CN102690667A - 废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法 - Google Patents

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郭晓亚
李守光
钱光人
朱萍
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Abstract

本发明涉及废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解生成可燃性物质的方法，属于热解化工技术领域。本发明的具体步骤为：取一定量颗粒大小的聚氨酯原料置于设备喂料装置中，然后盖上密封盖，通过喂料器进行喂料。然后打开载气开关并调节载气流量，调节好温度加热，温度范围在900～1100℃，向冷凝装置中通入冷凝水。在加热温度达到设定值后，用集气袋收集气体，系统恒温2小时，之后待温度冷却下来，收集液体和固体的物质。本发明不仅解决了废旧聚氨酯所占空间体积庞大问题，同时所生成的产物又具有二次利用的价值 ，是降低废旧聚氨酯污染，增加利润的一条有效途径。

Description

废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法
技术领域
本发明涉及废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解生成可燃性物质的方法，属于热解化工技术领域。
背景技术
随着科技进步和生活水平提高，电子产品迅速普及到千家万户、每个人的手中。由于科技发展，电子产品的更新周期越来越短，淘汰速度越来越快，但是，人们在享受高科技成果带来的种种好处的同时，也产生了大量的电器产品废弃物，这些电子垃圾污染会渐渐侵蚀和危害我们的生存环境。聚氨酯便是电子废弃物中拆卸获得的一类垃圾。聚氨酯( PU)材料因其可发泡性、弹性、耐磨性、耐低温性、耐溶剂性、耐生物老化等优良性能而广泛应用于机电、船舶、航空、车辆、电器中。随着人类生活水平的提高，电器的种类也日益繁多，其中聚氨酯用量也在增加，因此聚氨酯的产量与日俱增,从而也产生了大量废弃物,包括生产中的边角料和使用老化报废的各类PU 材料,在电器回收中，拆卸后废弃聚氨酯因为体积大，不易囤放，成为电器回收企业的一个难题，因此废旧PU的回收利用成为迫切需要解决的问题。
传统的回收处理方法是填埋法和焚烧法。但掩埋法必须在一定的温度湿度下并且经过很长一段时间才能逐渐分解，并且该法占用土地，消耗资源；焚烧法是聚氨酯在一定的条件下进行燃烧并产生热量，但在焚烧过程中会产生大量的有毒气体，污染环境。
热解气化焚烧技术是近几年应用于固体废弃物处理的一种新技术。热解气化是指有机可燃物在无氧或缺氧的条件下，加热到500℃以上，通过热化学反应使有机物的化学键断裂，由大分子的有机物转化为小分子的可燃气体（CO,CH4,H2,CnHm……）和残炭及灰分的热化学转化技术。热解气化焚烧技术在工业上的广泛应用是由于此技术具有以下优点：处理彻底、无遗漏;获取能源、有效利用;密闭式自动化管理;环境友好、无污染. 目前，热解气化焚烧技术已经在各种废弃物的处理上得到了工业应用：农业废弃物热解气化焚烧发电，医疗废弃物无害化处理，工业废弃物处理和能源利用，这充分说明热解气化焚烧技术在工业固废减量化，无害化处理和综合利用方面是可行和有前景的。
发明内容
本发明的目的是提供废旧聚氨酯在自行设计的高温固定床反应器中热解的方法，为工业生产固体废弃物资源化利用开辟了一条新的途径。
本发明一种废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法，其特征是有以下的过程和步骤：
a．  首先将废旧聚氨酯粉碎，过筛，要求的粒径为3～4目；称取一定量的试样放入炉内的炉管中；
b．              先用氮气载气将炉内管中的空气排出，然后再输入空气，或者直接输入清洁干燥的空气载气；载气的通入流量为140～240L/h；
c． 采取程序升温进行加热，加热温度为900～1100℃，并在此无难度下恒温2h；然后冷却24h；使热解气中的可凝物充分冷凝下来，收集于热解液收集器中。
本发明一种废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法所用的固定床反应器，包括有：炉管、加热炉、螺旋喂料器、控制柜、旋风分离器、冷凝器、焦油收集器、鼓风机、灰分收集器；炉管位于加热炉的中心位置，其上端有螺旋喂料器装置进行喂料，左侧为控制柜，下端一侧设有风管和鼓风机，炉管最低端为灰分收集器，在炉管上方气体出口处有旋风分离器和冷凝器使热解气充分冷凝，降落在焦油收集器中。
本发明的运作过程
    将原料（颗粒或者粉末）倒入装料漏斗中，盖上盖子。原料通过螺旋喂料器持续喂料进入炉管中，通过加热炉对原料进行加热反应。反应后的固体产物和沸点较高的液体产物落到设备底部的装料箱或灰分收集器中，待反应结束，温度降到室温后，拆卸下来取出固体液体产物。气体产物则通过装置管道经过一个冷凝器，沸点较低的气体经过降温冷凝成液体，储存在冷凝器下面的小装料管中，待反应结束，温度降到室温后，打开阀门进行收集。经过冷凝器的气体通过排气管排出到室外，必要时可以通过集气袋进行收集。
本发明方法的优点为：在本发明中废旧聚氨酯原料来自于廉价的废旧冰箱的保温材料，由于原料体积庞大且难以降解，在环境中会存在数十年甚至上百年，势必会给环境带来严重的破坏，本发明则利用简单的热解处理处理过程，将聚氨酯空间体积缩小至原来体积的8%以下，并且产生的气体中含有可燃性气体，从而使能量进行二次利用，产生的焦油也具有很高的热值，固体焦炭可以进行处理制备活性炭，原料价廉易得且产品具有广阔的市场前景，是极具社会效益和经济效率的工业化发展道路。
附图说明
图1为本发明固定床反应器的简单示意图。图2为本发明废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的流程图。
具体实施方式
现将本发明的实例具体叙述于后。 
实施例1
    在实施例中采用了本发明的固定床反应器。
本实施例中的工艺过程和步骤如下：
取214g粒径为3目-7目的聚氨酯样品置于设备喂料装置中，打开喂料器，将料进入炉膛内，然后盖上密封盖。通10min氮气载气排出炉管中空气，然后通入清洁干燥的空气空气载气通入流量为140L/h，加热。
在实施例中采用了本发明的固定床反应器
本发明一种废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法所用的固定床反应器，包括有：炉管1、加热炉2、螺旋喂料器3、控制柜4、旋风分离器5、冷凝器6、焦油收集器7、鼓风机8、灰分收集器9；炉管1位于加热炉2的中心位置，其上端有螺旋喂料器3装置进行喂料，左侧为控制柜4，下端一侧设有风管和鼓风机8，炉管最低端为灰分收集器9，在炉管上方气体出口处有旋风分离器5和冷凝器6使热解气充分冷凝，降落在焦油收集器7中。在炉管1的顶部和中部还设有电热偶T。采取程序升温，目标温度为1000oC。在加热温度达到设定值后，系统恒温2hour，之后冷却一天。为使热解气中的可凝物质充分冷凝下来，采用了水冷凝器，在冷凝器下方有热解液收集管，接收冷凝下来的液体产物。最后得到气体产率为56%（气体产率为50%时，聚氨酯的空间体积就减小为原来体积的8%），液体产率为37.6%。
实施例2
    本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例1完全相同。所不同的是：将载气换成直接清洁干燥的空气，将空气流量调节为240L/h，温度调节为900℃。最后所得气体产率为63%，液体产率为35.1%。
实施例3
    本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例2完全相同。所不同的是：将空气流量调节成140 L/h，温度调节为1000℃。最后所得气体产率为59%，液体产率为37.9%。
实施例4
  本实施例中的工艺过程和步骤与上述实施例2完全相同。所不同的是：取原料粒径为7～14目的聚氨酯粉末，空气载气流量为240L/h，目标温度为900℃。最后所得气体产率为62%，液体产率为37%。

Claims (2)

1.一种废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法，其特征是有以下的过程和步骤：
a．首先将废旧聚氨酯粉碎，过筛，要求的粒径为3～4目；称取一定量的试样放入炉内的炉管中；
b．先用氮气载气将炉内管中的空气排出，然后再输入空气，或者直接输入清洁干燥的空气载气；载气的通入流量为140～240L/h；
c．采取程序升温进行加热，加热温度为900～1100℃，并在此无难度下恒温2h；然后冷却24h；使热解气中的可凝物充分冷凝下来，收集于热解液收集器中。
2..一种废旧聚氨酯在固定床反应器中高温热解的方法所用的固定床反应器，包括有：炉管（1）、加热炉（2）、螺旋喂料器（3）、控制柜（4）、旋风分离器（5）、冷凝器（6）、焦油收集器（7）、鼓风机（8）、灰分收集器（9）；其特征是：炉管（1）位于加热炉（2）的中心位置，其上端有螺旋喂料器（3）进行喂料，左侧为控制柜（4），下端一侧设有风管和鼓风机（8），炉管最低端为灰分收集器（9），在炉管上方气体出口处连有旋风分离器（5）和冷凝器（6），使热解气充分冷凝，降落在焦油收集器（7）中。
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