CN114907868A - 热分解方法和热分解装置 - Google Patents

Abstract

一种热分解方法和热分解装置，根据所述方法，在第一阶段和第二阶段，反应器(1)的加热从所述反应器(1)的下方和侧面同时进行，然后仅从下方加热到所述反应器(1)的1/10至1/2高度。热量也直接供应到材料中间。物质的释放通过供应蒸汽激活，最终冷却通过供应氮气加速。所述装置的热室(2)包括加热槽(8)、空心环(9)、所述反应器(1)的底座(4)、高度段(301、302、303)和所述底座(4)底部的加热器(3)以及温度调节壳体(10)。所述圆柱形反应器(1)在底部具有中心突出物(13)，并在内部具有隔板(15)，优选穿孔并提供气管(17)。

Description

热分解方法和热分解装置

技术领域

本发明涉及一种在不接触氧气的情况下对有机材料进行热分解的方法以及一种以这种方式进行热分解的设备。

背景技术

对材料进行热分解，即热分解，以获得可用的产品。作为热分解的一种特殊变体，对于有机材料，通常选择热解，在热解过程中，没有氧气，因此没有燃烧。材料的分解是由高温和高压引起的，高温和高压是根据材料的成分以及所需产品的类型和质量选择和不断调整的。将待处理的材料放置在封闭的加热空间中，例如熔炉室，在所述空间中，材料经受高温，同时从加热空间排出气体进行进一步处理。优选地，所述材料经过良好的热导处理，例如以粉碎或研磨颗粒的形式。材料加热时产生的气体随着材料温度的升高而改变其成分。挥发性物质、水和惰性气体逐渐释放。众所周知，在高温下，根据起始材料的成分和压力条件的不同，可用于能源的高碳氢化合物含量的气体会从这些材料中释放出来。已知这些材料热分解过程的原理以及根据特定的热分解温度和压力通过热分解获得的馏分的组成。然而，问题是要实现这些热分解过程的良好经济性，这主要取决于加热设备和位于其中的反应器组合的结构解决方案。为了获得经济效益，有必要选择一种良好的材料加热方式，特别是批量、材料受热时间和压力。它还取决于材料加工层的厚度及其分布、加热器或提供热量的热交换表面的位置、热源的正确选择等。这也与缺乏最佳装置有关。加热室通常不会连续工作，在打开前，每批原材料都需要对其进行冷却。通常，加热空间的加热首先停止，但仍允许热量作用一段时间，然后允许空间自然冷却或人工冷却。在从处理材料中经济地耗尽可用气体介质后以及在冷却过程中，气体仍然可以从材料中逸出，因此，即使在这段时间内，气体通常也会被去除，在此之后，如果空间充分冷却到安全开启的温度，气体仍然存在和/或旋转的灰尘颗粒被吸出。从热处理后的原批次材料中，只有一种固体残留物以烧焦颗粒的形式留在工作空间中，或者烧焦的骨架从含碳颗粒(其主要成分为碳)分解成纸浆。

例如，在本发明的申请CZ PV 2010-586中描述了上述方法。将体积为加热室0.1至0.9的橡胶废料放置在加热室中，关闭加热室，并将温度升高至350至400℃。通过冷凝器的冷凝回路，从加热室的气体中去除可燃液体冷凝液，以供进一步使用。至少40分钟后，但不是在橡胶废料重量下降超过15％之前，将腔室空间冷却至200℃以下。最后，打开腔室，并清除产生的固体残留物。橡胶废料热处理装置包括一个装有加热元件、冷却元件的腔室和一个带有流动源和冷凝器的冷凝回路。加热元件是由四个电螺旋组成的主体，带有一个公共盖，所述加热主体作为壳体放置在腔室内。在外部，腔室具有绝缘层。在第一个示例中，位于加热室中的肋管冷却系统，以及在第二个示例中，位于加热室至少两侧的隔墙被描述为冷却元件。隔墙和室壁之间有一个气隙，由流动空气冷却。冷凝回路配备有一个风扇，以确保气体介质从腔室循环至回路，并从回路返回腔室，还配备有冷凝收集容器。

所述方法和装置的缺点是不允许加工原料充分分解。加热器仅位于材料周围，或材料内部的一个位置，而没有从下方加热。在加热过程中，材料沉淀下来，形成蛋糕，蛋糕可能有壳体，也可能没有壳体。这使得热量难以进入材料，并可能因产生的物质分解而离开，这延长了必要的加工时间，消除了离开物质成分选择性的限制。所述方法和装置不允许对除冷凝之外的热分解过程中产生的气体蒸汽和气溶胶进行其它处理，因此仅获得油而不提取可用的可燃气体。当腔室打开时，腔室中包含的残余烟气可能会泄漏到环境中。

申请PCT/CZ2013/000133(CZ专利304 835)描述了一种用于生产电力工程燃料的装置和方法，其中碳质材料在没有火焰的情况下通过热分解进行处理。所述批材料以移动式罐的形式放置在反应器的空腔中，移动式罐由一个底部平坦或圆形的压力容器和一个盖组成，盖上有一个与气体管线相连的气体出口。用于加热反应器的装置包括两个室，一个预热室和一个加热室。在预热室内，压力容器在60至120分钟内预热至90至120℃的温度，并去除热分解产生的气体混合物。然后将压力容器在关闭状态下转移至再热室，加热至更高温度，高达550℃，在此压力容器在2至5kPa的压力下再加热180分钟，排出产生的气体混合物以供进一步处理。加热室空间持续保持在加热状态，去除一个压力容器后，将另一个压力容器放置到位。预热室为储罐形式，充满液体传热介质，并包含一个或多个压力容器床。再热室还包含至少一个压力容器床。在再热室中，压力容器周围的侧壁由耐火粘土制成的陶瓷环和内置电加热器构成。大约环的下部3/5浸入一个槽中，槽中有一个充满液体传热介质的空心壳体，在槽中，环周围的侧面存储有额外的电加热器。这两个腔室相互连接，以便传热介质可以在它们之间循环。这种解决方案的缺点是需要用分解的材料重新定位反应器。在这样的重新安置过程中，反应器会意外冷却。除了重新定位所需的处理外，还必须断开并重新连接的废气管路。此外，处理热反应器需要额外的机械和一些安全措施。在分解过程中，材料在反应器的下部沉淀并增厚，形成一个高层。高密度层的致密化防止了完美的热传递和释放物质的逸出。强化加热仅在反应器周围的侧面通过电加热器进行，仅通过液体介质从下方加热不够快和有效。此外，在整个加热时间内，通过反应器整个高度上相同温度的加热器进行环加热，不会为沉降材料的经济分解提供最佳条件。上部在反应器中的空间周围过度加热，而下部材料被压实，加热速度较慢，需要相对大量的电能来充分加热并保持所需的热分解温度。

文件CZ专利305,015说明，经受热分解的材料适合分层成更薄或更薄的层。本专利仅通过连续方法对松散颗粒进行热分解。根据本专利的装置是一种垂直体形式的反应器，所述反应器具有圆柱形壁，所述壁具有带液体传热介质的中空壳体、材料的上部料斗和材料的下部排出口。内部有中空加热器，在加工材料周围流动。这些空心加热器充满液体传热介质，在反应器外部有入口和出口。在顶部和底部，这些加热器形成具有锥形上表面的加热腔室，并在中间高度处有一个加热管道，所述通道具有围绕反应器壁以及反应器中部的材料的通道。待处理材料的路径一方面由位于反应器内部的这些加热器的加热表面形成，另一方面由加热器和反应器加热壁之间的通道形成。从上面，将材料倒入反应器，反应器中的反应器在加热的斜面上分层成薄层。材料落在受热面上后，随后在重力作用下移动，并沿各种受热面向下扩散。在材料通过反应器自上而下扩散的过程中，材料被加热，逸出的气体热分解产物通过反应器的侧壁排出。下面是从中取出干残渣的出口。加热是通过加热反应器的空心壳体来进行的，也可以在反应器内部进行，其中材料路径由液体传热介质加热。反应器中的温度和压力根据待处理材料的成分和假定产品的成分要求保持和变化。所述解决方案的缺点是无法处理除液体或松散颗粒以外的材料。另一个缺点是，由于反应器中的材料不会停止，并越来越多的材料不断流入和流出，因此只有成分恒定的材料混合物被排出，并随着时间的推移，热解产物不会持续显著不同。在连续过程中，加工材料也没有完全分解，因此最终产品中存在许多混合和压舱物，这限制了使用产品的可能性。在反应器中，材料粘附在加热器的热表面并堵塞通道的风险很高。通过粘附材料表面的热传递显著恶化。通道堵塞与材料不必要的局部过热和可能的爆炸风险有关。为了避免这些风险，必须对反应器进行密切监控，过程频繁中断，装置拆卸，并进行清洁和其它维护。

发明内容

提出的解决方案消除了上述缺点。

其是基于目前不接触氧气的材料热分解方法，其中一批加工材料以导热材料制成的封闭压力容器的形式放置在反应器中，然后将反应器放置在预热的热室中，在不接触氧气产生的蒸汽、气体和热解气溶胶的情况下进行加热，根据反应器的起始材料类型和材料成分要求以及温度和压力值，持续调节反应器中材料的分解过程。至少分四个阶段进行，其中至少三个阶段为反应器加热，其方式如下：

-在第一阶段，将反应器预热至90至120℃的温度，处理后的材料不含水蒸气和空气；

-在第二阶段，将反应器加热至120至600℃，并从反应器中去除热解产生的热解气溶胶和气态物质；

-在倒数第二阶段，反应器仅加热到保持达到最高温度的程度，并从反应器中去除热解产生的热解气溶胶和气态物质；

新解决方案的原理是在不同高度逐渐加热反应器，在第一阶段和第二阶段，反应器在整个反应器高度范围内从底部下方和侧壁周围同时加热，但从上方加热除外，在倒数第二阶段，反应器仅从底部下方和侧壁周围加热至反应器高度的1/10至1/2。

将分解的材料优选地放置在反应器中，在所述层中，在反应器的下部1/10至高度的中间，通过将材料分散在反应器的凹底的中心突起物周围，留下自由空间，然后，当加热时，反应器的热不仅在底部和层的侧面提供，而且在材料层的中间。根据本发明，当反应器从下方加热时，通过中心突出物分内的热流和通过中心突出物分的热流，将热量引入分解材料层的中间。这样，热量进入材料层中间的上述自由空间。

优选地，将分解材料放置在腔体上方的反应器中，位于下部1/10至1/2反应器中的挡板上，从下方加热材料，绕过挡板下方腔体的热量，在整个分解过程中将分解材料留在挡板上。

优选地，使用包含多个开口的隔板来存储反应器中的分解材料，并在第二和倒数第二阶段之间插入激活相作为第三相，从而将反应器温度提高到560-700℃，值为6到200kPa。在所述温度和压力下，激活介质被引入反应器，进入挡板下方的空腔，在分散状态下，允许激活介质从下方流过挡板，分解物质向上流动，并从所述处与热分解一起排出反应器外部。

激活介质优选为基于蒸汽的激活介质。激活介质在第三阶段被送入反应器。在激活阶段，供给反应器的激活介质的最佳体积量为反应器体积的3至5倍。

在最后一个阶段，如有必要，在加热完成后，以反应器体积的1到2倍的量将氮气引入挡板下方的间隙，从而有效加速冷却。

对于第一阶段，最好将热室预热至150至300℃的温度。将反应器预热至90至120℃，并将反应器中的压力保持在3.5kPa以下。然后，当第一阶段发生时，在第二阶段中，反应器中的温度增加到120至600℃，并反应器中的压力进一步优选地增加到3.5至5.5kPa。这种升高的温度和压力保持2至3小时。倒数第二阶段(仅保持达到的最高温度)最好进行15至30分钟。

根据本发明的热分解装置包括至少一个反应器和用于加热反应器的热室，所述热室具有配备有电加热器的壁，并包括适合其形状和尺寸的床状凹陷，用于容纳反应器。反应器是由导热材料制成的压力容器，顶部有一个气密盖。所述盖具有至少一个用于搬运的手柄和至少一个用于逸出气态物质和气溶胶的出口。所述装置新方案的实质是热室和反应器的以下设计方案。热室由加热槽和位于加热槽上方且至少到达反应器盖的空心环构成。加热槽的高度为储存在其中的反应器的1/2至9/10。加热浴在床的墙壁和底部配备电加热器，其周围配备有一个双温度调节套，所述套填充有移动的传热介质。空心环置于加热槽和温度调节护套的壁上方，并与加热槽的温度调节护套相连，还填充有传热介质。与带温度调节套的加热槽、带空心环的加热管、带反应器的加热管、带空心环的温度调节套和带反应器的空心环接触的壁由导热材料组成。

加热槽的电加热元件优选地布置在至少三个上下的独立可控制的高度段中。

在用于插入和加热反应器的热室中形成的床优选具有圆柱形壁。床的底部是平的或凸的。床的形状和尺寸具有相应的圆柱形壁，最好与床的圆柱形壁邻接。反应器的底部至少在反应器的外围区域是凸的，即靠近底部边缘。这意味着底座和反应器的横截面均为圆形或椭圆形，底座的横截面形状与反应器的横截面形状相同，尺寸与反应器的底座周长相对应。反应器底部没有这种情况。它可以或可以不具有与底座底部相同的形状，以便根据本发明的反应器底部不必位于底座底部。

反应器的中心部分优选具有凹底，所述突起物形成朝向反应器内部的中空中心突出物，用于铺展和稀释待处理材料层，并用于从加热槽的加热底部向由此铺展的材料提供热量。

前段所述的中心突出物优选延伸至反应器高度的1/10至1/2的下部。

在加热浴床的底部和反应器内的材料空间之间，优选地在反应器内设置中空袋，其在底部由反应器的下部形成，在顶部由分隔反应器内空间的隔板形成。

隔板最好位于反应器高度的1/10和1/3下方。

优选地，隔板包括多个开口。可以使用筛网、筛网、格栅、穿孔不锈钢板等形式的隔板。优选地，至少有一根气管在隔板下方引出，并带有开口，所述开口穿过反应器盖，并穿过反应器中的空间向下进入隔板下方的袋中。

如果反应器包括一个中心突出物，则中心突出物的高度大于隔板所在的高度。

提出的热分解方法热分解装置特别适用于含碳化合物的有机物质的热分解，如橡胶、塑料、生物质、污水污泥等。因此，它们可用于多种废物的二级处理，如PET瓶，一般而言，塑料废物、废旧轮胎、农业废物、食品生产废物等。使用拟定装置进行热分解可获得各种添加剂、肥料、气体燃料、工业用油和润滑剂、氢气、活性炭和其它吸附剂、颜料、复合材料等产品。可以生产各种工业半成品，例如碳氢化合物、用于生产其它物质(如聚丙烯)的馏分、用于石化的液体产品、用于农业的固体产品。

所述装置的优点主要是提高热分解过程的经济性。在正在进行的热解过程中，无需重新定位反应器，从而消除了安全风险、不必要处理热反应器的必要性以及将热反应器从预热室移动到再热室时因当前情况而造成的热损失。通过向材料层中间供热以及在材料加工过程中减少加热器的加热，从而使向反应器供热的高度与分解材料层的沉降成比例降低，从而提高效率。根据本发明，可通过温度和压力控制，以及通过将激活介质供给反应器并以受控方式通过分解材料处理，来改进从材料中去除释放产物的过程。通过受控惰性气体供应加速最终冷却，也提高了工艺效率。

当以上述方式使用根据本发明的装置时，在不处理要求的操作的情况下实现每批的连续处理。

例如，与CZ专利304,835相比，一批处理速度提高30％，而不增加能耗。可以加工更多类型的材料。与现有状态下已知的其它文档相比，所述材质的分解效果明显更好。热分解后留在隔板上的固体残留物为纯碳，不含不需要的压载杂质。与现有状态相比，可通过热室出口获得可加工成更广泛产品的气体和气溶胶。

附图说明

本发明根据附图进行说明，其中附图显示：

图1是通过插入式反应器在热室中间取下的垂直截面的视图；

图2是从没有反应器的热室前部看，热室底座周围加热器的布置；

图3是具有插入反应器的热室俯视图；

图4是热室中底座下加热器的仰视图，加热器下的横截面；

图5是从穿过反应器中心的垂直截面看，带穿孔隔板和中心突出物的反应器；

图6是根据上图，反应器隔板本身的俯视图；

图7是无中心突出物的反应器，穿过反应器中心的垂直截面视图；

图8是根据上图，反应器隔板本身的俯视图；

图9是带有接线盒的热室仰视图；

图10运行期间的反应器加热方案，其中字母A、B、C、D表示过程的各个连续阶段。

1、反应器；2、热室；3、加热器；4、底座；5、盖；6、手柄；7、出口；8、加热槽；9、空心环；10、温度调节壳体；11、传热介质；12、接线盒；13、中心突出物；14、凹槽；15、隔板；16、开口；17、气管；18、底座；301、302、303、段。

具体实施方式

通过根据图1至图9对用于执行热分解的装置的构造的描述以及随后通过图10示意性地示出的所述装置的功能的描述来示出所提出解决方案的示例性设计。

所提出的解决方案的最优选设计如图1至图6和图9所示。所述装置由两个可分离的主体构成，即反应器1和用于加热的热室2。

热室2采用无焰炉的形式，炉壁配备有电加热器3，内部有空心底座4，其形状和尺寸适合容纳反应器1。

反应器1为中空压力容器，由导热材料制成，例如不锈钢，顶部设有气密盖5。盖5配备有三个用于搬运的手柄6和一个用于逸出气态物质和气溶胶的出口7。

如上所述，术语热室2在这里是指没有插入反应器1的加热装置，即熔炉。所述热室2由两个加热部件组成，上下布置，即加热槽8和位于加热槽8上方的空心环9。加热槽8达到放置在内部的反应器1的1/2至9/10高度。反应器1的高度在这里被理解为反应器1内由盖5关闭的高度尺寸，从底部的最低点到顶部的最高点，这是在盖5的底面中部的反应器1的演示形状的图形的情况下。加热槽8配备有电加热器3，电加热器3不仅位于底座4的侧壁中，而且位于底座4的底部，如图1、图2和图4所示。在这种特殊情况下，使用加热螺旋。加热槽8的表面部分在圆周周围设置有一个双温度调节壳体10。在热室2的工作状态下，所述双重温度调节壳体10中的中空空间填充有移动的传热介质11，例如油。空心环9放置在加热槽8上。空心环9的厚度使其同时位于加热槽8的壁上方以及温度调节壳体10上方。位于空心环9中的中空空间连接到温度调节壳体10的中空空间，并还填充有传热介质11。这种连接允许传热介质11倾倒在热室2的上部和下部，以加快加热或冷却。为了确保有效的热交换，需要为装置中的接触面选择合适的材料。加热槽8与温度调节壳体10、加热槽8与空心环9、加热槽8与反应器1、温度调节壳体10与空心环9以及空心环9与反应器1接触的壁由良好的导热材料组成，如铜、不锈钢、黄铜、铝、玻璃纤维、陶瓷、板岩、混凝土、丙烯酸酯聚合物或这些材料的组合。

位于底部上方的加热槽8的电加热器3被布置为三个相互上方的独立可控制高度部分301、302、303。所述布置如图2所示。分为301、302、303部分及其操作的可控性是通过常规技术手段实现的，例如通过图9所示的接线盒12，其可连接到控制单元。根据图9的接线盒12包含六对触点，其中一对触点是加热槽8底部加热器3的入口和出口，一对用于侧面第一部分301，一对用于第二部分302，一对用于加热器3的第三部分303，一对用于温度传感器(图中未显示)，一对作为备用。

用于插入反应器1的热室2中的底座4具有圆柱形壁和平底或凸底，反应器1还具有圆柱形壁和至少在外围部分凸出的底部，其中底座4和反应器1的圆柱形壁是最佳的。紧密地结合在一起。

反应器1的中心部分有一个凹面底部，所述突起物形成一个朝向反应器1内部的中空中心突出物13，用于从加热槽8的加热底部向待处理材料层提供热量。其延伸至反应器1高度的1/10至1/2。在加热槽8的底座4底部和材料空间之间，在反应器1内部形成一个空心凹槽14，在底部由反应器1的下部形成，即由其壁的下部和底部形成，在顶部由分隔反应器1内部空心空间的隔板15形成。隔板15位于反应器1高度的1/10和1/3处。在图1、图5和图6所示的反应器1的最佳变型中，隔板15设有多个开口16。在隔板15下方，一根气管17穿过隔板15，穿过反应器1的盖5，向下穿过反应器1的中空空间，然后穿过隔板15，进入隔板15下方的凹槽14。在所述示例性设计中，当反应器1包括隔板15和中心突出物13时，中心突出物13的高度大于隔板15所在的高度。具体地说，在这种情况下，中心突出物13的高度约为反应器1高度的1/3，隔板15的位置约为反应器1高度的1/8，因此中心突出物13在隔板15上方突出。如图6所示，具有多个开口16的隔板15可以是筛网、格栅或穿孔板的形式。在底部，反应器1有一个焊接的路缘石，形成一个底座18，防止在外部空间填充时翻倒。

反应器1的上述变型最适合处理颗粒和较小物体，如生物质、塑料、各种工业废物和各种材料的碎屑。

或者，根据待处理材料的成分和选择的处理方法，反应器1可在不激活材料的情况下进行调整或制造以供使用，从而不使用气管17。对于使用未激活的工艺变体，穿孔隔板15可替换为非穿孔隔板，或者反应器1可在不使用任何隔板15的情况下使用。因此，改性反应器1特别适用于通过开口16下落的材料的热处理，例如液体污水污泥或液体工业废物。

提出的解决方案的另一个变体是图7和图8所示形式的反应器1。反应器1与先前设计的不同之处在于它缺少中心突出物13。反应器1的底部具有简单的凸面形状。反应器1的优选设计包括具有多个开口16的隔板15和气管17。这是反应器1的变体，用于激活或不激活待处理材料。例如，反应器1的这种变体适用于对材料(如旧轮胎)进行热处理，这些材料体积相对较大，但为中空，并含有钢帘线，在加工前可防止容易研磨。

设计装置的所有变体都允许材料在不接触氧气的情况下进行热分解。

在插入反应器1之前，将热室2预热至150至300℃是有利的。

将一批待处理材料放入反应器1中。如果使用具有中心突起物13的反应器1，中心突出物13防止填充在反应器1中的材料在中间堆积，并材料围绕中心突起物13扩散。如果使用带有中心突出物13和隔板15的反应器，则材料会散布在隔板15上，并达到中心突出物13周围中心突出物13的高度。材料也可铺设在中心突出物13上方。如果使用没有中心突出物13的反应器1，则材料分布在整个隔板15上。如果使用非液态材料，反应器中的材料形成在中间最高的堆。

将带有配料的反应器1插入预热热室2中，并在盖5关闭时在没有氧气的情况下在那里加热。生成的蒸汽、气体和热解气溶胶通过出口7从反应器1的上部连续排放。然后将其输送至其它处理装置，尤其是冷却系统，以对最终产品进行分馏。在热室2中进行热处理期间，反应器1中材料的分解过程根据起始材料的类型以及反应器1中温度和压力水平对产品物质组成的要求进行连续调节。蒸汽、气体和气溶胶的不同组成部分逐渐从分解物质中释放出来。压力根据待处理材料以及从反应器1出口7获取的所需类型和质量的物质进行调节。

热室2中材料的热处理至少分四个阶段进行，其中反应器1至少分三个阶段加热，以便：

-在第一阶段，将反应器1预热至90至120℃的温度，处理后的材料不含水蒸气和空气，

-在第二阶段，将反应器1加热至120至600℃，并从反应器1中去除热解产生的热解气溶胶和气态物质，

-在倒数第二阶段，反应器1的加热仅在保持达到最高温度的范围内进行，并热解产生的热解气溶胶和气态物质从反应器1中去除，

-在最后阶段，停止加热，然后将反应器1从热室2中取出，并倒出残余材料。

反应器1的加热在不同高度逐渐进行。加热示意图如图10所示。在第一和第二阶段，在图10中字母A、B所示，热室2的所有电加热器3都在运行。加热器3的所有三个部分301、302和303在加热槽8的壁中以及底座4底部的加热器3周围加热。此外，它还通过空心环9加热。因此，反应器1的加热在热室2中材料热处理的第一阶段和第二阶段是密集的。热量从底座4的侧面和底部同时进入反应器1。除了从上面加热外，材料从各个方向加热。从下方，热量通过反应器1底部、凹槽14和隔板15。在反应器1的侧壁周围，热量沿反应器1的整个高度流动。如果使用具有中心突出物13形式的凹面底部凸起的反应器1，则从下方提供的热量一方面从下方加热材料层，另一方面进入中心突出物13并通过其进入材料层，从而加热远离反应器1轴的材料。通过中心突起物13在材料层中间的热供应显著提高了加热效率，特别是关于反应器1中的块状材料通常是在中间具有最大高度的堆形状的事实。

在第一阶段，反应器1中的压力最好保持在3.5kPa以下。在第二阶段，反应器中的压力最好增加到3.5至5.5kPa。反应器1中的温度和压力在第二阶段升高时的值最好在第二阶段保持2至3小时。

作为第三阶段，分解的物质最终被激活。所述阶段如图10所示，由字母C表示。如果使用包含具有多个开口16的隔板15和气管17的反应器1，则可以执行激活阶段。材料热解过程中是否包含激活阶段取决于用户的选择。他根据当前条件，特别是根据加工材料的类型、排放物质部分加工的其它相关装置的存在以及产品材料成分的要求来决定是否使用。在激活阶段，反应器1中的温度升高至560至700℃。反应器1中提到的所有温度均在盖5下测量，高度为反应器1高度的2/3至9/10。同样在激活阶段，加热器3的所有三个部分301、302、303、加热槽8底部的加热器3以及空心环9用于提高温度。传热介质11通过加热器3的加热进行加热，并从温度调节壳体10循环至空心环9，然后返回。所述阶段反应器1中所需的压力为6至200kPa。在上述升高的温度和压力下，基于水蒸气的激活介质通过气管17供应到反应器1中，进入凹槽14，形成隔板15下方的腔体。具体来说，其将是水蒸气，或水蒸气与外加剂。激活介质从下方流动，并通过隔板15和分解材料中的多个开口16分散，然后向上流动。当激活介质流经分解材料时，其流动会分解沉降颗粒，有助于向材料提供热量，同时有助于从分解材料中释放和去除物质。富含释放物质的释放介质上升至待处理材料上方，直至盖5，然后从盖5排出反应器1。在第三阶段期间，要供给反应器1的激活介质的最优选体积为反应器1体积的3到5倍。

在热分解过程中，由于水、空气和释放物质的损失，材料体积减小，其层高度降低。达到要求的最高温度后，材料体积充分减小，热处理的倒数第二阶段开始。如果未执行激活，倒数第二阶段为第三阶段。如果执行激活，倒数第二个阶段是第四个阶段。所述阶段如图10所示，并标有字母D。在倒数第二阶段，保持反应器1中达到的最高温度。传热介质11从空心环9排出，仅由电加热器3加热，因此反应器1仅从底部下方和侧壁周围加热至反应器1的1/10至1/2高度。倒数第二阶段最好进行15至30分钟。仅允许加热器3在底座4底部下加热，并部分303、302、301的加热受到限制，尤其是由下部301加热。将其最佳加热至材料高度，以降低加工材料下降残留物层的高度。当在此阶段使用多个部分303、302、301时，这些部分从上方逐渐关闭。材料充分分解后，进入最后阶段，即冷却。

最后一个阶段如图10所示，并标有字母E。在最后一个阶段，不再进行加热。另一方面，加热后，冷却发生。冷却速度可通过将氮气引入隔板15下方的间隙(即凹槽14)进行调节。一方面，其加速冷却，另一方面，排出热解气体的残留物。在材料加工的最后阶段，供给反应器1的氮气的经济体积是反应器1体积的1到2倍。如果双温控壳体10和空心环9中需要加速冷却，则冷传热介质11循环。如果包括隔板15，则在反应器1的整个处理过程中，分解的材料留在隔板15上。隔板15有助于材料的分配，有助于供应的介质和来自下方的热量的均匀分配，防止气管17口堵塞，有助于从加工材料中去除任何固体残留物，以及清洁和维护反应器1。

冷却后，将反应器1从底座4上拆下，打开盖5并取出其余材料。剩余物通常以粉末状碳的形式存在，但在存在无机物质的情况下，可能存在其它颗粒，例如在处理旧轮胎的情况下，除碳外，反应器1中还保留有钢丝绳。

Claims (17)

1.一种不接触氧气的材料热分解方法，其中一批加工材料以导热材料制成的封闭压力容器的形式放置在反应器(1)中，之后，将所述反应器(1)置于预热的热室(2)中，在不接触氧气的情况下加热，并从所述反应器(1)顶部排出蒸汽、气体和热解气溶胶，所述反应器(1)中的分解过程根据起始材料类型和所述反应器(1)中温度和压力值的材料组成要求以及气体和液体产品的不同组成部分进行连续调节，其中所述处理至少分四个阶段进行，其中至少三个阶段由所述反应器(1)加热，以便：

-在第一阶段，将所述反应器(1)预热至90至120℃的温度，处理后的材料不含水蒸气和空气，

-在第二阶段，将所述反应器(1)加热至120至600℃，并从所述反应器(1)中去除热解产生的热解气溶胶和气态物质，

-在倒数第二阶段，所述反应器(1)的加热仅在保持达到最高温度的范围内进行，并从所述反应器(1)中去除热解产生的热解气溶胶和气态物质，

-在最后阶段，停止加热，然后将所述反应器(1)从所述热室(2)中去除，并去除残余材料，

其特征在于，所述反应器(1)的加热在不同高度连续进行，在所述第一和第二阶段，所述反应器(1)的所述加热在所述反应器(1)的整个高度上从底部下方和侧壁周围同时进行，但从上方进行的加热除外；在所述倒数第二阶段，所述反应器(1)仅从底部下方和侧壁周围加热至所述反应器(1)高度的1/10至1/2。

2.根据权利要求1所述的热分解方法，其特征在于，将所述分解的材料放置在所述反应器(1)一层中，在所述层中，在所述反应器(1)的1/10处，通过围绕中心突起物(13)散布材料至所述反应器(1)的凹底，在中间留下自由空间，在所述反应器(1)被加热之后，还通过在下方加热所述反应器(1)，并通过所述中心突起物(13)将热量传递到由此留下的所述自由空间，在材料层的中间提供热量。

3.根据权利要求1和2所述的热分解方法，其特征在于，将所述分解材料放置在腔体上方的所述反应器(1)中，位于下部1/10至1/2所述反应器(1)中的所述隔板(15)上，然后通过所述隔板(15)下方的所述腔体传递热量，从下方加热所述材料，在所述反应器(1)的整个过程中，所述分解材料留在所述隔板(15)上的所述热室(2)中。

4.根据权利要求3所述的热分解方法，其特征在于，将所述分解材料放置在具有多个孔(16)的所述隔板(15)上，并在所述第二和倒数第二阶段之间，第三阶段包括激活阶段，其中所述反应器(1)中的温度上升至560至700℃，同时上升至6至200kPa，在此温度和压力下，激活介质被输送至所述隔板(15)下方的所述反应器(1)，其在分散状态下允许从下方通过所述隔板(15)流入所述分解材料，并进一步向上流经所述分解材料，然后与所述反应器(1)外部释放物质的热分解一起排出。

5.根据权利要求4所述的热分解方法，其特征在于，使用基于蒸汽的激活介质，所述激活介质在所述第三阶段期间以所述反应器(1)体积的3至5倍的量供给所述反应器(1)。

6.根据权利要求4和5所述的热分解方法，其特征在于，在所述加热完成后的所述最后阶段，将氮气以1至2倍于所述反应器(1)体积的量引入所述隔板(15)下方的所述反应器(1)，所述氮气从下方通过所述挡板(15)向上供给，然后将其与所述反应器(1)外释放的其它物质一起从所述反应器中排出。

7.根据权利要求1至6所述的热分解方法，其特征在于，对于所述第一阶段，所述热室(2)预热至150至300℃的温度，且所述反应器(1)中的压力保持低于3.5kPa，在所述第一阶段之后，所述反应器中的压力增加至3.5至5.5kPa，并将升高的温度和压力保持2至3小时。

8.根据权利要求1至7所述的热分解方法，其特征在于，倒数第二阶段进行15至30分钟。

9.一种用于根据权利要求1至8中任一项所述的材料热分解的装置，包括至少一个反应器(1)和用于对其进行加热的热室(2)，其中所述热室(2)具有配备电加热器(3)的壁，并包含至少一个具有底座(4)形状的凹陷，在形状和尺寸上适于容纳所述反应器(1)，而所述反应器(1)是由导热材料制成的压力容器，顶部有气密封盖(5)，当所述盖(5)配备有至少一个用于搬运的手柄(6)和至少一个用于逸出气态物质和气溶胶的出口(7)时，其特征在于，所述热室(2)从加热槽(8)开始布置，所述加热槽(8)的高度达到储存在其中的所述反应器(1)的1/2至9/10，从位于所述加热槽(8)上方的空心环(9)开始布置，并至少到达所述反应器(1)的所述盖(5)，其中所述加热槽(8)不仅在所述壁上设有电加热器(3)，而且在所述底座(4)的底部设有电加热器(3)，并在所述底座(4)的周围设有双层温度调节壳体(10)，所述壳体在圆周上填充有可移动的传热介质(11)，鉴于所述空心环(9)位于所述加热槽(8)壁的上方以及所述温度调节壳体(10)的上方，并其与所述温度调节壳体(10)连接且还填充有传热介质(11)，其中所述加热槽(8)与所述温度调节壳体(10)之间的所述壁、带有所述空心环(9)的所述加热槽(8)、带有所述反应器(1)的所述加热槽(8)、带有所述空心环(9)的所述温度调节壳体(10)以及带有所述反应器(1)的所述空心环(9)由导热材料构成。

10.根据权利要求9所述的热分解装置，其特征在于，位于所述加热槽(8)壁中的所述加热器(3)布置在至少三个上下独立可控制的高度段(301、302、303)中。

11.根据权利要求9和10所述的热分解装置，其特征在于，所述反应器(1)的底座(4)具有圆形或椭圆形横截面的圆柱形壁，且底部是平的或凸的，而所述反应器(1)具有与所述圆柱形壁相对应的形状和尺寸，所述圆柱形壁邻接所述底座(4)的壁，底部至少在外围区域是凸起的。

12.根据权利要求11所述的热分解装置，其特征在于，所述反应器(1)具有朝向所述反应器(1)内部的底部凹面的中心部分，所述凹面形成中空的中心突出物(13)，用于从所述加热槽(8)的底部向所述待处理材料层提供热量。

13.根据权利要求12所述的热分解装置，其特征在于，所述中心突出物(13)延伸至所述反应器(1)高度的1/10至1/2。

14.根据权利要求10至13所述的热分解装置，其特征在于，在所述加热槽(8)的所述底座(4)的底部和材料空间之间，在所述反应器(1)内部形成中空凹槽(14)，在所述反应器(1)下部的底部和顶部通过所述隔板(15)形成，对所述反应器(1)内的空间进行分区。

15.根据权利要求14所述的热分解装置，其特征在于，所述隔板(15)位于所述反应器(1)高度的1/10和1/3处。

16.根据权利要求14和15所述的热分解装置，其特征在于，所述隔板(15)包括多个开口(16)，而穿过所述反应器(1)的所述盖(5)的至少一根气管(17)被引到所述隔板(15)下方，并向下穿过所述反应器(1)中的空间，其通向所述凹槽(14)。

17.根据权利要求14至16所述的热分解装置，其特征在于，如果所述反应器(1)包括中心突出物(13)，则所述中心突出物(13)的高度大于所述隔板(15)所在的高度。

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