一种裂解设备的制作方法

1.本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种裂解设备。


背景技术：

2.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加热筒，加热筒套在裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的加热筒做旋转运动，有机物料在裂解筒内翻滚移动，加热筒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。但该裂解设备的传热效率较低，不利于有机物的裂解。
3.综上所述，如何提高裂解设备的传热效率，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裂解设备，以提高传热效率。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种裂解设备，包括：
7.裂解筒，所述裂解筒的两端分别为进料端和出料端；
8.加热筒，所述加热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加热筒做旋转运动；
9.螺旋连通腔体，沿所述裂解筒的轴向螺旋延伸设置于所述裂解筒内，所述螺旋连通腔体的内部与所述裂解筒的内部隔离，所述螺旋连通腔体与所述加热筒连通，用于将所述加热筒的加热气体引入所述螺旋连通腔体中，所述螺旋连通腔体的腔体壁用于与所述裂解筒内的物料传热，所述螺旋连通腔体的侧壁外部与所述裂解筒的筒壁形成第一螺旋输送通道；
10.单螺旋叶片，沿所述裂解筒的轴向呈螺旋状设置于所述裂解筒内，所述单螺旋叶片与所述裂解筒的内壁固定，所述单螺旋叶片与所述螺旋连通腔体沿轴向相邻布置，所述单螺旋叶片形成的第二螺旋输送通道与所述第一螺旋输送通道连续。
11.优选地，在上述的裂解设备中，所述螺旋连通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连通孔，多个所述连通孔沿螺旋方向布置，所述螺旋连通腔体和所述裂解筒通过所述连通孔气体连通。
12.优选地，在上述的裂解设备中，所述螺旋连通腔体设置于所述裂解筒的靠近所述进料端的筒段内，所述单螺旋叶片设置于所述裂解筒的靠近所述出料端的筒段内。
13.优选地，在上述的裂解设备中，所述螺旋连通腔体为环形螺旋连通腔体，所述环形螺旋连通腔体的内圈与所述裂解筒的轴线之间存在径向间距。
14.优选地，在上述的裂解设备中，所述单螺旋叶片为环形单螺旋叶片，所述环形单螺旋叶片的内圈与所述裂解筒的轴线之间存在径向间距。
15.优选地，在上述的裂解设备中，所述螺旋连通腔体为一个连续式螺旋连通腔体或
多个间断式螺旋连通腔体。
16.优选地，在上述的裂解设备中，所述单螺旋叶片为一个连续式单螺旋叶片或多个间断式单螺旋叶片。
17.优选地，在上述的裂解设备中，所述裂解筒中的由所述螺旋连通腔体和所述单螺旋叶片组成的整体螺旋结构的前段螺距大于后段螺距。
18.优选地，在上述的裂解设备中，所述加热筒为燃烧筒，用于燃烧能源产生热气体；
19.或者所述加热筒内设置电加热装置，用于加热所述加热筒内的气体；
20.或者所述加热筒与外部热气体源连通，用于向所述加热筒内通入热气体。
21.优选地，在上述的裂解设备中，所述裂解筒内靠近出料端的位置设置有翻料导出机构。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明提供的裂解设备中，相对加热筒旋转设置的裂解筒内固定设置有螺旋连通腔体和单螺旋叶片，螺旋连通腔体的内部与裂解筒的内部隔离，螺旋连通腔体与加热筒连通，用于将加热筒的加热气体引入螺旋连通腔体中。单螺旋叶片固定于裂解筒的内壁，螺旋连通腔体形成的第一螺旋输送通道与单螺旋叶片形成的第二螺旋输送通道连续，在裂解筒旋转的过程中，螺旋连通腔体和单螺旋叶片也一起旋转，第一螺旋输送通道和第二螺旋输送通道使物料在裂解筒中输送，同时，加热筒的加热气体引入螺旋连续腔体中，螺旋连通腔体的腔体壁用于与裂解筒内的物料传热，加热筒内的加热气体的热量经裂解筒的内壁传递给单螺旋叶片，单螺旋叶片与物料接触传热。
24.相比于现有的仅通过裂解筒的筒壁对其中的物料进行加热，本技术加热筒的加热气体引入到螺旋连通腔体中，通过螺旋连通腔体的腔体壁和单螺旋叶片大大增加了裂解筒内部的传热面积，使物料与螺旋连通腔体的腔体壁、单螺旋叶片和裂解筒的内筒壁同时进行接触传热，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。同时，由于单螺旋叶片的结构比螺旋连通腔体的结构简单，方便加工制造，将螺旋连通腔体和单螺旋叶片同时设置在裂解筒中，相对于裂解筒中全段设置螺旋连通腔体，既能满足裂解要求，同时降低了裂解设备的制造成本和运营成本。同时，螺旋连通腔体的换热面积大于单螺旋叶片的换热面积，因此，将螺旋连通腔体和单螺旋叶片混合布置于裂解筒内，能够避免物料被过度加热裂解发生燃烧。
附图说明
25.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。
26.图1为本发明实施例提供的一种裂解设备的主视示意图；
27.图2为本发明实施例提供的一种裂解设备的横截面的结构示意图；
28.图3为本发明实施例提供的一种裂解设备的裂解筒的对应螺旋连通腔体部位的筒壁结构示意图；
29.图4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；
30.图5为本发明实施例提供的一种裂解设备的加热筒的侧视示意图。
31.其中，1为进料装置、2为裂解筒、3为加热筒、31为气体进出口、32为观察口、33为点火口、34为废料出口、4为螺旋连通腔体、41为连通孔、42为第一螺旋输送通道、5为单螺旋叶片、6为翻料导出机构、61为v形翻料板、62为挡板、7为密封环、8为裂解气出气端口、9为排料装置、10为锁气出料装置、11为驱动装置、12为物料进口。
具体实施方式
32.本发明的核心是提供了一种裂解设备，提高了传热效率。
33.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。
34.请参考图1-图4，本发明实施例提供了一种裂解设备，包括裂解筒2、加热筒3、螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5；其中，加热筒3密封套设于裂解筒2的外周，裂解筒2相对固定设置的加热筒3做旋转运动；螺旋连通腔体4沿裂解筒2的轴向螺旋延伸设置于裂解筒2内，螺旋连通腔体4的内部与裂解筒2内部隔离，螺旋连通腔体4与加热筒3连通，用于将加热筒3的加热气体引入螺旋连通腔体4中，螺旋连通腔体4的腔体壁用于与裂解筒2内的物料传热；螺旋连通腔体4的侧壁外部与裂解筒2的筒壁形成第一螺旋输送通道42；单螺旋叶片5沿裂解筒2的轴向呈螺旋状设置于裂解筒2内，单螺旋叶片5与裂解筒2的内壁固定，单螺旋叶片5与螺旋连通腔体4沿轴向相邻布置，单螺旋叶片5形成的第二螺旋输送通道与第一螺旋输送通道42连续。
35.该裂解设备的工作过程是：在裂解筒2旋转的过程中，螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5也一起旋转，物料从进料端进入裂解筒2内，循着第一螺旋输送通道42和第二螺旋输送通道移动并自动向裂解筒2的出料端输送，同时，加热筒3的加热气体引入螺旋连续腔体4中，螺旋连通腔体4的腔体壁用于与裂解筒2内的物料传热，加热筒3内的加热气体的热量经裂解筒2的内壁传递给单螺旋叶片5，单螺旋叶片5与物料接触传热。
36.相比于现有的仅通过裂解筒2的筒壁对其中的物料进行加热，本技术加热筒3的加热气体引入到螺旋连通腔体4中，充分利用了裂解筒2内的空间，提高了裂解筒2与加热筒3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，还通过单螺旋叶片5大大增加了裂解筒2内部的传热面积。使物料与螺旋连通腔体4的腔体壁、单螺旋叶片5和裂解筒2的内筒壁同时进行接触传热，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。同时，由于单螺旋叶片5的结构比螺旋连通腔体4的结构简单，方便加工制造，将螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5同时设置在裂解筒2中，相对于裂解筒2中全段设置螺旋连通腔体4，既能满足裂解要求，同时降低了裂解设备的制造成本和运营成本。同时，螺旋连通腔体4的换热效率大于单螺旋叶片5的换热效率，因此，将螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5混合布置于裂解筒2内，相较于裂解筒2中全段设置螺旋连通腔体4，能够避免物料被过度加热裂解发生燃烧。
37.在本实施例中，螺旋连通腔体4坐落固定于裂解筒2的内筒壁上，螺旋连通腔体4用于坐落的一侧腔体壁可以是单独的腔体壁，也可以与裂解筒2的内壁共用，螺旋连通腔体4
与裂解筒2相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个连通孔41，多个连通孔41沿螺旋方向布置，螺旋连通腔体4和加热筒3通过连通孔41气体连通。如果设置一个连通孔41，则利用加热筒3内的具有一定压力的加热气体通过该连通孔41进入螺旋连通腔体4中，为了使加热气体充满螺旋连通腔体4，一个连通孔41设置于螺旋连通腔体4的一端，加热气体由螺旋连通腔体4的一端逐渐充满整个腔体，连通孔41优选设置在螺旋连通腔体4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41，则多个连通孔41沿螺旋连通腔体4的螺旋方向布置，优选地，多个连通孔41均匀分布，以进一步提高气体传热的均匀性。
38.在本实施例中，连通孔41能使加热筒3内的加热气体进入螺旋连通腔体4中，且尽量减少或避免加热筒3内的固体或液体物料通过连通孔41进入螺旋连通腔体4中，由于加热筒3固定设置，因此，固体或液体物料通常停留在加热筒3的底部，不容易进入连通孔41，而加热气体能够扩散并对流通过连通孔41进入螺旋连通腔体4中，从而进一步保证了加热气体在螺旋连通腔体4内更好地流通进行传热。
39.当然，本实施例不对连通孔41的形状、大小和数量进行限定，连通孔41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41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41，以保证足够的加热气体的流通，相反，则设置较小的连通孔41。连通孔41的数量同样根据加热需求设定，连通孔41的数量相对越多，螺旋连通腔体4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加热筒3内的固体和液体物料进入螺旋连通腔体4中。
40.在本实施例中，在裂解筒2中，螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5的设置位置和设置比例根据裂解需要设定，优选地，如图1所示，螺旋连通腔体4设置于裂解筒2的靠近进料端的筒段内，即设置于裂解筒2中的前段部分，单螺旋叶片5设置于裂解筒2的靠近出料端的筒段内，即设置于裂解筒2的后段部分，由于螺旋连通腔体4的腔体壁直接与加热气体接触，因此，螺旋连通腔体4的传热效率比单螺旋叶片5的传热效率更高，因此，将螺旋连通腔体4设置在裂解筒2的前段部分，有利于刚进入裂解筒2的物料快速加热，快速进行裂解，提高裂解效率，而物料在进入裂解筒2的后段部分时，温度已经很高，不需要很高的热量，因此，在裂解筒2的后段部分设置单螺旋叶片5，可有效防止物料裂解过度发生燃烧的危险。
41.当然，根据不同的裂解需要，螺旋连通腔体4还可以设置于裂解筒2的后段部分，单螺旋叶片5设置于裂解筒2的前段部分。或者单螺旋叶片5设置于裂解筒2的中段部分，单螺旋叶片5设置于裂解筒2的前后两段部分。当然，还可以其他布置方式，并不局限于本实施例所列举的布置方位和比例。在本实施例中，螺旋连通腔体4的两个侧壁分别为两个单片螺旋，单螺旋叶片5为一个单片螺旋，优选地，螺旋连通腔体4的其中一个侧壁与单螺旋叶片5共用一个单片螺旋，从而使结构更加简单，方便加工制造。当然，螺旋连通腔体4的两个侧壁与单螺旋叶片5也可以采用不同的单片螺旋。
42.进一步地，在本实施例中，螺旋连通腔体4为环形螺旋连通腔体，环形螺旋连通腔体的内圈与裂解筒2的轴线之间存在径向间距。如此设置，环形螺旋连通腔体的中心部位形成贯通裂解筒2的轴向的空心区域，裂解筒2内裂解产生的气体可以更顺畅地通过空心区域进行流通，有利于裂解气排出。
43.当然，螺旋连通腔体4还可以不具有空心区域，则裂解筒2内裂解产生的气体同样
能够在第一螺旋输送通道42中进行螺旋输送，只是气体输送的路径较长。
44.作为优化，在本实施例中，环形螺旋连通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2内的气体输送需求确定环形螺旋连通腔体的外圈直径与内圈直径的差值。差值的确定需要保证加热筒3与裂解筒2之间的温差，使物料能充分裂解的同时，避免快速焦化。
45.作为优化，在本实施例中，螺旋连通腔体4的两个侧壁之间的宽度为1cm～100cm，宽度的大小决定了螺旋连通腔体4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。
46.在本实施例中，螺旋连通腔体4的螺距为等螺距或变螺距，螺距大于1cm。根据裂解筒2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。
47.同理地，在本实施例中，单螺旋叶片5为环形单螺旋叶片，环形单螺旋叶片的内圈与裂解筒2的轴线之间存在径向间距。如此设置，环形单螺旋叶片的中心部位形成贯通裂解筒2的轴向的空心区域，裂解筒2内裂解产生的气体可以更顺畅地通过空心区域进行流通，有利于裂解产生的气体的排出。
48.当然，单螺旋叶片5还可以不具有空心区域，则裂解筒2内裂解产生的气体同样能够在第一螺旋输送通道42和第二螺旋输送通道中进行螺旋输送，只是气体输送的路径较长。
49.单螺旋叶片5的螺距与螺旋连通腔体4的单侧筒壁的螺距可以相同或不同，根据实际需要确定，环形单螺旋叶片的外圈直径和内圈直径的差值可以与环形螺旋连通腔体的外圈直径和内圈直径的差值相等或不相等。
50.在本实施例中，螺旋连通腔体4为一个连续式螺旋连通腔体或多个间断式螺旋连通腔体。当螺旋连通腔体4为一个连续式螺旋连通腔体时，连续式螺旋连通腔体的轴向长度为最大长度，连续式螺旋连通腔体的内部气流通道是连续连通的。当螺旋连通腔体4为多个间断式螺旋连通腔体时，多个间断式螺旋连通腔体沿裂解筒2的轴向依次排布，每个间断式螺旋连通腔体均单独与加热筒3连通，多个间断式螺旋连通腔体的腔体壁组合形成连续的第一螺旋输送通道42。
51.同理地，单螺旋叶片5为一个连续式单螺旋叶片或多个间断式单螺旋叶片。当单螺旋叶片5为一个连续式单螺旋叶片时，连续式单螺旋叶片的轴向长度为最大长度。当单螺旋叶片5为多个间断式单螺旋叶片时，多个间断式单螺旋叶片沿裂解筒2的轴向依次排布。当然，多个间断式单螺旋叶片和多个间断式螺旋连通腔体可以任意排列组合。只要使得第一螺旋输送通道42与第二螺旋输送通道连续即可。
52.在本实施例中，优选地，裂解筒2中的由螺旋连通腔体4和单螺旋叶片5组成的整体螺旋结构的前段螺距大于后段螺距，以提高物料在后段的停留时间，提高裂解效率。
53.如图1和图5所示，对加热筒3进行优化，在本实施例中，加热筒3为燃烧筒，用于燃烧能源产生热气体。具体地，燃烧筒的筒体上设置有观察口32、补风口、点火口33和燃料补充口、气体进出口31和废料出口34。燃烧筒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2的筒壁上的连通孔41进入螺旋连通腔体4中，而燃烧后剩余的废料通过废料出口34排出燃烧筒。气体进出口21用于燃烧筒内的气体排出和外
部气体进入。点火口33用于将燃烧筒内能源物质点燃。观察口32用于观察燃烧筒内的燃烧情况。
54.当然，加热筒3除了采用燃烧筒之外，还可以在加热筒3内设置电加热装置，用于对加热筒3内的气体进行加热，加热后的气体进入螺旋连通腔体4中。或者加热筒3与外部热气体源连通，用于向加热筒3内通入热气体。只要能够实现加热筒3中的气体为加热气体，能够通入螺旋连通腔体4中进行传热即可，并不局限于本技术实施例所列举的加热筒3形式。
55.在本实施例中，裂解设备还包括设置于加热筒3和/或裂解筒2中的温度传感器和/或压力传感器，通过温度传感器检测加热筒3和/或裂解筒2中的温度，通过压力传感器检测加热筒3和/或裂解筒2中的压力，进而根据检测的温度和压力人工或自动控制裂解反应的进行。
56.在本实施例中，裂解筒2通过驱动装置11驱动旋转，驱动装置11主要包括电机、减速器、齿圈、支撑托轮和转动圈，转动圈优选设置于裂解筒2的两端外周上，转动圈通过下方的支撑托轮转动支撑，电机通过减速器减速后与齿圈配合，齿圈固定于裂解筒2的一端外周，通过电机驱动齿圈旋转，进而驱动裂解筒2旋转。当然，驱动装置还可以为其它结构形式，并不局限于本实施例所列举的形式。
57.在本实施例中，加热筒3的两端与裂解筒2的外筒壁之间采用接触摩擦式转动密封连接。由于裂解筒2旋转缓慢，因此可以通过简单的转动结构实现加热筒3和裂解筒2的转动密封连接。为了提高转动密封部位的结构强度，在裂解筒2的与加热筒3接触摩擦的位置增加裂解筒2的壁厚。当然，加热筒3和裂解筒2还可以通过其它转动密封结构进行转动密封连接。
58.如图1所示，裂解筒2的进料端连接进料装置1，出料端连接有锁气出料装置10，进料装置1和锁气出料装置10固定不动，裂解筒2的进料端与进料装置1密封旋转连接，出料端与锁气出料装置10密封旋转连接，具体通过密封环7密封旋转连接，密封环7耐高温。进料装置1优选为锁气进料螺旋，锁气进料锁气开设有物料进口12，用于物料进入，锁气出料装置10为锁气出料螺旋，锁气出料螺旋的筒壁上连接有裂解气出气端口8，用于排出裂解筒2内的裂解气，锁气出料螺旋的出料口与排料装置9连通，用于将裂解筒2内的固体废物排出。
59.如图4所示，为了方便裂解筒2内的物料出料，在本实施例中，裂解筒2内靠近出料端的位置设置有翻料导出机构6。翻料导出机构6随裂解筒2的旋转不断将位于出料端的物料翻起并导向出料口，避免物料在出料端堆积。
60.作为优化，在本实施例中，翻料导出机构6包括多个沿圆周方向排布且固定于裂解筒2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2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2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。
61.以v形翻料板61为例进行说明，其工作原理是：随着裂解筒2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2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2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。
62.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2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。
63.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。
64.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。
65.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。