CN103923669A - 废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置 - Google Patents

Abstract

一种废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，包括由炉体、隔热材料、感应线圈、物料坩埚、测温电偶、升降杆、移动平台和电控柜组成的加热装置；由多个可拆卸冷凝器和油收集器组成的多级冷凝回收装置；由真空管路、轻焦油过滤器、无油真空泵和气体收集袋组成的真空装置。本发明通过快速真空热解手段，将附着在液晶玻璃面板上的有机材料在低真空条件下迅速与含铟玻璃板分离，并将其资源化为热解油；同时，不产生废水废气，并且不向环境释放多环芳烃等有毒产物，实现了热解油的直接回收，免去二次回收成本；减少因管路淤积造成的物料损失和系统堵塞的风险，提高产出，节约维护成本。

Description

废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置

技术领域

本发明涉及废旧液晶面板中液晶与偏光膜的无害化与资源化处理技术领域，具体是一种无害化处理废旧液晶面板中的液晶与偏光膜等有机材料，并将其直接转化成可以利用的热解产物的装置。

背景技术

二十一世纪电子信息技术的发展日新月异，电子产品的人机交互设备也在不断进步。显示器是电子产品中的重要组成部分，作为电子产品向用户输出信息的主要窗口，一直是研究的重点。近几年，其已经从大体积、高辐射、高耗电的阴极管显示屏，发展到节能、低辐射、超薄的液晶显示屏，甚至可触摸液晶显示屏。目前液晶显示器、液晶电视、笔记本电脑、平板电脑和手机是液晶显示屏的主要应用领域。据统计，我国2011年液晶显示器总销售量超过1亿台，是全球最大的台式电脑和显示器市场，也是第三大平板电脑市场和第四大笔记本电脑和上网本市场。全球范围内大尺寸的液晶面板（9寸以上）的出货量达到了7亿280万片，其中液晶电视的出货量达到2亿600万台。而液晶显示产品的寿命一般较短，液晶电视为8～10年，液晶显示器和笔记本电脑、平板电脑的寿命一般仅为3～5年，手机则更短，淘汰周期只有1～3年。如2007年全球共销售笔记本电脑1.03亿台，按5年寿命计算，将在2012年报废。

液晶面板中含有高分子液晶成分，液晶分子为混合型的联苯类棒状分子，并含有氰基、氟、溴等基团，泄漏到环境中，很难降解，会污染生态环境。而液晶面板上的偏光膜也是多层复合有机薄膜，其成分三醋酸纤维素、聚乙烯醇和磷酸三苯酯都是难降解有机物。如果采用焚烧处理会产生大量致癌性的多环芳烃。所以无论填埋或焚烧处理都会对环境造成严重的污染。

目前对液晶显示器回收的研究主要集中在日本、德国和我国台湾地区。处理目标主要集中在面板中贵金属铟的回收，有机材料的分离多是作为获得含铟玻璃的前处理手段。而针对液晶面板中有机材料回收的研究较少。专利《一种废薄膜晶体管液晶显示器资源化处理方法》（李金惠，申请号CN200910024354.9）将液晶显示器在半封闭操作台拆解后，将液晶面板用热冲击老化偏光膜，再手工剥离，之后用洗洁精超声清洗液晶分子，从而得到含铟玻璃。此方法实现了有机材料的分类回收，但是清洗的废水需要进一步处理，而回收到的液晶也没有二次利用的价值。同时手工剥离偏光膜效率低，容易割伤操作人员。专利《液晶显示面板资源化处理方法》（郑正，申请号CN200610088278.4）公开了一种用有机溶剂溶解分离偏光膜和液晶的处理工艺。此方法简单，易操作，但是使用大量有机溶剂，容易造成二次污染，并且处理时间较长，效率不高，不适合大规模处理，且分离后的有机物，仍然需要焚烧或者填埋。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种废旧液晶面板液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置。通过真空热解手段，使液晶和偏光膜等有机材料在真空封闭环境中热解挥发，并在不同冷凝温度分别冷凝，得到不同分子量的轻质油和重油。在高效、环保的分离液晶面板上的有机材料，得到含铟玻璃的同时，实现有机材料的无害化与资源化。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，特点在于其构成包括加热装置、多级冷凝回收装置和真空装置；

所述的加热装置包括炉体、隔热材料、感应线圈、物料坩埚、测温电偶、具有升降杆的移动平台和电控柜；所述的炉体顶部设置有密封圈，且与所述的多级冷凝回收装置的下底面密封接触，所述的炉体通过具有升降杆的移动平台实现与多级冷凝回收装置结合与脱离；所述的感应线圈、物料坩埚和测温电偶由隔热材料承托于炉体内部，测温电偶和感应线圈通过电缆与外部的电控柜连接；

所述的多级冷凝回收装置由多个可拆卸的冷凝器和多个油收集器组成，每个冷凝器均设有冷却液循环进出管路和出油管，每个冷凝器依次连接，所述的油收集器与所述的冷凝器的出油管相连接；

所述的真空装置包括真空管路、轻焦油过滤器、无油真空泵和气体收集袋；所述的真空管路一端与多级冷凝回收装置的顶部连接，另一端依次经所述的轻焦油过滤器和无油真空泵与所述的气体收集袋相连。

所述的物料坩埚为石墨坩埚。

所述的感应线圈采用异形紫铜管绕制。

所述的隔热材料为陶瓷纤维毡。

所述的测温电偶为钨铼丝热电偶。

所述的冷凝器由低到高依次连接，且温度逐渐降低。

所述的油收集器倾斜地固定在冷凝器的下部。

所述的真空管路上设有真空计、真空放气阀和真空蝶阀，用于测量实时真空度和控制加热冷凝段与真空泵的联通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过密封环境下的真空热解，高效、环保的将有机材料从含铟面板上分离，同时将分离的产物直接资源化为可以二次利用的热解油和热解气。

（2）产物无须后续回收工艺。

（3）整个设备不产生废水废气，也不产生多环芳烃等有害物质。

（4）减少因管路淤积造成的物料损失和系统堵塞的风险，提高产出，节约维护成本。

附图说明

图1为本发明废旧液晶面板液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例：

请参阅图1，图1为本发明废旧液晶面板液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置的结构图。如图所示，废旧液晶面板液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，包括由炉体1、隔热材料2、感应线圈3、物料坩埚4、测温电偶5、升降杆6、移动平台7和电控柜14组成的加热装置；由多个可拆卸冷凝器8和油收集器9组成的多级冷凝回收装置；由真空管路10、轻焦油过滤器11、无油真空泵12和气体收集袋13组成的真空装置。

炉体1由升降杆6控制其升降，由移动平台7控制从冷凝回收装置下抽出。抽出后可以取出物料坩埚4进行加料或者倒料操作。炉体上表面设置密封圈，升起后与上方冷凝器下底面接触，达到密封效果。通过降低升降杆6，使炉体1下降后由移动平台7从冷凝塔下方拉出。感应线圈3和物料坩埚4由耐高温绝缘材料承托于炉体内部，炉壁与加热部分的空气填充隔热材料。测温电偶5与感应线圈3通过电缆与电控柜14相连。感应线圈可以使石墨坩埚中的物料快速达到特定的热解温度。所述的物料坩埚4为石墨坩埚，可以被感应线圈3加热来提供热解所需的热量。所述的感应线圈3采用异形紫铜管绕制，最高可以加热到1000℃。所述的隔热材料2采用陶瓷纤维毡。所述的测温电偶5采用钨铼丝热电偶。

可拆卸冷凝器8为分节桶状结构，每节焊接有单独的冷却液循环进出管路与出油管。各冷凝器之间表面贴合，中间设置凹槽与胶圈。多级冷凝回收装置分为多个温度区段，可以实现分类收集不同冷凝温度的热解油。每一个温度区段的冷凝器都可以单独拆卸，便于清理和维护，也可以根据需要随意增加或者减少冷凝塔的区段。每一个冷凝器8可以单独通入循环冷却液，图1中的五个可拆卸冷凝器的循环冷却液温度设定为-5℃，-15℃，-40℃，-78℃和-78℃，位置由低到高，温度逐渐降低。每一个冷凝器设置有油收集器。油收集器9为不锈钢材质杯状结构，与出油管上的杯盖结构真空快速法兰连接。油收集器9具有一定的倾斜度，可以将刚冷凝下来的热解油直接收集起来。

真空管路10为不锈钢管路，弯头与管路等接头均采用真空法兰连接。真空管路10、轻焦油过滤器11、无油真空泵12也由真空法兰连接。气体收集袋13与无油真空泵12由胶管连接。真空管路10上具有真空计、真空放气阀和真空蝶阀，可以测量系统实时真空度和控制加热冷凝段与真空泵的联通。所述的轻焦油过滤器11可以过滤热解气中未能冷却的轻质焦油，保证无油真空泵12的使用寿命。所述的无油真空泵12可以达到极限真空度为低于50Pa，可以将热解气直接排入气体收集袋13。回收的热解气可以直接作为燃气使用。

本发明废旧液晶面板液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置装置的具体工作过程是：

①将一定量的物料加入到物料坩埚4中，利用移动平台7，将炉体运送到回收冷凝装置下方。之后利用升降杆6将炉体1提升至与回收冷凝装置紧密结合，之后利用螺栓固定。

②关闭真空放气阀，开启无油真空泵12和真空管路10上的真空蝶阀。等待电控柜14上的真空读数显示50Pa以下时，连接气体收集袋13，打开冷凝器8的循环水。

③打开加热装置，进行快速热解。冷凝下来的热解油被收集到油收集器9中，热解气被收集到气体收集袋13中。

④等待30分钟热解完全之后，首先取下热解气收集袋13，之后关闭真空管路10上的真空蝶阀，再关闭无油真空泵12。然后用真空放气阀使炉内的气压恢复到大气压，并关闭冷凝液循环系统。取下油收集器9，倒出热解油并储存。

⑤打开锁定炉体1的螺栓，操作升降杆6和移动平台7使炉体离开回收冷凝装置下方，之后取出物料坩埚4，并换下一批物料。

⑥重复上述步骤。

经试验表明，本发明可以在真空度低于50Pa，升温速率大于100℃/min时，在200～300℃之间这个较低的温度下，实现有机物的快速热解，并使热解油的产率最大化，达到节约能源提高经济产出的效果。且由于每一级的冷凝温度是独立的，可以分类收集不同分子量的轻质油和重油，达到一次收集后，直接利用的效果。在满足系统真空要求的同时，完成热解气的回收。

Claims (8)

1.一种废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，特征在于其构成包括加热装置、多级冷凝回收装置和真空装置；

所述的加热装置包括炉体（1）、隔热材料（2）、感应线圈（3）、物料坩埚（4）、测温电偶（5）、具有升降杆（6）的移动平台（7）和电控柜（14）；所述的炉体（1）顶部设置有密封圈，且与所述的多级冷凝回收装置的下底面密封接触，所述的炉体通过具有升降杆（6）的移动平台（7）实现与多级冷凝回收装置结合与脱离；所述的感应线圈（3）、物料坩埚（4）和测温电偶5由隔热材料（2）承托于炉体（1）内部，测温电偶（5）和感应线圈（3）通过电缆与外部的电控柜（14）连接；

所述的多级冷凝回收装置由多个可拆卸的冷凝器（8）和多个油收集器（9）组成，每个冷凝器（8）均设有冷却液循环进出管路和出油管，每个冷凝器（8）依次连接，所述的油收集器（9）与所述的冷凝器（8）的出油管相连接；

所述的真空装置包括真空管路（10）、轻焦油过滤器（11）、无油真空泵（12）和气体收集袋（13）；所述的真空管路（10）一端与多级冷凝回收装置的顶部连接，另一端依次经所述的轻焦油过滤器（11）和无油真空泵（12）与所述的气体收集袋（13）相连。

2.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的物料坩埚（4）为石墨坩埚。

3.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的感应线圈（3）采用异形紫铜管绕制。

4.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的隔热材料（2）为陶瓷纤维毡。

5.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的测温电偶（5）为钨铼丝热电偶。

6.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的冷凝器（8）由低到高依次连接，且温度逐渐降低。

7.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的油收集器（9）倾斜地固定在冷凝器的下部。

8.根据权利要求1所述的废旧液晶面板中液晶与偏光膜的一体式真空热解回收装置，其特征在于，所述的真空管路（10）上设有真空计、真空放气阀和真空蝶阀，用于测量实时真空度和控制加热冷凝段与真空泵的联通。