CN109575970A - 一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置 - Google Patents

一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置，含油泥沙废塑料经粉碎机粉碎、储料仓储存、螺旋输送机输送后进入热解炉内高温热解，热解炉产出的气态混合物经分离提纯塔进行洗涤分离，分离提纯塔塔顶分离出的气态轻组分经过冷凝器冷凝后一部分转变成液体进入储罐中，冷凝器中冷凝后的一部分气体经回火阻燃器作为燃料通入加热炉的燃烧器中，分离提纯塔塔底分离出的固态重组分输送至粉碎机中与含油泥沙废塑料进行粉碎继续在本系统内循环处理。本发明具有生产工艺简单，制造成本低，产出物状态稳定，无二次污染，形成对含油泥沙废塑料的彻底无害化封闭循环处理，并节省了热解炉的燃烧成本。

Description

一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置，特别涉及一种利用热解工艺及装置来实现油田作业厂站产生的含油泥沙废塑料的减量化、无害化、资源化。
背景技术
随着塑料制品销量不断增大，废弃塑料不断增多。目前我国废弃塑料主要为塑料薄膜、塑料丝及编织品、泡沫塑料、塑料包装箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和农用地膜等。另外，我国汽车、电子电器及家电配套用塑料已超过200万吨，报废后成了废塑料的重要来源之一。这些废塑料的存放、运输、加工等待被加工的废弃塑料原料应用及后处理若不得当，势必会破坏环境，危害百姓健康。全球原油价格的升高，废弃塑料的再生利用也被提高到了首要位置。废弃塑料的回收再利用已被现代化工企业普遍采用。但是油田检修时产生的含油泥沙的废弃塑料以目前的技术条件，已不存在利用价值。如何处理备受关注。国内外普遍采集中焚烧、高温处理等。但这些方法有的成本高，有的易造成二次污染，有的仍需要技术上进一步完善。为彻底解决其污染问题。无害化、清洁化、资源化处理技术将成为含油泥沙废塑料处理技术发展的必然趋势。结合我国国情，开发出经济合理的无害化处理的适用技术也是今后重要的发展方向。
发明内容
本发明提供了一种含油泥沙废塑料热解工艺及装置，其目的在于解决工艺过程复杂、制造成本高、产出物状态不稳定、存在二次污染、安全性差等技术问题，实现了含油泥沙废塑料处理的无害化、资源化。
本发明采用以下技术方案：
本发明的一种含油泥沙废塑料热解的工艺装置，包括粉碎机(1)、储料仓(2)、螺旋输送机(3)、热解炉(5)、分离提纯塔(8)，冷凝器(9)、储罐(10)、回火阻燃器(12)，
所述粉碎机(1)的出料口与所述储料仓(2)的进料口相连；所述储料仓(2)下端安装有所述螺旋输送机(3)；
所述储料仓(2)出料口通过所述螺旋输送机(3)与所述热解炉(5)的进料口相连接；
所述热解炉(5)下部设有热解炉出料口(11)；所述热解炉(5)上方的排气口与所述分离提纯塔(8)的进料口相连接；
所述分离提纯塔(8)底部出料口与所述粉碎机(1)的进料口相连接，所述分离提纯塔(8)上部的排气口与所述冷凝器(9)进气口相连接；
所述冷凝器(9)的出气口与所述回火阻燃器(12)进气口相连接，所述冷凝器(9)下出口与所述储罐(10)入口相连接；
所述热解炉(5)为外加热式的旋转窑，在所述旋转窑体外部套设有加热炉(7)；
所述加热炉(7)底部设有多个燃烧器(13)；
所述燃烧器(13)为供所述加热炉(7)使用的组合式燃烧器；
所述燃烧器(13)的热解气进气口分别与所述回火阻燃器(12)的出气口、天然气进口(14)相连接；所述天然气进口(14)设有阀门；
所述加热炉(7)的上方设有加热炉排气出口(6)。
所述储料仓(2)出料口连通所述螺旋输送机(3)进料口，所述螺旋输送机(3)出料口与所述热解炉(5)的进料口连通，所述储料仓(2)内保持有储存粉碎后的含油泥沙废塑料(15)料封所述热解炉(5)的进料口防止空气进入。
所述螺旋输送机(3)为封闭式传送机构。
本发明的一种含油泥沙废塑料热解工艺方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将所述含油泥沙废塑料(15)输送至所述粉碎机(1)中进行粉碎，粉碎至粒径为20mm以下，再将粉碎后的所述含油泥沙废塑料(15)经所述粉碎机(1)下出料口输送至所述储料仓(2)中,通过所述储料仓(2)储存所述粉碎机(1)粉碎后的所述含油泥沙废塑料(15)；
(2)热解：将步骤(1)中所述储料仓(2)内的所述含油泥沙废塑料(15)通过所述螺旋输送机(3)封闭输送至所述热解炉(5)中进行热解，所述热解炉(5)的炉体外部套设有所述加热炉(7)，所述加热炉(7)维持所述热解炉(5)的炉内温度为400℃～700℃；所述含油泥沙废塑料(15)在所述热解炉(5)内的高温无氧的状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物(17)，所述固态碳的混合物(17)从所述热解炉(5)下部的所述热解炉出料口(11)排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉(5)上方的排气口排出进入所述分离提纯塔(8)中；
(3)分离：将步骤(2)中所述热解炉(5)内产生的所述气态混合物在所述分离提纯塔(8)中进行洗涤分离，所述分离提纯塔(8)塔顶分离出的气态轻组分经过所述冷凝器(9)冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐(10)中，所述冷凝器(9)中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器(12)作为燃料通入所述加热炉(7)的所述燃烧器(13)中，作为燃料燃烧为所述热解炉(5)加热，所述分离提纯塔(8)塔底分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机(1)中与所述含油泥沙废塑料(15)进行粉碎继续在本系统内循环处理。
所述步骤(2)中所述热解炉(5)产出的气态混合物主要含有水蒸气、含有烃类的热解气、焦油和粉尘；所述热解炉(5)产出的固态碳的混合物主要含有被固化的重金属；所述步骤(3)中所述分离提纯塔(8)塔顶分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气；所述分离提纯塔(8)塔底分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣；所述冷凝器(9)冷凝后液体为C6～C22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐(10)中储存；所述冷凝器(9)排出的气体含有少量烷烃热解气作为燃料燃烧为所述热解炉(5)加热。
本发明的优点如下：
1、具有生产工艺简单，制造成本低，产出物状态稳定，无二次污染；本发明整个系统构成封闭的循环处理系统，对含油泥沙废塑料无氧热解处理的同时，形成含油泥沙废塑料热解处理尾气的封闭循环处理系统，经过对该尾气分离提纯、冷凝、闭路燃烧、回收利用几个步骤，实现了对含油泥沙废塑料的彻底无害化处理，并节省了热解炉的燃烧成本。
2、实现了含油泥沙废塑料处理的无害化、资源化。
附图说明：
图1为本发明含油泥沙废塑料热解的工艺装置示意图；
其中，1-粉碎机，2-储料仓，3-螺旋输送机，5-热解炉，6-加热炉排气出口，7-加热炉，8-分离提纯塔，9-冷凝器，10-储罐，11-热解炉出料口，12-回火阻燃器，13-燃烧器，14-天然气进口，15-含油泥沙废塑料，16-尾气，17-固态碳的混合物。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明，但本发明并不限于以下描述内容：
参见图1所示，本发明提供了一种含油泥沙废塑料热解的工艺装置，包括粉碎机1、储料仓2、螺旋输送机3、热解炉5、分离提纯塔8，冷凝器9、储罐10、回火阻燃器12，
所述粉碎机1的出料口与所述储料仓2的进料口相连；所述储料仓2下端安装有所述螺旋输送机3；
所述储料仓2出料口通过所述螺旋输送机3与所述热解炉5的进料口相连接；
所述热解炉5下部设有热解炉出料口11；所述热解炉5上方的排气口与所述分离提纯塔8的进料口相连接；
所述分离提纯塔8底部出料口与所述粉碎机1的进料口相连接，所述分离提纯塔8上部的排气口与所述冷凝器9进气口相连接；
所述冷凝器9的出气口与所述回火阻燃器12进气口相连接，所述冷凝器9下出口与所述储罐10入口相连接；
所述热解炉5为外加热式的旋转窑，在所述旋转窑体外部套设有加热炉7；
所述加热炉7底部设有多个燃烧器13；
所述燃烧器13为供所述加热炉7使用的组合式燃烧器；
所述燃烧器13的热解气进气口分别与所述回火阻燃器12的出气口、天然气进口14相连接；所述天然气进口14设有阀门；
所述加热炉7的上方设有加热炉排气出口6。
所述储料仓2出料口连通所述螺旋输送机3进料口，所述螺旋输送机3出料口与所述热解炉5的进料口连通，所述储料仓2内保持有储存粉碎后的含油泥沙废塑料15料封所述热解炉5的进料口防止空气进入。
所述螺旋输送机3为封闭式传送机构。所述的热解炉被所述储料仓2内的粉碎后的含油泥沙废塑料15料封入口，热解炉内部始终处于高温无氧热解处理状态。
所述的热解炉为外加热式热解炉，炉体外部套设有加热炉。所述的燃烧器为供加热炉使用的组合式燃烧器。
所述的热解炉热解后从上方的排气口排出的气态混合物经过了一个由分离提纯塔8，冷凝器9、储罐10、回火阻燃器12、燃烧器13组成的闭路循环系统的封闭式无害化处理。
上述技术方案中,所述的粉碎机，它是用来将含油泥沙废塑料以及混入的其它大块物料粉碎，以便热解炉更好工作。
上述技术方案中，所述的螺旋输送机，它是用来输送粉碎后的含油泥沙废塑料，同时起到密封的作用，以防止空气进入热解炉。
上述技术方案中，所述的储料仓，它是用来储存粉碎后的含油泥沙废塑料，对含油泥沙废塑料进入外加热式热解炉之前起到一个缓冲和料封的作用。
上述技术方案中，所述的热解炉，为外加热式热解炉，它是由外加热炉和热解炉构成。其作用是将粉碎后的含油泥沙废塑料进行热解。外加热炉的燃料为天然气或燃油，通过燃烧器对热解炉加温。当热解炉内温度达到400℃以上时，将储料仓粉碎后的含油泥沙废塑料通过下方的螺旋输送机送入热解炉内进行热解，热解炉内始终处于无氧环境。含油泥沙废塑料的有机成分在高温隔氧状态下热解，一部分生成气体，经过提纯，作为燃料供加热炉使用。另一部分生成稳定的碳的混合物，含油泥沙废塑料中的重金属被烧结在其中，不宜被析出。该产物可作为建筑材料使用，消除二次污染，实现减量化、无害化、资源化。
上述技术方案中，所述的加热炉，它是用来为热解炉的外部加热而设置的，由于含油泥沙废塑料热解是在无氧状态下实现的，所以对热解炉进行外部加热，同时还起到对热解气进行净化的作用，消除污染，节省能源。
上述技术方案中，所述的分离提纯塔，它是将外加热式热解炉中含油泥沙废塑料产生的气体、粉尘和焦油进行洗涤分离，洗涤后的气体作为燃料供加热炉使用；分离出的重组分送到粉碎机与新的含油泥沙废塑料共同粉碎，进行二次热解。
上述技术方案中，所述的燃烧器，它是一种供加热炉使用的组合式燃烧器；它可以单独使用天然气和热解气，也可以同时使用天然气和热解气；装置升温时用天然气，加料后有热解气产生后，天然气和热解气同时使用；当热解气够量时，关闭天然气，单独使用热解气。
本发明提供的一种含油泥沙废塑料热解处理的工艺方法，流程参见图1所示，包括以下步骤：
(1)粉碎：将所述含油泥沙废塑料15输送至所述粉碎机1中进行粉碎，粉碎至粒径为20mm以下，再将粉碎后的所述含油泥沙废塑料15经所述粉碎机1下出料口输送至所述储料仓2中,通过所述储料仓2储存所述粉碎机1粉碎后的所述含油泥沙废塑料15；
(2)热解：将步骤(1)中所述储料仓2内的所述含油泥沙废塑料15通过所述螺旋输送机3封闭输送至所述热解炉5中进行热解，所述热解炉5的炉体外部套设有所述加热炉7，所述加热炉7维持所述热解炉5的炉内温度为400℃～700℃；所述含油泥沙废塑料15在所述热解炉5内的高温无氧状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物17，所述固态碳的混合物17从所述热解炉5下部的所述热解炉出料口11排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉5上方的排气口排出进入所述分离提纯塔8中；
(3)分离：将步骤(2)中所述热解炉5内产生的所述气态混合物在所述分离提纯塔8中进行洗涤分离，所述分离提纯塔8塔顶分离出的气态轻组分经过所述冷凝器9冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐10中，所述冷凝器9中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器12作为燃料通入所述加热炉7的所述燃烧器13中，作为燃料燃烧为所述热解炉5加热，所述分离提纯塔8塔底分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机1中与所述含油泥沙废塑料15进行粉碎继续在本系统内循环处理。
所述步骤(2)中所述热解炉5产出的气态混合物主要含有水蒸气、含有烃类的热解气、焦油和粉尘；所述热解炉5产出的固态碳的混合物主要含有被固化的重金属；所述步骤(3)中所述分离提纯塔8塔顶分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气；所述分离提纯塔8塔底分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣；所述冷凝器9冷凝后液体为C6～C22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐10中储存；所述冷凝器9排出的气体含有一定量的烷烃热解气作为燃料燃烧为所述热解炉5加热。
进入所述储罐10的所述液体为C6-C22的初级石脑油，作为汽柴油的主要原料。
本发明所述的粉碎机，螺旋输送机，加热炉，热解炉，储料仓，燃烧器，分离提纯塔，冷凝器，储罐均为普通市售设备。
下面结合具体的实施例对本发明方法和装置进行具体的描述：
实施例1：
该实施例中所用的粉碎机型号为SDF200-2，螺旋输送机型号为SL25-1，加热炉型号为SJL05-1，外加热式热解炉型号为SRL80-05，储料仓型号为SC1，分离提纯塔型号为SFT500—4，燃烧器型号为STAR—500。
处理的含油泥沙废塑料为胜利油田油井检修工作中产生的。其中含油泥沙废塑料含有的有毒重金属铜、锌、铅、镉、镍、铬、砷、汞的含量分别为31.9mg/kg、243mg/kg、<4mg/kg、未检出、33.7mg/kg、71mg/kg、8.1mg/kg、未检出，(如表1所示)经本发明下述方法进行处理：
(1)粉碎：将所述含油泥沙废塑料15输送至所述粉碎机1中进行粉碎，粉碎至粒径为20mm以下，再将粉碎后的所述含油泥沙废塑料15经所述粉碎机1下出料口输送至所述储料仓2中,通过所述储料仓2储存所述粉碎机1粉碎后的所述含油泥沙废塑料15；
(2)热解：将步骤(1)中所述储料仓2内的所述含油泥沙废塑料15通过所述螺旋输送机3型号为SL25-1封闭输送至所述热解炉5中进行热解，所述热解炉5的炉体外部套设有所述加热炉7，所述加热炉7维持所述热解炉5的炉内温度为400℃～700℃、无氧；所述含油泥沙废塑料15在所述热解炉5内的高温无氧状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物17，所述固态碳的混合物17从所述热解炉5下部的热解炉出料口11排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉5上方的排气口排出进入所述分离提纯塔8中；
(3)分离：将步骤(2)中所述热解炉5内产生的所述气态混合物在所述分离提纯塔8中进行洗涤分离，所述分离提纯塔8塔顶分离出的气态轻组分经过所述冷凝器9冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐10中，所述冷凝器9中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器12作为燃料通入所述加热炉7的所述燃烧器13中，作为燃料燃烧为所述热解炉5加热，所述分离提纯塔8塔底分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机1中与所述含油泥沙废塑料15进行粉碎继续在本系统内循环处理。
所述步骤(2)中所述热解炉5产出的气态混合物主要含有水蒸气约20％、含有烃类的热解气约70％、焦油6％和粉尘4％,约为原始物料的81％；所述热解炉5产出的固态碳的混合物主要含有碳粒和被固化的重金属，约为原始物料的19％；所述步骤(3)中所述分离提纯塔8塔顶分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气占容重比90％；所述分离提纯塔8塔底分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣占容重比10％；所述冷凝器9冷凝后液体为C6～C22的初级石脑油，约占烃类热解气的75％。做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐10中储存；所述冷凝器9排出的C1～C5气体约占烃类热解气的24％，作为燃料燃烧为所述热解炉5加热，其它有害气体占1％。
步骤(3)中加热炉7加热过程中产生的尾气16包括氮氧化物NOx、二氧化硫SO2、二氧化碳CO2、少量粉尘,经过常规处理达标后排放。
尾气按《危险废物焚烧大气污染物排放标准》DB11/503—2007检测；固态碳的混合物按《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》GB5085.3—2007和《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》GB/T15555.1—1995检测，其值如表1所示：
表1：本发明方法处理重金属的效果
由表1可知，用本发明方法及装置处理含油泥沙废塑料，含油泥沙废塑料中的重金属被固化在固态碳的混合物中，状态稳定、不会被水析出、不产生污染。另外，大部分转化为C6～C22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用，少部分作为燃料燃烧为所述热解炉加热，焦油、残渣进一步在系统内循环处理，做到了对含油泥沙废塑料的彻底无害化处理。
上述实施例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含油泥沙废塑料热解的工艺装置，包括粉碎机(1)、储料仓(2)、螺旋输送机(3)、热解炉(5)、分离提纯塔(8)，冷凝器(9)、储罐(10)、回火阻燃器(12)，其特征在于，
所述粉碎机(1)的出料口与所述储料仓(2)的进料口相连；所述储料仓(2)下端安装有所述螺旋输送机(3)；
所述储料仓(2)出料口通过所述螺旋输送机(3)与所述热解炉(5)的进料口相连接；
所述热解炉(5)下部设有热解炉出料口(11)；所述热解炉(5)上方的排气口与所述分离提纯塔(8)的进料口相连接；
所述分离提纯塔(8)底部出料口与所述粉碎机(1)的进料口相连接，所述分离提纯塔(8)上部的排气口与所述冷凝器(9)进气口相连接；
所述冷凝器(9)的出气口与所述回火阻燃器(12)进气口相连接，所述冷凝器(9)下出口与所述储罐(10)入口相连接；
所述热解炉(5)为外加热式的旋转窑，在所述旋转窑体外部套设有加热炉(7)；
所述加热炉(7)底部设有多个燃烧器(13)；
所述燃烧器(13)为供所述加热炉(7)使用的组合式燃烧器；
所述燃烧器(13)的热解气进气口分别与所述回火阻燃器(12)的出气口、天然气进口(14)相连接；所述天然气进口(14)设有阀门；
所述加热炉(7)的上方设有加热炉排气出口(6)。
2.如权利要求1所述的一种含油泥沙废塑料热解的工艺装置，其特征在于，所述储料仓(2)出料口连通所述螺旋输送机(3)进料口，所述螺旋输送机(3)出料口与所述热解炉(5)的进料口连通，所述储料仓(2)内保持有储存粉碎后的含油泥沙废塑料(15)料封所述热解炉(5)的进料口防止空气进入。
3.如权利要求1或2所述的一种含油泥沙废塑料热解的工艺装置，其特征在于，所述螺旋输送机(3)为封闭式传送机构。
4.一种含油泥沙废塑料热解工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)粉碎：将所述含油泥沙废塑料(15)输送至所述粉碎机(1)中进行粉碎，粉碎至粒径为20mm以下，再将粉碎后的所述含油泥沙废塑料(15)经所述粉碎机(1)下出料口输送至所述储料仓(2)中,通过所述储料仓(2)储存所述粉碎机(1)粉碎后的所述含油泥沙废塑料(15)；
(2)热解：将步骤(1)中所述储料仓(2)内的所述含油泥沙废塑料(15)通过所述螺旋输送机(3)封闭输送至所述热解炉(5)中进行热解，所述热解炉(5)的炉体外部套设有所述加热炉(7)，所述加热炉(7)维持所述热解炉(5)的炉内温度为400℃～700℃；所述含油泥沙废塑料(15)在所述热解炉(5)内的高温无氧的状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物(17)，所述固态碳的混合物(17)从所述热解炉(5)下部的所述热解炉出料口(11)排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉(5)上方的排气口排出进入所述分离提纯塔(8)中；
(3)分离：将步骤(2)中所述热解炉(5)内产生的所述气态混合物在所述分离提纯塔(8)中进行洗涤分离，所述分离提纯塔(8)塔顶分离出的气态轻组分经过所述冷凝器(9)冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐(10)中，所述冷凝器(9)中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器(12)作为燃料通入所述加热炉(7)的所述燃烧器(13)中，作为燃料燃烧为所述热解炉(5)加热，所述分离提纯塔(8)塔底分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机(1)中与所述含油泥沙废塑料(15)进行粉碎继续在本系统内循环处理。
5.如权利要求4所述的一种含油泥沙废塑料热解工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述热解炉(5)产出的气态混合物主要含有水蒸气、含有烃类的热解气、焦油和粉尘；所述热解炉(5)产出的固态碳的混合物主要含有被固化的重金属；所述步骤(3)中所述分离提纯塔(8)塔顶分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气；所述分离提纯塔(8)塔底分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣；所述冷凝器(9)冷凝后液体为C6～C22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐(10)中储存；所述冷凝器(9)排出的气体含有少量烷烃热解气作为燃料燃烧为所述热解炉(5)加热。
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