CN116023963A - 进料系统和油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固体废塑料处理技术领域，公开了一种进料系统和油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法。该进料系统包括塑料暂存料仓、进料器和油塑混合器，油塑混合器上设有溶剂油进口，溶剂油进口与溶剂油管线相连通，用于向油塑混合器中添加溶剂油；油塑混合器上还设有塑料流进料口，塑料流进料口上设有进口阀门；进料器与塑料暂存料仓相连通，并且，进料器设置为能够在进口阀门开启后从塑料流进料口插入油塑混合器中，将塑料暂存料仓中的废塑料原料添加进油塑混合器，以及进料结束后从塑料流进料口中抽出，进口阀门关闭。该进料系统进料效果好，添加原料方便快捷，安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及固体废塑料处理技术领域，具体地，涉及一种进料系统和油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法。
背景技术
废塑料造成的“白色污染”日益严重，“白色污染”治理也越来越受到人们关注。随着双碳目标的提出，废塑料化学回收技术逐渐受到研究人员关注，各国的炼化企业均对此进行了布局。其中，油塑共炼或油塑共热解技术解决了废塑料的导热性问题，有助于提高废塑料热解油收率并降低生焦率，成为废塑料化学回收技术的重要研发方向之一。
油塑共炼或油塑共热解技术在热解过程中利用了溶剂油，因此废塑料如何实现安全进料成为该技术的关键之一。由于废塑料的堆密度比较低、膜片之间易产生静电，极易产生架桥，因此无法像催化剂、煤等固体颗粒采用闭锁料斗形式进料。因废塑料膜片的摩擦系数较小，采用螺旋进料系统时，塑料膜片极易与螺杆同时转动，难以产生进料效果。同时，存在高温油气的高压串低压现象，操作不安全。而采用传统回转窑进料结构时，因塑料高温下易形成高粘流体粘附在插板上或塑料膜片进入插板缝隙，长时间受热易导致密封不严，形成高压串低压现象。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的废塑料在油塑共炼或油塑共热解过程中进料效果差、进料安全系数低的问题，提供一种进料系统，该进料系统进料效果好，添加原料方便快捷，安全系数高。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种进料系统，该进料系统包括塑料暂存料仓、进料器和油塑混合器，油塑混合器上设有溶剂油进口，溶剂油进口与溶剂油管线相连通，用于向油塑混合器中添加溶剂油；油塑混合器上还设有塑料流进料口，塑料流进料口上设有进口阀门；进料器与塑料暂存料仓相连通，并且，进料器设置为能够在进口阀门开启后从塑料流进料口插入油塑混合器中，将塑料暂存料仓中的废塑料原料添加进油塑混合器，以及进料结束后从塑料流进料口中抽出，进口阀门关闭。
优选地，进料系统还包括设置在塑料暂存料仓中部的第一氮气吹扫管线，其中，
第一氮气吹扫管线包括与塑料暂存料仓连通的第一氮气入口管和第一氮气出口管，第一氮气入口管上设有呼吸阀，第一氮气出口管上设有止回阀。
优选地，塑料暂存料仓的底部为锥形封头且锥形封头的锥角角度为0-180°，顶部设有可密封的进料口。
优选地，进料器为内筒与外筒组成的套筒结构，其中，
外筒底部设置有法兰，法兰的内径大小与塑料流进料口内径一致；外筒顶部设有排风口，排风口与风机相连，风机后设有止回阀；
内筒上形成有内筒进料口，以使得内筒塑料暂存料仓直接连通。
优选地，进料器还包括双向导轨，内筒固定在双向导轨上，双向导轨设置为能够带动内筒升起或落下，当内筒升起时，塑料流进料口正常关闭，当塑料流进料口开启时，内筒能够落下并直接伸入油塑混合器内。
优选地，内筒的直径大于废塑料原料平均直径的4倍，法兰下端面衬有弹性密封材料层。
优选地，塑料流进料口上设置有闸阀，进料口法兰上端面衬有弹性密封材料层，油塑混合器至闸阀之间设置冷却盘管。
优选地，油塑混合器上设置有第二氮气吹扫管线，包括第二氮气入口管和第二氮气出口管，其中，第二氮气入口管上设置有开关阀，第二氮气出口管上设置有止回阀。
优选地，油塑混合器内部还设有用于加快废塑料原料溶解的搅拌装置，搅拌装置的搅拌轴与驱动电机磁力联动或机械联动；并且，油塑混合器上还设置有外热夹套，用于提供热量加快废塑料原料溶解。
本发明第二方面提供一种使用上述的进料系统进行油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法，该方法包括：
步骤1、将废塑料原料加入塑料暂存料仓后关闭进料口，开启第一氮气吹扫管线通入氮气进行置换；
步骤2、待塑料暂存料气体置换合格后，打开油塑混合器上的塑料流进料口法兰上的闸阀，将进料器沿双向导轨落下，然后启动风机，将废塑料原料吸入油塑混合器；
步骤3、待废塑料原料加入完毕后，开启第二氮气吹扫管线，置换油塑混合器中的气体，气体置换合格后停止通入氮气；
步骤4、打开溶剂油管线进料，加入溶剂油后开始溶解反应；其中，步骤2和步骤3的顺序可相互调换。
通过上述技术方案，该进料系统包括塑料暂存料仓、进料器和油塑混合器，在油塑混合器上开设溶剂油进口，溶剂油进口与溶剂油管线相连通，开启溶剂油管线就可以从溶剂油进口向油塑混合器中添加溶剂油。同时，在油塑混合器上还设有塑料流进料口，在塑料流进料口上设进口阀门；将进料器与塑料暂存料仓相连通，并且，进料器设置为能够在进口阀门开启后从塑料流进料口插入油塑混合器中，将塑料暂存料仓中的废塑料原料添加进油塑混合器中；而当废塑料原料进料结束后，进料器重新从塑料流进料口中抽出，进口阀门关闭，此时进料后的废塑料原料与溶剂油二者混合以进行油塑共炼或油塑共热解，由此可见，整个过程进料效果好，使用进料器灵活添加原料，方便快捷，并且安全系数大大提高。
附图说明
图1是根据本发明提供的一种进料系统的结构示意图。
附图标记说明
1-塑料暂存料仓 2-进料器
3-油塑混合器 4-溶剂油进口
5-溶剂油管线 6-塑料流进料口
7-进口阀门 8-第一氮气入口管
9-呼吸阀 10-第一氮气出口管
11-止回阀 12-锥形封头
13-进料口 14-内筒
15-外筒 16-排风口
17-风机 18-内筒进料口
19-双向导轨 20-第二氮气入口管
21-第二氮气出口管 22-开关阀
23-搅拌装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种进料系统，该进料系统包括塑料暂存料仓1、进料器2和油塑混合器3，油塑混合器3上设有溶剂油进口4，溶剂油进口4与溶剂油管线5相连通，用于向油塑混合器3中添加溶剂油；油塑混合器3上还设有塑料流进料口6，塑料流进料口6上设有进口阀门7；进料器2与塑料暂存料仓1相连通，并且，进料器2设置为能够在进口阀门7开启后从塑料流进料口6插入油塑混合器3中，将塑料暂存料仓1中的废塑料原料添加进油塑混合器3，以及进料结束后从塑料流进料口6中抽出，进口阀门7关闭。
通过上述技术方案，在油塑混合器3上开设溶剂油进口4，溶剂油进口4与溶剂油管线5相连通，开启溶剂油管线5就可以从溶剂油进口4向油塑混合器3中添加溶剂油。同时，在油塑混合器3上还设有塑料流进料口6，在塑料流进料口6上设进口阀门7；将进料器2与塑料暂存料仓1相连通，并且，进料器2设置为能够在进口阀门7开启后从塑料流进料口6插入油塑混合器3中，将塑料暂存料仓1中的废塑料原料添加进油塑混合器3中；而当废塑料原料进料结束后，进料器2重新从塑料流进料口6中抽出，进口阀门7关闭，此时进料后的废塑料原料与溶剂油二者混合以进行油塑共炼或油塑共热解，由此可见，整个过程进料效果好，使用进料器2灵活添加原料，方便快捷，并且安全系数大大提高。
在本实施方式中，进料系统还包括设置在塑料暂存料仓1中部的第一氮气吹扫管线，其中，第一氮气吹扫管线包括与塑料暂存料仓1连通的第一氮气入口管8和第一氮气出口管10，第一氮气入口管8上设有呼吸阀9，第一氮气出口管10上设有止回阀11。
为了便于塑料暂存料仓1出料，提高出料流畅性以及保证废塑料原料添加后的密封性，避免外界杂质对原料加工产生影响，优选地，塑料暂存料仓1的底部为锥形封头12且锥形封头12的锥角角度为0-180°，优选为小于90°。顶部设有可密封的进料口13。
此外，为了优化进料器2的结构，优选进料器2为内筒14与外筒15组成的套筒结构，其中，
外筒15底部设置有法兰，法兰的内径大小与塑料流进料口6内径一致；法兰下端面衬有弹性密封材料层，如橡胶、含氟橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚脲、有机硅橡胶等，优选耐高温弹性密封材。
同时，外筒15顶部设有排风口16，排风口16与风机17相连，风机17后设有止回阀11；内筒14上形成有内筒进料口18，以使得内筒14塑料暂存料仓1直接连通。采用这种结构，管线上无阀门等节点，原料运输更加畅通。并且，内筒14的长度设置为升起时不会妨碍油塑混合器塑料流进口阀门的关闭，当内筒14落下时可以直接伸入油塑混合器3中，互不影响，运行顺畅，也保证了安全性。
为了使得进料器2升起和落下时的运行过程更加稳定，进料器2可以准确地与油塑混合器3连接进料，优选地，进料器2还包括双向导轨19，内筒14固定在双向导轨19上，双向导轨19设置为能够带动内筒14升起或落下，当内筒14升起时，塑料流进料口6正常关闭，当塑料流进料口6开启时，内筒14能够落下并直接伸入油塑混合器3内。其中，双向导轨19的长度需要按照进料器内筒14的长度与油塑混合器进料法兰与阀门之间距离、阀门与油塑混合器3上的封头距离计算而定。
进一步的，内筒14的直径大于废塑料原料平均直径的4倍，这样废塑料原料进入内筒14后有足够的空间可以翻转，不会出现卡料的故障，使得进料过程稳定可靠。
此外，塑料流进料口6上设置有闸阀，进料口法兰上端面衬有弹性密封材料层，如橡胶、含氟橡胶、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚脲、有机硅橡胶等，优选耐高温弹性密封材。
油塑混合器3至闸阀之间设置冷却盘管，用于提高闸阀及法兰上弹性密封面使用寿命。
同时，油塑混合器3上还设置有第二氮气吹扫管线，包括第二氮气入口管20和第二氮气出口管21，其中，第二氮气入口管20上设置有开关阀22，第二氮气出口管21上设置有止回阀11。
为了加快废塑料原料的溶解，优选油塑混合器3内部还设有用于加快废塑料原料溶解的搅拌装置23，该搅拌装置23可以是桨式、齿片式、弯叶开启涡轮、锚式、框式、螺带式、螺杆式、布鲁马金式、折页开启涡轮、弯叶圆片涡轮、推进式、平直叶圆盘涡轮中的一种或几种，优选锚式、框式、齿片式和螺带式。
上述搅拌装置23的搅拌轴与驱动电机磁力联动或机械联动，更进一步的，宜选用高颈法兰配合冷却盘管安装，以防止磁力或机械密封失效。并且，油塑混合器3上还设置有外热夹套，用于提供热量加快废塑料原料溶解。
本发明还提供一种使用上述进料系统进行油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法，该方法包括：
步骤1、将废塑料原料加入塑料暂存料仓1后关闭进料口13，开启第一氮气吹扫管线通入氮气进行置换；
步骤2、待塑料暂存料气体置换合格后，打开油塑混合器3上的塑料流进料口6法兰上的闸阀，将进料器2沿双向导轨19落下，然后启动风机17，将废塑料原料吸入油塑混合器3；
步骤3、待废塑料原料加入完毕后，开启第二氮气吹扫管线，置换油塑混合器3中的气体，气体置换合格后停止通入氮气；
步骤4、打开溶剂油管线5进料，加入溶剂油后开始溶解反应；溶解完成后由油塑混合器送往后续系统后重复上述过程。
其中，考虑到开工过程置换气体后塑料暂存料仓及油塑混合器均为盲端，短时间内空气窜入量较少，最终油塑混合器中混入氧气不足以与溶剂油蒸汽形成爆炸性气体，故步骤2和步骤3的顺序可相互调换。
在本发明中，上述的废塑料原料均为15-20mm的废塑料膜片，塑料暂存料仓体积为1m3，废塑料进料管线直径为100mm，进料器导轨可移动长度为660mm，进料器与油塑混合器进料法兰为DN150标准法兰，油塑混合器配套相同内径的刀闸阀；油塑混合器体积为1m3的立式釜，釜顶配套机械密封搅拌；配套风机风量为200m3/h。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不因此而使本发明受到任何限制。
对比例1
在对比例1中，暂存料仓位于油塑混合器的正上方，与油塑混合器通过关风机直接连接，其他子单元装置、气路与原料与上述相同。试验过程中出现塑料膜片卡入关风机壳体与旋转阀之间缝隙的现象，长时间运转摩擦生热导致塑料膜片变形最终使关风机抱死；同时，塑料暂存料仓出现架桥现象，导致下料不畅。
对比例2
在对比例2中，暂存料仓位于油塑混合器的正上方，暂存料仓内置搅拌螺旋防止架桥，螺旋深入连接法兰颈，进料器置换为螺旋进料器，通过螺旋进料器输送物料，为保证油塑混合器密封性，同样设置刀闸阀。装置气路与上述介绍相同。试验过程中，螺旋进料器输送物料时出现物料不随螺旋推动的情况，长时间运转导致螺旋抱死；此外塑料在下落过程中部分物料飘散至刀闸阀缝隙内，导致刀闸阀密封不严的情况出现。
实施例1
在塑料暂存料仓中定量加入20kg废塑料膜片，通入氮气置换塑料暂存料仓及油塑混合器内的空气，打开油塑混合器进料口上的刀闸阀，滑动导轨使进料器落下，进料管直接插入油塑混合器；启动风机将物料送往油塑混合器，物料输送完毕后升起导轨、关闭刀闸阀。相关试验连续开展10次，取气体样品分析其中的氧气含量；回收油塑混合器中的废塑料并称量其质量。取分析所得平均数据列于表1。
实施例2
在塑料暂存料仓中定量加入20kg废塑料膜片，通入氮气置换塑料暂存料仓内的空气，打开油塑混合器进料口上的刀闸阀，滑动导轨使进料器落下，进料管直接插入油塑混合器；启动风机将物料送往油塑混合器，物料输送完毕后升起导轨、关闭刀闸阀。然后打开氮气管路阀门置换油塑混合器中的空气，置换完毕后取气体样品分析其中的氧气含量；回收油塑混合器中的废塑料并称量其质量。相关试验连续重复10次，取分析所得平均数据列于表1。
表1
| 实施例 | 气体氧含量/％ | 回收塑料质量/kg |
| 1 | 0.21 | 19.23 |
| 2 | 0.19 | 19.57 |
此外，需要进一步说明的是，单套进料系统难以实现连续运转，采用两套进料系统并联形式可实现油塑共或油塑共热解装置的连续、安全运转。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种进料系统，其特征在于，所述进料系统包括塑料暂存料仓(1)、进料器(2)和油塑混合器(3)，所述油塑混合器(3)上设有溶剂油进口(4)，所述溶剂油进口(4)与溶剂油管线(5)相连通，用于向所述油塑混合器(3)中添加溶剂油；所述油塑混合器(3)上还设有塑料流进料口(6)，所述塑料流进料口(6)上设有进口阀门(7)；所述进料器(2)与所述塑料暂存料仓(1)相连通，并且，所述进料器(2)设置为能够在所述进口阀门(7)开启后从所述塑料流进料口(6)插入所述油塑混合器(3)中，将所述塑料暂存料仓(1)中的废塑料原料添加进所述油塑混合器(3)，以及进料结束后从所述塑料流进料口(6)中抽出，所述进口阀门(7)关闭。
2.根据权利要求1所述的进料系统，其特征在于，所述进料系统还包括设置在所述塑料暂存料仓(1)中部的第一氮气吹扫管线，其中，
所述第一氮气吹扫管线包括与所述塑料暂存料仓(1)连通的第一氮气入口管(8)和第一氮气出口管(10)，所述第一氮气入口管(8)上设有呼吸阀(9)，所述第一氮气出口管(10)上设有止回阀(11)。
3.根据权利要求2所述的进料系统，其特征在于，所述塑料暂存料仓(1)的底部为锥形封头(12)且所述锥形封头(12)的锥角角度为0-180°，顶部设有可密封的进料口(13)。
4.根据权利要求1所述的进料系统，其特征在于，所述进料器(2)为内筒(14)与外筒(15)组成的套筒结构，其中，
所述外筒(15)底部设置有法兰，所述法兰的内径大小与所述塑料流进料口(6)内径一致；所述外筒(15)顶部设有排风口(16)，所述排风口(16)与风机(17)相连，所述风机(17)后设有止回阀(11)；
所述内筒(14)上形成有内筒进料口(18)，以使得所述内筒(14)所述塑料暂存料仓(1)直接连通。
5.根据权利要求4所述的进料系统，其特征在于，所述进料器(2)还包括双向导轨(19)，所述内筒(14)固定在所述双向导轨(19)上，所述双向导轨(19)设置为能够带动所述内筒(14)升起或落下，当所述内筒(14)升起时，所述塑料流进料口(6)正常关闭，当所述塑料流进料口(6)开启时，所述内筒(14)能够落下并直接伸入所述油塑混合器(3)内。
6.根据权利要求4所述的进料系统，其特征在于，所述内筒(14)的直径大于废塑料原料平均直径的4倍，所述法兰下端面衬有弹性密封材料层。
7.根据权利要求1所述的进料系统，其特征在于，所述塑料流进料口(6)上设置有闸阀，进料口法兰上端面衬有弹性密封材料层，所述油塑混合器(3)至所述闸阀之间设置冷却盘管。
8.根据权利要求1所述的进料系统，其特征在于，所述油塑混合器(3)上设置有第二氮气吹扫管线，包括第二氮气入口管(20)和第二氮气出口管(21)，其中，所述第二氮气入口管(20)上设置有开关阀(22)，所述第二氮气出口管(21)上设置有止回阀(11)。
9.根据权利要求1所述的进料系统，其特征在于，所述油塑混合器(3)内部还设有用于加快废塑料原料溶解的搅拌装置(23)，所述搅拌装置(23)的搅拌轴与驱动电机磁力联动或机械联动；并且，所述油塑混合器(3)上还设置有外热夹套，用于提供热量加快废塑料原料溶解。
10.一种使用如权利要求1-9中任意一项所述的进料系统进行油塑共炼、油塑共热解工艺配套进料方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、将废塑料原料加入塑料暂存料仓(1)后关闭进料口(13)，开启第一氮气吹扫管线通入氮气进行置换；
步骤2、待塑料暂存料气体置换合格后，打开油塑混合器(3)上的塑料流进料口(6)法兰上的闸阀，将进料器(2)沿双向导轨(19)落下，然后启动风机(17)，将废塑料原料吸入油塑混合器(3)；
步骤3、待废塑料原料加入完毕后，开启第二氮气吹扫管线，置换油塑混合器(3)中的气体，气体置换合格后停止通入氮气；
步骤4、打开溶剂油管线(5)进料，加入溶剂油后开始溶解反应；其中，所述步骤2和所述步骤3的顺序可相互调换。
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