CN113025368A - 一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，通过第一螺旋给料机对PVC进行预熔处理，其中预熔温度约为150‑200℃，低于PVC脱氯化氢温度，PVC熔融后与CaO颗粒复合成型，改变了两种物料颗粒间固固接触方式，形成PVC熔融包裹CaO颗粒及熔流进入颗粒内部的紧密结构，同时在塑料熔融物表面粘附细颗粒CaO，使PVC被内外两层CaO包裹，促进了物料间更均质的混合，强化了固氯过程中的相互作用，较传统的机械混合方式提高了固氯效率。

Description

一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统
技术领域
本发明涉及含氯塑料热解技术领域，尤其涉及一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统。
背景技术
随着生活水平的提高，废塑料的产生量越来越大，其合理处置已成为全世界难题。常规的填埋、焚烧以及熔融再生等处置手段均存在一定的技术问题。目前，废塑料的催化裂解制油被认为是处置废塑料最佳的技术路线之一。
目前，我国主要采用槽式反应器和管式反应器用于废塑料裂解以制取燃料油。然而，含氯塑料在热解过程中会释放出大量的氯化氢，对设备造成严重腐蚀。常规的处置方法是在PVC热解过程中添加固氯剂，然而由于密度差异往往造成固固混合效果较差，同时反应器内气固混合强度较低，因此炉内脱氯效率普遍较低。此外，外加热的方式极易造成反应器内的塑料受热不均，进而产生大量焦炭残渣，粘附于器壁和釜底，导致结焦现象的发生，降低换热效率的同时还会影响设备的连续安全稳定运行。
总的来说，在传统的槽式和管式废塑料热解反应器内，采用机械混合法将PVC与固氯剂、催化剂混合，存在脱氯效率较低、催化剂无法循环利用和反应器结焦严重的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，旨在解决现有技术中传统的槽式和管式废塑料热解反应器内，采用机械混合法将PVC与固氯剂、催化剂混合，存在脱氯效率较低、催化剂无法循环利用和反应器结焦严重的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，包括用于对PVC加热的第一螺旋给料机，所述第一螺旋给料机的底部连接有喷嘴，所述喷嘴远离所述第一螺旋给料机的一侧安装有包衣流化床，所述包衣流化床与所述第一螺旋给料机通过所述喷嘴连通，所述包衣流化床上设置有第二螺旋给料机，所述第二螺旋给料机与所述包衣流化床贯通，用于将CaO颗粒送入所述包衣流化床内与PVC熔融物接触，所述包衣流化床还连接有滚筒筛，所述滚筒筛用于将CaO粉末粘附于塑料熔融物包裹的CaO颗粒表面，所述滚筒筛内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛连接有催化裂解-原位固氯流化装置，所述催化裂解-原位固氯流化装置用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应，所述滚筒筛的底部设置有传动装置，所述传动装置用于转运未粘附于PVC熔融物包裹的CaO颗粒表面掉落的CaO粉末。
其中，所述滚筒筛内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛与所述包衣流化床通过第一气锁阀连通。
其中，所述滚筒筛的上部分别设置有第三螺旋给料机、第四螺旋给料机和第五螺旋给料机，所述第三螺旋给料机、所述四螺旋给料机和所述第五螺旋给料机分别与所述滚筒筛连通，用于将CaO粉末送入所述滚筒筛内。
其中，所述传动装置包括设置于所述滚筒筛底部的皮带输送机，所述皮带输送机用于接收从所述滚筒筛掉落的CaO粉末；所述皮带输送机分别连接有第一CaO粉末仓和第二CaO粉末仓，所述第一CaO粉末仓和所述第二CaO粉末仓分别位于所述皮带输送机的两侧，用于接收所述皮带输送机转运的CaO粉末。
其中，所述催化裂解-原位固氯流化装置包括催化裂解-原位固氯流化床，所述催化裂解-原位固氯流化床与所述滚筒筛通过第二气锁阀连通，并用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应；所述催化裂解-原位固氯流化床连接有气体提取组件和固体反应组件，所述气体提取组件与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，并用于对所述催化裂解-原位固氯流化床产生的气相产物进行分离，所述固体反应组件与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于接收所述PVC熔融物包裹的CaO颗粒在催化裂解-原位固氯流化床内反应后产生的积碳固体颗粒，并进行气固分离。
其中，所述气体提取组件包括第一旋风分离器，所述第一旋风分离器与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于接收所述催化裂解-原位固氯流化床的气相产物，并对气相产物进行分离，气相产物分离出的气体流入冷凝设备，所述冷凝设备对气体进行冷凝，并将冷凝得到的燃料油存储于燃料油罐内，且冷凝后的裂解气存储于裂解气罐内，所述裂解气罐与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于将裂解气引入所述催化裂解-原位固氯流化床内作为流化介质。
其中，所述固体反应组件包括积碳焙烧流化床，所述积碳焙烧流化床与所述第一旋风分离器连通，用于对所述第一旋风分离器排出的积碳固体颗粒进行燃烧；所述积碳焙烧流化床连接有第二旋风分离器，所述第二旋风分离器对燃烧反应后的积碳固体颗粒进行气固分离，并与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于将气固分离后的固体颗粒送入催化裂解-原位固氯流化床内。
其中，所述固体反应组件包括气-水换热器和气-气换热器，所述气-水换热器与所述第二旋风分离器连通，所述气-气换热器与所述气-水换热器连通，并与所述第一螺旋给料机连通。
本发明的一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，通过第一螺旋给料机对PVC进行预熔处理，其中预熔温度约为150-200℃，低于PVC脱氯化氢温度，PVC熔融后与CaO颗粒复合成型，改变了两种物料颗粒间固固接触方式，形成PVC熔融包裹CaO颗粒及熔流进入颗粒内部的紧密结构，同时在塑料熔融物表面粘附细颗粒CaO，使PVC被内外两层CaO包裹，促进了物料间更均质的混合，强化了固氯过程中的相互作用，较传统的机械混合方式提高了固氯效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统的连接示意图。
图2是本发明的螺旋给料机与滚筒筛的连接示意图。
图3是本发明的催化裂解-原位固氯流化床和积碳焙烧流化床的连接示意图。
图中：1-第一螺旋给料机、2-喷嘴、3-包衣流化床、4-气-气换热器、6-第二螺旋给料机、7-第一气锁阀、8-滚筒筛、9-第三螺旋给料机、10-第四螺旋给料机、11-第五螺旋给料机、12-第二气锁阀、13-皮带输送机、14-第一CaO粉末仓、15-第二CaO粉末仓、16-催化裂解-原位固氯流化床、17-第一旋风分离器、171-第一旋风分离器入口、172-第一固体出口、173-第一气体出口、18-积碳焙烧流化床、19-第二旋风分离器、191-第二旋风分离器入口、192-第二固体出口、193-第二气体出口、20-气-水换热器、21-冷凝设备、22-燃料油罐、23-裂解气罐、25-鼓风机。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图2，本发明提供了一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，包括用于对PVC加热的第一螺旋给料机1，所述第一螺旋给料机1的底部连接有喷嘴2，所述喷嘴2远离所述第一螺旋给料机1的一侧安装有包衣流化床3，所述包衣流化床3与所述第一螺旋给料机1通过所述喷嘴2连通，所述包衣流化床3上设置有第二螺旋给料机6，所述第二螺旋给料机6与所述包衣流化床3贯通，用于将CaO颗粒送入所述包衣流化床3内与PVC熔融物接触，所述包衣流化床3还连接有滚筒筛8，所述滚筒筛8用于将CaO粉末粘附于塑料熔融物包裹的CaO颗粒表面，所述滚筒筛8内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛8连接有催化裂解-原位固氯流化装置，所述催化裂解-原位固氯流化装置用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应，所述滚筒筛8的底部设置有传动装置，所述传动装置用于转运未粘附于PVC熔融物包裹的CaO颗粒表面掉落的CaO粉末。
在本实施方式中，PVC颗粒在第一螺旋给料机1的推动下向前运动，其中第一螺旋给料机1采用外加热使PVC呈现熔融态，温度控制在150-200℃之间，低于PVC脱氯化氢温度，同时加热源来自积碳焙烧流化床18燃烧产生的烟气，包衣流化床3顶部设置有喷嘴2，与第一螺旋给料机1底部连接，所述喷嘴2上设有若干小孔，用于将第一螺旋给料机1输入的熔融PVC通过高速旋转粒化成熔融小颗粒喷射入包衣流化床3内，包衣流化床3采用单侧渐扩的结构，返料口设计在渐扩端，CaO颗粒(2-3mm)经第二螺旋给料机6送入包衣流化床3内，并在炉内上部区域呈现快速流化床状态，并与PVC熔融物直接接触，PVC熔融物包裹住CaO颗粒并熔流入颗粒内部，形成紧密结构，最终复合成型，如此，由于对PVC进行预熔处理，其中预熔温度约为150-200℃，低于PVC脱氯化氢温度，PVC熔融后与CaO颗粒复合成型，改变了两种物料颗粒间固固接触方式，形成PVC熔融包裹CaO颗粒及熔流进入颗粒内部的紧密结构，同时在滚筒筛8内将CaO粉末粘附于塑料熔融物包裹的CaO颗粒表面，使PVC被内外两层CaO包裹，促进了物料间更均质的混合，强化了固氯过程中的相互作用，较传统的机械混合方式提高了固氯效率。
进一步地，请参阅图1和图2，所述滚筒筛8内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛8与所述包衣流化床3通过第一气锁阀7连通。
进一步地，请参阅图1和图2，所述滚筒筛8的上部分别设置有第三螺旋给料机9、第四螺旋给料机10和第五螺旋给料机11，所述第三螺旋给料机9、所述四螺旋给料机和所述第五螺旋给料机11分别与所述滚筒筛8连通，用于将CaO粉末送入所述滚筒筛8内。
在本实施方式中，成型后的颗粒由于质量增大导致其回落至包衣流化床3炉膛中下部，并在渐扩段沿返料管经第一气锁阀7进入滚筒筛8内，滚筒筛8内部布置有内螺纹流道，PVC熔融物包裹的CaO颗粒沿流道流动，同时在其内壁设置有刀片，用于将粘附在一起的颗粒切割成适宜粒径大小的颗粒，在滚筒筛8上部梯级布置有第三螺旋给料机9、第四螺旋给料机10和第五螺旋给料机11，用于将CaO粉末(0.2-0.3mm)经滚筒筛8筛孔送入，与PVC熔融物包裹的CaO颗粒直接接触并粘附在其表面，滚筒筛8内壁设置有梯级布置的刀片，将粘附在一起的塑料颗粒切割成适宜颗粒大小，同时未粘附在塑料熔融物表面的固氯剂粉末通过筛网后可重复使用。
进一步地，请参阅图1，所述传动装置包括设置于所述滚筒筛8底部的皮带输送机13，所述皮带输送机13用于接收从所述滚筒筛8掉落的CaO粉末；所述皮带输送机13分别连接有第一CaO粉末仓14和第二CaO粉末仓15，所述第一CaO粉末仓14和所述第二CaO粉末仓15分别位于所述皮带输送机13的两侧，用于接收所述皮带输送机13转运的CaO粉末。
在本实施方式中，未粘附在表面的CaO粉末通过所述滚筒筛的筛孔掉入皮带输送机13上，通过皮带输送机13的运转，可使该部分CaO粉末进入第一CaO粉末仓14和第二CaO粉末仓15进行存放。
进一步地，请参阅图1和图3，所述催化裂解-原位固氯流化装置包括催化裂解-原位固氯流化床16，所述催化裂解-原位固氯流化床16与所述滚筒筛8通过第二气锁阀12连通，并用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应；所述催化裂解-原位固氯流化床16连接有气体提取组件和固体反应组件，所述气体提取组件与所述催化裂解-原位固氯流化床16连通，并用于对所述催化裂解-原位固氯流化床16产生的气相产物进行分离，所述固体反应组件与所述催化裂解-原位固氯流化床16连通，用于接收所述PVC熔融物包裹的CaO颗粒在催化裂解-原位固氯流化床16内反应后产生的积碳固体颗粒，并进行气固分离。
进一步地，请参阅图1和图3，所述气体提取组件包括第一旋风分离器17，所述第一旋风分离器17与所述催化裂解-原位固氯流化床16连通，用于接收所述催化裂解-原位固氯流化床16的气相产物，并对气相产物进行分离，气相产物分离出的气体流入冷凝设备21，所述冷凝设备21对气体进行冷凝，并将冷凝得到的燃料油存储于燃料油罐22内，且冷凝后的裂解气存储于裂解气罐23内，所述裂解气罐23与所述催化裂解-原位固氯流化床16连通，用于将裂解气引入所述催化裂解-原位固氯流化床16内作为流化介质。
进一步地，请参阅图1和图3，所述固体反应组件包括积碳焙烧流化床18，所述积碳焙烧流化床18与所述第一旋风分离器17连通，用于对所述第一旋风分离器17排出的积碳固体颗粒进行燃烧；所述积碳焙烧流化床18连接有第二旋风分离器19，所述第二旋风分离器19对燃烧反应后的积碳固体颗粒进行气固分离，并与所述催化裂解-原位固氯流化床16连通，用于将气固分离后的固体颗粒送入催化裂解-原位固氯流化床16内。
进一步地，请参阅图1，所述固体反应组件包括气-水换热器20和气-气换热器4，所述气-水换热器20与所述第二旋风分离器19连通，所述气-气换热器4与所述气-水换热器20连通，并与所述第一螺旋给料机1连通。
在本实施方式中，内外两层均包裹了CaO的样品颗粒进入催化裂解-原位固氯流化床16内进行催化裂解-原位固氯反应，气相产物经第一旋风分离器17分离后，从第一气体出口173流出经冷凝设备21冷凝后得到燃料油，储存于燃料油罐22内，而裂解气则储存于裂解气罐23内，并将一部分引入催化裂解-原位固氯流化床16内作为流化介质，并通过第一旋风分离器入口171进入第一旋风分离器内，另一部分则送入积碳焙烧流化床18内作为可燃物，经燃烧反应提供热量，从第一固体出口172排出的固体颗粒进入积碳焙烧流化床18内燃烧，去除表面沉积的焦炭，其中，位于积碳焙烧流化床18底部的鼓风机向积碳焙烧流化床18内部吹风，加快反应，反应后的固体颗粒随气体通过第二旋风分离器入口191进入第二旋风分离器19内进行气固分离，其中固体颗粒从第二固体出口排出192，作为催化源和热源再次送入到催化裂解-原位固氯流化床16内与新鲜样品颗粒发生催化裂解-原位固氯反应，气体则从第二气体出口193排出，经气-水换热器20和气-气换热器4后，进入第一螺旋给料机1外夹套内，结合固体颗粒在流化床中能形成均匀包衣外表面这一特点，使PVC熔融物能更好地包裹在CaO颗粒表面，并形成紧密的包裹结构，同时通过风速和流化床结构的优化和调节，使包衣后的固体颗粒由于重力作用能自动地下落至渐扩段，进入后续工艺环节，而未包衣的固体颗粒则继续在流化床内呈现快速流化床状态。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，包括用于对PVC加热的第一螺旋给料机，所述第一螺旋给料机的底部连接有喷嘴，所述喷嘴远离所述第一螺旋给料机的一侧安装有包衣流化床，所述包衣流化床与所述第一螺旋给料机通过所述喷嘴连通，所述包衣流化床上设置有第二螺旋给料机，所述第二螺旋给料机与所述包衣流化床贯通，用于将CaO颗粒送入所述包衣流化床内与PVC熔融物接触，所述包衣流化床还连接有滚筒筛，所述滚筒筛用于将CaO粉末粘附于塑料熔融物包裹的CaO颗粒表面，所述滚筒筛内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛连接有催化裂解-原位固氯流化装置，所述催化裂解-原位固氯流化装置用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应，所述滚筒筛的底部设置有传动装置，所述传动装置用于转运未粘附于PVC熔融物包裹的CaO颗粒表面掉落的CaO粉末。
2.如权利要求1所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述滚筒筛内部布置有切割装置，用于切割PVC熔融物包裹的CaO颗粒，所述滚筒筛与所述包衣流化床通过第一气锁阀连通。
3.如权利要求2所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述滚筒筛的上部分别设置有第三螺旋给料机、第四螺旋给料机和第五螺旋给料机，所述第三螺旋给料机、所述四螺旋给料机和所述第五螺旋给料机分别与所述滚筒筛连通，用于将CaO粉末送入所述滚筒筛内。
4.如权利要求2所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述传动装置包括设置于所述滚筒筛底部的皮带输送机，所述皮带输送机用于接收从所述滚筒筛掉落的CaO粉末；所述皮带输送机分别连接有第一CaO粉末仓和第二CaO粉末仓，所述第一CaO粉末仓和所述第二CaO粉末仓分别位于所述皮带输送机的两侧，用于接收所述皮带输送机转运的CaO粉末。
5.如权利要求2所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述催化裂解-原位固氯流化装置包括催化裂解-原位固氯流化床，所述催化裂解-原位固氯流化床与所述滚筒筛通过第二气锁阀连通，并用于对PVC熔融物包裹的CaO颗粒进行催化裂解-原位固氯反应；所述催化裂解-原位固氯流化床连接有气体提取组件和固体反应组件，所述气体提取组件与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，并用于对所述催化裂解-原位固氯流化床产生的气相产物进行分离，所述固体反应组件与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于接收所述PVC熔融物包裹的CaO颗粒在催化裂解-原位固氯流化床内反应后产生的积碳固体颗粒，并进行气固分离。
6.如权利要求5所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述气体提取组件包括第一旋风分离器，所述第一旋风分离器与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于接收所述催化裂解-原位固氯流化床的气相产物，并对气相产物进行分离，气相产物分离出的气体流入冷凝设备，所述冷凝设备对气体进行冷凝，并将冷凝得到的燃料油存储于燃料油罐内，且冷凝后的裂解气存储于裂解气罐内，所述裂解气罐与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于将裂解气引入所述催化裂解-原位固氯流化床内作为流化介质。
7.如权利要求6所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述固体反应组件包括积碳焙烧流化床，所述积碳焙烧流化床与所述第一旋风分离器连通，用于对所述第一旋风分离器排出的积碳固体颗粒进行燃烧；所述积碳焙烧流化床连接有第二旋风分离器，所述第二旋风分离器对燃烧反应后的积碳固体颗粒进行气固分离，并与所述催化裂解-原位固氯流化床连通，用于将气固分离后的固体颗粒送入催化裂解-原位固氯流化床内。
8.如权利要求7所述的基于预熔处理的含氯塑料热解制油系统，其特征在于，
所述固体反应组件包括气-水换热器和气-气换热器，所述气-水换热器与所述第二旋风分离器连通，所述气-气换热器与所述气-水换热器连通，并与所述第一螺旋给料机连通。
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