廢塑料快速解聚液化的方法及裝置與流程

本發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：

廢塑料是全球公認的白色污染，對環境安全以及人類健康產生著巨大的威脅。全球每年產生廢塑料約3億噸，發達國家的廢塑料以轉移的方式輸送到境外，也就是將污染轉移到了境外。中國年產廢塑料約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，給環境造成了極大的污染負擔，是環境治理的重大難題。

塑料是石化產品，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生大量的粘接，并隨著熱裂解的進程，形成了牢固粘接的結焦，當結焦達到一定程度時，熱裂解必須停止，并需要立即清除結焦，恢復系統工作能力。在清焦過程中大量的氣體無組織釋放到外界，造成嚴重的環境污染。另外，由于結焦的存在，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行，加熱速度比較慢，廢塑料解聚液化時間比較長，更進一步增加了結焦的幾率，影響了解聚液化的效果。

廢塑料成分比較復雜，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，不能夠發生電磁感應，因此直接用感應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鍵。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，本發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廢塑料煉油中產生結焦、嚴重污染等環境問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括：提供一種廢塑料快速解聚液化的方法，其包括：設置加熱解聚爐體，先使該加熱解聚爐體抽真空，然后從下往上充入保護氣體；對該加熱解聚爐體的設定區域形成加熱，使該設定區域達到設定溫度，能夠使得進入該設定區域的廢塑料不經過熔化過程而直接轉變成氣體；然后，采用從上往下落料的方式向該設定區域供給廢塑料，同時利用該保護氣體向上托浮的作用，以減緩廢塑料通過該設定區域的速度；將蒸發的氣體由該加熱解聚爐體送出，再經冷凝液化制得液化油；以及將廢塑料未氣化的殘渣由該加熱解聚爐體送出。

在一些實施例中，將廢塑料落料通過該設定區域完成解聚氣化的時間控制在8秒鐘以內。

在一些實施例中，將該設定區域上升至470℃的加熱過程控制在10分鐘以內。

在一些實施例中，采用螺旋物料傳輸機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的螺距來實現物料輸送中階段性高密度擠壓，以達到廢塑料傳輸中的密封。

在一些實施例中，在抽真空之前，首先給該螺旋物料傳輸機加入廢塑料粉末，驅動該螺旋物料傳輸機使塑料粉末在螺桿小螺距處形成擠壓密封，以保證系統密封。

在一些實施例中，當保護氣體的壓力達到1個大氣壓時，才開始對該設定區域進行加熱。

在一些實施例中，未氣化的殘渣落到該加熱解聚爐體的底部后，先被轉送到殘渣冷卻倉中，待物料冷卻到80℃以下后，可以將殘渣排出。

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

在一些實施例中，所述的設定溫度為470℃；所述的保護氣體為氮氣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案還包括：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，其加熱主體為感應線圈；加熱解聚爐體的頂部連接真空排氣系統，并由氣體導出管連接水冷系統；在加熱解聚爐體的上部插入螺旋物料傳輸機，用于給該加熱解聚爐體供應物料；加熱解聚爐體的底部插入物料傳輸機，用于將廢塑料未氣化的殘渣由該加熱解聚爐體送出；制氮機，用于向該加熱解聚爐體供給氮氣；加熱解聚爐體的頂部連接有氣體導出管，該氣體導出管連接水冷系統；其中，在該水冷系統的出口端有兩個輸出管：一個是冷凝液體輸出管直接連接液體回收罐，另一個是不冷凝氣體輸出管，直接該連接制氮機的進氣口。

與現有技術相比，本發明的廢塑料快速解聚液化的方法及裝置，通過巧妙地設置加熱解聚爐體，并使其設定區域加熱到足以廢塑料不經過熔化過程而直接轉變成氣體的溫度，結合利用保護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廢塑料煉油中產生結焦、嚴重污染等環境問題。

附圖說明

圖1為本發明廢塑料快速解聚液化的裝置的結構示意圖。

具體實施方式

現結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細說明。

塑料沒有固定的熔點和沸點，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℃，塑料將不經過熔化過程而直接轉變成氣體，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進入催化反應塔中，直接完成廢塑料煉油過程。本發明采用電感應加熱方式，使用的頻率為中頻1000—2500Hz，可以實現加熱區域內在10分鐘內溫度上升至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氣體，因此在進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。為了保證廢塑料解聚后的氣體正常輸出，在給系統抽真空斷絕氧源之后，需要向系統內充入保護性氣體。本發明選擇高純氮氣作為保護性氣體，充氣壓力略高于大氣壓。在系統內部建立保護氣體循環，向系統內輸入保護氣體時從爐體下方輸入，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，廢塑料的形態為2mm以下顆粒或者0.5mm以下絲或者薄膜碎片，落料時通過高溫區的時間為5—8秒鐘，由此估算得出高溫區的長度為5—7米。

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

該裝置的工作流程大致包括：

粉末材料螺旋輸送機4采用中間螺距小、兩端螺距大的螺旋傳輸密封結構；在裝置工作前，首先給粉末材料螺旋輸送機4加入廢塑料粉末，驅動粉末材料螺旋輸送機4使塑料粉末在螺桿小螺距處形成擠壓密封，以保證系統密封；在裝置工作時，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內充入高純氮氣，當氮氣壓力達到1個大氣壓時，開始給感應線圈2供電加熱。

當爐溫上升到470℃后，向粉末材料螺旋輸送機4連續供應廢塑料粉碎顆粒，塑料顆粒經過粉末材料螺旋輸送機4傳輸后以離散狀態輸入到加熱解聚爐體1中，并自然下落；受不斷輸入的保護氣體向上托浮的作用，廢塑料顆粒緩慢下落通過感應線圈2創造的高溫區，在高溫區中塑料被逐漸蒸發成氣體，過了高溫區后，未氣化的殘渣落到加熱解聚爐體1的底部，被粉末材料輸送機5輸送到加熱解聚爐體1的爐體外部的殘渣冷卻倉12中，待物料冷卻到80℃以下后，可以將殘渣排出。

廢塑料被蒸發氣化后的氣體與保護氣體一起向加熱解聚爐體1的頂部輸送，進入氣體導出管6后經過水冷系統7，塑料解聚氣化的氣體被冷凝成液體，經過冷凝液體輸送管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11中，再經過輸送管道13重新輸送到加熱解聚爐體1中。

按照上述的這個工作程序連續供應廢塑料顆粒，即可形成連續化生產。廢塑料解聚液化后的主要產物是烯烴，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烴（芳香烴），殘渣主要成分為炭渣，混有少量的塑料無機添加劑成分。廢塑料解聚液化后的液化油可以充當原油使用。

采用本發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：通過巧妙地設置加熱解聚爐體，并使其設定區域加熱到足以廢塑料不經過熔化過程而直接轉變成氣體的溫度，結合利用保護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廢塑料煉油中產生結焦、嚴重污染等環境問題。液化率可以超過90%，液化速度可以控制在1秒鐘內，解聚液化過程可實現連續化生產，為廢塑料煉制可再生燃料油奠定了基礎。

應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改和替換，都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。