置。在本实施方式中，加热层41中由上向下排列设置有多道远红外辐射加热装置，每道远红外辐射加热装置均能独立地瞬间控制开(升温)或关(保温)，使温度辐射控制在每道远红外辐射加热装置的控制区域内；绝缘层42采用绝缘云母板制成，保温层43采用硅酸铝材料制成，外壳44采用金属材料制成。
为进一步阐述本发明，对本发明的工作流程进行说明。
S1.将已经加热到预定温度的熔融物料(例如废塑料)从进料管35进入到第二筒体31中。进料管35的外壁上设置有加热单元4，通过加热单元4的作用，保证了流经进料管35的物料能够始终保持熔融状态，进一步保证了物料能够顺利地向第二筒体31中流动。被输送的物料落到旋转的引流盖板32上，并沿引流盖板32表面向下流动，从而使物料均匀地分配到第二筒体31的截头圆锥段311的内壁上。
S2.在第二筒体31上设置的加热单元4同样保证了物料的熔融状态，使物料能够沿着第二筒体31的内壁向下流动。刮刀38在旋转过程中将处于截头圆锥段311内壁上的物料刮离，避免了物料在截头圆锥段311内壁上的堆积，使物料流畅的沿第二筒体31的内壁向下流动。
S3.物料经过截头圆锥段311后沿第二筒体31的内壁向下流动，成膜叶片33在旋转过程中将物料在第二筒体31的内壁上均匀地刮成厚度均匀的膜。在第二筒体31上设置的加热单元4的加热作用下，使第二筒体31内壁上的膜被裂解汽化，生成气体产物和微小的颗粒状固体产物(如碳粉等)。第二筒体31内在加热单元4的远红外辐射加热瞬间多道多变下，即加热层41中由上向下排列设置的每道远红外辐射加热装置独立地瞬间控制开(升温)或关(保温)，使温度辐射控制在每道远红外辐射加热装置的控制区域内，每道远红外辐射加热装置瞬间交叉开、关，使得每道区域的温度瞬间升温或保温，达到加热瞬间多道多变的目的。因此，使得第二筒体31内的气体产物自下而上瞬间断层缓速停留、蜗流旋转上升，即第二筒体31内的气体产物从下部向上部流动上升时，遇到升温区域会加速上升，遇到保温区域(相对低温)上升速度会减缓或瞬间停留，区域温度的变化由加热瞬间多道多变下达到。随着第二筒体31内的主轴13上的成膜叶片33的转动，从而水平带动上升的气体产物旋转形成涡流并旋转上升，从而使得颗粒状固体产物向下分离。在反应过程中，第二温度表36对第二筒体31中的温度进行实时采集，第二压力表37对第二筒体31中的压力进行实时采集，通过采集的温度和压力即可对反应单元3的工作状态进行自动控制，保证反应的正常进行。
S4.气体产物向上流动进入到催化单元2的第一筒体21中。第一筒体21中填充有颗粒状的催化剂。气体产物经过丝孔板23进入到第一筒体21中与催化剂相接触。第一搅拌叶片22在旋转过程中不断地对催化剂进行搅拌，增大了气体产物与催化剂的接触面积，使经过的气体产物能够与催化剂充分接触，进一步使气体产物的催化反应更迅速、更安全。因此，气体产物经过催化单元2时，气体产物从下向上通过被搅动的催化剂颗粒，在催化剂的作用下，使气体产物中可燃油成分中高、低分子链充分分离，同时吸收改变气体产物中的气味(如刺激性焦味)，有害成分部分通过催化剂中化学处理形成无害稳定物沉降到第二筒体31中，达到了催化、去杂、纯净和无害处理(HCI、HS、硫、铅等其他有害成分的无害化处理)，使气体产物更加纯净。同时，由于气体产物由下至上流动时，气体产物中未完全沉降的固体产物被催化剂阻挡，从而保证了固体产物能够熊催化剂中从上至下经过丝孔板23重新返回到第二筒体31中，进一步提高了气体产物的纯净度。经过催化剂的气体产物从出料管25送出到界外。不锈钢丝刷24在旋转过程中，实现对丝孔板23黏着的固体产物或者污物进行清除，从而避免了固体产物对丝孔板23上丝孔的堵塞，保持丝孔的畅通，进一步保证了反应的正常进行。催化单元2上设置的加热单元4同样为催化单元2中的催化反应提供热量，保证了催化反应的正常进行。在本步骤中，第一温度表26对第一筒体21内的温度进行实时测量，第一压力表27对第一筒体21内的压力进行实时测量。通过收集的实时数据对第一筒体21中的压力和温度进行自动化控制，保证了催反应的正常进行，当第一筒体21中的气压过大时，通过限压阀28可排出第一筒体21中的气体进行减压，从而保证了第一筒体21的压力处于安全范围内。
S5.固体产物沉降到第二筒体31的底部被收集，第二搅拌叶片34旋转对沉降在第二筒体31底部的固体产物进行搅拌。设置于第二筒体31底部的加热单元4提供热量，使固体产物中含有的气体查无完全挥发，使固体产物干燥，搅拌干燥的固体产物连续进入出回收单元5中的传送装置51，并被传送装置51送到出料装置52后排出至界外。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (17)
1.一种用于废塑料转化的反应器，其特征在于，包括：
驱动单元(1)；
催化单元(2)，与所述驱动单元(1)相互串联且同轴地设置；
反应单元(3)，与所述催化单元(2)相互串联且同轴地设置；
加热单元(4)，所述催化单元(2)和所述反应单元(3)分别设置有所述加热单元(4)；
回收单元(5)，位于所述反应单元(3)的底部，用于回收所述反应单元(3)中沉降的固体产物。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述催化单元(2)包括：第一筒体(21)，位于所述第一筒体(21)中的第一搅拌叶片(22)、丝孔板(23)和不锈钢丝刷(24)，以及与所述第一筒体(21)相连通的出料管(25)；
所述丝孔板(23)位于所述第一搅拌叶片(22)和所述不锈钢丝刷(24)之间，且所述不锈钢丝刷(24)与所述丝孔板(23)相接触；
所述第一搅拌叶片(22)和所述不锈钢丝刷(24)同轴驱动旋转。
3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述催化单元(2)还包括：
第一温度表(26)，用于测量所述第一筒体(21)中的温度；
第一压力表(27)，用于测量所述第一筒体(21)中的压力；
限压阀(28)，用于控制所述第一筒体(21)中的压力。
第一气管(29)，用于连通所述限压阀(28)和所述第一筒体(21)。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述第一气管(29)为弯管，且其折弯角度为120°。
5.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述不锈钢丝刷(24)设置有2至4个，且沿旋转的周向，相互等间隔角度设置。
6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应单元(3)包括：第二筒体(31)，位于所述第二筒体(31)中且沿轴向依次设置的引流盖板(32)、成膜叶片(33)和第二搅拌叶片(34)，与所述第二筒体(31)相连通的进料管(35)，用于测量所述第二筒体(31)中温度的第二温度表(36)，用于测量所述第二筒体(31)中压力的第二压力表(37)；
所述引流盖板(32)、成膜叶片(33)和第二搅拌叶片(34)同轴驱动旋转。
7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述第二筒体(31)与所述催化单元(2)相邻的一端设置有一上大下小的截头圆锥段(311)；
所述引流盖板(32)为圆锥形盖板，且所述引流盖板(32)大直径端的直径大于或等于所述截头圆锥段(311)小直径端的直径；
所述成膜叶片(33)与所述第二筒体(31)的轴线方向相倾斜地设置。
8.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述反应单元(3)还包括：刮刀(38)，所述刮刀(38)设置于所述引流盖板(32)与所述截头圆锥段(311)的内壁相邻的一端，且与所述引流盖板(32)同轴驱动旋转。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述成膜叶片(33)四个为一组，且沿旋转的周向等间隔角度设置；
沿所述第二筒体(31)的轴向，所述成膜叶片(33)设置有2至8组。
10.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，沿所述第二筒体(31)的轴向，相邻两组所述成膜叶片(33)之间的端部相互抵靠设置，使所述成膜叶片(33)靠近所述第二筒体(31)的边缘连续。
11.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述刮刀(38)为一个且焊接在所述引流盖板(32)上；
所述第二搅拌叶片(34)为两个且对称设置。
12.根据权利要求6至11之一所述的反应器，其特征在于，所述成膜叶片(33)为T型板状体，且其靠近所述第二筒体(31)的边缘为与所述第二筒体(31)的内壁相匹配的弧形；
所述第二搅拌叶片(34)为截面呈S型的板状体。
13.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述驱动单元(1)包括：
动力源(11)；
连接支承(12)，与所述催化单元(2)相互固定连接，且用于支承所述动力源(11)；
主轴(13)，所述主轴(13)与所述动力源(11)相连接，且贯穿所述催化单元(2)和所述反应单元(3)。
14.根据权利要求13所述的反应器，其特征在于，所述驱动单元(1)还包括：
轴承装置(14)，用于支承所述主轴(13)，且其安装位置与所述连接支承(12)上端之间的距离小于所述连接支承(12)高度的二分之一；
机械密封装置(15)，所述机械密封装置(15)与所述催化单元(2)相互固定连接，所述主轴(13)穿过所述机械密封装置(15)进入所述催化单元(2)中。
15.根据权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述机械密封装置(15)设置有用于循环冷却水的进水口(151)和出水口(152)；
所述出水口(152)的位置高于所述进水口(151)的位置。
16.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述加热单元(4)分别设置在所述催化单元(2)和所述反应单元(3)上；其包括：由内到外依次设置的加热层(41)、绝缘层(42)、保温层(43)和外壳(44)，以及用于测量所述加热单元(4)温度的测温装置，用于测量所述加热单元(4)压力的力测压装置。
17.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述催化单元(2)的第一筒体(21)的内壁，以及第一搅拌叶片(22)分别进行氮化和耐腐蚀处理；
所述反应单元(3)的第二筒体(31)的内壁，以及引流盖板(32)、成膜叶片(33)、第二搅拌叶片(34)和刮刀(38)分别进行氮化和耐腐蚀处理。
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