CN108410490B - 一种含氯废塑料热解处理工艺及系统 - Google Patents

一种含氯废塑料热解处理工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含氯废塑料热解处理工艺，包括以下步骤：将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢。本发明将含氯废塑料进行低温热解处理，使含氯废塑料中的90％氯会以氯化氢的形式释放出来，脱氯效果显著，并生成混合气体；对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油，降低生物质燃气中焦油的含量，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题；最后过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，避免氯元素释放污染环境。

Description

一种含氯废塑料热解处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及废塑料处理技术领域，具体涉及一种含氯废塑料热解处理工艺及系统。
背景技术
废塑料是在民用、工业等用途中，使用过且最终淘汰或替换下来的塑料的统称，是500～1000年才能腐烂的塑料，常常造成大面积污染。废塑料目前的主要处理方式包括填埋、焚烧和热解。
填埋过程渗滤液可能造成地下水、大气以及土壤的污染，同时废塑料的能量未回收利用。焚烧在发电的同时可回收热量，应用范围广，但是没有专业的塑料焚烧装置，稳定性无法保障，同时会产生二噁英等含毒性的污染物，且投资大、设备损耗维护费用大，是目前塑料焚烧处理方式的规模化应用的瓶颈。与焚烧相对比，热解及气化的优势在于：塑料转化为更易利用的形式，经济性更好；在热解中产生的气体及液体可用于燃烧供热或进一步加工；二次污染小，环保性更好。
随着近年来聚氯乙烯(PVC)的使用，在废塑料中PVC的产量及废气量增长较快。但是含氯的废塑料在焚烧、热解或气化过程中，其中的氯元素会释放出来，腐蚀设备、污染环境等，限制了塑料的能源化利用。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种降低生物质燃气中焦油的含量、避免氯元素释放污染环境的含氯废塑料热解处理工艺，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题，扩大了塑料能源化的应用范围。
本发明还提供一种含氯废塑料热解处理系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含氯废塑料热解处理工艺，包括以下步骤：
将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；
对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；
将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢。
本发明的作用原理：本发明方法将含氯废塑料进行低温热解处理，因为含氯废塑料低温裂解后会生成少量焦油及热解气，同时含氯废塑料中的90％氯会以氯化氢的形式释放出来，脱氯效果显著，并生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；接着对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油，降低生物质燃气中焦油的含量，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题；最后过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，避免氯元素释放污染环境，同时混合气体中的生物质可燃气体可以作为能源使用为低温热解处理过程和脱氯反应过程提供热量，扩大了塑料能源化的应用范围。
进一步地，所述低温热解处理的温度为300～370℃。
进一步地，所述焦油重整的反应温度为650～800℃。
作为本发明的一种改进，对混合气体进行焦油重整的方式为：采用氧载体与混合气体中焦油反应，裂解生成H2和CO小分子气体。
作为本发明的一种改进，对混合气体进行焦油重整的方式为：焦油在催化剂的催化作用下裂解生成H2和CO小分子气体。
一种含氯废塑料热解处理系统，包括热解气化装置、重整反应装置和脱氯反应装置；
热解气化装置用于将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；
重整反应装置用于对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；
脱氯反应装置用于将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢。
作为本发明的一种改进，包括燃烧装置，燃烧装置用于将脱除氯化氢后的可燃气体进行燃烧，所述脱氯反应装置外设有第一加热夹套，第一加热夹套设有入气口和出气口，燃烧装置设有入气口和出气口，燃烧装置入气口与脱氯反应装置出气口连接，燃烧装置出气口与第一加热夹套入气口连接。
作为本发明一种改进，所述热解气化装置外设有第二加热夹套，第二加热夹套设有入气口和出气口，第一加热夹套出气口与第二加热夹套入气口相连接。
作为本发明一种改进，包括第一空气预热器，燃烧装置设有预热气入口，第一空气预热器的热气入口与第二加热夹套出气口连接，第一空气预热器的空气出口与燃烧装置的预热气入口连接。
作为本发明一种改进，还设有备用重整反应装置，备用重整反应装置与重整反应装置具有相同的结构，备用重整反应装置设有反应腔、燃气入口和燃气出口，热解气化装置设有排气口，脱氯反应装置设有进气口，热解气化装置的排气口通过切向阀A分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气入口连接，脱氯反应装置进气口通过切向阀B分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气出口连接。
作为本发明一种改进，包括第二空气预热器，所述重整反应装置设有反应腔、燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口，第二空气预热器的热气入口与第一空气预热器的热气出口连接，第二空气预热器的空气出口与重整反应装置空气入口连接，所述重整反应装置的燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口处均设有阀门。
作为本发明一种改进，还设有备用重整反应装置，备用重整反应装置与重整反应装置具有相同的结构，备用重整反应装置设有反应腔、燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口，热解气化装置设有排气口，脱氯反应装置设有进气口，热解气化装置的排气口通过切向阀C分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气入口连接，第二空气预热器的空气出口通过切向阀D分别与重整反应装置和备用重整反应装置的空气入口连接，脱氯反应装置进气口通过切向阀E分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气出口连接，重整反应装置和备用重整反应装置的空气出口分别与切向阀F连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将含氯废塑料进行低温热解处理，使含氯废塑料中的90％氯会以氯化氢的形式释放出来，脱氯效果显著，并生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；
对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油，降低生物质燃气中焦油的含量，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题；
最后过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，避免氯元素释放污染环境，同时混合气体中的生物质可燃气体可以作为能源使用为低温热解处理过程和脱氯反应过程提供热量，扩大了塑料能源化的应用范围。
附图说明
图1为本发明含氯废塑料热解处理工艺的流程图；
图2为本发明含氯废塑料热解处理系统实施例1的示意图；
图3为本发明含氯废塑料热解处理系统实施例2的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例1
本发明将含氯废塑料进行低温热解处理后生成混合气体，根据混合气体中焦油的不同性质，对混合气体进行焦油重整，然后将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，下面利用具体实施方式对本发明具体过程和结构进行详细描述。
请参考图1，一种含氯废塑料热解处理工艺，包括以下步骤：
S1、将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；其中所述低温热解处理的温度为300～370℃。
S2、对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；其中所述焦油重整的反应温度为650～800℃。
S3、将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢。
本发明的作用原理：本发明方法将含氯废塑料进行低温热解处理，因为含氯废塑料低温裂解后会生成少量焦油及热解气，同时含氯废塑料中的90％氯会以氯化氢的形式释放出来，脱氯效果显著，并生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；接着对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油，降低生物质燃气中焦油的含量，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题；最后过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，避免氯元素释放污染环境，同时混合气体中的生物质可燃气体可以作为能源使用为低温热解处理过程和脱氯反应过程提供热量，扩大了塑料能源化的应用范围。
在本实施例中，对混合气体进行焦油重整的方式为：采用氧载体与混合气体中焦油反应，裂解生成H2和CO小分子气体。另外本发明也可以采用催化剂的方式，使焦油在催化剂的催化作用下裂解生成H2和CO小分子气体。
一种含氯废塑料热解处理系统，包括热解气化装置、重整反应装置和脱氯反应装置；热解气化装置用于将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；重整反应装置用于对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；脱氯反应装置用于将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢。
本发明含氯废塑料热解处理系统中，热解气化装置、重整反应装置和脱氯反应装置，通过热解气化装置将含氯废塑料进行低温热解处理生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体，含氯废塑料中的90％氯会以氯化氢的形式释放出来，脱氯效果显著；然后利用重整反应装置对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油，降低生物质燃气中焦油的含量，解决生物质燃气在应用中因焦油的存在引起的运行问题；最后脱氯反应装置将混合气体中的氯化氢进行脱除处理，避免氯元素释放污染环境，同时混合气体中的生物质可燃气体可以作为能源使用为低温热解处理过程和脱氯反应过程提供热量，扩大了塑料能源化的应用范围。
以下，基于附图来说明本发明的含氯废塑料热解处理系统。如图2所示的一种含氯废塑料热解处理系统是本发明含氯废塑料热解处理系统实施例1，其包括热解气化装置10、重整反应装置20和脱氯反应装置30，热解气化装置10设有入料口11、排气口12和排炭口13，重整反应装置20设有反应腔、燃气入口21和燃气出口22，脱氯反应装置30设有进气口31和出气口32；热解气化装置10排气口12与重整反应装置20燃气入口21连接，重整反应装置20燃气出口22与脱氯反应装置30进气口31连接。由上可知，含氯废塑料在热解气化装置内发生低温热解并生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体，混合气体在重整反应装置内发生焦油重整反应，脱除混合气体中的焦油，最后脱氯反应装置将混合气体中的氯化氢进行脱除处理。
本发明含氯废塑料热解处理系统实施例1在对含氯废塑料进行热解处理时，重整反应装置20中填充有催化剂，采用催化剂的方式，使焦油在催化剂的催化作用下裂解生成H2和CO小分子气体。
在上述基础上，本发明含氯废塑料热解处理系统作进一步的改进，还包括燃烧装置40，燃烧装置40用于将脱除氯化氢后的可燃气体进行燃烧，所述脱氯反应装置30外设有第一加热夹套50，第一加热夹套50设有入气口51和出气口52，燃烧装置40设有入气口41和出气口42，燃烧装置入气口41与脱氯反应装置出气口32连接，燃烧装置出气口42与第一加热夹套入气口51连接；进一步地，所述热解气化装置10外设有第二加热夹套60，第二加热夹套60设有入气口61和出气口62，第一加热夹套出气口52与第二加热夹套入气口61相连接。通过将脱氯后的可燃气体在燃烧装置内进行燃烧，燃烧产生的热量分别脱氯反应装置和热解气化装置提供反应热量，提高热能利用效率，降低设备运行成本。
在上述基础上，本发明含氯废塑料热解处理系统再作进一步的改进，还包括第一空气预热器70，燃烧装置40设有预热气入口43，第一空气预热器70的热气入口71与第二加热夹套出气口62连接，第一空气预热器70的空气出口72与燃烧装置40的预热气入口43连接。预热的空气进入到燃烧装置内，可以加热燃烧装置内的助燃空气，提高热量利用率。
在本实施例中，还设有备用重整反应装置80，备用重整反应装置80与重整反应装置20具有相同的结构，备用重整反应装置80设有反应腔、燃气入口81和燃气出口82，热解气化装置10的排气口12通过切向阀A分别与重整反应装置20和备用重整反应装置80的燃气入口21、81连接，脱氯反应装置进气口31通过切向阀B分别与重整反应装置20和备用重整反应装置80的燃气出口22、82连接。通过切向阀A、B在实现在备用重整反应装置与重整反应装置之间相切换，设有备用重整反应装置可以为处理过程提供备用保障，同时实现系统运行过程的连续性。
实施例2
如图3所示的一种含氯废塑料热解处理系统是本发明含氯废塑料热解处理系统实施例2，其与本发明含氯废塑料热解处理系统实施例1不同的在于，其包括第二空气预热器90，所述重整反应装置20设有反应腔、燃气入口21、燃气出口22、空气入口23和空气出口24，第二空气预热器90的热气入口91与第一空气预热器70的热气出口73连接，第二空气预热器90的空气出口92与重整反应装置20空气入口21连接，所述重整反应装置20的燃气入口21、燃气出口22、空气入口23和空气出口24处均设有阀门。
本发明含氯废塑料热解处理系统实施例2在对含氯废塑料进行热解处理时，采用氧载体与混合气体中焦油反应，裂解生成H2和CO小分子气体。
混合气体在重整反应装置内发生焦油重整反应，采用氧载体与混合气体中焦油反应，裂解生成H2和CO小分子气体，则混合气体中的焦油与氧载体中的晶格氧发生部分重整，生成H2、CO等小分子气体，完成焦油的脱除，而当氧载体中的晶格氧消耗至70～80％时，将重整反应装置的燃气入口和燃气出口处阀门关闭，将空气入口和空气出口处阀门打开，经过预热的空气进入到重整反应装置内，失去晶格氧的氧载体与预热的空气发生化学链燃烧反应，氧载体重新获得晶格氧，完成再生，此时即可将重整反应装置的燃气入口和燃气出口处阀门打开，将空气入口和空气出口处阀门关闭，重新正常运行，提高氧载体的利用效率，降低运行成本。
在本实施例中，还设有备用重整反应装置80，备用重整反应装置80与重整反应装置20具有相同的结构，备用重整反应装置80设有反应腔、燃气入口81、燃气出口82、空气入口83和空气出口84，热解气化装置10的排气口12通过切向阀C分别与重整反应装置20和备用重整反应装置80的燃气入口21、81连接，第二空气预热器90的空气出口92通过切向阀D分别与重整反应装置20和备用重整反应装置80的空气入口23、83连接，脱氯反应装置30进气口31通过切向阀E分别与重整反应装置20和备用重整反应装置80的燃气出口22、82连接，重整反应装置20和备用重整反应装置80的空气出口24、84分别与切向阀F连接。通过切向阀C、D、E、F在实现在备用重整反应装置与重整反应装置之间相切换，设有备用重整反应装置可以为处理过程提供备用保障，同时通过备用重整反应装置与重整反应装置之间的切换，使备用重整反应装置与重整反应装置内失去晶格氧的氧载体可通过与空气反应轮流重新获取晶格氧完成再生，实现系统运行过程的连续性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种含氯废塑料热解处理系统，其特征在于：包括热解气化装置、重整反应装置和脱氯反应装置；
热解气化装置用于将含氯废塑料进行低温热解处理，生成焦油、氯化氢以及可燃气体组成的混合气体；
重整反应装置用于对混合气体进行焦油重整，脱除混合气体中的焦油；
脱氯反应装置用于将已进行过焦油重整的混合气体与脱氯剂反应，脱除混合气体中的氯化氢；
还包括燃烧装置，燃烧装置用于将脱除氯化氢后的可燃气体进行燃烧，所述脱氯反应装置外设有第一加热夹套，第一加热夹套设有入气口和出气口，燃烧装置设有入气口和出气口，燃烧装置入气口与脱氯反应装置出气口连接，燃烧装置出气口与第一加热夹套入气口连接；所述热解气化装置外设有第二加热夹套，第二加热夹套设有入气口和出气口，第一加热夹套出气口与第二加热夹套入气口相连接;
还包括第一空气预热器和第二空气预热器，其中，燃烧装置设有预热气入口，第一空气预热器的热气入口与第二加热夹套出气口连接，第一空气预热器的空气出口与燃烧装置的预热气入口连接；所述重整反应装置设有反应腔、燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口，第二空气预热器的热气入口与第一空气预热器的热气出口连接，第二空气预热器的空气出口与重整反应装置空气入口连接，所述重整反应装置的燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口处均设有阀门；当重整反应装置的氧载体中的晶格氧消耗至70～80%时，将重整反应装置的燃气入口和燃气出口处阀门关闭，将重整反应装置的空气入口和空气出口处阀门打开，经过预热的空气进入到重整反应装置内，失去晶格氧的氧载体与预热的空气发生化学链燃烧反应，氧载体重新获得晶格氧，完成再生，此时即可将重整反应装置的燃气入口和燃气出口处阀门打开，将空气入口和空气出口处阀门关闭，重新正常运行；
还设有备用重整反应装置，备用重整反应装置与重整反应装置具有相同的结构，备用重整反应装置设有反应腔、燃气入口、燃气出口、空气入口和空气出口，热解气化装置设有排气口，脱氯反应装置设有进气口，热解气化装置的排气口通过切向阀C分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气入口连接，第二空气预热器的空气出口通过切向阀D分别与重整反应装置和备用重整反应装置的空气入口连接，脱氯反应装置进气口通过切向阀E分别与重整反应装置和备用重整反应装置的燃气出口连接，重整反应装置和备用重整反应装置的空气出口分别与切向阀F连接。
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