WO2021082597A1 - 一种裂解设备 - Google Patents

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WO2021082597A1
WO2021082597A1 PCT/CN2020/107632 CN2020107632W WO2021082597A1 WO 2021082597 A1 WO2021082597 A1 WO 2021082597A1 CN 2020107632 W CN2020107632 W CN 2020107632W WO 2021082597 A1 WO2021082597 A1 WO 2021082597A1
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江艳存
王贵山
杨朔
陈永强
孙崧淘
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招远市汇潮新能源科技有限公司
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Abstract

本申请公开了一种裂解设备，包括裂解筒和燃烧筒，所述燃烧筒密封套设于所述裂解筒的外周，所述裂解筒相对固定设置的所述燃烧筒做旋转运动；其特征在于，还包括螺旋设置于所述裂解筒的外筒壁且位于所述燃烧筒内的推料螺旋，所述推料螺旋的外周边缘靠近所述燃烧筒的内筒壁。推料螺旋随裂解筒的转动而旋转，推料螺旋将燃烧筒内的能源物质由燃烧筒的一端推送到另一端，避免了固体能源物质在燃烧筒内的集中堆积，使固体能源物质燃烧更加均匀和充分，提高了燃烧筒的燃烧效率，进而提高了裂解设备的热效率。

Description

一种裂解设备
本申请要求于2019年10月29日提交中国专利局、申请号为201911039416.3、发明名称为“一种裂解设备”的中国专利优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及有机物裂解技术领域，特别涉及一种裂解设备。
背景技术
裂解设备是化工领域常见的生产设备，用于将有机物加热裂解，得到需要的物质。现有的裂解设备主要包括裂解筒和燃烧筒，燃烧筒套在裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的燃烧筒做旋转运动，有机物料在裂解筒内翻滚移动，燃烧筒中燃烧能源物质产生的热量通过裂解筒的筒壁传递给裂解筒内的有机物料。但燃烧筒中的能源物质，特点是固体能源物质容易在燃烧筒集中堆积，造成燃烧不均匀和不充分，导致燃烧效率低。
综上所述，如何解决燃烧筒的燃烧效率低，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裂解设备，以提高燃烧筒的燃烧效率。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种裂解设备，包括裂解筒和燃烧筒，所述燃烧筒密封套设于所述裂解筒的外周，所述裂解筒相对固定设置的所述燃烧筒做旋转运动；其特征在于，还包括螺旋设置于所述裂解筒的外筒壁且位于所述燃烧筒内的推料螺旋，所述推料螺旋的外周边缘靠近所述燃烧筒的内筒壁。
优选地，在上述的裂解设备中，所述推料螺旋为推料方向与所述裂解筒的物料输送方向相反。
优选地，在上述的裂解设备中，所述推料螺旋为连续螺旋或分段螺旋。
优选地，在上述的裂解设备中，所述推料螺旋为片状螺旋。
优选地，在上述的裂解设备中，还包括设置于所述裂解筒内的与所述裂解筒内部隔离的气体连通腔体，所述气体连通腔体与所述燃烧筒通过开设于所述裂解筒的筒壁的连通孔气体连通，用于将所述燃烧筒的加热气体引入所述气体连通腔体中，所述气体连通腔体的腔体壁用于与所述裂解筒内的物料传热。
优选地，在上述的裂解设备中，所述气体连通腔体为一个连续的腔体结构或为多个分体的腔体结构。
优选地，在上述的裂解设备中，所述气体连通腔体为一组或多组螺旋结构腔体，所述螺旋结构腔体沿所述裂解筒的轴向螺旋延伸，所述螺旋结构腔体的侧壁与所述裂解筒的筒壁形成螺旋物料通道，所述螺旋结构腔体与所述裂解筒相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个所述连通孔，多个所述连通孔沿螺旋方向布置。
优选地，在上述的裂解设备中，所述螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，所述环形螺旋结构腔体的内圈与所述裂解筒的轴线之间存在径向间距。
优选地，在上述的裂解设备中，所述燃烧筒的筒体上设置有观察口、燃烧口、气体进出口和废料出口。
优选地，在上述的裂解设备中，所述裂解筒包括依次连接的进料筒段、反应筒段和出料筒段，所述进料筒段和所述出料筒段内设置有翻料导料机构。
优选地，在上述的裂解设备中，所述翻料导料机构包括多个沿圆周方向排布且固定于所述裂解筒的内筒壁上的V形翻料板或弧形翻料板，所述V形翻料板的凹角朝向和所述弧形翻料板的内凹面朝向均与所述裂解筒的旋转方向相同，所述V形翻料板和所述弧形翻料板的一端与所述裂解筒的内端面固定，另一端为自由端。
优选地，在上述的裂解设备中，所述翻料导料机构还包括设置于V形翻料板的凹角处和所述弧形翻料板的内凹处的挡板，用于兜料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的裂解设备包括裂解筒和燃烧筒，燃烧筒密封套设于裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的燃烧筒做旋转运动；还包括螺旋设置于裂解筒的外筒壁且位于燃烧筒内的推料螺旋，推料螺旋的外周边缘靠近燃烧筒的内筒壁。推料螺旋随裂解筒的转动而旋转，推料螺旋将燃烧筒内的能源物质由燃烧筒的一端推送到另一端，避免了固体能源物质在燃烧筒内的集中堆积，使固体能源物质燃烧更加均匀和充分，提高了燃烧筒的燃烧效率，进而提高了裂解设备的热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种裂解设备的结构示意图；
图2为图1中的裂解设备的侧视示意图；
图3为本发明实施例提供的一种裂解设备的裂解筒的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种裂解设备的燃烧筒的结构示意图；
图5为图4中的侧视示意图；
图6为本发明实施例提供的一种裂解设备的裂解筒的筒壁结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种裂解设备的裂解筒的轴向剖面结构示意图。
其中，1为裂解筒、2为燃烧筒、21为气体进出口、22为底座、23为燃烧口、24为顶盖、3为气体连通腔体、4为连通孔、5为螺旋物料通道、6为 翻料导料机构、61为V形翻料板、62为挡板、7为推料螺旋。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种裂解设备，提高了燃烧筒的燃烧效率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图3，本发明实施例提供了一种裂解设备，包括裂解筒1和燃烧筒2，燃烧筒2密封套设于裂解筒1的外周，裂解筒1相对固定设置的燃烧筒2做旋转运动；裂解设备还包括螺旋设置于裂解筒1的外筒壁且位于燃烧筒2内的推料螺旋7，推料螺旋7的外周边缘靠近燃烧筒2的内筒壁。
工作时，能源物质在燃烧筒2内燃烧，为裂解筒1提供热量，推料螺旋7随裂解筒1的转动而旋转，推料螺旋7将燃烧筒2内的能源物质由燃烧筒2的一端推送到另一端，避免了固体能源物质在燃烧筒2内的集中堆积，使固体能源物质燃烧更加均匀和充分，提高了燃烧筒2的燃烧效率，进而提高了裂解设备的热效率。
进一步地，在本实施例中，推料螺旋7为推料方向与裂解筒2的物料输送方向相反。即推料螺旋7用于将燃烧筒2内的固体物料由靠近裂解筒1的出料端的一端移动至靠近裂解筒1的进料端的一端，使能源物质移动的方向与裂解筒1内的有机物料的移动方向相反，保证了燃烧筒2的能源物质燃烧产生的热量与裂解筒1内物料吸收的热量相互平衡，提高热量的利用率。当然，推料螺旋7的推料方向与裂解筒1中的物料输送方向还可以相同，只是热量利用率不如反向设置的好。
作为优化，在本实施例中，推料螺旋7为连续螺旋或分段螺旋，即推料螺旋7为一个完整的连续的螺旋结构，或者推料螺旋7为由多段轴向排布的螺旋结构组成的分段螺旋。只要能够实现燃烧筒2内的固体能源物质的移动即可， 并不局限于本实施例所列举的结构形式。
进一步地，在本实施例中，推料螺旋7为片状螺旋，片状螺旋为一单片板材螺旋绕制在裂解筒1的外壁，结构简单。当然，推料螺旋7为还可以为双层板材围成的螺旋墙体结构，只是结构复杂，但同样能够起到推料的作用。
如图1-图3所示，进一步地，在本实施例中，裂解设备还包括设置于裂解筒1内的与裂解筒1内部隔离的气体连通腔体3，气体连通腔体3与燃烧筒2通过开设于裂解筒1的筒壁的连通孔4气体连通，用于将燃烧筒2的加热气体引入气体连通腔体3中，气体连通腔体3的腔体壁用于与裂解筒1内的物料传热。
该裂解设备的工作过程是：物料进入裂解筒1内，随着裂解筒1的旋转，为了保证裂解效果，裂解筒1旋转缓慢，物料在裂解筒1内沿筒壁滑落移动，此过程中，燃烧筒2中的热量通过裂解筒1的筒壁传递至裂解筒1内，物料在裂解筒1内滑落的过程中与筒壁接触传热，同时，燃烧筒2的加热气体引入到气体连通腔体3中，通过气体连通腔体3的腔体壁与物料接触传热，并且通过气体连通腔体3的腔体壁向裂解筒1内辐射热量，相比于现有的仅通过裂解筒1的筒壁对其中的物料进行加热，本申请通过气体连通腔体3的腔体壁大大增加了裂解筒1内部的传热面积，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的快速进行，节省了反应时间。
在本实施例中，气体连通腔体3为一个连续的腔体结构或为多个分体的腔体结构。一个连续的腔体结构与燃烧筒2气体连通，或者多个分体的腔体结构分别与燃烧筒2气体连通，只要能够将燃烧筒2中的加热气体引入到气体连通腔体3中即可，以增大裂解筒1内的传热面积，实现物料多方向的受热。
不管气体连通腔体3是一个连续的腔体结构或者是多个分体的腔体结构，其腔体结构的形状和大小不做限制，可以是任意形状，如条形腔体结构、块状腔体结构、异形腔体结构等，还可以任意布置于裂解筒1内，如沿裂解筒1的轴向、横向等布置，只要保证物料能够在裂解筒1内流通，并通过腔体结构传热即可。
在本实施例中，气体连通腔体3和燃烧筒2通过开设于裂解筒1的筒壁的 连通孔4保持气体连通。连通孔4能使燃烧筒2内的加热气体进入气体连通腔体3中，且尽量减少或避免燃烧筒2内的固体或液体物料通过连通孔4进入气体连通腔体3中，由于燃烧筒2固定设置，因此，固体或液体物料通常停留在燃烧筒2的底部，不容易进入连通孔4，而燃烧筒2中的加热气体能够扩散并对流通过连通孔4进入气体连通腔体3中，从而进一步保证了加热气体在气体连通腔体3内更好地流通进行传热。
当然，本实施例不对连通孔4的形状、大小和数量进行限定，连通孔4可以是任意形状，如圆形、矩形、椭圆形、梅花形等，只要有利于气体通过即可，连通孔4的大小根据加热需求而定，如果加热需求大，可以设置较大的连通孔4，以保证足够的加热气体的流通，相反，则设置较小的连通孔4。连通孔4的数量同样根据加热需求设定，连通孔4的数量相对越多，气体连通腔体3内的加热气体的流通越顺畅，加热速度越快，反之则加热速度越慢，但同时要保证尽量避免燃烧筒2内的固体和液体物料进入气体连通腔体3中。
进一步地，在本实施例中，气体连通腔体3的一侧腔体壁与裂解筒1的内壁贴合固定或共用，即气体连通腔体3坐落固定于裂解筒1的内筒壁上，气体连通腔体3用于坐落的一侧腔体壁可以是独立的腔体壁，也可以与裂解筒1的内壁共用。连通孔4开设于气体连通腔体3与裂解筒1相贴合或共用的筒壁上，气体连通腔体3和燃烧筒2通过连通孔4保持气体连通。通过将气体连通腔体3坐落固定于裂解筒1的筒壁上，可以使裂解筒1内的物料在裂解筒1内沿筒壁滑落的过程中，增加与气体连通腔体3的腔体壁接触传热的机会，延缓物料移动的速度，从而进一步提高传热效率。
当然，气体连通腔体3也可以悬置于裂解筒1内，气体连通腔体3的腔体壁不与裂解筒1的内筒壁接触，而是通过支撑结构进悬空固定。相应地，气体连通腔体3通过连通管与裂解筒1的筒壁上的连通孔4连通，实现气体的连通。如此设置，物料在裂解筒1内移动的过程中，可能很少与气体连通腔体3的腔体壁接触，但通过气体连通腔3的腔体壁进行热量辐射加热，同样可以提高传热效率。
如图1-图3所示，进一步地，在本实施例中，气体连通腔体3优选为一组 或多组螺旋结构腔体，螺旋结构腔体沿裂解筒1的轴向螺旋延伸，螺旋结构腔体的侧壁与裂解筒1的筒壁形成螺旋物料通道5，多组螺旋结构腔体沿裂解筒1的轴向依次排布，组合形成连续的螺旋物料通道5，螺旋结构腔体内部形成螺旋的气体通道。如此设置后，螺旋结构腔体能够充分利用裂解筒1内的空间，提供了裂解筒1与燃烧筒2之间径向和轴向热对流、热传导、热辐射通道，大大增加了传热面积。工作时，物料由裂解筒1的进料端进入裂解筒1内后，随着裂解筒1的旋转，物料在螺旋物料通道5中逐渐由裂解筒1的进料端向出料端移动，物料被旋转的螺旋结构腔体驱使自动向后移动，因此，裂解筒1可以采用水平放置的形式，不需要使进料端高于出料端倾斜设置。物料在螺旋物料通道5中移动的过程中，物料始终与螺旋结构腔体的侧壁和裂解筒1的筒壁接触传热，且延长了物料的运行路径，提高了物料在裂解筒1内的停留时间，使物料充分加热，进一步提高了传热效率，更有利于裂解反应的进行。
当然，如果气体连通腔体3不采用螺旋结构腔体，为了方便物料由进料端向出料端移动，裂解筒1的进料端高于出料端倾斜设置，利用物料自重和裂解筒1的旋转实现物料的自动移动。
如图6所示，进一步地，在本实施例中，螺旋结构腔体与裂解筒1相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个连通孔4，多个连通孔4沿螺旋方向布置。如果设置一个连通孔4，则利用燃烧筒2内的具有一定压力的加热气体通过该连通孔4进入螺旋结构腔体中，为了使加热气体充满螺旋结构腔体，一个连通孔4设置于螺旋结构腔体的一端，加热气体由螺旋结构腔体的一端逐渐充满整个腔体，连通孔4优选设置在螺旋结构腔体靠近出料端的一端，使加热气体的流向与物料移动的方向相反，以进一步提高传热效率。如果设置多个连通孔4，则多个连通孔4沿螺旋结构腔体的螺旋方向布置，优选地，多个连通孔4均匀分布，以进一步提高气体传热的均匀性。
进一步地，如图7所示，在本实施例中，螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，环形螺旋结构腔体的内圈与裂解筒1的轴线之间存在径向间距。如此设置，环形螺旋结构腔体的中心部位形成贯通裂解筒1的轴向的空心区域，裂解筒1内裂解产生的气体可以更顺畅地通过空心区域进行流通。
当然，螺旋结构腔体还可以不具有空心区域，则裂解筒1内裂解产生的气体同样能够在螺旋物料通道5中进行螺旋输送，只是气体输送的路径较长。
作为优化，在本实施例中，环形螺旋结构腔体的外圈直径和内圈直径的差值大于5cm，根据加热需要以及裂解筒1内的气体输送需求确定环形螺旋结构腔体的外圈直径与内圈直径的差值。差值的确定需要保证燃烧筒2与裂解筒1之间的温差，使物料能充分裂解的同时，避免快速焦化。
作为优化，在本实施例中，螺旋结构腔体的两个侧壁之间的宽度为1cm～100cm，宽度的大小决定了螺旋结构腔体内部的气体螺旋通道的大小，进而决定了加热量的大小和散热面积大小，以及保证热气流的对流和紊流的产生。更优选地，两个侧壁之间的宽度为50cm左右。
在本实施例中，螺旋结构腔体的螺距为等螺距或变螺距，螺距大于1cm。根据裂解筒1内不同轴向段的温度梯度和碳化需求确定螺距形式和螺距大小。
如图4和图5所示，对燃烧筒2进行优化，在本实施例中，燃烧筒2包括底座22和顶盖24，顶盖24密封盖设于底座22的顶部，形成密封的筒体，筒体上设置有燃烧口23、气体进出口21、观察口和废料出口。燃烧筒2内用于燃烧能源物质，如液体能源物质、固体能源物质等，产生的加热气体通过裂解筒1的筒壁上的连通孔4进入气体连通腔体3中，而燃烧后剩余的废料通过废料出口排出燃烧筒2。气体进出口21用于燃烧筒2内的气体排出和外部气体进入。燃烧口23用于将燃烧筒2内能源物质点燃。观察口用于观察燃烧筒2内的燃烧情况。
进一步地，在本实施例中，裂解筒1包括依次连接的进料筒段11、反应筒段12和出料筒段13，进料筒段11和出料筒段13内设置有翻料导料机构6。随着裂解筒1的旋转，通过进料筒段11中的翻料导料机构6实现进料筒段11内的物料进入螺旋物料通道5，通过出料筒段13中的翻料导料机构6实现螺旋物料通道5中的物料进入出料口，排出裂解筒1。
作为优化，在本实施例中，翻料导料机构6包括多个沿圆周方向排布且固定于裂解筒1的内筒壁上的V形翻料板61或弧形翻料板，V形翻料板61的凹角朝向和弧形翻料板的内凹面朝向均与裂解筒1的旋转方向相同，V形翻料 板61和弧形翻料板的一端均与裂解筒1的出料端内端面固定，另一端为自由端。其中，V形翻料板61由两个板组合形成V形结构。
以V形翻料板61为例进行说明，其工作原理是：随着裂解筒1的旋转，物料不断进入V形翻料板61的进口端，由于V形翻料板61的凹角朝向与裂解筒1的旋转方向相同，因此，V形翻料板61由低处向高处移动的过程中，将裂解筒1筒壁上的物料提起，使物料向出料端方向移动积聚于凹角处，随着V形翻料板61由高处向低处移动的过程中，积聚于凹角处的物料开始抛洒的同时，物料沿V形翻料板61靠近出料端的一个板移动至出料端的出料口，实现了物料的翻料和导出。
同理地，弧形翻料板在由低处向高处移动的过程中，将裂解筒1的筒壁上的物料移动至内凹面处，弧形翻料板在由高处向低处移动的过程中，将内凹面处的物料抛洒并沿弧形翻料板的板面导出至出料口。
进一步地，在本实施例中，V形翻料板61的凹角处挡板还设置有挡板62，用于兜料，通过挡板62更好地积聚物料，将物料提成至高处进行抛洒。同理地，弧形翻料板的内凹处也设置有挡板62，用于兜料。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

  1. 一种裂解设备，包括裂解筒(1)和燃烧筒(2)，所述燃烧筒(2)密封套设于所述裂解筒(1)的外周，所述裂解筒(1)相对固定设置的所述燃烧筒(2)做旋转运动；其特征在于，还包括螺旋设置于所述裂解筒(1)的外筒壁且位于所述燃烧筒(2)内的推料螺旋(7)，所述推料螺旋(7)的外周边缘靠近所述燃烧筒(2)的内筒壁。
  2. 根据权利要求1所述的裂解设备，其特征在于，所述推料螺旋(7)为推料方向与所述裂解筒(1)的物料输送方向相反。
  3. 根据权利要求1所述的裂解设备，其特征在于，所述推料螺旋(7)为连续螺旋或分段螺旋。
  4. 根据权利要求1所述的裂解设备，其特征在于，所述推料螺旋(7)为片状螺旋。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的裂解设备，其特征在于，还包括设置于所述裂解筒(1)内的与所述裂解筒(1)内部隔离的气体连通腔体(3)，所述气体连通腔体(3)与所述燃烧筒(2)通过开设于所述裂解筒(1)的筒壁的连通孔(4)气体连通，用于将所述燃烧筒(2)的加热气体引入所述气体连通腔体(3)中，所述气体连通腔体(3)的腔体壁用于与所述裂解筒(1)内的物料传热。
  6. 根据权利要求5所述的裂解设备，其特征在于，所述气体连通腔体(3)为一个连续的腔体结构或为多个分体的腔体结构。
  7. 根据权利要求6所述的裂解设备，其特征在于，所述气体连通腔体(3)为一组或多组螺旋结构腔体，所述螺旋结构腔体沿所述裂解筒(1)的轴向螺旋延伸，所述螺旋结构腔体的侧壁与所述裂解筒(1)的筒壁形成螺旋物料通道(5)，所述螺旋结构腔体与所述裂解筒(1)相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个所述连通孔(4)，多个所述连通孔(4)沿螺旋方向布置。
  8. 根据权利要求7所述的裂解设备，其特征在于，所述螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，所述环形螺旋结构腔体的内圈与所述裂解筒(1)的轴线之间存在径向间距。
  9. 根据权利要求1-5任一项所述的裂解设备，其特征在于，所述燃烧筒的筒体上设置有观察口(22)、燃烧口(23)、气体进出口(21)和废料出口(24)。
  10. 根据权利要求7所述的裂解设备，其特征在于，所述裂解筒(1)包括依次连接的进料筒段(11)、反应筒段(12)和出料筒段(13)，所述进料筒段(11)和所述出料筒段(13)内设置有翻料导料机构(6)。
  11. 根据权利要求10所述的裂解设备，其特征在于，所述翻料导料机构(6)包括多个沿圆周方向排布且固定于所述裂解筒(1)的内筒壁上的V形翻料板(61)或弧形翻料板，所述V形翻料板(61)的凹角朝向和所述弧形翻料板的内凹面朝向均与所述裂解筒(1)的旋转方向相同，所述V形翻料板(61)和所述弧形翻料板的一端与所述裂解筒(1)的内端面固定，另一端为自由端。
  12. 根据权利要求11所述的裂解设备，其特征在于，所述翻料导料机构(6)还包括设置于V形翻料板(61)的凹角处和所述弧形翻料板的内凹处的挡板(62)，用于兜料。
PCT/CN2020/107632 2019-10-29 2020-08-07 一种裂解设备 WO2021082597A1 (zh)

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