本发明专利技术公开了一种增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，包括：储油罐、齿轮泵、热裂解反应釜；所述储油罐用于储存有机液体；所述齿轮泵通过进油管连接储油罐，并通过出油管连接热裂解反应釜的底部，齿轮泵将储油罐内有机液体喷入热裂解反应釜并受热挥发成气体，以达到降低有机固废热裂解过程中对反应釜内壁的粘连。本发明专利技术适用于使用热裂解方式处理各种有机固废的各种类型的反应釜，也适用于各种有机固废的混合物料或者单一物料的热裂解。对于大型裂解釜体，可在釜体底部使用若干本发明专利技术装置并合理布局来达到最理想的效果。干本发明专利技术装置并合理布局来达到最理想的效果。
【技术实现步骤摘要】
一种增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置
[0001]本专利技术属于能源化工
，特别涉及一种增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置。
技术介绍
[0002]随着化学、化工行业的兴起，化学产品在人们日常生活中的应用越来越广泛，随之而来的就是化学废弃物的处理问题，如:废旧塑料、废橡胶、废轮胎等。废塑料、废橡胶、废轮胎等有机固废在自然界中几乎不肯能自然降解，因此需要人工对其进行再利用处理。因此，近年来兴起利用废塑料、废轮胎炼油和产生可燃气等诸多项目。热裂解技术是废塑料、废橡胶、废轮胎回收利用最广泛使用的方法之一。利用废旧塑料、废轮胎炼油及生产可燃气均需要用到裂解釜或裂解炉。在现有的技术中，裂解釜分为立式或卧式反应釜。在实际的生产过程中，由于废塑料/废轮胎原料中含有不可估计的缠绕物(诸如铁丝，钢丝...等)，当采用立式反应釜进行热裂解生产时，上述的缠绕物容易缠绕住立式釜体内的搅拌轴，导致反应釜在生产途中不得不停机清理障碍。当采用卧式反应釜进行热裂解生产时，如果卧式反应釜有搅拌轴，仍然无法避免物料中缠绕物产生的问题。如果卧式反应釜无搅拌轴，可以避免物料中缠绕物产生的问题，需要被热裂解的原料节省了分选工序这一步骤。但是由于卧式反应釜是无搅拌装置，也便谈不上有刮壁装置功能。为了使釜体受热均匀，卧式反应釜是依靠釜体旋转，利用釜壁带动液体流动，因此会导致传热不均，液体流区小，还可能产生液体流动静止区，废塑料、废轮胎的裂解液体是超黏性体，不管是立式炉的搅拌转速或卧式炉釜体转速通常很低，流体的移动仅能扩展至很短的距离而不足以克服流体的黏性力，导致釜体高温结焦或低温结焦现象，使热面结焦迅速。当工作(时)达60小时左右，焦层厚度可达到10
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20mm，形成热阻，造成釜体变形，缩短了反应釜的安全使用期，并浪费大量能源，浪费生产工时，尤其是工人在清除结焦过程中，长时间地处于极端恶劣的粗碳黑粉尘环境工作，严重影响操作人员健康。
[0003]釜体内产生结焦的根本原因：Q345钢是一种中国标准化低合金碳素结构钢。Q345具有良好的机械性能、低温性能、可塑性和良好的焊接性，主要用于低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、机械零件、建筑结构、一般金属零件。Q345的导热系数约为51W/m.K。随着温度的升高，例如400℃，Q345的热导率下降到31W/m.K[Guoqiang Li,Peijun Wang,Properties of Steel at Elevated Temperatures,Advanced Analysis and Design for Fire Safety of Steel Structures pp 37
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65；Gongfa Li,Jia Liu,Guozhang Jiang and Honghai Liu,Numerical simulation of temperature field and thermal stress field in the new type of ladle with the nanometer adiabatic materia,Advances in Mechanical Engineering 1
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13,2015]。
[0004]无论是立式的，卧式的还是倾斜的反应釜，对于反应釜内的废旧塑料等有机固废原料的加热也无非是直接用燃烧机直接加热反应釜或者通过燃烧室间接加热反应釜。在中国，热裂解用反应釜一般是由锅炉钢Q 345建造，厚度通常为12mm或大于12mm。锅炉钢Q 345
在受热之后，通过热传导将热量传递给里面的物料。反应釜内除了含有水分的废塑料/橡胶/轮胎等等物料外，还有一些残存的空气(假设物料含水率为10％)。潮湿空气的热导率约为0.035W/m.K。这意味着反应釜体内残留的部分潮湿空气是一种极好的绝热体[M.Boukhriss,K.Zhani,R.Ghribi,Study of thermophysical properties of a solar desalination system using solar energy,Desalination and Water Treatment,51(2013)1290
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1295,doi:10.1080/19443994.2012.714925]。在23℃时，高密度聚乙烯HDPE的热导率为0.45
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0.52W/m.K、低密度聚乙烯LDPE的热导率为0.33W/m.K、聚对苯二甲酸PET的热导率为0.15
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0.4W/m.K、聚丙烯PP的热导率为0.1
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0.22W/m.K、聚苯乙烯PS的热导率为0.1
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0.13W/m.K[http://www.professionalplastics.com]。天然橡胶硫化胶的热导率为0.15～0.21W/m.K、丁苯橡胶的热导率为0.19W/m.K、氯丁橡胶硫化胶的热导率为0.21W/m.K[https://wenku.baidu.com/view/91d0fd2e3169a4517723a390.html]。以上数据表明，普通塑料或橡胶的导热系数很低，大约只有Q345钢的百分之一，甚至更小。而含水蒸汽的空气热导系数仅仅为Q345钢的八百分之一，甚至更小。由此可见，由于Q345和废塑料/橡胶还有含水蒸汽的空气热导系数之间的巨大差异，造成了整体热传导率低，致使热裂解过程中的表观传热系数小，传热效果差。因此通过外部加热反应釜让釜内的废塑料/橡胶产生相变是个很高能耗，非常耗时的工作。而且正是因为在热裂解过程中有机固废的表观传热系数小，传热效果差，废塑料/橡胶熔化时会在反应器内壁容易发生焦化。此外，焦化会地阻止热传递到反应釜中的原料，从而进一步降低热效率。此类问题目前还没有得到很好的解决。
[0005]为了增加传热，很多专利技术[Heat exchanger for thermal cracking reaction kettle and thermal cracking kettle oil
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making device,patent CN2841661Y；Isothermal fixed bed reactor,patent CN105233761A]是在反应釜内增加传热管道以增大传热面积。但因反应釜内的空间有限，所以不能布太多的管道，传热面积增加非常有限。又因管道形状的不规则，如果管道外壁不作处理的话，管道外壁易于结渣。
[0006]一些专利技术[Waste plastic pyrolysis and oil reaction device,patent CN203683477U；Horizontal type waste plastic oiling main reactor,patent CN2748457Y]在垂直或倾斜的反应器中加入了低转速机械搅拌器/叶片以增加传热。这种机械搅拌器适用于普通液体。但是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，其特征在于包括：储油罐、齿轮泵、热裂解反应釜；所述储油罐用于储存有机液体；所述齿轮泵通过进油管连接储油罐，并通过出油管连接热裂解反应釜的底部，齿轮泵将储油罐内有机液体喷入热裂解反应釜并受热挥发成气体，以达到降低有机固废热裂解过程中对反应釜内壁的粘连。2.根据权利要求1所述的增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，其特征在于：所述储油罐内储存的有机液体为轻质柴油，或者轻质生物柴油与异丙醇的混合液体，其中异丙醇质量比为20％～30％。3.根据权利要求1所述的增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，其特征在于：所述出油管在齿轮泵的出口处设置有高压液体单向阀，并在热裂解反应釜的出口处设置有喷嘴，所述喷嘴可切换喷洒方式形成不同大小的液滴。4.根据权利要求1所述的增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，其特征在于：所述齿轮泵为低压齿轮泵，采用交流变频电机或者直流无刷电机控制齿轮泵的转速。5.根据权利要求1所述的增强有机固废热裂解过程中表观传热系数的反应装置，其特征在于：所述出油...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，
申请(专利权)人：瑞士格林利纳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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