CN1328308C - 一种工业化废塑料油化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业化废塑料油化装置，它包括供料系统、加料系统、反应系统、油气焦渣分离系统、排渣系统、油品分馏系统和冷凝冷却油气分离系统，其特征在于：所述反应系统包括一连接所述加料系统和油气焦渣分离系统的反应管，所述反应管的外壁环设有加热装置。本发明由于设置了一连接加料系统和油气焦渣分离系统的管道反应系统，特别是在将反应系统的反应管设置为转动的，并固定设置通长的刮焦板，或者设置固定的反应管，在反应管内设置转动的旋转轴和反应驱动叶片，因此不但结构简单，节省占地面积，而且工艺操作简单，可以较方便地实现废塑料油化生产过程的连续化和自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种废塑料油化装置，特别是关于一种可以实现管道裂解反应的工业化废塑料油化装置。
背景技术
已成为社会公害的废塑料，通过热解或催化裂解转化为高质燃油是处理这类“白色污染”的一种有效的变废为宝能源再生的好方法。废塑料油化工艺及设备的核心技术是其反应装置，反应装置是全装置的心脏，它关系到能否高温连续进料，能否提供足够的反应热及能否安全地连续地完成高温排渣等三大工艺问题，而这些问题又是该技术能否实现工业化，有无好的经济效益、效益的关键问题。30多年来，国内外固体废物处理环保领域都在不断研究开发和改进废塑料油化技术及其设备，已发表的专利和专利申请等有关文献已近200篇，但涉及反应工艺及设备等核心技术的专利和文献尤为鲜见，多数的均为裂解实验结果报道，管道化裂解反应装置，当前尚未见有报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，可以实现高温连续进料、反应、排渣的工业化废塑料油化装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种废塑料油化装置，它包括供料系统、加料系统、反应系统、油气焦渣分离系统、排渣系统、油品分馏系统和冷凝冷却油气分离系统，其特征在于：所述反应系统包括一连接所述加料系统和油气焦渣分离系统的反应管，所述反应管的外壁环设有加热装置。
所述反应管的两端分别转动地连接所述加料系统的螺筒和油气焦渣分离系统的排渣罐，且靠近所述反应管两端分别设置一滚轮，所述两滚轮转动地支撑在两支撑辊上，所述反应管的一端设置一由电机带动的传动装置；所述反应管内设置有3～8条通长的与沿所述反应管旋转方向略有倾斜的刮焦板，所述刮焦板一端固定连接所述加料系统螺管，另一端固定连接所述油气焦渣分离系统排渣罐。
所述电机带动的传动装置包括分别连接在所述电机输出轴和反应管上的链轮，以及连接所述两链轮的链条。
所述电机带动的传动装置包括分别连接在所述电机输出轴和反应管上，且相互啮合的齿轮。
所述反应管的一端顶部通过阀门连接所述加料系统螺筒的底部出口，所述反应管的另一端固定连接所述油气焦渣分离系统的排渣罐；所述反应管内设置一由电机带动的旋转轴，所述旋转轴上设置有反应驱动叶片，所述旋转轴两端分别设置有密封支撑装置。
所述密封支撑装置为机械密封环。
所述密封支撑装置为盘根箱。
所述加热装置包括环设在所述反应管的外壁的烟气炉膛，所述烟气炉膛通过一排火焰通气孔连接一燃烧室，所述燃烧室的一端设置一燃烧器，另一端设置一导向锥，所述烟气炉膛的出口通过烟道和引风机连接烟囱。
所述加热装置为环绕所述反应管的电加热装置。
所述电加热装置为远红外炉、微波炉中的一种。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置了一连接加料系统和油气焦渣分离系统的管道反应系统，因此不但结构简单，节省占地面积，而且工艺操作简单，可以较方便地实现生产过程的连续化和自动化。2、本发明将反应系统的反应管设置为转动的，将通长的刮焦板设置为固定的，且与顺着转动方向稍有一定倾斜，因此当物料进入反应管后，在反应管的转动作用和刮焦板的导向作用下，会在反应管内翻滚搅拌向前推进，充分裂解反应，使反应速度和反应深度都可以得到提高。3、本发明另一种反应管是固定连接加料装置和油气焦渣分离装置，依靠设置在反应管内的转动轴和反应驱动叶片，对物料进行挤压推进，同样可以达到连续反应，充分裂解提高反应速度和反应深度的目的。4、本发明围绕反应管设置了环向加热装置，不但加热均匀，充分利用能源，而且可以通过调节反应管或旋转轴的转速和加热装置的温度对反应过程进行控制和调节。5、本发明的燃烧室一端设置燃烧器，另一端设置一用于辐射导热的导向锥，并通过一排火焰通气孔与烟气炉膛连通，点火和操作方便，供热和排烟顺畅。6、本发明可以根据装置的处理能力和废塑料裂解反应速度及反应完全程度可以通过调节加料系统的转速、管道反应系统的转速、加热炉炉温、排渣螺旋挤出机的转速，以及催化剂的添加量，方便地实现对整体设备的调节，安全可靠。本发明可以适用于废塑料催化裂解油化过程，也可适用于废轮胎废橡胶催化裂解油化炭化过程。
附图说明
图1是本发明结构示意图
图2是本发明管道反应系统的另一实施
图3是图1中刮焦板设置A-A截面示意图
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明由七个系统组成，即供料系统1、加料系统2、管道反应系统3、油气焦渣分离系统4、排渣系统5、油品分馏系统6和冷凝冷却油气分离系统7(图1和图2中各自有一些结构在图中省略)。
供料系统1包括斗式提升机101和高位料仓102，提升机101将破碎好的废塑料碎块输送到高位料仓102内，高位料仓102中下部锥体部位设置有不断转动的拨料爪103，防止碎料在高位料仓102内形成“架桥”阻塞现象，使碎料顺利散落到下部出料口104，并送入加料系统2。
加料系统2包括螺筒201、螺轴202、螺旋叶片203、驱动电机204、驱动控制器205及设置在螺筒201两端的密封支撑206，从料仓102送入的碎塑料被转动着的螺旋叶片203强力推出，并进入管道反应系统3。
管道反应系统3包括旋转反应管301，反应管301的一端转动地连接螺筒201，另一端转动地连接油气焦渣分离系统4的排渣罐401，反应管301的两端由密封支撑206支撑。在反应管301内壁设置有3～8条通长的沿反应管301旋转方向略呈一定倾斜的刮焦板302(如图3所示)，刮焦板302的两端一端固定在加料系统的螺筒201上，另一端固定在油气焦渣分离系统4的排渣罐401上。在反应管301两端分别设置有一滚轮303，在两滚轮303底部支撑有两滚动轴承304。在反应管301一端设置有一驱动电机305带动的传动机构306，驱动控制器307连接驱动电机305。传动机构306可以是驱动电机305带动的链轮链条传动副，也可以是驱动电机305带动的齿轮传动副。在反应管301的外壁设置有环形的烟气炉膛308，连接烟气炉膛308设置一燃烧室309，烟气炉膛308和燃烧室309之间通过一排火焰通气孔310连通。在燃烧室309的一端设置由燃烧器，燃烧室309末端设置一火焰辐射锥311，以加强热辐射能力，提高热效率。燃烧室309的燃料可以是系统自产的裂化气，也可以是自产的燃油，还可以是排出的废渣。在烟气炉膛308的出口设置有连接烟囱的烟道312和引风机313。废塑料被推入转动的反应管301后，在略有倾斜的刮焦板302的作用下，缓慢地向下向前翻滚推进。从废塑料进入反应管301到产物导出反应管301，应保证有足够的时间和热量，在高温加热和催化剂作用下进行充分进行裂解反应，生成燃油蒸汽，裂化气和焦渣，加热温度和时间可以根据系统的处理量进行调节。
从反应管301引出的裂解生成油蒸汽、裂解瓦斯和焦渣进入油气焦渣分离系统4。油气焦渣分离系统4的排渣罐401内设置有传动轴402，传动轴402由电机减速机403带动，在传动轴402的下部设置刮渣破焦搅拌浆叶404。排渣罐401上部设置有油蒸汽和瓦斯导出口405，油气由此进入油品分馏系统6。在排渣罐401底部出口406设置一常开的安全排渣阀407(如图2所示)，焦渣通过排渣阀407进入排渣系统5。
排渣系统5的功能是把从排渣罐401排出的焦渣安全地密封连续地排出系统。如图1所示，排渣系统5包括排渣密封螺旋挤出机501、驱动电机502、驱动控制器503，围绕螺旋挤出机501外围设置冷却水/加热蒸汽两用夹套504，在螺旋挤出机501的出口设置焦渣水池505及捞焦链条输送带506。其运作过程如下：从反应管301产生的焦渣落入排渣罐401后，被强力的刮渣破焦搅拌桨叶404推入排渣罐401底部，进入螺旋挤出机501上部入口后，被缓慢地推向出口端，并不断落入出口端下部的焦渣水池505。在螺旋挤出机501内的焦渣正常运行时温度高，进入大气易着火，在两用夹套504内通入冷却水，以调节焦渣排出温度。但是在开工刚启动阶段或某些特殊情况下，当焦渣温度过冷易凝时，则反而需要适当加热，故可以在两用夹套504内通入热蒸汽，以便处理凝结事故。落入焦渣水池505的焦渣遇水冷却，由浆状物凝为固体焦渣，即不断地由捞焦链条输送带506输送出系统，并可作为高热值的燃料(热值6000～7000千卡/公斤)使用。如果焦渣为灰渣时，焦渣水池505可以不放水；如果系统处理的是废轮胎橡胶，则从螺旋挤出机501排出的将是含有10～15％细钢丝的炭黑粉，后续系统需用磁铁装置将钢丝与炭黑粉分离，炭黑粉进一步经破碎机研细装袋，可作为新制轮胎的炭黑填料。另外，本发明系统如果处理的是废轮胎橡胶，则需要加长管道反应系统3的反应管301，反应管301的后段裂解温度也需进一步提高，以便炭黑中的挥发份和灰份可进一步降低，使之符合新制轮胎炭黑填料的要求。
油品分馏系统6包括油气分馏塔601，其可以是一填料分馏塔或塔盘分馏塔，如图2所示，油气进口405上方设置格栅板602，用以支承塔内的鲍尔环填料。格栅板602之下，油气进口405之上的塔壁上设置一混合油气出口603，供生产混合油时使用，但一般不使用。格栅板602以上设置重柴油馏分(含蜡柴油馏分)集油箱604及其侧线油抽出口605；重柴油馏分集油箱604以上设置轻柴油馏分集油箱606及轻柴油馏分侧线抽出口607；塔顶设置冷却水盘管608，用以提供塔顶热回流。塔顶一侧还设置有冷回流入口609，塔顶冷热回流使全塔产生精馏作用，将汽油、轻柴油、重柴油及重油各馏分分馏。
冷凝冷却油气分离系统7中汽油馏分蒸汽和裂化气从塔顶逸出进入的冷凝冷却器701，汽油馏分被冷凝冷却后进入油气分离塔702，油气分离塔702塔顶逸出裂化气，进入真空泵703，被抽至气体回收及安全系统704。真空泵703通过与其连接的微负压调控器保证全装置的加料、反应、排渣、分馏和油气分离各系统处于微负压操作。
上述实施例中，管道反应系统3还可以采用以下结构方式，将管道反应系统3设置在加料系统2的下部，其包括螺旋反应管321，反应管321内设置旋转轴322和裂解反应驱动叶片323，旋转轴322两端单独设置与外隔绝的机械密封环或盘根箱324和支撑轴承325，旋转轴322一端连接一变频调速驱动电机326，并设置一变频控制器327，以控制旋转轴322的转速，本实施例与上述实施例最大的区别是反应管321不转动，旋转轴322带动驱动叶片323转动。反应管321周围设置环形高温烟气炉膛328将大量热量传给反应管321内的废塑料，进行裂解反应。燃烧室329设置在环形高温烟气炉膛328下部，燃烧室329与环形烟气炉膛328通过一排火焰通气孔330相连，由此向反应管321内的废塑料提供裂解所需反应热。在燃烧室329末端设置一火焰辐射锥331，燃烧室329的燃料与前述相同，可以采用各种燃料。烟气炉膛328的烟气出口设置一烟气脱黑除尘装置332，然后再通过连接在烟道333中的引风机334将烟气排出系统。
本实施例中，加料系统2的出口设置在底部，反应管321的入口设置在顶部，二者之间设置一波形热补偿器335和一常开的加料阀336。塑料在螺筒201内被预热、软化、挤压至出口，通过波形热补偿器335和一常开的加料阀336进入管道反应系统3。
上述各实施例中，也可以不设置燃烧室309、329和烟气炉膛308、328，而代之以电加热系统，电加热系统可采用远红外炉或微波炉等，效率高较省电。电热元件可以采用节电型的金属浴加热套或板块。但是使用电加热操作费用昂贵，而且装置所产生的裂化气只能在另行设置的压缩冷却分离系统回收液化气(C3-C4)，而干气(C1-C2)只能放火炬，但是对于用电费用低廉的地方会非常方便、安全、效率高。
上述各实施例中，废塑料裂解反应速度和处理量可以通过调节加料系统2的螺轴202转速，反应管301的转速或反应管321内旋转轴322转速，燃烧室309(或329)的温度，排渣系统5的螺旋挤出机501转速，以及催化剂加入量等五个因素而达到。该五个因素可以通过控制系统自动调节或分别遥控调节，而具体的调节设置不是本发明的发明点，在此不再赘述。
本发明的主要发明点是管道反应系统3，其它各部分系统是可以有所变化的，而且可以采用现有技术中的各种结构。
Claims (16)
1、一种工业化废塑料油化装置，它包括供料系统、加料系统、反应系统、油气焦渣分离系统、排渣系统、油品分馏系统和冷凝冷却油气分离系统，其特征在于：所述反应系统包括一连接所述加料系统和油气焦渣分离系统的反应管，所述反应管的外壁环设有加热装置，所述反应管的两端分别转动地连接所述加料系统的螺筒和油气焦渣分离系统的排渣罐，且靠近所述反应管两端分别设置一滚轮，所述两滚轮转动地支撑在两支撑辊上，所述反应管的一端设置一由电机带动的传动装置；所述反应管内设置有3～8条通长的与沿所述反应管旋转方向略有倾斜的刮焦板，所述刮焦板一端固定连接所述加料系统螺管，另一端固定连接所述油气焦渣分离系统排渣罐。
3、如权利要求2所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电机带动的传动装置包括分别连接在所述电机输出轴和反应管上的链轮，以及连接所述两链轮的链条。
4、如权利要求2所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电机带动的传动装置包括分别连接在所述电机输出轴和反应管上，且相互啮合的齿轮。
5、如权利要求1或2或3或4所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置包括环设在所述反应管的外壁的烟气炉膛，所述烟气炉膛通过一排火焰通气孔连接一燃烧室，所述燃烧室的一端设置一燃烧器，另一端设置一导向锥，所述烟气炉膛的出口通过烟道和引风机连接烟囱。
6、如权利要求1或2或3或4所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置为环绕所述反应管的电加热装置。
7、如权利要求5所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置为环绕所述反应管的电加热装置。
8、如权利要求6所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电加热装置为远红外炉、微波炉中的一种。
9、如权利要求7所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电加热装置为远红外炉、微波炉中的一种。
10、一种工业化废塑料油化装置，它包括供料系统、加料系统、反应系统、油气焦渣分离系统、排渣系统、油品分馏系统和冷凝冷却油气分离系统，其特征在于：所述反应系统包括一连接所述加料系统和油气焦渣分离系统的反应管，所述反应管的外壁环设有加热装置，所述反应管的一端顶部通过阀门连接所述加料系统螺筒的底部出口，所述反应管的另一端固定连接所述油气焦渣分离系统的排渣罐；所述反应管内设置一由电机带动的旋转轴，所述旋转轴上设置有反应驱动叶片，所述旋转轴两端分别设置有密封支撑装置。
11、如权利要求10所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述密封支撑装置为机械密封环。
12、如权利要求10所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述密封支撑装置为盘根箱。
13、如权利要求10或11或12所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置包括环设在所述反应管的外壁的烟气炉膛，所述烟气炉膛通过一排火焰通气孔连接一燃烧室，所述燃烧室的一端设置一燃烧器，另一端设置一导向锥，所述烟气炉膛的出口通过烟道和引风机连接烟囱。
14、如权利要求10或11或12所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置为环绕所述反应管的电加热装置。
15、如权利要求13所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述加热装置为环绕所述反应管的电加热装置。
16、如权利要求14所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电加热装置为远红外炉、微波炉中的一种。
17、如权利要求15所述的一种工业化废塑料油化装置，其特征在于：所述电加热装置为远红外炉、微波炉中的一种。
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