CN112775151B - 一种含有大块固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固废及有机危废的裂解或热解领域，具体提供了一种含有大块固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，所述的固体杂质粒径小于200mm，含有这类固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分和破碎直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器；采用这种裂解或热解工艺，可以对含有粒径小于200mm固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废直接进行热裂解或热解，减少了项目的占地、设备的投入及运行费用等，且与常用导热介质尺寸接近的固体物质充当热载体使用提高了裂解或热解的效率。
Description
技术领域
本发明涉及固废及有机危废的裂解或热解领域，具体提供了一种含有大块固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺。
背景技术
现有技术中裂解或热解是指通过热能将一种样品(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)的化学过程，裂解或热解不仅为现代社会大量产生的废弃物(例如废塑料、废橡胶、危废、油泥等)的处理找到了良好的解决方法，而且对资源减少、能源紧张的改善提供了新的方案，可以提供大量的基础工业原料和能源来源，如炭黑、铁丝、可燃油气等，是未来解决各种资源危机的手段之一。
其中危险固体废物又称为有害废物、有毒废渣等，通常是指具有毒性、腐蚀性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性的固体废物。危险废物来源广，种类多，处理起来难度较大，不但污染空气、水源和土壤，而且这些有害固体废物通过各种渠道危害人体健康与环境，必须对它进行无害化处置，寻求一条合理的途径，使它最大限度地与生物圈隔离；油泥是含油污泥的简称，是在石油开采、运输、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物，油泥中一般含油率在10-50％甚至更高，而含水率在30％以上；与废弃高分子聚合物相比，上述两类物质中一般会含有大量的固体杂质，这部分固体杂质可能是石块、砂砾、金属块或其他难以受热裂解或热解的物质，这部分固体杂质受热后并不发生形态上的变化，为了避免这部分固体杂质对裂解或热解产生不利影响，一般需要在裂解或热解原料进入裂解或热解器前进行筛选将其除去，这样就需要单独的原料预处理工艺和设备，而且由于有机危废和油泥的性质比较特殊，特别是油泥粘稠度较高，对其含有的固体杂质进行分离难度很高，这样就直接增加了工艺设计和设备上的投入；同时这部分原料在裂解或热解过程中会产生一部分较大颗粒的固态产物，这部分固态产物存在与上述固体杂质相同的问题，这些固态产物的存在使得裂解或热解设备的出料机构必须做大，方便其排出，这就造成了设备加工生产和运行上的成本提升。
因此如何克服上述问题，成为现在技术中亟待解决的问题之一。
发明内容
基于现有技术存在的原材料包容性不足之处，本发明提供了一种大块含有固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，所述的固体杂质粒径小于200mm，含有这类固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分和破碎直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器；采用这种裂解或热解工艺，可以对含有粒径小于200mm固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废直接进行热裂解或热解，获得的气态产物采用常规工艺回收利用，所获得的固态产物回收利用，从而减少了裂解或热解物料前处理工序和装置，减少了设备的投入，且与常用导热介质尺寸接近的固体物质回用充当热载体使用，大大提高了裂解或热解的效率。
在本申请出现之前，发明人曾经申请并获得了申请号为200710116223，名称为工业连续化塑料裂解或热解器的发明专利，其中公开了在裂解或热解器内设置用于送返固态载热体的腔体，并公开了相应的结构来实现送返固态载热体，但是该现有技术仅能实现固态载热体的送返，且固态载热体为工艺要求加入的物质，并非塑料原料中自带，且其整个工艺只能适配经过预处理的塑料原料进行裂解或热解，对于上述的有机危废和油泥的裂解或热解难以达到理想效果，因此发明人提供了本申请的技术方案，具体如下：
一种含有大块固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，其具体工艺步骤如下：
含有大块固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过至少两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，较大粒径的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理，所述的固体杂质粒径小于200mm；
所述的固体杂质为石块或砂砾或金属块或其他难以受热裂解或热解的物质或其混合物；
所述的固态产物为固体杂质或裂解或热解产生的固态物或两者混合物；
所述筛分次数优选为两次，且筛分时的筛孔孔径不同；
所述裂解或热解工艺中的具体工艺参数参考发明人在先申请中的相应参数，或其他现有技术中的工艺参数即可；
所述的回用通过在裂解或热解器内设置回用通道实现；
所述与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用后，利用热载体彼此之间的摩擦，这部分与常用导热介质尺寸接近的固体物质会进一步缩小尺寸，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理；
其中所述与常用导热介质尺寸接近的固体物质，常用导热介质的粒径根据工艺要求确定上述技术方案中，之所以选用固体杂质粒径小于200mm，是发明人综合考虑现有裂解或热解设备大小和工艺运行成本的基础上筛选出的最佳范围，首先这一粒径范围是现有废弃高分子聚合物及有机危废中固体杂质的平均最高范围，一般粒径大于200mm的固体杂质，在废弃高分子聚合物及有机危废中存在的机会不高，即使有部分存在，在废弃高分子聚合物及有机危废处理初期就已经被去除了，因此在裂解或热解前不需要进行特殊的处理即可直接进行裂解或热解；其次，虽然将设备尺寸变大可以适应更高粒径的固体杂质，但是从成本核算和相应的能源损耗方面均不合适；最后，这一粒径范围的固态杂质在经过筛分后，可以获得尺寸较为均一的合适固态产物作为热载体，其表面积更大，热效率更高，回用的效果更好，故而选择上述范围。
在裂解或热解过程中，固体杂质伴随裂解或热解物料一起从进料端向出料端也就是裂解或热解器尾端运动，裂解或热解物料伴随裂解或热解的过程分别转化为气态产物和固态产物，气态产物采用常规工艺处理即可获得裂解或热解的目标产品，而固态产物一般为灰分，其形态为颗粒状和粉状的混合形态，固态杂质就掺杂在这些固态产物中，当其运动两次筛分步骤时，可将较大粒径的固态产物和粉状产物以及与常用导热介质尺寸接近的固体物质分离出来，其中较大粒径的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理；而与常用导热介质尺寸接近的固体物质则通过在裂解或热解器内设置回用通道实现返回到进料端，作为热载体与新加入的物料一起进行裂解或热解，此时作为热载体其所携带的热量可以加快裂解或热解过程，同时其具有较大的表面积，同样也可以起到加快裂解或热解过程的作用，最终提高了裂解或热解的效率；
为了实现上述工艺，发明人还提供了一种配套的裂解或热解产物分筛回用装置，该装置设置在裂解或热解器尾部，具体结构包括位于裂解或热解器内筒体中心的回用筒体，回用筒体外侧分别设置有第一层筛网和第二层筛网，第一层筛网和第二层筛网之间设置有第二旋带，第二层筛网外侧设置有第三旋带，第三旋带顶端连接在裂解或热解器内筒体内壁上；第一层筛网前端设置有固定连接在裂解或热解器内筒体内壁上的第一旋带；
更进一步的所述回用筒体尾部外侧连接有若干回用管路，所述回用管路一端开口位于回用筒体上，另一端位于回用筒体外侧设置的第一层筛网上，回用管路位于第一层筛网的开口一侧设置有挡板，挡板一端连接有第二旋带，另一端连在锥形环板上，第二旋带的底端带贯穿第一层筛网且连接在回用筒体外侧，所述第一层筛网与回用筒体之间通过上述的回用管路和第二旋带固定连接，所述锥形环板直径较短的一侧固定连接在第一层筛网上；第一层筛网外侧套装有第二层筛网，第二旋带和挡板的顶端均固定连接在第二层筛网内侧；第二层筛网外侧设置有第三旋带，第三旋带顶端连接在裂解或热解器内筒体内壁上；第一层筛网外侧设置有固定连接在裂解或热解器内筒体内壁上的第一旋带，所述第一层筛网的筛孔孔径大于第二层筛网的孔径；
采用上述结构的装置，在裂解或热解过程中，固体杂质伴随裂解或热解物料一起从进料端向出料端也就是裂解或热解器尾端运动，裂解或热解物料伴随裂解或热解的过程分别转化为气态产物和固态产物，固态产物一般为灰分，其形态为颗粒状和粉状的混合形态，固态杂质就掺杂在这些固态产物中，当其运动到第一旋带位置时，随第一旋带被送入回用筒体与第一层筛网间的空腔内，进行第一次筛分，通过第一层筛网的固态产物进入第一层筛网和第二层筛网之间，通过第二旋带的作用继续运动，这一过程中，不能通过第二层筛网的固态产物保留在第一层筛网和第二层筛网之间，最终运动到回用管路位于第一层筛网的开口处，落入到回用管路中，挡板和锥形环板可以确保这部分固态产物完全进入回用管路中，而可以通过第二层筛网的固态产物一般为小粒径产物或粉状产物，这部分产物落入第二层筛网与内筒体之间的空间，在第三旋带的作用下从锥形环板与内筒体之间的空隙排出，并与不能通过第一层筛网的固态产物混合后排出裂解或热解器；
位于第一层筛网和第二层筛网之间的与常用导热介质尺寸接近的固体物质进入回用管路，在回用管路内的反向螺旋的带动下运动到裂解或热解器的进料端，与裂解或热解物料直接混合后实现回用，将其作为热载体可以直接重复利用，其所携带的热量可以加快裂解或热解过程，同时其具有较大的表面积，同样也可以起到加快裂解或热解过程的作用，同时在重复利用的同时利用彼此之间的摩擦，这部分与常用导热介质尺寸接近的固体物质会进一步缩小尺寸，最终变为能够通过第二层筛网的小粒径固态产物，从裂解或热解器中作为固态产物送出；而不能通过第一层筛网的固态产物其粒径较大，但其粒径依然小于200mm，因此可以顺利的通过第一层筛网与回用管路之间的空腔，并通过锥形环板排出上述分筛回用装置，与小粒径产物或粉状产物混合后排出裂解或热解器，通过无害化处理即可，其中符合工程要求的固态产物还可以作为诸如建筑材料等实现二次利用。
为了达到上述目的，一般控制第一层筛网的筛孔孔径略大于第二层筛网的孔径，而两者之间孔径的差异则可以根据裂解或热解工艺中对于热载体也就是导热介质的粒径要求，进行合理的选择，即可达到与常用导热介质尺寸接近的固体物质综合回用的效果。
综上所述，采用本发明所提供的工艺，可以对含有粒径小于200mm固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废直接进行热裂解或热解，获得的气态产物采用常规工艺回收利用，所获得的固态产物回收利用，从而减少了裂解或热解物料前处理工序和装置，减少了设备的投入，且与常用导热介质尺寸接近的固体物质回用充当热载体使用，大大提高了裂解或热解的效率。
附图说明
图1为本发明所述裂解或热解工艺的工艺流程图；
图2为本发明所述裂解或热解产物分筛回用装置的结构示意图；
图3为图2中去除裂解或热解器内筒体后的回用装置结构示意图；
图4为图3的尾向结构示意图；
图5为图3基础上去除第二层筛网和第一和第三旋带的结构示意图；
图6为图3基础上去除第一层筛网的结构示意图；
图中1为裂解或热解器内筒体，2为回用筒体，3为第一旋带，4为第二旋带，5为第一层筛网，6为挡板，7为回用管路，8为锥形环板，9为第三旋带，10为第二层筛网。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
一种含有固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，其具体工艺步骤如图1所示，具体如下：
含有固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过至少两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，较大粒径的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理，所述的固体杂质粒径小于200mm；
所述的固体杂质为石块或砂砾或金属块或其他难以受热裂解或热解的物质或其混合物；
所述的固态产物为固体杂质或裂解或热解产生的固态物或两者混合物。
实施例2
一种含有固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，其具体工艺步骤如图1所示，具体如下：
含有固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过至少两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，较大粒径的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理，所述的固体杂质粒径小于200mm；
所述的固体杂质为石块或砂砾或金属块或其他难以受热裂解或热解的物质或其混合物；
所述的固态产物为固体杂质或裂解或热解产生的固态物或两者混合物；
所述筛分次数为两次，且筛分时的筛孔孔径不同；
所述的回用通过在裂解或热解器内设置回用通道实现；
所述与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用后，利用热载体彼此之间的摩擦，这部分与常用导热介质尺寸接近的固体物质会进一步缩小尺寸，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理；
所述裂解或热解工艺中的具体工艺参数参考现有技术中的工艺参数即可。
实施例3
一种含有固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，其具体工艺步骤如图1所示，具体如下：
含有固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过至少两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，较大粒径的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理，所述的固体杂质粒径小于200mm；
所述的固体杂质为石块或砂砾或金属块或其他难以受热裂解或热解的物质或其混合物；
所述的固态产物为固体杂质或裂解或热解产生的固态物或两者混合物；
所述筛分次数为两次，且筛分时的筛孔孔径不同；
所述的回用通过在裂解或热解器内设置回用通道实现；
所述与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用后，利用热载体彼此之间的摩擦，这部分与常用导热介质尺寸接近的固体物质会进一步缩小尺寸，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理；
所述裂解或热解工艺中的具体工艺参数参考发明人在先申请中的相应参数。
设备实施例
如图2-6所示：
一种裂解或热解产物分筛回用装置，该装置设置在裂解或热解器尾部，包括位于裂解或热解器内筒体1中心的回用筒体2，回用筒体2外侧分别设置有第一层筛网5和第二层筛网10，第一层筛网5和第二层筛网10之间设置有第二旋带4，第二层筛网10外侧设置有第三旋带9，第三旋带9顶端连接在裂解或热解器内筒体1内壁上；第一层筛网5前端设置有固定连接在裂解或热解器内筒体1内壁上的第一旋带3；
所述回用筒体2尾部外侧连接有若干回用管路7，所述回用管路7一端开口位于回用筒体2上，另一端位于回用筒体2外侧设置的第一层筛网5上，回用管路7位于第一层筛网5的开口一侧设置有挡板6，挡板6一端连接有第二旋带4，另一端连在锥形环板8上，第二旋带4的底端带贯穿第一层筛网5且连接在回用筒体2外侧，所述第一层筛网5与回用筒体2之间通过上述的回用管路7和第二旋带4固定连接，所述锥形环板8直径较短的一侧固定连接在第一层筛网5上；第一层筛网5外侧套装有第二层筛网10，第二旋带4和挡板6的顶端均固定连接在第二层筛网10内侧；第二层筛网10外侧设置有第三旋带9，第三旋带9顶端连接在裂解或热解器内筒体1内壁上；第一层筛网5前端设置有固定连接在裂解或热解器内筒体1内壁上的第一旋带3，所述第一层筛网5的筛孔孔径大于第二层筛网10的孔径；
采用上述结构的装置，在裂解或热解过程中，固体杂质伴随裂解或热解物料一起从进料端向出料端也就是裂解或热解器尾端运动，裂解或热解物料伴随裂解或热解的过程分别转化为气态产物和固态产物，固态产物一般为灰分，其形态为颗粒状和粉状的混合形态，固态杂质就掺杂在这些固态产物中，当其运动到第一旋带位置时，随第一旋带被送入回用筒体与第一层筛网间的空腔内，进行第一次筛分，通过第一层筛网的固态产物进入第一层筛网和第二层筛网之间，通过第二旋带的作用继续运动，这一过程中，不能通过第二层筛网的固态产物保留在第一层筛网和第二层筛网之间，最终运动到回用管路位于第一层筛网的开口处，落入到回用管路中，挡板和锥形环板可以确保这部分固态产物完全进入回用管路中，而可以通过第二层筛网的固态产物一般为小粒径产物或粉状产物，这部分产物落入第二层筛网与内筒体之间的空间，在第三旋带的作用下从锥形环板与内筒体之间的空隙排出，并与不能通过第一层筛网的固态产物混合后排出裂解或热解器。
上述过程中，位于第一层筛网和第二层筛网之间的与常用导热介质尺寸接近的固体物质进入回用管路，在回用管路内的反向螺旋的带动下运动到裂解或热解器的进料端，与裂解或热解物料直接混合后实现回用，将其作为热载体可以直接重复利用，其所携带的热量可以加快裂解或热解过程，同时其具有较大的表面积，同样也可以起到加快裂解或热解过程的作用，同时在重复利用的同时利用彼此之间的摩擦，这部分与常用导热介质尺寸接近的固体物质会进一步缩小尺寸，最终变为能够通过第二层筛网的小粒径固态产物，从裂解或热解器中作为固态产物送出；而不能通过第一层筛网的固态产物其粒径较大，但其粒径依然小于200mm，因此可以顺利的通过第一层筛网与回用管路之间的空腔，并通过锥形环板排出上述分筛回用装置，与小粒径产物或粉状产物混合后排出裂解或热解器，通过无害化处理即可，其中符合工程要求的固态产物还可以作为诸如建筑材料等实现二次利用。
综上，采用本发明所提供的工艺，可以对含有粒径小于200mm固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废直接进行热裂解或热解，获得的气态产物采用常规工艺回收利用，所获得的固态产物回收利用，从而减少了裂解或热解物料前处理工序和装置，减少了设备的投入，且与常用导热介质尺寸接近的固体物质回用充当热载体使用，大大提高了裂解或热解的效率。
Claims (7)
1.一种含有大块固体杂质的废弃高分子聚合物及有机危废的裂解或热解工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：
含有大块固体杂质的裂解或热解原料不进行筛分和破碎直接送入裂解或热解器进行裂解或热解，裂解或热解产生的固态产物经过至少两次筛分后，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体直接在工艺内回用，尺寸大于导热介质的固态产物和粉状产物排出裂解或热解器进行无害化处理，与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用，至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理；其中所述的固体杂质粒径小于200mm；
其中采用了配套的裂解或热解产物分筛回用装置，该装置设置在裂解或热解器尾部，具体结构包括位于裂解或热解器内筒体中心的回用筒体，回用筒体外侧分别设置有第一层筛网和第二层筛网，第一层筛网和第二层筛网之间设置有第二旋带，第二层筛网外侧设置有第三旋带，第三旋带顶端连接在裂解或热解器内筒体内壁上；第一层筛网前端设置有固定连接在裂解或热解器内筒体内壁上的第一旋带；
所述回用筒体尾部外侧连接有若干回用管路，所述回用管路一端开口位于回用筒体上，另一端位于回用筒体外侧设置的第一层筛网上，回用管路位于第一层筛网的开口一侧设置有挡板，挡板一端连接有第二旋带，另一端连在锥形环板上，第二旋带的底端带贯穿第一层筛网且连接在回用筒体外侧，所述第一层筛网与回用筒体之间通过上述的回用管路和第二旋带固定连接，所述锥形环板直径较短的一侧固定连接在第一层筛网上；第一层筛网外侧套装有第二层筛网，第二旋带和挡板的顶端均固定连接在第二层筛网内侧；第二层筛网外侧设置有第三旋带，第三旋带顶端连接在裂解或热解器内筒体内壁上；第一层筛网外侧设置有固定连接在裂解或热解器内筒体内壁上的第一旋带，所述第一层筛网的筛孔孔径大于第二层筛网的孔径。
2.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：所述的固体杂质为石块或砂砾或金属块或其他难以裂解或热解的物质或其混合物。
3.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：所述的固态产物为固体杂质、裂解或热解产生的固态物中的一种或其混合物。
4.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：所述筛分次数为两次，且筛分时的筛孔孔径不同。
5.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：所述的回用通过在裂解或热解器内设置回用通道实现。
6.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：与常用导热介质尺寸接近的固体物质作为热载体回用后，利用热载体彼此之间的摩擦进一步缩小尺寸，直至其转化为小粒径或粉状产物后连续排出裂解或热解器进行无害化处理。
7.根据权利要求1所述裂解或热解工艺，其特征在于：其中所述常用导热介质的粒径根据工艺要求确定。
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