反应釜内部结构

热解炉（或称裂解炉）是进行热解反应的核心设备，其内部结构设计直接关系到反应效率、产物品质和设备寿命。根据加热方式（直接加热、间接加热）和物料形态（固体、液体、浆状）的不同，结构会有差异，但核心组成部分是相通的。

以下是其内部结构的详细分解，可分为几个关键区域和系统：

一、 核心反应区（釜体本身）

这是物料发生热解反应的空间。

1. 釜体/筒体：

   · 材质：通常采用耐高温、耐腐蚀的合金钢（如310S、316L不锈钢）或特殊内衬材料。

   · 形状：多为卧式圆筒形或立式圆筒形，也有锥形底设计以利于排渣。

   · 设计压力：通常是微负压或常压，以防止有毒气体泄漏，并促进挥发分排出。

2. 内搅拌/推进系统（非常关键）：

   · 目的：防止物料结焦、结块，保证受热均匀，促进物料向前运动（连续式）。

   · 形式：

     · 螺旋叶片式：像一个大螺杆，在转动时既搅拌又推送物料。

     · 刮板式：带有刮板的转轴，能刮除内壁结焦，特别适用于易粘结物料（如废轮胎、污泥）。

     · 桨叶式：增强混合效果。

   · 驱动：通过一端的机械密封传动系统与外部电机、减速机连接。机械密封是核心部件，必须耐高温、防泄漏。

二、 进料与排渣系统

1. 进料端：

   · 进料口：通常位于反应釜一端的上方或侧面。

   · 进料装置：

     · 螺旋给料器（蛟龙）：最常用，可实现连续、密封、均匀的进料。

     · 双闸板阀（插板阀）：用于间歇式进料，通过两道阀门的交替开关，防止空气进入反应釜。

     · 柱塞进料器：适用于高粘度或大块物料。

2. 排渣端（出渣口）：

   · 位于反应釜末端底部。

   · 排渣装置：

     · 螺旋出渣机：连续排出固态残渣（炭黑、灰渣）。

     · 水封出渣机：在排渣口设置水封，既能冷却残渣，又能彻底密封，防止气体逸出。

     · 旋转阀（星型卸料器）：在负压系统中保持密封的同时排出残渣。

三、 加热与传热系统

这是区分不同热解炉类型的关键。

1. 直接加热式：

   · 燃烧的高温烟气直接接触物料或内胆。结构相对简单，但可能污染产物，热效率较低。

2. 间接加热式（更主流、更高级）：

   · 夹套式：反应釜外部有一个夹套层，导热油或熔盐在夹套内循环，将热量均匀地传递给釜体。适用于中小型、中低温热解。

   · 盘管式：在反应釜内部或外部盘绕多组加热管，管内通高温导热油、电热棒或过热水蒸气。

   · 火管式：高温烟气从穿过反应釜的若干根管道（火管）内流过，通过管壁加热釜内物料。加热均匀，应用广泛。

   · 电加热式：在釜体外壁或内部安装电加热棒/带，控温精确，但运行成本高。

四、 挥发分导出与处理系统（气相通道）

1. 气相出口：

   · 位于反应釜顶部或靠近进料端的上方，以便挥发性产物（热解气、油蒸汽）能及时离开高温反应区，减少二次裂解。

2. 导气管路：

   · 连接气相出口与后续的冷凝系统和净化系统。管路需有保温设计，防止油气在途中冷凝堵塞。

五、 辅助内部结构

1. 耐火/保温衬里：

   · 在直接受火焰冲刷或高温辐射的区域（如火管式的外壳内壁），敷设耐火浇注料或陶瓷纤维模块，保护壳体，减少热损失。

2. 温度与压力测点：

   · 沿反应釜长度方向（特别是进料段、反应段、排渣段）布置多个热电偶，监控温度梯度。

   · 设置压力传感器或防爆膜，确保安全。

3. 观察孔/检修孔（人孔）：

   · 用于设备安装、内部检修和清理结焦。

内部工作流程示意（以连续式间接加热为例）：

1. 进料：预处理后的物料（如破碎的废塑料/轮胎）通过螺旋给料器，经进料口被推入反应釜前端。

2. 加热与反应：物料在搅拌轴的推动和翻动下，缓慢向排渣端移动。同时，加热系统（如夹套中的导热油或火管中的高温烟气）通过釜壁将热量传递给物料。物料在缺氧环境下受热分解（300-800℃）。

3. 产物分离：

   · 气相：产生的热解油气从气相出口导出，进入冷凝器分离成油和不凝气。

   · 固相：分解剩下的固体残渣（炭、钢丝等）在搅拌作用下被推送至末端的排渣口，由螺旋出渣机或水封出渣机排出冷却。

4. 密封与安全：整个过程中，进料端和排渣端的密封装置，以及釜体本身的微负压环境，确保了氧气无法进入，反应安全可控。

总结：关键设计要点

· 均匀受热：通过搅拌和合理的加热面设计实现。

· 防止结焦：搅拌（尤其是刮板式）和合适的温度控制至关重要。

· 密封性：进料、排渣、旋转轴处的密封是安全运行的命门。

· 耐材选择：必须耐受高温、腐蚀（如氯、硫元素）和磨损。

· 气固分离效率：气相需及时导出，固体需顺利排出。

一个优化的热解反应釜内部结构，是机械设计、热工设计和化学反应工程紧密结合的成果。