CN115785986A - 一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法，涉及塑料回收利用技术领域，包括：热解反应器，热解反应器的热解腔内设置有螺旋推送器，沿螺旋推送器的推送方向上，热解反应器的热解腔分割为若干个加热区段，不同加热区段的加热温度分别对应不同材质塑料热解出油气所需的热解温度，若干个加热区段的温度依次升高，不同材质的废旧塑料分别在不同加热区段内完成热解；本发明中在同一热解反应器中利用提供不同热解温度的加热区段处置混杂型废旧塑料，混杂型废旧塑料中的不同材质的塑料将在对应热解温度的加热区段进行热解，实现了在同一热解反应器中对混杂型废旧塑料的热解，节省前置分选环节，大大提高废旧塑料的处置效率。

Description

一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法

技术领域

本发明涉及塑料回收利用技术领域，特别是涉及一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法。

背景技术

随着社会和经济的不断发展，各种塑料制品日益广泛地应用于工业、农业、国防、医疗卫生等各个领域和人们的日常生活中；然而，随之而来也产生了大量的废旧塑料，造成环境的严重污染。

随着废物回收理念的普及，塑料热解技术成为废旧塑料回收的主要手段，例如申请号为“201410676801.X”，名称为“废弃塑料热解内热式连续生产燃料油系统”的发明专利公开了一种废弃塑料热解系统，塑料热解过程中，需要先对塑料进行分选，根据塑料的材质将其进行分类，将同一种类的塑料放入热解反应器内，控制热解反应器中的温度，使其对应该类塑料的热解温度，进而实现塑料的热解，但是前期分选的步骤会延长塑料的整体处置时长，大大降低塑料的处置效率。

因此人们亟需一种塑料处置效率高的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法，以解决上述现有技术存在的问题，在同一热解反应器中设置若干加热区段，实现在同一热解反应器中对混杂型废旧塑料的热解，节省前置分选环节，大大提高废旧塑料的处置效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，包括热解反应器，所述热解反应器的热解腔内设置有用于输送塑料的螺旋推送器，沿所述螺旋推送器的推送方向上，所述热解反应器的热解腔分割为若干个加热区段，不同所述加热区段的加热温度分别对应不同材质塑料热解出油气所需的热解温度，且沿所述螺旋推送器的推送方向上，若干个所述加热区段的温度依次升高，不同材质的废旧塑料分别在不同加热区段内完成热解。

优选的，所述热解反应器包括从内到外依次套设的所述螺旋推送器、具有传热特性的传热内筒以及用于保温的保温外筒，所述传热内筒的内腔为所述热解腔，所述保温外筒与所述传热内筒间形成加热圈安装腔，所述加热圈安装腔包括若干个对应所述加热区段设置的加热段，若干个所述加热段均设置有电加热线圈。

优选的，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括进料单元，所述进料单元包括落料器、螺旋进料机以及将塑料输送至所述落料器的输送机构，所述落料器的出料口与所述螺旋进料机的进料口相连通，所述螺旋进料机的出料口与所述传热内筒相连通，所述螺旋进料机上设置有用于将塑料加热至熔融状态的加热模块。

优选的，所述输送机构包括第一输送机、用于将塑料压制成块状的压块机以及第二输送机，所述第一输送机的一端位于所述压块机的进料口上方，另一端设置在地面上，所述第二输送机的一端位于所述压块机的出料口下方，另一端位于所述落料器的进料口上方。

优选的，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括气体产物处理单元，所述气体产物处理单元包括依次连接的用于去除杂质组分的催化塔、若干个用于分离油气的油气冷凝器以及用于收集不可凝可燃气的不可凝可燃气收集系统，所述催化塔的进气口与所述传热内筒的出料口相连通。

优选的，所述不可凝可燃气收集系统包括若干个用于储存水或反应剂的净化罐以及用于储存不可凝可燃气的储存设备，若干个所述净化罐依次连接，且末端所述净化罐与所述储存设备连接，所述净化罐上设置有与所述油气冷凝器出气口连接的进气管以及出气管，所述进气管远离所述油气冷凝器的一端伸入所述腔体内并被水或反应剂淹没，所述出气管设置在所述净化罐顶部。

优选的，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括固体产物处理单元，所述固体产物处理单元包括依次连接若干个的水冷螺旋出渣机以及接收料仓，首个所述水冷螺旋出渣机的进料口与所述热解腔的出料口相连通。

优选的，若干个所述水冷螺旋出渣机均倾斜设置，且所述水冷螺旋出渣机的出料口高于进料口，后方所述水冷螺旋出渣机的进料口位于前方所述水冷螺旋出渣机的出料口下方。

优选的，所述传热内筒的出口设置有缓冲器，所述缓冲器的底部通过阀门与所述水冷螺旋出渣机连通。

本发明还提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统的处置方法，包括以下步骤：

S1：混杂型废旧塑料经第一输送机输送至压块机内进行压实，排出其内包含的空气，再由第二输送机输送至落料器内准备下料；

S2：块状混杂型废旧塑料进入到螺旋进料机被输送到传热内筒中，并在输送过程中加热为熔融状态，去除部分水分；

S3：熔融状混杂型废旧塑料在传热内筒运动，并依次经过若干个加热段在传热内筒内形成的加热区域，不同材质的塑料在不同加热区域内进行热解，生成油气、碳渣；

S4：油气经过催化塔去除杂质组分后进入到油气冷凝器内，油与水冷凝被收集，不可凝可燃气经过净化罐处理后被储存设备收集；碳渣落入冷螺旋出渣机内，在输送过程中不断被冷却，直至被接收料仓收集。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中在同一热解反应器中利用提供不同热解温度的加热区段处置混杂型废旧塑料，混杂型废旧塑料中的不同材质的塑料将在对应热解温度的加热区段进行热解，实现了在同一热解反应器中对混杂型废旧塑料的热解，节省前置分选环节，大大提高废旧塑料的处置效率，而且在同一热解反应器内后方高温度的加热区段会对前方低温度的加热区段提供一定的热量支持，可以相对降低前方低温度加热区段的加热组件的功率，达到节省能源的目的，另外塑料在经过前方低温度的加热区段后会具有一定的温度，起到预热的效果，进一步提高塑料的处置效率，另外在同一热解反应器内设置不同加热区段相较于连续设置不同热解温度的热解反应器，可以降低整体装置的空间占用以及成本。

2、本发明中在废旧塑料进入热解反应器之前进行熔融处理，能够有效去除废旧塑料中含有的大部分水，避免在后续热解过程中，塑料中含有的大量水吸收过多热量，增加装置功耗以及延长塑料处置时间的问题。

3、本发明中通过压块机的压实作用，排出膨胀状态下塑料中含有的空气，大大降低后续热解过程中的含氧量和含水率，从而大大降低二噁英有害气体的产生。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统的结构示意图；

其中，1、第一输送机；2、压块机；3、第二输送机；4、落料器；5、螺旋进料机；6、热解反应器；7、第一加热区段；8、第二加热区段；9、第三加热区段；10、缓冲器；11、催化塔；12、油气冷凝器；13、集水罐；14、储油罐；15、净化罐；16、储存设备；17、水冷螺旋出渣机；18、冷却水进口；19、冷却水出口；20、接收料仓；21、吨包。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统及处置方法，以解决现有技术存在的问题，在同一热解反应器中设置若干加热区段，实现在同一热解反应器中对混杂型废旧塑料的热解，节省前置分选环节，大大提高废旧塑料的处置效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1所示，提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，包括热解反应器6，热解反应器6的热解腔内设置有用于输送塑料的螺旋推送器，沿螺旋推送器的推送方向上，热解反应器6的热解腔分割为若干个加热区段，不同加热区段的长度是相同的，不同加热区段的加热温度分别对应不同材质塑料热解出油气所需的热解温度，且沿螺旋推送器的推送方向上，若干个加热区段的温度依次升高，不同材质的废旧塑料分别在不同加热区段内完成热解，可通过不同材质塑料的热解时间确定螺旋推送器的推送速度以及加热区段的长度，在不同加热区段长度相同的基础上，螺旋推送器的推送速度应根据不同材质塑料的最长热解时间来计算，本装置在同一热解反应器6中利用提供不同热解温度的加热区段处置混杂型废旧塑料，混杂型废旧塑料中的不同材质的塑料将在对应热解温度的加热区段进行热解，实现了在同一热解反应器6中对混杂型废旧塑料的热解，节省前置分选环节，大大提高废旧塑料的处置效率，而且在同一热解反应器6内后方高温度的加热区段会对前方低温度的加热区段提供一定的热量支持，可以相对降低前方低温度加热区段的加热组件的功率，达到节省能源的目的，另外塑料在经过前方低温度的加热区段后会具有一定的温度，起到预热的效果，进一步提高塑料的处置效率，另外在同一热解反应器6内设置不同加热区段相较于连续设置不同热解温度的热解反应器6，可以降低整体装置的空间占用以及成本。

本实施例中设置三个加热区段，第一加热区段7温度控制在130℃～230℃范围，在此温度下低沸点熔融状废旧塑料发生热裂解反应，例如：甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚甲醛、聚偏二氯乙烯等；之后尚未热解的熔融状废旧塑料进入第二加热区段8，温度在控制在170℃～320℃范围，在此温度下中沸点熔融状废旧塑料发生热裂解反应，例如：聚丙烯、PET、PC、PS、PP、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯等；最后余下的熔融状废旧塑料进入第三加热区段9，温度控制在280℃～430℃范围，在此温度下高沸点的熔融状废旧塑料发生热裂解反应，例如：尼龙6、聚丙烯、聚苯乙烯、ABD、合金塑料、HD等高密度废旧塑料，不同加热区段内处理相同品名材质的塑料的原因为：即使是相同品名的塑料，在实际生产时内部添加物是有细微区别的，也即本质上是不同的，所以需要利用不同加热区段去处理。

热解反应器6包括从内到外依次套设的螺旋推送器、具有传热特性的传热内筒以及用于保温的保温外筒，传热内筒可选用铸铁材质，保温外筒包括外壳与内层保温材料，外壳可采用Q235钢板和钢筋槽钢制作，保温材料可分为内层保温材料和外层保温材料，内层为A级不燃材料耐火岩棉，外层材料为耐火水泥，传热内筒的内腔为热解腔，保温外筒与传热内筒间形成加热圈安装腔，加热圈安装腔包括若干个对应加热区段设置的加热段，若干个加热段均设置有电加热线圈，利用电加热线圈为加热区段内提供热量，相邻加热段内的电加热线圈间隔设置。

连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括进料单元，进料单元包括落料器4、螺旋进料机5以及将塑料输送至落料器4的输送机构，落料器4的出料口与螺旋进料机5的进料口密封连通，螺旋进料机5的出料口与传热内筒密封连通，螺旋进料机5将塑料通过螺栓输送杆输送至传热内筒中，螺旋进料机5上设置有用于将塑料加热至熔融状态的加热模块，加热模块可选用电加热线圈，利用加热模块在废旧塑料进入热解反应器6之前进行熔融处理，能够有效去除废旧塑料中含有的大部分水，避免在后续热解过程中，塑料中含有的大量水吸收过多热量，增加装置功耗以及延长塑料处置时间的问题，加热模块加热速率根据废旧塑料的成分和本身的热熔点来设定，螺旋进料机5的进料速率控制在5-8公斤/分钟。

输送机构包括第一输送机1、用于将塑料压制成块状的压块机2以及第二输送机3，第一输送机1与第二输送机3均可选用带式输送机，第一输送机1的一端位于压块机2的进料口上方，另一端设置在地面上，第二输送机3的一端位于压块机2的出料口下方，另一端位于落料器4的进料口上方，通过压块机2的压实作用，排出膨胀状态下塑料中含有的空气，大大降低后续热解过程中的含氧量和含水率，从而大大降低二噁英有害气体的产生。

连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括气体产物处理单元，气体产物处理单元包括依次连接的用于去除杂质组分的催化塔11、若干个用于分离油气的油气冷凝器12以及用于收集不可凝可燃气的不可凝可燃气收集系统，催化塔11主要利用催化燃烧法去除杂质组分，催化塔11的进气口与传热内筒的出料口相连通，油气冷凝器12为双筒结构，两筒之间盘设水冷管，内筒上设置有冷凝水出口以及冷凝油出口，利用油水密度的不同实现冷凝水与冷凝油的分别排出，冷凝水出口连通集水罐13进行收集，冷凝油出口连通储油罐14进行收集。

本装置中设置四个油气冷凝器12，从催化塔11排出的油气首先进入第一组冷凝器，与冷却水进行热交换，油气中的低熔点油气冷凝成重质热解油，流入储油罐14，油气中的部分水蒸气冷凝成水，流入集水罐13，余下的油气，经第一组冷凝器上端的排气口排入第二组冷凝器进行冷凝，继而馏出的次重质热解油和水，分别流入储油罐14和集水罐13，依次类推，第三组冷凝器馏出的中质热解油和水，分别流入储油罐14和集水罐13，第四组冷凝器馏出的轻质热解油和水，分别流入储油罐14和集水罐13。

不可凝可燃气收集系统包括若干个用于储存水或反应剂的净化罐15以及用于储存不可凝可燃气的储存设备16，若干个净化罐15依次连接，且末端净化罐15与储存设备16连接，首个净化罐15上设置有与油气冷凝器12出气口连接的进气管以及出气管，后方净化罐15的进气管通过前方净化罐15与油气冷凝器12出气口连接，进气管远离油气冷凝器12的一端伸入腔体内并被水或反应剂淹没，出气管设置在净化罐15顶部，本装置中依次设置两个盛放水的净化罐15以及一个盛放去除固化硅的反应剂的净化罐15，利用水去除不可凝可燃气中的杂质以及氯，并保持系统压力在0.07MPa～0.09MPa范围，并利用反应剂去除固化硅。

储存设备16可选用若干组空气压缩机以及储气罐，利用空气压缩机压缩不可凝可燃气后储存至储气罐内。

连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括固体产物处理单元，固体产物处理单元包括依次连接若干个的水冷螺旋出渣机17以及接收料仓20，首个水冷螺旋出渣机17的进料口与热解腔的出料口相连通，利用多级水冷螺旋出渣机17将碳渣冷却后输送至接收料仓20内储存。

接收料仓20包括上端圆柱形箱体以及下端喇叭口形箱体，喇叭口形箱体的大径端与圆柱形箱体的一端连通，且两者直径相同，喇叭口形箱体的下端设置有阀门，阀门远离喇叭口形箱体的阀口处可设置便于转运碳渣的吨包21。

圆柱形箱体外可盘设冷却水循环管，对内部的碳渣进行降温，若干个水冷螺旋出渣机17以及圆柱形箱体外的冷却水循环管可相互连通，共用组成一个冷水循环系统，首个水冷螺旋出渣机17上设置有冷却水进口18，圆柱形箱体上设置有冷却水出口19，冷水循环顺序为，从冷水箱内流出的冷水依次经过若干个水冷螺旋出渣机17以及圆柱形箱体，并从圆柱形箱体上设置的冷却水出口19流出，并经过制冷设备流回冷水箱内。

为了节省空间占用，若干个水冷螺旋出渣机17均倾斜设置，且水冷螺旋出渣机17的出料口高于进料口，后方水冷螺旋出渣机17的进料口位于前方水冷螺旋出渣机17的出料口下方。

传热内筒的出口设置有缓冲器10，缓冲器10的底部通过阀门与水冷螺旋出渣机17连通，可通过阀门控制碳渣流入水冷螺旋出渣机17中的流量。

本发明还提供一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统的处置方法，包括以下步骤：

S1：混杂型废旧塑料经第一输送机1输送至压块机2内进行压实，排出其内包含的空气，再由第二输送机3输送至落料器4内准备下料；

S2：块状混杂型废旧塑料进入到螺旋进料机5被输送到传热内筒中，并在输送过程中利用加热模块将块状混杂型废旧塑料加热为熔融状态，去除混杂型废旧塑料中部分水分；

S3：利用螺旋推送器控制熔融状混杂型废旧塑料在传热内筒运动，并依次经过若干个加热段的电加热线圈在传热内筒内形成的加热区域，不同材质的塑料在不同加热区域内进行热解，生成油气、碳渣，可在传热内筒初始进料时，略微提高螺旋推送器的运转速度，提高熔融状混杂型废旧塑料在传热内筒中的搅动分散度，从而避免初始进料时传热内筒中温度还未到达指定温度时造成的熔融状混杂型废旧塑料吸热少达不到热解温度的问题，例如初始可设置转速为80-130r/min，后续温度到达指定温度后可为80-120r/min；

S4：油气经过催化塔11去除杂质组分后进入到油气冷凝器12内，油与水冷凝被收集，不可凝可燃气经过净化罐15处理去除杂质、氯以及固态硅后被储存设备16收集；碳渣落入冷螺旋出渣机内，在输送过程中不断被冷却，直至被接收料仓20收集，最后落入吨包21中被转运。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，包括热解反应器，所述热解反应器的热解腔内设置有用于输送塑料的螺旋推送器，沿所述螺旋推送器的推送方向上，所述热解反应器的热解腔分割为若干个加热区段，不同所述加热区段的加热温度分别对应不同材质塑料热解出油气所需的热解温度，且沿所述螺旋推送器的推送方向上，若干个所述加热区段的温度依次升高，不同材质的废旧塑料分别在不同加热区段内完成热解。

2.根据权利要求1所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述热解反应器包括从内到外依次套设的所述螺旋推送器、具有传热特性的传热内筒以及用于保温的保温外筒，所述传热内筒的内腔为所述热解腔，所述保温外筒与所述传热内筒间形成加热圈安装腔，所述加热圈安装腔包括若干个对应所述加热区段设置的加热段，若干个所述加热段均设置有电加热线圈。

3.根据权利要求2所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括进料单元，所述进料单元包括落料器、螺旋进料机以及将塑料输送至所述落料器的输送机构，所述落料器的出料口与所述螺旋进料机的进料口相连通，所述螺旋进料机的出料口与所述传热内筒相连通，所述螺旋进料机上设置有用于将塑料加热至熔融状态的加热模块。

4.根据权利要求3所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述输送机构包括第一输送机、用于将塑料压制成块状的压块机以及第二输送机，所述第一输送机的一端位于所述压块机的进料口上方，另一端设置在地面上，所述第二输送机的一端位于所述压块机的出料口下方，另一端位于所述落料器的进料口上方。

5.根据权利要求1所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括气体产物处理单元，所述气体产物处理单元包括依次连接的用于去除杂质组分的催化塔、若干个用于分离油气的油气冷凝器以及用于收集不可凝可燃气的不可凝可燃气收集系统，所述催化塔的进气口与所述传热内筒的出料口相连通。

6.根据权利要求5所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述不可凝可燃气收集系统包括若干个用于储存水或反应剂的净化罐以及用于储存不可凝可燃气的储存设备，若干个所述净化罐依次连接，且末端所述净化罐与所述储存设备连接，所述净化罐上设置有与所述油气冷凝器出气口连接的进气管以及出气管，所述进气管远离所述油气冷凝器的一端伸入所述腔体内并被水或反应剂淹没，所述出气管设置在所述净化罐顶部。

7.根据权利要求1所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统还包括固体产物处理单元，所述固体产物处理单元包括依次连接若干个的水冷螺旋出渣机以及接收料仓，首个所述水冷螺旋出渣机的进料口与所述热解腔的出料口相连通。

8.根据权利要求7所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，若干个所述水冷螺旋出渣机均倾斜设置，且所述水冷螺旋出渣机的出料口高于进料口，后方所述水冷螺旋出渣机的进料口位于前方所述水冷螺旋出渣机的出料口下方。

9.根据权利要求7所述的连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统，其特征在于，所述传热内筒的出口设置有缓冲器，所述缓冲器的底部通过阀门与所述水冷螺旋出渣机连通。

10.一种连续性混杂型废塑料无害化热解处置系统的处置方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：混杂型废旧塑料经第一输送机输送至压块机内进行压实，排出其内包含的空气，再由第二输送机输送至落料器内准备下料；

S2：块状混杂型废旧塑料进入到螺旋进料机被输送到传热内筒中，并在输送过程中加热为熔融状态，去除部分水分；

S3：熔融状混杂型废旧塑料在传热内筒运动，并依次经过若干个加热段在传热内筒内形成的加热区域，不同材质的塑料在不同加热区域内进行热解，生成油气、碳渣；

S4：油气经过催化塔去除杂质组分后进入到油气冷凝器内，油与水冷凝被收集，不可凝可燃气经过净化罐处理后被储存设备收集；碳渣落入冷螺旋出渣机内，在输送过程中不断被冷却，直至被接收料仓收集。

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