新型连续化热裂解反应系统及其处理方法技术方案

本发明专利技术提出一种新型连续化热裂解反应系统及其处理方法，属于废弃物资源化利用领域。该系统包括依次设置的反应原料进料装置、与所述反应原料进料装置出料口连通的三级连续梯级热解装置和与所述三级连续梯级热解装置烟气出口连通的烟气净化装置。其中，三级连续梯级热解装置包括第一热解反应单元、与所述第一热解反应器出料口(I)连通的第二热解反应单元和与所述第二热解反应器出料口(II)连通的第三热解反应单元。本发明专利技术包括：原料进料步骤、热裂解反应步骤、固相产物出料步骤、热油气冷凝冷却处理步骤、热解气循环利用步骤、烟气处理步骤。利用本发明专利技术的反应系统及其处理方法能够制得杂质少、品质佳的炭黑或油品。

【技术实现步骤摘要】
新型连续化热裂解反应系统及其处理方法
本专利技术属于废弃物资源化利用领域，尤其涉及一种新型连续化热裂解反应系统及其处理方法。
技术介绍
随着全球经济的发展，带动了汽车及橡塑工业的蓬勃发展，每年有大量废弃橡塑固体废弃物产生，尤其是废旧轮胎更为突出。然而，废旧轮胎的自然降解时间超过百余年，如不采取适当的处理方法或进行回收再利用，不仅造成资源的浪费，而且对安全、健康、土地及生态环境造成巨大危害。废旧轮胎的主要原材料橡胶(包括天然橡胶和合成橡胶)为烃类聚合物，其含有约88％的碳成分，同时轮胎配方中的炭黑约占轮胎总质量的30～40％，属于是99％纯碳，因此，废旧轮胎中的含碳量极高，约为煤炭的两倍，有较好的利用潜力和价值。目前，行业内普遍认为热裂解是对废旧轮胎资源化回收利用的终极手段，不仅有效解决生态问题，还能够对废旧轮胎全成分回收再利用。但传统的单段连续热裂解方法存在反应过程不可控，热裂解产物成分杂、闪点低、品质差等缺陷，因此开发出一种高效的、热解产物品质高的新型热裂解反应系统是本领域技术人员一项亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中单段连续热裂解方法存在的反应过程不可控、热裂解产物成分杂、闪点低、品质差等缺陷技术问题，提出一种具有热裂解反应过程可控、效率高以及产物品质好的新型连续化热裂解反应系统及其处理方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：新型连续化热裂解反应系统，所述系统包括依次设置的反应原料进料装置、与所述反应原料进料装置出料口连通的三级连续梯级热解装置和与所述三级连续梯级热解装置烟气出口连通的烟气净化装置；其中，所述三级连续梯级热解装置包括第一热解反应单元、与所述第一热解反应单元的第一热解反应器出料口(I)连通的第二热解反应单元和与所述第二热解反应单元的第二热解反应器出料口(II)连通的第三热解反应单元。作为优选，所述反应原料进料装置包括从前至后依次设置的螺旋进料单元、无螺旋空腔单元和反应原料进料装置出料口；在所述螺旋进料单元顶部设有原料进料口；所述螺旋进料单元内部设有螺旋轴和螺旋叶片，用于将所述反应原料向反应原料进料装置出料口一侧推动。作为优选，所述第一热解反应单元包括从前至后依次设置的第一热解反应器、第一热解反应器加热夹套和第一气固两相出料机；所述第二热解反应单元包括从前至后依次设置的第二固相进料机、第二热解反应器、第二热解反应器加热夹套和第二气固两相出料机；所述第三热解反应单元包括从前至后依次设置的第三固相进料机、第三热解反应器、第三热解反应器加热夹套和第三气固两相出料机，在所述第三热解反应器上还设有第三热解反应器出料口(III)。作为优选，所述第一热解反应器出料口(I)、第二热解反应器出料口(II)和第三热解反应器出料口(III)分别设置于第一气固两相出料机底部、第二气固两相出料机底部和第三气固两相出料机底部。作为优选，所述第一热解反应器出料口(I)与第一固相进料机连通，所述第二热解反应器出料口(II)与第二固相进料机连通。作为优选，在所述第一气固两相出料机、第二气固两相出料机和第三气固两相出料机上均设有热解油气出口；在所述第一气固两相出料机、第二气固两相出料机和第三气固两相出料机内部还设有螺旋轴和螺旋叶片，用于将所述反应原料分别向所述第一热解反应器、第二热解反应器和第三热解反应器一侧推进；其中，在与所述第二固相进料机、第三固相进料机分别对应的第二气固两相出料机和第三气固两相出料机的螺旋轴上依次设置正向、不设置及设置反向螺旋叶片。作为优选，所述系统还包括与所述热解油气出口连通的油气冷凝冷却装置，用于为所述第一热解反应单元和第二热解反应单元提供热能的热解气循环利用装置以及与所述第三热解反应器出料口(III)连通的热解炭处理装置。本专利技术还提供了一种新型连续化热裂解处理方法，所述方法包括如下步骤：原料进料步骤，将反应原料添加至所述热裂解反应系统的进料装置中；热裂解反应步骤，将所述反应原料添加至所述进料装置后，再进入热裂解装置中进行三段连续化梯级热裂解反应，最终得到热解产物；固相产物出料步骤，对所述反应原料在热裂解反应步骤中产生的固相产物进行冷却处理，得到热解炭进行回收；热油气冷凝冷却处理步骤，对所述反应原料在热裂解反应步骤中产生的热油气进行冷却处理，得到冷凝油后进行回收；热解气循环利用步骤，对所述反应原料在热裂解反应步骤中产生的热解气进行回收处理，为所述热裂解反应步骤提供热能；烟气处理步骤，对所述反应原料在热裂解反应步骤中产生的烟气进行处理，达标后排放。作为优选，在所述热裂解反应步骤中三级连续化梯级热裂解反应包括：一级热解反应、二级热解反应和三级热解反应；其中，所述一级热解反应、二级热解反应和三级热解反应的反应条件分别为220-280℃，-50～-5kPa、360-420℃，-50～-5kPa和450-550℃，-50～-5kPa。作为优选，所述反应原料选自废旧轮胎、废橡胶制品、废塑料制品或污油泥废弃物中的任一种或多种的组合。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术提供了一种新型连续化热裂解反应系统及其处理方法，通过设置三级连续梯级热解反应，将废旧轮胎三个热解过程分别独立设置反应段，温度分别独立控制，使其反应目标清晰、热能消耗更低、反应更充分，从而使得反应产物具有杂质少、品质高等优点；此外，通过本专利技术选用的热解反应器为无内衬回转式反应器，与其他固定床反应器相比，能使反应温度场分布更均匀，不会出现其他反应器因使用单一温度而出现的结焦现象；2、利用本专利技术提供的新型连续化热裂解反应系统及其处理方法更节约能耗，如每处理1t废旧轮胎，综合能耗为156kWh，比业内其他裂解技术节能20％以上；3、利用本专利技术提供的新型连续化热裂解反应系统及其处理方法产生的反应产物分布更稳定、品质更高，如每处理1t废旧轮胎，可生产0.4t热解油、0.35t热解炭、0.15t钢丝、0.1t瓦斯气；与其他技术的产品分布大致相同，但其分布更稳定。但是通过性能测试和实践验证得知，利用本技术方案生产的热解炭可以回用到轮胎制造中，并可以大比例或全部替代N660等规格的商用炭黑，而当前其他裂解技术生产的热解炭只能用于胶管、胶带、油墨等对炭黑要求较为低端的行业，市场价值至多只有利用本技术方案所产产品的三分之一。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的新型连续化热裂解反应系统的整体装置图；图2为本专利技术实施例所提供的第一热解反应器的装置图。以上各图中：1、胶粒(块)传送带；2、螺旋进料单元；3、无螺旋空腔单元；4、反应原料进料装置出料口；5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6、5-7、5-8、5-9、5-10、5-11、5-12、机械密封结构；6、第一热解反应器；6-1、第一热解反应器加热夹套；7、第一气固两相出料机；8、第一热解反应器出料口(I)；9、第二固相进料机；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述系统包括依次设置的反应原料进料装置、与所述反应原料进料装置出料口(4)连通的三级连续梯级热解装置和与所述三级连续梯级热解装置烟气出口(17-1、17-2、17-3)连通的烟气净化装置(19)；/n其中，所述三级连续梯级热解装置包括第一热解反应单元、与所述第一热解反应单元的第一热解反应器出料口(I)(8)连通的第二热解反应单元和与所述第二热解反应单元的第二热解反应器出料口(II)(12)连通的第三热解反应单元。/n

【技术特征摘要】
1.新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述系统包括依次设置的反应原料进料装置、与所述反应原料进料装置出料口(4)连通的三级连续梯级热解装置和与所述三级连续梯级热解装置烟气出口(17-1、17-2、17-3)连通的烟气净化装置(19)；
其中，所述三级连续梯级热解装置包括第一热解反应单元、与所述第一热解反应单元的第一热解反应器出料口(I)(8)连通的第二热解反应单元和与所述第二热解反应单元的第二热解反应器出料口(II)(12)连通的第三热解反应单元。


2.根据权利要求1所述的新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述反应原料进料装置包括从前至后依次设置的螺旋进料单元(2)、无螺旋空腔单元(3)和反应原料进料装置出料口(4)；
在所述螺旋进料单元(2)顶部设有原料进料口；所述螺旋进料单元(2)内部设有螺旋轴和螺旋叶片，用于将所述反应原料向反应原料进料装置出料口(4)一侧推动。


3.根据权利要求1所述的新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述第一热解反应单元包括从前至后依次设置的第一热解反应器(6)、第一热解反应器加热夹套(6-1)和第一气固两相出料机(7)；
所述第二热解反应单元包括从前至后依次设置的第二固相进料机(9)、第二热解反应器(10)、第二热解反应器加热夹套(10-1)和第二气固两相出料机(11)；
所述第三热解反应单元包括从前至后依次设置的第三固相进料机(13)、第三热解反应器(14)、第三热解反应器加热夹套(14-1)和第三气固两相出料机(15)，在所述第三热解反应器上还设有第三热解反应器出料口(III)(16)。


4.根据权利要求3所述的新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述第一热解反应器出料口(I)(8)、第二热解反应器出料口(II)(12)和第三热解反应器出料口(III)(16)分别设置于第一气固两相出料机(7)底部、第二气固两相出料机(11)底部和第三气固两相出料机(15)底部。


5.根据权利要求4所述的新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，所述第一热解反应器出料口(I)(8)与第一固相进料机(9)连通，所述第二热解反应器出料口(II)(12)与第二固相进料机(13)连通。


6.根据权利要求3或4所述的新型连续化热裂解反应系统，其特征在于，在所述第一气固两相出料机(7)、第二气固两相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨殿才，徐金光，黄群星，严建华，
申请(专利权)人：浙江大学，青岛万龙金匙环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33