多功能废塑料管式裂解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多功能废塑料管式裂解装置，由第一段反应器、第二段反应器、第三段反应器和清焦器组成，第一段反应器出料口连接第二段反应器进料口，第二段反应器出料口连接第三段反应器进料口；第一段反应器进料口通过管道连接有进料斗，该管道上依次设有翻板阀、储料仓和翻板阀；第一段反应器、第二段反应器和第三段反应器一端均设有清焦器，所述清焦器由活塞和空压机组成，活塞一端插入空压机一端内，活塞另一端分别插入第一段反应器、第二段反应器和第三段反应器一端内壁内；第三段反应器另一端通过排渣控制阀连接渣罐。本实用新型专利技术结构简单、调节方便，通过管径和长度的改变，尤其适合于实验规模、中试、试制和裂解参数的检验。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于资源与环境
，具体涉及一种多功能废塑料管式裂解装置。
技术介绍
随着我国经济发展速度不断增长，城乡居民所丢弃的固体废物数量不断增加，内容与以往也有明显变化。国务院曾发布公告指出我国城市垃圾每年以10%的速度增长，要求各城市将城市垃圾处理与回收利用纳入城建规划中，做到垃圾减量化、无害化处理以及作为能源开发利用。从废物中回收资源、能源，不仅可以保护和延长原生资源寿命，弥补资源不足，同时可降低实际废物处理量和运输量，减轻环境污染，维护生态平衡，具有显著的社会效益，并可取得一定的经济效益。固体废物热分解，是利用有机物的热不稳定性将高分子化合物分解为低分子化合物，这一过程包含大分子键断裂、异构化和小分子聚合等一系列过程。热分解方式分为解聚反应型、随机分解型和两者兼有的中间型。解聚反应型受热分解时切断了单体分子间的结合键，使聚合物解离分解成单体。利用这一反应可能获取低成本化工原料单体，具有高经济价值，但热分解前要将所处理的高分子化合物分类拣出。随机分解型受热分解时链的断裂是随机的，因而产生无一定数目的低分子碳氢化合物，加入合适的催化剂在一定温度、压力下使其中部分链长的产物数目大大增加而获得有一定经济价值的产品，如燃气、汽油、柴油寸。以废旧塑料热裂解为例，由于塑料具有良好的使用性能，它与钢铁、木材和水泥等已构成了现代工业的四大基础原料。随着塑料制品的广泛应用，废塑料带来的严重的环境污染和资源再利用问题也日益受到人们的关注。我国每年产生的废弃塑料量约为500万吨左右。利用裂解法由废塑料制取液体燃料油，是废塑料资源再利用的最为有效的方法之一， 对保护自然环境和防止生态环境污染具有重要的意义。废塑料裂解技术就是利用其在高温下不稳定、易分解的性质，在隔绝空气和高温条件下，使长链的高分子发生断链和脱氢等反应，以制取液态燃料油的过程，裂解装置是实现该技术的基础。目前，可用于混合废塑料裂解的装置有立式反应釜、管式反应器和流化床反应器等。立式反应釜是将废塑料一次性加入釜内，待反应结束后，停炉降温，再打开反应器进行人工清渣，完成一次裂解制油过程。废塑料受热后产生高粘度融化物，难以流动，且碳残渣粘附于反应器的壁上，不利于其连续排除。该工艺存在着劳动强度大、能耗高、生产效率低， 频繁开停炉安全性差等缺点。而流化床反应器温度控制比较困难，运行成本较高，还存在油水分离和烟气回收等问题。废塑料管式裂解装置普遍存在结焦问题，这是现有技术中尚未解决的难题。其后果是，随着裂解炉管内表面结焦的不断增加，炉管的传热系数会迅速降低，炉管内的压力降也随之加大，导致裂解炉运行一段时间后必须停炉烧焦，致使能源浪费严重，裂解产物收率降低，经济效益下降。每年因裂解炉结焦造成的损失非常严重。
技术实现思路
本技术目的是克服已有技术的不足，提出一种强化传热、提高传热效率和防止结焦的多功能废塑料管式裂解装置。本技术提出的多功能废塑料管式裂解装置，由第一段反应器1、第二段反应器 2、第三段反应器4和清焦器17组成，其中第一段反应器1的出料口连接第二段反应器2 的进料口，第二段反应器2的出料口连接第三段反应器4的进料口 ；第一段反应器1的进料口通过管道连接有进料斗13，该管道上依次设有翻板阀14、储料仓15和翻板阀16，位于翻板阀14和翻板阀16的管道间设有氮气吹吸口的储料仓15，翻板阀14与进料斗13连接； 第一段反应器1、第二段反应器2和第三段反应器4 一端均设有清焦器17，清焦器17位于第一段反应器1、第二段反应器2和第三段反应器4进料口前端；所述清焦器17由活塞19 和空压机18组成，活塞19 一端插入空压机18 —端内，活塞19另一端分别插入第一段反应器1、第二段反应器2和第三段反应器4 一端内壁内；第三段反应器4另一端通过排渣控制阀5连接渣罐6。本技术中，第一段反应器1、第二段反应器2和第三段反应器4上均有温控器 7、物位计8和压力表9，且均勻分布有电加热器3。本技术中，第一段反应器1上设有排气孔12，用于排放HCl气体。 本技术中，第二段反应器2上设有排气孔11，用于排放不凝气体和裂解气。本技术中，第三段反应器4上设有排气孔10。用于排放不凝气体和裂解气。本技术包括带有清焦器的三段反应器及其它部件，重点解决1、废塑料裂解过程中的结焦和传热；2、连续密封进料和排渣；3、HCL的脱出问题。该装置裂解产品回收率高、安全可靠、无污染、满足环保要求；投资小，成本低。本技术的优化设计特点在于1.强化传热的设计普通外加热管式裂解炉的热效率不高，导致大量热量的损失，浪费了大量能源。本技术采用一种高黑度复合型可塑性材料作为管式裂解炉的衬里，来提高炉衬辐射率，实现快速和均勻加热，从而减少结焦和节省能源。当炉温超过300°C 时，红外辐射传热可达到总传热量的90%以上。塑料裂解属于吸热过程，高黑度炉衬的特点是不仅增加了炉管的传热系数，而且由于炉衬的辐射传热使废塑料的受热更加快速和均勻。2.自动清焦的设计由于塑料的导热性差，进入到热分解状态的时间长，反应器内壁温度分布不均勻等原因，导致塑料受热不均勻，产生了碳化结焦现象，生成的残碳和焦渣粘附在器壁表面上使传热恶化。这不仅严重地影响了反应进程，而且可能导致反应器局部温度过高而破裂。为解决裂解炉管壁结焦的问题，本装置设计了活塞式刮渣清焦器(见图 2)，清焦器前端推头紧贴反应器内壁，在反应进行到一定阶段时，推头在压缩空气的作用下以一定的速率向前推行。整个过程在完成向下段推料的同时起到清渣的作用，使管壁与物料间保持良好的导热性。3.可靠的密封隔氧设计裂解反应需要在缺氧或无氧环境中进行，高温裂解炉中如果混入空气，不仅影响裂解反应的进程，而且会产生燃烧与爆炸的危险，所以进料和排渣必须隔绝空气。本设计采用气动双翻板阀，在双翻板阀间有氮气吹吸口。上阀门开启，下阀门关闭时，进料斗中物料下落，填满储料仓；此时位于上部的翻板阀关闭，同时氮气吹吸口打开，10秒后关闭，位于下部的翻板阀开启，储料仓中物料下落，进入第一段反应器，完成一次密封隔氧进料。通过上、下翻板阀交替开闭，控制进料速率，该裂解装置的进料速率可稳定控制。同时在此处设计的氮气吹吸口不仅隔氧，而且减少氮气用量，并不对后面裂解气成分造成任何稀释效果。4.安全的残渣排放结构废塑料裂解反应完毕后的残渣仍具有较高的温度，如果直接排放到室外，炭黑会遇空气发生燃烧，而室外空气也会扩散到反应器中，产生爆炸的危险。所以反应完毕的残渣需要隔绝空气密封排除。加装在第三段反应器上的活塞式清焦器可以将第三段反应器中剩余的残渣送入渣罐中。渣罐和第三段反应器之间采用气动翻板阀隔开，渣罐本身进行了良好的密封和冷却，可以按需以不同频率进行清理。本技术与传统裂解油化装置相比，具有以下特点1、整个裂解装置的温度可通过设计的温度调节系统实现分段自动控制，各段的主要功能非常明确，特别适合于含水率高的固体废物的裂解，同时预处理成本较低； 2、除使用了高效传热炉衬材料之外，各段反应器内的活塞式清焦器，能有效地起到清渣和送料两大功能，解决了炉管因结焦而传热效率降低的难题；3、对含氯废物的裂解反应初期生成的HCL气体给予了集中处理，降低了二次污染；改善了裂解反应装置的工作环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多功能废塑料管式裂解装置，由第一段反应器（１）、第二段反应器（２）、第三段反应器（４）和清焦器（１７）组成，其特征在于：第一段反应器（１）的出料口连接第二段反应器（２）的进料口，第二段反应器（２）的出料口连接第三段反应器（４）的进料口；第一段反应器（１）的进料口通过管道连接有进料斗（１３），该管道上依次设有翻板阀（１４）、储料仓（１５）和翻板阀（１６），位于翻板阀（１４）和翻板阀（１６）的管道间设有氮气吹吸口的储料仓（１５），翻板阀（１４）与进料斗（１３）连接；第一段反应器（１）、第二段反应器（２）和第三段反应器（４）一端均设有清焦器（１７），清焦器（１７）位于第一段反应器（１）、第二段反应器（２）和第三段反应器（４）进料口前端；所述清焦器（１７）由活塞（１９）和空压机（１８）组成，活塞（１９）一端插入空压机（１８）一端内，活塞（１９）另一端分别插入第一段反应器（１）、第二段反应器（２）和第三段反应器（４）　一端内壁内；第三段反应器（４）另一端通过排渣控制阀（５）连接渣罐（６）。

【技术特征摘要】
1.一种多功能废塑料管式裂解装置，由第一段反应器(1)、第二段反应器O)、第三段反应器⑷和清焦器(17)组成，其特征在于第一段反应器⑴的出料口连接第二段反应器(2)的进料口，第二段反应器(2)的出料口连接第三段反应器(4)的进料口 ；第一段反应器(1)的进料口通过管道连接有进料斗(13)，该管道上依次设有翻板阀(14)、储料仓(15) 和翻板阀(16)，位于翻板阀(14)和翻板阀(16)的管道间设有氮气吹吸口的储料仓(15)， 翻板阀(14)与进料斗(13)连接；第一段反应器(1)、第二段反应器(2)和第三段反应器(4) 一端均设有清焦器(17)，清焦器(17)位于第一段反应器(1)、第二段反应器( 和第三段反应器⑷进料口前端；所述清焦器(17)由活塞(19)和空压机(18)组成，活塞(19) 一端插入空压机(18) —...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓波，陈德珍，王海，周恭明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：实用新型
国别省市：31