TWI649519B - Vacuum thermal cracker - Google Patents

Abstract

本發明為一種能夠有效保護環境的真空熱裂解裝置，其包括有機座及設置於機座的線圈爐，於機座設有放置平台，於放置平台設有用於連接抽氣管路的抽氣孔及用於連接注氣管路的注氣孔，於線圈爐設有能夠形成氣密狀態的爐槽，於爐槽設有呈螺旋環繞形態設置且能夠對待處理物進行加熱的感應線圈。本發明的真空熱裂解裝置，能夠以抽真空及以感應線圈加熱的方式，讓產業廢棄物在無氧的環境進行裂解，有效地避免有毒物質與氧聚合而污染環境，達到保護環境的實用效能。

Description

真空熱裂解裝置

本發明涉及一種廢棄物的回收處理設備，尤指一種能夠有效保護環境的真空熱裂解裝置。

隨著各項科技用品的發展，產生了大量的印刷電路板(PCB)、電子基板、含汞物質及含重金屬物質等產業廢棄物，這些產業廢棄物含有許多重金屬及石化成分，具有回收再利用的價值，並且若是任意丟棄將會造成嚴重的水源、空氣和土壤等環境汙染。例如，印刷電路板含有玻璃纖維、環氧樹脂及金、銀、銅、錫、鈀等金屬成分。

目前對於廢棄電路板的回收方式大都是採取焚燒法或強酸剝離法的方式來進行回收處理。其中，採取焚燒法來處理廢棄電路板，將會產生大量的有毒物質和懸浮微粒，這些有毒物質在冷卻過程會與氧分子聚合而產生戴奧辛及多氯聯苯等劇毒成分，會造成環境的嚴重污染。採取強酸剝離法來處理廢棄電路板，例如TW I585238號「利用鹽酸回收印刷電路板中金屬之方法及TW I542417號「含金屬的印刷電路板廢料之資源化處理方法」等專利文獻所示，主要是利用鹽酸、硝酸或王水等強酸來剝離貴重金屬進行回收，不過處理後的含錫廢液將會造成汙染及後續處理的成本。

為解決目前採取焚燒法或強酸剝離法來處理產業廢棄物，容易造成環境污染的問題，本發明提出一種真空熱裂解裝置，能夠以抽真空及以感應線圈加熱的方式，讓產業廢棄物在無氧的環境進行裂解，避免有毒物質與氧聚合而污染環境，有效達到保護環境的實用效能。

本發明解決技術問題提出一種真空熱裂解裝置，包括：一機座，其設有一個以上的放置平台，於所述的放置平台設有一抽氣孔及一注氣孔；以及一線圈爐，其設有一置放於所述放置平台的爐筒及一封閉設於該爐筒頂部的爐蓋，以該放置平台、該爐筒及該爐蓋界定形成一能夠形成氣密狀態的爐槽，於該爐槽的周圍設有一呈螺旋環繞形態設置的感應線圈，該感應線圈通過一組設置於該爐筒的線圈接頭連接電源，於該爐蓋的頂部設有一吊掛組件；以及一吊掛機構，其連結該吊掛機構而能夠吊掛移動該線圈爐。

較佳的，其中於所述的放置平台放置設有一呈筒狀的內鍋，該內鍋係位於所述感應線圈環繞包圍的範圍內。

較佳的，其中所述的感應線圈係利用一線圈架安裝設置於所述的爐槽，該線圈架包括一安裝固設於所述爐筒底部的環形架座及複數個以直立形態間隔設置的架桿，該感應線圈係以環繞穿設於所述的架桿。

較佳的，其中於所述的放置平台的周圍位置間隔設有一圈提供密封作用的密封條及一圈冷卻水管。

較佳的，其中於所述的爐筒及所述的爐蓋的內壁與外壁之間各設有一能夠提供冷卻水循環流通的冷卻水層，所述爐筒的底部係對正壓抵該密封條及該冷卻水管。

較佳的，其中於所述的機座設有兩個以上的所述放置平台，並所述的吊掛機構能夠吊掛所述線圈爐移動至不同位置的所述放置平台。

較佳的，其中所述的機座於鄰接所述放置平台的相對兩側設有一對呈直立形態設置的卡榫桿，於所述的線圈爐的相對位置設有一對能夠對正卡合於該對卡榫桿的卡榫耳。

較佳的，其中所述的機座係設為半圓拱形且等間隔設有三個所述的放置平台，所述的吊掛機構係設於該機座的圓心位置。

較佳的，其中所述的爐槽以管路連通一板式熱交換器，於該板式熱交換器連接設有一油冷式熱交換系統。

較佳的，其中所述的吊掛機構包括一呈直立形態設置的升降機柱及一以水平形態延伸地懸吊臂，所述的爐蓋於頂部等間隔環繞設有四個吊環及四條分別連結於各吊環的吊索，各吊索連結於該懸吊臂。

相較於先前技術，本發明提出的技術手段可獲得的功效增進包括：

1.本發明的真空熱裂解裝置係以抽真空及線圈加熱的方式裂解處理產業廢棄物，讓產業廢棄物在無氧的環境進行裂解，能夠有效避免有毒物質與氧聚合而污染環境，達到保護環境的實用效能。

2.本發明以一部線圈爐搭配多個內鍋的結構方式，能夠節省線圈爐在各內鍋進料、冷卻及出料的等待時間，充分利用線圈爐的工作效率，提高真空熱裂解裝置的處理效能。

3.本發明採用板式熱交換器搭配油冷式熱交換系統對輸出氣體進行冷卻，能夠有效率地將輸出氣體中的液體成分凝結析出集中回收，並且方便於輸出氣體的後續處理。

4.本發明能夠處理印刷電路板(PCB)、電子基板、含汞物質、含重金屬物質及醫療廢棄物等產業廢棄物，並且可以處理受到污染的土壤，深具產業利用價值。

A‧‧‧真空熱裂解裝置

B‧‧‧板式熱交換器

C‧‧‧油冷式熱交換系統

D‧‧‧液體收集槽

E‧‧‧第一過濾單元

F‧‧‧燃燒器

G‧‧‧冷卻器

H‧‧‧第二過濾單元

I‧‧‧碳渣回收槽

10‧‧‧機座

11‧‧‧放置平台

111‧‧‧抽氣孔

112‧‧‧注氣孔

113‧‧‧密封條

114‧‧‧冷卻水管

12‧‧‧內鍋

13‧‧‧卡榫桿

20‧‧‧吊掛機構

21‧‧‧升降機柱

22‧‧‧懸吊臂

30‧‧‧線圈爐

31‧‧‧爐筒

311‧‧‧蓋板

312‧‧‧線圈接頭

313、321‧‧‧冷卻水層

314、322‧‧‧冷卻水入口

315、323‧‧‧冷卻水出口

316‧‧‧卡榫耳

32‧‧‧爐蓋

324‧‧‧吊掛組件

325‧‧‧吊環

326‧‧‧吊索

33‧‧‧爐槽

34‧‧‧感應線圈

341‧‧‧架座

342‧‧‧架桿

40‧‧‧控制單元

50‧‧‧待處理物

圖1是本發明較佳實施例的系統配置示意圖。

圖2是本發明較佳實施例的立體結構配置示意圖。

圖3是本發明較佳實施例以吊掛機構移動線圈爐的實施操作示意圖。

圖4是本發明較佳實施例的放置平台的局部放大示意圖。

圖5是本發明較佳實施例的線圈爐的組成元件分解示意圖。

圖6是本發明較佳實施例的線圈爐的外觀結構示意圖。

圖7是本發明較佳實施例的線圈爐的組合剖面示意圖。

請參閱圖1所示的本發明較佳實施例的系統配置示意圖，本發明提供一種真空熱裂解裝置A，該真空熱裂解裝置A係以抽真空及約400℃至850℃的加熱溫度(依待處理物的性質來設定)，對待處理物進行加熱裂解處理，該真空熱裂解裝置A以管路連通至一板式熱交換器B，能夠將部分材料氣化產生的氣體抽出導入該板式熱交換器B進行冷卻，該板式熱交換器B係連結設有一油冷式熱交換系統C，能夠以沸點在300℃以上的油作為冷媒，避免板式熱交換器B在降溫過程會因為高壓作用而損壞。該板式熱交換器B能夠將氣體中可凝結的成分凝結析出，並集中至一液體收集槽D進行回收，這些液態回收物大多為重油，能夠作為燃料油來使用。不可凝結的氣體(大多數為烷類、天然氣)先以一第一過濾單元E進行過濾，濾除氣體中的雜質及較大微粒，接著以一燃燒器E將氣體中的可燃成分燃燒去除，再通過一冷卻器G進行冷卻降溫，以及通過一第二過濾單元H濾除氣體中的微粒之後，即可將處理完成的潔淨氣體予以排放。本發明以該真空熱裂解裝置A處理後的待處理物在的固體成分會碳化成碳渣，並以一碳渣回收槽I予以回收集中。

如圖2所示，本發明提出的真空熱裂解裝置的較佳實施例係包括一機座10、一設置於該機座10旁側的吊掛機構20、一吊掛於該吊掛機構20且能 夠定位於該機座10上方的線圈爐30，以及一能夠控制操作真空熱裂解裝置運作的控制單元40。

請參閱圖2至圖4所示，該機座10係間隔設有一個以上用以提供待加熱物件設置的放置平台11，並可以選擇性地在所述的放置平台11置設有一內鍋12，該內鍋12係設為圓柱形筒體形態而可供待處理物容納放置，本發明對於該機座10的形狀配置及所述放置平台11的數量不作特定的限制，在如圖所示的較佳實施例中，該機座10係設為半圓拱形且等間隔設有三個該放置平台11，並於其中兩個所述的放置平台11置設有所述的內鍋12。該放置平台11係設為圓形狀，並設有一用於連接一抽氣管路(圖中未繪出)的抽氣孔111及一用於連接一注氣管路(圖中未繪出)的注氣孔112，該放置平台11於接近周圍的位置由外向內依序設有一圈提供密封作用的密封條113及一圈提供冷卻作用的冷卻水管114，並且該機座10於鄰接各放置平台11的相對兩側各設有一對呈直立形態設置的卡榫桿13，讓該線圈爐30能夠精確地對正罩蓋定位於相對應的所述放置平台11。

該吊掛機構20係用以吊掛該線圈爐30移動至不同位置的所述放置平台11；在如圖所示的較佳實施例中，該吊掛機構20係設於呈半圓拱形的該機座10的圓心位置，讓該吊掛機構20能夠以最有效率的方式吊掛該線圈爐30移動至不同位置的所述放置平台11，該吊掛機構20包括一呈直立形態設置且具有伸縮升降功能的升降機柱21，以及一以水平形態延伸連結於該升降機柱21的懸吊臂22，該線圈爐30係吊掛連結於該升降機柱21的端部。

請參閱圖5至圖7所示，該線圈爐30係包括有一呈圓筒狀且底部具開口的爐筒31及一鎖固罩蓋封閉該爐筒31頂部的爐蓋32，以該放置平台11、該爐筒31及該爐蓋32界定形成一能夠形成氣密狀態的爐槽33，於該爐槽33的周圍設有一呈螺旋環繞形態設置的感應線圈34；其中，該爐筒31的規格尺寸係與各放置平台11相匹配，當該線圈爐30罩蓋於選定的放置平台11時，該爐筒31的 底部能夠對正壓抵該密封條113及該冷卻水管114，於該爐筒31設有以一蓋板311封閉的一工作孔，於該蓋板311設有一組提供電纜線(圖中未繪出)連接的線圈接頭312，該爐筒31於內壁與外壁之間設有一能夠提供冷卻水循環流通的冷卻水層313，並於該爐筒31的外壁設有連通該冷卻水層313的一冷卻水入口314及一冷卻水出口315；對應於所述的卡榫桿13，於該爐筒31的相對兩側設有一對能夠對正卡合於相對應卡榫桿13的卡榫耳316。

該爐蓋32係鎖固結合於該爐筒31的頂部，該爐蓋32於內壁與外壁之間設有一能夠提供冷卻水循環流通的冷卻水層321，並於該爐蓋32的外壁設有連通該冷卻水層321的一冷卻水入口322及一冷卻水出口323；於該爐蓋32的頂部設有一提供該吊掛機構20吊掛使用的吊掛組件324，在如圖所示的較佳實施例中，本發明於該爐蓋32的頂部等間隔環繞設有四個吊環325，以及四條分別連結於各吊環325的吊索326，以這些吊索326吊掛於該吊掛機構20的懸吊臂22。

該感應線圈34係利用一線圈架以螺旋環繞形態設置於該爐槽33的周圍，讓該內鍋12能夠位於該感應線圈34環繞包圍的範圍內，讓該感應線圈34在通過電流後的電磁感應產生磁場而對該內鍋12及置放於該內鍋12的待處理物50進行加熱。該線圈架係包括一安裝固設於該爐筒31底部的環形架座341及複數個以直立形態等間隔設置的架桿342，各架桿342的底端係固定結合於該架座341，該感應線圈34係以環繞穿設於各架桿342的方式安裝定位，並且讓該感應線圈34的兩端延伸連結於該線圈接頭312。

該控制單元40係連結控制整體的運作，並且依據需求於該線圈爐30的對應位置設有含氧偵測器、溫度偵測器、壓力計等各種感測元件，以及相關的管路及控制元件，由於該控制單元40的具體設計及細部結構為本發明所屬技術領域的通常知識，並且非關本發明的技術特徵，故不詳細說明。

請參閱圖1、圖5及圖7所示，對於本發明的真空熱裂解裝置的實施操作方式進行說明如後：首先將待處理物50裝填安置到選定的該內鍋12，並將該內鍋12安置於選定的該放置平台11；接著以該吊掛機構20懸吊該線圈爐30對正罩蓋該內鍋12，搭配該密封條113的密封作用，讓該線圈爐30的爐槽33形成一個氣密的封閉空間；接著透過該抽氣孔111進行抽氣，測試該線圈爐30的氣密狀態，確認該線圈爐30的氣密狀態符合要求；接著以該注氣孔112打入氮氣，並同時以該抽氣孔111進行抽氣，將該線圈爐30內的氧氣成分予以排除，當該控制單元40偵測該線圈爐30的內部已經符合設定的無氧狀態或低氧狀態時，停止打入氮氣；持續抽氣而讓該線圈爐30的內部形成擬真空狀態；接著利用該感應線圈34依據設定以高週波、中週波或低週波的頻率對該內鍋12及置放於該內鍋12的待處理物50進行加熱；依據待處理物50的處理條件，設定加熱的溫度及時間，並且將處理過程部分材料氣化產生的氣體輸出到該板式熱交換器B進行後續處理；停止加熱，並微量供應氮氣，降低該線圈爐30內部的溫度；降溫至設定溫度(常溫)，打開該線圈爐30，清理回收殘留在該內鍋12的碳渣。

請參閱圖1、圖2及圖7所示，本發明的真空熱裂解裝置係以抽真空及線圈加熱的方式裂解處理產業廢棄物，讓產業廢棄物在無氧的環境進行裂解，能夠有效避免有毒物質與氧聚合而產生戴奧辛及多氯聯苯等劇毒成分，達到保護環境的實用效能。在本發明的較佳實施例中，透過該吊掛機構20的吊掛搬移，讓本發明能夠以一部所述的線圈爐30搭配多個所述的內鍋12來運作，能 夠節省在對所述內鍋12進料、冷卻及出料的等待時間，充分利用該線圈爐30的工作效率。本發明採用板式熱交換器搭配油冷式熱交換系統對輸出氣體進行冷卻，能夠避免水冷式熱交換系統容易因為輸出的高溫氣體而產生高壓或損壞，以安全且有效率的方式將輸出氣體中的液體成分凝結析出集中回收。

以上的詳細說明及較佳實施例，提供本發明所屬技術領域中具有通常知識者瞭解本發明的技術內容，並非對本發明作特定形式的限制，例如本發明也可以僅在所述的機座設置一個放置平台，並直接將所述的線圈爐設置於該放置平台而不必設置所述的吊掛機構，同樣能夠提供真空熱裂解的功能作用，亦即利用本發明揭示的技術特徵所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明的保護範圍。

Claims (10)

1. 一種真空熱裂解裝置，包括：一機座，其設有一個以上的放置平台，於所述的放置平台設有一抽氣孔及一注氣孔；一線圈爐，其設有一置放於所述放置平台的爐筒及一封閉設於該爐筒頂部的爐蓋，以該放置平台、該爐筒及該爐蓋界定形成一能夠形成氣密狀態的爐槽，於該爐槽的周圍設有一呈螺旋環繞形態設置的感應線圈，該感應線圈通過一組設置於該爐筒的線圈接頭連接電源，於該爐蓋的頂部設有一吊掛組件；以及一吊掛機構，其連結該吊掛機構而能夠吊掛移動該線圈爐。
2. 如請求項1所述的真空熱裂解裝置，其中於所述的放置平台放置設有一呈筒狀的內鍋，該內鍋係位於所述感應線圈環繞包圍的範圍內。
3. 如請求項2所述的真空熱裂解裝置，其中所述的感應線圈係利用一線圈架安裝設置於所述的爐槽，該線圈架包括一安裝固設於所述爐筒底部的環形架座及複數個以直立形態間隔設置的架桿，該感應線圈係以環繞穿設於所述的架桿。
4. 如請求項3所述的真空熱裂解裝置，其中於所述的放置平台的周圍位置間隔設有一圈提供密封作用的密封條及一圈冷卻水管，所述爐筒的底部係對正壓抵該密封條及該冷卻水管。
5. 如請求項4所述的真空熱裂解裝置，其中於所述的爐筒及所述的爐蓋的內壁與外壁之間各設有一能夠提供冷卻水循環流通的冷卻水層。
6. 如請求項1至5中任一項所述的真空熱裂解裝置，其中於所述的機座設有兩個以上的所述放置平台，所述的吊掛機構能夠吊掛所述線圈爐移動至不同位置的所述放置平台。
7. 如請求項6所述的真空熱裂解裝置，其中所述的機座於鄰接所述放置平台的相對兩側設有一對呈直立形態設置的卡榫桿，於所述的線圈爐的相對位置設有一對能夠對正卡合於該對卡榫桿的卡榫耳。
8. 如請求項7所述的真空熱裂解裝置，其中所述的機座係設為半圓拱形且等間隔設有三個所述的放置平台，所述的吊掛機構係設於該機座的圓心位置。
9. 如請求項8所述的真空熱裂解裝置，其中所述的爐槽以管路連通一板式熱交換器，於該板式熱交換器連接設有一油冷式熱交換系統。
10. 如請求項9所述的真空熱裂解裝置，其中所述的吊掛機構包括一呈直立形態設置的升降機柱及一以水平形態延伸地懸吊臂，所述的爐蓋於頂部等間隔環繞設有四個吊環及四條分別連結於各吊環的吊索，各吊索連結於該懸吊臂。