CN105385468B - 一种废塑料熔盐裂解装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种废塑料熔盐裂解装置，其包括裂解炉，裂解炉第一端设有熔盐出口，裂解炉第二端设有熔盐进口，裂解炉的上壁设置具有密封功能的转子加料器，在裂解炉上壁靠近加料器的位置设置分配器，分配器通过输盐管与熔盐泵相连接，分配器的各支管穿过裂解炉，各支管下端装设熔盐喷洒管，裂解炉设有锥形熔盐沉淀池，裂解炉上壁的最高处设有裂解气出口，熔盐出口通过管道与熔盐炉相连；熔盐炉与熔盐泵相连接，由熔盐泵经过输盐管将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的第二端，另一部分送入分配器。通过分配器的设置，增大了换热面面积，简化了废塑料裂解装置的结构，提高了裂解效率。

Description

一种废塑料熔盐裂解装置
技术领域
本发明涉及一种利用高温熔盐的热量快速裂解废塑料的废塑料熔盐裂解装置及采用所述装置的废塑料熔盐裂解方法。
背景技术
随着社会发展和科技进步,各种塑料产品已经进入社会生活的各个领域,发挥着巨大的作用,但随之而来的是塑料废弃量日益增加且不易降解,造成白色污染。
目前，进行废塑料化学回收的主要方法是裂解油化。其裂解机理类似于石油化工中的热裂解和催化裂解。由于它们或是在热能作用下或是在催化剂作用下将大分子物质分解成小分子物质，采用的方法是热裂解和催化裂解。它们可以适用于各种废塑料的裂解过程，可得到包括汽油、石蜡等各类烃类产品。
现有技术中通常采用的裂解反应器包括固定床反应器、流化床反应器等。对固定床反应器加热一般采用盐浴或者惰性热载体加热等，但是会带来受热不均匀，反应不充分等问题，裂解效率低。流化床反应器中，采用热载体与废塑料直接混合，但是会带来催化剂烧结、阻塞和在整个反应器中不能与原料充分接触等问题，从而结焦产生大量渣油。
针对传统的废塑料热裂解装置存在结焦、传热不均匀、裂解效率低等问题，CN102260515A公开了一种废弃塑料热裂解处理方法和装置，将塑料采用螺旋推送装置送入熔盐池的底部，塑料密度小，在浮力的作用下向上移动时被熔盐直接接触而加热。
然而，采用螺旋的机械机构将废塑料送入熔盐池的底部，那么这些机构将在高温下工作，可靠性不高，或者要用高温合金钢制造，造价很高，特别是塑料从推送器进入熔盐池时它是一个个塑料团，与熔盐的接触面小，不利于传热过程的进行，为了完成塑料的热裂解，就必须增加熔盐池的深度；为了提高产量，就必须在一个熔盐池中放置很多螺旋推送机构，导致结构复杂。
发明内容
鉴于上述问题，本发明要解决的问题是提供一种传热效率高、处理能力大、结构简单、可靠性高的废塑料熔盐裂解装置及采用上述装置的废塑料熔盐裂解方法。
根据本发明的一方面，提供一种废塑料熔盐裂解装置，其包括裂解炉、熔盐炉、熔盐泵、进料器、输盐管和分配器，其特征在于，裂解炉具有上壁和下壁，裂解炉第一端设有熔盐出口，裂解炉第二端设有熔盐进口，裂解炉的上壁设置具有密封功能的进料器，在裂解炉上壁靠近进料器的位置设置分配器，分配器通过输盐管与熔盐泵相连接，分配器的各支管穿过裂解炉上壁进入炉内，各支管下端均横向装设熔盐喷洒管；裂解炉上壁的最高处设有裂解气出口，裂解炉上壁从裂解气出口折向靠近第一端的下方并与裂解炉第一端相连，熔盐出口通过管道与熔盐炉相连；熔盐炉与熔盐泵相连接，由熔盐泵经过输盐管将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的第二端的熔盐进口，另一部分送入分配器。
优选地，所述进料器为转子加料器，进料料器一侧的靠近裂解炉第一端的裂解炉上壁是由耐火材料与隔热材料构成的朝向第一端的向上倾斜的斜面。
优选地，裂解炉下壁是由耐火材料与隔热材料构成的朝向第一端的向下倾斜的斜面。
优选地，所述向下倾斜的斜面向下倾斜的角度为5～20°。
优选地，所述裂解炉下壁末端设有锥形熔盐沉淀池，沉淀池的底部设有下出渣器。
优选地，所述裂解气出口设置于沉淀池的上方。
优选地，所述裂解炉的靠近第二端的下壁设置有溢流堰，溢流堰的下端固定在裂解炉的下壁上，溢流堰的上端高于裂解炉第二端的熔盐进口。
优选地，所述裂解炉在裂解气出口靠近裂解炉第一端的一侧设有挡渣墙，挡渣墙的上端固定在裂解炉的上壁，挡渣墙的下端低于裂解炉第一端的熔盐出口。
优选地，在挡渣墙的远离裂解炉第一端的一侧、高于熔盐出口水平高度的位置设置上出渣器，以排除轻质固体杂质。
本发明还提供一种采用上述装置的废塑料熔盐裂解方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳酸钠、碳酸钾或其它低熔点的无机碳酸盐中的一种或多种经过熔盐炉加热至熔点50摄氏度以上，由熔盐泵经过输盐管将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的第二端的熔盐进口，沿着裂解炉下壁面流动，熔盐的另一部分通过分配器的各支管进入多个熔盐喷洒管，成多路均匀地喷洒向裂解炉下壁；处理后的粒度小于30mm的废塑料经过进料器均匀的送入裂解炉；进入裂解炉的废塑料首先被沿着裂解炉下壁流动的熔盐加热并熔融，当其经过分配器下方时，废塑料受到熔盐喷洒管送入的熔盐多次溅射热裂解产生裂解气；裂解气经过裂解炉上壁的最高处的裂解气出口排出，裂解炉中的熔盐通过裂解炉第一端的熔盐出口排出，进入熔盐炉被加热，循环使用。
本发明采用在废塑料熔盐裂解炉上壁设置喷洒管，喷洒管在废塑料层上面喷洒熔盐，喷洒下来的熔盐将废塑料带入沿裂解炉下壁流动的熔盐内部，增大了换热面面积，气化的塑料在上升过程中经过喷洒熔盐的间隙而被加热，进一步裂解，反复喷洒熔盐，直到所有的废塑料都气化为止；在裂解炉上壁设置喷洒管的同时，在裂解炉的第二端设置熔盐进口，通过熔盐的多点进料，增加了熔盐与废塑料的反复接触机会，增大了换热面积；通过将裂解炉下壁设置为向下倾斜5～20°的斜面和在裂解炉内设置溢流堰，增强了熔盐与废塑料的混合均匀换热，促进了废塑料的裂解反应，同时在裂解炉的末端设置锥形沉淀池，有利于裂解气、固体杂质和熔盐的分离和排出，简化了废塑料裂解装置的结构，提高了裂解效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明废塑料熔盐裂解装置结构示意图。
符号说明
附图1中：1熔盐炉；2下出渣器；3熔盐泵；4喷洒管；5溢流堰；6输盐管；7进料器；8分配器；9上壁；10裂解气出口；11上出渣器；12挡渣墙；13沉淀池
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出本发明废塑料熔盐裂解装置结构示意图。废塑料熔盐裂解装置包括裂解炉、熔盐炉1、熔盐泵3、进料器7、输盐管6和分配器8。
图1中，裂解炉具有上壁9和下壁，裂解炉的左端为熔盐出口，裂解炉的右端为熔盐进口。在裂解炉红，废塑料与熔盐换热，废塑料发生裂解反应，产生裂解气。
裂解炉的右端下壁设置有溢流堰5，溢流堰5的下端固定在裂解炉的下壁上，上端高于裂解炉右端的熔盐进口。以使进入裂解炉的右端的熔盐被溢流堰5均匀地分散。
裂解炉的上壁9设置具有密封功能的进料器7，所述进料器为具有密封功能的转子加料器。该转子加料器使废塑料均匀进料。
进料器左边的裂解炉上壁是由耐火材料与隔热材料构成的向左上的斜面。在裂解炉上壁靠近进料器7的位置设置分配器8，分配器8通过输盐管6与熔盐泵3相连接，分配器8的各支管穿过裂解炉上壁进入炉内，各支管下端均横向装设熔盐喷洒管4。喷洒管4在废塑料层上面喷洒熔盐，喷洒下来的熔盐将废塑料带入沿裂解炉下壁流动的熔盐内部，增大了换热面面积，气化的塑料在上升过程中经过喷洒熔盐的间隙而被加热，进一步裂解，反复喷洒熔盐，直到所有的废塑料都气化为止。
裂解炉下壁是由耐火材料与隔热材料构成的向左下倾斜5～20°的斜面，有利于熔盐在沿着下壁向下流动的过程中与废塑料充分接触，增强二者之间的换热，促进了废塑料的裂解反应的发生。
裂解炉下壁末端设有锥形熔盐沉淀池13，沉淀池13的底部设有下出渣器2，以排除固体重杂质。裂解炉的末端设置锥形沉淀池，有利于裂解气、固体杂质和熔盐的分离和排出，简化了废塑料裂解装置的结构，提高了裂解效率。
在沉淀池13的上方、裂解炉上壁的最高处设有裂解气出口10，裂解炉上壁从裂解气出口10折向左下方并与裂解炉左端相连。
在裂解气出口左边设有挡渣墙12，挡渣墙12的上端固定在裂解炉的上壁，下端低于裂解炉左端的熔盐出口。挡渣墙12阻止固体杂质通过裂解炉左端的熔盐出口排出至熔盐炉1。在挡渣墙12的右侧、高于熔盐出口水平高度的位置设置上出渣器11，以排除轻质固体杂质。
熔盐出口位于裂解炉左端，裂解炉左端的熔盐出口通过管道与熔盐炉1相连。熔盐炉1与熔盐泵3相连接。由熔盐泵3经过输盐管6将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的右端，另一部分送入分配器8。
采用上述装置的废塑料熔盐裂解方法如下，将碳酸钠、碳酸钾或其它低熔点的无机碳酸盐中的一种或多种经过熔盐炉1加热至熔点50摄氏度以上，由熔盐泵3经过输盐管6将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的右端，这部分熔盐被固定在裂解炉下壁的溢流堰均匀地分散后，再沿着裂解炉下壁面流动，熔盐的另一部分通过分配器8的各支管进入多个熔盐喷洒管4，成多路均匀地喷洒向裂解炉下壁；废塑料经过处理，处理后的粒度小于30mm，通过进料器7均匀的送入裂解炉；进入裂解炉的废塑料首先被沿着裂解炉下壁流动的熔盐加热并熔融甚至沸腾，当其经过分配器8下方时，将受到熔盐喷洒管4送入的熔盐多次溅射，从而实现充分地混合与加热、直至热裂解产生裂解气；熔盐沿着下壁流动至裂解炉末端的锥形熔盐沉淀池13；裂解气经过沉淀池的上方、裂解炉上壁9的最高处的裂解气出口10排出，废塑料裂解反应产生的固体废弃物和废塑料中无法热裂解的无机杂质被挡渣墙12阻挡，固体重杂质通过沉淀池底部的下出渣器2排出，轻质固体杂质通过挡渣墙的右侧、高于熔盐出口水平高度的位置的上出渣器11排出；熔盐沉淀池中的熔盐通过裂解炉左端的熔盐出口排出，进入至熔盐炉3中被加热，循环使用。
本发明采用在废塑料熔盐裂解炉上壁设置喷洒管，喷洒管在废塑料层上面喷洒熔盐，喷洒下来的熔盐将废塑料带入沿裂解炉下壁流动的熔盐内部，增大了换热面面积，气化的塑料在上升过程中经过喷洒熔盐的间隙而被加热，进一步裂解，反复喷洒熔盐，直到所有的废塑料都气化为止；在裂解炉上壁设置喷洒管的同时，在裂解炉的右端设置熔盐进口，通过熔盐的多点进料，增加了熔盐与废塑料的反复接触机会，增大了换热面积；通过将裂解炉下壁设置为向左下倾斜5～20°的斜面和在裂解炉内设置溢流堰，增强了熔盐与废塑料的混合均匀换热，促进了废塑料的裂解反应，同时在裂解炉的末端设置锥形沉淀池，有利于裂解气、固体杂质和熔盐的分离和排出，简化了废塑料裂解装置的结构，提高了裂解效率。
在以上的描述中，对公知的结构要素和步骤并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来实现相应的结构要素和步骤。另外，为了形成相同的结构要素，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种废塑料熔盐裂解装置，其包括裂解炉、熔盐炉(1)、熔盐泵(3)、进料器(7)、输盐管(6)和分配器(8)，其特征在于，裂解炉具有上壁(9)和下壁，裂解炉第一端设有熔盐出口，裂解炉第二端设有熔盐进口，裂解炉的上壁(9)设置具有密封功能的进料器(7)，在裂解炉上壁靠近进料器的位置设置分配器(8)，分配器(8)通过输盐管(6)与熔盐泵(3)相连接，分配器(8)的各支管穿过裂解炉上壁进入炉内，各支管下端均横向装设熔盐喷洒管(4)；裂解炉上壁(9)的最高处设有裂解气出口(10)，裂解炉上壁从裂解气出口(10)折向靠近第一端的下方并与裂解炉第一端相连，熔盐出口通过管道与熔盐炉(1)相连；熔盐炉(1)与熔盐泵(3)相连接，由熔盐泵(3)经过输盐管(6)将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的第二端的熔盐进口，另一部分送入分配器(8)。
2.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述进料器(7)为转子加料器，进料料器(7)一侧的靠近裂解炉第一端的裂解炉上壁是由耐火材料与隔热材料构成的朝向第一端的向上倾斜的斜面。
3.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，裂解炉下壁是由耐火材料与隔热材料构成的朝向第一端的向下倾斜的斜面。
4.根据权利要求3所述的裂解装置，其特征在于，所述向下倾斜的斜面向下倾斜的角度为5～20°。
5.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述裂解炉下壁末端设有锥形熔盐沉淀池(13)，沉淀池(13)的底部设有下出渣器(2)。
6.根据权利要求5所述的裂解装置，其特征在于，所述裂解气出口(10)设置于沉淀池(13)的上方。
7.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述裂解炉的靠近第二端的下壁设置有溢流堰(5)，溢流堰(5)的下端固定在裂解炉的下壁上，溢流堰(5)的上端高于裂解炉第二端的熔盐进口。
8.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述裂解炉在裂解气出口靠近裂解炉第一端的一侧设有挡渣墙(12)，挡渣墙(12)的上端固定在裂解炉的上壁，挡渣墙(12)的下端低于裂解炉第一端的熔盐出口。
9.根据权利要求8所述的裂解装置，其特征在于，在挡渣墙(12)的远离裂解炉第一端的一侧、高于熔盐出口水平高度的位置设置上出渣器(11)，以排除轻质固体杂质。
10.一种采用权利要求1-9任一项权利要求所述的装置的废塑料熔盐裂解方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种经过熔盐炉加热至熔点50摄氏度以上，由熔盐泵(3)经过输盐管(6)将熔盐的一部分送入密封的裂解炉的第二端的熔盐进口，沿着裂解炉下壁面流动，熔盐的另一部分通过分配器(8)的各支管进入多个熔盐喷洒管(4)，成多路均匀地喷洒向裂解炉下壁；处理后的粒度小于30mm的废塑料经过进料器(7)均匀的送入裂解炉；进入裂解炉的废塑料首先被沿着裂解炉下壁流动的熔盐加热并熔融，当其经过分配器下方时，废塑料受到熔盐喷洒管送入的熔盐多次溅射热裂解产生裂解气；裂解气经过裂解炉上壁的最高处的裂解气出口(10)排出，裂解炉中的熔盐通过裂解炉第一端的熔盐出口排出，进入熔盐炉被加热，循环使用。
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