本發(fā)明涉及廢塑料處理技術領域，具體地說是一種廢塑料無害化處理設備及方法。

[

背景技術：
]

隨著社會經濟的快速發(fā)展，塑料制品在人們的日常生活中使用越來越廣泛，隨之而來的廢塑料也越來越多。廢塑料污染已成為世界難題，90年代起各國均開始尋找有效的處理方法，但由于對關鍵技術無法突破，還無法將廢塑料實現全部轉化和無害化的處理。而且，廢塑料由于化學性質穩(wěn)定，其回收價值極高。目前，一般通過將廢塑料裂解成低分子化合物，經精餾制得汽油、柴油、液化氣等，裂解處理是治理白色污染、處理廢舊塑料、變廢為寶的重要途徑。然而，現有的廢塑料煉油設備及方法由于裂解不充分、轉化率不高，仍有廢氣、廢渣產生，造成二次污染，且設備成本高，實用性不強。

[

技術實現要素：
]

本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種廢塑料無害化處理設備，采用全密封結構，工作時沒有任何廢氣、廢水、廢渣排出，不會對環(huán)境造成二次污染，徹底的解決了廢塑料無害化處理這一難題，相反可以變廢為寶帶來經濟效益。

為實現上述目的設計一種廢塑料無害化處理設備，包括皮帶輸送機1、裂解釜6及出碳系統(tǒng)7，所述皮帶輸送機1與大螺桿進料機2料斗連接，所述大螺桿進料機2另一端連接脫氯分流器3，所述脫氯分流器3頂部通過管道連接堿液中和罐4，所述脫氯分流器3底部設有兩個出料口，所述脫氯分流器3的兩個出料口分別通過管道連接小螺桿進料機5，兩個所述小螺桿進料機5分別連接裂解釜6，兩個所述裂解釜6于同一水平并列排放，所述裂解釜6底部均設有出料口，所述裂解釜6的出料口分別與出碳系統(tǒng)7的進料口連接，兩個所述出碳系統(tǒng)7下部出料口分別連接碳粉收集罐8，兩個所述裂解釜6上方分別置有催化改質塔9，兩個所述催化改質塔9分別通過管道與裂解釜6頂部連接，兩個所述催化改質塔9頂部的排氣口通過管道與再沸器10頂部連接，所述再沸器10上設置有分餾塔11，所述分餾塔11上設置有上排氣口、下排氣口、上回流口及下回流口，所述上排氣口通過管道與冷凝器12進口連接，所述冷凝器12出口通過管道分別與分餾塔11上回流口、汽油儲罐15連接，所述下排氣口通過管道與冷風機13頂部進口連接，所述冷風機13底部出口通過管道分別與分餾塔11下回流口、柴油儲罐14連接，所述汽油儲罐15頂部通過管道與壓縮機機組16進氣口連接，所述壓縮機機組16排氣口通過管道連接不凝氣儲罐17。

進一步地，還包括水泵18、冷卻塔19及水池20，所述冷卻塔19與水池20連接，所述水泵18進水口通過管道連接水池20，所述水泵18出水口通過管道分別與裂解釜6、出碳系統(tǒng)7、冷凝器12所需冷卻部位的進水口連接，所述裂解釜6、出碳系統(tǒng)7、冷凝器12的排水口分別通過管道連接至水池20。

進一步地，所述大螺桿進料機2、脫氯分流器3、小螺桿進料機5、裂解釜6、催化改質塔9、再沸器10外表面均覆蓋有一層硅酸鋁高溫棉，所述硅酸鋁高溫棉外表面設置有高頻電磁加熱線圈。

進一步地，所述脫氯分流器3、裂解釜6、催化改質塔9、再沸器10、柴油儲罐14、汽油儲罐15、不凝氣儲罐17均設置有壓力表、熱電偶、液位計。

進一步地，所述裂解釜6采用鉸鏈式刮板機構，所述鉸鏈式刮板機構包括傳動軸22、分料盤23、刮板支架24、刮板27及刮碳盤28，所述傳動軸22置于裂解釜21內且同心于裂解釜21，所述傳動軸22上固定有分料盤23、刮板支架24及刮碳盤28，所述刮板支架24設置有多層，所述分料盤23置于裂解釜21進料口處并位于最上層的刮板支架24上方，所述刮碳盤28置于最下層的刮板支架24下方并與裂解釜21底部接觸，所述刮板支架24左右兩端對稱設置有刮板27，所述刮板27通過插銷25固定于刮板支架24上，所述刮板支架24左右兩端邊緣處均設置有限位銷26，所述限位銷26連接于刮板支架24與刮板27之間。

進一步地，所述刮板27上開有S槽29，所述S槽29開設于刮板27上與裂解釜21內壁相連接處。

進一步地，所述出碳系統(tǒng)7為多級閘式出碳系統(tǒng)，所述多級閘式出碳系統(tǒng)包括上螺筒31、上螺桿32、上電動球閥36、傳動軸38、翻板39、出碳過渡罐46、下螺筒47、下螺桿48及下電動球閥50，所述上螺筒31于水平面向上傾斜8-10°放置，所述上螺筒31與上密封填料盒33相連接，所述上密封填料盒33另一端連接上電機機架34，所述上電機機架34另一端連接上減速電機35，所述上螺桿32置于上螺筒31內，所述上螺桿32一端穿過上密封填料盒33、上電機機架34通過聯軸器一與上減速電機35連接，所述上螺筒31下端的出料口與出碳過渡罐46上端的入料口相連，所述出料口與入料口之間設有上電動球閥36，所述出碳過渡罐46上端連接有排氣閥7，所述出碳過渡罐46一側連接有中間密封填料盒40，所述中間密封填料盒40另一端連接中間電機機架41，所述中間電機機架41另一端連接中間減速電機42，所述傳動軸38水平橫置于出碳過渡罐46內，所述傳動軸38一端穿過中間密封填料盒40、中間電機機架41通過聯軸器二與中間減速電機42連接，所述翻板39固定于出碳過渡罐46內的傳動軸38上，所述出碳過渡罐46底端的出口處連接有下螺筒47，所述下螺筒47與下密封填料盒45相連接，所述下密封填料盒45另一端連接下電機機架44，所述下電機機架44另一端連接下減速電機43，所述下螺桿48置于下螺筒47內，所述下螺桿48一端穿過下密封填料盒45、下電機機架44通過聯軸器三與下減速電機43連接，所述下螺筒47另一端連接有下電動球閥50，所述出碳過渡罐46外表面上纏繞有冷卻管49，所述冷卻管49與冷卻水泵連接。

本發(fā)明還提供了一種廢塑料無害化處理方法，包括以下步驟：

1)廢塑料融化過程：將預處理好的廢塑料通過皮帶輸送機1輸送至大螺桿進料機2內，廢塑料在大螺桿進料機2內經過多級加熱融化，溫度為100-250℃，融化后的廢塑料進入脫氯分流器3，脫氯分流器3均勻地將物料分配到兩個小螺桿進料機5內，物料在小螺桿進料機5內再進一步的經過多級加熱融化，溫度為250-450℃，融化后的物料進入裂解釜6，而融化的廢塑料在進入脫氯分流器3內會釋放少量氯化氫氣體，氯化氫氣體通過管道進入堿液中和罐4進行無害化處理；

2)廢塑料裂解、催化改質過程：進入裂解釜6內的廢塑料在裂解釜6高溫的作用下快速裂解氣化，溫度為450-550℃，氣體經裂解釜6頂部管道進入催化改質塔9內，氣體經催化改質后轉化成混合氣進入再沸器10內，而廢塑料在裂解氣化過后會有部分碳粉留在裂解釜6底，碳粉通過出碳系統(tǒng)7進入碳粉收集罐8；

3)混合油分離過程：進入再沸器10的混合油繼續(xù)加熱，溫度控制在300-380℃，加熱后的混合油會產生大量的油氣連續(xù)進入分餾塔11，在分餾塔11內與回流液充分接觸進行傳質傳熱，通過控制分餾塔11塔頂溫度，輕質油品從塔頂流出經冷凝器12冷卻得到汽油和不凝氣體，通過控制分餾塔11塔中溫度，重質油品從塔中流出經冷風機13冷卻得到柴油，不凝氣體由壓縮機機組16壓縮回收進入不凝氣儲罐17。

進一步地，該處理方法中，所述大螺桿進料機2、脫氯分流器3、小螺桿進料機5、裂解釜6、催化改質塔9、再沸器10的加熱均采用高頻電磁加熱控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于保證溫度恒定，其溫差保持在±3℃，且加熱部位均設置有熱電偶以檢測溫度并反饋給控制系統(tǒng)。

進一步地，該處理方法中，還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括水泵18、冷卻塔19及水池20，水泵18通過管道連接對裂解釜6、出碳系統(tǒng)7、冷凝器12所需冷卻降溫部位不間斷的進行循環(huán)供水，再通過回流管道經冷卻塔19回流至水池20。

本發(fā)明同現有技術相比，具有如下優(yōu)點：

(1)采用全密封結構，工作時沒有任何廢氣、廢水、廢渣排出，不會對環(huán)境造成二次污染，徹底的解決了廢塑料無害化處理這一難題，相反可以變廢為寶帶來經濟效益；

(2)本設備處理的原材料廣泛，能處理廢橡膠、油渣、廢塑料，尤其是該設備對廢塑料處理沒有嚴格的分類要求，可以對PP、PE、PS單獨處理，也可以是混合同時處理，其中對PVC含量在少于5％內的廢塑料均可處理，其相對其它裝置而言，實用性更廣泛；

(3)配有氯化氫氣體收集處理系統(tǒng)，因廢塑料品種繁多在分揀處理的時不可能將其完全徹底的進行分類，其中就會有少量的PVC存在，PVC在高溫裂解時會產生氯化氫氣體，氯化氫即有毒有害氣，而且還具有腐蝕性，對設備腐蝕損害比較嚴重，而氯化氫氣體收集處理系統(tǒng)的配套則徹底解決了這一難題，大大提高了安全性，延長了本設備的使用壽命，降低了成本；

(4)本設備設置有兩套裂解爐、兩套冷凝器，并配有柴汽油的分餾裝置，從而使用過程中可以根據原料的供應情況隨意調節(jié)處理量，也可對產出物的比例進行調節(jié)，可以對廢塑料一次加工達到國家標準的汽柴油，不需要傳統(tǒng)的幾遍工序，大大的降低了能耗提高了效率；而催化劑罐采用雙罐裝置，即采用兩套催化改質塔，通過切換技術，不停地調換催化劑，提高了效率；

(5)自動化程度高，采用PLC全自動化控制，可以常年連續(xù)化生產，并且是一體化快裝煉油設備，具有安裝便利、運輸方便、實用性強的特點，克服了目前世界各種廢塑料煉油設備及方法的多種弊端；

(6)反應時間短，瞬間便可裂解，且經濟價值高，能使廢塑料充分裂解，其產生的碳黑能達到300以上，柴油和汽油達到國家標準。

[附圖說明]

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明中裂解釜的結構示意圖；

圖3是圖2中A-A剖視圖；

圖4是本發(fā)明中出碳系統(tǒng)的結構示意圖；

圖中：1、皮帶輸送機 2、大螺桿進料機 3、脫氯分流器 4、堿液中和罐 5、小螺桿進料機 6、裂解釜 7、出碳系統(tǒng) 8、碳粉收集罐 9、催化改質塔 10、再沸器 11、分餾塔 12、冷凝器 13、冷風機 14、柴油儲罐 15、汽油儲罐 16、壓縮機機組 17、不凝氣儲罐 18、水泵 19、冷卻塔 20、水池 21、裂解釜 22、傳動軸 23、分料盤 24、刮板支架 25、插銷 26、限位銷 27、刮板 28、刮碳盤 29、S槽 31、上螺筒 32、上螺桿 33、上密封填料盒 34、上電機機架 35、上減速電機 36、上電動球閥 37、排氣閥 38、傳動軸 39、翻板 40、中間密封填料盒 41、中間電機機架 42、中間減速電機 43、下減速電機 44、下電機機架 45、下密封填料盒 46、出碳過渡罐 47、下螺筒 48、下螺桿 49、冷卻管 50、下電動球閥。

[具體實施方式]

下面結合附圖對本發(fā)明作以下進一步說明：

如附圖1所示，本發(fā)明由皮帶輸送機1、大螺桿進料機2、脫氯分流器3、堿液中和罐4、小螺桿進料機5、裂解釜6、出碳系統(tǒng)7、碳粉收集罐8、催化改質塔9、再沸器10、分餾塔11、冷凝器12、冷風機13、柴油儲罐14、汽油儲罐15、壓縮機機組16、不凝氣儲罐17、水泵18、冷卻塔19及水池20組成，整套設備的各個部件置于由多個鋼制支架組成的框架內，皮帶輸送機與大螺桿進料機料斗連接，大螺桿進料機一端的法蘭與脫氯分流器側面的法蘭連接；脫氯分流器底部設有兩個出料口，兩個出料口通過閥門分別與兩個小螺桿進料機上的法蘭連接；堿液中和罐通過管道、法蘭與脫氯分流器頂部法蘭相連；兩個小螺桿進料機一端法蘭分別與兩個裂解釜側面的法蘭連接，兩個裂解釜于同一水平并列排放。兩個裂解釜底部分別都設置有出料口，兩個出料口分別通過法蘭與兩個出碳系統(tǒng)的進料口連接，兩個出碳系統(tǒng)下部出料口法蘭分別與碳粉收集罐兩側的法蘭連接。催化改質塔分別置于兩個裂解釜上方通過法蘭、閥門、管道與裂解釜頂部法蘭連接；兩個催化改質塔頂部都設置有排氣口，兩個排氣口通過三通管道并成為一個排氣口，此排氣口通過管道、閥門與再沸器頂部法蘭連接；再沸器上設置有分餾塔，分餾塔上設置有兩個排氣口、兩個回流口，分餾塔上排氣口通過法蘭、管道與冷凝器進口法蘭連接，冷凝器出口法蘭通過管道、閥門、三通分別與分餾塔上回流口、汽油儲罐連接；分餾塔下排氣口通過法蘭、管道與冷風機頂部進口法蘭連接，冷風機底部出口法蘭通過管道、閥門、三通分別與分餾塔下回流口、柴油儲罐連接。汽油儲罐頂部法蘭通過管道與壓縮機機組進氣口連接，壓縮機機組排氣口法蘭通過管道、閥門與不凝氣儲罐連接。

其中，大螺桿進料機、脫氯分流器、小螺桿進料機、裂解釜、催化改質塔、再沸器外表均覆蓋有一層硅酸鋁高溫棉，高溫棉外表面設置有高頻電磁加熱線圈；脫氯分流器、裂解釜、催化改質塔、再沸器、柴油儲罐、汽油儲罐、不凝氣儲罐均設置有壓力表、熱電偶、液位計；水泵通過管道與裂解釜、出碳系統(tǒng)、冷凝器所需冷卻部位的進水口連接，再通過排水口經管道、冷卻塔連接至水池。

本發(fā)明的工作過程或處理方法如下所述：

1)廢塑料融化過程：將預處理好的廢塑料通過皮帶輸送機輸送至大螺桿進料機內，廢塑料在大螺桿進料機內經過多級加熱融化，溫度在100℃～250℃之間，融化后的廢塑料進入脫氯分流器，脫氯分流器均勻的將物料分配到兩個小螺桿進料機內，物料在小螺桿進料機內再進一步的經過多級加熱融化(溫度在250℃～450℃之間)，融化后的物料進入裂解爐。融化的廢塑料在進入脫氯分流器內會釋放少量氯化氫氣體，氣體將通過管道進入堿液中和罐進行無害化處理。

2)廢塑料裂解、催化改質過程：進入裂解爐內的廢塑料在裂解爐高溫的作用下快速裂解氣化，(溫度在450℃～550℃之間)氣體經裂解爐頂部管道進入催化改質塔內，氣體經催化改質后轉化成混合氣進入再沸器內。廢塑料在裂解氣化過后會有部分碳粉留在釜底，碳粉通過出碳系統(tǒng)進入碳粉收集罐。

3)混合油分離過程：進入再沸器的混合油繼續(xù)加熱(溫度控制在300℃～380℃之間),加熱后的混合油會產生大量的油氣連續(xù)進入分餾塔，在分餾塔內與回流液充分接觸進行傳質傳熱，通過控制塔頂溫度，輕質油品從塔頂流出經冷凝器冷卻得到汽油和不凝氣體。通過控制塔中溫度，重質油品從塔中流出經冷風機冷卻得到柴油。不凝氣體且由壓縮機機組壓縮回收進入不凝氣儲罐。

本設備的加熱系統(tǒng)為：大螺桿進料機、脫氯分流器、小螺桿進料機、裂解釜、催化改質塔、再沸器的加熱均采用一種特殊的高頻電磁加熱控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能保證溫度的恒定，溫差保持在±3℃，且加熱部位均設置有熱電偶來檢測溫度反饋給控制系統(tǒng)；本發(fā)明通過將傳統(tǒng)加熱改為高頻電磁加熱，從而使裂解釜內裂解的溫度上下相差無幾，裂解充分，處理量亦有較大幅度提升，一般廢塑料不用清洗便可以使用，有力地保護了水環(huán)境不受污染。此外，本設備的冷卻系統(tǒng)為：水泵通過管道連接對裂解釜、出碳系統(tǒng)、冷凝器所需冷卻降溫部位不間斷的進行循環(huán)供水，再通過回流管道經冷卻塔回流至水池；本發(fā)明根據廢塑料處理的技術要求和根據客戶對產品量進行調整，采用雙冷卻器，當催化劑罐內溫度高，液化氣產生多，則只需開啟一只冷卻器；反之，則開啟兩只冷卻器，液化氣就少了，柴油、汽油多了，通過對溫度控制，能使產出的產品比例進行調整。

本發(fā)明中，裂解釜采用鉸鏈式刮板機構，如附圖2和附圖3所示，該鉸鏈式刮板機構包括傳動軸22、分料盤23、刮板支架24、插銷25、限位銷26、刮板27及刮碳盤28，傳動軸置于裂解釜21內且同心于裂解釜體，刮板支架分多層固定于傳動軸上(可根據裂解釜的長度來確定層數)，每層相對旋轉90度，刮板置于刮板支架兩端且對稱，刮板通過插銷固定于刮板支架上，限位銷置于刮板支架左右兩端邊緣處，限位銷連接于刮板支架與刮板之間；分料盤置于第一層刮板之上且固定于傳動軸上，刮碳盤置于最后一層刮板之下與裂解釜底接觸且固定于傳動軸上。其工作過程為：減速電機帶動傳動軸旋轉，分料盤隨傳動軸旋轉、物料由進料口落到分料盤上，在離心力作用下被均勻甩到裂解釜內壁上，物料順著釜壁向下流動、刮板支架隨傳動軸旋轉，旋轉過程中刮板在離心力的作用下向外擴張與裂解釜內壁接觸并旋轉將物料刮離釜壁，第一層未刮下的物料繼續(xù)往下流動、再由第二、第三、第四層刮板刮下，直至將物料全部刮下，刮碳盤板隨傳動軸旋轉將釜底碳粉刮到收集槽內。

該裂解釜中通過采用限位銷作為限位裝置，從而對裂解釜磨削損傷較小，延長了產品的使用壽命，降低了成本；而在刮板上開有S槽29，該S槽開設于刮板上與裂解釜內壁相連接處，S槽的傾斜角度為20-40°，S槽9的深度為15mm，從而當進入裂解釜內塑料溶液，通過懸浮離心刮板，將溶液拋到裂解釜筒體上進行裂解，但還有一部分沒有裂解的溶液就被S槽刮板刮到槽內，S槽釋放速度相對于直槽或斜槽而言，其溶液拋出的速度較慢些，如刮板設置三節(jié)，到了刮板末端一節(jié)，塑料溶液即可全部裂解；而若采用直槽或斜槽，則會有部分沒有裂解的溶液滲到裂解釜底部，其裂解效果相對于S槽就差一些。

本發(fā)明中，出碳系統(tǒng)為多級閘式出碳系統(tǒng)，如附圖4所示，該多級閘式出碳系統(tǒng)由上螺筒1、上螺桿2、上密封填料盒3、上電機機架4、上減速電機5、上電動球閥6、排氣閥7、傳動軸8、翻板9、中間密封填料盒10、中間電機機架11、中間減速電機12、下減速電機13、下電機機架14、下密封填料盒15、出碳過渡罐16、下螺筒17、下螺桿18、冷卻管19、下電動球閥20組成，其連接方式為：上螺筒于水平面向上傾斜8-10度放置，上密封填料盒與上螺筒的法蘭連接，上電機機架與上密封填料盒的法蘭連接，上減速電機與上電機機架的法蘭連接，上螺桿置于上螺筒內、一端穿過上密封填料盒、上電機機架通過聯軸器一與上減速電機連接；上電動球閥上端與上螺筒下法蘭連接，上電動球閥下端與出碳過渡罐頂部法蘭連接，中間密封填料盒與出碳過渡罐一端的法蘭連接，中間電機機架與中間密封填料盒法蘭連接，中間減速電機與中間電機機架法蘭連接，傳動軸水平橫置于出碳過渡罐內、一端穿過中間密封填料盒、中間電機機架通過聯軸器二與中間減速電機連接，翻板且固定于出碳過渡罐內的傳動軸上；下螺筒與出碳過渡罐下端通過焊接連接，下密封填料盒與下螺筒一端的法蘭連接，下電機機架與下密封填料盒法蘭連接，下減速電機與下電機機架法蘭連接，下螺桿置于下螺筒內、一端穿過下密封填料盒、下電機機架通過聯軸器三與下減速電機連接，下電動球閥與下螺筒另一端法蘭連接；出碳過渡罐16上端設有排氣口，排氣口處安裝有排氣閥7；冷卻管纏繞于出碳過渡罐外表面上，冷卻管與冷卻水泵連接。

該出碳系統(tǒng)的工作過程為：打開上電動球閥，開啟上減速電機通過聯軸器一帶動上螺桿旋轉，反應釜內的碳粉隨上螺桿旋轉帶出進入出碳過渡罐內，開啟中間減速電機通過聯軸器二帶動傳動軸與翻板旋轉，關閉上減速電機、上電動球閥，打開排氣閥、下電動球閥，開啟下減速電機通過聯軸器三帶動下螺桿旋轉，碳粉由下電動球閥排出。該出碳系統(tǒng)工作時，冷卻管內始終由冷卻水泵不斷的注入冷卻水在循環(huán)，以達到給出碳過渡罐降溫，上述整個操作過程由PLC自動控制。通過采用上螺桿將裂解釜內碳粉輸送到出碳過渡罐內，當出碳過渡罐顯示碳粉已滿時，關掉裂解釜與出碳過渡罐之間的上電動球閥，使裂解釜處在封閉狀態(tài)，打開出碳過渡罐下端的下電動球閥，開動出碳過渡罐內的翻板或旋轉板，出碳過渡罐內碳粉則會十分通暢地從底端出口排出，通過冷卻裝置，使排出的碳粉不能自燃，且無熱氣(廢氣)排出。

本發(fā)明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。