CN112063403A - 一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法，所述处理方法是利用高温液体对废塑料进行直接加热，所述高温液体的温度需使废塑料在高温液体中能发生热裂解反应生成裂解油和渣。本发明不仅可有效避免出现结焦现象，而且加热温度可精确控制，能保证油品质量稳定，并且无需特殊设备，易于实现工业化；尤其是，使废塑料浸没在高温液体中进行热裂解反应，可使加热效率显著提高，节约能耗，出油率高，处理周期短；总之，本发明相对于现有技术，具有显著进步性，对实现废塑料的循环资源化利用具有重要经济价值和深远社会意义。

Description

一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法
技术领域
本发明是涉及一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法，属于废弃物资源化回收利用技术领域。
背景技术
塑料以其质量轻，耐腐蚀，易加工成型及成本低，使用方便等优点，已被广泛应用于国民经济的多个行业，从工农业生产到衣食住行，塑料制品己深入到社会的每一个角落，进入到人们的生产、生活的各个领域，其数量是惊人的，目前，全世界的塑料产品大约数十亿吨，其数值已经超过钢铁消耗量。随着塑料工业的蓬勃发展及其大规模的使用，废塑料已带来严重的社会问题：因为废塑料丢弃量大，不易降解，难以处理，影响面广，造成了极大的能源浪费和环境污染。我国现已经成为世界上最大的塑料垃圾产生国，每年产生几千万吨的废塑料，如何有效地回收利用这些废塑料具有深远社会意义。
将废塑料作为可再生能源回收利用是一个良好的思路，废塑料裂解制备燃料的技术是对固体废弃物中塑料废弃物进行回收，并循环利用的一种好方法，这种技术的原理早已经被证实是可行的，实验室设备的运行已得到大量的实验数据。在世界各国，都有相关的技术报道，有关专利已经很多。但现有的废塑料裂解制备油品工业化应用，主要是采用热解釜(或称裂解釜、反应釜等)对废塑料直接进行加热，由于废塑料的导热性能较差，以致这种加热方式存在传热速度慢，裂解不完全等问题。如果单纯提高加热温度，则会出现局部过热，易结焦等等，普遍存在热裂解设备容易结焦，产出油品质量低下，存在二次污染等问题。正是这些问题的存在，制约了这种技术的推广应用。我国废塑料炼油技术在上世纪90年代诞生后，目前已有十几套废塑料回收生产装置，但由于如下原因：炼油过程中对周边环境会造成二次恶性污染，尤其是，裂解釜内易产生结焦，传热效率低，设备使用寿命短，能耗大，处理成本高，出油率低，且油品质量不佳，以致企业效益差、发展受限。近年来随着废塑料产量的骤增，国家放宽了对回收废塑料能源的限制，但是对于环保效果不达标的炼油技术仍然在严格限制中。因此，本领域急需研发一种既清洁环保，且能耗和成本低，出油率高，油品质量稳定，尤其可解决裂解釜内易结焦这个世界性技术难题的有关废塑料的处理方法，这将对废塑料的循环资源化利用具有重要经济价值和深远社会意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种既清洁环保，且能耗和成本低，出油率高，油品质量稳定，尤其可解决裂解釜内易结焦这个世界性技术难题的，能实现废塑料高效资源化利用的处理方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法，所述处理方法是利用高温液体对废塑料进行直接加热，所述高温液体的温度需使废塑料在高温液体中能发生热裂解反应生成裂解油和渣。
一种优选方案，所述高温液体的温度在200～500℃之间。
一种实施方案，所述高温液体选用金属或金属合金的熔融液。因为金属的导热性能好，传热效率高。所述金属和金属合金均优选熔点低的，如铅或铅合金。金属铅的熔点低，特别是铅锡合金，熔点更低。而且铅的价格低，表面张力大，不会与油、渣粘附在一起。更关键是由于铅和/或铅合金的比重大，废塑料裂解后产生的渣不会沉入到加热容器的底部，可确保不会结焦，能保证良好的导热性。
一种实施方案，所述高温液体选用无机盐或无机碱的熔融液。无机盐具有价格低，无毒性的优点，如氯化锌，氯化锌的熔点是290度，完全可以满足热裂解所需温度的要求。所述无机碱可以是氢氧化钠，熔点318度，并且氢氧化钠的价格只有铅的十分之一，同时没有毒性，非常安全。通过多种碱或无机盐的混合还可以降低熔点，如通过将氢氧化钠与氢氧化钾的混合，混合后的熔点将小于318度。
一种实施方案，所述高温液体选用由金属或金属合金的熔融液与无机盐和/或无机碱的熔融液形成的双层液体。由于金属的比重大，可以防止裂解生成的渣沉入到加热容器的底部，使底部绝不会结焦，同时方便出渣。上层是无机盐或碱，仍然可以达到加热的效果，但成本比金属低。
一种优选方案，使废塑料浸没在高温液体中进行加热。当废塑料的比重小于高温液体时，可在废塑料上施加外力，让废塑料全部浸没在高温液体中。当高温液体的比重高于废塑料时，废塑料是飘浮于高温液体的表面，加热的面积有限。但浸没在高温液体中时，加热面积远大于飘浮于表面的面积。加热面积越大，加热效率越高，裂解速度越快，产油量越大。
一种实施方案，使热裂解产生的油气先引入冷凝器，然后使未被冷凝的气体直接和/或经燃烧后引入等离子体炉中。由于废塑料的成份复杂，种类繁多，里面有的添加剂本身具有毒性，在热裂解过程中会产生有毒气体。将产生的尾气引入到等离子体炉中，可以将几乎所有的有毒气体分解成无害物质，保证不会对环境造成二次污染，实现清洁环保。
一种实施方案，将热裂解反应产生的渣进行挤压成型，变成渣棒。如：通过螺旋挤压机的挤压作用可以成型，将渣挤压成棒。
进一步实施方案，在挤压成型过程中添加淀粉和/或废弃农作物。通过这种方式可以提高棒的成型强度，保证在干馏过程中不会散成粉未。
进一步实施方案，将挤压成型的渣棒进行干馏，制成木炭。木炭的价值远高于渣的价值，可以替代用木材制作的炭，同时燃烧时污染少，经济效益和社会效益更好。
一种实施方案，将废塑料先进行挤压成块再进行热裂解。由于废塑料本身密度小，通过挤压成块后，可大幅度地提高处理效率，降低处理成本。
与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
本发明通过创造性地采用高温液体对废塑料进行直接加热，使废塑料在高温液体中发生热裂解反应生成裂解油和渣，不仅可有效避免出现现有技术中的结焦现象，而且加热温度可精确控制，能保证油品性能的稳定，并且无需特殊设备，易于实现工业化；尤其是，当选用比重大于废塑料的高温液体时，废塑料及裂解后产生的渣均漂浮在高温液体上，可确保不会沉入加热容器中产生结焦，从而可彻底解决现有技术中的结焦难题；另外，使废塑料浸没在高温液体中进行热裂解反应，可使加热效率显著提高，节约能耗，出油率高，处理周期短；总之，本发明相对于现有技术，具有显著进步性，对实现废塑料的循环资源化利用具有重要经济价值和深远社会意义。
附图说明
图1是实施例1提供的一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法的原理示意图。
图2是实施例2提供的一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法的原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
实施例1
请参阅图1所示，本实施例提供的一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法是：
在裂解炉1里放置高温液体(金属铅的熔融液)4，通过加热装置2将高温液体4加热到415℃，然后将废塑料5放置在废塑料篮3里，再将废塑料篮3放置在裂解炉1里的高温液体4中(为了防止废塑料篮3在高温液体4中上浮，给废塑料篮3施加压力，图中未画出)；废塑料5受到高温液体4的加热，会分解成油气和渣；分解的油气通过油气导管6进入冷凝器7中，在冷却水8的冷却作用下，会变成油流入到储油容器9中。裂解完成后，将废塑料篮3从裂解炉1中取出，将废塑料篮3中的渣倒出，对渣进行粉碎，再挤压成条状，再将挤压的条在无氧状态下进行干馏成木炭，得到价值远高于渣的燃料。
实施例2
请参阅图2所示，本实施例提供的一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法是：
在裂解炉1中的高温液体(金属铅的熔融液)4的上面是另一种高温液体(无机盐氯化锌的熔融液)4’。由于铅的比重比氯化锌大，因此氯化锌的熔融液4’位于金属铅的熔融液的上面。同时，由于铅与氯化锌互不相溶，所以形成两层高温液体。由于氯化锌价格低，比重小，同样的重量体积更大。另外，氯化锌没有毒性。由于铅的比重比废塑料里面的杂质的比重都大，因此可保证废塑料中的任何东西都不会下沉到裂解炉1的底部，确保不会在裂解炉1上结焦，因而不会影响导热效率。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种实现废塑料高效资源化利用的处理方法，其特征在于：所述处理方法是利用高温液体对废塑料进行直接加热，所述高温液体的温度需使废塑料在高温液体中能发生热裂解反应生成裂解油和渣。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述高温液体的温度在200～500℃之间。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述高温液体选用金属或金属合金的熔融液。
4.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述高温液体选用无机盐或无机碱的熔融液。
5.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述高温液体选用由金属或金属合金的熔融液与无机盐和/或无机碱的熔融液形成的双层液体。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：使废塑料浸没在高温液体中进行加热。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：当废塑料的比重小于高温液体时，在废塑料上施加外力，让废塑料全部浸没在高温液体中。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：使热裂解产生的油气先引入冷凝器，然后使未被冷凝的气体直接和/或经燃烧后引入等离子体炉中。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：将热裂解反应产生的渣进行挤压成型，变成渣棒。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于：在挤压成型过程中添加淀粉和/或废弃农作物。
11.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于：将挤压成型的渣棒进行干馏，制成木炭。
12.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在：将废塑料先进行挤压成块再进行热裂解。
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