本發(fā)明涉及一種廢塑料處理的方法及裝置，特別涉及一種廢塑料解聚液化的方法及裝置。

背景技術(shù)：

廢塑料是全球公認(rèn)的白色污染，對環(huán)境安全以及人類健康產(chǎn)生著巨大的威脅。全球每年產(chǎn)生廢塑料約3億噸，發(fā)達(dá)國家的廢塑料以轉(zhuǎn)移的方式輸送到境外，也就是將污染轉(zhuǎn)移到了境外。中國年產(chǎn)廢塑料約3000萬噸，回收利用率僅為8%，剩余的廢塑料全部填埋或者堆放，給環(huán)境造成了極大的污染負(fù)擔(dān)，是環(huán)境治理的重大難題。

塑料是石化產(chǎn)品，因此廢塑料中含有較高的能量，所以近年來許多從事廢塑料處理和可再生能源的人士在回收利用廢塑料能源方面做出了大量的工作，也取得了一定的工作成績。但是，在選擇廢塑料煉制燃料油方面，由于利用熱裂解手段普遍為臥式加熱手段，因此在熱裂解過程中廢塑料與容器壁產(chǎn)生大量的粘接，并隨著熱裂解的進(jìn)程，形成了牢固粘接的結(jié)焦，當(dāng)結(jié)焦達(dá)到一定程度時(shí)，熱裂解必須停止，并需要立即清除結(jié)焦，恢復(fù)系統(tǒng)工作能力。在清焦過程中大量的氣體無組織釋放到外界，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。另外，由于結(jié)焦的存在，廢塑料的熱解率不高，回收的燃料油比例一般不超過40%。臥式加熱過程中只能維持周期式運(yùn)行，加熱速度比較慢，廢塑料解聚液化時(shí)間比較長，更進(jìn)一步增加了結(jié)焦的幾率，影響了解聚液化的效果。

廢塑料成分比較復(fù)雜，種類比較多，一般分為PP、PC、PE、PET、PVC、樹脂等；塑料是非晶體，也是非極性物質(zhì)，不能夠發(fā)生電磁感應(yīng)，因此直接用感應(yīng)加熱的方式對塑料沒有影響。如何提高廢塑料加熱的速度，是解決塑料解聚液化的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種廢塑料快速解聚液化的方法及裝置，能夠有效地避免傳統(tǒng)廢塑料煉油中產(chǎn)生結(jié)焦、嚴(yán)重污染等環(huán)境問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括：提供一種廢塑料快速解聚液化的方法，其包括：設(shè)置加熱解聚爐體，先使該加熱解聚爐體抽真空，然后從下往上充入保護(hù)氣體；對該加熱解聚爐體的設(shè)定區(qū)域形成加熱，使該設(shè)定區(qū)域達(dá)到設(shè)定溫度，能夠使得進(jìn)入該設(shè)定區(qū)域的廢塑料不經(jīng)過熔化過程而直接轉(zhuǎn)變成氣體；然后，采用從上往下落料的方式向該設(shè)定區(qū)域供給廢塑料，同時(shí)利用該保護(hù)氣體向上托浮的作用，以減緩廢塑料通過該設(shè)定區(qū)域的速度；將蒸發(fā)的氣體由該加熱解聚爐體送出，再經(jīng)冷凝液化制得液化油；以及將廢塑料未氣化的殘?jiān)稍摷訜峤饩蹱t體送出。

在一些實(shí)施例中，將廢塑料落料通過該設(shè)定區(qū)域完成解聚氣化的時(shí)間控制在8秒鐘以內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，將該設(shè)定區(qū)域上升至470℃的加熱過程控制在10分鐘以內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，采用螺旋物料傳輸機(jī)向該加熱解聚爐體供給廢塑料，并通過改變該螺旋物料傳輸機(jī)的螺距來實(shí)現(xiàn)物料輸送中階段性高密度擠壓，以達(dá)到廢塑料傳輸中的密封。

在一些實(shí)施例中，在抽真空之前，首先給該螺旋物料傳輸機(jī)加入廢塑料粉末，驅(qū)動(dòng)該螺旋物料傳輸機(jī)使塑料粉末在螺桿小螺距處形成擠壓密封，以保證系統(tǒng)密封。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)保護(hù)氣體的壓力達(dá)到1個(gè)大氣壓時(shí)，才開始對該設(shè)定區(qū)域進(jìn)行加熱。

在一些實(shí)施例中，未氣化的殘?jiān)涞皆摷訜峤饩蹱t體的底部后，先被轉(zhuǎn)送到殘?jiān)鋮s倉中，待物料冷卻到80℃以下后，可以將殘?jiān)懦觥?/p>

在一些實(shí)施例中，使落料的廢塑料的形態(tài)為2mm以下顆粒或者0.5mm以下絲或者薄膜碎片。

在一些實(shí)施例中，所述的設(shè)定溫度為470℃；所述的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?/p>

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括：提供一種廢塑料快速解聚液化的裝置，其包括：加熱解聚爐體，其加熱主體為感應(yīng)線圈；加熱解聚爐體的頂部連接真空排氣系統(tǒng)，并由氣體導(dǎo)出管連接水冷系統(tǒng)；在加熱解聚爐體的上部插入螺旋物料傳輸機(jī)，用于給該加熱解聚爐體供應(yīng)物料；加熱解聚爐體的底部插入物料傳輸機(jī)，用于將廢塑料未氣化的殘?jiān)稍摷訜峤饩蹱t體送出；制氮機(jī)，用于向該加熱解聚爐體供給氮?dú)?；加熱解聚爐體的頂部連接有氣體導(dǎo)出管，該氣體導(dǎo)出管連接水冷系統(tǒng)；其中，在該水冷系統(tǒng)的出口端有兩個(gè)輸出管：一個(gè)是冷凝液體輸出管直接連接液體回收罐，另一個(gè)是不冷凝氣體輸出管，直接該連接制氮機(jī)的進(jìn)氣口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的廢塑料快速解聚液化的方法及裝置，通過巧妙地設(shè)置加熱解聚爐體，并使其設(shè)定區(qū)域加熱到足以廢塑料不經(jīng)過熔化過程而直接轉(zhuǎn)變成氣體的溫度，結(jié)合利用保護(hù)氣體的向上托浮作用來減緩落料供給的廢塑料的下落過程，能夠有效地避免傳統(tǒng)廢塑料煉油中產(chǎn)生結(jié)焦、嚴(yán)重污染等環(huán)境問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明廢塑料快速解聚液化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。

塑料沒有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，一般塑料氣化解聚的溫度范圍是274—470℃。如果直接將塑料快速加熱到指定的溫度如400—470℃，塑料將不經(jīng)過熔化過程而直接轉(zhuǎn)變成氣體，因此讓塑料直接氣化成高溫氣體是可行的，而在轉(zhuǎn)化成高溫氣化氣體過程中，塑料直接完成了解聚氣化，氣化后的蒸汽可以直接冷凝成為液化油，也可以直接以高溫態(tài)進(jìn)入催化反應(yīng)塔中，直接完成廢塑料煉油過程。本發(fā)明采用電感應(yīng)加熱方式，使用的頻率為中頻1000—2500Hz，可以實(shí)現(xiàn)加熱區(qū)域內(nèi)在10分鐘內(nèi)溫度上升至470℃。

廢塑料解聚后生成的氣體成分主要以烯烴為主，是易燃易爆的活潑危險(xiǎn)氣體，因此在進(jìn)行加熱解聚過程中必須徹底斷絕氧源，所以在解聚爐中必須建立可靠的真空系統(tǒng)。為了保證廢塑料解聚后的氣體正常輸出，在給系統(tǒng)抽真空斷絕氧源之后，需要向系統(tǒng)內(nèi)充入保護(hù)性氣體。本發(fā)明選擇高純氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)性氣體，充氣壓力略高于大氣壓。在系統(tǒng)內(nèi)部建立保護(hù)氣體循環(huán)，向系統(tǒng)內(nèi)輸入保護(hù)氣體時(shí)從爐體下方輸入，使輸入氣體對下落的廢塑料有一定的托浮作用，延緩物料下落速度，提高加熱解聚時(shí)間。廢塑料加熱解聚采用從上到下垂直落料的方式，廢塑料的形態(tài)為2mm以下顆?；蛘?.5mm以下絲或者薄膜碎片，落料時(shí)通過高溫區(qū)的時(shí)間為5—8秒鐘，由此估算得出高溫區(qū)的長度為5—7米。

參見圖1，圖1為本發(fā)明廢塑料快速解聚液化的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括：加熱解聚爐體1，其加熱主體為感應(yīng)線圈2；加熱解聚爐體1的頂部連接真空排氣系統(tǒng)3，并由氣體導(dǎo)出管6連接水冷系統(tǒng)7；在加熱解聚爐體1的上部插入粉末材料螺旋輸送機(jī)4，用于給加熱解聚爐體1供應(yīng)物料；加熱解聚爐體1的底部插入粉末材料輸送機(jī)5，粉末材料輸送機(jī)5的出口端連接殘?jiān)鋮s倉12，再輸送機(jī)5的上面有保護(hù)氣體輸入口，通過輸送管道13連接制氮機(jī)11；在水冷系統(tǒng)7的出口端有兩個(gè)輸出管：一個(gè)是冷凝液體輸出管8直接連接液體回收罐9，另一個(gè)是不冷凝氣體輸出管10，直接連接制氮機(jī)11的進(jìn)氣口。

該裝置的工作流程大致包括：

粉末材料螺旋輸送機(jī)4采用中間螺距小、兩端螺距大的螺旋傳輸密封結(jié)構(gòu)；在裝置工作前，首先給粉末材料螺旋輸送機(jī)4加入廢塑料粉末，驅(qū)動(dòng)粉末材料螺旋輸送機(jī)4使塑料粉末在螺桿小螺距處形成擠壓密封，以保證系統(tǒng)密封；在裝置工作時(shí)，首先對加熱解聚爐體1抽真空排氣，然后向加熱解聚爐體1內(nèi)充入高純氮?dú)猓?dāng)?shù)獨(dú)鈮毫_(dá)到1個(gè)大氣壓時(shí)，開始給感應(yīng)線圈2供電加熱。

當(dāng)爐溫上升到470℃后，向粉末材料螺旋輸送機(jī)4連續(xù)供應(yīng)廢塑料粉碎顆粒，塑料顆粒經(jīng)過粉末材料螺旋輸送機(jī)4傳輸后以離散狀態(tài)輸入到加熱解聚爐體1中，并自然下落；受不斷輸入的保護(hù)氣體向上托浮的作用，廢塑料顆粒緩慢下落通過感應(yīng)線圈2創(chuàng)造的高溫區(qū)，在高溫區(qū)中塑料被逐漸蒸發(fā)成氣體，過了高溫區(qū)后，未氣化的殘?jiān)涞郊訜峤饩蹱t體1的底部，被粉末材料輸送機(jī)5輸送到加熱解聚爐體1的爐體外部的殘?jiān)鋮s倉12中，待物料冷卻到80℃以下后，可以將殘?jiān)懦觥?/p>

廢塑料被蒸發(fā)氣化后的氣體與保護(hù)氣體一起向加熱解聚爐體1的頂部輸送，進(jìn)入氣體導(dǎo)出管6后經(jīng)過水冷系統(tǒng)7，塑料解聚氣化的氣體被冷凝成液體，經(jīng)過冷凝液體輸送管8流入液體回收罐9中，而未冷凝的氣體則通過不冷凝氣體輸送管10回流到制氮機(jī)11中，再經(jīng)過輸送管道13重新輸送到加熱解聚爐體1中。

按照上述的這個(gè)工作程序連續(xù)供應(yīng)廢塑料顆粒，即可形成連續(xù)化生產(chǎn)。廢塑料解聚液化后的主要產(chǎn)物是烯烴，約占全部冷凝液體成分的92%以上，還有少量成分為烷烴和環(huán)烴（芳香烴），殘?jiān)饕煞譃樘吭?，混有少量的塑料無機(jī)添加劑成分。廢塑料解聚液化后的液化油可以充當(dāng)原油使用。

采用本發(fā)明的廢塑料快速解聚液化的方法及裝置，具有的有益效果包括：通過巧妙地設(shè)置加熱解聚爐體，并使其設(shè)定區(qū)域加熱到足以廢塑料不經(jīng)過熔化過程而直接轉(zhuǎn)變成氣體的溫度，結(jié)合利用保護(hù)氣體的向上托浮作用來減緩落料供給的廢塑料的下落過程，能夠有效地避免傳統(tǒng)廢塑料煉油中產(chǎn)生結(jié)焦、嚴(yán)重污染等環(huán)境問題。液化率可以超過90%，液化速度可以控制在1秒鐘內(nèi)，解聚液化過程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，為廢塑料煉制可再生燃料油奠定了基礎(chǔ)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。