CN1391088A - 用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔。它具有密闭立式塔体，在塔体上端设有上刮料搅拌装置、轮胎进料口及裂解气出口，塔体内依次设有上部空心加热圆盘、下部空心冷却圆盘，并分别与塔体外侧的烟道气分配系统、冷却水进出口集箱相通，在塔体下设有下刮料搅拌装置及塔底碳黑出口。该裂解塔操作弹性大，裂解性能好，运转连续可靠，且劳动强度小，是一种性能良好的热裂解设备。其主要特点如下：1)能耗小；2)调节控制方便，适应性强；3)操作密闭，无杂质进入，无裂解气泄漏，品质与安全有保证；4)设备重量轻，采用立式结构，占地面积小；5)运转稳定，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，每年报废轮胎的数量迅猛增长。这些废轮胎大都被视作垃圾露天堆放或者被简单地填埋和焚烧掉。废轮胎的大量堆积不仅占用空间与耕地，而且会污染环境、滋生蚊虫、传染疾病。同时废轮胎的大量堆放也为火灾埋下了隐患，加拿大、美国及日本等国都有因废轮胎燃烧而引起火灾的报道。填埋尽管可以避免火灾的发生，但会造成耕地减少和地下水的污染。焚烧则会增加大气中二氧化碳、二氧化氮、碳氢化合物等有害物质的含量。因此与废泡沫塑料造成“白色污染”一样，有人称废旧轮胎为“黑色污染”。目前对这种黑色污染的环保处理方法为再生利用技术。再生利用技术可分为简单再生利用和改性再生利用两大类。简单再生利用目前已出现如废轮胎翻新以及废旧轮胎磨制精细胶粉等技术，这些方法工艺简单，但再生产物的性能欠佳，经济效益差，且不能从根本上解决废橡胶的污染问题。改性再生利用是最为理想的废轮胎回收方法，其中改性的主要途径是高温裂解技术，即将切割过的轮胎料块通入一定设备进行热馏，把轮胎橡胶裂解为可燃气和液态油，以及碳黑产品。这种方法既避免了废轮胎对环境的污染，又变废为宝，产生了可观的经济效益，因此越来越受到各国的重视。但在热裂解技术的实现过程中，尤其是将该技术从实验室规模扩展到大规模工业化生产的过程中，能否成功设计出满足裂解条件的裂解设备是问题的关键。它的设计好坏将直接影响到该工艺过程的实现以及整个生产的成本和收益。从文献资料来看，国外这方面研究目前比较成功的主要有加拿大R.coy等人开发的以熔融盐为传热介质的裂解设备。该设备采用双层加热盘片卧式结构，优点是安装方便、密封要求低、较易实现真空操作。但其对操作要求很高，若运行过程发生断电等事故，一旦熔融盐发生冷却、凝固，将导致整套装备的报废。国内也设计了回转筒结构的裂解塔。该设备本体以一定速度回转，同时为提高传热效果，本体外壁设置有螺旋带，内壁设有翅片。由于该结构存在着大直径回转筒的动密封问题，因此不易采用分段加热方式，而若仅采用单段加热方式，则裂解反应集中区为烟道气的低温区，为确保橡胶小块达到一定的裂解温度，必须有较高的进口烟气温度。在处理量加大，裂解炉本体长度加长时，问题更加突出。另外本体外壁螺旋带与外壳之间也为动密封，且裂解反应中烟气流速一般高达20m/s以上，因此烟道气易发生短路，如果控制不当将大大降低传热系数。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔。
它具有密闭立式塔体，在塔体上端设有上刮料搅拌装置、轮胎进料口及裂解气出口，塔体内依次设有上部空心加热圆盘、下部空心冷却圆盘，并分别与塔体外侧的烟道气分配系统、冷却水进出口集箱相通，在塔体下设有下刮料搅拌装置及塔底碳黑出口。
该裂解塔操作弹性大，裂解性能好，运转连续可靠，且劳动强度小，是一种性能良好的热裂解设备。其主要特点如下：
1)能耗小。一般只在开车之初消耗燃料油，运行稳定后可以直接将裂解产生的不凝可燃气直接引入燃烧室供给燃烧，且经过裂解炉热交换的高温烟道气排出后可作为余热锅炉的热源，从而有效实现节能与环保；
2)调节控制方便，适应性强。可通过改变圆盘层数、搅拌耙叶的角度和数量、上部主电机的转速等来调节橡胶块在加热盘上的滞留时间，以适应不同类型轮胎的裂解；
3)操作密闭，无杂质进入，无裂解气泄漏，品质与安全有保证；
4)设备重量轻，采用立式结构，占地面积小；
5)运转稳定，操作方便。
附图说明
附图是用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔结构示意图。
具体实施方式
用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔具有密闭立式塔体9，在塔体上端设有上刮料搅拌装置1、轮胎进料口10及裂解气出口2，塔体内依次设有上部空心加热圆盘3、下部空心冷却圆盘4，并分别与塔体外侧的烟道气分配系统8、冷却水进出口集箱7相通，在塔体下设有下刮料搅拌装置6及塔底碳黑出口5。
所说的塔上部空心加热圆盘3为大小相间静止排列的空心加热盘，其中大盘中心开有大孔，外边缘与塔壁设有小间隙，小盘中心开有小孔，外边缘与塔壁间设有大环向间隙，大小盘内部均设有螺旋形流道，并通有高温烟气。
上刮料搅拌装置1的主动轴上设有多个与上部空心加热圆盘3相配合的耙臂，在耙臂上设有耙叶，其中与大盘相配合的耙臂上的耙叶向内倾斜，与小盘相配和的耙臂上的耙叶则向外倾斜。
塔下部空心冷却圆盘4为静止排列的大小两个空心盘，其内部通有低温的循环冷却水介质。
下刮料搅拌装置6的主动轴上设与下部空心冷却圆盘4相配合的耙臂，在耙臂上倾斜设有耙叶，其中与大盘相配合的耙臂上的耙叶向内倾斜，与小盘相配和的耙臂上的耙叶向外倾斜，同时在下部锥形封头部位设有搅拌桨。
塔体外侧烟道气分配系统8包括烟道气进口管、出口管、集箱和整体膨胀节，其中进口管、出口管与塔体9间采用三层密封结构，作为第一级密封，另集箱外部罩有整体膨胀节，焊接在塔体9上，作为第二级密封件。
裂解塔上部布置的多层空心加热圆盘是完成裂解反应的主要场所，其内部通有700～750℃的高温烟气(由裂解产生的可燃气体燃烧调温后送入)，使加热盘的盘面温度保持在500～600℃水平，以确保轮胎料块的充分裂解。
切割成小块(10～20mm)的废轮胎料块从塔顶加料口进入裂解塔，在耙叶的翻动搅拌下，从大盘外缘向内缘作螺旋线移动，最后从大盘内孔落入下层小盘。小盘上的料块在耙叶推动下，从小盘内缘向外缘呈螺旋线移动，到达外缘后再从小盘与塔壁间的环隙落到下一层大盘。如此内外交替，在加热盘上不断吸热升温，最终完成热裂解过程。裂解生成的工业碳黑经下部冷却盘冷却后从裂解塔底部连续排出，油气产品则从塔顶的油气出口管被风机抽出，并送冷凝器冷凝。
上、下主电机均采用调速电机，对废轮胎粒料的停留时间进行控制，保证裂解反应的完成。整塔多处实施温度、压力监测。
Claims (6)
1.一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于它具有密闭立式塔体(9)，在塔体上端设有上刮料搅拌装置(1)、轮胎进料口(10)及裂解气出口(2)，塔体内依次设有上部空心加热圆盘(3)、下部空心冷却圆盘(4)，并分别与塔体外侧的烟道气分配系统(8)、冷却水进出口集箱(7)相通，在塔体下设有下刮料搅拌装置(6)及塔底碳黑出口(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于所说的塔上部空心加热圆盘(3)为大小相间静止排列的空心加热盘，其中大盘中心开有大孔，外边缘与塔壁设有小间隙，小盘中心开有小孔，外边缘与塔壁间设有大环向间隙，大小盘内部均设有螺旋形流道，并通有高温烟气。
3.根据权利要求1所述的一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于所说的上刮料搅拌装置(1)的主动轴上设有多个与上部空心加热圆盘(3)相配合的耙臂，在耙臂上设有耙叶，其中与大盘相配合的耙臂上的耙叶向内倾斜，与小盘相配和的耙臂上的耙叶则向外倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于所说的塔下部空心冷却圆盘(4)为静止排列的大小两个空心盘，其内部通有低温的循环冷却水介质。
5.根据权利要求1所述的一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于所说的下刮料搅拌装置(6)的主动轴上设与下部空心冷却圆盘(4)相配合的耙臂，在耙臂上倾斜设有耙叶，其中与大盘相配合的耙臂上的耙叶向内倾斜，与小盘相配和的耙臂上的耙叶向外倾斜，同时在下部锥形封头部位设有搅拌桨。
6.根据权利要求1所述的一种用于废轮胎裂解回收工业碳黑和燃料油的立式裂解塔，其特征在于所说的塔体外侧烟道气分配系统(8)包括烟道气进口管、出口管、集箱和整体膨胀节，其中进口管、出口管与塔体(9)间采用三层密封结构，作为第一级密封，另集箱外部罩有整体膨胀节，焊接在塔体(9)上，作为第二级密封件。
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