一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器

摘要

本发明公开了一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器，外形是一个矩形管道，分入口段，预热段，反应段，冷却段和出口段等五个管段，由于反应器有一定的向下坡度，在重力的作用下料车串自动往前运动，节省了能耗；又由于料车上带有刮板，可清除粘贴于反应器壁上的粘贴物，避免”粘壁“现象；同时，由于本发明设有特有的密封装置，可以整胎进料，也可以只在胎面和胎肩交接处一次切割后进料，大大节约了操作成本，因此本发明是一个新型废轮胎热裂解反应器，可用于废轮胎提炼燃料油。

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物回收利用技术领域。

背景技术

废轮胎热裂解提炼燃料油，简单的说有三个过程，第一，废轮胎预处理过程，包括废轮胎清洗和切片等过程；第二，废轮胎在反应器内反应过程，即废轮胎受热裂解生成裂解气过程；第三，冷凝过程，即裂解气从反应器引出到冷凝器冷凝生成燃料油过程。其中最重要的是第二个过程，即反应过程。而反应过程的关键设备是热裂解反应器。

一个理想的热裂解反应器，最基本的要求是，1，安全，因废轮胎裂解气产物是烃类气体，易燃而爆，须严格防止空气漏入；2，连续生产，这是提高产率，减轻劳动强度的关键措施；3，避免“粘壁”現象，这是废轮胎热裂解炼油所特有的现象，所谓“粘壁”現象，就是指当废轮胎受热后软化粘贴于受热面上的現象。出现“粘壁”后，会产生局部过热，二次裂解，影响正常生产，严重时必须停炉检修；4，操作成本低，这对于处理危废物料，使之变废为宝的设备而言更有其特殊意义，因若处理成本高，它很难被市场接受，失去生存空间。但从国内外现有的两种废轮胎热裂解的反应器来看，均达不到这些基本要求.

首先，我们看一下滚筒式废轮胎热裂解反应器。该反应器是一锅一锅的操作，先是一次性将废轮胎投入滚筒，然后进行加热，直到废轮胎全部裂解完成后，停止加热，而后让反应器自然冷却，冷却到一定温度(通常在120度左右或更低)后，再打开炉门，清除筒内的焦炭和钢丝，从而完成这一锅的废轮胎裂解，这个周期，大约是一天时间，然后重复进行投料，加热，反应，冷却，出渣这五个过程，进行第二锅的废轮胎热裂解。

显然，这种热裂解反应器的缺点是1，安全问题，滚筒反应器在操作过程中，滚筒是不断的转动，因此存在动静密封问题，如密封不好，则空气会漏入，产生安全隐患，特别是对这种密封面积大的滚筒反应器来说，安全问题就更显突出；2，间歇性问题，劳动强度大，效率低，这是这种反应器的严重缺陷；3，是“粘壁”问题，该反应器里的废轮胎受热软化后便粘贴于筒壁上，虽然滚筒在转，但粘贴在简壁上的粘贴物因离心力作用粘的更紧，事实也如此，这种反应器经过一段时间操作后粘壁层加厚，此时，就必须进入滚筒进行人工清除，十分艰难：4，操作成本高，一方面，为了驱动滚筒转动，必将耗费很大的能耗，另方面，因间歇性的操作，周期性的加热冷却，又浪费了大量能量，操作成本高.由于以上原因，滚筒反应器得不到推广。

第二，看一下连续切片进料滚筒反应器，为了克服滚筒反应器间歇性操作的缺点，后来出现一种连续进料滚筒反应器。这种反应器仍是滚筒结构，但它不是一次性进料，而是连续进料，它採用了螺旋输送机，废轮胎通过螺旋输送机送入滚筒的.

然而这个连续进料滚筒反应器，也有其严重的缺点，1，由于它仍延用了滚筒反应器的滚筒，因此，它的动静密封引起的安全性问题以及废轮胎受热后的粘壁问题同样未能得到解决，仍然存在；2，更为严重的是，它虽然是连续投料，但它要求把废轮胎切成小片(一般要求切到5mm以下)，因螺旋输送机不适合大切片。然而，将废轮胎切成小片，是一个十分废时废力的过程，耗能巨大，特别是切片越小，耗能急剧增加，因而操作成本也将大幅提高，这是连续进料滚筒反应器的严重缺陷。因此这种反应器也得不到推广。

总之，废轮胎热裂解生产燃料油技术中，目前存在的安全性问题，间歇性问题，粘壁问题以及成本问题都未能得到解决。

发明内容

针对現有技术的不足，本发明提出一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器。

本发明连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器，反应器主体是一个矩形金属管道，它分成入口段，预热段，反应段，冷却段和出口段等五个部份。

反应器的入口段设有入口密封槽，入口密封槽是一个U型金属或混凝土槽，槽内盛有水，形成一个入口水密封装置。

入口段之后是预热段，预热段管外设有烟气套管，在烟气套管上分别设有烟气进气管和烟气排气管。烟气进气管与反应段上的烟气排气管相连，利用反应段上烟气余热加热预热段上的废轮胎及其上经水密封槽可能带入的水分；而预热段上的烟气排气管与烟窗相连。在预热段上另设有水蒸汽排汽管，排出蒸发出来的水分以及部份的裂解气，水蒸汽排汽管与冷凝器相连。预热段管道呈略向下倾斜一定坡度布置。

预热段之后是反应段，反应段管外设有烟气套管，在烟气套管上分别设有烟气进气管和烟气排气管。烟气进气管与燃烧炉的烟气排气管相连；而反应段上的烟气排气管与预热段上的烟气进气管相连。在反应段上另设有裂解气排气管，裂解气排气管与冷凝器相连，裂解气在冷凝器中冷却冷凝成燃料油。反应段管道呈与预热段同样的向下倾斜坡度布置。

反应段之后是冷却段，冷却段管外设有冷却水套管，在冷却水套管上分别设有冷却水进水管和冷却水排水管，冷却水进水管与冷却水池出口泵相连，冷却水排水管与冷却水池相连，冷却水池的水经自然冷却后，经冷却水池出口泵重新打入冷却水套。在冷却段未端的底壁上开一缺口，此缺口与焦炭钢丝分离器相连，经焦炭钢丝分离器分离，焦炭落入螺旋输送机送至焦炭出口管，排出后送至储库待用；而钢丝落入钢丝水密封池，再经钢丝输送带输出送至钢丝储库待用；卸下焦炭钢丝后的空车则继续前行，最后经出口段水密封槽后移出反应器。冷却段呈与预热段，反应段同样的向下倾斜坡度布置。

冷却段之后是出口段，出口段设有出口密封槽，出口密封槽是一个U型金属或混凝土槽，槽内盛有水，形成一个出口水密封装置。

入口段前面设有入口缆车，入口缆车上绕有缆绳，入口缆绳的未端有一入口掛钩，在操作中根据需要，入口掛钩可以掛在料车上也可以从料车上脱下来。

出口段后面设有挡车墩，料车串运动到此时遇阻停止，出口段后面还设有备用缆车，备用缆车上绕有备用缆绳，备用缆绳的未端有一备用掛钩，在操作中根据需要，备用掛钩可以掛在料车上也可以从料车上脱下来。

反应器的管道内则为被裂解的废轮胎，因设有特有的水密封装置，可以有多种进料方式都能保证密封，这里採用两种进料方式。一种是整胎进料，把整胎废轮胎先置于料车里，然后随料车进入反应器；另一种是废轮胎先从废轮胎的胎面与胎肩相接触的橡胶过渡处切开，再置入料车送入反应器，对于这种进料方式，因只一次切割，这样既可减少废轮胎经水密封带入的水份又无需大的能耗。

废轮胎是随料车进料的，料车是一个无上下底的篮子，下面装有若干个滚轮，便于移动，在底部还设有刮板，若废轮胎装入料车后，由于料车无底，废轮胎便坐落于管道底壁上，当料车向前运动时，料车带着废轮胎向前运动，同时料车上的刮板刮起可能粘贴于管道底壁上的粘贴物，推动其一起向前运动。料车的前后两面设有连接块，连接块开有连接孔，當前后两车连接块的连接孔对上，通过连接销即把它们连接起来，这样便形成了一料车串.

在操作中，当松开入口缆车，由于反应器有一定的向下坡度，在重力的作用下料车串往前运动，直至出口端前面的挡车墩被拦而停止，然后将已移出反应器的这些空料车，返回入口端以备装车再用；当料车串遇阻停止运动后，把掛在最前面的那个料车上的缆绳脱开，而后把下一批装好废轮胎的料车接到反应器料车串上，再掛上入口掛钩，准备第二次松开缆绳放行，重复第一次过程，循环不已，连续操作。而料车上的废轮胎，则的在反应器内连续受热，热裂解产生裂解气从而生成燃料油。

说明书附图

附图1是一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器结构简图.图中：1入口缆车，2入口缆绳，3入口掛钩，4料车，5入口段，6水蒸汽排汽管，7预热段，8预热段烟气套管，9预热段烟气排气管，10反应器裂解气排气管，11反应段，12反应段烟气排气管，13反应段烟气套管，14冷却段，15冷却段冷却水套管，16冷却段冷却水排水管，17出口段，18出口水密封槽，19挡车墩，20焦炭钢丝分离器，21焦炭出口管，22螺旋输送机，23钢丝出口管，24钢丝输送带，25钢丝水密封池，26转筒，27焦炭钢丝出口管，28冷却段冷却水进水管，29燃烧炉，30燃烧炉烟气排气管，31反应段烟气进气管，32预热段烟气进气管，33入口水密封槽，1B备用缆车，2B备用缆绳，3B备用掛钩A中间接管，B中间接管.

附图2料车结构简图.图中：1料车，2连接块，3连接孔，4连接销，5滚轮，6刮板.

具体实施过程

参看附图1，本发明一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器.这里以日处理废轮胎20吨为例加予说明.反应器主体是一个矩形金属管道，它分成入口段(5，图1)，预热段(7，图1)，反应段(11，图1)，冷却段(14，图1)和出口段(17，图1)等五个部份.根据反应器的处理量和废轮胎在反应器内的反应时间，可以确定反应器的几何尺寸。对于不同规格的整胎废轮胎，在反应段内从开始反应到热裂解完成所需的时间不同，一般从4小时到5小时之间，这里取反应时间为4.5小时为宜。若如每相隔1个半小时进料一次，每次进料8车，则反应段长度为24车距.。

反应器的入口段(5，图1)设有入口水密封槽(33，图1)，入口水密封槽(33，图1)是一个U型金属或混凝土槽，槽内盛有水，形成一个入口水密封装置.因反应器为负压操作，为了防止水被吸入反应器内，水密封装置需要有一定的安装高度，即水面至预热段入口截面底的垂直距离ΔH，而反应器真空度在80-120Pa之间，取其最大值，再考虑一定余量，可确定安装高度ΔH必须大於1.5m。

入口段之后是预热段(7，图1)，预热段管外设有预热段烟气套管(8，图1)，在烟气套管(8，图1)上分别设有烟气进气管(32，图1)和烟气排气管(9，图1)。烟气进气管(32，图1)通过中间接管B与反应段上的烟气排气管(12，图1)相连，利用反应段(11，图1)上烟气余热加热预热段上的废轮胎及其上经水密封槽可能带入的水分；而预热段(7，图1)上的烟气排气管(9，图1)与烟窗(图中未画出)相连。在预热段管上另设有水蒸汽排汽管(6，图1)，排出蒸发出来的水分以及部份的裂解气，水蒸汽排汽管与冷凝器(图中未画出)相连。预热段呈略向下倾斜一定坡度布置，这里为3度。

预热段(7，图1)之后是反应段(11，图1)，反应段管外设有烟气套管(13，图1)，在烟气套管上分别设有反应段烟气进气管(31，图1)和反应段烟气排气管(12，图1)。烟气进气管通过中间接管A与燃烧炉(29，图1)的烟气排气管(30，图1)相连；而反应段上的烟气排气管(12，图1)与预热段上的烟气进气管(32，图1)相连。在反应段管上另设有裂解气排气管(10，图1)。裂解气排气管(10，图1)与冷凝器(图中未画出)相连，裂解气在冷凝器中冷却冷凝成燃料油。反应段呈与预热段同样向下倾斜坡度布置，即取3度向下倾斜坡度布置。

反应段(11，图1)之后是冷却段(14，图1)，冷却段管外设有冷却段冷却水套管(15，图1)，在冷却段冷却水套管(15，图1)上分别设有冷却水进水管(28，图1)和冷却水排水管(16，图1)，冷却水进水管(28，图1)与冷却水池出口泵(图中未画出)相连，冷却水排水管(16，图1)与冷却水池(图中未画出)相连，冷却水池的水经自然冷却后，经冷却水池出口泵重新打入冷却水套。在冷却段未端的底壁上开一缺口，此缺口通过焦炭钢丝出口管(27，图1)与焦炭钢丝分离器(20，图1)相连，分离器内设有筒壁带筛孔的转筒(26，图1)，转筒(26，图1)转动时，焦炭从筛孔流出，落入螺旋输送机(22，图1)输送至焦炭出口管(21，图1)，排出后送至储库待用：而钢丝则沿简壁前行落入钢丝水密封池(25，图1)，再经钢丝输送带(24，图1)输送至钢丝储库待用.卸下焦炭钢丝后的空车则继续前行，最后经出口水密封槽(18，图1)后移出反应器。冷却段呈与预热段，反应段同样向下倾斜坡度布置，即取3度向下倾斜坡度布置。

冷却段之后是出口段(17，图1)，出口段(17，图1)设有出口水密封槽(18，图1)，出口水密封槽(18，图1)是一个U型金属或混凝土槽，槽内盛有水，形成一个出口水密封装置，如同确定入口水密封装置安装高度一样，出口水密封安装高度，即水面至冷却段出口截面底的垂直距离必须大於1.5m。

入口段前面设有入口缆车(1，图1)，入口缆车上绕有入口缆绳(2，图1)，入口缆绳(2，图1)的未端有一入口掛钩(3，图1)，在操作中根据需要，掛钩(3，图1)可以掛在料车(4，图1)上也可以从料车(4，图1)上脱下来。

出口段后面设有挡车墩(19，图1)，料车串运动到此时遇阻停下，出口段后面还设有备用缆车(1B)，备用缆车上绕有备用缆绳(2B)，备用缆绳的未端有一备用掛钩(3B)，在操作中根据需要，备用掛钩可以掛在料车上也可以从料车上脱下来，备用缆车，备用缆绳和备用掛钩是在开工或检修时拉出料车串之用。

反应器管道内则为被裂解的废轮胎，因设有特有的水密封装置，可以有多种进料方式都保证密封，这里採用两种进料方式。一种是整胎进料，把整胎废轮胎先置于料车里，然后随料车进入反应器；另一种是废轮胎先从废轮胎的胎面与胎肩相接触的橡胶过渡处切开，再置入料车送入反应器，对于这种进料方式，因只一次切割进料，这样不仅可减少废轮胎经水密封带入的水份又无需大的能耗。

料车(4，图1；1，图2)是一个无上下底的篮子，下面装有4个滚轮(5，图2)，便于移动，在底部还设有刮板(6，图2)，若废轮胎装入料车(4，图1；1，图2)后，由于料车(4，图1；1，图2)无底，废轮胎便坐落于管道底壁上，当料车(4，图1；1，图2)向前运动时，料车(4，图1；1，图2)带着废轮胎向前运动，同时料车(4，图1；1，图2)上的刮板(6，图2)刮起可能粘贴于管道底壁上的粘贴物，推动其一起向前运动。料车(4，图1；1，图2)的前后两面设有连接块(2，图2)，连接块开有连接孔(3，图2)，當前后两车连接块(2，图2)的连接孔(3，图2)对上，通过连接销(4，图2)即把它们连接起来，这样便形成了一料车串.

在操作中，当松开入口缆车(1，图1)，由于反应器有一定的向下坡度，在重力的作用下料车串往前运动，直至出口端前面的挡车墩(19，图1)被拦而停止，然后将已移出反应器的这些空料车，返回入口端以备装车再用；当料车串遇阻停止运动后，把掛在最前面的那个料车上的入口缆绳(2，图1)脱开，而后把下一批装好废轮胎的料车，这里为8辆已装好的整胎的废轮胎料车，接到反应器料车串上，再掛上入口掛钩(3，图1)，相隔1个半小时后，第二次松开入口缆绳放行，这样每隔1个半小时重复一次过程，循环不已，连续操作。而料车上的废轮胎，则的在反应器内连续受热，热裂解产生裂解气从而生成燃料油。

本发明一种连续整胎进料重力管道式废轮胎热裂解反应器，由于反应器有一定的向下坡度，在重力的作用下料车串自动往前运动，节省了能耗；又由于料车上带有刮板(6，图2)，可清除粘贴于器壁上的粘贴物，避免”粘壁“现象；同时，由于本发明设有特有的密封装置，可以整胎进料，也可以只在胎面和胎肩交接处一次切割后进料，大大节约了操作成本，因此本发明是一个新型废轮胎热裂解反应器，可用于废轮胎提炼燃料油。