阅读说明：本技术 一种精准高效多级冷凝分离设备 (Accurate high-efficient multistage condensation splitter ) 是由 尹凤福 孙启坤 王晓东 刘广阔 郭磊 张德伟 汪传生 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种精准高效多级冷凝分离设备,包括相互连接的冷凝装置与裂解装置,裂解装置包括裂解炉、输送管道、重油收集桶、净化桶、中油收集桶、轻油收集桶、保温箱a、保温箱b、输送管道；裂解炉一端连接重油收集桶、三通管另一端通过输送管道连接一级冷凝装置的蒸发室输入端,蒸发室下方连通有中油收集桶,蒸发室输出端通过输送管道与二级冷凝装置的蒸发室输入端连通,二级冷凝装置的蒸发室下方连通有轻油收集桶,二级冷凝装置的蒸发室输出端与保温箱连接,保温箱的输出管道与净化桶连通,净化桶与裂解炉连通；本发明解决了现有技术中裂解冷凝后只可以获得一定很大范围值的油状物,裂解不同的油状物混杂需进一步进行分离的问题。(The invention discloses accurate and efficient multistage condensation separation equipment which comprises a condensation device and a cracking device which are connected with each other, wherein the cracking device comprises a cracking furnace, a conveying pipeline, a heavy oil collecting barrel, a purifying barrel, an intermediate oil collecting barrel, a light oil collecting barrel, an insulation can a, an insulation can b and a conveying pipeline; one end of the cracking furnace is connected with a heavy oil collecting barrel, the other end of the three-way pipe is connected with the input end of an evaporation chamber of the primary condensing device through a conveying pipeline, the middle oil collecting barrel is communicated below the evaporation chamber, the output end of the evaporation chamber is communicated with the input end of an evaporation chamber of the secondary condensing device through a conveying pipeline, the light oil collecting barrel is communicated below the evaporation chamber of the secondary condensing device, the output end of the evaporation chamber of the secondary condensing device is connected with the heat preservation box, the output pipeline of the heat preservation box is communicated with the purification barrel, and the purification barrel is communicated with; the invention solves the problems that in the prior art, only oily matters with a certain large range value can be obtained after cracking and condensation, and different cracked oily matters are mixed and need to be further separated.)

一种精准高效多级冷凝分离设备

技术领域

本发明涉及废旧塑料多级裂解冷凝分离领域，尤其涉及一种精准高效多级冷凝分离设备。

背景技术

当前随着工业的快速发展，塑料用量日益增大，废旧的塑料不光污染环境，也是对资源的极大浪费。废旧塑料的回收利用成为了迫在眉睫的问题，当前有物理法回收和化学法回收两大类：物理法回收通常只改变材料物理形态和物理性质，工艺简单应用面窄，或可用作填料，经济价值不高；化学法回收通过有效地分解材料的基体结构，形成新形态或者可用的新物质。

中国专利CN201520054657.6具体涉及一种废塑料连续裂解设备，包括进料装置、裂解装置、出渣装置、冷凝装置及负压装置，原料直接由进料装置进入，在进料装置经给水、压缩、熔化后进入裂解装置，在裂解装置直接气化进入冷凝装置，冷凝后以液态常温排出，装置燃气经负压装置输送给裂解装置燃烧利用，碳粉由出渣装置排出。本设备原料无需筛选，无需催化剂，且对含水量无要求，生活垃圾中的废塑料去土后可直接进入裂解，日处理能力30-60吨，是现有同类设备的2-4倍，设备成本是同类设备的50％，本申请工艺简单，成本低廉，便于生产、安全性好。一种废塑料裂解设备CN209602459U虽然涉及了废塑料裂解三个阶段，但是裂解的三个阶段主要根据裂解物料形态定义为预热和有害气体排出段，主要裂解发生段和完全裂解段，却未考虑对裂解原料、裂解温度与裂解产物之间的内在关系。

现有技术中化学法需要高温裂解，在裂解过程中形成的热解气需要冷凝成油。在这一冷凝过程中，当前的工业设备中存在着以下问题：冷凝效率低、冷凝的温度无法控制、冷凝后的裂解油不易分类、冷凝设备不易清洗。通常工业生产中的水循环冷凝设备在运用时无法控制冷凝温度，当设备运行一段时间后需要停下散热或者增大水循环量，冷凝后只可以获得一定很大范围值的油状物，裂解后各种用途不同的油状物混杂在一起，仍需要进一步进行分离实现其用途，效率低下。

发明内容

针对上述问题，本发明摒弃通常工业生产中的水循环冷凝设备，提出一种利用制冷剂的蒸发吸热达到制冷效果的冷凝设备，来解决以上问题；即一种精准高效多级冷凝分离设备，本发明采用如下技术方案实现：

一种精准高效多级冷凝分离设备，包括相互连接的冷凝装置与裂解装置，所述裂解装置包括裂解炉、输送管道、重油收集桶、净化桶、中油收集桶、轻油收集桶、保温箱a、保温箱b、输送管道；

所述冷凝装置包括一级冷凝装置，二级冷凝装置；一级冷凝装置，二级冷凝装置包含蒸发室。

优选的，裂解炉一端连接重油收集桶、三通管另一端通过输送管道连接一级冷凝装置的蒸发室输入端，蒸发室下方连通有中油收集桶，蒸发室输出端通过输送管道与二级冷凝装置的蒸发室输入端连通，二级冷凝装置的蒸发室下方连通有轻油收集桶，二级冷凝装置的蒸发室输出端与保温箱a、保温箱b连接，保温箱b的输出管道与净化桶连通，净化桶的输出管道与裂解炉连通；

所述蒸发室包括铜管翅片组合装置和蒸发室的型腔。

优选的，二十四根首尾相连的铜管平行排列；

二十四根首尾相连的铜管分六层，每层四个，上下层铜管交错分布；相邻两两铜管之间弯折相连；

六个平行排放的翅片均匀的卡在铜管上，翅片呈波浪状，翅片的平行方向与裂解气输送管道及排气扇的流动方向相一致。

优选的，翅片每个凹槽都均匀分布；铜管和翅片的外壳为一个矩形腔体，形成一个巨大的制冷剂的矩形蒸发室；

蒸发室包括铜管和翅片；

铜管第一端从蒸发室外连接着储液罐第一端，然后储液罐第二端连接着换向阀，换向阀另一端连接着压缩机第一端，压缩机第二端连接着冷凝器第一端，冷凝器第二端连接着节流阀的第二端，节流阀第一端再连接回铜管第二端；在蒸发室下部安装温度感应器和湿度感应器。

优选的，铜管呈螺旋状；

翅片呈圆环状缠绕在铜管外面，翅片与铜管为一体结构，翅片纵剖面呈梯形结构，铜管翅片组合装置密封在蒸发室的型腔内，铜管在密闭型腔外一头连接储液罐，一头连接节流阀。

优选的，铜管并列排放，在两端用连接管相连通。在每根铜管上，翅片螺旋缠绕在铜管上，铜管翅片组合装置密封在蒸发室的型腔内，铜管在密闭型腔外一头连接储液罐，一头连接节流阀。

优选的，铜管翅片组合装置包括铜管和翅片，翅片延伸方向与水平方向成夹角度。

本发明还涉及一种废旧塑料裂解方法，包括以下步骤：

1)废旧塑料从高温的裂解炉出来的裂解气体为混合气体，这些混合气体在出炉时就因离开了裂解炉内的高温就会自然的冷凝一部分形成重油到重油收集桶；

其余裂解气体通到一级冷凝装置，再冷凝一部分气体形成中油到中油收集桶；

2)仍未冷凝气体继续通向二级冷凝设备，冷凝一部分形成轻油到轻油收集桶；剩余未冷却气体通过输送管道经过净化桶，内有碱性液体净化部***解气；

3)最后未裂解气体通入到裂解炉底部充当燃料。

本发明还涉及一种废旧塑料裂解气体的冷凝方法，包括以下步骤：

4)通过压缩机将气态冷却剂压缩为高温高压的液态冷却剂，然后送到冷凝器散热后成为常温高压的液态冷却剂；

5)液态的冷却剂再通过管道进入有铜管、翅片的蒸发室腔体，空间突然增大，压力减小，铜管内液态的冷却剂汽化，变成气态低温的冷却剂，带走大量的热量，冷凝裂解气；

6)蒸发室通过翅片和铜管对裂解气进行冷凝，冷凝器运转排出的热量通到保温箱a、保温箱b对输送管道进行预热或保温，输送管道内是仍未冷凝的裂解气作为裂解炉的燃料。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1.本发明的三种铜管翅片组合可供选择，在不同的生产情况下选择更为合适的设备结构。

2.本发明的设备零件便于更换，方便使用与清洗，制冷效率高。

3.本发明为一个带有两级冷凝设备的分离流水线，当裂解炉出来裂解气后就会在出后冷凝一部分重油，当裂解气通入到一级冷凝装置中获得一部分冷凝温度值的油，裂解气在二级冷凝装置获得另一冷凝温度值的油，同理裂解设备可添加多级冷凝装置来实现不同冷凝点的产出物。当冷凝装置越多，设置的冷凝温度值越接近时，达到的裂解油分类效果就越好，从而得到了不同成分的裂解油。

4.本发明在冷凝器中起到制冷效果的蒸发室由铜管和翅片构成；为了提高制冷效果，设计了三种铜管和翅片结构。翅片采用波纹状，在不同的工业需求下采用不同的铜管翅片结构，可以在保证实现目的，达到经济效益和方便加工的前提下，在一定的空间内较大限度的实现制冷剂的循环使用。铜管和翅片的设计均旨在增大制冷接触面积。整体结构有利于裂解气通过管道及排气扇的运动，从而有利于裂解气在蒸发室之中的流动，或冷凝成油状物或继续通向下一级冷凝装置。

5.本发明冷凝设备中的冷凝器实现了把冷却区域的热量带到外部区域的功能。为了减少能源的浪费，本发明将该结构中产生的热能通过管道传送到最后未冷凝的裂解气体管道旁包裹的保温箱内。未裂解气体往往都是天然气之类的物质可回裂解炉充当燃气，在经过多级冷凝后仍为气体且温度较低，需要在裂解炉中需要先达到较高温度后才可以充当燃料进行燃烧，所以这里的保温箱相当于一个预热的设备，从而实现资源最优化利用。

6.本发明冷凝设备同时还具有自身清洁的功能，可通过换向阀进行对蒸发室内部制热，当然蒸发室内壁表面附着油状物时候，可以通过铜管制热来实现油状物汽化，从而达到清洁内壁表面的效果。

7.本发明通过压缩机和控制板对制冷剂循环过程中吸热和放热的控制，实现了温度可调可定义，根据想获得不同裂解组分的冷凝点来定义冷凝器温度的设定值，从而达到获得特定组分的产出物，实现裂解后的分类效果。

附图说明

图1为本发明中的精准高效多级冷凝分离设备整体三维图；

图2为本发明中的精准高效多级冷凝分离设备整体俯视图；

图3为本发明中的冷凝装置三维图；

图4为本发明第一种铜管翅片组合三维图；

图5为本发明第一种铜管和翅片装配后的剖视图；

图6为本发明第二种铜管翅片组合结构图；

图7为本发明第二种铜管翅片组合的侧视图；

图8为本发明第三种铜管翅片组合的结构图；

图9为本发明第三种铜管翅片组合的局部放大图；

图10为本发明第一种铜管翅片组合的局部放大图；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

1-裂解炉、2-输送管道、3-重油收集桶、4-净化桶、5-中油收集桶、6-一级冷凝装置、7-轻油收集桶、8-二级冷凝装置、9-保温箱a、10-保温箱b、11-储液罐、12-换向阀、13-压缩机、14-节流阀、15-翅片、16-铜管、17-排气扇、18-冷凝器、19-输送管道；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-5，图10所示，一种精准高效多级冷凝分离设备，包括相互连接的冷凝装置与裂解装置，所述裂解装置包括裂解炉1、输送管道2、重油收集桶3、净化桶4、中油收集桶5、轻油收集桶7、保温箱a 9、保温箱b 10、输送管道19；

所述冷凝装置包括一级冷凝装置7，二级冷凝装置8；一级冷凝装置7，二级冷凝装置8包含蒸发室；

作为本发明一个优选的实施例，裂解炉1一端连接重油收集桶3、三通管另一端通过输送管道19连接一级冷凝装置7的蒸发室输入端，蒸发室下方连通有中油收集桶5，蒸发室输出端通过输送管道19与二级冷凝装置8的蒸发室输入端连通，二级冷凝装置的蒸发室下方连通有轻油收集桶7，二级冷凝装置8的蒸发室输出端与保温箱a 9、保温箱b 10连接，保温箱b 10的输出管道与净化桶4连通，净化桶4的输出管道与裂解炉1连通；

本实施例以图三为主，作为一个具体的实施例进行介绍。

在采用第一种铜管翅片组合装置如图4所示，二十四根首尾相连的铜管16平行排列，使铜管16内的制冷剂在一定范围的矩形腔体内达到最佳的蒸发吸热效果。

作为本发明一个优选的实施例，二十四根首尾相连的铜管16分六层，每层四个，上下层铜管16交错分布；相邻两两铜管16之间弯折相连；

如图5所示，六个平行排放的翅片15均匀的卡在铜管16上，翅片15呈波浪状，翅片15的平行方向与裂解气输送管道19及排气扇17的流动方向相一致；从而有利于裂解气的流动，或冷凝成油状物或继续通向下一级冷凝装置；

进一步的，排气扇17置于蒸发室上；

翅片15每个凹槽都均匀分布，从而增大翅片与裂解气之间的接触面积，达到最佳的冷凝效果。铜管16和翅片15的外壳为一个矩形腔体，形成一个巨大的制冷剂的矩形蒸发室；本实施例中在冷凝器中起到制冷效果的蒸发室包括铜管16和翅片15。

作为本发明一个优选的实施例，如图3所示铜管16第一端从蒸发室外连接着储液罐11第一端，然后储液罐11第二端连接着换向阀12，换向阀12另一端连接着压缩机13第一端，压缩机13第二端连接着冷凝器18第一端，冷凝器18第二端连接着节流阀14的第二端，节流阀14第一端再连接回铜管16第二端；从而连接回蒸发室这个矩形腔体，这样管道内的冷却剂就形成了一个完整的闭合回路，实现冷却剂在压缩机做功液化和在铜管16内蒸发吸热。

为了简化图示说明方便介绍结构，以下零件未在图示上表现出：蒸发室矩形腔体上的换向阀12、压缩机13、冷凝器18、节流阀14可形成一个封闭的工作箱，工作箱内各元器件的摆放位置没有要求，但是连接顺序要按照上文所描述的安装。

这个工作箱可以通过外部的控制板来控制压缩机13对冷却剂的做功，从能量守恒的角度上可得出从压缩机做功的多少来确定蒸发室的吸热量，从而实现裂解气的具体冷凝温度的确定。

作为本发明一个优选的实施例，同时，在矩形腔体-蒸发室的型腔下部安装温度感应器和湿度感应器，从而在第一时间实时反映蒸发室内部的温度和湿度。

实施例二

铜管翅片组合装置如图6、7所示，铜管16呈螺旋状。翅片15呈圆环状缠绕在铜管外面，如图七侧面图所示。翅片15与铜管16为一体结构，彻底消除了其他形式翅片钢管由于翅片15与铜管16为两体结构所不能克服的接触热阻，且翅片15纵剖面呈梯形结构，因此最大程度的提高了翅片15换热效率。一体式结构同时也增大了翅片15与铜管16的承受能力，耐磨损，解决了裂解气对流受热面磨损的问题。该铜管翅片组合装置外部连接方式与第一种铜管翅片组合一样，密封在蒸发室的型腔内，铜管16在密闭型腔外一头连接储液罐11，一头连接节流阀14。其余连接方式完全和第一种铜管翅片组合相同。

实施例三

第三种铜管翅片组合如图8、9所示，铜管16并列排放，在两端用连接管相连通。在每根铜管16上，翅片15螺旋缠绕在铜管上。这种铜管翅片组合装置相对前两种造价较为经济，铜管16为直管方便加工，翅片15焊接在铜管16。该铜管翅片组合外部连接方式与第一种一样，密封在蒸发室的型腔内，铜管16在密闭型腔外一头连接储液罐11，一头连接节流阀14。其余连接方式完全和第一种铜管翅片组合相同。

以上三种铜管翅片组合可随意更换代替，其余结构不变。

以上三种铜管翅片组合，优选的由与压缩机13连接的控制板控制压缩机13做功。

以上三种铜管翅片组合，所述蒸发室包括铜管翅片组合装置和蒸发室的型腔。

为方便裂解气冷凝成裂解油后可受重力作用下自然流入到油桶内，以上三种铜管翅片组合装置中的所有翅片15延伸方向与水平方向成一定夹角；优选为15度。

铜管16、翅片15及蒸发室密闭腔内壁表面均涂有亲水膜，这样裂解气冷凝成油状物后很容易在膜表面聚结成球状，从而球状聚结物很容易脱落下来。同时亲水膜易清洗，清洗周期比较长，化学清洗恢复较好。

蒸发室密闭腔外面包覆有保温材料，铜管16在蒸发室的进出口装有密封圈，减少内部与外界进行的热交换，进一步提高裂解气的冷凝效率。

作为本发明一个优选的实施例，所述储液罐11可打开放入液态制冷剂。

为本发明一个优选的实施例，本发明涉及一种裂解实施过程，即一种废旧塑料裂解方法，包括以下步骤：

1)废旧塑料从高温的裂解炉1出来的裂解气体为混合气体，这些混合气体在出炉时就因离开了裂解炉1内的高温就会自然的冷凝一部分形成重油到重油收集桶3；

其余裂解气体通到一级冷凝装置6，再冷凝一部分气体形成中油到中油收集桶5。

2)仍未冷凝气体继续通向二级冷凝设备8，冷凝一部分形成轻油到轻油收集桶7；剩余未冷却气体通过输送管道经过净化桶4，内有碱性液体净化部***解气，同时可以起到防气体倒流的作用；

3)最后未裂解气体通入到裂解炉1底部充当燃料；

所有连接方式都是管道连接，例如输送管道2，在一级冷凝装置6、二级冷凝装置8入口处安装有排气扇17助力，起到加速裂解气流动的作用。

储液罐11、换向阀12、压缩机13、节流装置14、翅片15、铜管16、冷凝器18一起构成冷却剂的蒸发制冷系统。

本发明涉及一种冷凝装置部分实施方式，即一种废旧塑料裂解气体的冷凝方法，包括以下步骤：

1)通过压缩机13将气态冷却剂压缩为高温高压的液态冷却剂，然后送到冷凝器18散热后成为常温高压的液态冷却剂；

2)液态的冷却剂再通过管道进入有铜管16、翅片15的蒸发室腔体，空间突然增大，压力减小，铜管16内液态的冷却剂就会汽化，变成气态低温的冷却剂，从而带走大量的热量，达到冷凝裂解气的效果；

3)整个蒸发室是通过翅片15和铜管16对裂解气进行冷凝的，冷凝器18运转排出的热量通到保温箱a 9、保温箱b 10对输送管道19进行预热或保温，输送管道19内是仍未冷凝的裂解气作为裂解炉1的燃料。

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。