專利名稱：連續(xù)式蒸汽裂解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種連續(xù)式蒸汽裂解方法，尤其關(guān)于一種利用過(guò)熱蒸汽裂解 廢輪胎的連續(xù)式蒸汽裂解方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于廢輪胎的回收方法，大致可分成兩種。 一是物理處理方法，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(jì)價(jià)值低。另一則是合并化學(xué)手段的處理方法，在將廢 輪胎粉碎后，添加適當(dāng)比例的催化劑，在適當(dāng)?shù)臏囟燃皦毫ο逻M(jìn)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(dāng)方 法(如分餾法)分離出輕油、汽油、煤油、柴油與重油等高經(jīng)濟(jì)價(jià)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(shuō)明可知，以裂解方法處理廢^"胎較具有實(shí)質(zhì)上的回收效益，因 此，目前的研發(fā)大多針對(duì)此類方法。于此，傳統(tǒng)的廢輪胎裂解技術(shù)可大分為 批次裂解及連續(xù)式裂解兩種。批次裂解主要將欲裂解的廢輪胎置于一裂解爐 中，加熱該裂解爐以進(jìn)行裂解反應(yīng)。待裂解反應(yīng)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，其后再在爐中裝入另一批次的待裂 解廢輪胎以進(jìn)行處理。這一方式的一個(gè)缺點(diǎn)為，在各批次之間均需對(duì)裂解爐 進(jìn)行一升溫/降溫程序且需中斷裂解反應(yīng)，從而限制處理速度、致使產(chǎn)能不彰。 再者，在完成每一批次的處理之后，均需打開(kāi)裂解爐將產(chǎn)物取出以再次填充 待裂解物料，此舉除無(wú)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)式裂解方法處理廢輪胎，以節(jié)省時(shí)間、 成本及提高產(chǎn)能且P爭(zhēng)低對(duì)環(huán)境的危害。
目前較常用的連續(xù)式裂解方法可區(qū)分為連續(xù)式批次裂解方法及連續(xù)式裂
解方法。其中，連續(xù)式批次裂解方法可利用如臺(tái)灣專利第TW366304號(hào)中所公開(kāi)的裝置，其采用數(shù)個(gè)并聯(lián)的裂解爐，每一裂解爐均能個(gè)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(dá)到連續(xù)進(jìn)行裂解的目的。 亦即，在各裂解槽的裂解反應(yīng)完成后對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)降溫、取出裂解產(chǎn)物及重 新裝料等步驟。然而，此種連續(xù)式批次裂解方法，雖能連續(xù)執(zhí)行裂解反應(yīng)， 卻仍須不斷針對(duì)各爐體進(jìn)行重復(fù)的升/降溫、取出裂解產(chǎn)物及重新裝料等步
驟；此外，由于每一裂解槽需各自的獨(dú)立操作步驟，反而使得該連續(xù)式批次 裂解方法在應(yīng)用上更顯復(fù)雜。再者，此種利用復(fù)數(shù)個(gè)裂解爐以進(jìn)行連續(xù)裂解 的裝置勢(shì)必相對(duì)龐大且笨重，因此在實(shí)際應(yīng)用上亦有其局限性。
近來(lái)已發(fā)展出不需操作并聯(lián)的多個(gè)裂解爐，即可達(dá)到連續(xù)裂解目的的連 續(xù)式裂解方法。這是例如使用臺(tái)灣專利第361356號(hào)(TW 361356)所公開(kāi)的 連續(xù)式裂解裝置來(lái)達(dá)成，該裝置包含一垂直設(shè)置的攪拌棒，其中，在攪拌棒 上設(shè)有攪桿及螺旋輸送器，借此以協(xié)助廢橡料的攪拌、預(yù)熱、裂解及防止架 橋現(xiàn)象產(chǎn)生。然而，依此裂解裝置所進(jìn)行的裂解方法仍屬干式裂解法，即利 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(dǎo)致裂解爐因無(wú)法承載而發(fā)生爆炸；此外，不同 的待裂解物料在裂解處理后通?；蚨嗷蛏贂?huì)產(chǎn)生有害氣體，例如，廢輪胎在 裂解處理過(guò)程通常會(huì)產(chǎn)生含硫氣體，若未加以處理，則會(huì)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)有裂解方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種裂解方法，可在不需使用 多裂解爐的前提下連續(xù)進(jìn)行裂解，且不會(huì)造成裂解爐內(nèi)的堵塞或產(chǎn)生架橋現(xiàn) 象。再者，本發(fā)明方法可連續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)，屬連續(xù)式裂解方法，毋須進(jìn)行 對(duì)裂解裝置升/降溫等繁復(fù)操作步驟。此外，本發(fā)明方法在蒸汽流存在下進(jìn)行, 除能降低裂解爐內(nèi)氣體壓力過(guò)高所致爆炸的可能性、降低裂解裝置的潛在危 險(xiǎn)，且能有效將裂解所產(chǎn)生的石克份溶于蒸汽中并隨蒸汽帶出，進(jìn)而降低產(chǎn)物 中的含硫量及污染可能性。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種連續(xù)式蒸汽裂解方法，其包含將一待裂 解物料喂入一管式反應(yīng)器中以進(jìn)行裂解反應(yīng)，該裂解反應(yīng)是在一過(guò)熱蒸汽流 存在下進(jìn)行，其中，該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的過(guò)程中行經(jīng)一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)以及一或多個(gè)混合區(qū)，且該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度為該等前進(jìn)區(qū)及該等混
合區(qū)的總長(zhǎng)度和的5 %至35 % 。
在參閱附圖及隨后描述的實(shí)施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)可輕易了解本發(fā)明的基本精神以及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與較佳實(shí)施 例。


圖1顯示用以實(shí)施本發(fā)明方法的裂解爐的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖； 圖2顯示用以實(shí)施本發(fā)明方法的裂解爐的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖； 圖3顯示第2圖的裂解爐的局部放大圖4顯示用以實(shí)施本發(fā)明方法的連續(xù)式蒸汽裂解裝置的示意圖； 圖5顯示一用于本發(fā)明方法的連續(xù)式蒸汽裂解裝置的過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器及 裂解爐的側(cè)視圖；以及
圖6顯示用以實(shí)施本發(fā)明方法的裂解爐中物料行進(jìn)方式的示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
1裂解爐11反應(yīng)室
113第一反應(yīng)區(qū)115第二反應(yīng)區(qū)
13驅(qū)動(dòng)裝置151進(jìn)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(yùn)輸結(jié)構(gòu)211中心軸
213螺旋區(qū)段215葉片區(qū)段
22物料Pl裂解油氣入口
P2油氣出口P3第一冷凝入口
P4第一液體出口P5第一氣體出口P6 第二冷凝入口P7第二液體出口
P8 第二氣體出口P9油槽開(kāi)口
P10第二液體入口Pll第二氣體入口
P12油4分出口P13水份出口
P14廢水入口P15可燃?xì)怏w出口
P16燃料口P17出風(fēng)口
P18第一熱風(fēng)入口P19第一熱風(fēng)出口
P20第二熱風(fēng)入口P21第二熱風(fēng)出口
P22第三熱風(fēng)入口P23第三熱風(fēng)出口
P24蒸汽出口P25逆洗氣體入口
P26廢氣入口P27一次加工入口
P28 —次加工氣體出口P29一次力n工固體出口
P30 二次加工入口P31二次加工出口
P32三次加工入口P33三;欠力口工出口
P34過(guò)濾入口31燃燒室
311過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器33燃燒爐
351高溫過(guò)濾裝置352a第一冷凝器
352b第二冷凝器353油槽
355氣體穩(wěn)定槽357油水分離槽
359廢水處理器371篩選機(jī)
373磁選機(jī)375研磨機(jī)
377a第一袋式集塵機(jī)377b第二袋式集塵機(jī)
379廢氣處理器39蒸汽鍋爐Ll中心軸長(zhǎng)度 L2 螺旋區(qū)段長(zhǎng)度
L3葉片區(qū)段長(zhǎng)度
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明關(guān)于一種連續(xù)式蒸汽裂解方法，其包含將一待裂解物料喂入一管 式反應(yīng)器中，并在一過(guò)熱蒸汽流存在下進(jìn)行裂解反應(yīng)，待裂解物料在反應(yīng)器 內(nèi)行經(jīng)一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)及一或多個(gè)混合區(qū)。在此，經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于例如廢輪 胎的裂解處理時(shí)，若混合區(qū)的比例過(guò)低，將無(wú)法達(dá)到所期望的攪拌混合效果， 而若混合區(qū)的比例過(guò)高，則易因廢輪胎所含鋼絲的纏繞，導(dǎo)致反應(yīng)器阻塞。 因此，通?？刂剖够旌蠀^(qū)的總長(zhǎng)度是該等前進(jìn)區(qū)及該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度和的 5%至35%。以裂解廢輪胎而言，混合區(qū)的總長(zhǎng)度較佳占前進(jìn)區(qū)及混合區(qū)的 總長(zhǎng)度的10%至30%。所謂"管式反應(yīng)器"乃泛指其內(nèi)部具有一或多個(gè)類似 于管狀的物料容納空間的任何合宜反應(yīng)器。
傳統(tǒng)批次裂解方法必須在每一批次物料的裂解反應(yīng)完成后，暫停操作以 打開(kāi)反應(yīng)器取出裂解反應(yīng)產(chǎn)物，因此往往無(wú)法獲致令人滿意的產(chǎn)率、耗時(shí)費(fèi) 力。此外，如前所述，批次方法另易有物料逸散的問(wèn)題。本發(fā)明方法在裂解 反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程中，讓待裂解物料于反應(yīng)器中逐漸前進(jìn)，借由前進(jìn)速度的控 制，使得待裂解物料停留充分時(shí)間以完成所期望的裂解反應(yīng)，而裂解完成后 所產(chǎn)生的非氣體產(chǎn)物則前進(jìn)至出料口并排出(氣體產(chǎn)物則于反應(yīng)進(jìn)行時(shí)持續(xù) 由例如一油氣出口或同樣由出料口排出)，供繼續(xù)隨后的加工處理工作。因 此，不需于操作過(guò)程中打開(kāi)反應(yīng)器，故可避免批式方法的物料逸散問(wèn)題。此 外，本發(fā)明方法可連續(xù)進(jìn)行裂解處理，大大提升效能及效益。另，本發(fā)明方 法在待裂解物料于反應(yīng)器內(nèi)前進(jìn)的過(guò)程中，適時(shí)令其經(jīng)過(guò)一或多個(gè)混合區(qū)， 以適度攪動(dòng)待裂解物料，使裂解反應(yīng)能進(jìn)行得更力口完全。
本發(fā)明方法是在蒸汽流存在下進(jìn)行裂解反應(yīng)，這可有效降低反應(yīng)設(shè)備爆 炸的可能性。在此，由于裂解反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行，且反應(yīng)進(jìn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大 量的氣體，易造成裂解爐內(nèi)壓力不穩(wěn)定、有爆炸的危險(xiǎn)。此外，不同待裂解 物料在裂解處理后通?；蚨嗷蛏贂?huì)產(chǎn)生有害氣體，例如，廢輪胎在裂解處理 過(guò)程通常會(huì)產(chǎn)生含硫氣體，若未加以處理，則會(huì)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。本發(fā)明方法使用高于100。C的過(guò)熱蒸汽作為裂解反應(yīng)的承載氣體，能使得部分氣體溶于蒸汽中并隨蒸汽帶出，有效 降低爆炸的可能性。此外，且過(guò)熱蒸汽能溶解裂解反應(yīng)所產(chǎn)生的水可溶性成
份(例如硫份)并將其帶出系統(tǒng)，故可降低裂解產(chǎn)物雜質(zhì)含量(如含硫量)， 提高產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
可視需要在進(jìn)行裂解反應(yīng)之前，先進(jìn)行一前處理步驟，以降低待裂解物 料的大小，提高裂解反應(yīng)的效能。例如，可進(jìn)行一破碎或切碎程序，此可借 由如破碎機(jī)或切碎才幾的裝置達(dá)成。
將具合宜大小的待裂解物料喂入反應(yīng)器中，在過(guò)熱蒸汽流的存在下進(jìn)行 裂解反應(yīng)。其中，可以例如電熱、燃燒、或高溫氣體加熱等方式加熱管式反 應(yīng)器，使其達(dá)到裂解反應(yīng)所需的溫度。在一實(shí)施例中，可以裂解回收的油氣 作為加熱反應(yīng)器的至少一部分能量來(lái)源，提供裂解反應(yīng)所需的溫度，節(jié)省方 法成本。
過(guò)熱蒸汽流可透過(guò)一與反應(yīng)器相連通的過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器提供。在此，可 使用本身設(shè)置有一蒸汽機(jī)的過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器，以蒸汽機(jī)來(lái)產(chǎn)生蒸汽，再經(jīng)加 熱而形成高溫的過(guò)熱蒸汽。其中，可采用4壬4可合宜的加熱方式，如電熱式、 燃燒式、或以高溫氣體加熱的氣熱式等。亦可使用一不具有蒸汽產(chǎn)生裝置的 過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器，在這一實(shí)例中，過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器除與反應(yīng)器相連通外，更 與一外接的蒸汽來(lái)源相連通，以加熱連通傳來(lái)的蒸汽形成過(guò)熱蒸汽。在本發(fā) 明方法的一個(gè)實(shí)施例中，使用一管狀過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器，其環(huán)繞在反應(yīng)器的外 壁，從而在不需任何額外加熱裝置的情形下，在加熱反應(yīng)器的同時(shí)， 一并加 熱過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器，以提供過(guò)熱蒸汽，有效利用能源。其中，管狀結(jié)構(gòu)的一 端與反應(yīng)器相連通，另一端則與一蒸汽來(lái)源相連通。
在裂解反應(yīng)過(guò)程中，較佳是使喂入反應(yīng)器內(nèi)的待裂解物料在反應(yīng)器內(nèi)行 經(jīng)復(fù)數(shù)個(gè)前進(jìn)區(qū)及復(fù)數(shù)個(gè)混合區(qū)，使得待裂解物料在裂解過(guò)程中在前進(jìn)區(qū)內(nèi) 逐漸前進(jìn)，且在混合區(qū)內(nèi)短暫停留并進(jìn)行混合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 待裂解物料是在反應(yīng)器內(nèi)行經(jīng)彼此交替安置的復(fù)數(shù)個(gè)前進(jìn)區(qū)及復(fù)數(shù)個(gè)混合 區(qū)，使裂解反應(yīng)更趨完全，且避免裂解物料在反應(yīng)器內(nèi)的堵塞。其中，待裂 解物料在各前進(jìn)區(qū)的經(jīng)歷時(shí)間實(shí)質(zhì)上相等，在各混合區(qū)的經(jīng)歷時(shí)間亦實(shí)質(zhì)上 相等。
視所處理的物質(zhì)而定，裂解反應(yīng)可能產(chǎn)生各式氣體、液體^/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)式蒸汽裂解方法可視需要另包含一或 多個(gè)分離程序。舉例言之，在處理廢輪胎時(shí)，裂解產(chǎn)物包括裂解油、可燃?xì)?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，可在本 發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解方法的后續(xù)處理中，進(jìn)一步包含一裂解油氣處理程序及/ 或一裂解物料處理程序。
裂解油氣處理程序用以處理自反應(yīng)器導(dǎo)出的氣體產(chǎn)物，其可包含一凈化 步驟、 一冷凝步驟、 一分離步驟及/或一廢水處理步驟。凈化步驟用以分離油
氣所可能含有的固體雜質(zhì)(如碳黑微粒)；冷凝步驟用以冷卻裂解油氣；分 離步驟用以分離經(jīng)冷凝的裂解油，如油水分離步驟；及廢水處理步驟是用以 處理經(jīng)分離的水份。當(dāng)然，裂解油氣處理程序亦可—見(jiàn)需要另包含其它分離步 驟。
凈化步驟可借由一凈化裝置達(dá)成，通常將凈化裝置與反應(yīng)器相連通，以 去除裂解反應(yīng)所可能產(chǎn)生的粉塵/微粒(例如碳黑微粒)。在一個(gè)實(shí)施例中， 是使用一具有脈沖逆洗功能的高溫過(guò)濾裝置作為凈化裝置，其通常配置一過(guò) 濾組件如金屬濾網(wǎng)或陶瓷的濾筒，以達(dá)到去除粉塵/微粒的目的。"脈沖逆洗" 的原理及技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所能輕易了解的，在此不加贅述。 一般不具 有逆洗功能的過(guò)濾裝置，如強(qiáng)力下吸式過(guò)濾裝置，其過(guò)濾功能往往隨著過(guò)濾 操作的進(jìn)行而遞減，這是由于其濾網(wǎng)受到過(guò)多自氣體中濾除的4效粒或粉塵堵 塞所致。因此在本發(fā)明方法中使用具有逆洗功能的過(guò)濾設(shè)備可有效防止前述 堵塞現(xiàn)象，使反應(yīng)得以連續(xù)進(jìn)行。在使用脈沖逆洗過(guò)濾裝置時(shí)，可將過(guò)熱蒸 汽間歇性地導(dǎo)入至高溫過(guò)濾裝置；或者可將分離裂解油氣程序所得的可燃?xì)?體，回送導(dǎo)入高溫過(guò)濾裝置中，以實(shí)現(xiàn)脈沖逆洗進(jìn)而維持濾網(wǎng)的流通量。
冷凝步驟經(jīng)由一降溫冷凝作用，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?xì)怏w等。可視需要借由任何合宜的冷凝裝置達(dá)成， 一般而言，使用一或多個(gè)相串連的冷凝器，以達(dá)到分離多種成分的效果，以 利后續(xù)利用。在一實(shí)施例中，利用兩個(gè)串聯(lián)的冷凝器組成冷凝裝置，且冷凝 步驟安排于凈化步驟之后，以確保氣體成份中的微?；蚍蹓m能先由凈化步驟 濾除，不會(huì)進(jìn)入冷凝設(shè)備中，堵塞設(shè)備或影響分離后產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
在裂解油氣的處理過(guò)程中，由于油份的凝結(jié)溫度較高，勢(shì)必將首先被冷 凝分離出來(lái)。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具有U型管路的冷凝器，且使冷卻水于管內(nèi)流動(dòng)，欲冷凝的氣體成份則由U型管路外側(cè)流過(guò)。如此，以使裂解油氣冷凝于U型管外壁而自然滴落并送出，而非釆現(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，確保能連續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)。
裂解物料處理程序可視需要包含各式合宜的物理/化學(xué)分離程序。 一般而言，裂解物料處理程序包含一分離步驟(例如篩選步驟、磁選步驟)及一磨碎步驟(如研磨步驟)以進(jìn)一步加工裂解反應(yīng)的固體產(chǎn)物。以處理廢輪胎為例，裂解物料處理程序可包含一篩選步驟、 一磁選步驟、及一研磨步驟。其中，以篩選步驟自裂解反應(yīng)所產(chǎn)生固體產(chǎn)物中初步篩除廢輪胎所含的鋼絲，
此可借由一與反應(yīng)器相連通的篩選機(jī)達(dá)成；經(jīng)初步去除鋼絲后的固體產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行磁選步驟以進(jìn)一步分離鋼絲(及視需要的其它金屬成分)；最后視需要進(jìn)行一研磨步驟將最終產(chǎn)物研磨至所期望的大小以供回收利用。此外，亦可視需要在研磨步驟后進(jìn)行一分揀程序，進(jìn)一步分揀研磨后的產(chǎn)物。
本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解方法可用于處理各式物料的裂解，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，下文是配合附圖例示性說(shuō)明本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解方法的一個(gè)實(shí)施例。其中，各圖標(biāo)所繪示的元件大小僅供說(shuō)明參考，并非代表真實(shí)大小的比例。
首先參考圖1,顯示一裂解爐1，裂解爐1包含一反應(yīng)室11、 一驅(qū)動(dòng)裝置13、 一進(jìn)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(yīng)室11可作為本發(fā)明方法所需的反應(yīng)器，且包含上下安置的一第一反應(yīng)區(qū)113及一第二反應(yīng)區(qū)115,第一反應(yīng)區(qū)113及第二反應(yīng)區(qū)115是借由連通口 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(yīng)室11在第一反應(yīng)區(qū)113及第二反應(yīng)區(qū)115內(nèi)各分別安置有一軸向運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21，且每一運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21均與相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置13連接。各運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21具有一中心軸211且包含多個(gè)螺旋區(qū)段213與多個(gè)葉片區(qū)段215。圖3顯示第一/第二反應(yīng)區(qū)的局部放大圖，L2代表單一螺旋區(qū)段的長(zhǎng)度，且L3代表單一葉片區(qū)段的長(zhǎng)度。螺旋區(qū)段213與葉片區(qū)段215的長(zhǎng)度，是以各區(qū)段于中心軸211方向上所占中心軸211的長(zhǎng)度計(jì)。 一般是控制使單一運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21的各葉片區(qū)段長(zhǎng)度(L3 )的總和，為該運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21長(zhǎng)度的5 %至35 % 。
廢輪胎由進(jìn)料口 151喂入反應(yīng)室11,在其中進(jìn)行裂解反應(yīng)。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(yīng)室11中是先進(jìn)入第一反應(yīng)區(qū)113,在其中透過(guò)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21的轉(zhuǎn)動(dòng)而在進(jìn)行裂解反應(yīng)同時(shí)沿運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21的軸向逐漸前進(jìn)(提供本發(fā)明方法的前進(jìn)區(qū))，其中，在行經(jīng)葉片區(qū)段215時(shí)會(huì)作短暫停留，隨葉片區(qū)段的葉片的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行攪拌混合(提供本發(fā)明方法的混合區(qū))。由于第一反應(yīng)區(qū)113與第二反應(yīng)區(qū)115是上下安置，當(dāng)裂解中的廢輪胎前進(jìn)至連通口 17時(shí)，便會(huì)掉落至第二反應(yīng)區(qū)115，循第二反應(yīng)區(qū)115中的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21的轉(zhuǎn)動(dòng)而前進(jìn)，并繼續(xù)進(jìn)行裂解。裂解后的固體產(chǎn)物由出料口 153輸出，裂解過(guò)程中產(chǎn)生的油氣產(chǎn)物則由裂解油氣出口 155輸出。
繼續(xù)參見(jiàn)圖4及圖5,圖4是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解方法的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備配置圖，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(shè)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(yīng)室11的管狀過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311。此外，該設(shè)備另包含用以實(shí)現(xiàn)裂解油氣處理程序的裂解油氣處理系統(tǒng)，以及用以實(shí)現(xiàn)裂解物料處理程序的裂解物料處理系統(tǒng)。
如圖4所示，用以實(shí)現(xiàn)裂解物料處理程序的裂解物料處理系統(tǒng)包含一高溫過(guò)濾裝置351 、 一由第 一冷凝器352a與第二冷凝器352b所構(gòu)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(shè)有一裂解油氣出口 155與一第一熱風(fēng)出口 P19,出口 155與一高溫過(guò)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(fēng)入口 P20相連通。高溫過(guò)濾裝置351除裂解油氣入口 Pl外，還具有一油氣出口 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(shí)施例中則用以導(dǎo)入過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽。第一冷凝器352a除第一冷凝入口 P3外，還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(kāi)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，還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，還具有一可燃?xì)怏w出口 P15與燃燒爐33的燃料口 P16相連通，出口 P15亦可視情況近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(fēng)口 P17與燃燒室31的第一熱風(fēng)入口P18相連通。油水分離槽357除第二液體入口 P10外，還具有一油4分出口 P12及一水4分出口 P13,分別與油槽353的油槽開(kāi)口 P9及廢水處理器359的廢水入口 P14相連通。
此外，如圖4所示，用以實(shí)現(xiàn)裂解物料處理程序的裂解物料處理系統(tǒng)包含一篩選機(jī)371、 一》茲選機(jī)373、第一袋式集塵機(jī)377a及一第二袋式集塵機(jī)377b。篩選機(jī)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(yīng)室11的出料口 153相連通，以承接反應(yīng)室11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(jī)377b的熱氣入口 P22及磁選機(jī)373的次加工入口 P30相連通。磁選機(jī)373還具有一二次加工出口 P31與研磨機(jī)375的三次加工入口 P32相連通，研磨機(jī)375再借由三次加工出口 P33與第一袋式集塵機(jī)377a的過(guò)濾入口 P34相連通。
第二袋式集塵機(jī)377b除第三熱風(fēng)入口 P22夕卜，還具有一第三熱風(fēng)出口P23與廢氣處理器379的廢氣入口 P26相連通。同時(shí)，蒸汽鍋爐39借由一第二熱風(fēng)出口 P21與第二袋式集塵機(jī)377b的第三熱風(fēng)入口 P22相連通及借由一蒸汽出口 P24與過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311相連通。
以下將說(shuō)明如何以上述例示的蒸汽裂解處理設(shè)備，進(jìn)行本發(fā)明方法以處理廢輪胎。
首先，可在進(jìn)行裂解之前，先以如破碎機(jī)或切碎機(jī)的前處理裝置對(duì)廢輪胎進(jìn)行一前處理步驟，使其具有合宜的大小。之后，將具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(shí)進(jìn)料1000公斤的速度，由進(jìn)料口 151喂入裂解爐1的反應(yīng)室11中，此時(shí)裂解爐1外的溫度維持在70(TC至100(TC之間，以加熱過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311并維持反應(yīng)室11溫度在350。C至550。C,較佳在350。C至480°C。同時(shí)，將過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽導(dǎo)入反應(yīng)室11中參與裂解反應(yīng)。
廢輪胎顆粒借由運(yùn)輸結(jié)構(gòu)21在反應(yīng)室11中交替經(jīng)過(guò)前進(jìn)區(qū)及混合區(qū)(亦即交替經(jīng)過(guò)反應(yīng)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(qǐng)參考圖6,其繪示待裂解物料22,如廢輪胎顆粒，在反應(yīng)室11中的第一反應(yīng)區(qū)113內(nèi)的行進(jìn)方式；即物料22在螺旋區(qū)段213向前推進(jìn)并逐漸堆積，到達(dá)葉片區(qū)段215經(jīng)攪拌混合，再漸漸落入下一個(gè)螺旋區(qū)段213繼續(xù)向前推進(jìn)。當(dāng)物料輸送至第一反應(yīng)區(qū)113尾端時(shí)，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(yīng)區(qū)115繼續(xù)進(jìn)行裂解反應(yīng)，其在第二反應(yīng)區(qū)115的行進(jìn)方式實(shí)質(zhì)上與在第一反應(yīng)區(qū)113中相同。在反應(yīng)同時(shí)，裂解反應(yīng)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(yīng)區(qū)115中再次精煉。詳言之，裂解油氣進(jìn)入高溫過(guò)濾裝置351，其可為具有脈沖逆洗功能的高溫過(guò)濾裝置，可例如借由高溫蒸汽以脈沖逆洗而移除所濾出的碳黑微粒。 一般而言，可采用具有一多孔性陶資濾筒或金屬濾網(wǎng)的高溫過(guò)濾裝置351，操作溫度控制于約280。C至45(TC,過(guò)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(jìn)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(dǎo)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先經(jīng)一氣體穩(wěn)定處理步驟后，再送入燃燒爐33以進(jìn)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(yīng)后產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物可先行一篩選步驟，如將裂解產(chǎn)生的非氣體裂解物料傳送至篩選機(jī)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傷"故送入第二袋式集塵機(jī)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i茲選機(jī)373,以進(jìn)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，將碳黑研磨至能通過(guò)200孔(mesh)的篩網(wǎng)的大小，以供回收再利用。
在本實(shí)施例中，在才喿作初期以柴油或燃料油當(dāng)作燃燒爐33的燃料，待裂解反應(yīng)開(kāi)始后則可利用裂解反應(yīng)所得的可燃?xì)怏w作為燃料以降低成本。其中，
燃料的流量約80公升/小時(shí)。燃燒爐33所產(chǎn)生的高溫氣體以例如風(fēng)車抽引的
方式，導(dǎo)入燃燒室31中，將燃燒室31內(nèi)的溫度維持在70(TC至1000°C，并
加熱裂解爐1及過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311，以使得裂解爐1的反應(yīng)室11達(dá)到裂解
反應(yīng)所需的溫度，350。C至55(TC。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(jī)
的蒸汽鍋爐39的實(shí)例；換言之，可借由來(lái)自燃燒室31反應(yīng)后的高溫氣體、
燃燒爐33所產(chǎn)生的熱風(fēng)、和/或本身所配置的另一燃燒機(jī)，加熱蒸汽鍋爐39
以產(chǎn)生蒸汽；同樣地，該另一燃燒機(jī)的燃料亦可使用裂解反應(yīng)所產(chǎn)生的可燃?xì)怏w以降低成本。
另一方面，蒸汽鍋爐39所產(chǎn)生的蒸汽是供過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，且可用以供第二袋式集塵設(shè)備377b進(jìn)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(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311中，隨后蒸汽在管狀過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311中前進(jìn)的同時(shí)，受到燃燒室31內(nèi)的高溫氣體加熱，最終形成過(guò)熱蒸汽。其中，部分過(guò)熱蒸汽是導(dǎo)入至反應(yīng)室11中作為裂解反應(yīng)的承載氣體；部分則借由逆洗氣體入口 P25導(dǎo)入至高溫過(guò)濾裝置351，供其進(jìn)行定時(shí)或不定時(shí)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?xì)怏w，借由逆洗氣體入口 P25送入高溫過(guò)濾裝置351以進(jìn)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(guò)熱蒸汽及可燃?xì)怏w，例如交替使用來(lái)自過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生器311的過(guò)熱蒸汽及氣體穩(wěn)定槽355的可燃?xì)怏w。
綜上所述，本發(fā)明方法的一特點(diǎn)在于其使待裂解物料行經(jīng)一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)及一或多個(gè)混合區(qū)，且混合區(qū)的總長(zhǎng)度是該等前進(jìn)區(qū)及該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度和的5%至35%。這是經(jīng)過(guò)本申請(qǐng)發(fā)明人無(wú)數(shù)次測(cè)試所得的結(jié)果，不僅能避免傳統(tǒng)批次裂解方式，因攪拌不充分而使得裂解反應(yīng)不完全的現(xiàn)象，同時(shí)亦因前進(jìn)區(qū)的設(shè)置，使得待裂解物料能在反應(yīng)器中逐漸前進(jìn)，最終主動(dòng)送出反應(yīng)器，使裂解反應(yīng)得以連續(xù)進(jìn)行，提高效能。
再者，本發(fā)明連續(xù)式蒸汽裂解方法除可利用上述裂解爐外，更可包含一凈化步驟及/或一冷凝步驟。其中凈化步驟可去除裂解氣體中的孩i粒(如碳黑微粒)，提升油品質(zhì)量并避免后續(xù)冷凝設(shè)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)亦具有較高經(jīng)濟(jì)效益。此外，冷凝步驟借由一內(nèi)部具有U型管路的冷凝器的使用，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)式蒸汽裂解方法使用過(guò)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(jì)價(jià)值。
綜合以上優(yōu)點(diǎn)使得本發(fā)明方法能連續(xù)且有效率的進(jìn)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(jì)價(jià)值。
上述實(shí)施例僅為例示性說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，并闡述本發(fā)明的技術(shù)特征，而非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉本技術(shù)的人員在不違背本發(fā)明的技術(shù)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(quán)利保護(hù)范圍如后附申請(qǐng)專利范圍所列。
權(quán)利要求
1、一種連續(xù)式蒸汽裂解方法，包含將一待裂解物料喂入一管式反應(yīng)器中以進(jìn)行裂解反應(yīng)，該裂解反應(yīng)是在一過(guò)熱蒸汽流存在下進(jìn)行，其中，該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的過(guò)程中行經(jīng)一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)以及一或多個(gè)混合區(qū)，且該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度為該等前進(jìn)區(qū)及該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度和的5％至35％。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度為該等前進(jìn)區(qū) 及該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度和的10%至30%。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括 提供一蒸汽；加熱該蒸汽以形成該過(guò)熱蒸汽流；以及 將該過(guò)熱蒸汽流導(dǎo)入該反應(yīng)器。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將該待裂解物料喂入該反應(yīng)器前， 對(duì)該待裂解物料進(jìn)行的一前處理步驟。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的 過(guò)程中行經(jīng)彼此交錯(cuò)排列的一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)以及一或多個(gè)混合區(qū)，且該待 裂解物料在各該前進(jìn)區(qū)經(jīng)歷的時(shí)間實(shí)質(zhì)上相等且在各該混合區(qū)經(jīng)歷的時(shí)間 實(shí)質(zhì)上相等。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的 過(guò)程中行經(jīng) 一或多個(gè)作為前進(jìn)區(qū)的螺旋區(qū)段以及一或多個(gè)作為混合區(qū)的葉 片區(qū)段。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的 過(guò)程中行經(jīng)彼此交錯(cuò)排列的復(fù)數(shù)個(gè)螺旋區(qū)段以及復(fù)數(shù)個(gè)葉片區(qū)段，且該待 裂解物料在各該螺旋區(qū)段經(jīng)歷的時(shí)間實(shí)質(zhì)上相等，在各該葉片區(qū)段經(jīng)歷的 時(shí)間實(shí)質(zhì)上相等。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中以一高溫氣體以維持該反應(yīng)器于所 需的溫度。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括對(duì)該裂解反應(yīng)的氣體產(chǎn)物進(jìn)行一 裂解油氣處理程序。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中裂解油氣處理程序包含一凈化步驟及一冷凝步驟。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中該凈化步驟是一高溫過(guò)濾步驟。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，其包含將至少部分過(guò)熱蒸汽流送入該 高溫過(guò)濾步驟。
13、 如權(quán)利要求11所述的方法，其包含將冷凝步驟所得的至少部分氣 體送入該高溫過(guò)濾步驟。
14、 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中裂解油氣處理程序還包括一廢水 處理步驟。
15、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)該裂解反應(yīng)的固體產(chǎn)物進(jìn)行 一裂解物料處理程序。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中該裂解物料處理程序包括一篩選 步驟及一磁選步驟。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該裂解物料處理程序還包括一研 磨步驟。
18、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中將一廢輪胎喂入該管式反應(yīng)器中 以進(jìn)行裂解反應(yīng)。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中該裂解反應(yīng)是在350。C至550°C 的溫度下進(jìn)4亍。
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中該廢輪胎具有5公分至7公分的 粒徑，且該裂解反應(yīng)是在350。C至480。C的溫度下進(jìn)行。
全文摘要
一種連續(xù)式蒸汽裂解方法，包含將一待裂解物料喂入一管式反應(yīng)器中以進(jìn)行裂解反應(yīng)，該裂解反應(yīng)是在一過(guò)熱蒸汽流存在下進(jìn)行，其中，該待裂解物料在該反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的過(guò)程中是行經(jīng)一或多個(gè)前進(jìn)區(qū)以及一或多個(gè)混合區(qū)，且該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度為該等前進(jìn)區(qū)及該等混合區(qū)的總長(zhǎng)度和的5％至35％。
文檔編號(hào)C10G1/10GK101555414SQ20081008961
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者烏南茲默·卡利特果, 吳俊耀 申請(qǐng)人:環(huán)拓科技股份有限公司