[发明专利]热解反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热解反应器，其用于处理有机原材料(例如废弃轮胎)，以产生可用于例如发电的气态或液态产物。更具体地，该反应器被设计成使得载热气体和原材料之间的热传递足够强烈，以使得可以对被进给到反应器的相对较大的原料块实现优良的热解性能，从而避免与现有技术反应器有关的高昂的预处理成本。

背景技术

目前，尽管已经在废弃轮胎回收这个领域取得了一定成果，但废弃轮胎的回收仍然是一个严重的问题。一些废弃轮胎被利用到土木工程、道路建设以及不同产品的制造中。然而大约30％(在一些国家高达80％)的废弃轮胎，仍然弃置在储料堆中。大量轮胎位于储料堆外，并且污染环境。另一方面，由于未被利用的废弃轮胎可能存在有价值的原材料，因为这种材料中含有有机的和碳化的成分，所以可以作为化学能量来源。

大部分用于将轮胎的包含橡胶的材料转化成有用产品的已知方法均是以热解为基础的。热解过程通常是在低氧气氛中在大约500℃的温度下进行的，并且产生氢烃类气体、液态烃产物以及固体物质。固体物质包括轮胎的碳化部分和钢帘线。

许多现有技术反应器都通过热致分解将轮胎的包含橡胶的材料转化成上述产物，但是这些反应器由于会导致环境污染或无益于成本而并不可行。

US 4,240,587公开了一种用于处理废旧轮胎和类似材料的车辆处理设备。工业橡胶最初通过低温粉碎和分离环节进行处理，在此阶段，大量可再利用的工业橡胶被机械分离；接着，对余下的部分进行热解处理，以使得可以获得可再利用的商业副产物，而含高能量的气体和油可用于设备的运行。当供给的是小的废弃轮胎颗粒时，这种热解反应器从经济上来说并不可行，产生了高昂的预处理成本。

US 5,095,040公开了一种通过以下步骤将废旧轮胎转化成油和碳的工艺：将轮胎切碎成尺寸小于3/4英寸的碎橡胶颗粒；将碎橡胶颗粒装进倾斜的热旋转管并且保持在略高于大气压的压力下，以便尽量减少空气渗入管中；迅速将碎橡胶颗粒加热到其分解成气态产物和固体残渣的温度；冷凝部分气态产物；以及从冷凝的气态产物回收液态冷凝物。由于将轮胎切碎成小块所涉及的高昂的预处理成本，这个过程也不具有成本效益。

US 5,225,044公开了一种用于基于固体烃的粉碎原料块的旋转式连续热解转化系统。环绕静止的气密外筒的壳体限定炉室，外筒中容纳可旋转的转化筒，由来自燃烧器的燃烧产物加热该转化筒。从静止的外筒伸入炉室的翅片引起燃烧产物的湍流，从而增加了从燃烧产物到外筒并因此到转化室的热传递。一棒延伸进入转化筒的注入端，用于抵着转化筒的内周支撑刮刀。在筒中，在筒的排放端承载有粉碎棒，该粉碎棒粉碎由炭、金属和其他无机材料组成的固体产品。包含水的流料槽接收研磨成粉的排放产品，并且平衡转化器中的压力以保持转化器中的气密密封。第二热解反应器可以接收固体热解产物，并且可在比第一转化器的温度高的温度下运转以破坏氯化烃。除了涉及将原料块研磨成粉末的相对高的成本外，这个系统另外的缺点是燃烧产物流过外筒的外部，并且仅通过对流将热间接地传递给转化筒，而转化筒的壁仅通过传导将热传递给原料块。

本发明的一个目的是通过将载热气体引入反应器内部的选定区域来增加对被引入反应器的原料块进行热传递的热传递强度，并因此提高热解速度。

本发明的另一个目的是提供一种适合于热解尺寸大于大约200mm的相对较大的原料块的热解反应器，从而显著降低与现有技术反应器有关的预处理成本。

本发明的另一个目的是提供一种用于产生气体产物以及优选的液体产物的反应器，这些产物可用于工业过程，例如发电。

本发明的另一个目的是提供这样一种热解反应器，在运行过程中，这种热解反应器能防止热解产物泄露到大气中，从而防止环境污染。

本发明的又一个目的是提供这样一种热解反应器，这种热解反应器能无需停止反应器的运行即可方便地去除热解过程的固体残渣。

发明内容

本发明的热解反应器包括：内筒，该内筒具有形成有多个孔的周壁；外筒，该外筒围绕所述内筒，并且在所述内筒与所述外筒之间限定有间隙；进料装置，该进料装置用于将多个原料块进给到所述内筒的内部；进口孔，载热气体流经所述进口孔并被引导至所述间隙内，以将所述载热气体经由所述多个孔引导至内筒内部并使所进给的所述原料块进行热解；传送装置，该传送装置用于运输由热解过程产生的多个固体残渣块；以及出口孔，产物蒸汽和气体、消耗了热量的载热气体以及所述多个固体残渣块穿过所述出口孔排放。