專利名稱：用于產生更多量芳香族化合物的熱解裝置的制作方法
用于產生更多量芳香族化合物的熱解裝置本申請是中國專利申請?zhí)枮?00480044584. 7 (PCT/US2004/033796)于(國際)申請日2004年10月13日提交的發(fā)明專利申請的分案申請。原申請的發(fā)明名稱為“用于產生更多量芳族化合物的熱解過程和裝置”。
背景技術：
眾所周知，熱解工藝就是加熱碎片狀廢聚合物，例如熱塑性物質、輪胎等以產生諸如液體油、氣體和炭黑的產物。然而，當芳烴回收的產率很低時，比如，產品回收所花費的成本要高于該產品從石油直接取得所花費的成本時，該工藝很難獲得商業(yè)成功。英國專利UK1481352公開了一種烴類熱分解方法，其用高溫氣體至少部分地間接接觸烴類。該氣體在熱交換完成后相對于熱分解產生的氣體產物單獨排出。輪胎則是在管中由管間流動的高溫氣體進行加熱的。在另一個實施方式中，管內具有柵格區(qū)域，將燃燒氣體通入該區(qū)域中從而通過柵格碳界面處氣體的直接加熱來幫助碳化?？梢詫⒄羝駽02通入到柵格中以形成水煤氣或減少氣體以幫助燃燒。美國礦務局的第7302號調查報告公開了一種輪胎碎片的破壞性蒸懼方法。該報告是在一系列條件的測試后做出的。其中產生、回收并分析了固體、液體和氣體。該報告顯示，不同產物的多少取決于測試溫度，其中還報道液體和氣體產物中的組分也會因溫度變化而變化。Timmann的美國專利US4746406公開了一種塑料、橡膠或其他烴類物質的熱解再加工的工藝，其中所產生的熱解氣體是在溫度剛剛高于水的冰點且壓力約為O. 8-1.4巴 (bar)正壓的冷卻階段得到的。接著將所形成的冷凝物分離并將其加熱到正常的儲存溫度， 并將冷凝物的高壓降低到常壓。由此，所產生的包括有C1-C4烴類化合物的氣體就供應到熱解工藝中作為特殊的產品氣體。其中還公開熱解氣體中芳族化合物的比例有實質性的增加。雖然現(xiàn)有的熱解工藝可以產生再利用的產品，但是有用產物的結果產率使得這些工藝不具備經濟可行性。在必須基于成分來對原料進行篩分時，會進一步增加這些工藝的成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施方式提供了烴類物質的熱分解工藝，該工藝所產生的液體產物中含有更多的芳族化合物。在一實施方式中，該烴類物質熱解工藝包括將包含烴類的原料輸入到反應器中，加熱該原料物質，收集來自無氧操作反應器的產物。至少有5%的有機碳原子存在于產品液相部分的化合物的芳環(huán)上，其中的有機碳原子原先并不存在于原料的芳環(huán)上。在另一實施例中，用來熱解烴類物質的工藝包括將包含有含碳物質的原料輸入到體積至少為I. 7立方米的反應器中，以大約7X 10-4kw. m2/kg2至約3. Okff. m2/kg2初始熱流率來加熱所述原料，收集無氧操作反應器的產物。
本發(fā)明的一個實施方式還提供了一種用于熱解烴類物質的反應裝置，該反應裝置包括一個上部區(qū)域，該區(qū)域中包括一個傾斜的上部內壁導管和一個上部外壁導管，其中的上部內壁導管具有一個上部的物料入口和一個下部的物料出口，其中的上部外壁導管具有一個上部的氣體出口和一個下部的氣體入口，并且該上部外壁導管圍繞著該內壁導管，這樣就在該內壁導管和該外壁導管之間包夾形成一個氣體傳遞空間；一個下部區(qū)域，該區(qū)域中包括一個傾斜的下部內壁導管和一個下部外壁導管，其中下部內壁導管具有一個與上部內壁導管的下部物料出口連接的上部物料入口和一個下部物料出口，其中的下部外壁導管具有一個上部氣體出口并連接到上部外壁導管的下部氣體入口，同時該下部外壁導管圍繞著該下部內壁導管，從而在所述內壁導管和所述外壁導管之間包夾出一個氣體傳遞空間； 以及布置在下部區(qū)域中的加熱器。該反應器裝置可以包括由多個由上述上部和下部單元構成的單元，其以疊置或階梯狀布置成反應器。可將加熱器交替地布置在該反應器中，例如， 可以在一個或多個中間重復單元處另加一個加熱器。


可以參考下列附圖來理解本發(fā)明的實施例。圖中部件并非按比例畫出。圖I是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的多級連續(xù)式反應器裝置的示意圖。發(fā)明詳述本發(fā)明實施方式包括用來熱解廢料中烴類物質的工藝和系統(tǒng)，該烴類物質例如可以是熱塑性聚合物、熱固性聚合物及其混合物，由此可將該烴類物質轉化為能產生更多芳族化合物的有用產物。在一實施方式中，有一種用來熱解烴類物質的工藝，其包括將包含烴類的原料輸入到反應器中，加熱該原料物質，收集無氧操作反應器的產物。這里，術語“無氧”指的是， 在起始加熱階段，基于反應器的內部體積，反應器中含有低于3%體積的氧氣，在一個備選實施方式中為低于2%體積的氧氣，在另一個備選實施方式中為低于I %體積的氧氣，在另一個備選實施方式中，為約O. 01%體積到約I %體積的氧氣。該工藝使至少5%的原先并不存在于原料化合物芳環(huán)上的有機碳原子出現(xiàn)在產物液相部分化合物的芳環(huán)上，在一個備選實施方式中其中的百分數(shù)約為10% —90%，在另一個備選實施方式中為約15% -約70%， 在另一個備選實施方式中為約20% -約60%。術語“芳環(huán)”應被本領域普通技術人員理解為六個碳原子鍵合形成的環(huán)，并且芳環(huán)上的碳原子并不包括鍵合在芳環(huán)上的吊鏈和功能團上的碳原子。亦即，產物中芳環(huán)的數(shù)量要大于原料中芳環(huán)的數(shù)量。這里所述各個實施方式中的熱解工藝表明含有烴類的任意混合原料均可產生新的芳環(huán)。那些原先不存在于原料芳環(huán)上的有機碳原子轉化成產物液相部分化合物芳環(huán)上的有機碳原子的轉化量取決于原料中不存在于芳環(huán)上的有機碳原子的數(shù)量。例如，如果原料所含有的有機碳原子有80%不存在于芳環(huán)上，那么熱解工藝至少可將其中4%的碳原子轉化為產物中液相部分化合物芳環(huán)上的碳原子。在另一實施例中，如果原料中的有機碳原子有35%不存在于芳環(huán)上，那么熱解工藝至少可將其中I. 75%的碳原子轉化為產物中液相部分化合物芳環(huán)上的碳原子?？梢岳帽绢I域所熟知的碳原子13NMR試驗來測量芳環(huán)上的和不存在于芳環(huán)上的有機碳原子數(shù)量。在上述的不同實施方式中，原料中至少有20%的有機碳原子不存在于原料的芳環(huán)上，在一些實施例中其為至少40%，并且在另一些實施例中，其至少為50%。亦即，原料中至少一半的有機碳原子的鍵合方式不同于芳環(huán)鍵合方式。 原料中可包含任意的碎片混合物，該混合物包括至少約70%重量，或至少約80%，或至少約90%的烴類物質，其中該烴類物質包括至少兩種不同的組分。在另一實施方式中，該原料還可以包括高達約25%重量的金屬。該金屬可用來增加整個熱解物質的導熱性，其可增加加熱速度從而降低完全熱解所需的時間。烴類物質可包括熱塑性聚合物，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚胺、聚氨酯、聚醚、聚碳酸鹽、聚(氧化物)、聚(硫化物)、聚芳基化物、聚醚酮、聚醚氨、聚砜、聚氨酯類、聚乙烯醇和單體聚合所產生的聚合物，該單體例如是二烯、烯烴、苯乙烯、丙烯酸脂、丙烯腈、甲基丙烯酸脂、甲基丙烯腈、二酸和二醇類、內酯、二酸和二胺、內酰胺、乙烯基鹵化物、乙烯基酯、以及其嵌段共聚物和其合金類。例如，聚氯乙烯、聚四氟乙烯、和其鹵化共聚物在熱解中會產生鹵化物，其具有腐蝕性但可以忍受。烴類物質還可以包括熱固性聚合物，例如，環(huán)氧樹脂；酚類樹脂；三聚氰胺樹脂； 醇酸樹脂；乙烯基酯樹脂；非飽和聚酯樹脂；交聯(lián)聚氨酯；聚異氰尿酸酯；交聯(lián)彈性體，包括但不限于，聚橡膠基質，聚丁二烯，苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-橡膠基質、乙烯-丙烯-二烯單體聚合物；和其混合物。碎片狀的烴類物質可以是熱塑性和熱固性共聚物的混合物，例如，是輪胎、涂料、 粘合劑、自動切碎機廢料(起毛)等，這些都可以用作這里所述熱分解工藝不同實施方式中的原料?？梢岳玫钠渌麩N類物質包括煤、頁巖油和浙青。烴料中也可能會存在少量的碳類氫氧化物；然而，作為優(yōu)選，這些并不作為主要烴類物質的主要部分。通常，碳和氫原子至少占烴類物質總重量的55%，在某些情況下，至少65%重量，作為備選，至少占進入過程的原料中的烴類物質總重量的70%。加入反應器的原料的量通常很大。例如，在一個實施方式中，進料約為25至635千克/立方米約為100到2500磅每64立方英尺，在另一個實施方式中，約為50至500千克/立方米約為100至2000磅每64立方英尺，在另一種可選擇的實施方式中約從75至約375千克/立方米約300至約1500磅每64立方英尺。在一個對原料進行攪拌的工藝中，例如，當反應器尺寸的直徑約為2. 44米8英尺，反應器單位容積的原料可以更多。加入該反應器的原料可從約50至約750千克/立方米約200至約3000磅每64立方英尺， 可選擇的是從約50至約625千克/立方米約200至約2500磅每64立方英尺，還可選擇的是從約75至約500千克/立方米從約300至約2000磅每64立方英尺。通常，加入反應器的原料的最佳量根據(jù)所加入物質的種類和攪拌而變，這些都與加料的加熱速率有關。反應器的內容積可大于O. 0283立方米I立方英尺，在一備選實施方式中，內容積從約O. 0850立方米3立方英尺至約84. 95立方米3000立方英尺，在另一備選實施方式中，內容積從約O. 2265立方米8立方英尺至約56. 63立方米2000立方英尺。如果其中采用了某種內攪拌器，那么該內容積通常應大到約O. 0850立方米至約113. 27立方米從3立方英尺至約4000立方英尺，其經常是從約O. 2832立方米至約70. 79立方米10 至約2500立方英尺。雖然可以使用更大的尺寸，但由于制造成本、工程因素以及傳熱的問題等，其并不現(xiàn)實。當然，攪拌速率和攪拌機的結構都是影響反應器最佳設計的因素。一般來講，輕緩地攪拌會使熱分解床產生較少的紊亂，這能夠減少碳顆粒和/或其他流化床顆粒夾帶到熱解氣體和所得到的冷凝液中的幾率。
雖然反應器形狀可以變化，但反應器最好具有較大的容積表面積比，例如立方體、 長方體和球狀的反應器。在另一實施例中，反應器是回轉橢圓體或者管狀。由于熱流和溫度都很高，因此反應器通常由熔點很高的物質，例如鋼、不銹鋼、或者高溫合金，例如因科內爾鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金(Inconel)制成。反應器的加熱溫度從約426°C [800° F]至約1371°C [2500° F]，在一備選實施方式中，從約649°C [1200° F]至約1260°C [2300° F]，在另一備選實施方式中，則為從約 815°C [1500° F]至約1093°C [2000° F]。熱源可以是任何一種傳統(tǒng)的能產生上述高溫的熱源，其例如包括，天然氣、電熱、焦炭等。加熱速率例如不變、可變，或者間歇的。已經發(fā)現(xiàn)對大量的原料采用低輸入的加熱速率所產生的產品包含有烷化芳香烴， 該烷化芳香烴是許多商業(yè)應用中需要的原料。單位質量原料的熱輸入速率為從約O. 232mJ/ kg/hr100BTU/lb/hr 至約 116. 2mJ/kg/hr50000BTU/lb/hr,在另一實施方式中，為約 11. 62mJ/kg/hr5000BTU/lb/hr或更低，在另一實施方式中，約為 4. 65mJ/kg/hr[2000BTU/ lb/hr或者更低，在另一備選實施方式中，約為I. 16mJ/kg/hr500BTU/lb/hr或者更低。 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，隨著熱分解物質的形成或“熱解流化床”的形成降低熱輸入的速率，會產生迄今為止更高比例的產品。但是，如果使用的加熱速率太低，該過程可能沒有什么經濟價值，因為徹底熱解的時間超過了實際所能承受的限度。初始加熱時反應器加熱表面上承載原料的平均面積從約9. Okg/m2到約400kg/m2， 在一備選實施方式中該范圍則是從約20kg/m2至約375kg/m2，在另一實施方式中，該范圍則是從約30kg/m2至約250kg/m2。流化床的深度,或者是沿反應器加熱表面的原料厚度,可由負載反應器內承載原料的平均面積決定。承載原料的平均面積要考慮流化床深度隨反應器幾何尺寸的變化。在以上描述的實施方式中，反應器具有足夠的深度才能在熱解過程中形成焦化層，并在原料之上有足夠的頂部空間從而使產品能以氣流形式脫離出來，至少部分氣流冷凝成產品的液體部分。反應器的內容積由原料體積、原料顆粒之間的間隙容積和頂部容器或原料之上的“頂部空間”所消耗(反應器內容積=原料體積+間隙容積+頂部空間)。較大的頂部空間能夠提供合適的浪涌空間，并減少產品在系統(tǒng)中阻塞的風險?！白杂煽臻g”是指間隙容積和頂部空間的和(自由空間=間隙容積+頂部空間)。該自由空間隨著熱分解過程的繼續(xù)，原料的不斷消耗生成產品而增加。在初始加熱時，間隙容積正常情況下會因原料在加熱過程中的熔化和瓦解而減少。例如，如果加載的原料是整個的輪胎，其有可能會在加熱過程中瓦解從而大大增加頂部空間，同時還能減少間隙容積。反應器在初始加熱時至少具有25%的自由容積，在某些實施例中，加熱時至少具有40%的自由容積，在其它備選實施例中，加熱則至少具有50%的自由容積。該間隙容積可取決于原料的顆粒尺寸。如果原料是大塊的碎料，如碎輪胎等，可切碎成塊狀、球狀或小粒形式。其優(yōu)點是適用于連續(xù)式反應器給料。形成熱分解床的塊狀材料在某些情況下也有優(yōu)點，如這種塊狀原料中的間隙容積能在熱分解載荷中形成熱傳導。負載中熔融的熱塑性部分以及高溫的溢出蒸氣可提高塊料的傳熱，即使這些塊料與反應器加熱表面的接觸面積更小也是如此。然而，總的來講，如果原料顆粒尺寸減小到大約5毫米以下，那么其對工藝過程沒有價值。有效地加熱速率可按正式給出
7
有效地加熱速率=[(BTU/hr/lbs) ]/完全熱分解的時間例如，以給定的速率加熱IOOOlbs的熱塑性原料需要X的時間來熱分解。那么在同一反應器中采用同一條件加熱IOOOlbs的熱固性原料則需要比X時間更長的時間來熱分解。下面例9的范圍測試表明導熱材料(即金屬線)+熱固性材料可在差不多X的時間內熱分解。完全熱分解的時間有所減小是因為良好熱導體如焊珠輪胎金屬絲所帶來的加熱速率的提聞。完全熱分解的時間是從熱解產品的變化開始到可凝性熱解產品基本完全熱解而結束。終點基于不可凝性的是不可行的。這些均是相對的控制精度或標準。盡管理論上并不完美，但這種精度以及其它類似的精度仍可提供一個實際可行的比較標準。熱分解工藝也可以備選的熱流的形式來描述。因此，在一實施例中，該原料加熱的單位面積負載原料的初始熱流量約小于3. Okff. m2/kg2初，在另一備選實施例中，則大約是從7X 10_4kW. m2/kg2到3. Okff. m2/kg2，在另一備選實施例中，則大約是從O. OOlkff. m2/kg2到 I. 5kff. m2/kg2，仍然是在另一備選實施例中，則大約是從O. 005kff. m2/kg2到O. 5kff. m2/kg2。上述的熱分解過程可在常壓下或者是低壓下進行，例如大約小于550kPa[大約 80psig],在另一備選實施例中則是大約小于350kPa[大約50psig],仍然是在另一備選實施例中則是大約小于IOOkPa[大約14. 7psig]。該壓力是由氣體在內部生成，其可隨熱分解反應的進行而變化。完全熱分解的時間從熱分解產品的變化開始到可凝性熱分解產品的基本完全分解結束。在下面的條件出現(xiàn)時就表示已達到完全熱分解所產生的液態(tài)產品的量急驟下降，并且蒸氣溫度通常與實質性溫降相符，其中的溫降例如是在10到15分鐘的時間內至少 560C [100° F]的溫降，同時加熱速率保持恒定。在上述的實施例中，完全熱分解是在八小時之后或者是更少的時間之后達到，在另一實施例中，大約為3個小時或更少，在另一實施例中則是從15分鐘到大約2個小時，并且在另一實施例中是從大約30分鐘到大約I. 5個小時。在完全熱分解時，所采集產品的液相部分中芳香環(huán)中的有機碳原子數(shù)目至少比原料芳香環(huán)中有機碳原子的數(shù)目約多5%。在熱分解過程的另一個實施例中，反應器沒有催化劑。然而，原料可找到沉積的催化劑，如在熱塑性聚合物、熱固性聚合物以及它們的混合物中都能找到。在上述熱分解的各個實施例中，反應器中并未加入載氣和稀釋氣體。在反應器被加熱之前的吹掃過程中也可加入載氣如氦氣、氬氣、氮氣、二氧化碳等從而將氧氣的量減少到痕量，例如不到反應器容積I %的氧。反應器中沉積的載氣會被熱分解過程中放出的產品氣流排出反應器。在另一實施例中，該熱分解過程進一步包括收集反應器中產生的氣流，并將該氣流冷凝從而獲得液相部分的產品。例如，該反應器可包括一股排出氣流，其有一冷凝器或其它合適的設備以便將該氣流冷凝成一股液流。還可在反應器的下游集成其它的設備，如熱交換器、儀器設備、催化反應器、汽提精餾塔等。例如，該氣流可被冷卻到80 V或更低從而被冷凝，在另一備選實施例中，該溫度可低到30°C或更低。此外，由氣流產生的化合物，例如其中含有一到四個碳原子的氣流也可用作一熱源來加熱反應器。上述實施例的熱解過程也可在成批生產型反應器或連續(xù)式反應器中進行。當熱解過程是在連續(xù)式反應器中進行的時候，原料沿著反應床逐漸傳送，該傳送床可被分成多個反應單元，其中在原料沿著反應床前進時每一個單元可被看成單獨的實體，每一個單獨的單元均在前面所述的反應器容積尺寸之內。例如，反應器的內容積可從I. 7立方米到 113. 27立方米。輔助傳熱方法如預熱、預干燥、再循環(huán)等這些在成批生產型反應器不易獲得或不可能出現(xiàn)的方式均可用在連續(xù)式過程中。顯然，本領域技術人員都知道連續(xù)式反應器的熱需求會隨著區(qū)段的變化而變化，即與后部區(qū)段相比在初始區(qū)段加載的原料為滿負載時需要加入更多的熱量，因為在后部的區(qū)段有一部分原料已被熱分解，因此反應器加熱表面上單位面積的原料平均負載已有所減少，所需的熱量也更少。同樣，在成批生產型反應器中，盡管可采用恒定的加熱速率，但加到載荷的熱流也可隨著熱分解的出現(xiàn)以及反應器加熱表面上原料單位面積平均負載的降低而提高。熱解/焦化層或床會因為導管某一表面高熱從而使原料被分解產生各種熱解產品而形成。在某一特定熱解反應過程中形成的熱解床的厚度會隨著加熱速率、負載量、負載材料的種類、壓力、是否攪拌等參數(shù)的變化而變化。一般來講，熱解物質的焦化層部分的厚度大約為10cm[約4英寸]或更少，當然其也可以更厚?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，對于給定的穩(wěn)定的加熱速率來說，熱解的速率，即分解產生氣體產品的速率通常不是恒定的。熱解導管中可能會出現(xiàn)不同的熱解速率和/或不同種類的產品。對于一個給定的熱解系統(tǒng)來說，在其初始激活溫度之上，可看到生產速率和產品溫度的各個穩(wěn)定產出平臺。一般來講，本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的熱解工藝傾向于生產出更多的不飽和有機化合物，如環(huán)烷和芳香化合物。最終的產品，無論其是固態(tài)的、液態(tài)的還是氣態(tài)的，均能用來通常的常規(guī)應用。例如，過程中產生的焦適于和煤碳一起用作鍋爐的燃料，并且有相當一部分的可凝性液體可用作石化原料。圖I示意性地展示了一套反應器裝置，其用來實現(xiàn)本發(fā)明一實施例的熱解過程。 料斗10用來將聚合物碎料供給一傾斜運輸帶12，該運輸帶12的上端將碎料送到一螺旋輸送機14中，碎料再從這里送入到一個帶有煙氣輸出管18的旋轉干燥器16中。一螺旋/空氣鎖20再將原料送入到一個多級的雙壁導管22中。容器22包括一個上部內壁導管24和一個上部外壁導管26。在上部內壁導管24和下部內壁導管30之間有一根上垂直連接管 28。其中下部內壁導管30被一個下部外壁導管32所包繞，并且有一根下排出管34從下部內壁導管穿過下部外壁導管并延伸到一根帶有空氣鎖36的水平排管，該空氣鎖36將焦炭 38排出。管線40從上部內壁導管24穿過上部外壁導管并延伸到熱交換器42這里，然后再延伸到閥44及液管46以便將產品存放起來，循環(huán)氣管48則延伸到下部外壁導管32的閥 50這里。管線52從上部內壁導管24穿過上部外壁導管26并延伸到熱交換器54。管線56 從下部內壁導管30穿過下部外壁導管32并延伸到熱交換器58，管線52和56分別從熱交換器54和58延伸到閥60這里，閥60將流轉換到液體管線62，管線62則延伸到產品存儲設備那里。循環(huán)氣管64向回延伸到閥50這里從而將氣體噴入到燃燒器51，燃燒器51將該氣體引到下部外壁導管32和下部內壁導管30之間的空間內。燃燒后的高溫氣體繼續(xù)向上在上部內壁導管24和上部外壁導管26之間流動，然后流過螺旋空氣鎖20從而對向下流過螺旋空氣鎖20的原料進行加熱。然后，高溫煙氣再流過16并從18這里排出，對進來的原料進行預熱。
參見下面的示例能夠更好地理解本發(fā)明。示例反應器和熱源描述:反應器I是長60. 96cm直徑為5. 08cm[24英寸長，直徑為2英寸]的SCH40型 304不銹鋼管，其兩端封上端蓋。該反應器一丙烷燃燒器進行加熱，其中丙烷燃燒器的火焰溫度大約為982°C [1800° F]，燃燒器尺寸大約為長60. 96cm直徑5. 08cm[24英寸長，直徑為2英寸]。該反應器由兩個管段構成，這兩個管段連接到一個中央T形管上，該T形管用作一個連接以便將熱解氣體送到冷凝器。該反應器中容納有O. 455kg[I磅]的原料，并以 26. 42kff/kg[41000BTU每磅每小時]的速率被加熱。反應器II是長91. 44cm直徑為10. 16cm[36英寸長，直徑為4英寸]的SCH40型 304不銹鋼管，其兩端帶有兩個150#法蘭，并蓋上150#盲板。在10. 16cm[4英寸]長管子的中心焊接上一個5. 08cm[2英寸]長的側壁，從而提供一個連接以便將熱解氣體送到冷凝器。該反應器中容納有4.545kg[10磅]的原料，并以反應器I相同的速率進行加熱，即加熱速率為26. 42kff/kg[41000BTU每磅原料每小時]。反應器III是一個1514升[400加侖]的不銹鋼反應器，其具有一個I. 22m[4英尺]的半球形頭部，該頭部的直徑部分為半徑I. 22m[4英尺]厚O. 9525cm[3/8英寸]。反應器的殼體為厚O. 635cm、長I. 22m、直徑I. 22m[l/4英寸厚，4英尺長并且直徑為4英尺]。 該反應器用丙烷熱源以大約117. 15kW[400000BTU每小時]的速率進行加熱，溫度大約為 9820C [1800° F]。將標準的常規(guī)設備如熱交換器(冷凝器)、穩(wěn)壓罐以及用來排泄氣體的壓力調節(jié)器連接到反應器從而對產品進行提取和采集。熱解過程中反應器的內部壓力很低，其通常為 O 到 35kPa
。所有的反應器在進行熱解操作之前均用CO2加壓到大約100kPa[15psig]然后再排到大氣中，如此這樣吹掃三次。聚異戊二烯/聚苯乙烯混合物的熱解將下面50/50 (按重量)的混合物加到各個反應器中聚異戊二烯(Goodyear公司的Natsyn 橡膠)，其含有96+% (重量)的人工合成的1，4-聚異戊二烯；以及商用級的聚苯乙烯球。示例1-4的觀測結果概要熱解的誘導時間以及熱解的持續(xù)時間
權利要求
1.一種用于熱解烴類物質的裝置，該裝置包括一個雙層導管，其包括一個上部區(qū)域，其包括一個傾斜的上部內壁導管，其具有一個上部物料輸入裝置和一個下部物料輸出裝置；一個上部外壁導管，其具有一個上部氣體輸出裝置和一個下部氣體輸入裝置，并且該上部外壁導管圍繞著該上部內壁導管，這樣就在所述上部內壁導管和所述上部外壁導管之間包夾形成一個上部氣體傳遞空間；一個下部區(qū)域，其包括一個傾斜的下部內壁導管，其具有一個與上部內壁導管的下部物料輸出裝置連接的上部物料輸入裝置和一個下部物料輸出裝置；一個下部外壁導管，其具有一個上部氣體輸出裝置并連接到該上部外壁導管的該下部氣體輸入裝置上，并且該下部外壁導管圍繞著該下部內壁導管，這樣就在所述傾斜的下部內壁導管和所述下部外壁導管之間包夾形成一個氣體傳遞空間；以及一個布置在該下部區(qū)域中的加熱器。
2.如權利要求I的裝置，其中有一個氣體傳遞裝置從上部內壁導管延伸至該加熱器， 還有一個氣體傳遞裝置從下部內壁導管延伸至該加熱器。
3.如權利要求I的裝置，其中的上部內壁導管和下部內壁導管沿著相反的方向傾斜。
4.如權利要求I的裝置，其中，所述的傾斜的上部內壁導管和傾斜的下部內壁導管分別包括有一攪拌裝置。
5.如權利要求4的裝置，其中的用于所述傾斜的上部內壁導管和傾斜的下部內壁導管的攪拌裝置是獨立的，以允許改變攪拌速度。
6.如權利要求I的裝置，該裝置還包括一個布置在所述上部區(qū)域中的加熱器，以及其中的上部區(qū)域和下部區(qū)域被獨立地加熱。
7.如權利要求I的裝置，其中，所述的上部內壁導管包括一個上部氣體輸出管路和所述的下部內壁導管包括一個下部氣體輸出管路。
8.一種用于熱解烴類物質的裝置，該裝置包括一個反應器，其包括多個單元，其包括至少一個第一區(qū)域單元和一個第二區(qū)域單元，該第一區(qū)域單元包括一個第一內壁導管和該第二區(qū)域單元包括一個第二內壁導管，其中該第一內壁導管包括一個物料輸入開口和一個物料輸出開口以及該第二內壁導管包括一個物料輸入開口和一個物料輸出開口，所述的第一內壁導管的物料輸出開口與所述的第二內壁導管的物料輸入開口保持物理聯(lián)通；一個位于所述第一內壁導管下方位置的熱源；以及其中，所述反應器具有一個外壁和在該外壁和所述第一內壁導管和所述第二內壁導管之間包夾形成的一個氣體傳遞空間。
9.如權利要求8的裝置，其中，所述的第一內壁導管包括一個烴類物質的第一傳送床以及第二內壁導管包括一個烴類物質的第二傳送床，以及其中的第一傳送床相對于第二傳送床至少部分地升高了。
10.如權利要求8的裝置，其中的第一內壁導管和第二內壁導管分別包括有一個攪拌裝置。
11.如權利要求9的裝置，其中的第一內壁導管和第二內壁導管的攪拌裝置是獨立的，并且以變化的速度攪拌。
12.如權利要求8的裝置，該裝置還包括一個第二熱源，以及其中所述的熱源和該第二熱源被布置以分別地對第一內壁導管和第二內壁導管獨立地加熱。
13.如權利要求8的裝置，其中的第一內壁導管包括至少一個第一氣體輸出管路和第二內壁導管包括至少一個第二氣體輸出管路。
14.如權利要求13的裝置，其中的第一氣體輸出管路和該第二氣體輸出管路分別地傳遞液體到液管和傳遞氣體到循環(huán)氣管。
15.如權利要求14的裝置，其中的循環(huán)氣管延伸到所述的熱源。
16.如權利要求9的裝置，其中的第一傳送床和第二傳送床是傾斜的。
17.如權利要求9的裝置，其中的第一傳送床和第二傳送床沿著相反的方向傾斜。
18.如權利要求I的裝置，其中的傾斜的上部壁導管和傾斜的下部內壁導管有助于烴類物質從上部物料輸入裝置到下部物料輸出裝置的重力自流。
19.如權利要求I的裝置，其中所述的雙層導管包括一個位于所述上部區(qū)域和所述下部區(qū)域之間的中間區(qū)域；該中間區(qū)域至少與所述上部區(qū)域和所述下部區(qū)域的一個連接，并且具有一個傾斜的具有一個上部物料輸入裝置和一個下部物料輸出裝置的中間內壁導管和一個具有一個上部氣體輸出裝置和一個下部氣體輸入裝置的中間外壁導管；和所述的中間外壁導管圍繞著所述的中間內壁導管，這樣就在該中間內壁導管和該中間外壁導管之間包夾形成一個中間氣體傳遞空間。
20.如權利要求I的裝置，其中，所述的上部區(qū)域單元的內壁導管包括一個靠近所述物料輸入開口的空氣鎖以及所述的下部區(qū)域單元的內壁導管包括一個靠近所述物料輸出開口的空氣鎖。
21.如權利要求8的裝置，其中，所述的第一區(qū)域單元的第一內壁導管包括一個烴類物質床，其被定向以有助于烴類物質從所述第一內壁導管的物質輸入開口至所述第一內壁導管的物料輸出開口的重力自流。
22.一種用于熱解烴類物質的裝置，該裝置包括一個反應器，其包括一個第一區(qū)域單元和一個第二區(qū)域單元，該第一區(qū)域單元包括一個第一內壁導管和該第二區(qū)域單元包括一個第二內壁導管，其中該第一內壁導管包括一個物料輸入開口和一個物料輸出開口以及該第二內壁導管包括一個物料輸入開口和一個物料輸出開口，所述的第一內壁導管的物料輸出開口與所述的第二內壁導管的物料輸入開口保持物理聯(lián)通；一個位于所述第一內壁導管下方位置的熱源；其中，所述反應器具有一個外壁和在該外壁和所述第一內壁導管和所述第二內壁導管之間包夾形成的一個氣體傳遞空間；其中，所述第一內壁導管包括一個靠近所述物料輸入開口的空氣鎖，以及所述第二內壁導管包括一個靠近所述物料輸出開口的空氣鎖；和其中，所述第一區(qū)域單元的第一內壁導管包括一個烴類物質床，其被定向以有助于烴類物質從所述第一內壁導管的物質輸入開口至所述第一內壁導管的物料輸出開口的重力自流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來熱分解烴類物質的過程的多個實施例。在一個實施例中，用來熱分解烴類物質的工藝包括將包含烴類的原料輸入到一反應器中；加熱該原料物質；收集來自無氧操作反應器的液相產品。其中至少有5％原先并不存在于原料化合物芳環(huán)上的有機碳原子出現(xiàn)在了產品液相部分的化合物的芳環(huán)上。
文檔編號C10G1/02GK102585874SQ201210064010
公開日2012年7月18日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權日2004年10月13日
發(fā)明者查爾斯·W·格里斯平 申請人:查理知識產權控股有限公司