本发明是关于一种处理含烃废料，特别是含塑料和（或）橡胶废料的热裂解设备。该设备包括，一台热裂解反应器和至少一台用于冷却热裂解反应器产生的热裂解气体的冷却装置。该冷却装置紧位于热解反应器的下游，是一台带向下延伸热交换通道的冷却器。热交换通道的作用是用于热裂解气体及由其冷凝产生的热裂解油之间的直接热交换。 为使热裂解设备中的热裂解气体冷却和部分冷凝，通常使用的方法是，在一台立式延伸的热交换通道（DF-B-2，928，676）的冷却装置中让热裂解气体直接与喷入的热裂解油混合。这里所用喷射的热裂解油是在冷却装置中通过直接冷却得到的。在该冷却期间，存在热裂解气体与热交换通道的冷却器器壁接触的危险，存在热裂解气体出现不良的冷凝、裂化和（或）聚合等现象的危险，以及存在固体成分或粘性反应产物，特别是焦炭、炭黑或焦油等在通道壁上沉积地危险。在上述冷却装备中，相互横向排列的喷咀，其喷射方向会大大促使沉积物增加，这种喷咀使较大范围的内壁都会受到热裂解气体的作用。此外，喷咀与输送热裂解气体的上部入口之间的距离也很大，使得出现冷凝和（或）裂化现象的有效的壁表面积更大。最后一点是，制作热交换通道壁的材料，必须能够经受得住温度为400～900℃的热裂解气体的作用，从而增加了设备的费用。
因此，本发明的目的在于克服目前技术方面的缺点，从而研制成功在说明书开头就介绍的那种设备，即造价低，且又可避免在热交换通道内壁上出现污垢和沉积物的设备。另外，该设备能适应不同的操作条件，而且还能完全承受所产生的应力。
为了达到此目的，推荐两个构造不同的冷却装置的实施例。
第一个冷却装置实施例包括以下情况：在热交换通道的上端部位，将几个喷咀，最好是许多个用来喷雾热裂解油的喷咀呈环形布置，喷咀的喷射方向基本上朝着热交换通道的下端;输入热裂解气体的管线通向喷咀上方的热交换通道中;至少有一条遮蔽气体供应线进入喷咀上部的热交换通道上端部位;在喷咀下方设置一条裂解油溢流槽，通过此溢流槽，在热交换通道的内壁上可涂上一层热裂解油。
由于喷咀呈环形布置，在热交换通道的整个横截面上布满所喷射的热裂解油滴，于是热裂解气体在沿热交换通道向下流动过程中得到快速且充分的冷却，这样就能避免出现焦油或固体物质沉积。因为在喷咀上部空间，特别是靠近通道壁部位充满了遮蔽气体，热裂解气体就不会与热交换通道的内壁接触，因而在此部位也避免了沉积和沉淀现象的出现。也为了防止喷咀以下部位出现不良的沉积和沉淀现象，使用比热裂解气体温度要低的热裂解油，让其通过溢流槽到达热交换通道的内壁上。此裂解油绕整个内壁圆周流动，从而防止了内壁上出现不希望有的焦油或其他材料的沉淀，同时，内壁也得到了充分冷却。所以，可以用于制做内壁的材料，最好是钢，不需具备特殊的耐热性能，因而价格便宜。
根据本发明更进一步的最优先发展方案，喷咀被设置在一个环形分配管上，其中心轴线所指的方向与热交换通道纵轴线所指的方向相同。中心轴线最好是和纵轴线相互重合。因为在顶部引入的热裂解气体喷咀被送到环形分配管的内部，所以热裂解气体与喷入的冷却热裂解油能够得到充分混合。
为了能在使用数量尽可能少的喷咀情况下，让喷入的油雾布满热交换通道的整个横截面，对于喷咀的喷雾锥体来说，其最好是有接近45°至60°的喷射角，而且喷咀按这样方式对准下方，即靠近壁的喷雾锥体的环形线，从垂直中心截面来看，每一条线都与热交换通道壁接近平行。
为了能在热交换通道内壁上涂上裂解油层，最好的方法是在热交换通道周围设置溢流槽，并在其上面开许多个通向热交换通道内壁的孔口。
一般可使用氮气作为遮蔽气体。如使用经过除去裂解油的和经过净化的冷却裂解气体为遮蔽气的话，将更合适，且费用也低。
第二个冷却装置的实施例包括以下情况：至少有一个向下方向喷射的热裂解油喷咀，它安装在热交换通道的上端部位，喷雾锥体广布于热交换通道的整个横截面上;一条送热裂解气的管线沿热交换通道的内壁，以水平方向进入喷咀下部的热交换通道中;在喷咀上方，装有一台旋转喷雾器，喷雾器有水平的雾化圆盘，进行热裂解油的雾化;而热交换通道在喷咀以下的部位有一个环形槽围绕，使热裂解油能从其下端进入槽内。槽的上端开有孔口，并使油以这样的方式溢流，即保证在环形槽整个内壁上布满一层油。
在该实施例中，喷咀安装在热交换通道的上端部位，其喷雾锥体覆盖热交换通道的整个横截面。热裂解气体在这里以这样的方式从喷咀的下部进入，即热裂解气体从侧面进入喷雾锥体中，并在那里与喷入的热裂解油雾很好地混合。为使喷咀上面的热交换通道免受热裂解气流的透入，并将气体冷却，在这里设置了一台喷雾器，往喷雾器中送热裂解油，并向水平方向喷油雾。这样形成的喷雾区使热交换通道的上部免受热裂解气的渗透影响。喷咀下部的环形槽能有效地冷却靠近热交换通道的隔板，而且隔板上形成的油膜能防止热裂解气体直接接触隔板，于是也就不会使焦油或焦炭质物质沉积在隔板上。
如果热解设备还设置一级冷却装置，以获取低沸点裂解油的话，最好将该装置获得的轻质裂解油送进喷咀。因为低沸点裂解油的温度比热裂解气体的温度要低得很多，所以使热裂解气体的冷却效果更好。
送入环形通道中的用来冷却的裂解油在常温下一定要不挥发，这就是说油必须是高沸点的。用于供裂解油的环形槽与冷却装置分离器油室之间设置一台输油泵。
当环形槽的高度约是热交换通道宽度的1或2倍时，就可以达到充分的冷却。同时，最好将热交换通道和环形槽之间的隔板上端设计成锯齿形，这样能促进裂解油的转移并在隔板上形成一层薄的油膜。
对于这两个热交换通道的实施例，最好用半球形罩盖住，使热交换通道的顶部呈半球形。这种设计能减少热裂解气体对通道上部的影响。
用于湿润热交换通道壁的裂解油不应被热裂解气体所蒸发，为向通道壁供给热裂解油，最好将热交换通道连接在冷却装置中分离高沸点油的分离器上。这里连接的方法是，裂解油分离器的油室与溢流槽相连，中间最好安装一台泵。
如果可获取低沸点油的第二级冷却装置安装在第一级冷却装置的下游，这里最好将第二级装置中获得的低沸点油送往喷咀。这样就可以免除按现有技术水平对裂解油所必须的附加净化措施和冷却装置。
本发明的其他优点和特征，可以从以下所举的实施例说明和示意图中看出：
图1表示用两级冷却装置的本发明设备的构造示意图。
图2为冷却装置第一个实施例（图1中的细部Ⅱ）的垂直中心断面放大图。
图3为冷却装置第二个实施例的垂直中心断面放大图。
图4为图3中从Ⅳ角度看的细部放大图。
根据图1，热裂解设备有一台立式热裂解反应器（10）。废料，最好是小块塑料或橡胶，通过管线（12）送入流化床（18），经热裂解反应后残余的材料通过管线（14）从热裂解反应器中排出。因为热裂解反应器是通过一台流化床进行工作的，所以将流化气体通过管线（16）吹入热解反应器的底部，并在底部使流化材料（最好使用细粒砂）流化，形成流化床（18）。废料气化需要的热量通过多根燃气加热管（19）供给流化床。图1中只绘出了一根燃气加热管。
热裂解反应中产生的热裂解气体从热裂解反应器（10）的上部流出，通过输送热裂解气体管线（20）进入冷却装置（22）中。在输送热裂解气体管线（20）中间插接一台旋风分离器（24），用于分离热裂解气体中夹带的固体颗粒。
在冷却装置（22）中，温度达到400～1000℃、通常为500～700℃的热裂解气体与裂解油进行直接热交换，使气体冷却，温度降至120～180℃，一般为140～160℃。其结果是，一部分热裂解气体在热交换通道（26）中冷凝，形成高沸点裂解油。在大气压下，油的沸点处于上述温度范围或更高些，最高达250℃。这种高沸点油和冷却的气体向下流经立式的热交换通道（26）进入分离器（28）中。在分离器中热裂解气体从高沸点裂解油中分离出来，裂解油被收集到立式园柱形分离器（28）底部的油室30中。高沸点裂解油从油室（30），通过管线（32）取出，进一步加工处理。冷却装置（22）和热交换通道（26）的构造和作用方式细节，结合图2再作详细叙述。
收集到分离器（28）油室（30）上部的冷却后热裂解气体，通过与其相连的管子（34），被送入另一级冷却装置（36）的顶部。该冷却装置是一立式管束热交换器（38），它进行间接热交换，因而是一台表面热交换器。热裂解气体进入管束热交换器（38）的热交换管（39），其温度为120～180℃，最佳为140～160℃。经向下流动热交换后，气体温度降至30～80℃左右，最好为40～60℃。于是，一部分气体冷凝并形成低沸点裂解油。在大气压下，油的沸点为上述温度范围或更高一些，最高达120℃。使用的冷却剂为冷却水，冷却水从管子（40）流入管束热交换器（38）中，再经过管子（42）排出。
管束热交换器（38）有垂直延伸的热交换管（39），管子上端插入联管箱（41）中。连接管（34）与联管箱（41）相连。冷却管（39）安置在一个密闭的直立式园柱容器（43）中，冷却水从底部送到园柱容器中，再从顶部流出。在逆流过程中与气体发生热交换。热交换管（39）的底部插入另一台分离器（44）中。
低沸点裂解油和冷却后裂解气体的混合物经热交换管向下流入立式分离器（44）中。在分离器中低沸点裂解油与气体分离后被收集到轻油室（46）的底部，而冷却后裂解气体收集在油上面的气室（48）中。裂解气体从气室（48）经过管子（50）流出，进入图中所示的热交换器（51）中，在这里进行热交换，使气体冷却至常温或更低些。使用的冷却剂为冷却水，冷却水从管子（53）流入，再从管子（55）排出。热交换器（51）中的残余冷却气体可通过管子（57）排出并进一步使用，例如用作燃烧气等。有必要时，也可以将热交换器（51）中的残余裂解气体送入气体洗涤器中进行洗涤。涤气器在图1中未绘出。
对第一个实施例中冷却装置（22）的热交换通道（26）进行了放大并详细表示于图2。根据此图，立式延伸的热交换通道（26）有一个圆柱形筒体（52），顶部用一个半球形罩（54）盖住，所以热交换通道的上部（56）呈半球形。圆柱形筒体（52）下部与一个倒圆锥体（58）相连。立式延伸的园柱通道（60）上端与圆锥体（58）对中连接，下端伸入分离器（28）中（见图1）。热交换通道（26）的总高度为其直径的1.5～6倍。通道（60）的直径为圆柱形筒体（52）直径的0.2～0.5倍。
一根环形分配管（62）安装于热交换通道（26）的圆柱形筒体（52）和半球形顶盖（56）的连接部位，分配管的垂直中心轴线（64）与热交换通道（26）的垂直中心轴线（66）重合。多个喷咀（68）均匀地分布在分配管（62）上，并形成一个环形，喷咀的主要喷射方向指向热交换通道的下端。每个喷咀的喷射角（72）约为45°～65°。在这里喷咀（68）以这样的方式对准垂直轴线（66），即使靠近筒壁的喷雾锥体的环流线（74）在圆柱形筒体（52）内与热交换槽（26）的内壁（84）平行并间隔一定距离，从图2中可以清楚地看到这点。图2还表明，每个喷咀的喷射角互相交叉，形成一个公共喷雾锥（70），该喷雾锥体能覆盖住热交换通道（26）的整个横截面。水平设置的园形分配管（62），其平均直径为圆柱形筒体（52）中热交换通道（26）有效直径的0.35～0.75倍，最好是0.45～0.6倍。分配管（62）的横截面较圆柱形筒体（52）的横截面要小。
输送热裂解气体的管线（20）通过顶盖（54）垂直进入半球形端部区并对准由分配管（62）包围的空间（76）（见图1）。热裂解气体输送管线（20）与中心轴线（64）和垂直轴线（66）同轴线设置，伸入端部区（56）的长度为其直径的1～2倍。热裂解气体输送管线（20）和分配管（62）之间的垂直距离约为热裂解气体输送管线（20）有较宽的1～3倍。
有几条，一般是两条进料管线（78）均匀布置在热裂解气体输送管线（20）的周围，并伸进热交换通道半球形上部区间（56）中。管子的伸入长度约是其有效直径的1～2倍，并与垂直轴线成一角度及指向由分配管（62）包围的空间（76）。正如从图1中可以看到的，进料管线（78）与通向热交换器（51）的气体管线（80）相连。管线（80）与排放冷却裂解气的热交换器（51）的出口相连。这种冷裂解气不含任何可以冷凝的成分，因而特适宜作遮蔽气体。
在圆形筒体（52）与半球形（56）的端部区相接部位，有一环形溢流槽（82）环绕热交换通道（26）。溢流槽（82）设置在分配管（62）的下方。溢流槽（82）最好有一个近似圆形的横截面，并由热交换通道壁（84）围住。于是，溢流槽被一个半圆形截面的管子和通道壁（84）围住。从溢流槽（82）引出多个最好是圆形的管口（86），通过壁（84）进入热交换通道（26）中。在这里，管口按水平面布置。于是，用泵送入溢流槽（82）的裂解油，均匀地从管口（86）流进热交换通道（26）中，再沿槽壁（84）的内表面向下流入分离器（28）中。因为设置许多个管口（86），所以在槽壁（84）的内表面和通道（60）的壁上每个部位都会形成一油层（83）。为向溢流槽（82）送裂解油，安装了一根管子（88），该管子伸入分离器（28）的油室（30）中。管线（88）中安装有一台泵（90）（见图1）。溢流槽（82）的内径约为圆柱形筒体（52）有较宽的1/20～1/40。从管口（86）流出的裂解油速度应较低，以保证不形成油射流，而油只是在热交换通道中沿槽壁（84）的内壁向下流动。
分配管（62）用一根管线（92）连接到第二个分离器（44）的轻油室（46），管线（92）上安装一台泵（见图1）。
当废料热裂解设备运转时，废料通过管线（12）送入，在热裂解反应器（10）中由加热管（19）加热至400～1000℃并脱气排出空气。热裂解气体通过旋风分离器（24），将飞灰和尘粒从热裂解气体中分离除掉。然后热裂解气体经其输送管线（20）送入冷却装置（22）中，再进入热交换通道的上部（56）中。
这时，泵（94）开始动转，已存在轻油室（46）中的低沸点裂解油从轻油室（46）送进分配管（62），从喷咀（68）以雾状喷出，形成一个喷雾锥体（70）。从热裂解气体输送管线（20）出来的热裂解气体向下流入热交换通道（26）中，先流经空间（76），再经过喷雾锥体（70）。
因为低沸点裂解油的温度为30～60℃，当冷却热裂解气体时一部分低沸点裂解油挥发，于是出现热裂解气体直接冷却至120～180℃的现象。在冷却期间，一部分热裂解气体冷凝形成高沸点裂解油;冷却的裂解气体和高沸点裂解油的混合物向下流入分离器（28）中进行分离。高沸点裂解油收集到油室（30）中，而冷却的裂解气体在油室（30）的上部。冷却的裂解气通过与其连接的管线（34）送入另一级冷却装置（36）中。在这级冷却装置中，裂解气体向下流入管束热交换器（38）中，经冷却水再次冷却，冷却水从管子（40）流入从（42）流出。于是温度为30～60℃的裂解气体被收集到第二个分离器（44）的气室（48）中。在冷却过程中另外形成的低沸点裂解油也向下流，被收集到轻油室（46）中。轻油从这里，如前所述，以30～60℃的温度被送进分配管（62）中，然后进入喷咀（68）。裂解气体从气室（48）流进热交换器（51），在这里继续冷却，如还有冷凝成分时可加以沉淀。然后冷却的裂解气体流入管线（57）和输气管线（80）中。在热交换器（51）出口处的管线（80）上，安装一台空压机（59）用于输送裂解气体。
冷却的裂解气体从热交换器（51）流出，经输气管线（80）送入供料管线（78）中，气体从这里进入热交换通道（26）的上部（56）中。这种冷却的裂解气体充满半球形上部区间（56），将半球形罩（54）冷却，防止热裂解气体与冷却罩（54）接触，于是避免了焦油成分、煤烟或焦炭以及其沉积物沉积在罩（54）上。
再为防止在热交换通道（26）槽壁（84）的内侧出现焦油成分、煤烟、焦炭或同类物质沉积现象，将高沸点裂解油从油室（30）经管线（88）送入溢流槽（82）中（见图1）。裂解油从这里再送入热交换通道（26），沿热交换通道内壁（84）向下流动，并形成一连续的油层（83）。这样就避免了在内壁（84）上形成焦油沉积物，同时也对内壁（84）进行了冷却。因此，内壁（84）不需要满足严格的耐热要求，这就可以使用廉价的钢材了。
图3详细表示冷却装置的第二个实施例。图2设备中的一些部件在图3中再现时标有参考符号，即在图2的符号前加1。
根据图3，直立式热交换通道（126）有一个圆柱形筒体（152），下部与一个倒圆锥体（158）相连，它通过通道（160）以图1或图2中相同的方式与分离器（28）连接。圆柱形筒体（152）用一个半球形罩（154）盖住，使热交换通道上部（156）呈半球形。在圆柱形筒体（152）与上部区（156）的连接部位，将一扁平式分配器喷头水平安装在热交换通道中。分配器喷头（96）为扁平状，是一圆形空心体，它的直径约等于圆柱形筒体（152）有效直径的0.3～0.7倍，最好为0.4～0.6倍。具有向下喷方向的许多喷咀（168）均匀地分布在分配器喷头（96）的圆形底面（97）上。这里排列的喷咀，在进行喷射时能形成密集的喷雾，喷雾可完全布满热交换通道（126）的整个横截面，图中用虚线（99）表示。
与热交换通道垂直轴线（166）同轴线布置的分配器喷头（96），用一根垂直的、最好向中心延伸的管线（192）连接到第二级冷却装置（36）的轻油室（46），该管线上装一台泵（194）（见图1）。分配器喷头（96）的上部（103）呈锥形，管线（192）连接在喷头锥顶（105）部位。
旋转喷雾器（98）装在分配器喷头（96）和罩（154）之间的上部区间（156）中。该喷雾器有一水平延伸的圆形喷雾盘（100），由一台安装在外部的马达（104）通过一根垂直延伸的轴带动，使其快速转动，其转速为8000～12000转/分钟。一条管线（106），用一台泵（图中未绘出）（见图1）与第二级冷却装置（36）的轻油室（46）连接，其一端靠近喷雾圆盘（100）的上方，但不与其接触。
通过旋风分离器（24）的热裂解气体管线（120）横向导入由喷咀共同形成的、如虚线（99）所围的喷锥（108）中，热裂解气体管线（120）的端部应以这样的水平方向设备，即保证热裂解气体以水平方向进入喷雾锥体（108）。热裂解气体管线（120）插入热交换通道（126）中的部位，最好是在圆柱形筒体（152）与上部区（156）的连接部位。
在圆柱形筒体（152）中，热交换通道（126）的周围被环形槽（110）包围，环形槽靠近热交换通道底部，向上延伸接近热裂解气体管线（120），再向下接近（158）区。环形槽（110）的槽宽约2～8cm，最好为3～5cm。环形槽的上部敞开，通过这里的裂解油可以进入热交换通道（126）并在隔板（112）内侧上形成向下流的、连续的油层（114）。环形槽（110）的下部接一条管线（188），其上装有一台泵（190），与冷却装置（28）的油室相连。按另一个实施例上，管线（188）与第二级冷却装置（36）的轻油室（46）相连，图中未绘出。
当设备运转时，低沸点裂解油经泵（194）和管线（192）从轻油室（46）打入分配器喷头（96），结果裂解油流入喷咀（168），并被喷出，形成喷射锥（108），小滴油雾布满热交换通道（126）的整个横截面。热解反应器（10）的操作方法如上所述，热裂解气体横向通过其输送管线（120）进入喷射锥（108）中，于是低沸点裂解油和热裂解气体直接混合。在这里随着低沸点裂解油至少部分挥发，将热裂解气体冷却。所形成的高沸点裂解油与冷却的裂解气体一同向下流进分离器（28）中。在分离器中，正如上面所说的那样，液体与气体分离开。
同时，旋转喷雾器（98）的喷射圆盘（100）由马达（104）带动旋转，低沸点裂解油经过管子（106）进入喷射圆盘（100）的顶部。通过旋转，低沸点裂解油由离心力的作用被喷成细雾，并形成薄薄一层水平的油雾（118），图3中用水平的虚线表示，它位于分配器喷头（96）上方的（156）部位。油雾（118）可以防止热裂解气体渗入上端部位（156），以免在那里冷却并在罩子（154）上形成焦油沉积物或其他沉积物。
同时，用泵（190）将冷却装置（22）油室（30）中的高沸点裂解油经过管子（188）泵入环形槽（110）的底部，于是油上浮并在与热交换通道（126）相连的隔板（112）的内壁上形成一连续的油层（114），油层将整个内壁润湿。然后这层油流到热交换通道（126）的壁上，并顺通道壁（160）的上方流下，收集到油室（30）中。上述情况也同样适用于图2中的热交换通道。
为使上溢的油能均匀地从环形槽（110）流到内壁上，环形槽（110）隔板（112）的上边最好做成垂直的、锯齿状（123），如图4所示的切口和细部情况。
另一方面，向环形槽（110）供应轻油室（46）中的低沸点裂解油。为达到此目的，应将管线（188）连接到轻油室（46）上。
在本发明的第二个实施例中，热裂解气体在冷却装置（122）中以简单的方法再次达到了直接冷却，同时避免热裂解气体带入的焦油成分、煤烟或焦炭在热交换通道（126）内壁上沉积，而且使热交换通道能够得到较好的冷却。这样，通道壁就可以使用廉价的、耐热性能较低的材料制作。