CN114713137A - 一种裂解筒、裂解设备及裂解系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种裂解筒、裂解设备及裂解系统，其中，裂解筒包括：进料直筒段，进料直筒段为圆筒形；螺旋筒段，螺旋筒段为螺旋形，螺旋筒段的一端与进料直筒段固定连通，螺旋筒段内形成螺旋物料通道，螺旋筒段的外部形成螺旋空间；出料直筒段，出料直筒段为圆筒形，螺旋筒段的另一端与出料直筒段固定连通；支撑套筒，套设于螺旋筒段外部，其筒壁设置有多个通气孔，通气孔与螺旋空间连通。该裂解筒的螺旋筒段外部形成的螺旋空间能够与加热筒内部连通，因此，加热筒内的加热气体通过支撑套筒上的通气孔进入螺旋空间内对螺旋筒段传热，本申请中的螺旋筒段的传热面积大大增大，从而提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。

Description

一种裂解筒、裂解设备及裂解系统

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种裂解筒，本发明还涉及一种包含该裂解筒的裂解设备及裂解系统。

背景技术

裂解设备是化工领域常见的生产设备。现有的裂解设备主要包括裂解筒和加热筒，加热筒套在裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的加热筒做旋转运动，物料在裂解筒内翻滚移动，加热筒产生的热量通过裂解筒的筒壁传递给裂解筒内的物料。但该裂解设备的传热效率较低，不利于有机物的裂解。

综上所述，如何提高裂解设备的传热效率，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裂解筒，以提高传热效率。

本发明的另一个目的在于提供一种包含该裂解筒的裂解设备，以提高传热效率。

本发明的又一个目的在于提供一种包含该裂解设备的裂解系统，以提高传热效率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种裂解筒，包括：

进料直筒段，所述进料直筒段为圆筒形；

螺旋筒段，所述螺旋筒段为螺旋形，所述螺旋筒段的一端与所述进料直筒段固定连通，所述螺旋筒段内形成螺旋物料通道，所述螺旋筒段的外部形成螺旋空间；

出料直筒段，所述出料直筒段为圆筒形，所述螺旋筒段的另一端与所述出料直筒段固定连通；

支撑套筒，所述支撑套筒套设于所述螺旋筒段外部，所述支撑套筒的筒壁设置有多个通气孔，所述通气孔与所述螺旋空间连通。

优选地，在上述的裂解筒中，所述通气孔沿所述支撑套筒的轴向螺旋排布。

优选地，在上述的裂解筒中，所述通气孔的螺旋方向与所述螺旋筒段的螺旋方向相同或相反。

优选地，在上述的裂解筒中，所述通气孔由孔板围成，所述孔板通过环形底座固定于所述支撑套筒的外壁面。

优选地，在上述的裂解筒中，所述孔板和所述环形底座的连接位置还设置有加强环板。

优选地，在上述的裂解筒中，所述支撑套筒与所述进料直筒段和/或出料直筒段固定连接。

优选地，在上述的裂解筒中，所述螺旋筒段为环形螺旋筒段，所述环形螺旋筒段的中心轴线处为中空结构。

本申请还提供了一种裂解设备，包括裂解筒和加热筒，所述裂解筒为如以上任一项所述的裂解筒，所述加热筒的两端分别密封套设于所述裂解筒的进料直筒段和所述出料直筒段的外周，所述裂解筒的螺旋筒段位于所述加热筒内，所述加热筒的内部与所述螺旋筒段的螺旋空间相通，所述裂解筒相对固定设置的所述加热筒做旋转运动。

优选地，在上述的裂解设备中，所述加热筒为燃烧筒，用于燃烧能源产生热气体；

或者所述加热筒内设置电加热装置，用于加热所述加热筒内的气体；

或者所述加热筒与外部热气体源连通，用于向所述加热筒内通入热气体。

本申请还提供了一种裂解系统，包括烘干设备和裂解设备，所述裂解设备为如以上所述的裂解设备，所述烘干设备的物料出口与所述裂解设备的进料装置连通。

优选地，在上述的裂解系统中，所述裂解设备的加热筒的气体进出口与所述烘干设备连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的裂解筒包括进料直筒段、螺旋筒段、出料直筒段和支撑套筒，其中，螺旋筒段的两端分别与进料直筒段和出料直筒段固定连通，螺旋筒段为螺旋形，螺旋筒段内形成螺旋物料通道，螺旋筒段的外部形成螺旋空间；支撑套筒套设于螺旋筒段外部，支撑套筒的筒壁设置有多个通气孔，通气孔与所述螺旋空间连通。该裂解筒应用于裂解设备中，加热筒的两端密封套设于裂解筒的进料直筒段和出料直筒段的外周，螺旋筒段和支撑套筒位于加热筒内。裂解筒旋转，物料通过进料直筒段进入螺旋筒段，并在螺旋筒段内的螺旋物料通道中随着螺旋筒段的旋转而逐渐向出料直筒段移动，由于加热筒内部与螺旋筒段的外部螺旋空间连通，因此，加热筒内的加热气体通过支撑套筒上的通气孔进入螺旋空间内对螺旋筒段传热，相较于现有的直筒状的裂解筒，本申请中的螺旋筒段的传热面积大大增大，从而提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行，且通过支撑套筒对螺旋筒段进行支撑，防止螺旋筒段弯曲变形，提高其结构强度。

本发明提供的裂解设备采用了本申请中的裂解筒，因此，增大了加热筒内的加热气体与裂解筒的传热面积，从而提高了传热效率和热能利用率，有利于裂解反应。

本发明提供的裂解系统包括烘干设备和裂解设备，裂解设备采用本申请中的裂解设备，因此提高了传热效率和热能利用率，有利于裂解反应。

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为本发明实施例提供的一种裂解筒的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种裂解筒的螺旋筒段的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种裂解筒的支撑套筒的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种裂解设备的支撑套筒的通气孔的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种裂解设备的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种裂解设备的加热筒的侧视示意图；

图7为本发明实施例提供的一种裂解系统的结构示意图。

其中，1为进料装置、2为裂解筒、21为进料直筒段、22为螺旋筒段、221为螺旋空间、23为出料直筒段、24为支撑套筒、241为通气孔、242为孔板、243为加强环板、244为环形底座、3驱动装置、4为加热筒、41为气体进出口、42为观察口、43为点火口、44为废料出口、5密封环、6为裂解气出气端口、7为出料装置、8为排料装置、9为烘干设备。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种裂解筒，提高了传热效率。

本发明还提供一种包含该裂解筒的裂解设备，提高了传热效率。

本发明还提供一种包含该裂解设备的裂解系统，提高了传热效率。

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3所示，本发明实施例提供了一种裂解筒2，包括进料直筒段21、螺旋筒段22、出料直筒段23和支撑套筒24；其中，进料直筒段21为圆筒形，进料直筒段21的一端为进料端；出料直筒段23为圆筒形，出料直筒段23的一端为出料端；螺旋筒段22为螺旋形，螺旋筒段22的两端分别与进料直筒段21和出料直筒段23固定连通，螺旋筒段22内形成螺旋物料通道，螺旋物料通道用于物料通过，螺旋筒段22的外部形成螺旋空间221，用于与加热气体相通；支撑套筒24套设于螺旋筒段22外部，支撑套筒24的筒壁设置有多个通气孔241，通气孔241与螺旋空间221连通。

该裂解筒2应用于裂解设备中，加热筒4的两端密封套设于裂解筒2的进料直筒段21和出料直筒段23的外周，螺旋筒段22和支撑套筒24位于加热筒4内。裂解筒2相对固定设置的加热筒4旋转，物料通过进料直筒段21进入螺旋筒段22，并在螺旋筒段22内的螺旋物料通道中随着螺旋筒段22的旋转而逐渐向出料直筒段23移动，由于加热筒4内部与螺旋筒段22的外部的螺旋空间221连通，因此，加热筒4内的加热气体通过支撑套筒24上的通气孔241进入螺旋空间221内对螺旋筒段22传热，热量再传递给螺旋物料通道内的物料，对物料进行加热。相较于现有的直筒状的裂解筒，本申请中裂解筒2通过螺旋筒段22的的螺旋结构大大增大了传热面积，从而提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。同时，通过支撑套筒24将螺旋筒段22加固支撑，防止螺旋筒段22弯曲变形，且支撑套筒24上开设的通气孔241将加热筒4与螺旋空间221连通，使得加热筒4内的加热气体能够进入螺旋空间221，对裂解筒2进行传热。且通气孔241尽量减少或避免加热筒4内的固体或液体物料通过通气孔241进入螺旋空间221中，由于加热筒4固定设置，因此，固体或液体物料通常停留在加热筒4的底部，不容易进入通气孔，而加热筒4中的加热气体能够扩散并对流通过通气孔241进入螺旋空间221中，从而进一步保证了加热气体在螺旋空间221内更好地流通进行传热。

进一步地，在本实施例中，通气孔241沿支撑套筒24的轴向螺旋排布，多个通气孔241均匀分布，以进一步提高气体传热的均匀性。

更进一步地，在本实施例中，通气孔241的螺旋方向与螺旋筒段22的螺旋方向相同或相反。优选地，通气孔241的螺旋方向与螺旋筒段22的螺旋方向相同，且通气孔241对应螺旋空间221的位置设置，如此更有利于加热气体快速进入螺旋空间221内。

当然，本实施例不对通气孔241的形状、大小和数量进行限定，通气孔241可以是任意形状，如圆形、矩形、椭圆形、梅花形等，只要有利于气体通过即可，通气孔241的大小根据加热需求而定，如果加热需求大，可以设置较大的通气孔241，以保证足够的加热气体的流通，相反，则设置较小的通气孔241。通气孔241的数量同样根据加热需求设定，通气孔241的数量相对越多，螺旋空间221内的加热气体的流通越顺畅，加热速度越快，反之则加热速度越慢，但同时要保证尽量避免加热筒4内的固体和液体物料进入螺旋空间221中。

如图4所示，在本实施例中，通气孔241由孔板242围成，孔板242通过环形底座244固定于支撑套筒24的外壁面，孔板242凸出于支撑套筒24外部，从而使通气孔241的进口高于支撑套筒24的外表面，可以有效防止加热筒4内的固体和液体物料进入通气孔241中。

进一步地，在本实施例中，孔板242和环形底座244的连接位置还设置有加强环板243，通过加强环板243提高了通气孔241的结构强度，不容易受热变形。

在本实施例中，支撑套筒24与进料直筒段21和/或出料直筒段23固定连接。即，支撑套筒24可以一端与进料直筒段21固定连接，也可以一端与出料直筒段23固定连接，还可以两端分别与进料直筒段21和出料直筒段23固定连接。从而使支撑筒段24和进料直筒段21、螺旋筒段22和出料直筒段23为一个整体一起旋转，减少支撑筒段24与螺旋筒段22之间的摩擦。优选地，支撑筒段24只有一端与进料直筒段21或出料直筒段23固定连接，可以减小因螺旋筒段22的受热轴向变形导致的支撑筒段24固定连接位置的应力，提高使用寿命。

当然，支撑筒段24还可以不与进料直筒段21和出料直筒段23固定连接，而是直接连接于固定不动的加热筒4，则螺旋筒段22相对支撑筒段24旋转，不影响加热气体的通过和传热。

在本实施例中，螺旋筒段22为环形螺旋筒段，环形螺旋筒段的中心轴线处为中空结构，环形螺旋筒段的内圈与裂解筒2的轴线之间存在径向间距，如此设置，可以减轻螺旋筒段22的重量，且物料主要在螺旋物料通道的底部移动，因此，环形螺旋筒段可以满足物料移动的需求。

当然，螺旋筒段22也可以不设置中空结构，同样能够实现物料输送和加热。

作为优化，在本实施例中，环形螺旋筒段的外圈直径和内圈直径的差值大于5cm，根据物料量的大小确定环形螺旋筒段的外圈直径与内圈直径的差值。

作为优化，在本实施例中，螺旋筒段22的外部形成的螺旋空间221的宽度为1cm～100cm，宽度的大小决定了加热量的大小和散热面积大小，以及保证热气流的对流和紊流的产生。更优选地，螺旋空间221的宽度为50cm左右。

在本实施例中，螺旋筒段22的螺距为等螺距或变螺距，螺距大于1cm。根据裂解筒2内不同轴向段的温度梯度和碳化需求确定螺距形式和螺距大小。

如图5所示，基于以上任一实施例所描述的裂解筒2，本发明实施例还提供了一种裂解设备，包括裂解筒2和加热筒4，其中，裂解筒2为如以上任一实施例所描述的裂解筒2，加热筒4的两端分别密封套设于裂解筒2的进料直筒段21和出料直筒段23的外周，裂解筒2的螺旋筒段22位于加热筒4内，加热筒4的内部与螺旋筒段22的螺旋空间221相通，裂解筒2相对固定设置的加热筒4做旋转运动。

该裂解设备工作时，物料通过进料直筒段21的进料端进入螺旋筒段22内，随着裂解筒2的旋转，物料在螺旋筒段22内的螺旋物料通道中自动向出料直筒段23移动，此过程中，加热筒4内的加热气体在螺旋筒段22外部的螺旋空间221中流动，加热气体对螺旋筒段22进行加热，热量传递给螺旋筒段22内的物料，对物料进行加热。相较于现有的直筒状的裂解筒，本申请中的螺旋筒段22的传热面积大大增大，从而提高了裂解设备的传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。

如图6所示，对加热筒4进行优化，在本实施例中，加热筒4为燃烧筒，用于燃烧能源产生热气体。具体地，燃烧筒的筒体上设置有观察口42、点火口43、气体进出口41和废料出口44。燃烧筒内用于燃烧能源物质，如液体能源物质、固体能源物质等，产生的加热气体通过支撑套筒24上的通气孔241进入螺旋空间221中，而燃烧后剩余的废料通过废料出口44排出燃烧筒。气体进出口41用于燃烧筒内的气体排出和外部气体进入。点火口43用于将燃烧筒内能源物质点燃。观察口42用于观察燃烧筒内的燃烧情况。

当然，加热筒4除了采用燃烧筒之外，还可以在加热筒4内设置电加热装置，用于对加热筒4内的气体进行加热，加热后的气体进入用于加热螺旋筒段22。或者加热筒4与外部热气体源连通，用于向加热筒4内通入热气体。只要能够实现加热筒4中的气体为加热气体，能够对螺旋筒段22进行传热即可，并不局限于本申请实施例所列举的加热筒4形式。

在本实施例中，裂解设备还包括设置于加热筒4和/或裂解筒2中的温度传感器和/或压力传感器，通过温度传感器检测加热筒4和/或裂解筒2中的温度，通过压力传感器检测加热筒4和/或裂解筒2中的压力，进而根据检测的温度和压力人工或自动控制裂解反应的进行。

在本实施例中，裂解筒2通过驱动装置3驱动旋转，驱动装置3主要包括电机、减速器、齿圈、支撑托轮和转动圈，转动圈优选设置于裂解筒2的两端外周上，转动圈通过下方的支撑托轮转动支撑，电机通过减速器减速后与齿圈配合，齿圈固定于裂解筒2的一端外周，通过电机驱动齿圈旋转，进而驱动裂解筒2旋转。当然，驱动装置3还可以为其它结构形式，并不局限于本实施例所列举的形式。

在本实施例中，加热筒4的两端与进料直筒段21和出料直筒段23的外筒壁之间采用接触摩擦式转动密封连接。由于裂解筒2旋转缓慢，因此可以通过简单的转动结构实现加热筒4和裂解筒2的转动密封连接。为了提高转动密封部位的结构强度，在裂解筒2的与加热筒4接触摩擦的位置增加裂解筒2的壁厚。当然，加热筒4和裂解筒2还可以通过其它转动密封结构进行转动密封连接。

如图5所示，裂解筒2的进料端连接进料装置1，出料端连接有出料装置7，进料装置1和出料装置7固定不动，裂解筒2的进料端与进料装置1密封旋转连接，出料端与出料装置7密封旋转连接，具体通过密封环5密封旋转连接，密封环5耐高温。进料装置1优选为锁气进料螺旋，实现锁气进料。进料装置1开设有物料进口，用于物料进入。出料装置7为锁气出料螺旋，锁气出料螺旋的筒壁上连接有裂解气出气端口6，用于排出裂解筒2内的裂解气，锁气出料螺旋的出料口与排料装置8连通，用于将裂解筒2内的固体废物排出。

基于以上任一实施例所描述的裂解设备，本发明实施例还提供了一种裂解系统，包括烘干设备9和裂解设备，裂解设备为如以上任一实施例所描述的裂解设备，烘干设备9的物料出口与裂解设备的进料装置1连通。

工作时，物料先经过烘干设备9进行烘干，之后，烘干后的物料从出料口排出后，进入裂解设备的进料装置1，通过进料装置1将物料送入裂解设备内参与裂解反应，反应后的固体物料通过出料装置7排出裂解设备，裂解产生的裂解气通过裂解气出去端口6排出。由于采用本申请中的裂解设备，因此提高了裂解系统整体的传热效率，改善了裂解效果。

进一步地，在本实施例中，裂解设备的加热筒4的气体进出口41与烘干设备9连通，由于加热筒4内产生的废气为高温废气，因此，将高温废气通入烘干设备9内，作为加热气体，从而充分利用了裂解系统的废热，提高了热利用率，节约了能源消耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (11)

1.一种裂解筒，其特征在于，包括：

进料直筒段(21)，所述进料直筒段(21)为圆筒形；

螺旋筒段(22)，所述螺旋筒段(22)为螺旋形，所述螺旋筒段(22)的一端与所述进料直筒段(21)固定连通，所述螺旋筒段(22)内形成螺旋物料通道，所述螺旋筒段(22)的外部形成螺旋空间(221)；

出料直筒段(23)，所述出料直筒段(23)为圆筒形，所述螺旋筒段(22)的另一端与所述出料直筒段(23)固定连通；

支撑套筒(24)，所述支撑套筒(24)套设于所述螺旋筒段(22)外部，所述支撑套筒(24)的筒壁设置有多个通气孔(241)，所述通气孔(241)与所述螺旋空间(221)连通。

2.根据权利要求1所述的裂解筒，其特征在于，所述通气孔(241)沿所述支撑套筒(24)的轴向螺旋排布。

3.根据权利要求2所述的裂解筒，其特征在于，所述通气孔(241)的螺旋方向与所述螺旋筒段(22)的螺旋方向相同或相反。

4.根据权利要求1所述的裂解筒，其特征在于，所述通气孔(241)由孔板(242)围成，所述孔板(242)通过环形底座(244)固定于所述支撑套筒(24)的外壁面。

5.根据权利要求4所述的裂解筒，其特征在于，所述孔板(242)和所述环形底座(244)的连接位置还设置有加强环板(243)。

6.根据权利要求1所述的裂解筒，其特征在于，所述支撑套筒(24)与所述进料直筒段(21)和/或所述出料直筒段(23)固定连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的裂解筒，其特征在于，所述螺旋筒段(22)为环形螺旋筒段，所述环形螺旋筒段的中心轴线处为中空结构。

8.一种裂解设备，包括裂解筒(2)和加热筒(4)，其特征在于，所述裂解筒(2)为如权利要求1-7任一项所述的裂解筒(2)，所述加热筒(4)的两端分别密封套设于所述裂解筒(2)的进料直筒段(21)和所述出料直筒段(23)的外周，所述裂解筒(2)的螺旋筒段(22)位于所述加热筒(4)内，所述加热筒(4)的内部与所述螺旋筒段(22)的螺旋空间(221)相通，所述裂解筒(2)相对固定设置的所述加热筒(4)做旋转运动。

9.根据权利要求8所述的裂解设备，其特征在于，所述加热筒(4)为燃烧筒，用于燃烧能源产生热气体；

或者所述加热筒(4)内设置电加热装置，用于加热所述加热筒(4)内的气体；

或者所述加热筒(4)与外部热气体源连通，用于向所述加热筒(4)内通入热气体。

10.一种裂解系统，包括烘干设备(9)和裂解设备，其特征在于，所述裂解设备为如权利要求8或9所述的裂解设备，所述烘干设备(9)的物料出口与所述裂解设备的进料装置(1)连通。

11.根据权利要求10所述的裂解系统，所述裂解设备的加热筒(4)的气体进出口(41)与所述烘干设备(9)连通。

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