CN104650380B - 一种废旧塑料脱卤装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧塑料脱卤装置及其使用方法，装置包括进料装置、水热处理设备和固液分离设备，所述进料装置与水热处理设备连接，所述水热处理设备与固液分离设备连接。使用方法是将废旧塑料与石灰、生物质及水混合，在水热处理设备中不断搅拌，保温、保压一段时间后完成水热处理过程，把水热处理后的塑料进行固液分离，除去水分得到产品。本发明的装置及使用方法能耗低、降解快，并且降低了塑料焚烧中可能出现的氯腐蚀和二噁英污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种废弃塑料的无害化处理、资源化利用的方法，尤其涉及一种含卤素废旧塑料脱卤的装置及方法。
背景技术
塑料制品约占废弃物含量的30％～40％，而大多数塑料制品中通常添加有不同用量和不同类型的卤素以满足不同的用途。例如，为降低生产成本，提高产品的燃点，往往会在PVC制品中添加氯。另一方面，为使塑料产品具有阻燃的效果，几乎所有电子电器的塑料产品添加溴。卤素在不同类型的塑料制品中起着独特的作用，但与此同时，卤素的存在也给废旧塑料处理处置以及资源化利用带来很大难题。
含卤废旧塑料的处理通常有深埋、焚烧、再利用等三种方式。然而，每种方式都有自身的缺点，如深埋虽然投资少、操作简单，但卤素的存在使得低水平的填埋方案不可行，且浪费土地资源。焚烧可省去废旧塑料的前期分离工作，但设备投资大，成本高，且若控制不当，焚烧过程中会排放剧毒的二噁英及多氯联苯类致癌物质。由于废旧塑料中往往有多种材料杂质混在一起，组分复杂，识别分离困难，其再利用也受到限制。当前，塑料裂解由于可以产生煤油、柴油和汽油等液体燃料或气体产物而受到青睐，但这种处理方法也面临着脱卤的难题。因此，含卤塑料的处理已成为环境保护和资源利用的国际性问题，脱卤在废旧塑料资源化利用中具有关键性的作用，并成为国内外研究的热点。
由于废旧塑料的复杂性和卤素的多样性，各种脱卤技术仍处于初级的理论研究阶段，离工业技术的应用还有很大的差距，开发高效清洁、工艺简单的废旧塑料脱卤技术有着重要的现实意义和理论价值。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种废旧塑料脱卤装置及其使用方法，能耗低、降解快，并且降低了塑料焚烧中可能出现的氯腐蚀和二噁英污染的问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种废旧塑料脱卤装置，包括进料装置、水热处理设备和固液分离设备，所述进料装置与水热处理设备连接，所述水热处理设备与固液分离设备连接。
一种废旧塑料脱卤装置的使用方法，具体操作步骤如下：
a)混合搅拌：将废旧塑料放进进料装置，再添加石灰、生物质和水，搅拌形成混合物；
b)水热处理：将步骤a)中的混合物通入水热处理设备，保温、保压、搅拌，完成水热处理过程；
c)脱水：将步骤b)中处理后得到的塑料通入至固液分离设备完成固液分离；
d)产品：将步骤c)中分离出的固体即为产品。
优选的，所述进料装置内的废旧塑料、生物质、石灰/NaOH和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10。
优选的，所述混合物在水热处理设备中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟。
优选的，所述水热处理设备的保温方式包括直接加热、间接加热或者两者的组合；特别优选地，采用蒸汽直接加热，此时原料无需与水混合。
优选的，所述生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便中的一种或多种。
优选的，所述固液分离设备的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合。
优选的，步骤d)分离出的产品增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子。
有益效果：本发明的构思在于利用水热中水发生的质子催化、亲核反应、氢氧根离子催化、自由基反应，以及特定条件下水所起的酸碱催化剂作用使废旧塑料中的有机卤素发生热水解，在木质素和调节剂的双重作用下实现有机卤素向无机卤素的转化。
与现有技术相比，本发明的废旧塑料脱卤装置和工艺方法简单，具有高度的集成性，有效地降低了操作难度，解决了以往工艺中因塑料种类繁多而难于分选的问题。同时，该工艺反应温度低，相应降低了对设备的要求，从而降低了操作成本。对于电子垃圾，该方法在实现废旧塑料脱卤的同时有效实现了金属和塑料的分离，减少贵金属回收成本，大大提高了废旧塑料资源化利用的价值。对于一些有毒、有害、含致病菌的废旧塑料，高温高压的水热环境完全可将其中的各种致病菌杀死，生产出无污染、无病害的脱卤产品，因而，该方法具有很好的应用前景。
附图说明
附图1为本发明装置连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，一种废旧塑料脱卤装置，包括进料装置1、水热处理设备2和固液分离设备3，所述进料装置1与水热处理设备2连接，所述水热处理设备2与固液分离设备3连接。
利用本发明废旧塑料脱卤装置的操作步骤，具体如下：
a)混合搅拌：将废旧塑料放进进料装置1，再添加石灰、生物质和水，搅拌形成混合物，所述生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便等的一种或多种；
b)水热处理：将步骤a)中的混合物通入水热处理设备2，保温、保压、搅拌，完成水热处理过程；
c)脱水：将步骤b)中处理后得到的塑料通入至固液分离设备3完成固液分离；
d)产品：将步骤c)中分离出的固体即为产品。
步骤d)分离出的产品增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子，产品氯含量可进一步降低。
在上述步骤a)中所述进料装置内的废旧塑料、生物质、石灰(或NaOH)和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10。
在上述步骤b)中所述混合物在水热处理设备2中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟。其中，所述水热处理设备2的保温方式包括直接加热、间接加热或者两者的组合以及采用蒸汽直接加热，本发明优选采用蒸汽直接加热，此时废旧塑料无需再与水混合。
在上述步骤d)中所述固液分离设备3的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合，本发明优选采用离心分离，效果为最好。
具体实施例：
实施例一：以城市生活垃圾(MSW)为例：
步骤一：废旧塑料的氯含量1.5％或15000ppm，其中，有机氯为1.2％，无机氯含量为0.3％，在进料装置1中投入生物质与废旧塑料的质量比80：20作混合物原料，不加石灰；
步骤二：将步骤一种的混合物装入水热处理设备2，接着通入饱和蒸汽加热，在温度为210℃、压力为2.0MPa的条件下水热处理90分钟；
步骤三：待保温、保压结束后通入固液分离设备3中(本发明优选离心机对产品实行固液分离)进行固液分离,测定固、液两相中的氯元素含量，得固相产品中有机氯的含量降至0.15％，有机氯的去除率高达87.5％。
步骤四：得到的固体即为产品。
实施例二：以聚氯乙烯PVC为例
步骤一：聚氯乙烯PVC的氯含量为56.8％，在进料装置1中投入PVC与CaO和水按质量比10:4:100作混合物原料，不加生物质；
步骤二：将步骤一种的混合物装入水热处理设备2，间接加热水热处理设备，使混合物在温度为200℃、压力为1.8MPa的条件下水热处理180分钟；
步骤三：待保温、保压结束后通入固液分离设备3中(本发明优选离心机对产品实行固液分离)进行固液分离,测定固、液两相中的氯元素含量，得固相产品中有机氯的含量降至31.9％，氯的去除率高达43.74％。
步骤四：得到的固体即为产品。
实施例三：以聚氯乙烯PVC为例
步骤一：聚氯乙烯PVC的氯含量为56.8％，在进料装置1中投入PVC与木屑、CaO和水按质量比10:100:2:100作混合物原料，此时混合物中氯的含量为5.07％(干基)；
步骤二：将步骤一种的混合物装入水热处理设备2，间接加热水热处理设备，使混合物在温度为260℃、压力为4MPa的条件下水热处理5分钟；
步骤三：待保温、保压结束后通入固液分离设备3中(本发明优选离心机对产品实行固液分离)进行固液分离,测定固、液两相中的氯元素含量，得固相产品中有机氯的含量降至3.2％，氯的去除率高达36.88％。
步骤四：将步骤三中的固体与清水按1:5混合、搅拌、固液分离，反复洗涤5次，测得固体中氯含量降至1.9％，氯的去除率为62.5％。
步骤五：得到的固体即为产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种废旧塑料脱卤装置的使用方法，其特征在于：所述脱卤装置包括进料装置(1)、水热处理设备(2)和固液分离设备(3)，所述进料装置(1)与水热处理设备(2)连接，所述水热处理设备(2)与固液分离设备(3)连接；
具体操作步骤如下：
a)混合搅拌：将废旧塑料放进进料装置(1)，再添加石灰、生物质和水，搅拌形成混合物；
b)水热处理：将步骤a)中的混合物通入水热处理设备(2)，保温、保压、搅拌，完成水热处理过程；
c)脱水：将步骤b)中处理后得到的塑料通入至固液分离设备(3)完成固液分离；
d)产品：将步骤c)中分离出的固体即为产品；
所述进料装置(1)内的废旧塑料、生物质、石灰和水之间的质量比为：1：n:m:k；其中0≤n≤10，0.02≤m≤0.4，0≤k≤10；
所述混合物在水热处理设备(2)中的保温温度为200～260℃，压力为1.8～4MPa，时间为5～180分钟。
2.根据权利要求1所述一种废旧塑料脱卤装置的使用方法，其特征在于：所述生物质包括秸秆、木屑、稻壳、树枝、树叶及动物粪便中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种废旧塑料脱卤装置的使用方法，其特征在于：所述固液分离设备(3)的脱水方法具体包括：重力沉降、离心、压滤、热压脱水中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述一种废旧塑料脱卤装置的使用方法，其特征在于：步骤d)分离出的产品增加水洗步骤，然后再次脱水，循环直至水洗后的溶液中无卤素离子。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology,, Jiangsu Applicant after: China University of Mining & Technology Address before: 221116 Xuzhou University Road, Jiangsu, No. 1 Applicant before: China University of Mining & Technology |
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| GR01 | Patent grant | ||
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