连续式蒸汽裂解设备及供其使用的裂解炉.pdf

一种连续式蒸汽裂解设备及供其使用的裂解炉。该设备包含一热源产生器、一燃烧室、及一过热蒸汽产生器与该反应室相连通，其中该燃烧室内设有一配有一进料口及一出料口的反应室、一或多个轴向运输结构安置于该反应室内，各该运输结构具有一中心轴且包含一或多个前进区段与一或多个混合区段，该混合区段在该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％。

1、  一种用于连续式蒸汽裂解设备的裂解炉，包含一反应室设有一进料口及一出料口，以及一或多个轴向运输结构安置于该反应室内，其中各该运输结构具有一中心轴且包含一或多个螺旋区段与一或多个叶片区段，该等叶片区段在该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％。

2、  如权利要求1所述的裂解炉，其中该等叶片区段的总长度为不超过该运输结构长度的30％。

3、  如权利要求1所述的裂解炉，其中该等叶片区段的总长度为不低于该运输结构长度的10％。

4、  如权利要求1所述的裂解炉，其中该运输结构包含复数个螺旋区段与复数个叶片区段彼此交错排列。

5、  如权利要求4所述的裂解炉，其中各该螺旋区段具有一实质上相同的长度且各该叶片区段具有一实质上相同的长度。

6、  如权利要求1所述的裂解炉，其中该反应室包含多个相连通的反应区，且各该反应区分别安置有一该运输结构。

7、  如权利要求6所述的裂解炉，其中该反应室包含二反应区。

8、  如权利要求1所述的裂解炉，其用于废轮胎的处理。

9、  一种连续式蒸汽裂解设备，包含：
一热源产生器；
一燃烧室与该热源产生器相连通，且其内设有：
一反应室设有一进料口及一出料口；及
一或多个轴向运输结构安置于该反应室内，各该运输结构具有一中心轴且包含一或多个前进区段与一或多个混合区段，该等混合区段在该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％；及
一过热蒸汽产生器，与该反应室相连通。

10、  如权利要求9所述的设备，其中该热源产生器是一燃烧炉。

11、  如权利要求9所述的设备，还包括一蒸汽产生器，与该过热蒸汽产生器相连通。

12、  如权利要求11所述的设备，该蒸汽产生器是一蒸汽锅炉。

13、  如权利要求9所述的设备，其中该等混合区段的总长度为不超过该运输结构长度的30％。

14、  如权利要求9所述的设备，其中该等混合区段的总长度为不低于该运输结构长度的10％。

15、  如权利要求9所述的设备，其中该运输结构包含复数个前进区段与复数个混合区段彼此交错排列。

16、  如权利要求15所述的设备，其中该等前进区段与该等混合区段分别具有一实质上相同的长度。

17、  如权利要求9所述的设备，该前进区段是一螺旋区段，且该混合区段是一叶片区段。

18、  如权利要求9所述的设备，其中该过热蒸汽产生器安置于该燃烧室内。

19、  如权利要求18所述的设备，其中该过热蒸汽产生器呈管状且环绕于该反应室外侧。

20、  如权利要求9所述的设备，其中该反应室包含多个相连通的反应区，且各该反应区分别安置有一该运输结构。

21、  如权利要求20所述的设备，其中该反应室包含二反应区。

22、  如权利要求9所述的设备，还包括一裂解油气处理系统，其包含一净化装置及一冷凝装置，其中该净化装置位于该反应室的下游。

23、  如权利要求22所述的设备，其中该净化装置是一高温过滤装置，与该过热蒸汽产生器相连通。

24、  如权利要求22所述的设备，其中该冷凝装置包含二或多个串联的冷凝器，且其中在一端的冷凝器与该热源产生器相连通，另一端的冷凝器则与该净化装置相连通且具有一供冷却水流过的U型管路。

25、  如权利要求24所述的设备，还包括一气体稳定槽，位于该冷凝装置与该热源产生器之间，且与该高温过滤装置相连通。

26、  如权利要求22所述的设备，其中该裂解油气处理系统还包括一油水分离装置和/或一废水处理装置。

27、  如权利要求9所述的设备，还包括一裂解物料处理系统位于该反应室下游，其包含：
一筛选机；
一磁选机；以及
一研磨机。

28、  如权利要求9所述的设备，其用于废轮胎的处理。

29、  如权利要求9所述的设备，还包括一前处理装置位于该反应室上游与其进料口连通，该前处理设备是一切碎机。

连续式蒸汽裂解设备及供其使用的裂解炉
技术领域
本发明关于一种连续式蒸汽裂解设备，尤其关于一种具有独特运输结构的连续式蒸汽裂解设备，其尤其适用于废轮胎的处理。
背景技术
关于废轮胎的回收流程，大致可分成两种。一是物理处理方式，将废轮胎粉碎后，分离钢丝、尼龙及橡胶，然后回收橡胶制成再生胶。但是，由于再生胶属于再制物，质量较差不适宜再作为生产轮胎的原料，供回收再利用的资源效能不高，经济价值低。另一则是合并化学手段的处理方式，在将废轮胎粉碎后，添加适当比例的催化剂，在适当的温度及压力下进行裂解，以裂解出气体、混合油品及碳黑、及残留物等。其中，混合油品可再以适当方式(如分馏法)分离出轻油、汽油、煤油、柴油与重油等高经济价值的副产物，从而使废轮胎得以充分回收再利用。
由上述说明可知，以裂解方式处理废轮胎较具有实质上的回收效益，因此，目前的研发大多针对此一方式。于此，传统的废轮胎裂解技术可大分为批次裂解及连续式裂解两种。批次裂解主要是将欲裂解的废轮胎置于一裂解炉中，加热该裂解炉以进行裂解反应。待裂解反应完成之后，先经例如降温及减压等处理程序，再取出裂解后的产物，其后再于炉中装入另一批次的待裂解废轮胎以进行处理。此一方式的一个缺点为，于各批次之间均需对裂解炉进行一升温/降温程序且需中断裂解反应，从而限制处理速度、致使产能不彰。再者，于完成每一批次的处理之后，均需打开裂解炉将产物取出以再次填充待裂解物料，此举除无法有效利用所得的裂解气体，亦容易造成粉尘及裂解气体的逸散。由此，目前多采用连续式裂解方式处理废轮胎，以节省时间、成本及提高产能且降低对环境的危害。
目前较常用的连续式裂解装置可区分为连续式批次裂解装置及连续式裂解装置。其中，连续式批次裂解装置如台湾专利第366304号(TW 366304)中所公开的，其采用数个并联的裂解炉，每一裂解炉均能个别控制而不互相影响，从而以依续操作该等并联裂解炉的方式，达到连续进行裂解的目的。亦即，当一裂解槽反应完成后能单独进行降温、取出裂解产物及重新装料。然而，此种连续式批次裂解炉，虽能连续执行裂解反应，却仍须不断针对各炉体进行重复的升/降温、取出裂解产物及重新装料等步骤；此外，由于需各自独立操作每一裂解槽，反而使得该连续式批次裂解装置在操作上更显复杂。再者，此种利用复数个裂解炉以进行连续裂解的装置势必相对庞大且笨重，因此在实际应用上亦有其局限性。
由此，近来已发展出不需以多个裂解炉并联操作的连续式裂解炉。例如，台湾专利第361356号(TW 361356)公开一连续式裂解装置，其包含一垂直设置的搅拌棒，其中，于搅拌棒上设有搅杆及螺旋输送器，借此以协助废橡料的搅拌、预热、裂解及防止架桥现象产生。然而，此一裂解装置仍沿用干式裂解法，利用例如惰性气体的干燥气体以承载带出所产生的裂解气体。干式裂解法容易因裂解气体所产生的压力而导致裂解炉因无法承载而发生爆炸；此外，不同的待裂解物料于裂解处理后通常或多或少会产生有害气体，例如，废轮胎于裂解处理过程通常会产生含硫气体，若未加以处理，则会致使裂解所得的产物具有较高的含硫量，降低所得产品的质量。
发明内容
有鉴于现有裂解装置的缺点，本发明提供一种裂解装置，可在不增加裂解炉数目的前提下连续进行裂解，且不会造成裂解炉内的堵塞或产生架桥现象。再者，本发明装置可连续进行裂解反应，属连续式裂解方法，毋须对裂解装置进行升/降温等的繁复操作步骤。此外，本发明装置借由蒸汽的使用，除能降低裂解炉内气体压力过高所致爆炸的可能性、降低裂解装置的潜在危险，且能有效将裂解所产生的硫份溶于蒸汽中并随蒸汽带出，进而降低产物中的含硫量及污染可能性。
本发明的一个目的在于提供一种裂解炉，其包含一反应室及一或多个轴向运输结构。其中，该反应室设有一进料口及一出料口，该一或多个轴向运输结构安置于该反应室内，且各该运输结构具有一中心轴且包含一或多个螺旋区段与一或多个叶片区段，该叶片区段于该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％。该裂解炉可用于连续式蒸汽裂解装置，以于其中进行裂解反应，尤其可适用于废轮胎的裂解回收处理。
本发明的另一目的在于提供一种连续式蒸汽裂解设备，其包含一热源产生器、一燃烧室、以及一过热蒸汽产生器。该燃烧室与该热源产生器相连通，且其内设有一反应室、及一或多个轴向运输结构。该反应室设有一进料口及一出料口，该一或多个轴向运输结构安置于该反应室内，且该过热蒸汽产生器与该反应室相连通。各该运输结构具有一中心轴且包含一或多个前进区段与一或多个混合区段，其中，该混合区段于该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％。
在参阅附图及随后描述的实施方式后，本发明所属技术领域中技术人员应当可轻易了解本发明的基本精神以及本发明所采用的技术手段与较佳实施例。
附图说明
图1是本发明裂解炉的一个实施例的侧视图；
图2是本发明裂解炉的一个实施例的剖面图；
图3是图2的裂解炉的局部放大图；
图4是本发明连续式蒸汽裂解设备的示意图；
图5是本发明连续式蒸汽裂解设备的过热蒸汽产生器及裂解炉的侧视图；以及
图6是本发明裂解炉中物料行进方式的局部示意图。
【主要元件符号说明】
1裂解炉            11反应室
113第一反应区      115第二反应区
13驱动装置         151进料口
153出料口          155裂解油气出口
157二次精炼入口    17连通口
21运输结构          211中心轴
213螺旋区段         215叶片区段
22物料              P1裂解油气入口
P2油气出口          P3第一冷凝入口
P4第一液体出口      P5第一气体出口
P6第二冷凝入口      P7第二液体出口
P8第二气体出口      P9油槽开口
P10第二液体入口     P11第二气体入口
P12油份出口         P13水份出口
P14废水入口         P15可燃气体出口
P16燃料口           P17出风口
P18第一热风入口     P19第一热风出口
P20第二热风入口     P21第二热风出口
P22第三热风入口     P23第三热风出口
P24蒸汽出口         P25逆洗气体入口
P26废气入口         P27一次加工入口
P28一次加工气体出口 P29一次加工固体出口
P30二次加工入口     P31二次加工出口
P32三次加工入口     P33三次加工出口
P34过滤入口         31燃烧室
33燃烧炉            351高温过滤装置
352a第一冷凝器      352b第二冷凝器
353油槽             355气体稳定槽
357油水分离槽        359废水处理器
371筛选机            373磁选机
375研磨机            377a第一袋式集尘机
377b第二袋式集尘机   379废气处理器
39蒸汽锅炉           L1中心轴长度
L2螺旋区段长度       L3叶片区段长度
311过热蒸汽产生器
具体实施方式
本发明裂解炉包含一设有一进料口及一出料口的反应室，以及一或多个设于反应室内的轴向运输结构。各运输结构包含一中心轴且于中心轴上设有复数个螺纹结构以及复数个叶片结构，从而构成一或多个仅包含螺纹结构的螺旋区段以及一或多个仅包含叶片结构的叶片区段。各该螺纹结构/叶片结构与相邻螺纹结构/叶片结构的间距是相同或不同。较佳地，是使各该叶片区段具实质上相同的长度，且使各该螺旋区段具实质上相同的长度。在一具体实施例中，各该运输结构包含彼此交错设置的复数个螺旋区段及叶片区段。
裂解炉中的反应室较佳为管式反应室，但不以此为限。所谓“管式反应室”是泛指其内部容纳物料的空间为一类似于管状的长条空间的任何合宜反应器。从而，使得由进料口进入反应室的物料，得以在反应室内进行反应的同时，亦经由反应室内的运输结构而沿运输结构的中心轴逐渐前进，最后于出料口输出反应室。
在本发明裂解炉中，由于所设运输结构包含叶片区段，故可于待裂解物料沿运输结构中心轴方向传输的过程中，在叶片区段进行搅拌混合，使物料于反应室内的裂解更为均匀、完全。经发现，当用于例如废轮胎的裂解处理时，若叶片区段的比例过低，将无法达到所期望的搅拌混合效果，而若叶片区段的比例过高，则易因废轮胎所含钢丝的缠绕，导致反应室阻塞。因此，通常是控制使运输结构中的叶片区段于该中心轴方向上的总长度为该运输结构长度的5％至35％。较佳地，叶片区段的总长度是不超过运输结构长度的30％，且更佳是不低于运输结构长度的10％。
可经由任何合宜的驱动装置(如电动马达)以驱动该运输结构，并可视实际需要(如待裂解物料的种类、成份及大小)调整运输结构的螺纹转速，以控制待裂解物料于反应室内的停留时间。
视需要地，反应室可包含多个反应区，各该反应区均安置有上述轴向运输结构且彼此相连通，以使待裂解物料能于反应区间传输。此处所谓的“连通”，可为任何合宜形式，例如：透过管线连通或反应区彼此相邻而仅以开孔相通。透过上述多个反应区的安置，可在避免使单一运输结构承载过高负荷的情形下，仍达到充分裂解的效果。此外，另可透过如上下安置的方式来安排各反应区，充分利用可用空间。
本发明另提供一种连续式蒸汽裂解设备，其包含一热源产生器、一燃烧室、及一过热蒸汽产生器。
热源产生器是用以提供连续式蒸汽裂解装置所需的热。在本发明的一个实施例中，该热是以高温气体的形式提供，透过例如燃烧炉的合宜设备，以燃油或裂解回收的可燃气体燃烧而提供。较佳是采用能利用裂解回收的可燃气体的热源产生器，以节省能源需求，降低操作成本。
燃烧室是与热源产生器相连通，以承接该热源产生器所提供的热，以于其中进行裂解反应。燃烧室包含一反应室及一位于反应室内的轴向运输结构。在一实施例中，是利用适当的管路将热源产生器所产生的热源导入燃烧室内，以使反应室达到裂解反应所需的温度。反应室内的待裂解物料则透过轴向运输结构而逐渐前进且适时搅拌混合，从而达成均匀的裂解。
传统批次裂解必须在裂解反应完成后，透过额外的人力或机械动作而取出裂解反应的产物，不但耗时费力，且裂解反应进行时，并无有效的装置适当搅动反应中的物料，因此往往无法获致均匀、充分反应的裂解效果。不同于传统批次裂解装置，本发明设备在反应室内所设置的轴向运输结构包含前进区段，以在反应进行的同时推进待裂解物料，且包含混合区段以在推进待裂解物料的过程中，适当地将其搅动，从而使物料的裂解更为均匀，使裂解反应更加完全。此外，裂解所产生的产物亦能借由配置于反应室内的运输结构而送出反应室，继续后续的加工处理，大大提升效能及效益。
在本发明的一实施例中，采用具有螺旋区段作为前进区段及叶片区段作为混合区段的轴向运输结构。各该螺旋区段包含一或多个螺旋结构，且各该叶片区段包含一或多个叶片结构。较佳地，该螺旋区段及该叶片区段是以一适当比例交替配置，亦即，在轴向运输结构包含相互交替的叶片区段及螺旋区段。视需要地，可调整两区段的比例。以裂解废轮胎为例，若混合区段的比例过低，将无法获致所期望的搅拌混合效果，而若其比例过高，则易因废轮胎所含钢丝的缠绕，导致反应室阻塞。于此，经发现，就裂解废轮胎而言，以一运输结构的总长度计，混合区段的配置比例以约为5％至35％为宜，较佳不超过运输结构长度的30％，更佳是不低于运输结构长度的10％。因此，可以本发明裂解炉以提供此连续式裂解装置所需的反应室及轴向运输结构，以叶片区段为混合区段，且以螺旋区段为前进区段，其相关结构与均等修饰如上所述，在此不再赘述。
过热蒸汽产生器与燃烧室内的反应室相连通，用以提供温度高于100℃的过热蒸汽，以作为裂解反应气态产物的承载气体。过热蒸汽产生器本身可设置有一蒸汽机，用以产生蒸汽。所产生的蒸汽续经加热后形成高温的过热蒸汽，其中，加热方式可为任何合宜形式，如电热式、燃烧式、或以高温气体加热的气热式等。亦可使用一不具蒸汽产生装置的过热蒸汽产生器，在这一实例中，过热蒸汽产生器除与燃烧室内的反应室相连通外，更与一外接的蒸汽来源相连通，以将连通传来的蒸汽加热形成过热蒸汽。
为有效利用能源，可视需要将过热蒸汽产生器或过热蒸汽产生器中将蒸汽转变成过热蒸汽的组件部份，与反应器并同安置于燃烧室内，以有效利用来自热源产生器的热。在本发明的一个实施例中，过热蒸汽产生器是设计成一管状结构，环绕于燃烧室内的反应室的外壁。管状结构的一端与反应室相连通，另一端则与一蒸汽来源相连通，从而在不需任何额外加热装置的情形下，借由热源产生器所提供的热，在加热反应室的同时，一并加热过热蒸汽产生器，提供过热蒸汽。此即，以热源产生器所产生的高温气体同时加热燃烧室内的反应室及过热蒸汽产生器，以提供裂解反应所需的温度及提供过热蒸汽。
上述蒸汽来源可来自例如一蒸汽产生器，其可为任何合宜形式(如电热式、燃烧式、或减压加热等)的蒸汽锅炉，或来自其它制程所产生的蒸汽。此外，蒸汽产生器可具有或不具有燃烧机。就使用不具有燃烧机的蒸汽产生器实施例而言，使蒸汽产生器与燃烧室相连通，以将加热反应室(及过热蒸汽产生器)后的余热导入蒸汽产生器，将水加热而产生蒸汽，或者直接利用热源产生器所提供的热以供产生蒸汽之用。此外，以使用具有燃烧机的蒸汽产生器的实施例中，可借由燃油及/或裂解回收的可燃气体的燃烧，以提供形成蒸汽所需的热。
视所处理的物质而定，裂解反应可能产生各式气体、液体及/或固体产物。为有效回收利用裂解产物，本发明连续式蒸汽裂解设备可视需要另包含一或多个分离装置。举例言之，在应用于废轮胎的处理时，裂解产物包括裂解油、可燃气体及水等气态油气产物，以及钢丝与碳黑等固态物料产物，因此，可于本发明连续式蒸汽裂解设备的下游，进一步包含一裂解油气处理系统及/或一裂解物料处理系统。
裂解油气处理系统一般是用以处理自反应室导出的气体产物，其可包含一用以分离油气所可能含有的固体杂质的净化装置、冷却油气用的冷凝装置、分离经冷凝液体中的水份的油水分离装置及/或进一步处理经分离的水份的废水处理装置。当然，裂解油气处理系统亦可视需要另包含其它分离装置。
净化装置，若使用时，通常是与反应室相连通，以去除裂解反应所可能产生的粉尘/微粒(例如：碳黑微粒)。在一个实施例中，使用一具有脉冲逆洗功能的高温过滤装置作为净化装置，其通常配置一过滤组件，如金属滤网或陶瓷滤筒以达去除粉尘/微粒，“脉冲逆洗”的原理及技术是本领域技术人员所能轻易了解的，在此不加赘述。一般不具逆洗功能的过滤装置，如强力下吸式过滤装置，其过滤功能往往随着过滤操作的进行而递减，这是由于其滤网受到过多自气体中滤除的微粒或粉尘堵塞所致。使用逆洗功能的过滤设备可有效防止前述堵塞现象，使反应得以连续进行。当使用脉冲逆洗过滤装置时，可例如使过热蒸汽产生器与高温过滤装置相连通，借由过热蒸汽产生器以间歇性地提供高温过滤装置过热蒸汽；或者可将后续分离裂解油气程序所得的可燃气体，回送导入高温过滤装置中，以实现脉冲逆洗进而维持滤网的流通量。
冷凝装置是经由降温冷凝手段，以冷却裂解产物的气体成份，使其分离为例如裂解油、水、及可燃气体等。可视需要采用任何合宜的冷凝装置，一般而言，是使用一或多个相串连的冷凝器，以达到分离多种成分的效果，以利后续利用。在一实施例中，冷凝装置是由两个串联的冷凝器所组成，且位于净化装置的下游，以确保气体成份中的微粒或粉尘能先由净化装置所滤除，不会进入冷凝设备中，堵塞设备或影响分离后产物的经济价值。
在裂解油气的处理过程中，由于油份的凝结温度较高，势必将首先于冷凝装置中分离出来。为避免冷凝后的油份因其较高的黏滞性而阻塞冷凝器，较佳是在冷凝装置的前端采用一U型管路，且使冷却水于管内流动，欲冷凝的气体成份则由U型管路外侧流过。如此，以使冷凝后的油份自然滴落冷凝器底部并送出，而非采用现有的冷凝方式(即欲冷凝物质行经管内，利用管外的冷却水冷凝)，从而有效避免油份阻塞的可能，确保装置能连续进行。
裂解物料处理系统可视需要包含各式合宜的物理/化学分离装置。一般而言，裂解物料处理系统包含一分离装置(例如筛选机、磁选机)及一磨碎装置(如研磨机)，以进一步加工裂解反应的固体产物。以处理废轮胎为例，可在裂解物料处理系统中包含一筛选机、一磁选机、及一研磨机。其中，筛选机是与反应室相连通，以自裂解反应所产生固体产物中初步筛除废轮胎所含的钢丝，经初步去除钢丝后的固体产物续经磁选机以进一步分离钢丝(及金属成分)，最后再以研磨机将最终产物研磨至所期望的大小以供回收利用。此外，亦可视需要于研磨机下游采用一分拣设备，以进一步分拣研磨后的产物。
本发明裂解炉及连续式蒸汽裂解装置可用于各式物料的裂解处理，例如废轮胎、废塑料、废木材、及农业生质废料等，较佳是用于处理废轮胎。
为更清楚地了解本发明内容，下文配合附图例示性说明本发明裂解炉及连续式蒸汽裂解设备的一实施例，其可用以处理废轮胎。在各图中，各元件大小仅供说明参考，并非代表真实尺寸比例
首先参考图1，显示裂解炉1的示意图，其中裂解炉1包含一反应室11、一驱动装置13、一进料口151、一出料口153、一裂解油气出口155、一二次精炼入口157、以及一连通口17。反应室11包含上下安置的一第一反应区113及一第二反应区115，第一反应区113及第二反应区115借由连通口17相互连通。参考图2，其是图1所示裂解炉1的剖面图，反应室11于第一反应区113及第二反应区115内分别安置有一轴向运输结构21，且每一运输结构21均与相对应的驱动装置13连接。各运输结构21具有一中心轴211且包含多个螺旋区段213与多个叶片区段215。3图显示第一/第二反应区113/115的局部放大图，L2代表单一螺旋区段的长度，且L3代表单一叶片区段的长度。螺旋区段213与叶片区段215的长度，是以各区段于中心轴211方向上所占中心轴211的长度计。一般是控制使单一运输结构21的各叶片区段长度(L3)的总和，为该运输结构21长度的5％至35％。
废轮胎由进料口151喂入反应室11，在其中进行裂解反应。裂解产生的裂解油气由裂解油气出口155输出，裂解后的固体产物则由出料口153输出。废轮胎在反应室11中是先进入第一反应区113，于其中透过运输结构21的转动而在进行裂解反应同时沿运输结构21的轴向逐渐前进，其中，在行经叶片区段215时会作短暂停留，随叶片区段的叶片的旋转而进行搅拌混合。由于第一反应区113与第二反应区115是上下安置，当裂解中的废轮胎前进至连通口17时，便会掉落至第二反应区115，循第二反应区115中的运输结构21的转动而前进，并继续进行裂解。裂解后的固体产物由出料口153输出，裂解过程中产生的油气产物则由裂解油气出口155输出。
接着，请参考图4及图5，图4是本发明连续式蒸汽裂解设备的一个实施例的配置示意图，主要包含一燃烧室31、一燃烧炉33、及一蒸汽锅炉39。其中，如图5所示，燃烧室31内设有一如图1所示的裂解炉1以及一环绕裂解炉1的反应室11的管状过热蒸汽产生器311。
以下进一步说明在此实施例中，用以处理燃烧室31所产生裂解油气的裂解油气处理系统。如图4所示，裂解油气处理系统包含一高温过滤装置351、一由第一冷凝器352a与第二冷凝器352b所构成的冷凝装置、一油水分离槽357、一气体稳定槽355、及一废水处理器359。燃烧室31设有一裂解油气出口155与一第一热风出口P19，出口155与一高温过滤装置351的裂解油气入口P1相连通且出口P19与蒸汽锅炉39的第二热风入口P20相连通。高温过滤装置351除裂解油气入口P1外，另具有一油气出口P2与一逆洗气体入口P25，其中，出口P2是与一第一冷凝器352a的第一冷凝入口P3相连通，入口P25在本实施例中则用以导入过热蒸汽产生器311所产生的过热蒸汽。第一冷凝器352a除第一冷凝入口P3外，另具有一第一液体出口P4及一第一气体出口P5，以分别与一油槽353的油槽开口P9及一第二冷凝器352b的第二冷凝入口P6相连通。第二冷凝器352b除第二冷凝入口P6外，另具有一第二液体出口P7及一第二气体出口P8，以分别与油水分离槽357的第二液体入口P10及一气体稳定槽355的第二气体入口P11相连通。气体稳定槽355除第二气体入口P11外，另具有一可燃气体出口P15与燃烧机33的燃料口P16相连通，出口P15亦可视情况进一步与逆洗气体入口P25相连通(未绘示)。
燃烧炉33除燃料口P16外，另具有一出风口P17与燃烧室31的第一热风入口P18相连通。油水分离槽357除第二液体入口P10外，另具有一油份出口P12及一水份出口P13，分别与油槽353的油槽开口P9及废水处理器359的废水入口P14相连通。
在此一蒸汽裂解装置的实施例中，另包含一裂解物料处理系统以处理反应室11所产生的固体产物。如图4所示，裂解物料处理系统包含一筛选机371、一磁选机373、一第一袋式集尘机377a及一第二袋式集尘机377b。筛选机371具有一次加工入口P27、一次加工气体出口P28及一次加工固体出口P29，其中，入口P27是与反应室11的出料口153相连通，以承接反应室11所产生的固体产物，并借由出口P28及P29分别与第二袋式集尘机377b的热气入口P22及磁选机373的二次加工入口P30相连通。磁选机373另具有一二次加工出口P31与研磨机375的三次加工入口P32相连通，研磨机375再借由三次加工出口P33与第一袋式集尘机377a的过滤入口P34相连通。
第二袋式集尘机377b除第三热风入口P22外，另具有一第三热风出口P23与废气处理器379的废气入口P26相连通。同时，蒸汽锅炉39借由一第二热风出口P21与第二袋式集尘机377b的第三热风入口P22相连通及借由一蒸汽出口P24与过热蒸汽产生器311相连通。
以下将说明如何以上述例示的蒸汽裂解处理设备以处理废轮胎，在此，视需要地，可在进行裂解之前，先以如破碎机或切碎机的前处理装置对废轮胎进行一前处理，使其具有合宜的大小。之后，将具有合宜大小的废轮胎颗粒(通常，切碎至粒径约5公分至7公分)以约每小时进料1000公斤的速度，由进料口151喂入裂解炉1的反应室11中，此时裂解炉1外的温度维持在700℃至1000℃之间，以加热过热蒸汽产生器311并维持反应室11温度于350℃至550℃，较佳于350℃至480℃。同时，将过热蒸汽产生器311所产生的过热蒸汽导入反应室11中参与裂解反应。
废轮胎颗粒借由运输结构21于反应室11中交替经过前进区及混合区(亦即交替经过反应室11内的螺旋区段213及叶片区段215)以充分地裂解。在此，请参考图6，其绘示待裂解物料22，如废轮胎颗粒，在反应室11中的第一反应区113内的行进方式；即物料22在螺旋区段213向前推进并逐渐堆积，到达叶片区段215经搅拌混合，再渐渐落入下一个螺旋区段213继续向前推进。当物料输送至第一反应区113尾端时，剩余的碳黑混合物及未裂解的废轮胎颗粒经由连通口17落至第二反应区115继续进行裂解反应，其在第二反应区115的行进方式实质上与在第一反应区113中相同。在反应同时，裂解反应所产生的油气传送至裂解油气处理系统；而非气体的裂解物料则传送至裂解物料处理系统，或可视需要经由二次精炼入口157投入第二反应区115中再次精炼。详言之，裂解油气进入高温过滤装置351，利用如高温蒸汽脉冲逆洗法去除碳黑微粒。一般而言，可采用具有一多孔性陶瓷滤筒或金属滤网的高温过滤装置351，操作温度控制于约280℃至450℃，过滤速度则为1公分/秒至3公分/秒。
随后，将去除碳黑微粒的裂解油气进行一冷凝程序，通常为两阶段的冷凝程序。具体言之，如图4所示，先将裂解油气导入第一冷凝器352a以将裂解油气的温度降至约110℃，冷凝所得油份可待后续加工以再利用；剩余的裂解油气续送至第二冷凝器352b，以将裂解油气的温度降至约40℃，冷凝分离所得的油份亦可待后续加工以再利用，所得水份则视需要经一废水处理程序，以供利用或排放废弃。冷凝后的裂解气体则可视需要经一气体稳定处理后，送入燃烧炉33以进一步提供本发明方法所需的热源。
在裂解废轮胎的情况下，待裂解物料通常包含如钢丝等金属成份，反应后产生的裂解产物可先行一筛选程序，如将裂解产生的非气体裂解物料传送至筛选机371以初步分离钢丝与碳黑并使裂解物料降温(一般是降至低于100℃)。在此步骤中，残留在裂解物料中的气体成份是被送入第二袋式集尘机377b，以去除碳黑微粒，随后经废气处理器379处理后予以排放。经初步移除钢丝的裂解物料则再送至磁选机373，以进一步分离钢丝及碳黑，随后将所得碳黑加以研磨至所期望尺寸。通常，是将碳黑研磨至能通过200孔(mesh)的筛网的大小，以供回收再利用。
在本实施例中，在操作初期是以柴油或燃料油当作燃烧炉33的燃料，待裂解反应开始后则可利用裂解反应所得的可燃气体作为燃料以降低成本。其中，燃料的流量约80公升/小时。燃烧炉33所产生的高温气体是以例如风车抽引的方式，导入燃烧室31中，将燃烧室31内的温度维持在700℃至1000℃，并加热裂解炉1及过热蒸汽产生器311，以使得裂解炉1的反应室11达到裂解反应所需的温度，约350℃至550℃。燃烧室31内的高温气体接着可传送至蒸汽锅炉39，供加热形成蒸汽。在此，本发明亦不排除使用本身具备一燃烧机的蒸汽锅炉39的实例；换言之，可借由来自燃烧室31反应后的高温气体、燃烧炉33所产生的热风、和/或本身所配置的另一燃烧机，加热蒸汽锅炉39以产生蒸汽；同样地，该另一燃烧机的燃料亦可使用裂解反应所产生的可燃气体以降低成本。
另一方面，蒸汽锅炉39所产生的蒸汽是供过热蒸汽产生器311产生过热蒸汽，且可用以供第二袋式集尘设备377b进行蒸汽脉冲逆洗以去除微粒。详言之，蒸汽锅炉39所产生的蒸汽是借由蒸汽出口P24将部分蒸汽传送至过热蒸汽产生器311中，随后蒸汽在管状过热蒸汽产生器311中前进的同时，受到燃烧室31内的高温气体加热，最终形成过热蒸汽。其中，部分过热蒸汽是导入至反应室11中作为裂解反应的承载气体；部分则借由逆洗气体入口P25导入至高温过滤装置351，供其进行定时或不定时的脉冲逆洗，以有效避免装置阻塞的情况。其中，如前所述，亦可利用经气体稳定槽355稳定后所得可燃气体，借由逆洗气体入口P25送入高温过滤装置351以进行脉冲逆洗程序。在此，可视整体装置的能源/物料配置及情况，搭配组合利用过热蒸汽及可燃气体，例如交替使用来自过热蒸汽产生器311的过热蒸汽及气体稳定槽355的可燃气体。
综上所述，本发明裂解炉的一特点在于其运输结构具有5％至35％的叶片混合区段，这是经过本申请发明人无数次测试所得的结果，不仅能避免仅使用螺旋结构时，因搅拌不充分而使得裂解反应不完全的现象，同时亦可避免过高比例的叶片结构造成设备的阻塞现象，如废轮胎的钢丝的缠绕。
再者，本发明连续式蒸汽裂解设备除可利用上述裂解炉外，更可包含一净化装置及/或一具有U型管路设计的冷凝器。其中净化装置可去除裂解气体中的微粒(如碳黑微粒)，提升油品质量并避免后续冷凝设备的堵塞且降低后续精制油品所需的成本，且此处所收集的微粒(如碳黑微粒)亦具较高经济效益。此外，本发明所用冷凝器借由其内部U型管路的设计，冷却水行经管内，裂解油气走外侧通道，能有效避免阻塞现象。
另一方面，本发明连续式蒸汽裂解设备是使用过热蒸汽作为承载气体，一方面能避免传统干式裂解容易发生的爆炸现象，另一方面能降低裂解产物的硫份含量，确保产物的经济价值。
综合以上优点使得本发明设备能连续且有效率的进行物料的裂解，尤其是裂解废轮胎，且所得的产物具有较高的经济价值。
上述实施例仅为例示性说明本发明的实施例，并阐述本发明的技术特征，而非用于限制本发明的保护范畴。任何熟悉本技术的人员在不违背本发明的技术原理及精神下，可轻易完成的改变或安排，均属本发明所主张的范围。因此，本发明的权利保护范围如后附申请专利范围所列。