TWI401309B - 連續式蒸汽裂解設備及供其使用之裂解爐 - Google Patents

Description

連續式蒸汽裂解設備及供其使用之裂解爐

本發明係關於一種連續式蒸汽裂解設備，尤其關於一種具有獨特運輸結構之連續式蒸汽裂解設備，其尤其適用於廢輪胎之處理。

關於廢輪胎的回收流程，大致可分成兩種。一是物理處理方式，將廢輪胎粉碎後，分離鋼絲、尼龍及橡膠，然後回收橡膠製成再生膠。惟，由於再生膠屬於再製物，品質較差不適宜再作為生產輪胎之原料，供回收再利用的資源效能不高，經濟價值低。另一則是合併化學手段之處理方式，於將廢輪胎粉碎後，添加適當比例的催化劑，在適當的溫度及壓力下進行裂解，以裂解出氣體、混合油品及碳黑、及殘留物等。其中，混合油品可再以適當方式(如分餾法)分離出輕油、汽油、煤油、柴油與重油等高經濟價值的副產物，從而使廢輪胎得以充分回收再利用。

由上述說明可知，以裂解方式處理廢輪胎較具有實質上的回收效益，因此，目前之研發大多針對此一方式。於此，傳統之廢輪胎裂解技術可大分為批次裂解及連續式裂解兩種。批次裂解主要係將欲裂解之廢輪胎置於一裂解爐中，加熱該裂解爐以進行裂解反應。待裂解反應完成之後，先經例如降溫及減壓等處理程序，再取出裂解後之產物，其後再於爐中裝入另一批次之待裂解廢輪胎以進行處理。此一方式之一缺點為，於各批次之間均需對裂解爐進行一升溫/降溫程序且需中斷裂解反應，從而限制處理速度、致使產能不彰。再者，於完成每一批次之處理之後，均需打開裂 解爐將產物取出以再次填充待裂解物料，此舉除無法有效利用所得之裂解氣體，亦容易造成粉塵及裂解氣體之逸散。緣此，目前多採用連續式裂解方式處理廢輪胎，以節省時間、成本及提高產能且降低對環境之危害。

目前較常用之連續式裂解裝置可區分為連續式批次裂解裝置及連續式裂解裝置。其中，連續式批次裂解裝置如台灣專利第366304號(TW 366304)中所揭露者，其係採用數個並聯之裂解爐，每一裂解爐均能個別控制而不互相影響，從而以依續操作該等並聯裂解爐之方式，達到連續進行裂解之目的。亦即，當一裂解槽反應完成後能單獨進行降溫、取出裂解產物及重新裝料。然而，此種連續式批次裂解爐，雖能連續執行裂解反應，卻仍須不斷針對各爐體進行重複的升/降溫、取出裂解產物及重新裝料等步驟；此外，由於需各自獨立操作每一裂解槽，反而使得該連續式批次裂解裝置在操作上更顯複雜。再者，此種利用複數個裂解爐以進行連續裂解之裝置勢必相對龐大且笨重，因此在實際應用上亦有其侷限性。

緣此，近來已發展出不需以多個裂解爐並聯操作之連續式裂解爐。例如，台灣專利第361356號(TW 361356)揭露一連續式裂解裝置，其係包含一垂直設置之攪拌棒，其中，於攪拌棒上設有攪桿及螺旋輸送器，藉此以協助廢橡料之攪拌、預熱、裂解及防止架橋現象產生。然而，此一裂解裝置仍沿用乾式裂解法，利用例如惰性氣體之乾燥氣體以承載帶出所產生之裂解氣體。乾式裂解法容易因裂解氣體所產生之壓力而導致裂解爐因無法承載而發 生爆炸；此外，不同的待裂解物料於裂解處理後通常或多或少會產生有害氣體，例如，廢輪胎於裂解處理過程通常會產生含硫氣體，若未加以處理，則會致使裂解所得之產物具有較高的含硫量，降低所得產品之品質。

有鑒於習知裂解裝置之缺點，本發明提供一種裂解裝置，可在不增加裂解爐數目之前提下連續進行裂解，且不會造成裂解爐內之堵塞或產生架橋現象。再者，本發明裝置可連續進行裂解反應，屬連續式裂解方法，毋須對裂解裝置進行升/降溫等之繁複操作步驟。此外，本發明裝置藉由蒸汽之使用，除能降低裂解爐內氣體壓力過高所致爆炸之可能性、降低裂解裝置的潛在危險，且能有效將裂解所產生之硫份溶於蒸汽中並隨蒸汽帶出，進而降低產物中的含硫量及污染可能性。

本發明之一目的在於提供一種裂解爐，其係包含一反應室及一或多個軸向運輸結構。其中，該反應室係設有一進料口及一出料口，該一或多個軸向連輸結構係安置於該反應室內，且各該運輸結構係具有一中心軸且包含一或多個螺旋區段與一或多個葉片區段，該葉片區段於該中心軸方向上之總長度為該連輸結構長度的5%至35%。該裂解爐可用於連續式蒸汽裂解裝置，以於其中進行裂解反應，尤其可適用於廢輪胎之裂解回收處理。

本發明之另一目的在於提供一種連續式蒸汽裂解設備，其係包含一熱源產生器、一燃燒室、以及一過熱蒸汽產生器。該燃燒室係與該熱源產生器相連通，且其內設有一反應室、及一或多個軸 向運輸結構。該反應室設有一進料口及一出料口，該一或多個軸向運輸結構係安置於該反應室內，且該過熱蒸汽產生器係與該反應室相連通。各該運輸結構係具有一中心軸且包含一或多個前進區段與一或多個混合區段，其中，該混合區段於該中心軸方向上之總長度為該運輸結構長度的5%至35%。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本發明之基本精神以及本發明所採用之技術手段與較佳實施態樣。

本發明裂解爐包含一設有一進料口及一出料口之反應室，以及一或多個設於反應室內之軸向運輸結構。各運輸結構包含一中心軸且於中心軸上設有複數個螺紋結構以及複數個葉片結構，從而構成一或多個僅包含螺紋結構之螺旋區段以及一或多個僅包含葉片結構之葉片區段。各該螺紋結構/葉片結構與相鄰螺紋結構/葉片結構之間距係相同或不同。較佳地，係使各該葉片區段具實質上相同之長度，且使各該螺旋區段具實質上相同之長度。於一具體實施態樣中，各該運輸結構係包含彼此交錯設置之複數個螺旋區段及葉片區段。

裂解爐中之反應室較佳為管式反應室，但不以此為限。所謂「管式反應室」乃泛指其內部容納物料之空間為一類似於管狀之長條空間的任何合宜反應器。從而，使得由進料口進入反應室之物料，得於反應室內進行反應之同時，亦經由反應室內之運輸結構而沿運輸結構之中心軸逐漸前進，最後於出料口輸出反應室。

於本發明裂解爐中，由於所設運輸結構包含葉片區段，故可於待裂解物料沿運輸結構中心軸方向傳輸的過程中，於葉片區段進行攪拌混合，使物料於反應室內之裂解更為均勻、完全。經發現，當用於例如廢輪胎之裂解處理時，若葉片區段之比例過低，將無法達到所欲之攪拌混合效果，而若葉片區段之比例過高，則易因廢輪胎所含鋼絲之纏繞，導致反應室阻塞。因此，通常係控制使運輸結構中之葉片區段於該中心軸方向上之總長度為該運輸結構長度的5%至35%。較佳地，葉片區段之總長度係不超過運輸結構長度的30%，且更佳係不低於運輸結構長度的10%。

可經由任何合宜之驅動裝置(如電動馬達)以驅動該運輸結構，並可視實際需要(如待裂解物料之種類、成份及大小)調整運輸結構之螺紋轉速，以控制待裂解物料於反應室內的停留時間。

視需要地，反應室可包含多個反應區，各該反應區均安置有上述軸向運輸結構且彼此相連通，以使待裂解物料能於反應區間傳輸。此處所謂之「連通」，可為任何合宜形式，例如：透過管線連通或反應區彼此相鄰而僅以開孔相通。透過上述多個反應區之安置，可於避免使單一運輸結構承載過高負荷之情形下，仍達到充分裂解之效果。此外，另可透過如上下安置之方式來安排各反應區，充分利用可用空間。

本發明另提供一種連續式蒸汽裂解設備，其包含一熱源產生器、一燃燒室、及一過熱蒸汽產生器。

熱源產生器係用以提供連續式蒸汽裂解裝置所需之熱。於本發明之一實施態樣中，該熱係以高溫氣體之形式提供，透過例如燃 燒爐之合宜設備，以燃油或裂解回收之可燃氣體燃燒而提供。較佳係採用能利用裂解回收之可燃氣體之熱源產生器，以節省能源需求，降低操作成本。

燃燒室係與熱源產生器相連通，以承接該熱源產生器所提供之熱，以於其中進行裂解反應。燃燒室係包含一反應室及一位於反應室內之軸向運輸結構。於一實施態樣中，係利用適當之管路將熱源產生器所產生之熱源導入燃燒室內，以使反應室達裂解反應所需之溫度。反應室內之待裂解物料則透過軸向運輸結構而逐漸前進且適時攪拌混合，從而達成均勻之裂解。

傳統批次裂解必須在裂解反應完成後，透過額外的人力或機械動作而取出裂解反應之產物，不但耗時費力，且裂解反應進行時，並無有效之裝置適當攪動反應中之物料，因此往往無法獲致均勻、充分反應的裂解效果。不同於傳統批次裂解裝置，本發明設備於反應室內所設置之軸向運輸結構係包含前進區段，以在反應進行之同時推進待裂解物料，且包含混合區段以在推進待裂解物料之過程中，適當地將其攪動，從而使物料之裂解更為均勻，使裂解反應更加完全。此外，裂解所產生的產物亦能藉由配置於反應室內之運輸結構而送出反應室，繼續後續的加工處理，大大提升效能及效益。

於本發明之一實施態樣中，係採用具有螺旋區段作為前進區段及葉片區段作為混合區段之軸向運輸結構。各該螺旋區段係包含一或多個螺旋結構，且各該葉片區段係包含一或多個葉片結構。較佳地，該螺旋區段及該葉片區段係以一適當比例交替配置，亦 即，於軸向運輸結構包含相互交替之葉片區段及螺旋區段。視需要地，可調整兩區段之比例。以裂解廢輪胎為例，若混合區段之比例過低，將無法獲致所欲之攪拌混合效果，而若其比例過高，則易因廢輪胎所含鋼絲之纏繞，導致反應室阻塞。於此，經發現，就裂解廢輪胎而言，以一運輸結構之總長度計，混合區段之配置比例以約為5%至35%為宜，較佳不超過運輸結構長度的30%，更佳係不低於運輸結構長度的10%。因此，可以本發明裂解爐以提供此連續式裂解裝置所需之反應室及軸向運輸結構，以葉片區段為混合區段，且以螺旋區段為前進區段，其相關結構與均等修飾係如上所述，於此不再贅述。

過熱蒸汽產生器係與燃燒室內之反應室相連通，用以提供溫度高於100℃之過熱蒸汽，以作為裂解反應氣態產物之承載氣體。過熱蒸汽產生器本身可設置有一蒸汽機，用以產生蒸汽。所產生之蒸汽續經加熱後形成高溫的過熱蒸汽，其中，加熱方式可為任何合宜形式，如電熱式、燃燒式、或以高溫氣體加熱之氣熱式等。亦可使用一不具蒸汽產生裝置之過熱蒸汽產生器，於此一態樣中，過熱蒸汽產生器除與燃燒室內之反應室相連通外，更與一外接之蒸汽來源相連通，以將連通傳來之蒸汽加熱形成過熱蒸汽。

為有效利用能源，可視需要將過熱蒸汽產生器或過熱蒸汽產生器中將蒸汽轉變成過熱蒸汽之元件部份，與反應器併同安置於燃燒室內，以有效利用來自熱源產生器之熱。於本發明之一實施態樣中，過熱蒸汽產生器係設計成一管狀結構，環繞於燃燒室內之反應室的外壁。管狀結構之一端與反應室相連通，另一端則與一 蒸汽來源相連通，從而在不需任何額外加熱裝置之情形下，藉由熱源產生器所提供之熱，在加熱反應室的同時，一併加熱過熱蒸汽產生器，提供過熱蒸汽。此即，以熱源產生器所產生之高溫氣體同時加熱燃燒室內之反應室及過熱蒸汽產生器，以提供裂解反應所需之溫度及提供過熱蒸汽。

上述蒸汽來源可來自例如一蒸汽產生器，其可為任何合宜形式(如電熱式、燃燒式、或減壓加熱等)之蒸汽鍋爐，或來自其他製程所產生之蒸汽。此外，蒸汽產生器可具有或不具有燃燒機。於使用不具有燃燒機之蒸汽產生器實施態樣而言，係使蒸汽產生器與燃燒室相連通，以將加熱反應室(及過熱蒸汽產生器)後之餘熱導入蒸汽產生器，將水加熱而產生蒸汽，或者直接利用熱源產生器所提供之熱以供產生蒸汽之用。此外，以使用具有燃燒機之蒸汽產生器的實施態樣中，可藉由燃油及/或裂解回收之可燃氣體的燃燒，以提供形成蒸汽所需之熱。

視所處理之物質而定，裂解反應可能產生各式氣體、液體及/或固體產物。為有效回收利用裂解產物，本發明連續式蒸汽裂解設備可視需要另包含一或多個分離裝置。舉例言之，於應用於廢輪胎之處理時，裂解產物包括裂解油、可燃氣體及水等氣態油氣產物，以及鋼絲與碳黑等固態物料產物，因此，可於本發明連續式蒸汽裂解設備之下游，進一步包含一裂解油氣處理系統及/或一裂解物料處理系統。

裂解油氣處理系統一般係用以處理自反應室導出之氣體產物，其可包含一用以分離油氣所可能含有之固體雜質之淨化裝置、冷 卻油氣用之冷凝裝置、分離經冷凝液體中之水份之油水分離裝置及/或進一步處理經分離之水分的廢水處理裝置。當然，裂解油氣處理系統亦可視需要另包含其他分離裝置。

淨化裝置，若使用時，通常係與反應室相連通，以去除裂解反應所可能產生之粉塵/微粒(例如：碳黑微粒)。於一實施態樣中，係使用一具有脈衝逆洗功能之高溫過濾裝置作為淨化裝置，其通常配置一過濾元件，如金屬濾網或陶瓷濾筒以達去除粉塵/微粒，「脈衝逆洗」之原理及技術係習知技藝者所能輕易瞭解者，於此不加贅述。一般不具逆洗功能之過濾裝置，如強力下吸式過濾裝置，其過濾功能往往隨著過濾操作的進行而遞減，此係由於其濾網受到過多自氣體中濾除的微粒或粉塵堵塞所致。使用逆洗功能之過濾設備可有效防止前述堵塞現象，使反應得以連續進行。於使用脈衝逆洗過濾裝置時，可例如使過熱蒸汽產生器與高溫過濾裝置相連通，藉由過熱蒸汽產生器以間歇性地提供高溫過濾裝置過熱蒸汽；或者可將後續分離裂解油氣程序所得之可燃氣體，回送導入高溫過濾裝置中，以實現脈衝逆洗進而維持濾網之流通量。

冷凝裝置係經由降溫冷凝手段，以冷卻裂解產物之氣體成份，使其分離為例如裂解油、水、及可燃氣體等。可視需要採用任何合宜之冷凝裝置，一般而言，係使用一或多個相串連之冷凝器，以達到分離多種成分之效果，以利後續利用。於一實施態樣中，冷凝裝置係由兩個串聯之冷凝器所組成，且位於淨化裝置之下游，以確保氣體成份中之微粒或粉塵能先由淨化裝置所濾除，不會進入冷凝設備中，堵塞設備或影響分離後產物之經濟價值。

於裂解油氣之處理過程中，由於油份之凝結溫度較高，勢必將首先於冷凝裝置中分離出來。為避免冷凝後之油份因其較高的黏滯性而阻塞冷凝器，較佳係於冷凝裝置之前端採用一U型管路，且使冷卻水於管內流動，欲冷凝之氣體成份則由U型管路外側流過。如此，以使冷凝後之油份自然滴落冷凝器底部並送出，而非採習知之冷凝方式(即欲冷凝物質行經管內，利用管外之冷卻水冷凝)，從而有效避免油份阻塞之可能，確保裝置能連續進行。

裂解物料處理系統可視需要包含各式合宜之物理/化學分離裝置。一般而言，裂解物料處理系統係包含一分離裝置(例如篩選機、磁選機)及一磨碎裝置(如研磨機)，以進一步加工裂解反應之固體產物。以處理廢輪胎為例，可於裂解物料處理系統包含一篩選機、一磁選機、及一研磨機。其中，篩選機係與反應室相連通，以自裂解反應所產生固體產物中初步篩除廢輪胎所含之鋼絲，經初步去除鋼絲後之固體產物續經磁選機以進一步分離鋼絲(及金屬成分)，最後再以研磨機將最終產物研磨至所欲之大小以供回收利用。此外，亦可視需要於研磨機下游採用一分揀設備，以進一步分揀研磨後之產物。

本發明裂解爐及連續式蒸汽裂解裝置可用於各式物料之裂解處理，例如廢輪胎、廢塑膠、廢木材、及農業生質廢料等，較佳係用於處理廢輪胎。

為更清楚地了解本發明內容，下文係配合圖式例示性說明本發明裂解爐及連續式蒸汽裂解設備之一實施態樣，其可用以處理廢輪胎。於各圖中，各元件大小僅供說明參考，並非代表真實尺寸 比例

首先參考第1圖，顯示裂解爐1之示意圖，其中裂解爐1包含一反應室11、一驅動裝置13、一進料口151、一出料口153、一裂解油氣出口155、一二次精煉入口157、以及一連通口17。反應室11包含上下安置之一第一反應區113及一第二反應區115，第一反應區113及第二反應區115係藉由連通口17相互連通。參考第2圖，其係第1圖所示裂解爐1之剖面圖，反應室11於第一反應區113及第二反應區115內各別安置有一軸向運輸結構21，且每一運輸結構21均與相對應之驅動裝置13連接。各運輸結構21具有一中心軸211且包含多個螺旋區段213與多個葉片區段215。第3圖顯示第一/第二反應區113/115之局部放大圖，L2代表單一螺旋區段之長度，且L3代表單一葉片區段之長度。螺旋區段213與葉片區段215之長度，係以各區段於中心軸211方向上所佔中心軸211之長度計。一般係控制使單一運輸結構21之各葉片區段長度(L3)之總和，為該運輸結構21長度之5%至35%。

廢輪胎由進料口151餵入反應室11，於其中進行裂解反應。裂解產生之裂解油氣由裂解油氣出口155輸出，裂解後之固體產物則由出料口153輸出。廢輪胎於反應室11中係先進入第一反應區113，於其中透過運輸結構21之轉動而於進行裂解反應同時沿運輸結構21之軸向逐漸前進，其中，於行經葉片區段215時會作短暫停留，隨葉片區段之葉片的旋轉而進行攪拌混合。由於第一反應區113與第二反應區115係上下安置，當裂解中之廢輪胎前進至連通口17時，便會掉落至第二反應區115，循第二反應區115 中之運輸結構21的轉動而前進，並繼續進行裂解。裂解後之固體產物由出料口153輸出，裂解過程中產生之油氣產物則由裂解油氣出口155輸出。

接著，請參考第4圖及第5圖，第4圖係本發明連續式蒸汽裂解設備之一實施態樣的配置示意圖，主要包含一燃燒室31、一燃燒爐33、及一蒸汽鍋爐39。其中，如第5圖所示，燃燒室31內設有一如第1圖所示之裂解爐1以及一環繞裂解爐1之反應室11的管狀過熱蒸汽產生器311。

以下進一步說明於此實施態樣中，用以處理燃燒室31所產生裂解油氣之裂解油氣處理系統。如第4圖所示，裂解油氣處理系統包含一高溫過濾裝置351、一由第一冷凝器352a與第二冷凝器352b所構成之冷凝裝置、一油水分離槽357、一氣體穩定槽355、及一廢水處理器359。燃燒室31設有一裂解油氣出口155與一第一熱風出口P19，出口155與一高溫過濾裝置351之裂解油氣入口P1相連通且出口P19與蒸汽鍋爐39之第二熱風入口P20相連通。高溫過濾裝置351除裂解油氣入口P1外，另具有一油氣出口P2與一逆洗氣體入口P25，其中，出口P2係與一第一冷凝器352a之第一冷凝入口P3相連通，入口P25於本實施態樣中則用以導入過熱蒸汽產生器311所產生之過熱蒸汽。第一冷凝器352a除第一冷凝入口P3外，另具有一第一液體出口P4及一第一氣體出口P5，以分別與一油槽353之油槽開口P9及一第二冷凝器352b之第二冷凝入口P6相連通。第二冷凝器352b除第二冷凝入口P6外，另具有一第二液體出口P7及一第二氣體出口P8，以分別與油水分 離槽357之第二液體入口P10及一氣體穩定槽355之第二氣體入口P11相連通。氣體穩定槽355除第二氣體入口P11外，另具有一可燃氣體出口P15與燃燒機33之燃料口P16相連通，出口P15亦可視情況進一步與逆洗氣體入口P25相連通(未繪示)。

燃燒爐33除燃料口P16外，另具一出風口P17與燃燒室31之第一熱風入口P18相連通。油水分離槽357除第二液體入口P10外，另具有一油分出口P12及一水分出口P13，分別與油槽353之油槽開口P9及廢水處理器359之廢水入口P14相連通。

於此一蒸汽裂解裝置之實施態樣中，另包含一裂解物料處理系統以處理反應室11所產生之固體產物。如第4圖所示，裂解物料處理系統係包含一篩選機371、一磁選機373、一第一袋式集塵機377a及一第二袋式集塵機377b。篩選機371具有一次加工入口P27、一次加工氣體出口P28及一次加工固體出口P29，其中，入口P27係與反應室11之出料口153相連通，以承接反應室11所產生之固體產物，並藉由出口P28及P29分別與第二袋式集塵機377b之熱氣入口P22及磁選機373之二次加工入口P30相連通。磁選機373另具有一二次加工出口P31與研磨機375之三次加工入口P32相連通，研磨機375再藉由三次加工出口P33與第一袋式集塵機377a之過濾入口P34相連通。

第二袋式集塵機377b除第三熱風入口P22外，另具一第三熱風出口P23與廢氣處理器379之廢氣入口P26相連通。同時，蒸汽鍋爐39藉由一第二熱風出口P21與第二袋式集塵機377b之第三熱風入口P22相連通及藉由一蒸汽出口P24與過熱蒸汽產生器311 相連通。

以下將說明如何以上述例示之蒸汽裂解處理設備以處理廢輪胎，於此，視需要地，可於進行裂解之前，先以如破碎機或切碎機之前處理裝置對廢輪胎進行一前處理，使其具有合宜之大小。之後，將具合宜大小之廢輪胎顆粒(通常，切碎至粒徑約5公分至7公分)以約每小時進料1000公斤的速度，由進料口151餵入裂解爐1之反應室11中，此時裂解爐1外之溫度係維持在700℃至1000℃之間，以加熱過熱蒸汽產生器311並維持反應室11溫度於350℃至550℃，較佳於350℃至480℃。同時，將過熱蒸汽產生器311所產生之過熱蒸汽導入反應室11中參與裂解反應。

廢輪胎顆粒藉由運輸結構21於反應室11中交替經過前進區及混合區(亦即交替經過反應室11內之螺旋區段213及葉片區段215)以充分地裂解。於此，請參考第6圖，其繪示待裂解物料22，如廢輪胎顆粒，於反應室11中之第一反應區113內的行進方式；即物料22於螺旋區段213向前推進並逐漸堆積，到達葉片區段215經攪拌混合，再漸漸落入下一個螺旋區段213繼續向前推進。當物料輸送至第一反應區113尾端時，剩餘之碳黑混合物及未裂解之廢輪胎顆粒經由連通口17落至第二反應區115繼續進行裂解反應，其於第二反應區115之行進方式實質上與在第一反應區113中相同。於反應同時，裂解反應所產生之油氣傳送至裂解油氣處理系統；而非氣體之裂解物料則傳送至裂解物料處理系統，或可視需要經由二次精煉入口157投入第二反應區115中再次精煉。詳言之，裂解油氣進入高溫過濾裝置351，利用如高溫蒸汽脈衝逆 洗法去除碳黑微粒。一般而言，可採用具有一多孔性陶瓷濾筒或金屬濾網之高溫過濾裝置351，操作溫度控制於約280℃至450℃，過濾速度則為1公分/秒至3公分/秒。

隨後，將去除碳黑微粒之裂解油氣進行一冷凝程序，通常為兩階段之冷凝程序。具體言之，如第4圖所示，先將裂解油氣導入第一冷凝器352a以將裂解油氣之溫度降至約110℃，冷凝所得油份可待後續加工以再利用；剩餘之裂解油氣續送至第二冷凝器352b，以將裂解油氣之溫度降至約40℃，冷凝分離所得之油份亦可待後續加工以再利用，所得水份則視需要經一廢水處理程序，以供利用或排放廢棄。冷凝後之裂解氣體則可視需要經一氣體穩定處理後，送入燃燒爐33以進一步提供本發明方法所需之熱源。

於裂解廢輪胎之情況下，待裂解物料通常包含如鋼絲等金屬成份，反應後產生之裂解產物可先行一篩選程序，如將裂解產生之非氣體裂解物料傳送至篩選機371以初步分離鋼絲與碳黑並使裂解物料降溫(一般係降至低於100℃)。於此步驟中，殘留在裂解物料中之氣體成份係被送入第二袋式集塵機377b，以去除碳黑微粒，隨後經廢氣處理器379處理後予以排放。經初步移除鋼絲之裂解物料則再送至磁選機373，以進一步分離鋼絲及碳黑，隨後將所得碳黑加以研磨至所欲尺寸。通常，係將碳黑研磨至能通過200孔(mesh)之篩網的大小，以供回收再利用。

於本實施態樣中，在操作初期係以柴油或燃料油當作燃燒爐33之燃料，待裂解反應開始後則可利用裂解反應所得之可燃氣體作為燃料以降低成本。其中，燃料之流量約80公升/小時。燃燒爐 33所產生之高溫氣體係以例如風車抽引之方式，導入燃燒室31中，將燃燒室31內之溫度維持在700℃至1000℃，並加熱裂解爐1及過熱蒸汽產生器311，以使得裂解爐1之反應室11達到裂解反應所需之溫度，約350℃至550℃。燃燒室31內之高溫氣體接著可傳送至蒸汽鍋爐39，供加熱形成蒸汽。於此，本發明亦不排除使用本身具備一燃燒機之蒸汽鍋爐39的態樣；換言之，可藉由來自燃燒室31反應後之高溫氣體、燃燒爐33所產生的熱風、及/或本身所配置之另一燃燒機，加熱蒸汽鍋爐39以產生蒸汽；同樣地，該另一燃燒機之燃料亦可使用裂解反應所產生之可燃氣體以降低成本。

另一方面，蒸汽鍋爐39所產生之蒸汽係供過熱蒸汽產生器311產生過熱蒸汽，且可用以供高溫過濾裝置351進行蒸汽脈衝逆洗以去除微粒。詳言之，蒸汽鍋爐39所產生之蒸汽係藉由蒸汽出口P24將部分蒸汽傳送至過熱蒸汽產生器311中，隨後蒸汽在管狀過熱蒸汽產生器311中前進的同時，受到燃燒室31內的高溫氣體加熱，最終形成過熱蒸汽。其中，部分過熱蒸汽係導入至反應室11中作為裂解反應之承載氣體；部分則藉由逆洗氣體入口P25導入至高溫過濾裝置351，供其進行定時或不定時之脈衝逆洗，以有效避免裝置阻塞的情況。其中，如前所述，亦可利用經氣體穩定槽355穩定後所得可燃氣體，藉由逆洗氣體入口P25送入高溫過濾裝置351以進行脈衝逆洗程序。於此，可視整體裝置之能源/物料配置及情況，搭配組合利用過熱蒸汽及可燃氣體，例如交替使用來自過熱蒸汽產生器311之過熱蒸汽及氣體穩定槽355 之可燃氣體。

綜上所述，本發明裂解爐之一特點在於其運輸結構具有5%至35%之葉片混合區段，此係經過本案發明人無數次測試所得之結果，不僅能避免僅使用螺旋結構時，因攪拌不充分而使得裂解反應不完全的現象，同時亦可避免過高比例的葉片結構造成設備之阻塞現象，如廢輪胎之鋼絲的纏繞。

再者，本發明連續式蒸汽裂解設備除可利用上述裂解爐外，更可包含一淨化裝置及/或一具有U型管路設計的冷凝器。其中淨化裝置可去除裂解氣體中的微粒(如碳黑微粒)，提升油品品質並避免後續冷凝設備的堵塞且降低後續精製油品所需之成本，且此處所收集之微粒(如碳黑微粒)亦具較高經濟效益。此外，本發明所用冷凝器藉由其內部U型管路之設計，冷卻水行經管內，裂解油氣走外側通道，能有效避免阻塞現象。

另一方面，本發明連續式蒸汽裂解設備係使用過熱蒸汽作為承載氣體，一方面能避免傳統乾式裂解容易發生的爆炸現象，另一方面能降低裂解產物的硫份含量，確保產物的經濟價值。

綜合以上優點使得本發明設備能連續且有效率的進行物料的裂解，尤其是裂解廢輪胎，且所得之產物具有較高的經濟價值。

上述實施例僅為例示性說明本發明之實施態樣，並闡述本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者在不違背本發明之技術原理及精神下，可輕易完成之改變或安排，均屬本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍係如後附申請專利範圍所列。

1‧‧‧裂解爐

11‧‧‧反應室

113‧‧‧第一反應區

115‧‧‧第二反應區

13‧‧‧驅動裝置

151‧‧‧進料口

153‧‧‧出料口

155‧‧‧裂解油氣出口

157‧‧‧二次精煉入口

17‧‧‧連通口

21‧‧‧運輸結構

211‧‧‧中心軸

213‧‧‧螺旋區段

215‧‧‧葉片區段

22‧‧‧物料

P1‧‧‧裂解油氣入口

P2‧‧‧油氣出口

P3‧‧‧第一冷凝入口

P4‧‧‧第一液體出口

P5‧‧‧第一氣體出口

P6‧‧‧第二冷凝入口

P7‧‧‧第二液體出口

P8‧‧‧第二氣體出口

P9‧‧‧油槽開口

P10‧‧‧第二液體入口

P11‧‧‧第二氣體入口

P12‧‧‧油份出口

P13‧‧‧水份出口

P14‧‧‧廢水入口

P15‧‧‧可燃氣體出口

P16‧‧‧燃料口

P17‧‧‧出風口

P18‧‧‧第一熱風入口

P19‧‧‧第一熱風出口

P20‧‧‧第二熱風入口

P21‧‧‧第二熱風出口

P22‧‧‧第三熱風入口

P23‧‧‧第三熱風出口

P24‧‧‧蒸汽出口

P25‧‧‧逆洗氣體入口

P26‧‧‧廢氣入口

P27‧‧‧一次加工入口

P28‧‧‧一次加工氣體出口

P29‧‧‧一次加工固體出口

P30‧‧‧二次加工入口

P31‧‧‧二次加工出口

P32‧‧‧三次加工入口

P33‧‧‧三次加工出口

P34‧‧‧過濾入口

31‧‧‧燃燒室

33‧‧‧燃燒爐

351‧‧‧高溫過濾裝置

352a‧‧‧第一冷凝器

352b‧‧‧第二冷凝器

353‧‧‧油槽

355‧‧‧氣體穩定槽

357‧‧‧油水分離槽

359‧‧‧廢水處理器

371‧‧‧篩選機

373‧‧‧磁選機

375‧‧‧研磨機

377a‧‧‧第一袋式集塵機

377b‧‧‧第二袋式集塵機

379‧‧‧廢氣處理器

39‧‧‧蒸汽鍋爐

L1‧‧‧中心軸長度

L2‧‧‧螺旋區段長度

L3‧‧‧葉片區段長度

311‧‧‧過熱蒸汽產生器

第1圖係本發明裂解爐之一實施態樣的側視圖；第2圖係本發明裂解爐之一實施態樣的剖面圖；第3圖係第2圖之裂解爐的局部放大圖；第4圖係本發明連續式蒸汽裂解設備之示意圖；第5圖係本發明連續式蒸汽裂解設備之過熱蒸汽產生器及裂解爐之側視圖；以及第6圖係本發明裂解爐中物料行進方式之局部示意圖。

1‧‧‧裂解爐

13‧‧‧驅動裝置

113‧‧‧第一反應區

115‧‧‧第二反應區

151‧‧‧進料口

153‧‧‧出料口

155‧‧‧裂解油氣出口

157‧‧‧二次精煉入口

17‧‧‧連通口

21‧‧‧運輸結構

211‧‧‧中心軸

213‧‧‧螺旋區段

215‧‧‧葉片區段

L1‧‧‧中心軸長度

Claims (27)

1. 一種用於連續式廢輪胎蒸汽裂解設備之裂解爐，包含一管式反應室設有一進料口及一出料口，以及一或多個軸向運輸結構安置於該管式反應室內，其中各該運輸結構具有一中心軸且包含一或多個螺旋區段與一或多個葉片區段，該等葉片區段於該中心軸方向上之總長度為該運輸結構長度的5%至35%。
2. 如請求項1所述之裂解爐，其中該等葉片區段之總長度為不超過該運輸結構長度的30%。
3. 如請求項1所述之裂解爐，其中該等葉片區段之總長度為不低於該運輸結構長度的10%。
4. 如請求項1所述之裂解爐，其中該運輸結構係包含複數個螺旋區段與複數個葉片區段彼此交錯排列。
5. 如請求項4所述之裂解爐，其中各該螺旋區段具一實質上相同之長度且各該葉片區段具一實質上相同之長度。
6. 如請求項1所述之裂解爐，其中該管式反應室包含多個相連通之反應區，且各該反應區分別安置有一該運輸結構。
7. 如請求項6所述之裂解爐，其中該管式反應室係包含二反應區。
8. 一種連續式廢輪胎蒸汽裂解設備，包含：一熱源產生器；一燃燒室與該熱源產生器相連通，且其內設有：一管式反應室設有一進料口及一出料口；及一或多個軸向運輸結構安置於該管式反應室內，各該 運輸結構具有一中心軸且包含一或多個前進區段與一或多個混合區段，該等混合區段於該中心軸方向上之總長度為該運輸結構長度的5%至35%；及一過熱蒸汽產生器，與該管式反應室相連通。
9. 如請求項8所述之設備，其中該熱源產生器係一燃燒爐。
10. 如請求項8所述之設備，另包含一蒸汽產生器，與該過熱蒸汽產生器相連通。
11. 如請求項10所述之設備，該蒸汽產生器係一蒸汽鍋爐。
12. 如請求項8所述之設備，其中該等混合區段之總長度為不超過該運輸結構長度的30%。
13. 如請求項8所述之設備，其中該等混合區段之總長度為不低於該運輸結構長度的10%。
14. 如請求項8所述之設備，其中該運輸結構係包含複數個前進區段與複數個混合區段彼此交錯排列。
15. 如請求項14所述之設備，其中該等前進區段與該等混合區段係各別具有一實質上相同之長度。
16. 如請求項8所述之設備，該前進區段係一螺旋區段，且該混合區段係一葉片區段。
17. 如請求項8所述之設備，其中該過熱蒸汽產生器係安置於該燃燒室內。
18. 如請求項17所述之設備，其中該過熱蒸汽產生器係呈管狀且環繞於該管式反應室外側。
19. 如請求項8所述之設備，其中該管式反應室包含多個相連通 之反應區，且各該反應區分別安置有一該運輸結構。
20. 如請求項19所述之設備，其中該管式反應室係包含二反應區。
21. 如請求項8所述之設備，其更包含一裂解油氣處理系統，其包含一淨化裝置及一冷凝裝置，其中該淨化裝置係位於該管式反應室之下游。
22. 如請求項21所述之設備，其中該淨化裝置係一高溫過濾裝置，與該過熱蒸汽產生器相連通。
23. 如請求項21所述之設備，其中該冷凝裝置係包含二或多個串聯之冷凝器，且其中在一端之冷凝器係與該熱源產生器相連通，另一端之冷凝器則與該淨化裝置相連通且具有一供冷卻水流過之U型管路。
24. 如請求項23所述之設備，其更包含一氣體穩定槽，位於該冷凝裝置與該熱源產生器之間，且與該高溫過濾裝置相連通。
25. 如請求項21所述之設備，其中該裂解油氣處理系統更包含一油水分離裝置及/或一廢水處理裝置。
26. 如請求項8所述之設備，更包含一裂解物料處理系統位於該管式反應室下游，其包含：一篩選機；一磁選機；以及一研磨機。
27. 如請求項8所述之設備，其另包含一前處理裝置於該管式反應室上游與其進料口連通，該前處理設備係一切碎機。