CH722068A2 - Système d'agitation spécial pour matériaux à haute viscosité dans un réacteur de pyrolyse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système d'agitation spécial pour matériaux à haute viscosité dans un réacteur de pyrolyse (1). Le système d'agitation comprend un arbre d'agitation (2) doté d'une lame d'agitation coupante (3), un moteur antidéflagrant (7), une boîte de réduction (5), un accouplement à pignons à double rangée (6), un arbre de sortie (4) et un réducteur du moteur antidéflagrant (7). L'engrenage de sortie de la boîte de réduction (5) est relié à l'engrenage mené sur l'arbre d'agitation (2) via l'accouplement à pignons à double rangée (6). Ce système de mélange spécial convient non seulement aux systèmes de pyrolyse, mais également au mélange de matériaux à haute viscosité.

Description

Description de l'invention

[0001] L'objectif de la présente invention est de résoudre les problèmes existant dans l'art antérieur et de fournir un système d'agitation spécial pour des matériaux à haute viscosité dans un réacteur de pyrolyse. Le système d'agitation comprend un arbre d'agitation à pales spéciales, un moteur antidéflagrant, un réducteur, un accouplement à pignons à double rangée, un moteur antidéflagrant, etc. L'objet de la présente invention est résolu grâce aux solutions techniques suivantes :

La présente invention introduit un système d'agitation doté d'une palette d'agitation de type coupant dans le corps de la cuve de réaction de pyrolyse. La palette de mélange de type coupant est la palette de mélange la plus puissante. Il mélange et disperse les matériaux à haute viscosité grâce à une combinaison de cisaillement, d'étalement, d'étirement, de pliage, de compression, de pétrissage et de déchirement (principalement des matériaux). En raison de la structure solide et de la conception spéciale de la palette de mélange de type coupant, la surface de la palette de mélange est très large et solide, elle peut donc mélanger de manière stable des matériaux à haute viscosité et à charge élevée, et l'uniformité du mélange peut être aussi élevée que 99 %, ce qui évite grandement l'apparition de cokéfaction. Ce système de mélange spécial convient non seulement aux systèmes de pyrolyse, mais également au mélange de matériaux à haute viscosité.

[0002] Le réacteur de pyrolyse est équipé d'un système d'agitation de type coupe à arbre unique. Le système d'agitation comprend un arbre d'agitation doté de pales, un moteur antidéflagrant, un réducteur, un accouplement à pignons à double rangée et un arbre de sortie du moteur antidéflagrant. Le boîtier de réduction est connecté et l'engrenage de sortie du boîtier de réduction est connecté à l'engrenage passif sur l'arbre de mélange via un accouplement à pignons à double rangée.

[0003] Deux sections de lames coupantes en spirale alternées de longueur égale sont disposées sur l'arbre d'agitation.

[0004] L'une des pales est tournée à 180° dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre pale est tournée à 180° dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et est installée sur l'arbre d'agitation.

[0005] Le diamètre de la lame est de 700 à 900 mm ou conçu selon les besoins réels. Les pagaies sont en acier inoxydable résistant aux hautes températures. L'arbre d'agitation du système d'agitation est situé sous l'axe central du réacteur de pyrolyse.

[0006] L'écart entre le bord extérieur de la pale et le fond de la paroi intérieure du corps du réacteur de pyrolyse est de 8 à 10 mm.

[0007] Le système d'agitation est équipé d'un système de refroidissement par eau pour éviter la surchauffe des roulements, qui est utilisé pour refroidir les roulements de l'arbre d'agitation.

[0008] Ce qui précède est une description plus détaillée de la présente invention et ne doit pas être considéré comme une limitation de la mise en œuvre spécifique de la présente invention. Pour l'homme du métier ordinaire dans le domaine technique auquel appartient la présente invention, de simples déductions ou substitutions sans s'écarter du concept de la présente invention entrent dans la portée de protection de la présente invention.

Domaine technique

[0009] L'invention appartient au domaine technique de l'industrie énergétique et chimique et concerne notamment un système d'agitation spécial pour matériaux à haute viscosité dans un réacteur de pyrolyse.

Technique de fond

[0010] Avec l'essor de la chimie et de l'industrie chimique, les produits chimiques sont de plus en plus utilisés dans la vie quotidienne des gens, ce qui pose le problème de l'élimination des déchets chimiques, tels que : les déchets plastiques, les déchets de caoutchouc, les déchets de pneus, etc. tels que les déchets plastiques, les déchets de caoutchouc et les pneus usagés sont presque impossibles à dégrader naturellement dans la nature, ils doivent donc être réutilisés manuellement. Par conséquent, de nombreux projets ont vu le jour ces dernières années, tels que l'utilisation de déchets plastiques, le raffinage de pneus usagés et la production de gaz combustibles. La technologie de pyrolyse est l'une des méthodes les plus largement utilisées pour recycler les déchets plastiques, les déchets de caoutchouc et les pneus usagés. L'utilisation de déchets plastiques et de pneus usagés pour raffiner le pétrole et produire du gaz combustible nécessite l'utilisation de bouilloires ou de fours de craquage. Dans la technologie existante, les cuves de craquage sont divisées en cuves de réaction verticales ou horizontales. Dans le processus de production réel, étant donné que les matières premières de déchets de plastique/de pneus usagés contiennent des enchevêtrements imprévisibles (tels que du fil de fer, du fil d'acier, etc.), lorsqu'un réacteur vertical est utilisé pour la production par pyrolyse, les enchevêtrements mentionnés ci-dessus sont faciles à s'emmêler. L'arbre d'agitation de la cuve verticale était bloqué, ce qui a nécessité l'arrêt du réacteur pour franchir les obstacles pendant la production. Lorsqu'un réacteur horizontal est utilisé pour la production de pyrolyse, si le réacteur horizontal est doté d'un arbre d'agitation, le problème de la matière enchevêtrée dans le matériau ne peut être évité. Si le réacteur horizontal n'a pas d'arbre d'agitation, il peut éviter le problème des matériaux enchevêtrés dans le matériau, et les matières premières qui doivent être craquées thermiquement peuvent sauver le processus de tri. Cependant, le réacteur horizontal ne comportant pas de dispositif d'agitation, il ne peut pas avoir la fonction d'un dispositif de raclage des parois. Afin de chauffer uniformément le corps de la bouilloire, le réacteur horizontal s'appuie sur la rotation du corps de la bouilloire et utilise la paroi de la bouilloire pour entraîner le flux de liquide. Cela entraînera un transfert de chaleur inégal, de petites zones d'écoulement de liquide et peut également produire des zones d'écoulement de liquide stagnantes.

[0011] Les déchets de plastique ou de caoutchouc entrent dans le réacteur de pyrolyse après tri et broyage. Les températures de décomposition thermique de divers déchets plastiques varient, mais elles se situent essentiellement entre 350 et 500 °C, comme le montre la figure 1. La température de décomposition thermique des déchets de caoutchouc est relativement basse. Le plastique est la partie la plus importante des matériaux polymères, et sa production et son utilisation représentent plus de 60 % de l'ensemble des matériaux polymères. Les propriétés physiques et mécaniques des plastiques sont étroitement liées à la température. Lorsque la température change, le comportement aux contraintes des plastiques change et présente différents états physiques. Au fur et à mesure que le réacteur de pyrolyse chauffe, les déchets de plastique ou de caoutchouc présentent trois états mécaniques : un écoulement vitreux, hautement élastique et visqueux en termes de propriétés macroscopiques, et de vitreux à hautement élastique et hautement élastique à visqueux. Les deux transformations, comme le montre la figure 2, sont les différents états physiques des déchets de plastique ou de caoutchouc lorsque la température augmente [Processus de modification du plastique, formule et application/Edité par Yang Mingshan, Li Linkai et al. Pékin : Chemical Industry Press, 2006. 05, ISBN 7-5025-8724-1].

[0012] Sur la figure 2, lorsque la température est très basse (T < Tg), l'énergie de mouvement des molécules de polymère est très faible et le polymère apparaît dans un état vitreux. À mesure que la température augmente, l'énergie thermique des molécules augmente progressivement. Lorsqu'une certaine température est atteinte, l'énergie de mouvement thermique des molécules est suffisante pour surmonter la barrière de rotation interne, permettant le mouvement des segments de chaîne, mais la chaîne moléculaire entière est toujours „gelée“. La déformation produite dans cet état est une déformation hautement élastique réversible, appelée état hautement élastique. Lorsque la température dans le réacteur de pyrolyse continue d'augmenter, lorsque la température de chauffage du plastique dépasse la température d'écoulement visqueux Tf (la température d'écoulement visqueux est lorsque le polymère passe d'un état hautement élastique à un état d'écoulement visqueux (ou d'un état d'écoulement visqueux état à un état élastique élevé) (température critique), en raison du mouvement violent des segments de chaîne, le centre de gravité de l'ensemble de la macromolécule subit un déplacement relatif (c'est-à-dire qu'un glissement relatif se produit entre les macromolécules à ce moment-là, le polymère) présente un écoulement très visqueux sous l'action d'une force externe, également communément appelée fusion.

[0013] Cette déformation d'écoulement est irréversible. Cet état mécanique hautement visqueux est appelé état d'écoulement visqueux. La température d'écoulement de viscosité Tf augmente avec l'augmentation du poids moléculaire. le plastique/caoutchouc continue d'être chauffé jusqu'à la température de décomposition thermique Td, le polymère commence à se décomposer et à changer de couleur à haute température et à générer des substances avec des poids moléculaires relatifs plus petits.

[0014] Généralement, la viscosité des liquides de faible poids moléculaire est faible et la viscosité ne change fondamentalement pas avec l'état d'écoulement une fois la température déterminée. Par exemple, à température ambiante, la viscosité de l'eau est d'environ 1 mPa.s. La viscosité absolue des liquides non newtoniens tels que les plastiques polymères ou le caoutchouc lorsqu'ils sont chauffés dans des liquides est généralement très élevée. La viscosité sans cisaillement η0 des polymères fondus est comprise entre 10<2>et 10<4>Pa.s, soit 10<6>fois la viscosité de l'eau, ce qui montre que la viscosité à l'état fondu est très élevée. On considère généralement que les fluides de viscosité inférieure à 5 Pa.s sont des fluides peu visqueux ; les fluides d'une viscosité de 5 à 50 Pa.s sont des fluides de viscosité moyenne ; les fluides d'une viscosité de 50 à 500 Pa.s sont des fluides à haute viscosité. Pour les fluides d'une viscosité supérieure à 500 Pa.s, il s'agit d'un fluide à viscosité extrêmement élevée. Lorsque le plastique ou le caoutchouc est dans un état d'écoulement visqueux, la viscosité est comprise entre 1 000 et 10 000 Pa.s.

[0015] Lors du processus de pyrolyse de matériaux tels que des déchets plastiques ou du caoutchouc, lorsque la température dans le réacteur de pyrolyse 1 dépasse la température d'écoulement de viscosité Tf du matériau, le matériau devient un fluide à très haute viscosité. S'il n'y a pas beaucoup de liquide dans le réacteur de pyrolyse à ce moment, si l'agitation uniforme ne permet pas un transfert de chaleur uniforme entre la paroi de la cuve du réacteur de pyrolyse et le matériau, des phénomènes de fonctionnement anormaux tels que du matériau collant à la cuve, une agglomération et même des lits morts apparaîtront facilement, affectant le fonctionnement normal du réacteur de pyrolyse. Le liquide de pyrolyse des déchets plastiques et des pneus usagés est un corps super visqueux. Qu'il s'agisse de la vitesse d'agitation du four vertical ou de la vitesse du corps du four horizontal, elle est généralement très faible. Le mouvement du fluide ne peut s'étendre que sur une courte distance et ne suffit pas à vaincre le frottement du fluide. La force visqueuse provoque une cokéfaction à haute température ou une cokéfaction à basse température dans le corps de la bouilloire, provoquant une cokéfaction rapide sur la surface chaude. Les scories sur la paroi interne de la bouilloire après la réaction de pyrolyse sont fréquemment rencontrées dans l'industrie de production de pyrolyse et sont causées par un mauvais écoulement et un chauffage inégal du matériau après qu'il soit devenu un fluide à très haute viscosité. Si elles ne sont pas nettoyées, les scories sur la paroi interne de la bouilloire deviendront de plus en plus épaisses, affectant sérieusement la conduction thermique. Lorsque le temps de travail atteint environ 60 heures, l'épaisseur de la couche de coke peut atteindre 10 à 20 mm, formant une résistance thermique, provoquant une déformation du corps de la bouilloire, raccourcissant la période d'utilisation sûre du réacteur et gaspillant beaucoup d'énergie et de production. horaires, notamment pour les travailleurs. Au cours du processus d'élimination de la cokéfaction, le travail prolongé dans un environnement extrêmement difficile de poussière grossière de noir de carbone affecte gravement la santé des opérateurs.

[0016] Afin de résoudre le problème d'adhérence mentionné ci-dessus, la présente invention introduit un système d'agitation avec une pale d'agitation de type coupant dans le corps de bouilloire du réacteur de pyrolyse 1. La palette de mélange de type coupant est la palette de mélange la plus puissante. Il mélange et disperse les matériaux à haute viscosité grâce à une combinaison de cisaillement, d'étalement, d'étirement, de pliage, de compression, de pétrissage et de déchirement (principalement des matériaux). En raison de la structure solide et de la conception spéciale de la palette de mélange de type coupant, la surface de la palette de mélange est très large et solide, elle peut donc mélanger de manière stable des matériaux à haute viscosité et à charge élevée, et son uniformité de mélange peut être aussi élevée que 99 %, ce qui évite grandement l'apparition de cokéfaction.

[0017] Le système de mélange de type coupe à arbre unique se compose principalement des composants suivants : moteur antidéflagrant haute puissance, réducteur, lame de type coupe, arbre de mélange, siège de roulement et ensemble d'étanchéité, accouplement à pignon à double rangée, eau anti-surchauffe des roulements. système de refroidissement, etc.

[0018] Le diagramme schématique des principaux composants du système de mélange de type coupe à axe unique est illustré à la figure 3 : Le système de mélange de la présente invention adopte une disposition à axe unique, et l'arbre de mélange 2 est équipé de deux sections de coupe en spirale alternée. type lames 3 d'égale longueur. L'une des lames 3 dans le sens des aiguilles d'une montre est tournée de 180° dans le sens des aiguilles d'une montre, et l'autre lame 3 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre est tournée de 180° dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Le diamètre de la lame 3 est de 700 à 900 mm ou conçu en fonction des besoins réels. Cette disposition peut fournir un mélange radial et axial complet. La température de fonctionnement interne du réacteur de pyrolyse 1 étant élevée, les deux pales 3 sont en acier inoxydable résistant aux hautes températures. La rotation du système de mélange de type coupe à axe unique et de la lame 3 est coordonnée par le boîtier de réduction 5, l'accouplement à pignons à double rangée 6 et le moteur antidéflagrant 7. De plus, afin d'éviter le siège du roulement et l'étanchéité l'ensemble 4 à l'extérieur de la cuve du réacteur de pyrolyse 1 contre la surchauffe, deux ensembles de systèmes de refroidissement par eau anti-surchauffe externes peuvent être utilisés pour refroidir.

[0019] La disposition de l'installation du système d'agitation de coupe à axe unique dans le réacteur de pyrolyse 1 est illustrée à la figure 4 : parce que le matériau (déchets de plastique ou déchets de caoutchouc) rempli dans le réacteur de pyrolyse 1 deviendra solide lorsqu'il sera chauffé à une certaine température. Le liquide change, entraînant un changement de volume très important, faisant apparaître un espace plus grand au-dessus de la bouilloire initialement presque remplie. La ligne de niveau de liquide à ce moment peut être légèrement supérieure à l'axe central du réacteur de pyrolyse horizontal 1 ou située en dessous de l'axe central du réacteur. Si l'arbre d'agitation du système d'agitation est placé le long de l'axe central du réacteur de pyrolyse 1, une fois que le matériau est chauffé et devient liquide, la palette 3 ne pourra pas entrer en contact avec le matériau pendant son mouvement circulaire, ce qui entraînera un mélange inégal et faible efficacité. Afin d'agiter complètement le liquide fondu, l'arbre d'agitation de l'ensemble du système d'agitation est placé sous l'axe central du réacteur de pyrolyse 1, comme le montre la position du composant d'agitation sur la figure 4.

[0020] La taille circonférentielle de l'enveloppe de la cuve de pyrolyse 8 du réacteur de pyrolyse 1 est représentée sur la figure 4. La plage circonférentielle maximale de mouvement de la palette 3 doit être aussi proche que possible de la paroi interne de l'enveloppe de la cuve de pyrolyse 8 et du fond de la bouilloire. La ligne pointillée sur la figure 4 représente la trajectoire de mouvement du bord extérieur 9 de la pale. Une telle disposition peut permettre au matériau d'être entièrement agité à la fois à l'état solide et liquide ; l'écart entre le bord extérieur 9 de la pale et le fond de la paroi intérieure de l'enveloppe 8 de la cuve de pyrolyse du réacteur de pyrolyse 1 est de 8 à 10 mm.

Description des dessins

Figure 1 montre la température de pyrolyse et le changement de masse de plusieurs plastiques ;

Figure 2 montre les différents états physiques de déchets plastique ou caoutchouc quand la température augmente ;

Figure 3 est un diagramme schématique des composants principaux du système de découpe et de mélange à axe unique de l'invention actuelle.

La figure 4 est un schéma de disposition d'installation du système de brassage de coupe à axe unique dans le réacteur de pyrolyse de la présente invention

[0022] Parmi eux : 1-Réacteur de pyrolyse ; 2-Arbre de agitateur ; 3-la pagaie ; 4-Siège de palier d'arbre de agitateur et ensemble d'étanchéité ; 5-Boîte de vitesses de réduction antidéflagrante ; 6-Accouplement de pignon à double rangée ; 7-Moteur antidéflagrant ; 8-Coque du corps de la bouilloire ; 9-Bord extérieur de la lame

Claims (8)

1. Système d'agitation spécial pour matériaux de réacteur de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le réacteur de pyrolyse (1) est pourvu d'un système d'agitation du type à coupe à axe unique. Le système comprend un arbre d'agitation (2) avec des pales spéciales (3), un moteur antidéflagrant (7), un réducteur (5), un accouplement à pignons à double rangée (6), l'arbre de sortie et le réducteur du moteur antidéflagrant (7) L'engrenage de sortie du boîtier de réduction (5) est relié à l'engrenage mené sur l'arbre de mélange via un accouplement à pignons à double rangée (6).

2. Système d'agitation spécial pour matériaux de réacteur de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que : l'arbre d'agitation (2) est pourvu de deux pales alternées en spirale d'égale longueur (3).

3. Lame de coupe en spirale selon la revendication 2, caractérisée en ce que : l'une des lames (3) est tournée de 180° dans le sens horaire, et l'autre lame (3) est tournée de 180° dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et est disposée en position d'agitation sur l'axe.

4. Lame de coupe en spirale selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre de la lame (3) est de 700 à 900 mm ou est conçu en fonction des besoins réels.

5. Lame de coupe en spirale selon la revendication 2, caractérisée en ce que : la lame (3) est en acier inoxydable résistant aux hautes températures.

6. Système d'agitation spécial pour matériaux de réacteur de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que : l'arbre d'agitation (2) du système d'agitation est situé en dessous de l'axe central du réacteur de pyrolyse (1).

7. Système d'agitation spécial pour matériaux de réacteur de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que : L'espace entre le bord extérieur (9) de la palette (3) et le fond de la paroi intérieure de la coque de la cuve de pyrolyse (8) de le réacteur de pyrolyse (1) mesure 8 à 10 mm.

8. Système d'agitation spécial pour matériaux de réacteur de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le système d'agitation peut être équipé d'un système de refroidissement par eau de prévention de surchauffe de roulement externe pour refroidir le roulement de l'arbre d'agitation.