一種單螺杆熱化學、強力剪切複合脫硫設備及其脫硫方法

2023-10-09 11:05:54 1

專利名稱：一種單螺杆熱化學、強力剪切複合脫硫設備及其脫硫方法
技術領域：
本發明涉及廢舊橡膠製備的膠粉或膠粒(塊)的脫硫(再生膠)設備及其脫硫方法，特別是涉及一種螺旋嚙合餵料單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備及其脫硫方法，具體地說脫硫的餵料採用螺旋嚙合餵料裝置和方法，而脫硫過程採用單螺杆特殊強力剪切功能的結構並結合高溫熱化學的脫硫功能，進而實現高效連續複合脫硫的方法。
背景技術：
在上世紀七十年代就採用了動態脫硫設備的動態脫硫方法，它是將廢舊橡膠製備的膠粉加上再生劑混合後放入帶攪拌裝置的脫硫罐內，罐體內加入適量的水並通入蒸汽，罐體夾層用熱蒸汽或其他介質加熱，脫硫過程邊加熱邊攪拌，一般需要2 4小時，然後出料。直至目前為止，脫硫方法仍然以動態脫硫為主，由於這種傳統方法存在能源消耗大、環境汙染嚴重、間歇生產效率低、後處理工藝繁瑣和勞動強度大等問題。國內外專業工作者為了突破這種傳統技術，集中人力、物力和財力對新型脫硫方法進行了各種研究。其中有兩種方法突破了傳統間歇脫硫方法實現了連續脫硫:一是多螺旋連續脫硫方法；二是雙螺杆連續脫硫方法。這些方法對連續脫硫提高生產效率、減少環境汙染、節能降耗都有顯著的進步，邁出了脫硫技術的重要一步。但這些方法仍存在以下問題:一是脫硫過程仍然是以熱化學為主，影響了脫硫效果；二是脫硫過程自潔性能差，容易產生機械故障，降低了使用的可靠性；三是設備體積龐大；四是後處理工藝繁瑣並容易造成環境汙染等。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術脫硫效率低、吃料能力差、自潔性能不可靠、結構複雜、體積龐大、能耗大、汙染嚴重和運行成本高等缺點，提供一種單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備及脫硫方法。該複合脫硫設備和方法可以極大地提高脫硫效率、提高生產效率、提高自潔性、提高工作穩定性與可靠性、簡化結構、減少佔地面積、降低能耗、實現綠色脫硫過程和降低運行成本等。本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現:
一種單螺杆熱化學、強力剪切複合脫硫設備，包括脫硫裝置和連接在脫硫裝置上的餵料裝置以及調壓裝置，所述脫硫裝置包括有脫硫段機筒，脫硫段機筒一端連接有餵料段機筒，脫硫段機筒另一端連接調壓裝置，餵料段機筒和脫硫段機筒內安裝一帶有強力剪作用的螺杆，餵料段機筒還與減速箱(102)箱體連接，所述螺杆的尾部連接到減速箱主軸上；所述脫硫裝置的脫硫段機筒、餵料段機筒以及位於該機筒內的螺杆中均設置有加熱結構。作為上述方案的優化改進，脫硫裝置採用二階脫硫，所述脫硫段機筒包括有一階機筒、二階機筒，所述二階機筒用螺栓與一階機筒連接，一階機筒與餵料段機筒連接，並將螺杆穿過連接好的機筒，同時分別將一階機筒銷釘和二階機筒銷釘插入螺杆相應的切槽內，為了增加對螺杆對脫硫物料的剪切力，對上述技術方案螺杆做進一步改進，所述螺杆上的螺紋包括餵料段螺紋、一階分流/強力剪切螺紋、二階分流/強力剪切螺紋，一階分流/強力剪切螺紋與餵料段螺紋相接；一階分流/強力剪切螺紋由一階螺杆切槽和一階強力剪切螺紋構成，二階分流/強力剪切螺紋與一階分流/強力剪切螺紋相接，二階分流/強力剪切螺紋由二階螺杆切槽和二階強力剪切螺紋構成，強力剪切螺紋由主、副螺紋構成，主、副螺紋具有聞低差。上述技術方案中調壓裝置由一帶內錐體的調壓座和設於調壓座內的帶外錐體的調壓芯構成，所述調壓座的內錐體上設有限制外錐體移動區域的內導向定位體，調壓芯的外錐體設有與之相配合的外導向定位體，調壓座的內錐體與調壓芯的外錐體相配合，在調壓時通過調壓芯的軸向移動，可將錐面位置從A到B，使錐面間隙從O到最大，進而實現調壓作用。
上述技術方案中的餵料裝置為螺旋嚙合餵料裝置，包括固定在餵料段機筒上的支座，所述支座內安裝有螺旋輥，螺旋輥表面設有與餵料段機筒內螺杆螺紋導程或螺距相對應的螺旋輥螺紋，螺旋 輥螺紋方向與餵料段機筒內螺杆螺紋方向相反。螺旋輥螺紋與螺杆上的螺紋形成非緊密嚙合，在餵料裝置運轉時，螺旋輥與螺杆相向運動。採用上述技術方案中所述的強力剪切複合脫硫設備的脫硫方法是:
(1)將餵料段機筒、一階機筒、二階機筒和螺杆按工藝要求分別通過熱油循環溫控系統加熱至設定溫度，並恆溫保持一定時間，以便脫硫設備的每一部位都得到均勻的加熱；
(2)調壓裝置調整到設定位置；
(3 )啟動本設備的驅動裝置及減速箱，使螺杆轉動，將配有軟化劑和活化劑的廢膠粉或膠粒(塊)送入螺旋嚙合餵料裝置，廢膠粉或膠粒(塊)通過熱化學作用和強力剪切單螺杆的強力剪切作用破壞其分子鏈實現脫硫操作後，脫硫膠粉將連續的通過調壓裝置的間隙並從脫硫膠粉的排膠口排出，脫硫完成。本發明具有如下有益效果:
1.本發明克服了現有脫硫設備與方法中脫硫過程仍然以熱化學反應為主而影響脫硫效果的缺點。本發明的脫硫過程除保持熱化學反應功能外，還採用了具有特殊剪切功能的單螺杆，對脫硫的物料進行強制高剪切作用，能有效地破壞物料中的SS鍵和SC鍵和擴展強化物料熱化學反應的脫硫效果，進而有效地提高脫硫效果。2.本發明採用螺旋嚙合餵料裝置和方法，以及具有優良自潔性能的單螺杆結構，保證了脫硫過程強制輸送功能，不但提高了脫硫過程的生產效率，還實現了脫硫過程的自潔功能，避免具有高溫的物料停滯在螺旋葉片上或螺杆的螺稜上面，導致物料的焦燒和粘結而影響設備使用的可靠性以及帶來維護保養的困難。3.本發明採用結構簡單的單螺杆結構，不但實現了連續脫硫的功能，同時比起現雙螺杆結構和多螺旋結構的脫硫設備，其體積顯著減小、結構簡單、製造容易、運行成本低以及節能降耗等優異性能。4.本發明在排料末端設置了可調節脫硫過程壓力參數的裝置，不但可以根據不同的脫硫物料設定脫硫壓力，以便獲得高質量的脫硫效果，同時使排出的物料具有粉狀外，還具有壓實的棒狀或條狀，使具有汙染的氣體不易逸出和最大限度避免脫硫物料與空氣接觸，進而避免造成環境汙染。


圖1為螺旋嚙合餵料單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備外形圖。圖2為脫硫設備機筒/螺杆系統結構圖。圖3為脫硫設備機筒結構圖。圖4為脫硫設備機筒橫截面結構圖。
圖5為脫硫設備螺杆結構圖。圖6為一階強力剪切螺紋的主副螺紋結構放大圖。圖7為螺旋嚙合餵料裝置結構圖。圖8為調壓裝置內部結構圖。
具體實施例方式下面給出本發明的優選實施例，對本發明做進一步說明，並不是對本發明的限定。如圖1所示，一種採用螺旋嚙合餵料單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，包括調壓裝置103、脫硫裝置101、螺旋嚙合餵料裝置100以及減速箱102，底座104及底座104上的支架105。所述脫硫裝置包括一階機筒6、二階機筒1、餵料段機筒10以及螺杆2，二階機筒I用螺栓5與一階機筒6連接，一階機筒6與餵料段機筒10用螺栓連接，並將螺杆2穿過連接好的一階機筒6、二階機筒1、餵料段機筒10，同時分別將一階機筒銷釘7和二階機筒銷釘4分別插入螺杆2的一階機筒切槽8和二階機筒切槽3內。所述脫硫裝置101的螺杆花鍵軸13和法蘭12用螺栓11與減速箱102連接，減速箱102安裝在底座104上，脫硫裝置101由支架105與底座104支撐並聯接。所述螺旋嚙合餵料裝置III用螺栓16與餵料段機筒10連接。所述調壓裝置103，其法蘭14與二階機筒I用螺栓15連接。由此構成一套完整的螺旋嚙合餵料單螺杆熱化學、強力剪切複合脫硫設備。本實施例脫硫裝置為二階複合脫硫裝置，起到熱化學、強力剪切脫硫作用的機筒為一階機筒6和二階機筒1，一階機筒和二階機筒的筒體結構相同。以一階機筒筒體結構為例說明，如圖3所示，一階機筒6包括機筒體18、襯套19、銷釘7、左法蘭盤17和右法蘭盤20、定位銷22和加熱流道21。機筒體18內安裝有襯套19，機筒體18與襯套19用定位銷22固定，銷釘7通過機筒體18和襯套19設置的孔進入螺杆2的切槽8，在機筒體18的左右兩端焊接上左法蘭盤17和右法蘭盤20，在機筒體18軸向方向鑽有加熱流道21 (參見圖4)，加熱介質通過進口 23進入加熱流道21，以便對脫硫物料進行加熱，經過加熱流道的介質從出口 24返回機外的導熱油恆溫系統。如圖5所示，所述螺杆2的螺紋包括餵料段螺紋31、一階分流/強力剪切螺紋36、二階分流/強力剪切螺紋37、返膠槽32、花鍵33、螺桿頭25和螺杆加 熱流道34。一階分流/強力剪切螺紋36與餵料螺紋31相接，一階分流/強力剪切螺紋36由一階螺杆切槽8和一階強力剪切螺紋27構成，二階分流/強力剪切螺紋37和一階分流/強力剪切螺紋36相接，二階分流/強力剪切螺紋37由二階螺杆切槽3和二階強力剪切螺紋26構成。一階強力剪切螺紋27和二階強力剪切螺紋26分別由主螺紋30和副螺紋29構成，主螺紋30和副螺紋29具有高低差28。主螺紋30和副螺紋29結構參見圖6。所述螺旋嚙合餵料裝置，如圖7所示，螺旋嚙合餵料裝置III由支座47固定在餵料段機筒10上，支座47內安裝有螺旋輥42，螺旋輥42表面設有與餵料段機筒10內螺杆2螺紋導程或螺距相對應的螺旋輥螺紋49，螺旋輥螺紋49方向與餵料段機筒10內螺杆螺紋31方向相反；在螺旋輥42的左端軸51上裝有左軸承39，左軸承39安裝在左軸承座40上，在左軸承40右端面安裝有襯套41，襯套右端面與螺旋輥左端面為微間隙配合，襯套的內孔穿過螺旋輥42左端軸51並固定在右軸承座40上；在螺旋輥42的右端軸46上裝有右軸承43，右軸承43安裝在右軸承座44上，在右軸承座44的右端設有調節螺母48 ;螺旋輥42的左端軸上設有排膠槽50，在螺旋輥42左端設有加熱冷卻流道38。如圖8所示，所述調壓裝置103包括調壓座54、調壓座54內的調壓芯55、壓力傳感器52、排料管59和法蘭14。調壓座54由內錐體56、內導向定位體60和構成，在其前端部設有法蘭53 ;調壓芯55由外錐體57、外導向定位體61和構成；調壓座54的內錐體56與調壓芯55的外錐體57相配合，內錐體56和外錐體57的配合處設置有調節螺紋。在調壓時，通過調壓芯55沿調節螺紋的軸向移動，可將錐面位置從A到B，使錐面間的間隙從O變到最大進而實現調壓作用。所述調壓座54還開有連通內錐體56和外錐體57的間隙以及外界環境的排料管59。本發明脫硫方法法如下:將餵料段機筒10、一階機筒6、二階機筒I和螺杆2按工藝要求分別通過熱油循環溫控系統加熱至設定溫度，並恆溫保持一定時間，以便脫硫設備的每一部位都得到均勻的加熱；調壓裝置103調整到設定位置，在調壓時，通過調節螺紋的進退實現調節外錐與內錐的構成環形間隙太小，進而調節脫硫過程的壓力。轉動螺杆2，將配有軟化劑和活化劑的廢膠粉或膠粒(塊)送入螺旋嚙合餵料裝置100，膠粉在螺旋嚙合餵料裝置100中的正位移輸送下，膠粉順利的輸送至一階機筒銷釘7/螺杆2，膠粉不斷地分流和攪拌，使膠粉和配合劑開始均勻地被加熱，接著這些物料在螺杆2的推進下，進入帶有主副螺紋的一階強力剪切螺紋27所在區域，使物料強力通過主螺紋30和副螺紋29高低差28的構成的剪切間隙，一方面使物料產生強力剪切作用破壞其分子鏈實現脫硫效果，一方面使物料拓展其每一個表面並與加熱設備的表面進行充分熱交換實現熱化學的脫硫效果；通過一階熱化學/強力剪切的機筒/螺杆複合脫硫系統後，物料繼續往前推進到二階複合脫硫系統，以同樣上述的原理進一步強化其脫硫效果。根據不同條件、不同物料，可以設置三階以至四階的熱化學/強力剪切的的多階複合脫硫系統，以便獲得最優的脫硫效果。也就是在脫硫過程運轉時，被強制輸送的物料通過多階機筒銷釘的攪拌作用和多階強力剪切螺紋的剪切作用，實現脫硫的效果。通過脫硫操作後，脫硫膠粉將連續的通過調壓裝置103的間隙進入脫硫膠粉的排膠口 59，並將進入脫硫膠的後處理工段。本發明採用螺旋嚙合餵料裝置代替和簡化了雙螺杆正位移的餵料結構方法；採用二階或多階單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫裝置代替了動態脫硫與多螺旋脫硫只起熱化學脫硫設備和方法或雙螺杆難以控制 剪切作用脫硫設備與方法；採用了脫硫過程可根據脫硫的物料品種和工藝條件調節優化的壓力代替多螺旋和雙螺杆脫硫過程未能調節壓力的設備和方法。本發明大大地簡化了脫硫設備的結構，不但使設備結構緊湊、脫硫效率高、降低能耗、降低造價、降低運行成本、避免汙染，同時提高了設備的可靠性，尤其脫硫過程是在全封閉的條件下進行的，沒有汙染，實現綠色脫硫過程。本發明易於推廣應用，具有顯著的社會效益和 經濟效益。
權利要求
1.一種單螺杆熱化學、強力剪切複合脫硫設備，包括脫硫裝置和連接在脫硫裝置上的餵料裝置以及調壓裝置，其特徵在於: 所述脫硫裝置(101)包括有脫硫段機筒，脫硫段機筒一端連接有餵料段機筒(10)，脫硫段機筒另一端連接調壓裝置(103)，餵料段機筒和脫硫段機筒內安裝一帶有強力剪作用的螺杆，餵料段機筒還與減速箱(102)箱體連接，所述螺杆的尾部連接到減速箱主軸上； 所述脫硫裝置的脫硫段機筒、餵料段機筒以及位於該機筒內的螺杆(2)中均設置有加熱結構。
2.根據權利要求1所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，其特徵在於:所述脫硫段機筒包括有一階機筒(6)、二階機筒(I )，所述二階機筒(I)用螺栓與一階機筒連接，一階機筒(6)與餵料段機筒(10)連接，並將螺杆(2)穿過連接好的機筒，同時分別將一階機筒銷釘和二階機筒銷釘插入螺杆相應的切槽內， 所述餵料裝置為螺旋嚙合餵料裝置(100)，所述調壓裝置與脫硫段機筒中的二階機筒用螺栓連接， 所述加熱結構為一階機筒和二階機筒軸向方向開設的可供加熱介質從一端流入並從另一端流出的加熱流道(21)，以及螺杆(2 )軸向開設的可供加熱介質進出螺杆的加熱流道(34)。
3.根據權利要求2所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，其特徵在於:所述螺杆(2)上的螺紋包括餵料段螺紋(31)、一階分流/強力剪切螺紋(36)、二階分流/強力剪切螺紋(37)，一階分流/強力剪切螺紋與餵料段螺紋相接；一階分流/強力剪切螺紋由一階螺杆切槽和一階強力剪切螺紋構成，二階分流/強力剪切螺紋與一階分流/強力剪切螺紋相接，二階分流/強力剪切螺紋由二階螺杆切槽和二階強力剪切螺紋構成，強力剪切螺紋由主、副螺紋構成，主、 副螺紋具有高低差。
4.根據權利要求3所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，其特徵在於:所述調壓裝置由一帶內錐體(56)的調壓座(54)和設於調壓座(54)內的帶外錐體(57)的調壓芯(55 )構成，所述調壓座(54)的內錐體(56 )上設有限制外錐體(57 )移動區域的內導向定位體(60)，調壓芯(55)的外錐體(57)設有與之相配合的外導向定位體(61)，調壓座的內錐體與調壓芯的外錐體相配合，在調壓時通過調壓芯的軸向移動，可將錐面位置從A到B，使錐面間隙從O到最大，進而實現調壓作用。
5.根據權利要求3所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，其特徵在於:脫硫段機筒內安裝有襯套，機筒體與襯套用定位銷固定，銷釘通過機筒體和襯套進入螺杆相應的切槽處，在機筒體軸向方向鑽有加熱流道，加熱介質通過進口進入加熱流道，以便對脫硫物料進行加熱，經過加熱流道的介質從出口返回導熱油恆溫加熱系統。
6.根據權利要求4或5所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，其特徵在於:螺旋嚙合餵料裝置固定在餵料段機筒上的支座，所述支座內安裝有螺旋輥，螺旋輥表面設有與餵料段機筒內螺杆螺紋導程或螺距相對應的螺旋輥螺紋，螺旋輥螺紋方向與餵料段機筒內螺杆螺紋方向相反。
7.一種使用權利要求6所述的單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備的脫硫方法，其特徵在於: (I)將餵料段機筒(10)、一階機筒(6)、二階機筒(I)和螺杆(2)按工藝要求分別通過熱油循環溫控系統加熱至設定溫度，並恆溫保持一定時間，以便脫硫設備的每一部位都得到均勻的加熱； (2)調壓裝置(103)調整到設定位置； (3)啟動本設備的驅動裝置及減速箱(102)，使螺杆(2)轉動，將配有軟化劑和活化劑的廢膠粉或膠粒(塊)送入螺旋嚙合餵料裝置(100)，廢膠粉或膠粒(塊)通過熱化學作用和強力剪切單螺杆的強力剪切 作用破壞其分子鏈實現脫硫操作後，脫硫膠粉將連續的通過調壓裝置(103)的間隙並從脫硫膠粉的排膠口(59)排出，脫硫完成。
全文摘要
本發明涉及廢舊橡膠製備的膠粉或膠粒(塊)的脫硫(再生膠)設備及其脫硫方法。一種螺旋嚙合餵料單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫設備，該設備餵料段機筒和脫硫段機筒內安裝一帶有強力剪作用的螺杆，採用二階或多階單螺杆熱化學/強力剪切複合脫硫裝置代替了動態脫硫與多螺旋脫硫只起熱化學脫硫設備和方法或雙螺杆不易控制剪切作用脫硫設備與方法。本發明可以極大地提高脫硫效率、提高生產效率、提高自潔性、提高工作穩定性與可靠性、簡化結構、減少佔地面積、降低能耗、降低運行成本以及脫硫過程是在全封閉條件下進行的，沒有汙染，實現綠色脫硫過程，同時簡化脫硫過程的操作等。
文檔編號C08J11/10GK103087349SQ20131000575
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者呂柏源, 黃漢雄, 呂曉龍 申請人:青島科技大學