專利名稱：連續(xù)式蒸汽裂解設備及供其使用的裂解爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種連續(xù)式蒸汽裂解設備，尤其關于一種具有獨特運輸結構 的連續(xù)式蒸汽裂解設備，其尤其適用于廢輪胎的處理。
背景技術：
關于廢輪胎的回收流程，大致可分成兩種。 一是物理處理方式，將廢輪 胎粉碎后，分離鋼絲、尼龍及橡膠，然后回收橡膠制成再生膠。但是，由于 再生膠屬于再制物，質(zhì)量較差不適宜再作為生產(chǎn)輪胎的原料，供回收再利用 的資源效能不高，經(jīng)濟價值低。另一則是合并化學手段的處理方式，在將廢 輪胎粉碎后，添加適當比例的催化劑，在適當?shù)臏囟燃皦毫ο逻M行裂解，以 裂解出氣體、混合油品及碳黑、及殘留物等。其中，混合油品可再以適當方 式(如分餾法)分離出輕油、汽油、煤油、柴油與重油等高經(jīng)濟價值的副產(chǎn) 物，從而使廢輪胎得以充分回收再利用。
由上述說明可知，以裂解方式處理廢輪胎較具有實質(zhì)上的回收效益，因 此，目前的研發(fā)大多針對此一方式。于此，傳統(tǒng)的廢輪胎裂解技術可大分為 批次裂解及連續(xù)式裂解兩種。批次裂解主要是將欲裂解的廢輪胎置于一裂解 爐中，加熱該裂解爐以進行裂解反應。待裂解反應完成之后，先經(jīng)例如降溫 及減壓等處理程序，再取出裂解后的產(chǎn)物，其后再于爐中裝入另一批次的待 裂解廢輪胎以進行處理。此一方式的一個缺點為，于各批次之間均需對裂解 爐進行一升溫/降溫程序且需中斷裂解反應，從而限制處理速度、致使產(chǎn)能不 彰。再者，于完成每一批次的處理之后，均需打開裂解爐將產(chǎn)物取出以再次 填充待裂解物料，此舉除無法有效利用所得的裂解氣體，亦容易造成粉塵及 裂解氣體的逸散。由此，目前多采用連續(xù)式裂解方式處理廢輪胎，以節(jié)省時 間、成本及提高產(chǎn)能且降低對環(huán)境的危害。
目前較常用的連續(xù)式裂解裝置可區(qū)分為連續(xù)式批次裂解裝置及連續(xù)式裂
解裝置。其中，連續(xù)式批次裂解裝置如臺灣專利第366304號(TW 366304)中所公開的，其采用數(shù)個并聯(lián)的裂解爐，每一裂解爐均能個別控制而不互相 影響，從而以依續(xù)操作該等并聯(lián)裂解爐的方式，達到連續(xù)進行裂解的目的。 亦即，當一裂解槽反應完成后能單獨進行降溫、取出裂解產(chǎn)物及重新裝料。 然而，此種連續(xù)式批次裂解爐，雖能連續(xù)執(zhí)行裂解反應，卻仍須不斷針對各
爐體進行重復的升/降溫、取出裂解產(chǎn)物及重新裝^f"等步驟；此外，由于需各 自獨立操作每一裂解槽，反而使得該連續(xù)式批次裂解裝置在操作上更顯復雜。 再者，此種利用復數(shù)個裂解爐以進行連續(xù)裂解的裝置勢必相對龐大且笨重， 因此在實際應用上亦有其局限性。
由此，近來已發(fā)展出不需以多個裂解爐并4關才喿作的連續(xù)式裂解爐。例如， 臺灣專利第361356號(TW 361356 )公開一連續(xù)式裂解裝置，其包含一垂直 設置的攪拌棒，其中，于攪拌棒上設有攪桿及螺旋輸送器，借此以協(xié)助廢橡 料的攪拌、預熱、裂解及防止架橋現(xiàn)象產(chǎn)生。然而，此一裂解裝置仍沿用干 式裂解法，利用例如惰性氣體的干燥氣體以承載帶出所產(chǎn)生的裂解氣體。干 式裂解法容易因裂解氣體所產(chǎn)生的壓力而導致裂解爐因無法承載而發(fā)生爆 炸；此外，不同的待裂解物料于裂解處理后通?；蚨嗷蛏贂a(chǎn)生有害氣體， 例如，廢輪胎于裂解處理過程通常會產(chǎn)生含^^危氣體，若未加以處理，則會致 使裂解所得的產(chǎn)物具有較高的含硫量，降低所得產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有裂解裝置的缺點，本發(fā)明提供一種裂解裝置，可在不增加裂 解爐數(shù)目的前提下連續(xù)進行裂解，且不會造成裂解爐內(nèi)的堵塞或產(chǎn)生架橋現(xiàn) 象。再者，本發(fā)明裝置可連續(xù)進行裂解反應，屬連續(xù)式裂解方法，毋須對裂 解裝置進行升/降溫等的繁復操作步驟。此外，本發(fā)明裝置借由蒸汽的使用， 除能降低裂解爐內(nèi)氣體壓力過高所致爆炸的可能性、降4氐裂解裝置的潛在危 險，且能有效將裂解所產(chǎn)生的硫份溶于蒸汽中并隨蒸汽帶出，進而降低產(chǎn)物 中的含硫量及污染可能性。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種裂解爐，其包含一反應室及一或多個軸 向運輸結構。其中，該反應室設有一進料口及一出并+口 ，該一或多個軸向運 輸結構安置于該反應室內(nèi)，且各該運輸結構具有一中心軸且包含一或多個螺旋區(qū)段與一或多個葉片區(qū)段，該葉片區(qū)段于該中心軸方向上的總長度為該運
輸結構長度的5%至35%。該裂解爐可用于連續(xù)式蒸汽裂解裝置，以于其中 進行裂解反應，尤其可適用于廢輪胎的裂解回收處理。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種連續(xù)式蒸汽裂解設備，其包含一熱源產(chǎn) 生器、 一燃燒室、以及一過熱蒸汽產(chǎn)生器。該燃燒室與該熱源產(chǎn)生器相連通， 且其內(nèi)設有一反應室、及一或多個軸向運輸結構。該反應室設有一進料口及 一出料口，該一或多個軸向運輸結構安置于該反應室內(nèi)，且該過熱蒸汽產(chǎn)生 器與該反應室相連通。各該運輸結構具有一中心軸且包含一或多個前進區(qū)段 與一或多個混合區(qū)段，其中，該混合區(qū)段于該中心軸方向上的總長度為該運 輸結構長度的5%至35%。
在參閱附圖及隨后描述的實施方式后，本發(fā)明所屬技術領域中技術人員 應當可輕易了解本發(fā)明的基本精神以及本發(fā)明所釆用的技術手段與較佳實施 例。


圖l是本發(fā)明裂解爐的一個實施例的側(cè)視圖； 圖2是本發(fā)明裂解爐的一個實施例的剖面圖； 圖3是圖2的裂解爐的局部放大圖； 圖4是本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備的示意圖5是本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備的過熱蒸汽產(chǎn)生器及裂解爐的側(cè)視 圖；以及
圖6是本發(fā)明裂解爐中物料行進方式的局部示意圖。主要元件符號說明
1裂解爐11反應室
113第一反應區(qū)115第二反應區(qū)
13驅(qū)動裝置151進料口
153出料口155裂解油氣出口
157二次精煉入口17連通口21運輸結構
213螺旋區(qū)段
22 物料
P2 油氣出口
P4 第一液體出口
P6 第二冷凝入口
P8 第二氣體出口
P10第二液體入口
P12油^f分出口
P14廢水入口
P16燃料口
P18第一熱風入口
P20第二熱風入口
P22第三熱風入口
P24蒸汽出口
P26廢氣入口
P28 —次加工氣體出口
P30 二次加工入口
P32三次加工入口
P34過濾入口
33 燃燒爐
352a第一冷凝器
353油槽
211中心軸
215葉片區(qū)段
Pl裂解油氣入口
P3第一冷凝入口
P5第一氣體出口
P7第二液體出口
P9油槽開口
Pll第二氣體入口
P13水份出口
P15可燃氣體出口
P17出風口
P19第一熱風出口
P21第二熱風出口
P23第三熱風出口
P25逆洗氣體入口
P27一次力i3工入口
P29一次力d工固體出口
P31二次加工出口
P33三次加工出口
31燃燒室
351高溫過濾裝置
352b第二冷凝器
355氣體穩(wěn)定槽357油水分離槽
371篩選機
375研磨機
377b第二袋式集塵機
39 蒸汽鍋爐
L2螺旋區(qū)段長度
311過熱蒸汽產(chǎn)生器
359 廢水處理器
373 磁選機 377a第一袋式集塵機
379 廢氣處理器
Ll 中心軸長度
L3 葉片區(qū)段長度
具體實施例方式
本發(fā)明裂解爐包含一設有 一進料口及一 出料口的反應室，以及一或多個 設于反應室內(nèi)的軸向運輸結構。各運輸結構包含一中心軸且于中心軸上設有 復數(shù)個螺紋結構以及復數(shù)個葉片結構，從而構成一或多個僅包含螺紋結構的 螺旋區(qū)段以及一或多個僅包含葉片結構的葉片區(qū)段。各該螺紋結構/葉片結構 與相鄰螺紋結構/葉片結構的間距是相同或不同。較佳地，是使各該葉片區(qū)段 具實質(zhì)上相同的長度，且使各該螺旋區(qū)段具實質(zhì)上相同的長度。在一具體實 施例中，各該運輸結構包含彼此交錯設置的復數(shù)個螺旋區(qū)段及葉片區(qū)段。
裂解爐中的反應室較佳為管式反應室，但不以此為限。所謂"管式反應 室"是泛指其內(nèi)部容納物料的空間為一類似于管狀的長條空間的任何合宜反 應器。從而，使得由進料口進入反應室的物料，得以在反應室內(nèi)進行反應的 同時，亦經(jīng)由反應室內(nèi)的運輸結構而沿運輸結構的中心軸逐漸前進，最后于 出料口輸出反應室。
在本發(fā)明裂解爐中，由于所設運輸結構包含葉片區(qū)段，故可于待裂解物 料沿運輸結構中心軸方向傳輸?shù)倪^程中，在葉片區(qū)段進行攪拌混合，使物料 于反應室內(nèi)的裂解更為均勻、完全。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當用于例如廢輪胎的裂解處理 時，若葉片區(qū)段的比例過低，將無法達到所期望的攪拌混合效果，而若葉片 區(qū)段的比例過高，則易因廢輪胎所含鋼絲的纏繞，導致反應室阻塞。因此， 通常是控制使運輸結構中的葉片區(qū)段于該中心軸方向上的總長度為該運輸結 構長度的5%至35%。較佳地，葉片區(qū)段的總長度是不超過運輸結構長度的30%,且更佳是不低于運輸結構長度的10%。
可經(jīng)由任何合宜的驅(qū)動裝置(如電動馬達)以驅(qū)動該運輸結構，并可視 實際需要(如待裂解物料的種類、成份及大小)調(diào)整運輸結構的螺紋轉(zhuǎn)速， 以控制待裂解物料于反應室內(nèi)的停留時間。
視需要地，反應室可包含多個反應區(qū)，各該反應區(qū)均安置有上述軸向運 輸結構且彼此相連通，以使待裂解物料能于反應區(qū)間傳輸。此處所謂的"連 通"，可為任何合宜形式，例如透過管線連通或反應區(qū)彼此相鄰而僅以開 孔相通。透過上述多個反應區(qū)的安置，可在避免使單一運輸結構承載過高負 荷的情形下，仍達到充分裂解的效果。此外，另可透過如上下安置的方式來 安排各反應區(qū)，充分利用可用空間。
本發(fā)明另提供一種連續(xù)式蒸汽裂解設備，其包含一熱源產(chǎn)生器、 一燃燒 室、及一過熱蒸汽產(chǎn)生器。
熱源產(chǎn)生器是用以提供連續(xù)式蒸汽裂解裝置所需的熱。在本發(fā)明的一個 實施例中，該熱是以高溫氣體的形式提供，透過例如燃燒爐的合宜設備，以 燃油或裂解回收的可燃氣體燃燒而提供。較佳是采用能利用裂解回收的可燃 氣體的熱源產(chǎn)生器，以節(jié)省能源需求，降低操作成本。
燃燒室是與熱源產(chǎn)生器相連通，以承接該熱源產(chǎn)生器所提供的熱，以于 其中進行裂解反應。燃燒室包含一反應室及一位于反應室內(nèi)的軸向運輸結構。 在一實施例中，是利用適當?shù)墓苈穼嵩串a(chǎn)生器所產(chǎn)生的熱源導入燃燒室內(nèi)， 以使反應室達到裂解反應所需的溫度。反應室內(nèi)的待裂解物料則透過軸向運 輸結構而逐漸前進且適時攪拌混合，從而達成均勾的裂解。
傳統(tǒng)批次裂解必須在裂解反應完成后，透過額外的人力或機械動作而取 出裂解反應的產(chǎn)物，不但耗時費力，且裂解反應進行時，并無有效的裝置適 當攪動反應中的物料，因此往往無法獲致均勻、充分反應的裂解效果。不同 于傳統(tǒng)批次裂解裝置，本發(fā)明設備在反應室內(nèi)所設置的軸向運輸結構包含前 進區(qū)段，以在反應進行的同時推進待裂解物料，且包含混合區(qū)段以在推進待 裂解物料的過程中，適當?shù)貙⑵鋽噭?，從而使物料的裂解更為均勻，使裂?反應更加完全。此外，裂解所產(chǎn)生的產(chǎn)物亦能借由配置于反應室內(nèi)的運輸結 構而送出反應室，繼續(xù)后續(xù)的加工處理，大大提升效能及效益。
在本發(fā)明的一實施例中，采用具有螺旋區(qū)段作為前進區(qū)段及葉片區(qū)段作為混合區(qū)段的軸向運輸結構。各該螺旋區(qū)段包含一或多個螺旋結構，且各該 葉片區(qū)段包含一或多個葉片結構。較佳地，該螺旋區(qū)段及該葉片區(qū)段是以一 適當比例交替配置，亦即，在軸向運輸結構包含相互交替的葉片區(qū)段及螺旋 區(qū)段。視需要地，可調(diào)整兩區(qū)段的比例。以裂解廢輪胎為例，若混合區(qū)段的 比例過低，將無法獲致所期望的攪拌混合效果，而若其比例過高，則易因廢 輪胎所含鋼絲的纏繞，導致反應室阻塞。于此，經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就裂解廢輪胎而言，
以一運輸結構的總長度計，混合區(qū)段的配置比例以約為5%至35%為宜，較 佳不超過運輸結構長度的30%，更佳是不低于運輸結構長度的10%。因此， 可以本發(fā)明裂解爐以^是供此連續(xù)式裂解裝置所需的反應室及軸向運輸結構， 以葉片區(qū)段為混合區(qū)段，且以螺旋區(qū)段為前進區(qū)段，其相關結構與均等修飾 如上所述，在此不再贅述。
過熱蒸汽產(chǎn)生器與燃燒室內(nèi)的反應室相連通，用以提供溫度高于IO(TC 的過熱蒸汽，以作為裂解反應氣態(tài)產(chǎn)物的承載氣體。過熱蒸汽產(chǎn)生器本身可 設置有一蒸汽機，用以產(chǎn)生蒸汽。所產(chǎn)生的蒸汽續(xù)經(jīng)加熱后形成高溫的過熱 蒸汽，其中，加熱方式可為任何合宜形式，如電熱式、燃燒式、或以高溫氣 體加熱的氣熱式等。亦可使用一不具蒸汽產(chǎn)生裝置的過熱蒸汽產(chǎn)生器，在這 一實例中，過熱蒸汽產(chǎn)生器除與燃燒室內(nèi)的反應室相連通外，更與一外接的 蒸汽來源相連通，以將連通傳來的蒸汽加熱形成過熱蒸汽。
為有效利用能源，可視需要將過熱蒸汽產(chǎn)生器或過熱蒸汽產(chǎn)生器中將蒸 汽轉(zhuǎn)變成過熱蒸汽的組件部份，與反應器并同安置于燃燒室內(nèi)，以有效利用 來自熱源產(chǎn)生器的熱。在本發(fā)明的一個實施例中，過熱蒸汽產(chǎn)生器是設計成 一管狀結構，環(huán)繞于燃燒室內(nèi)的反應室的外壁。管狀結構的一端與反應室相 連通，另一端則與一蒸汽來源相連通，從而在不需任何額外加熱裝置的情形 下，借由熱源產(chǎn)生器所提供的熱，在加熱反應室的同時， 一并加熱過熱蒸汽 產(chǎn)生器，提供過熱蒸汽。此即，以熱源產(chǎn)生器所產(chǎn)生的高溫氣體同時加熱燃 燒室內(nèi)的反應室及過熱蒸汽產(chǎn)生器，以提供裂解反應所需的溫度及提供過熱 蒸汽。
上述蒸汽來源可來自例如一蒸汽產(chǎn)生器，其可為任何合宜形式(如電熱 式、燃燒式、或減壓加熱等)的蒸汽鍋爐，或來自其它制程所產(chǎn)生的蒸汽。 此外，蒸汽產(chǎn)生器可具有或不具有燃燒機。就使用不具有燃燒機的蒸汽產(chǎn)生器實施例而言，使蒸汽產(chǎn)生器與燃燒室相連通，以將加熱反應室(及過熱蒸 汽產(chǎn)生器)后的余熱導入蒸汽產(chǎn)生器，將水加熱而產(chǎn)生蒸汽，或者直接利用 熱源產(chǎn)生器所提供的熱以供產(chǎn)生蒸汽之用。此外，以使用具有燃燒機的蒸汽 產(chǎn)生器的實施例中，可借由燃油A/或裂解回收的可燃氣體的燃燒，以提供形 成蒸汽所需的熱。
視所處理的物質(zhì)而定，裂解反應可能產(chǎn)生各式氣體、液體A/或固體產(chǎn)物。 為有效回收利用裂解產(chǎn)物，本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備可視需要另包含一或 多個分離裝置。舉例言之，在應用于廢輪胎的處理時，裂解產(chǎn)物包括裂解油、 可燃氣體及水等氣態(tài)油氣產(chǎn)物，以及鋼絲與碳黑等固態(tài)物料產(chǎn)物，因此，可 于本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備的下游，進一步包含一裂解油氣處理系統(tǒng)及/或 一裂解物料處理系統(tǒng)。
裂解油氣處理系統(tǒng)一般是用以處理自反應室導出的氣體產(chǎn)物，其可包含 一用以分離油氣所可能含有的固體雜質(zhì)的凈化裝置、冷卻油氣用的冷凝裝置、 分離經(jīng)冷凝液體中的水份的油水分離裝置及/或進一 步處理經(jīng)分離的水份的 廢水處理裝置。當然，裂解油氣處理系統(tǒng)亦可視需要另包含其它分離裝置。
凈化裝置，若使用時，通常是與反應室相連通，以去除裂解反應所可能
產(chǎn)生的粉塵/微粒(例如碳黑微粒)。在一個實施例中，使用一具有脈沖逆 洗功能的高溫過濾裝置作為凈化裝置，其通常配置一過濾組件，如金屬濾網(wǎng) 或陶瓷濾筒以達去除粉塵/微粒，"脈沖逆洗"的原理及技術是本領域技術人 員所能輕易了解的，在此不加贅述。 一般不具逆洗功能的過濾裝置，如強力 下吸式過濾裝置，其過濾功能往往隨著過濾操作的進行而遞減，這是由于其 濾網(wǎng)受到過多自氣體中濾除的微?；蚍蹓m堵塞所致。使用逆洗功能的過濾設 備可有效防止前述堵塞現(xiàn)象，使反應得以連續(xù)進行。當使用脈沖逆洗過濾裝 置時，可例如使過熱蒸汽產(chǎn)生器與高溫過濾裝置相連通，借由過熱蒸汽產(chǎn)生 器以間歇性地提供高溫過濾裝置過熱蒸汽；或者可將后續(xù)分離裂解油氣程序 所得的可燃氣體，回送導入高溫過濾裝置中，以實現(xiàn)脈沖逆洗進而維持濾網(wǎng) 的流通量。
冷凝裝置是經(jīng)由降溫冷凝手段，以冷卻裂解產(chǎn)物的氣體成份，使其分離 為例如裂解油、水、及可燃氣體等?？梢曅枰捎萌魏魏弦说睦淠b置，一 般而言，是使用一或多個相串連的冷凝器，以達到分離多種成分的效果，以利后續(xù)利用。在一實施例中，冷凝裝置是由兩個串聯(lián)的冷凝器所組成，且位 于凈化裝置的下游，以確保氣體成份中的微?；蚍蹓m能先由凈化裝置所濾除， 不會進入冷凝設備中，堵塞設備或影響分離后產(chǎn)物的經(jīng)濟價值。
在裂解油氣的處理過程中，由于油份的凝結溫度較高，勢必將首先于冷 凝裝置中分離出來。為避免冷凝后的油份因其較高的黏滯性而阻塞冷凝器，
較佳是在冷凝裝置的前端采用一u型管路，且使冷卻水于管內(nèi)流動，欲冷凝 的氣體成份則由u型管路外側(cè)流過。如此，以使冷凝后的油份自然滴落冷凝
器底部并送出，而非采用現(xiàn)有的冷凝方式(即欲冷凝物質(zhì)行經(jīng)管內(nèi)，利用管 外的冷卻水冷凝)，從而有效避免油份阻塞的可能，確保裝置能連續(xù)進行。
裂解物料處理系統(tǒng)可視需要包含各式合宜的物理/化學分離裝置。 一般而 言，裂解物料處理系統(tǒng)包含一分離裝置(例如篩選機、磁選機)及一磨碎裝 置(如研磨機)，以進一步加工裂解反應的固體產(chǎn)物。以處理廢輪胎為例， 可在裂解物料處理系統(tǒng)中包含一篩選機、 一磁選機、及一研磨機。其中，篩 選機是與反應室相連通，以自裂解反應所產(chǎn)生固體產(chǎn)物中初步篩除廢輪胎所 含的鋼絲，經(jīng)初步去除鋼絲后的固體產(chǎn)物續(xù)經(jīng)磁選機以進一步分離鋼絲(及 金屬成分)，最后再以研磨機將最終產(chǎn)物研磨至所期望的大小以供回收利用。 此外，亦可視需要于研磨機下游采用一分揀設備，以進一步分揀研磨后的產(chǎn) 物。
本發(fā)明裂解爐及連續(xù)式蒸汽裂解裝置可用于各式物料的裂解處理，例如 廢輪胎、廢塑料、廢木材、及農(nóng)業(yè)生質(zhì)廢料等，較佳是用于處理廢輪胎。
為更清楚地了解本發(fā)明內(nèi)容，下文配合附圖例示性說明本發(fā)明裂解爐及 連續(xù)式蒸汽裂解設備的一實施例，其可用以處理廢輪胎。在各圖中，各元件 大小僅供說明參考，并非代表真實尺寸比例
首先參考圖1,顯示裂解爐1的示意圖，其中裂解爐1包含一反應室11、
一驅(qū)動裝置13、 一進料口 151、 一出料口 153、 一裂解油氣出口 155、 一二次 精煉入口 157、以及一連通口 17。反應室11包含上下安置的一第一反應區(qū) 113及一第二反應區(qū)115，第一反應區(qū)113及第二反應區(qū)115借由連通口 17 相互連通。參考圖2,其是圖1所示裂解爐1的剖面圖，反應室11于第一反 應區(qū)113及第二反應區(qū)115內(nèi)分別安置有一軸向運輸結構21，且每一運輸結 構21均與相對應的驅(qū)動裝置13連接。各運輸結構21具有一中心軸211且包含多個螺旋區(qū)段213與多個葉片區(qū)段215。 3圖顯示第一/第二反應區(qū)113/115 的局部放大圖，L2代表單一螺旋區(qū)段的長度，且L3代表單一葉片區(qū)段的長 度。螺旋區(qū)段213與葉片區(qū)段215的長度，是以各區(qū)段于中心軸211方向上 所占中心軸211的長度計。 一般是控制使單一運輸結構21的各葉片區(qū)段長度 (L3 )的總和，為該運輸結構21長度的5 %至35 % 。
廢輪胎由進料口 151喂入反應室11，在其中進行裂解反應。裂解產(chǎn)生的 裂解油氣由裂解油氣出口 155輸出，裂解后的固體產(chǎn)物則由出料口 153輸出。 廢輪胎在反應室11中是先進入第一反應區(qū)113,于其中透過運輸結構21的 轉(zhuǎn)動而在進行裂解反應同時沿運輸結構21的軸向逐漸前進，其中，在行經(jīng)葉 片區(qū)段215時會作短暫停留，隨葉片區(qū)段的葉片的旋轉(zhuǎn)而進行攪拌混合。由 于第一反應區(qū)113與第二反應區(qū)115是上下安置，當裂解中的廢輪胎前進至 連通口 17時，便會掉落至第二反應區(qū)115，循第二反應區(qū)115中的運輸結構 21的轉(zhuǎn)動而前進，并繼續(xù)進行裂解。裂解后的固體產(chǎn)物由出料口 153輸出， 裂解過程中產(chǎn)生的油氣產(chǎn)物則由裂解油氣出口 155輸出。
接著，請參考圖4及圖5，圖4是本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備的一個實 施例的配置示意圖，主要包含一燃燒室31、 一燃燒爐33、及一蒸汽鍋爐39。 其中，如圖5所示，燃燒室31內(nèi)設有一如圖1所示的裂解爐1以及一環(huán)繞裂 解爐1的反應室11的管狀過熱蒸汽產(chǎn)生器311。
以下進一步說明在此實施例中，用以處理燃燒室31所產(chǎn)生裂解油氣的裂 解油氣處理系統(tǒng)。如圖4所示，裂解油氣處理系統(tǒng)包含一高溫過濾裝置351、 一由第一冷凝器352a與第二冷凝器352b所構成的冷凝裝置、 一油水分離槽 357、 一氣體穩(wěn)定槽355、及一廢水處理器359。燃燒室31設有一裂解油氣出 口 155與一第一熱風出口 P19,出口 155與一高溫過濾裝置351的裂解油氣 入口 Pl相連通且出口 P19與蒸汽鍋爐39的第二熱風入口 P20相連通。高溫 過濾裝置351除裂解油氣入口 Pl外，另具有一油氣出口 P2與一逆洗氣體入 口 P25，其中，出口 P2是與一第一冷凝器352a的第一冷凝入口 P3相連通， 入口 P25在本實施例中則用以導入過熱蒸汽產(chǎn)生器311所產(chǎn)生的過熱蒸汽。 第一冷凝器352a除第一冷凝入口 P3外，另具有一第一液體出口 P4及一第一 氣體出口 P5,以分別與一油槽353的油槽開口 P9及一第二冷凝器352b的第 二冷凝入口 P6相連通。第二冷凝器352b除第二冷凝入口 P6外，另具有一第二液體出口 P7及一第二氣體出口 P8，以分別與油水分離槽357的第二液體 入口 P10及一氣體穩(wěn)定槽355的第二氣體入口 Pll相連通。氣體穩(wěn)定槽355 除第二氣體入口 Pll外，另具有一可燃氣體出口 P15與燃燒機33的燃料口 P16相連通，出口 P15亦可視情況進一步與逆洗氣體入口 P25相連通(未繪 示)。
燃燒爐33除燃料口 P16外，另具有一出風口 P17與燃燒室31的第一熱 風入口P18相連通。油水分離槽357除第二液體入口 P10外，另具有一油份 出口 P12及一水份出口 P13，分別與油槽353的油槽開口 P9及廢水處理器359 的廢水入口 P14相連通。
在此一蒸汽裂解裝置的實施例中，另包含一裂解物料處理系統(tǒng)以處理反 應室11所產(chǎn)生的固體產(chǎn)物。如圖4所示，裂解物料處理系統(tǒng)包含一篩選機 371、 一》茲選機373、 一第一袋式集塵機377a及一第二袋式集塵機377b。篩 選機371具有一次加工入口 P27、 一次加工氣體出口 P28及一次加工固體出 口 P29，其中，入口 P27是與反應室11的出料口 153相連通，以承接反應室 ll所產(chǎn)生的固體產(chǎn)物，并借由出口 P28及P29分別與第二袋式集塵機377b 的熱氣入口 P22及i茲選才幾373的二次加工入口 P30相連通。,茲選機373另具 有一二次加工出口 P31與研磨機375的三次加工入口 P32相連通，研磨機375 再借由三次加工出口 P33與第一袋式集塵才幾377a的過濾入口 P34相連通。
第二袋式集塵機377b除第三熱風入口 P22夕卜，另具有一第三熱風出口 P23與廢氣處理器379的廢氣入口 P26相連通。同時，蒸汽鍋爐39借由一第 二熱風出口 P21與第二袋式集塵才幾377b的第三熱風入口 P22相連通及借由一 蒸汽出口 P24與過熱蒸汽產(chǎn)生器311相連通。
以下將說明如何以上述例示的蒸汽裂解處理設備以處理廢輪胎，在此， 視需要地，可在進行裂解之前，先以如破碎機或切碎機的前處理裝置對廢輪 胎進行一前處理，使其具有合宜的大小。之后，將具有合宜大小的廢輪胎顆 粒(通常，切碎至粒徑約5公分至7公分)以約每小時進料1000公斤的速度， 由進料口 151喂入裂解爐1的反應室11中，此時裂解爐1外的溫度維持在 700。C至1000。C之間，以加熱過熱蒸汽產(chǎn)生器311并維持反應室11溫度于 35(TC至550。C，較佳于350。C至480°C。同時，將過熱蒸汽產(chǎn)生器311所產(chǎn) 生的過熱蒸汽導入反應室11中參與裂解反應。廢輪胎顆粒借由運輸結構21于反應室11中交替經(jīng)過前進區(qū)及混合區(qū)(亦 即交替經(jīng)過反應室11內(nèi)的螺旋區(qū)段213及葉片區(qū)段215)以充分地裂解。在 此，請參考圖6,其繪示待裂解物料22，如廢輪胎顆粒，在反應室11中的第 一反應區(qū)113內(nèi)的行進方式；即物料22在螺旋區(qū)段213向前推進并逐漸堆積， 到達葉片區(qū)段215經(jīng)攪拌混合，再漸漸落入下一個螺旋區(qū)段213繼續(xù)向前推 進。當物料輸送至第一反應區(qū)113尾端時，剩余的碳黑混合物及未裂解的廢 輪胎顆粒經(jīng)由連通口 17落至第二反應區(qū)115繼續(xù)進行裂解反應，其在第二反 應區(qū)115的行進方式實質(zhì)上與在第一反應區(qū)113中相同。在反應同時，裂解 反應所產(chǎn)生的油氣傳送至裂解油氣處理系統(tǒng)；而非氣體的裂解物料則傳送至 裂解物料處理系統(tǒng)，或可視需要經(jīng)由二次精煉入口 157投入第二反應區(qū)115 中再次精煉。詳言之，裂解油氣進入高溫過濾裝置351，利用如高溫蒸汽脈 沖逆洗法去除碳黑微粒。 一般而言，可釆用具有一多孔性陶瓷濾筒或金屬濾 網(wǎng)的高溫過濾裝置351,操作溫度控制于約280。C至450°C，過濾速度則為1 公分/秒至3公分/秒。
隨后，將去除碳黑微粒的裂解油氣進行一冷凝程序，通常為兩階段的冷 凝程序。具體言之，如圖4所示，先將裂解油氣導入第一冷凝器352a以將裂 解油氣的溫度降至約ll(TC，冷凝所得油份可待后續(xù)加工以再利用；剩余的 裂解油氣續(xù)送至第二冷凝器352b，以將裂解油氣的溫度降至約40。C，冷凝分 離所得的油份亦可待后續(xù)加工以再利用，所得水份則視需要經(jīng)一廢水處理程 序，以供利用或排放廢棄。冷凝后的裂解氣體則可視需要經(jīng)一氣體穩(wěn)定處理 后，送入燃燒爐33以進一步提供本發(fā)明方法所需的熱源。
在裂解廢輪胎的情況下，待裂解物料通常包含如鋼絲等金屬成份，反應 后產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物可先行一篩選程序，如將裂解產(chǎn)生的非氣體裂解物料傳送 至篩選機371以初步分離鋼絲與碳黑并使裂解物料降溫(一般是降至低于 IO(TC)。在此步驟中，殘留在裂解物料中的氣體成份是被送入第二袋式集塵 機377b，以去除碳黑微粒，隨后經(jīng)廢氣處理器379處理后予以排放。經(jīng)初步 移除鋼絲的裂解物料則再送至磁選機373，以進一步分離鋼絲及碳黑，隨后 將所得碳黑加以研磨至所期望尺寸。通常，是將碳黑研磨至能通過200孔 (mesh)的篩網(wǎng)的大小，以供回收再利用。
在本實施例中，在操作初期是以柴油或燃料油當作燃燒爐33的燃料，待裂解反應開始后則可利用裂解反應所得的可燃氣體作為燃料以降低成本。其
中，燃料的流量約80公升/小時。燃燒爐33所產(chǎn)生的高溫氣體是以例如風車 抽引的方式，導入燃燒室31中，將燃燒室31內(nèi)的溫度維持在700。C至1000。C, 并加熱裂解爐1及過熱蒸汽產(chǎn)生器311，以使得裂解爐1的反應室11達到裂 解反應所需的溫度，約350。C至550。C。燃燒室31內(nèi)的高溫氣體接著可傳送 至蒸汽鍋爐39,供加熱形成蒸汽。在此，本發(fā)明亦不排除使用本身具備一燃 燒機的蒸汽鍋爐39的實例；換言之，可借由來自燃燒室31反應后的高溫氣 體、燃燒爐33所產(chǎn)生的熱風、和/或本身所配置的另一燃燒機，加熱蒸汽鍋 爐39以產(chǎn)生蒸汽；同樣地，該另一燃燒機的燃料亦可使用裂解反應所產(chǎn)生的 可燃氣體以降低成本。
另一方面，蒸汽鍋爐39所產(chǎn)生的蒸汽是供過熱蒸汽產(chǎn)生器311產(chǎn)生過熱 蒸汽，且可用以供第二袋式集塵設備377b進行蒸汽脈沖逆洗以去除微粒。詳 言之，蒸汽鍋爐39所產(chǎn)生的蒸汽是借由蒸汽出口 P24將部分蒸汽傳送至過熱 蒸汽產(chǎn)生器311中，隨后蒸汽在管狀過熱蒸汽產(chǎn)生器311中前進的同時，受 到燃燒室31內(nèi)的高溫氣體加熱，最終形成過熱蒸汽。其中，部分過熱蒸汽是 導入至反應室11中作為裂解反應的承栽氣體；部分則借由逆洗氣體入口 P25 導入至高溫過濾裝置351,供其進行定時或不定時的脈沖逆洗，以有效避免 裝置阻塞的情況。其中，如前所述，亦可利用經(jīng)氣體穩(wěn)定槽355穩(wěn)定后所得 可燃氣體，借由逆洗氣體入口 P25送入高溫過濾裝置351以進行脈沖逆洗程 序。在此，可視整體裝置的能源/物料配置及情況，搭配組合利用過熱蒸汽及 可燃氣體，例如交替使用來自過熱蒸汽產(chǎn)生器311的過熱蒸汽及氣體穩(wěn)定槽 355的可燃氣體。
綜上所述，本發(fā)明裂解爐的一特點在于其運輸結構具有5%至35%的葉 片混合區(qū)段，這是經(jīng)過本申請發(fā)明人無數(shù)次測試所得的結果，不僅能避免僅 使用螺旋結構時，因攪拌不充分而使得裂解反應不完全的現(xiàn)象，同時亦可避 免過高比例的葉片結構造成設備的阻塞現(xiàn)象，如廢輪胎的鋼絲的纏繞。
再者，本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備除可利用上述裂解爐外，更可包含一 凈化裝置及/或一具有U型管鴻4殳計的冷凝器。其中凈化裝置可去除裂解氣體 中的微粒(如碳黑微粒)，提升油品質(zhì)量并避免后續(xù)冷凝設備的堵塞且降低 后續(xù)精制油品所需的成本，且此處所收集的微粒(如碳黑微粒)亦具較高經(jīng)濟效益。此外，本發(fā)明所用冷凝器借由其內(nèi)部u型管路的設計，冷卻水行經(jīng) 管內(nèi)，裂解油氣走外側(cè)通道，能有效避免阻塞現(xiàn)象。
另一方面，本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解設備是使用過熱蒸汽作為承載氣體， 一方面能避免傳統(tǒng)干式裂解容易發(fā)生的爆炸現(xiàn)象，另一方面能降低裂解產(chǎn)物 的硫份含量，確保產(chǎn)物的經(jīng)濟價值。
綜合以上優(yōu)點使得本發(fā)明設備能連續(xù)且有效率的進行物料的裂解，尤其 是裂解廢輪胎，且所得的產(chǎn)物具有較高的經(jīng)濟價值。
上述實施例僅為例示性說明本發(fā)明的實施例，并闡述本發(fā)明的技術特征， 而非用于限制本發(fā)明的保護范疇。任何熟悉本技術的人員在不違背本發(fā)明的 技術原理及精神下，可輕易完成的改變或安排，均屬本發(fā)明所主張的范圍。 因此，本發(fā)明的權利保護范圍如后附申請專利范圍所列。
權利要求
1、一種用于連續(xù)式蒸汽裂解設備的裂解爐，包含一反應室設有一進料口及一出料口，以及一或多個軸向運輸結構安置于該反應室內(nèi)，其中各該運輸結構具有一中心軸且包含一或多個螺旋區(qū)段與一或多個葉片區(qū)段，該等葉片區(qū)段在該中心軸方向上的總長度為該運輸結構長度的5％至35％。
2、 如權利要求1所述的裂解爐，其中該等葉片區(qū)段的總長度為不超過該 運輸結構長度的30%。
3、 如權利要求1所述的裂解爐，其中該等葉片區(qū)段的總長度為不低于該 運輸結構長度的10%。
4、 如權利要求1所述的裂解爐，其中該運輸結構包含復數(shù)個螺旋區(qū)段與 復數(shù)個葉片區(qū)段彼此交錯排列。
5、 如權利要求4所述的裂解爐，其中各該螺旋區(qū)段具有一實質(zhì)上相同的 長度且各該葉片區(qū)段具有一實質(zhì)上相同的長度。
6、 如權利要求1所述的裂解爐，其中該反應室包含多個相連通的反應區(qū)， 且各該反應區(qū)分別安置有一該運輸結構。
7、 如權利要求6所述的裂解爐，其中該反應室包含二反應區(qū)。
8、 如權利要求1所述的裂解爐，其用于廢輪胎的處理。
9、 一種連續(xù)式蒸汽裂解i殳備，包含 一熱源產(chǎn)生器；一燃燒室與該熱源產(chǎn)生器相連通，且其內(nèi)設有 一反應室設有一進料口及一出料口；及一或多個軸向運輸結構安置于該反應室內(nèi)，各該運輸結構具有一中心軸 且包含一或多個前進區(qū)段與 一或多個混合區(qū)段，該等混合區(qū)段在該中心軸方 向上的總長度為該運輸結構長度的5 %至35 % ;及一過熱蒸汽產(chǎn)生器，與該反應室相連通。
10、 如權利要求9所述的設備，其中該熱源產(chǎn)生器是一燃燒爐。
11、 如權利要求9所述的設備，還包括一蒸汽產(chǎn)生器，與該過熱蒸汽產(chǎn) 生器相連通。
12、 如權利要求11所述的設備，該蒸汽產(chǎn)生器是一蒸汽鍋爐。
13、 如權利要求9所述的設備，其中該等混合區(qū)段的總長度為不超過該運輸結構長度的30%。
14、 如權利要求9所述的設備，其中該等混合區(qū)段的總長度為不低于該 運輸結構長度的10%。
15、 如權利要求9所述的設備，其中該運輸結構包含復數(shù)個前進區(qū)段與 復數(shù)個混合區(qū)段彼此交錯排列。
16、 如權利要求15所述的設備，其中該等前進區(qū)段與該等混合區(qū)段分別 具有一實質(zhì)上相同的長度。
17、 如權利要求9所述的設備，該前進區(qū)段是一螺旋區(qū)段，且該混合區(qū) 段是一葉片區(qū)段。
18、 如權利要求9所述的設備，其中該過熱蒸汽產(chǎn)生器安置于該燃燒室內(nèi)。
19、 如權利要求18所述的設備，其中該過熱蒸汽產(chǎn)生器呈管狀且環(huán)繞于 該反應室外側(cè)。
20、 如權利要求9所述的設備，其中該反應室包含多個相連通的反應區(qū)， 且各該反應區(qū)分別安置有一該運輸結構。
21、 如權利要求20所述的設備，其中該反應室包含二反應區(qū)。
22、 如權利要求9所述的設備，還包括一裂解油氣處理系統(tǒng)，其包含一 凈化裝置及一冷凝裝置，其中該凈化裝置位于該反應室的下游。
23、 如權利要求22所述的設備，其中該凈化裝置是一高溫過濾裝置，與 該過熱蒸汽產(chǎn)生器相連通。
24、 如權利要求22所述的設備，其中該冷凝裝置包含二或多個串聯(lián)的冷 凝器，且其中在一端的冷凝器與該熱源產(chǎn)生器相連通，另一端的冷凝器則與 該凈化裝置相連通且具有一供冷卻水流過的U型管路。
25、 如權利要求24所述的設備，還包括一氣體穩(wěn)定槽，位于該冷凝裝置 與該熱源產(chǎn)生器之間，且與該高溫過濾裝置相連通。
26、 如權利要求22所述的設備，其中該裂解油氣處理系統(tǒng)還包括一油水 分離裝置和/或一廢水處理裝置。
27、 如權利要求9所述的設備，還包括一裂解物料處理系統(tǒng)位于該反應 室下游，其包含一篩選機； 一f茲選才幾；以及一研磨機。
28、 如權利要求9所述的設備，其用于廢輪胎的處理。
29、 如權利要求9所述的設備，還包括一前處理裝置位于該反應室上游 與其進料口連通，該前處理設備是一切碎機。
全文摘要
一種連續(xù)式蒸汽裂解設備及供其使用的裂解爐。該設備包含一熱源產(chǎn)生器、一燃燒室、及一過熱蒸汽產(chǎn)生器與該反應室相連通，其中該燃燒室內(nèi)設有一配有一進料口及一出料口的反應室、一或多個軸向運輸結構安置于該反應室內(nèi)，各該運輸結構具有一中心軸且包含一或多個前進區(qū)段與一或多個混合區(qū)段，該混合區(qū)段在該中心軸方向上的總長度為該運輸結構長度的5％至35％。
文檔編號C10G1/00GK101555413SQ20081008961
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權日2008年4月10日
發(fā)明者烏南茲默·卡利特果, 吳俊耀 申請人:環(huán)拓科技股份有限公司