TWI409325B - 高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置 - Google Patents

Description

高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置

本發明係與高分子廢棄物熱裂解油化系統有關，特別是指一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置。

熱裂解法是指將一般高分子廢棄物置於無氧或少量氧氣之狀態下，利用熱能裂解使其分解，成為氣體、液體或殘渣之處理方法，換言之，即將高分子廢棄物轉換成可回收之資源油、裂解氣及焦碳等產物。

參閱第1圖，顯示習用高分子廢棄物熱裂解油化系統示意圖，其主要將高分子廢棄物連同催化劑或其他必要的化學物質置入攪拌槽11內進行攪拌混合，攪拌混合而成的被裂解廢棄物係呈液固流體狀，其並藉由管件12進入裂解槽裝置，亦即由第一裂解槽13上端的入料口131流至於其內，藉以進行熱裂解作業，熱裂解而成的油氣則由第一裂解槽13上端的油氣出口132排出，並經分餾系統14冷卻獲取資源油，而尚未列解完全的被裂解廢棄物則被螺旋輸送單元15推動，使其流經第一裂解槽13下端的出料口133、管子134、最終由第二裂解槽16上端的入料口161流至於其內，讓尚未裂解完全的被裂解廢棄物於該第二裂解槽16內再次進行熱裂解作業，以達最佳的產能。然而，習用高分子廢棄物熱裂解油化系統的裂解槽裝置雖然可以縮減整體裂解反應的時間、增加攪拌槽11每一批次裂解之處理量、增進反應效果、加快反應速率、以及避免焦碳於裂解槽中過度加溫或過反應時間過長而造成型態改變，但是其於實際使用情形，該裂解槽裝置仍具有須立即改善之缺陷。

其一、由於其第一、二裂解槽13、16係呈水平橫臥的型態設置於平面上，因此，令被裂解廢棄物進入於最後一裂解槽(即第二裂解槽16)內後，可能尚未完全被裂解而成為殘渣，第二裂解槽16內的螺旋輸送單元15會將尚未完全被列解的殘渣由其下端的出料口162送出至乾燥系統17，此時，由於第二裂解槽16並無預先乾燥段的設計，因此，被完全裂解而成為殘渣的乾燥時間過短，使殘渣的焦油量過高，無法獲得更質純的焦碳，因而無法精煉作為碳黑或活性碳的原料。

其二、同樣由於第一、二裂解槽13、16係呈水平橫臥的型態設置於平面上，因此，各裂解槽進行裂解作業所產生的油氣並無法順利的由第一、二裂解槽13、16上端的油氣出口132、163排出，而會積聚在各裂解槽內槽壁與該螺旋輸送單元15螺旋葉片151的上方，造成輸送不平順、產能及效率的不足。

據此，如何開發出一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其可解決上述問題，即是本發明急欲解決的問題，亦是本發明研發的動機。

本發明之目的在於提供一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其主要透過呈傾斜狀連續排列的各裂解槽，提供被裂解廢棄物反應之空間與時間，及最末裂解槽具有預先乾燥的功能，藉以降低被完全裂解而成為殘渣的焦油量。

本發明另一目的在於提供一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其主要針對各裂解槽內的螺旋輸送單元進行設計，以利裂解油氣順利排出及降低積聚的被裂解廢棄物產生結焦，而得以提升產能及效率。

緣是，為了達成前述目的，依據本發明所提供之一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其包含有：複數裂解槽，各裂解槽區分為前段與後段兩部分，該前段上端處具有入料口，該後段上、下端處分別具有油氣出口以及出料口，各該裂解槽係由後段高於前段的傾斜方式依序設置，除了最末裂解槽的入料口低於出料口之外，其餘裂解槽的入料口與出料口係位於同一水平面，除了第一裂解槽的入料口與攪拌槽連通、以及最末裂解槽的出料口與乾燥系統連通之外，各該裂解槽的出料口與相鄰裂解槽的入料口相通；複數螺旋輸送單元，其分別轉動地設於各裂解槽內。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他之功效，茲舉一較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如后。

首先參閱第2、3、4圖，本發明實施例所提供的一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其主要係由一第一裂解槽20、一最末裂解槽30、以及二螺旋輸送單元40所組設而成，其中：該第一裂解槽20，其外側設有二熱夾套21、22，而該第一裂解槽20依熱夾套21、22的對應位置區分為前段23與後段24兩部分，且該前段23上端處具有入料口231，該後段24上、下端處分別具有油氣出口241以及出料口242，該第一裂解槽20係由後段24高於前段23的方式設置，使該第一裂解槽20呈傾斜狀，且其入料口231與出料口242係位於同一水平面A，該入料口231透過管件51與該高分子廢棄物熱裂解油化系統的攪拌槽52連通，該油氣出口241連接有分餾系統53，其連接方式可透過管子54來達成。

該最末裂解槽30，其外側設有二熱夾套31、32，而該最末裂解槽30依熱夾套31、32的對應位置區分為前段33與後段34兩部分，且該前段33上端處具有入料口331，該後段34上、下端處分別具有油氣出口341以及供殘渣輸出的出料口342，該最末裂解槽30係由後段34高於前段33的方式設置，使該最末裂解槽30呈傾斜狀，且其入料口331低於出料口342，該入料口331亦低於該油氣出口341，使其後段34為預乾燥段，該入料口331與該第一裂解槽20的出料口242連通，其連通方式可透過管子55來達成，該油氣出口341連接有該分餾系統53，其連接方式可透過管子56來達成，該出料口342乾燥系統57連通，其連通方式可透過管子58來達成。

該二螺旋輸送單元40，其分別可轉動地設於該第一裂解槽20與最後裂解槽30，該二螺旋輸送單元40係與設置於各裂解槽之外的帶動單元41連接，使該螺旋輸送單元40被該帶動單元41所帶動旋轉，各該螺旋輸送單元40包含有一轉軸42，以及沿該轉軸42軸向成形的螺旋葉片43，該螺旋葉片43葉緣處等距開設有缺口431，且鄰近該缺口431處設有刮除件432，該刮除件432可於該螺旋葉片43的正面或反面處，本實施例係設於該螺旋葉片43的正面。

以上所述即為本發明實施例各主要構件之結構及其組態說明。

至於本發明實施例的作動方式及其功效，做以下說明。

當預熱熔化的高分子廢棄物進入攪拌槽52將所攪拌混合後的添加物和被裂解廢棄物通過管件51經過該第一裂解槽20的入料口231而位於其內進行熱裂解作業，經控制其前段23的熱夾套21加熱，使該前段23升溫至340至380℃之間時，部份的被裂解廢棄物已被熱裂解，而未熱裂解的被裂解廢棄物則被轉動的螺旋輸送單元40送至第一裂解槽20的後段24，並控制所對應的熱夾套22加熱，使該後段24升溫至380至420℃之間繼續熱裂解，已熱裂解產生的油氣經由該螺旋輸送單元40的螺旋葉片43葉緣處的缺口431，再經過下一葉緣處的缺口431，依此類推，該油氣即可經由該第一裂解槽20底部送至上端的油氣出口241，而得以被分餾系統53負壓很平順的抽出，以進行分餾、冷卻獲取資源油氣的程序作業。

而尚未裂解完全的被裂解廢棄物則被螺旋輸送單元40推動，使其流經第一裂解槽20的出料口242，並由最末裂解槽30的入料口331流至於其內，尚未熱裂解完全的被裂解廢棄物在該最末裂解槽30的前段33再次進行熱裂解作業，經控制其前段33的熱夾套31加熱，使前段33升溫至420至450℃間時，令該被裂解廢棄物完全被裂解成殘渣，被熱裂解完成的殘渣則被該螺旋輸送單元40送至最末裂解槽30的後段34進行預乾燥作業，其可控制後段34的熱夾套32加熱，使後段34升溫至450℃以上進行殘渣預乾燥，最後由該最末裂解槽30出料口342輸出至乾燥系統57進行乾燥作業。同樣的，該最末裂解槽30熱裂解所生成的油氣得以由其上端的油氣出口341，而被分餾系統53負壓很平順的抽出，以進行分餾、冷卻獲取資源油氣的程序作業。

本發明藉上述具體實施例之結構，可得到下述的功效：

其一、由於該第一裂解槽20與最末裂解槽30係由後段24、34高於前段23、33的方式依序設置，使該第一裂解槽20與最末裂解槽30呈傾斜狀的型態設置，特別是最末裂解槽30的入料口331低於出料口342，使其後段34為預乾燥段，因此，令被裂解廢棄物進入於最末裂解槽30內後，於其前段33可完全被裂解而成為殘渣，最末裂解槽30內的螺旋輸送單元40會將殘渣由其前段33送至後段34(即預乾燥段)，此時，被完全裂解而成為殘渣在該後段34可被預先進行乾燥作業，降低殘渣的焦油含量，使得殘渣由該最末裂解槽30下端的出料口342送出至乾燥系統57進行乾燥作業後，使乾燥系統作業更順利。

其二、同樣由於該第一裂解槽20與最末裂解槽30呈傾斜狀的型態設置，因此，被裂解廢棄物因各裂解槽呈傾斜狀所以有較大停留空間，而得以增加被裂解廢棄物反應的時間。另外，各裂解槽進行裂解作業所產生的油氣會經過所對應的螺旋輸送單元40螺旋葉片43上的缺口431，藉由分餾系統53負壓很平順的由油氣出口241、341被抽出，以進行分餾、冷卻獲取資源油氣的程序作業，並不會使油氣積聚在各裂解槽槽內壁的上方，造成油氣被抽出不平順，影響產能及效率的不足之缺陷。

其三、由於各裂解槽外壁加熱，被裂解廢棄物於熱裂解後通常會產生結焦成為殘渣的物質，且會附著積聚於各該裂解槽內壁面由螺旋葉片43刮除，但該螺旋葉片43的缺口431處會造成殘渣結焦於各該裂解槽的內壁面，因此，可藉由螺旋輸送單元40的螺旋葉片43上所設置的刮除片432，刮除對應螺旋葉片43缺口431處所蓄積的殘渣，使該第一裂解槽20內壁面25以及最末裂解槽30內壁面35可保持有最佳的傳熱面積，同時，亦可得到較均勻的攪拌，達到傳熱率較佳的功效增進，而得以提升產能。

值得一提的是，本發明可以依產量增加而增設裂解槽，當產量增加時可在該第一裂解槽內尚未熱裂解完全的被裂解廢棄物進入最末裂解槽之前，增設與該第一裂解槽相同構造的裂解槽，可依被裂解廢棄物的被裂解溫度類別，增設與該第一裂解槽相同構造的裂解槽並調整設定各裂解槽各段夾套的溫度以得最佳產品。亦即，除了最末裂解槽的入料口低於出料口之外，其餘裂解槽的入料口與出料口係位於同一水平面，除了第一裂解槽的入料口與攪拌槽連通、以及最末裂解槽的出料口與乾燥系統連通之外，各該裂解槽的出料口與相鄰裂解槽的入料口相通。

綜上所述，此實施例及圖示僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。

《習知》

11．．．攪拌槽

12．．．管件

13．．．第一裂解槽

131．．．入料口

132．．．油氣出口

133．．．出料口

134．．．管子

14．．．分餾系統

15．．．螺旋輸送單元

151．．．螺旋葉片

16．．．第二裂解槽

161．．．入料口

162．．．出料口

163．．．油氣出口

17．．．乾燥系統

《本發明》

20．．．第一裂解槽

21．．．熱夾套

22．．．熱夾套

23．．．前段

231．．．入料口

24．．．後段

241．．．油氣出口

242．．．出料口

25．．．內壁面

30．．．最末裂解槽

31．．．熱夾套

32．．．熱夾套

33．．．前段

331．．．入料口

34．．．後段

341．．．油氣出口

342．．．出料口

35．．．內壁面

40．．．螺旋輸出單元

41．．．帶動單元

42．．．轉軸

43．．．螺旋葉片

431．．．缺口

432．．．刮除片

51．．．管件

52．．．攪拌槽

53．．．分餾系統

54．．．管子

55．．．管子

56．．．管子

57．．．乾燥系統

58．．．管子

A．．．水平面

第1圖　係習用高分子廢棄物熱裂解油化系統示意圖。

第2圖　係本發明的示意圖。

第3圖　係本發明裂解槽裝置的剖面示意圖。

第4圖　係本發明螺旋輸送單元的剖面示意圖，顯示螺旋輸送單元與裂解槽結合的狀態。

20．．．第一裂解槽

21．．．熱夾套

22．．．熱夾套

30．．．最末裂解槽

31．．．熱夾套

32．．．熱夾套

40．．．螺旋輸出單元

41．．．帶動單元

51．．．管件

52．．．攪拌槽

53．．．分餾系統

54．．．管子

55．．．管子

56．．．管子

57．．．乾燥系統

58．．．管子

Claims (3)

1. 一種高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其包含有：複數裂解槽，各裂解槽區分為前段與後段兩部分，該前段上端處具有入料口，該後段上、下端處分別具有油氣出口以及出料口，各該裂解槽係由後段高於前段的傾斜方式依序設置，除了最末裂解槽的入料口低於出料口之外，其餘裂解槽的入料口與出料口係位於同一水平面，除了第一裂解槽的入料口與攪拌槽連通、以及最末裂解槽的出料口與乾燥系統連通之外，各該裂解槽的出料口與相鄰裂解槽的入料口相通；複數螺旋輸送單元，其分別轉動地設於各裂解槽內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其中各該螺旋輸送單元包含有一轉軸，以及沿該轉軸軸向環設的螺旋葉片，該螺旋葉片葉緣處等距開設有缺口，且鄰近該缺口處設有刮除件。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之高分子廢棄物熱裂解油化系統之裂解槽裝置，其中該螺旋輸送單元係與一帶動單元連接，使該螺旋輸送單元被該帶動單元所帶動旋轉。