本發(fā)明涉及一種費托合成反應(yīng)蠟渣的熱裂解裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

在煤基間接液化過程中，為了保證費托催化劑的反應(yīng)活性，將會定期進行催化劑的排出更換，同時在合成液體產(chǎn)品重質(zhì)蠟的精制過程中，所采用的助濾劑將會形成濾餅，這兩個過程產(chǎn)生的廢棄物蠟渣固體中含有40～50％的蠟組分，廢棄物蠟渣固體中的其余組分為廢催化劑、白土和硅藻土。目前回收利用廢棄物蠟渣固體中的蠟組分主要采用焚燒和熱裂解技術(shù)。但是，現(xiàn)有的焚燒裝置和蠟渣熱裂解裝置，容易導(dǎo)致操作工況不穩(wěn)定，而且設(shè)備維護率高，同時對裝備的使用壽命也會造成一定影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠穩(wěn)定高效地回收蠟渣固體中蠟組分的費托合成反應(yīng)蠟渣的熱裂解裝置及其使用方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種費托合成反應(yīng)蠟渣的熱裂解裝置，其特征在于：它包括具有內(nèi)筒和外筒的回轉(zhuǎn)窯，所述外筒套設(shè)在所述內(nèi)筒的外部，所述內(nèi)筒的始端為進料端，所述內(nèi)筒的末端為出口端且連接油氣出口管的始端，所述油氣出口管的末端伸出所述外筒的末端，在所述內(nèi)筒的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋葉片，在所述內(nèi)筒的出口端設(shè)置有用于將裂解殘渣和開車載體輸送至所述外筒內(nèi)部的出料裝置，所述外筒的外壁通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動電機連接，通過所述驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)，所述外筒帶動所述內(nèi)筒共同旋轉(zhuǎn)，在所述外筒的始端設(shè)置有煙氣出口罩，在所述煙氣出口罩內(nèi)間隔設(shè)置有與所述外筒內(nèi)部連通的出煙口和殘渣排出口，在所述外筒的末端設(shè)置有煙氣進口罩，在所述煙氣進口罩上設(shè)置有與所述外筒內(nèi)部連通的進煙口，在所述外筒的始端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述外筒內(nèi)部裂解殘渣高度的溢流板，所述溢流板靠近所述煙氣出口罩，在所述內(nèi)筒的進料端設(shè)置有用于將所述外筒內(nèi)部低于所述溢流板高度的裂解殘渣輸送至所述內(nèi)筒內(nèi)部的返料裝置。

所述出料裝置為出料螺旋盤管，所述出料螺旋盤管的進料口設(shè)置在所述內(nèi)筒出口端擴大段的位置，所述出料螺旋盤管的出料口穿出所述外筒的外壁后并在所述外筒末端的位置伸入所述外筒的內(nèi)部，所述出料螺旋盤管的局部填充有用于阻止所述內(nèi)筒與所述外筒竄氣的裂解殘渣和開車載體；所述返料裝置為返料螺旋盤管，在所述返料螺旋盤管的進料口設(shè)置有用于舀料的料勺，在所述返料螺旋盤管的局部填充有用于阻止所述內(nèi)筒與所述外筒竄氣的裂解殘渣和開車載體。

在所述回轉(zhuǎn)窯的外部設(shè)置有進料螺旋機，所述進料螺旋機的出口端伸入所述內(nèi)筒進料端的內(nèi)部，在所述進料螺旋機的上部靠近所述進料螺旋始端的位置設(shè)置有進料倉，所述進料螺旋機的外壁上套設(shè)有冷卻夾套。

所述煙氣出口罩布置在所述外筒的始端，所述煙氣出口罩與所述進料螺旋機出口端的位置不交叉；在所述殘渣排出口的底部設(shè)置有雙錘閥，在所述雙錘閥上間隔設(shè)置有兩錘柄，每一所述錘柄均與閥門連接，在所述煙氣進口罩上還設(shè)置有檢修人孔和煙氣布風(fēng)設(shè)施。

在所述外筒的內(nèi)壁上間隔緊固連接多個固定支撐，在每一所述固定支撐的自由端設(shè)置有滑槽；在所述內(nèi)筒的外壁上間隔緊固連接多個滑動支撐，每一所述滑動支撐均嵌設(shè)在所述滑槽內(nèi)；所述內(nèi)筒的進料端設(shè)置成喇叭口，在所述內(nèi)筒出口端所述擴大段的端面上設(shè)置有除塵內(nèi)件；在所述外筒的內(nèi)壁上設(shè)置有澆注料砌體，所述澆注料砌體沿所述回轉(zhuǎn)窯軸線方向具有一定傾斜角度；在所述內(nèi)筒與所述進料螺旋機的動靜密封處設(shè)置有氮封裝置，在所述氮封裝置上設(shè)置有填料，所述煙氣出口罩和所述煙氣進口罩與所述外筒的動靜密封處分別設(shè)置有迷宮密封裝置，在所述迷宮密封裝置上設(shè)置有填料。

在所述外筒的外壁上轉(zhuǎn)動連接多個用于支撐且保持所述回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定的托轉(zhuǎn)輪機構(gòu)，多個所述托轉(zhuǎn)輪機構(gòu)沿所述外筒的外壁呈間隔布置；所述傳動機構(gòu)為齒輪傳動機構(gòu)，所述齒輪傳動機構(gòu)通過齒輪與設(shè)置在所述外筒外壁上的外齒圈嚙合。

一種費托合成反應(yīng)蠟渣的熱裂解裝置的使用方法，其特征在于，它包括以下步驟：1)利用傳動機構(gòu)驅(qū)動回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)，高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣進口罩進入外筒的末端，對內(nèi)筒間接傳熱，換熱完畢后的煙氣經(jīng)煙氣出口罩的出煙口排出；2)將費托合成反應(yīng)蠟渣輸送至內(nèi)筒內(nèi)進行熱裂解，費托合成反應(yīng)蠟渣隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)筒內(nèi)螺旋葉片的推動下向內(nèi)筒的出口端移動，同時進行熱裂解產(chǎn)生裂解油氣和裂解殘渣，并設(shè)定內(nèi)筒內(nèi)熱裂解的溫度和時間，裂解油氣通過油氣出口管輸出回轉(zhuǎn)窯，裂解殘渣通過出料裝置進入外筒的內(nèi)部繼續(xù)進行未裂解組分燃燒；3)燃燒后的裂解殘渣沿著澆注料砌體從外筒的末端向始端移動，后至溢流板處，超過溢流板高度的裂解殘渣通過煙氣出口罩的殘渣排出口排出回轉(zhuǎn)窯，同時低于溢流板高度的裂解殘渣通過返料裝置進入內(nèi)筒內(nèi)始端的位置與費托合成反應(yīng)蠟渣直接混合快速升溫。

在所述步驟1)中，在回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)時，在內(nèi)筒的內(nèi)部加入開車載體，至進料螺旋機費托合成反應(yīng)蠟渣的進料量與煙氣出口罩殘渣排出口裂解殘渣的排出量相等，停止補充開車載體。

在所述步驟2)中，利用進料螺旋機將費托合成反應(yīng)蠟渣輸送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)筒的始端，控制內(nèi)筒始端的裂解溫度為400～520攝氏度，進行裂解的時間為30～60分鐘，裂解油氣經(jīng)內(nèi)筒出口端擴大段端面上的除塵內(nèi)件除塵進入油氣出口管，油氣出口管的出口端連接油氣處理單元，油氣經(jīng)冷卻分離產(chǎn)生重油、輕油和燃料氣，燃料氣燃燒產(chǎn)生作為裂解熱源的高溫?zé)煔狻?/p>

在所述步驟3)中，將排出回轉(zhuǎn)窯冷卻后的裂解殘渣收集并送至固廢填埋廠填埋。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明設(shè)置了返料螺旋盤管，能夠?qū)⒏邷氐牧呀鈿堅烷_車載體輸送至內(nèi)筒的始端，后與蠟渣進行直接混合快速升溫，有效地提高熱利用率，縮短蠟渣在內(nèi)筒的裂解停留時間，本發(fā)明生產(chǎn)效率高。2、本發(fā)明設(shè)置了出料螺旋盤管，導(dǎo)入外筒內(nèi)部集中燃燒，能夠?qū)α呀鈿堅戳呀饨M分進行充分燃燒，適應(yīng)含蠟組分不同的蠟渣，操作彈性大，同時降低了內(nèi)筒軸向溫差，本發(fā)明的工況穩(wěn)定性好。3、本發(fā)明內(nèi)筒的進料端設(shè)置成喇叭口，能夠防止進料螺旋機的出口蠟渣堆積。4、本發(fā)明在內(nèi)筒出口端擴大段的端面上設(shè)置有除塵內(nèi)件，能夠減少油氣含塵量，簡化了后續(xù)處理工藝。5、本發(fā)明出料螺旋盤管的進料口設(shè)置在內(nèi)筒出口端擴大段的位置，出料螺旋盤管的出料口穿出外筒的外壁后并在外筒末端的位置伸入外筒的內(nèi)部，若物料出現(xiàn)黏壁或堵塞盤管等現(xiàn)象，能夠降低后期檢修維護的工作量，返料螺旋盤管內(nèi)置，能夠避免內(nèi)筒在高溫下出現(xiàn)線性膨脹造成返料螺旋盤管斷裂。6、本發(fā)明進料螺旋機的外壁上設(shè)有冷卻夾套，能夠防止原料蠟渣受熱影響進料速度。7、本發(fā)明煙氣出口罩布置在外筒始端，與進料螺旋機出口的位置不交叉，能夠避免原料蠟渣受熱影響進料速度。8、本發(fā)明在內(nèi)筒與進料螺旋機的動靜密封處設(shè)置有氮封裝置，在氮封裝置上設(shè)置有填料，以保證嚴(yán)密性，煙氣出口罩和煙氣進口罩與外筒的動靜密封處分別設(shè)置有迷宮密封裝置，在迷宮密封裝置上設(shè)置有填料，以保證嚴(yán)密性。9、本發(fā)明傳動機構(gòu)電連接安全連鎖檢測系統(tǒng)，能夠在非常規(guī)狀態(tài)時可以自動停止運行，防止危險發(fā)生。10、本發(fā)明自動化程度高，連續(xù)化進料，連續(xù)化排渣，可以維持裂解過程不間斷進行，從而能夠滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A-A截面的剖視示意圖；

圖3是圖1中B-B截面的剖視示意圖；

圖4是圖1中C-C截面的剖視示意圖；

圖5是圖1中D-D截面的剖視示意圖；

圖6是圖1中E-E截面的剖視示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。

如圖1～6所示，本發(fā)明提出的費托合成反應(yīng)蠟渣的熱裂解裝置，它包括具有內(nèi)筒1和外筒2的回轉(zhuǎn)窯，外筒2套設(shè)在內(nèi)筒1的外部。內(nèi)筒1的始端為進料端，內(nèi)筒1的末端為出口端且連接油氣出口管3的始端，油氣出口管3的末端伸出外筒2的末端。在內(nèi)筒1的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋葉片，在內(nèi)筒1旋轉(zhuǎn)的過程中，用于推動原料蠟渣從內(nèi)筒1進料端向出口端移動同時進行裂解產(chǎn)生油氣。在內(nèi)筒1的出口端設(shè)置有用于將裂解殘渣和開車載體輸送至外筒2內(nèi)部的出料裝置4。外筒2的外壁通過傳動機構(gòu)5與驅(qū)動電機連接，通過驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)，外筒2帶動內(nèi)筒1共同旋轉(zhuǎn)。在外筒2的始端設(shè)置有煙氣出口罩21，在煙氣出口罩21內(nèi)間隔設(shè)置有與外筒2內(nèi)部連通的出煙口211和殘渣排出口212。在外筒2的末端設(shè)置有煙氣進口罩22，在煙氣進口罩22上設(shè)置有與外筒2內(nèi)部連通的進煙口221。在外筒2的始端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)外筒2內(nèi)部裂解殘渣高度的環(huán)形的溢流板6，且溢流板6靠近煙氣出口罩21，裂解殘渣和開車載體超出溢流板6的高度后，將流入煙氣出口罩21內(nèi)。在內(nèi)筒1的進料端設(shè)置有用于將外筒2內(nèi)部低于溢流板6高度的裂解殘渣輸送至內(nèi)筒1內(nèi)部的返料裝置7。

上述實施例中，如圖1所示，出料裝置4為出料螺旋盤管，用于將裂解殘渣和開車載體輸送至外筒2內(nèi)部的燃燒區(qū)，對裂解殘渣未裂解組分進行充分燃燒。出料螺旋盤管4的進料口設(shè)置在內(nèi)筒1出口端擴大段11的位置，出料螺旋盤管4的出料口穿出外筒2的外壁后并在外筒2末端的位置伸入外筒1的內(nèi)部，若物料出現(xiàn)黏壁或堵塞盤管等現(xiàn)象，能夠降低后期檢修維護的工作量。出料螺旋盤管4的局部填充有用于阻止內(nèi)筒1與外筒2竄氣的裂解殘渣和開車載體。其中，開車載體為石英砂或沙子。

上述實施例中，如圖1所示，返料裝置7為返料螺旋盤管。在返料螺旋盤管7的進料口設(shè)置有料勺71，料勺71隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)從低于溢流板6高度的殘渣料位中舀料，料勺71內(nèi)的舀料通過返料螺旋盤管7導(dǎo)入內(nèi)筒1的進料端，能夠利用舀料的高溫余熱與原料蠟渣直接混合快速升溫。在返料螺旋盤管7的局部填充有用于阻止內(nèi)筒1與外筒2竄氣的裂解殘渣和開車載體。

上述實施例中，如圖1所示，在外筒2的外壁上轉(zhuǎn)動連接多個用于支撐且保持回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定的托轉(zhuǎn)輪機構(gòu)8，多個托轉(zhuǎn)輪機構(gòu)8沿外筒2的外壁呈間隔布置。

上述實施例中，如圖1所示，本發(fā)明還包括進料螺旋機9，進料螺旋機9的出口端伸入內(nèi)筒1進料端的內(nèi)部。在進料螺旋機9的上部靠近進料螺旋91始端的位置設(shè)置有進料倉92，進料倉92在運轉(zhuǎn)過程中始終保持一定料位達(dá)到料封作用，在進料螺旋91的作用下，能夠輸送原料蠟渣至內(nèi)筒1的進料端。進料螺旋機9的外壁上套設(shè)有冷卻夾套，能夠防止原料蠟渣受熱影響進料速度。

上述實施例中，如圖1所示，煙氣出口罩21布置在外筒2始端，且與進料螺旋機9出口端的位置不交叉，能夠避免原料蠟渣受熱影響進料速度。如圖3所示，在殘渣排出口212的底部設(shè)置有雙錘閥213，在雙錘閥213上間隔設(shè)置有兩錘柄214，每一錘柄214均與閥門連接。當(dāng)裂解殘渣進入殘渣排出口212內(nèi)，在裂解殘渣重力的作用下，在位于殘渣排出口212上部錘柄214的作用下，位于殘渣排出口212上部的閥門打開，此時位于殘渣排出口212下部的閥門保持關(guān)閉，裂解殘渣下移，在位于殘渣排出口212下部錘柄214的作用下，位于殘渣排出口212下部的閥門打開，位于殘渣排出口212上部的閥門保持關(guān)閉，能夠起到密封作用。如圖4所示，在煙氣進口罩22上還設(shè)置有檢修人孔222和煙氣布風(fēng)設(shè)施。

上述實施例中，如圖2所示，在外筒2的內(nèi)壁上間隔緊固連接多個固定支撐23，在每一固定支撐23的自由端設(shè)置有滑槽，在內(nèi)筒1的外壁上間隔緊固連接多個滑動支撐12。其中，每一滑動支撐12均嵌設(shè)在滑槽內(nèi)，當(dāng)外筒2轉(zhuǎn)動時，在滑槽和滑動支撐12的作用下，能夠帶動內(nèi)筒1轉(zhuǎn)動，同時當(dāng)內(nèi)筒1受熱膨脹時，滑動支撐12可以沿滑槽軸向滑動。

上述實施例中，內(nèi)筒1的進料端設(shè)置成喇叭口，能夠防止進料螺旋機4的出口蠟渣堆積。在內(nèi)筒1出口端擴大段12的端面上設(shè)置有除塵內(nèi)件，能夠減少油氣含塵量。

上述實施例中，如圖1～3、圖5、圖6所示，在外筒2的內(nèi)壁上設(shè)置有澆注料砌體24，能夠防止熱量散失過快，避免過熱損壞回轉(zhuǎn)窯。澆注料砌體24沿回轉(zhuǎn)窯軸線方向具有一定傾斜角度，以便于裂解殘渣從外筒2的末端向始端移動。

上述實施例中，如圖1所示，在內(nèi)筒1與進料螺旋機9的動靜密封處設(shè)置有氮封裝置10，在氮封裝置10上設(shè)置有填料，以保證嚴(yán)密性。煙氣出口罩21和煙氣進口罩22與外筒2的動靜密封處分別設(shè)置有迷宮密封裝置25，在迷宮密封裝置25上設(shè)置有填料，以保證嚴(yán)密性。

上述實施例中，傳動機構(gòu)5為齒輪傳動機構(gòu)，齒輪傳動機構(gòu)通過齒輪與設(shè)置在外筒1外壁上的外齒圈嚙合。

上述實施例中，傳動機構(gòu)5電連接安全連鎖檢測系統(tǒng)，能夠在非常規(guī)狀態(tài)時可以自動停止運行，防止危險發(fā)生。

在上述裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出的熱裂解裝置的使用方法，它包括以下步驟：

1)利用傳動機構(gòu)5驅(qū)動回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)，高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣進口罩22進入外筒2的末端，對內(nèi)筒1間接傳熱，換熱完畢后的煙氣經(jīng)煙氣出口罩21的出煙口211排出。

2)將費托合成反應(yīng)蠟渣輸送至內(nèi)筒1內(nèi)進行熱裂解，費托合成反應(yīng)蠟渣隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，在內(nèi)筒1內(nèi)螺旋葉片的推動下向內(nèi)筒1的出口端移動，同時進行熱裂解產(chǎn)生裂解油氣和裂解殘渣，并設(shè)定內(nèi)筒1內(nèi)熱裂解的溫度和時間，裂解油氣通過油氣出口管3輸出回轉(zhuǎn)窯，裂解殘渣通過出料裝置4進入外筒1的內(nèi)部繼續(xù)進行未裂解組分燃燒。

3)燃燒后的裂解殘渣沿著澆注料砌體從外筒2的末端向始端移動，后至溢流板6處，超過溢流板6高度的裂解殘渣通過煙氣出口罩21的殘渣排出口212排出回轉(zhuǎn)窯，同時低于溢流板6高度的裂解殘渣通過返料裝置7進入內(nèi)筒1內(nèi)始端的位置與費托合成反應(yīng)蠟渣直接混合快速升溫。

上述實施例中個，在步驟1)中，在回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)時，在內(nèi)筒1的內(nèi)部加入開車載體，至進料螺旋機9費托合成反應(yīng)蠟渣的進料量與煙氣出口罩21殘渣排出口212裂解殘渣的排出量相等，停止補充開車載體。

上述實施例中，在步驟2)中，利用進料螺旋機9將費托合成反應(yīng)蠟渣輸送至回轉(zhuǎn)窯內(nèi)筒1的始端?？刂苾?nèi)筒1始端的裂解溫度為400～520℃(攝氏度)，進行裂解的時間為30～60分鐘。在一個優(yōu)選的實施例中，可以在450℃的條件下進行裂解45分鐘。裂解油氣經(jīng)內(nèi)筒1出口端擴大段11端面上的除塵內(nèi)件除塵進入油氣出口管3，油氣出口管3的出口端連接油氣處理單元，油氣經(jīng)冷卻分離產(chǎn)生重油、輕油和燃料氣，燃料氣燃燒產(chǎn)生作為裂解熱源的高溫?zé)煔狻?/p>

上述實施例中，在步驟3)中，將排出回轉(zhuǎn)窯冷卻后的裂解殘渣收集并送至固廢填埋廠填埋。

上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。