一种两段式废轮胎连续裂解反应装置的制作方法

1.本实用新型涉及废轮胎裂解技术领域，具体为一种两段式废轮胎连续裂解反应装置。


背景技术：

2.废轮胎在自然条件下难以被降解，交联网络结构使其具有极强的稳定性，由于主要组成元素为烃类物质，极易燃烧，因此存放不当就会造成环境污染并且存在安全风险。废轮胎热裂解是在厌氧或无氧的环境下有机组分受热分解，与有氧燃烧不同，热解反应后的产物为裂解油、可燃气、炭和金属等产品，其附加值更高，对环境的污染也更小。
3.尽管理论上分析热裂解的过程是比较简单的，但产物受热解工艺影响较大，传统的一段式废轮胎连续裂解装备存在以下工艺缺陷：当热解温度较低时，产油率较高，但炭黑中残存较多油分，后处理时不易造粒，因而炭黑的附加值下降；提高热解温度后，裂解炭黑中所含的油分减少，后处理时易于造粒，但产油率下降。两种工艺条件相互制约，无法同时实现油品与炭黑的效益最大化。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种两段式废轮胎连续裂解反应装置，以解决上述背景技术中提出的一段式裂解装备无法同时实现产油率最大化和炭黑附加值最大化的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种两段式废轮胎连续裂解反应装置，包括进料螺旋、一级反应釜、二级反应釜、炭黑沉降罐、过渡螺旋、出渣螺旋、控制系统、2套加热系统、2套冷凝系统和2套抽真空系统；
7.一级反应釜包括釜体、进料口、电机、后密封舱、热风炉膛和保温层；进料口位于釜体一端，与进料螺旋密封连接，后密封舱设于釜体另一端，后密封舱设有油气出口和炭黑出口，油气出口与炭黑沉降罐相连接，炭黑沉降罐分别与冷凝系统和过渡螺旋连接；炭黑出口与过渡螺旋相连接；釜体外部套装有热风炉膛，热风炉膛外部设有保温层，热风炉膛与一加热系统连接；电机通过链条带动釜体转动；釜体内壁镶有内螺旋，釜体转动时内螺旋输送物料前进；
8.所述二级反应釜与一级反应釜结构相同；二级反应釜的后密封舱分别与出渣螺旋和另一冷凝系统相连接；
9.加热系统包括热风炉、燃烧器与测温热电偶；抽真空系统包括水环真空泵和压力传感器；冷凝系统包括冷凝罐和储油罐；控制系统与各设备电机、料位计、抽真空系统、加热系统电连接，冷凝系统的冷凝罐与抽真空系统密封连通。
10.优选地，进料螺旋采用断螺旋结构。
11.优选地，过渡螺旋采用断螺旋结构。
12.优选地，过渡螺旋外部安装保温层。
13.优选地，炭黑沉降罐外壁安装保温层。
14.优选地，冷凝系统的冷凝罐数量为2
‑
4个，种类为空冷罐、水冷罐和油喷淋罐中的一种或多种。
15.优选地，出渣螺旋机筒外壁设有冷却水夹套，螺旋轴内设有冷却水管路，分别留有进水口和出水口。
16.优选地，出渣螺旋采用倾斜式结构，倾斜角度＞15
°
。
17.将经过预处理的废轮胎胶粒通过进料螺旋连续输送至一级反应釜中，设定一级反应釜的裂解温度为360℃
‑
380℃，物料在一级反应釜中运行时间为50
‑
70min；一级反应釜采用低温、长时间的裂解工艺，目的是降低裂解气的产生量，获得最大产油率；
18.一级裂解后的炭黑中仍含有较多油分，此时炭黑粉末不易飞扬，因此设置抽真空系统将釜内抽至较大负压，压力为
‑
3kpa至
‑
1kpa之间，保证产生的油气第一时间被抽出，避免发生二次裂解影响油品质量；抽出的少量炭黑粉末在炭黑沉降罐中沉降下来，通过过渡螺旋送入二级反应釜中；
19.由于此时炭黑含油不易湿法造粒，因此需要二级反应釜进行处理：一级裂解后的炭黑经过渡螺旋输送至二级反应釜，设定二级反应釜的裂解温度为430℃
‑
450℃，物料在二级反应釜中运行时间为20
‑
40min；二级反应釜采用高温、短时间的裂解工艺，目的是将裂解炭黑中的油分进一步提取，便于炭黑后加工湿法造粒，提高炭黑附加值。
20.二级裂解后的炭黑中油分进一步减少，炭黑粉末易飞扬，因此二级反应釜设置为微正压，压力为0kpa
‑
1kpa之间，避免抽出过多炭黑粉末堵塞冷凝系统；
21.二级裂解后的炭黑经出渣螺旋冷却输送至炭黑后处理车间进行深加工，油气经冷凝系统冷凝后进入储油罐中，再经过管路输送至车间外大储油罐。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：传统的一段式裂解工艺只能设定一套工艺参数(温度、压力和反应时间)。当热解温度较低时，产油率较高，但炭黑中残存较多油分，后处理时不易造粒，因而炭黑的附加值下降；提高热解温度后，裂解炭黑中所含的油分减少，后处理时易于造粒，但产油率下降。两段式裂解反应装置可以解决此问题：一级裂解工艺实现产油率最大化，二级裂解工艺实现炭黑品质最优化，一级设定较大负压，避免油气发生二次裂解，提高油品质量，同时抽出的少量炭黑可沉降进入二级反应釜中，二级设定微正压，避免炭黑粉末进入冷凝系统，延长设备清理周期。
附图说明
23.图1为本实用新型整体结构示意图；
24.图2为本实用新型的一级反应釜结构示意图；
25.图中：1—进料螺旋；2—一级反应釜；3—炭黑沉降罐；4—过渡螺旋；5—二级反应釜；6—冷凝罐；7—出渣螺旋；8—储油罐；9—进料口；10—釜体；11—热风炉膛；12—保温层；13—后密封舱；14—电机；15—内螺旋；16—油气出口；17—炭黑出口。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1
‑
2所示，一种两段式废轮胎连续裂解反应装置，包括进料螺旋1、一级反应釜2、二级反应釜5、炭黑沉降罐3、冷凝罐6、过渡螺旋4、出渣螺旋7、控制系统、2套加热系统、2套冷凝系统和2套抽真空系统。
28.一级反应釜2包括釜体10、进料口9、电机14、后密封舱13、热风炉膛11和保温层12；进料口9位于釜体10一端，与进料螺旋1连接，釜体10与进料螺旋1之间通过盘根座及石墨盘根密封连接；釜体1另一端连接后密封舱13，后密封舱13与釜体10之间也通过石墨盘根密封；后密封舱13留有油气出口16和炭渣出口17，油气出口16与炭黑沉降罐3密封连接，炭黑沉降罐3分别与一套冷凝系统和过渡螺旋4连接；炭黑出口17与过渡螺旋4相连接；釜体10外部安装有热风炉膛11，热风炉膛11外部安装有保温层12，热风炉膛11与一套加热系统连接；电机14通过链条带动釜体10转动；釜体10内壁镶有内螺旋15，釜体转动时内螺旋15输送物料前进；
29.二级反应釜5与一级反应釜2结构相同，一级反应釜2长度为8
‑
12米，二级反应釜2长度为4
‑
6米；二级反应釜5的后密封舱分别与出渣螺旋7和另一套冷凝系统的冷凝罐6相连接；
30.加热系统包括热风炉、燃烧器与测温热电偶；抽真空系统包括水环真空泵和压力传感器；冷凝系统包括冷凝罐6和储油罐8；控制系统与各设备电机、料位计、抽真空系统、加热系统连接；
31.一级反应釜2和二级反应釜5分别采用独立的抽真空系统、加热系统和冷凝系统，抽真空系统与冷凝系统的冷凝管顶部密封连通；
32.每套冷凝系统的冷凝罐6数量为2
‑
4个，种类为空冷罐、水冷罐和油喷淋罐中的一种或多种；
33.进料螺旋1和过渡螺旋4都采用断螺旋结构，依靠物料挤压形成动态阻气密封，且过渡螺旋4外部安装保温层，出渣螺旋7采用倾斜式结构，倾斜角度＞15
°
，实现物料动态阻气密封。
34.本技术两段式废轮胎连续裂解反应装置的工作过程为：将经过预处理的废轮胎胶粒通过进料螺旋1连续输送至一级反应釜2中，设定一级反应釜2的裂解温度为360℃
‑
380℃，物料在一级反应釜2中运行时间为50
‑
70min；一级反应釜2采用低温、长时间的裂解工艺，目的是降低裂解气的产生量，获得最大产油率；
35.一级裂解后的炭黑中仍含有较多油分，此时炭黑粉末不易飞扬，因此设置与一级反应釜相连通的抽真空系统将釜内抽至较大负压，压力为
‑
3kpa至
‑
1kpa之间，保证产生的油气第一时间被抽出，避免发生二次裂解影响油品质量；抽出的少量炭黑粉末在炭黑沉降罐3中沉降下来，通过过渡螺旋4送入二级反应釜5中；
36.由于此时炭黑含油不易湿法造粒，因此需要二级反应釜5进行处理：一级裂解后的炭黑经过渡螺旋4输送至二级反应釜5，设定二级反应釜5的裂解温度为430℃
‑
450℃，物料在二级反应釜5中运行时间为20
‑
40min；二级反应釜5采用高温、短时间的裂解工艺，目的是将裂解炭黑中的油分进一步提取，便于炭黑后加工湿法造粒，提高炭黑附加值。
37.二级裂解后的炭黑中油分进一步减少，炭黑粉末易飞扬，因此二级反应釜5设置为微正压，压力为0kpa
‑
1kpa之间，避免抽出过多炭黑粉末堵塞冷凝系统；
38.二级裂解后的炭黑经出渣螺旋7冷却输送至炭黑后处理车间进行深加工，油气经冷凝系统冷凝后进入储油罐8中，再经过管路输送至车间外大储油罐。
39.传统的一段式裂解工艺只能设定一套工艺参数(温度、压力和反应时间)。当热解温度较低时，产油率较高，但炭黑中残存较多油分，后处理时不易造粒，因而炭黑的附加值下降；提高热解温度后，裂解炭黑中所含的油分减少，后处理时易于造粒，但产油率下降。两段式裂解反应装置可以解决此问题：一级裂解工艺实现产油率最大化，二级裂解工艺实现炭黑品质最优化，一级设定较大负压，避免油气发生二次裂解，提高油品质量，同时抽出的少量炭黑可沉降进入二级反应釜中，二级设定微正压，避免炭黑粉末进入冷凝系统，延长设备清理周期。
40.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。