本發明涉及廢物資源化技術領域，特別指一種聚苯乙烯泡沫塑料熱解制油裝置。
背景技術：
聚苯乙烯泡沫塑料具有質輕、吸震、易成型、價格低等特點，被廣泛應用于電器、儀器儀表、工藝品的防震包裝及快餐食品包裝。它們大多為一次性使用，廢棄量大。由于聚苯乙烯泡沫塑料具有化學性質穩定、密度小、體積大、耐老化、抗腐蝕、難降解等特點，給環境帶來日益嚴重的污染。雖然大眾對聚苯乙烯泡沫塑料所導致污染的認識程度在不斷提高，但由于它極大地方便了人們的日常生活，且目前相應替代品的技術尚未成熟，相信在今后一段時間內，它仍將在人們生活中占有重要的位置。因此，如何解決聚苯乙烯泡沫塑料產量大、回收處理難的問題，是全世界亟待解決的難題。
研究發現，處理和利用廢舊聚苯乙烯泡沫塑料，使之變廢為寶，是有效解決聚苯乙烯泡沫塑料污染問題的根本辦法。然而目前聚苯乙烯泡沫塑料的回收并不樂觀。這主要是由于：一方面，聚苯乙烯泡沫塑料密度低、堆積體積大，導致其儲存和運輸成本增加；另一方面，傳統工藝對泡沫餐盒的量及品質要求較高。一般回收得到的廢棄聚苯乙烯泡沫塑料，例如廢餐盒等，往往含有類似油污等雜質，難以直接利用。如進行清洗，則會導致大量含油廢水產生，增加處理成本，降低收益，在一定程度上抑制了聚苯乙烯泡沫塑料的資源化利用。
針對上述難題，本發明在兼顧“減排”和“產能”重要思想的基礎上，轉換回收思路，將直接回收聚苯乙烯泡沫塑料餐盒調整為利用高溫熱解技術將其轉化為液態苯乙烯單體油進行回收。基于此，本發明設計了一種聚苯乙烯泡沫塑料熱解制油裝置，以實現聚苯乙烯泡沫塑料的減量化和資源化。聚苯乙烯泡沫塑料在特定溫度下熱熔釋放內部氣體達到減量化效果，進一步提高溫度可使聚苯乙烯泡沫塑料熱解為苯乙烯單體，并在冷凝后實現回收，回收的熱解油可作為燃料或原料資源化利用。本裝置有效解決了傳統工藝所具有的投資高、工藝復雜、對聚苯乙烯泡沫塑料數量及品質要求較高的缺點。
技術實現要素：
本發明解決了傳統中的聚苯乙烯泡沫塑料不便運輸、回收率低、難以連續進料、對原料品質要求高等技術問題。
本發明的技術解決方案是提供一種聚苯乙烯泡沫塑料熱解制油裝置，其特殊之處在于：
該裝置包括進料系統、傳動系統，加熱系統、冷凝系統、除臭系統和氧控系統；
其中，進料系統包括聚苯乙烯泡沫塑料破碎裝置及進料口；進料口位于料筒頂部靠近頂端處；傳動系統包括變螺距螺桿及肋片和電機；聚苯乙烯泡沫塑料粗破后從進料口進入料筒頂端處，由電機帶動變螺距螺桿及肋片向料筒末端輸送；變螺距螺桿及肋片的螺距從料筒頂端至末端逐漸減小；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒內輸送過程中逐漸被變螺距螺桿及肋片壓實，并通過聚苯乙烯泡沫塑料間及與變螺距螺桿及肋片、料筒內壁間的摩擦、剪切實現聚苯乙烯泡沫塑料的減容、產熱及升溫；聚苯乙烯泡沫塑料熱解殘渣由末端殘渣槽排放；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒內熱解所需熱量除由聚苯乙烯泡沫塑料間及與變螺距螺桿及肋片、料筒內壁間的摩擦、剪切產生的熱量外還由一套加熱系統提供；加熱系統包括纏繞在料筒外側的電磁感應線圈、電磁感應控制器、溫度探測器、溫控器、保溫棉組成；電磁感應控制器的運行時間由溫控器控制；加熱系統的溫度探測器可設置于檢測孔內；檢測孔位于料筒頂部靠近進料口處；
料筒內聚苯乙烯泡沫塑料熱解產生的熱解氣由冷凝系統收集；冷凝系統包括料筒頂端導氣管、末端導氣管、冷凝管、收液瓶及真空泵；料筒內聚苯乙烯泡沫塑料熱解產生的熱解氣在真空泵提供的負壓下由頂端導氣管及末端導氣管進入冷凝管凝結成粗制苯乙烯溶液后收集于收液瓶；未冷凝廢氣經除臭系統凈化后排放；除臭系統包括盛裝活性炭或有機吸附劑的若干吸收瓶或者其他功能類似的空氣凈化系統組成；頂端導氣管位于料筒頂部靠近進料口處；頂端導氣管與進料口的距離為料筒長度的1/15～1/2處，且設置于進料口與檢測孔之間；末端導氣管位于料筒末端頂部；
本裝置氧控系統包括頂端導氣管、末端導氣管、壓力表及閥門、壓力表及閥門、氧氣在線監測儀；氧氣在線監測儀的氧氣探頭設置于檢測孔內。
進一步的，檢測孔與進料口的距離為料筒長度的1/10～2/3；料筒內溫度由加熱系統溫控器控制在250～600℃；料筒的聚苯乙烯泡沫塑料容積負荷為2～200kg-聚苯乙烯泡沫塑料/m3-料筒體積·h；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒內的停留時間為0.5～5h。
進一步的，本裝置所處理的聚苯乙烯泡沫塑料無需徹底清洗，亦無需干燥。
進一步的，所述需處理聚苯乙烯泡沫塑料可為原始未經處理的聚苯乙烯泡沫塑料，亦可為原始聚苯乙烯泡沫塑料經105～150℃熔融消泡處理后的冷卻固體。
進一步的，所述變螺距螺桿及肋片由可通過電磁感應產熱的材料構成，例如不銹鋼、碳素鋼、普碳鋼等，且變螺距螺桿及肋片表面通過電鍍或負載等方式牢固附著煤渣、氧化鈣、氧化鋇等固體堿或三氧化二氯等金屬氧化物上以降低熱解溫度。
進一步的，所述加熱系統的溫度探測器和氧控系統中氧氣在線監測儀的氧氣探頭可設置在同一個檢測孔中，亦可設置于不同的檢測孔中；當設置于不同的檢測孔時，每個檢測孔距進料口的距離均大于頂端導氣管與進料口的距離；每個檢測孔與進料口的距離均為料筒長度的1/10～2/3。
進一步的，當料筒內氧氣探頭檢測處氧氣濃度高于0.5～2％時，調節頂端導氣管管路中的壓力表閥門和末端導氣管管路中的壓力表閥門，提高頂端導氣管的真空度以減低料筒內氧氣濃度，利用熱解氣體作為保護氣進行熱解；裝置運行時，通過調節壓力表閥門和壓力表閥門，使頂端導氣管管路中的真空度為末端導氣管管路中的真空度的20～500倍。
本發明的上述技術方案的有益效果如下：
(1)本裝置可實現連續進料，便于實際生產；
(2)本裝置可通過對聚苯乙烯泡沫塑料的壓實、摩擦、剪切提高聚苯乙烯泡沫塑料的熱傳導性能并產生部分熱量，降低熱解所需外部供熱，降低能耗；
(3)本裝置對聚苯乙烯泡沫塑料品質要求不高，無需徹底清洗及干燥，可降低二次污染物的排放；
(4)本裝置通過設置料筒兩端真空度，利用聚苯乙烯泡沫塑料的熱解氣體作為保護氣進行熱解，降低了生產成本。
(5)本裝置對聚苯乙烯泡沫塑料熱解效率高，回收苯乙烯含量高于60％，且工藝簡單，運行維護較容易。
附圖說明
圖1為本發明的一種聚苯乙烯泡沫塑料熱解制油裝置結構示意圖。
[主要元件符號說明]
1-進料口；2-變螺距螺桿及肋片；3-電機；4-殘渣槽；5-料筒；6-頂端導氣管；7-末端導氣管；8-檢測孔；9-壓力表及閥門；10-壓力表及閥門；11-冷凝管；12-收液瓶；13-吸收瓶；14-真空泵。
具體實施方式
為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
如圖1所示，為本發明一種聚苯乙烯泡沫塑料熱解制油裝置結構示意圖，該裝置包括進料系統、傳動系統，加熱系統、冷凝系統、除臭系統和氧控系統；
其中，進料系統包括聚苯乙烯泡沫塑料破碎裝置及進料口1；進料口位于料筒5頂部靠近頂端處；傳動系統包括變螺距螺桿及肋片2和電機3；聚苯乙烯泡沫塑料粗破后從進料口1進入料筒5頂端處，由電機3帶動變螺距螺桿及肋片2向料筒5末端輸送；變螺距螺桿及肋片2的螺距從料筒5頂端至末端逐漸減小；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒5內輸送過程中逐漸被變螺距螺桿及肋片2壓實，并通過聚苯乙烯泡沫塑料間及與變螺距螺桿及肋片2、料筒內壁間的摩擦、剪切實現聚苯乙烯泡沫塑料的減容、產熱及升溫；聚苯乙烯泡沫塑料熱解殘渣由末端殘渣槽4排放；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒5內熱解所需熱量除由聚苯乙烯泡沫塑料間及與變螺距螺桿及肋片2、料筒內壁間的摩擦、剪切產生的熱量外還由一套加熱系統提供；加熱系統包括纏繞在料筒5外側的電磁感應線圈、電磁感應控制器、溫度探測器、溫控器、保溫棉組成；電磁感應控制器的運行時間由溫控器控制；加熱系統的溫度探測器可設置于檢測孔8內；檢測孔8位于料筒5頂部靠近進料口1處；檢測孔8與進料口1的距離為料筒5長度的1/10～2/3；料筒5內溫度由加熱系統溫控器控制在250～600℃；料筒5的聚苯乙烯泡沫塑料容積負荷為2～200kg-聚苯乙烯泡沫塑料/m3-料筒體積·h；聚苯乙烯泡沫塑料在料筒5內的停留時間為0.5～5h；
料筒5內聚苯乙烯泡沫塑料熱解產生的熱解氣由冷凝系統收集；冷凝系統包括料筒5頂端導氣管6、末端導氣管7、冷凝管11、收液瓶12及真空泵14；料筒5內聚苯乙烯泡沫塑料熱解產生的熱解氣在真空泵14提供的負壓下由頂端導氣管6及末端導氣管7進入冷凝管11凝結成粗制苯乙烯溶液后收集于收液瓶12；未冷凝廢氣經除臭系統凈化后排放；除臭系統包括盛裝活性炭或有機吸附劑的若干吸收瓶13或者其他功能類似的空氣凈化系統組成；頂端導氣管6位于料筒5頂部靠近進料口1處；頂端導氣管6與進料口1的距離為料筒5長度的1/15～1/2處，且設置于進料口1與檢測孔8之間；末端導氣管7位于料筒5末端頂部；
本裝置氧控系統包括頂端導氣管6、末端導氣管7、壓力表及閥門9、壓力表及閥門10、氧氣在線監測儀；氧氣在線監測儀的氧氣探頭設置于檢測孔8內；當料筒5內氧氣探頭檢測處氧氣濃度高于0.5～2％時，調節頂端導氣管6管路中的壓力表閥門9和末端導氣管7管路中的壓力表閥門10，提高頂端導氣管6的真空度以減低料筒5內氧氣濃度，利用熱解氣體作為保護氣進行熱解；裝置運行時，通過調節壓力表閥門9和壓力表閥門10，使頂端導氣管6管路中的真空度為末端導氣管7管路中的真空度的20～500倍。
實施例1
采用上述裝置對聚苯乙烯泡沫塑料進行處理。聚苯乙烯泡沫塑料取自某超市垃圾桶，未進行清洗。聚苯乙烯泡沫塑料經破碎后投入反應裝置，進料負荷為5kg-聚苯乙烯泡沫塑料/m3-料筒體積·h。反應裝置溫度通過電磁感應溫控器控制在450℃。聚苯乙烯泡沫塑料在反應裝置內的停留時間為1h。檢測孔與進料口的距離為料筒長度的1/10，頂端導氣管與進料口的距離為料筒長度的1/15。頂端導氣管管路中的真空度為末端導氣管管路中的真空度的50倍。本裝置在上述操作條件下，聚苯乙烯泡沫塑料裂解率為45％，苯乙烯在冷凝的粗制苯乙烯溶液中濃度為65％。
實施例2
使用實施例1相同的裝置，反應裝置溫度通過電磁感應溫控器控制在500℃。聚苯乙烯泡沫塑料在反應裝置內的停留時間為2h。其他條件與實施例1相同。按上述操作條件，聚苯乙烯泡沫塑料裂解率為75％，苯乙烯在冷凝的粗制苯乙烯溶液中濃度為70％。
實施例3
使用實施例1相同的裝置，反應裝置溫度通過電磁感應溫控器控制在550℃。其他條件與實施例2相同。按上述操作條件，聚苯乙烯泡沫塑料裂解率為90％，苯乙烯在冷凝的粗制苯乙烯溶液中濃度為68％。
實施例4
本實施例中，反應裝置的變螺距螺桿及肋片負載煤渣，負載率為50g/m2。其他條件與實施例2相同。按上述操作條件，聚苯乙烯泡沫塑料裂解率為92％，苯乙烯在冷凝的粗制苯乙烯溶液中濃度為80％。
實施例5
本實例中，聚苯乙烯泡沫塑料先經120℃熔融消泡處理2min后冷卻成固體。冷卻后固體經破碎后投入反應裝置，進料負荷為50kg-聚苯乙烯泡沫塑料/m3-料筒體積·h。其他條件與實施例4相同。按上述操作條件，聚苯乙烯泡沫塑料裂解率為89％，苯乙烯在冷凝的粗制苯乙烯溶液中濃度為78％。
本裝置將變螺距擠壓與電磁感應加熱原理有機結合，通過螺距漸縮、電磁感應產熱和裝置前后端真空度保證較高熱解氣回收率，有效解決傳統工藝所具有的投資高、工藝復雜、對泡沫塑料數量及品質要求較高的缺點，具有連續進料、高效熱解、裝置簡單、占地面積小、環境污染小等優點。本裝置設計思路契合國家節能減排和可持續發展的理念，具有較為廣闊的應用前景。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。