CN116200207A - 一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法，所述的一体化制备系统包括废旧塑料粉碎筛分组件、裂解组件、裂解产物分离组件、搅拌仓、集料仓、沥青罐、与沥青罐相连通的导热油加热装置、废气净化组件；所述废旧塑料改性沥青混合料的制备方法，步骤如下：S1‑1、废旧塑料裂解处理；S1‑2、裂解产物分离；S1‑3、废旧塑料改性沥青的制备；S1‑4、废旧塑料改性沥青混合料的制备；S1‑5、废气处理。本发明的一体化设备首先对废旧塑料进行粉碎筛分，考虑了粒径大小对沥青混合料的影响，裂解产物分离制得的废旧塑料裂解蜡，可提高沥青的高温性能，本发明专利可实现对改性沥青混合料制备过程的精准监控，从而提高沥青混合料的路用性能。

Description

一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法

技术领域

本发明属于沥青混合料制备技术领域，特别是本发明公开了一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法。

背景技术

目前，现有的废旧塑料改性废旧塑料沥青混合料的制备系统及方法存在以下不足之处：

(1)现有的废旧塑料改性废旧塑料沥青混合料的制备系统及方法，是使用由经验法得到的时间作为依据，不能实现对塑料改性沥青的溶胀、脱硫过程的精准控制，从而容易导致生成效率低下，制备出的混合料路用性能较差；

(2)现有的废旧塑料改性沥青混合料的制备系统及方法，是把废旧塑料直接投入到沥青中进行加热改性，没有考虑废旧塑料粒径大小对沥青混合料的影响，当温度稍微降低或停止外力搅拌，塑料分子就会重新聚合，产生离析，同时过高的拌和温度容易造成沥青老化，导致沥青路面提前开裂，严重影响沥青路面的使用寿命；

(3)现有的废旧塑料改性沥青混合料的制备系统及方法，直接将废旧塑料裂解产物作为沥青的改性剂，而裂解产物中的裂解油性成分会降低沥青粘度以及沥青的软化点，从而导致沥青的高温抗车辙性能降低；

(4)现有的废旧塑料改性沥青混合料的制备系统及方法，加工中沥青温度较高，沥青块容易堵塞，粘附在加工设备上，难以清理，不仅造成资源浪费，而且影响加工效率，清洁不彻底也会对生产的混合料的路用性能造成极大的伤害；

(5)现有的废旧塑料改性沥青混合料的制备系统及方法，在对沥青混合料的加热拌合过程中会排放大量有害废气，有害废气的能量利用率低，不仅对环境造成污染，还危害工作人员身体健康，

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明公开了一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法，首先对废旧塑料进行粉碎筛分，考虑了塑料颗粒的粒径大小对沥青混合料性能的影响；同时，在制备改性沥青时，预先对废旧塑料进行裂解处理，然后分离提取裂解产物中的裂解蜡，经充分溶胀和高速剪切后可以将裂解蜡均匀分散地与基质沥青相容，减少离析等关键的问题，进而优化沥青混合料的路用性能；本发明可精准监控塑料沥青混合料的制备过程中，裂解蜡的溶胀、塑料改性沥青混合料的脱硫两个重要过程，并对烟气进行有效地处理，大大提高了烟气能量利用率。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，所述的制备系统包括废旧塑料的粉碎筛分组件、裂解罐、与裂解罐相连通的裂解产物分离组件、搅拌仓、集料仓、沥青罐、与沥青罐相连通的导热油加热装置、废气净化组件；所述的裂解产物分离组件包括结晶罐、过滤罐、收蜡箱，所述结晶罐内螺旋设置输液管，所述输液管与冷热一体机相连，结晶罐的顶部设有进料口Ⅴ，结晶罐底部设有出料口Ⅲ和排出裂解油的出料口Ⅳ，所述过滤罐内部设有单层高温滤网和双层高温滤网，单层高温滤网的中间设有贯穿至过滤罐底部的中空管，所述中空管连接至过滤罐下方的收蜡箱，所述过滤罐中部设有螺旋叶片，螺旋叶片上设有伸缩毛刷，过滤罐的底部设有出液口和出蜡口，所述出液口通过管道与上料泵相接连接至结晶罐，所述双层高温滤网腔室中还设有刮板，收蜡箱的底部设有称重器Ⅱ，收蜡箱内置有密度传感器，所述结晶罐顶部还设有排风扇，通过管道连接冷凝器Ⅰ至回收罐，所述回收罐底部设有出料口Ⅴ；所述单层高温滤网和双层高温滤网通过电阻丝加热，所述刮板及螺旋叶片由同一由电机驱动。

优选的，所述的废旧塑料粉碎筛分组件顶部设有废旧塑料进入的进料口Ⅰ，粉碎筛分组件内部自上而下设置有粉碎刀片组件和粉碎双辊组件，所述粉碎刀片组件下部设有物料导板，所述粉碎双辊组件下部设有三角形导板，粉碎筛分组件下部设有筛分箱和回收箱，所述筛分箱顶部设有进料口Ⅱ，筛分箱中部设有竖轴，所述竖轴的下部连接气动弹簧，筛分箱内部倾斜设置有筛分网Ⅰ、筛分网Ⅱ和圆盘，所述回收箱设置于筛分箱的一侧，并设置有两层隔板将回收箱分成回收箱Ⅰ、回收箱Ⅱ和回收箱Ⅲ，回收箱Ⅲ通过输送管连接至裂解罐的进料口Ⅲ，回收箱Ⅰ与回收箱Ⅱ通过输送管连接至搅拌仓的进料口Ⅳ，所述输送管上还设置有称重器Ⅰ。

优选的，所述的裂解罐中部设有旋转竖轴，所述旋转竖轴上固定有搅拌叶片，裂解罐的下部设有出料口Ⅰ，所述裂解罐设有进气口、排气口以及压力表和温度计，裂解罐的底壁还设有夹层Ⅰ，且夹层Ⅰ内置有用于废旧塑料高温裂解的电磁加热线圈Ⅰ，所述旋转竖轴由电机Ⅰ驱动。

优选的，所述搅拌仓包括通过支架架设的搅拌罐体，搅拌罐体由三层组成，从内向外分别为铁板层、夹层Ⅱ和铝板层，搅拌罐体的顶壁和底壁上分别开设有废旧塑料的进料口Ⅳ和出料口Ⅱ，所述夹层Ⅱ内置有用于搅拌加热的电磁加热线圈Ⅱ，搅拌罐体的顶壁上转动插设有旋转中空轴，旋转中空轴的下端延伸至搅拌罐体的内腔并安装有多组空心搅拌杆，空心搅拌杆上还设置有多个用于喷洒沥青溶解剂的喷口，所述旋转中空轴由电机驱动。

优选的，所述集料仓架设在搅拌罐体的一侧，集料仓下端设置有送料履带，集料仓的下部设有夹层Ⅲ，且夹层Ⅲ内置用于集料预热的电磁加热线圈Ⅲ，集料仓的输入端延伸至送料履带的输入端处，且送料履带的输出端延伸至搅拌罐体侧壁开设的集料入口处，送料履带水平架设在地面上，且送料履带上设有用于驱动其送料的传输电机。

优选的，所述沥青罐架设在搅拌罐体的一侧，且沥青罐通过沥青管与搅拌仓相连通，所述导热油加热装置通过支架架设在地面上，导热油加热装置上部设有导热油储存罐，所述沥青罐的侧面上下开孔与导热油储存罐相连接，沥青罐的侧壁上均设有夹层Ⅳ，且夹层Ⅳ内置有用于加热沥青罐的导热油，沥青罐的顶壁设有由电机驱动的高速剪切机，沥青管上设有用于控制沥青输出量的电磁流量阀。

优选的，所述废气净化组件包括贯通连接沥青罐和搅拌仓的废气管，且废气管上安装有冷凝器Ⅱ，废气管的另一端连接有气体分流器，气体分流器下接气路Ⅰ、气路Ⅱ和气路Ⅲ，气路Ⅰ的另一端贯通连接有处理罐，气路Ⅱ，气路Ⅲ分别贯通连接两个测试罐，且气路Ⅱ，气路Ⅲ上均安装有气阀，两个测试罐的上部与处理罐下部通过连通管道Ⅰ相连接，处理罐上部通过连通管道Ⅱ连接有验核罐，且验核罐顶壁上贯通开设有排气口Ⅰ和排气口Ⅱ，排气口Ⅱ上安装有吸附管，排气口Ⅰ用于将验核罐中的气体直接排出，排气口Ⅱ用于将吸附管处理后的气体排出。

优选的，所述废旧塑料为聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯中的一种或几种。

一种废旧塑料改性沥青混合料的制备方法，采用上述的废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统配合完成，包括如下步骤：

S1、废旧塑料裂解处理：

检查裂解罐的气密性后，将粉碎后的废旧塑料投放至裂解罐中，打开惰性气体通入装置和裂解罐排气口，排出裂解罐中的空气后，关闭排气装置，控制裂解罐中压强为0.3-0.5Mpa，关闭通气口，开启裂解罐电阻丝加热器，升温至380-400℃裂解废旧塑料，并以转20-50r/min搅拌20-40min，冷却后，制得废旧塑料裂解产物；

S2、裂解产物分离：

将上述裂解产物在熔融状态时，将其与一定比例的甲苯与丁酮混合溶液倒入结晶罐，搅拌10-15min使其充分溶解；在低温下静置一段时间使裂解蜡充分结晶析出；经过滤罐除去裂解油与溶剂，使其与裂解蜡分离，制得废旧塑料裂解蜡改性剂；

S3、废旧塑料改性沥青的制备；

将搅拌罐预热至130-140℃，向其中投放预热至110-120℃的沥青和废旧塑料裂解蜡改性剂，以转速3000-5000r/min搅拌40-60min后，使用密度传感器开始测量改性沥青的密度，随着裂解蜡的溶胀，改性沥青的密度值减小，当密度到达目标密度值时，塑料改性沥青制备完成，计算公式如下所示：

其中，ρ为改性沥青的密度(g/cm³)，ρ_w为裂解蜡的密度，ρ_a为沥青的密度，w为废旧塑料占比沥青的质量分数，η为蜡收率，Q为裂解蜡的溶胀度。

S4、废旧塑料改性沥青混合料的制备；

S4-1)调整搅拌罐内温度至120-140℃，向其中投放预热至100-120℃的集料并以转速500-600r/min搅拌；

S4-2)制备过程中产生的废气先降温再输入盛放有Fe₂(SO₄)₃溶液的透明容器中反应，需要有两个或以上的透明容器，均盛放有Fe₂(SO₄)₃溶液，控制气体每次只进入其中一个透明容器，并观察透明容器内溶液的黄色沉淀生成情况，

反应方程式如下所示；

H₂S+Fe₂(SO₄)₃＝2FeSO₄+H₂SO₄+S↓

当透明容器内的溶液变为绿色，控制气体交替进入另一个透明容器，直至黄色沉淀不再生成，且透明容器内的溶液仍为黄色，说明已经几乎不含或含极少量的H₂S，废旧塑料改性沥青混合料制备完成。

S5、废气处理：

S5-1)、产生主要含有H₂S、CO和HCL的废气通过冷凝器冷却降温后，再输入处理罐进行反应；

S5-2)、反应后的气体分别输入测试罐内检测处理效果；

S5-3)、剩余的CO废气通入导热油燃烧装置，将其氧化后，进入吸附罐，吸附后的气体输入验核罐内检测处理效果，若处理不完全，进行循环处理；处理完全，则直接排入空气中。

(三)有益效果：

本发明实施例提供了一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统及方法，与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

1、本发明可精准控制废旧塑料沥青混合料的制备过程中，塑料的溶胀、脱硫两个重要过程，使用密度传感器反应塑料裂解蜡的溶胀程度，使用化学反应产生的有色溶液来反应塑料的脱硫程度，既保证了塑料改性沥青的充分发育，又能更加准确的控制生产过程，避免出现由于使用经验法导致误差太大的问题。

2、本发明在制备废旧塑料改性沥青时，先对废旧塑料进行裂解处理，分离出的裂解蜡作为沥青改性剂，不仅改善塑料沥青相容性的问题，而且能显著提高沥青材料的高温性能，对于降低沥青拌合温度,提升沥青在低温状况下的拌合施工具有良好的效果，节省能量的同时还可以减少拌合过程中产生的有害废气，同时制备沥青混合料时，考虑了废旧塑料粒径大小对混合料的影响，使其代替一部分集料，既可以解决废旧塑料的污染问题，又保证了沥青混合料的路用性能不受影响。

3、本发明采用的裂解产物分离组件，能分离出纯净的裂解蜡，同时可对化学溶剂进行回收，实现重复利用，节省资源。

4、本发明导热油加热系统，产生的一氧化碳废气可作为燃料给导热油加热装置提供热能，大大了提高能量利用率，提高资源利用效率的同时有利于环境保护。

5、本发明采用的搅拌组件具有自清洁功能，可在生产结束自动清洁内壁，既保证了生产的混合料的质量，又节省了时间和精力。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种废旧塑料物理填充式沥青混合料的制备系统及其方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构俯视图；

图3为本发明的粉碎筛分组件的部分结构示意图；

图4为本发明的裂解分离组件结构示意图；

图5为本发明的废气净化组件的结构示意图；

图6为本发明的伸缩毛刷结构示意图；

图7为本发明的双层高温滤网重叠时的结构示意图；

图8为本发明的双层高温滤网交错闭合时的结构示意图。

1、粉碎筛分组件；101、进料口Ⅰ；102、粉碎刀片组件；103、粉碎双辊组件；104、物料导板；105、三角形导板；106、筛分箱；107、回收箱；108、称重器Ⅰ；1061、进料口Ⅱ；1062、筛分网Ⅰ；1063、筛分网Ⅱ；1064、圆盘；1065、竖轴；1067、气动弹簧；1071、隔板；2、裂解罐；22、进料口Ⅲ；23、出料口Ⅰ；24、电磁加热线圈Ⅰ；25、旋转竖轴；26、搅拌叶片；27、电机Ⅰ；28、进气口；29、排气口；30、压力表；31、温度计；3、搅拌仓；301、搅拌罐体；302、进料口Ⅳ；303、出料口Ⅱ；304、旋转中空轴；305、空心搅拌杆；306、喷口；307、电磁加热线圈Ⅱ；4、集料仓；41、送料履带；42、集料入口；43、电磁加热线圈Ⅲ；5、沥青罐；501、沥青管；502、电磁流量阀；503、高速剪切机；6、导热油储存罐；9、裂解产物分离组件；91、结晶罐；92、过滤罐；93、收蜡箱；94、回收罐；902、输液管；903、冷热一体机；904、进料口Ⅴ；905、出料口Ⅲ；906、出料口Ⅳ；910、单层高温滤网；911、双层高温滤网；912、中空管；913、螺旋叶片；914、伸缩毛刷；915、出液口；916、刮板；917、出蜡口；918、上料泵；919、排风扇；920、冷凝器Ⅰ；931、称重器Ⅱ；932、密度传感器；941、出料口Ⅴ；10、废气净化组件；11、废气管；12、冷凝器Ⅱ；13、气体分流器；14、处理罐；15、测试罐；16、气阀；17、验核罐；18、排气口Ⅰ；19、排气口Ⅱ；20、吸附管；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1

如图1，图2，图3所示，一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述的制备系统包括废旧塑料粉碎筛分组件1、裂解罐2、与裂解罐2相连通的裂解产物分离组件9、搅拌仓3、集料仓4、沥青罐5、与沥青罐5相连通的导热油加热装置6、废气净化组件10；

所述的废旧塑料粉碎筛分组件1顶部设有废旧塑料进料口Ⅰ101，粉碎筛分组件1内部设置有粉碎刀片组件102、粉碎双辊组件103，所述粉碎刀片组件102下部设有物料导板104，所述粉碎双辊组件103下部设有三角形导板105，粉碎筛分组件1下部设有筛分箱106和回收箱107，所述筛分箱106顶部设有进料口Ⅱ1061，筛分箱106中部设有竖轴1065，所述竖轴1065的下部连接气动弹簧1067，筛分箱106内部设有倾斜一定角度的筛分网Ⅰ1062、筛分网Ⅱ

1063和圆盘1064，所述回收箱107设置于筛分箱106的一侧，并设置有两层隔板1071，回收箱Ⅲ通过输送管Ⅲ连接至裂解罐2的进料口Ⅲ22，回收箱Ⅰ与回收箱Ⅱ通过输送管连接至搅拌仓3的进料口Ⅳ302，所述输送管上还设置有称重器Ⅰ108。

所述的裂解罐2中部设有旋转竖轴Ⅰ25，所述旋转竖轴25上固定有搅拌叶片26，裂解罐2的上部设有与输送管相连接的进料口Ⅲ22，下部设有出料口Ⅰ23，所述裂解罐2设有进气口28、排气口29以及压力表30和温度计31，裂解罐2的底壁还设有夹层Ⅰ且夹层Ⅰ内置有用于废旧塑料高温裂解的电磁加热线圈Ⅰ24，所述旋转竖轴Ⅰ25由电机Ⅰ27驱动。

以聚乙烯废旧塑料为例，在使用时，首先将废旧塑料投放至粉碎筛分组件1的塑料进料口Ⅰ101，经过粉碎刀片组件102一级粉碎之后，在物料导板104的作用下再经过粉碎双辊组件103的二级粉碎，在三角导板105的作用下，经过二级粉碎之后的塑料颗粒进入筛分箱106的进料口Ⅱ1061，经过三层筛分后，进入回收箱107，筛网和圆盘由气动弹簧1067驱动，与回收箱107连接的导管中的废旧塑料经过称重器Ⅰ108后直接进入搅拌仓3，进行沥青混合料的制备，经导管出来的废旧塑料进入裂解罐2，在制备废旧塑料改性沥青时，取100份的基质沥青，检查裂解罐2的气密性后，称取6份的塑料颗粒，质量为m0投放至裂解罐2中，打开裂解罐的进气口28和排气口29，通入N₂排出裂解罐中的空气后，关闭排气装置，继续通入N₂控制裂解罐中压强为0.5Mpa，关闭通气口，开启裂解罐电磁加热线圈Ⅰ24，升温至400℃裂解废旧聚乙烯塑料，并以转30r/min搅拌30min，冷却后，制得废旧塑料裂解产物。

实施例2

本实施例与实施例1的基本相同，优选的，如图3，6,7,8所示，所述的裂解产物分离组件9包括结晶罐91，结晶罐91内螺旋设置输液管902，所述输液管902与冷热一体机903相连，结晶罐91的顶部设有进料口Ⅴ904，结晶罐91底部设有出料口Ⅲ905和裂解油出料的出料口Ⅳ906，所述裂解产物分离组件9还包括过滤罐92，过滤罐92内部设有单层高温滤网910和双层高温滤网911，单层高温滤网910的中间设有贯穿至过滤罐底部的中空管912，所述中空管912连接至收蜡箱93，所述过滤罐92中部设有螺旋叶片913，螺旋叶片上913设有伸缩毛刷914，过滤罐92的底部设有出液口915和出蜡口917，所述出液口915通过管道与上料泵918相接连接至结晶罐91，所述双层高温滤网911腔室中还设有刮板916，收蜡箱93的底部设有称重器Ⅱ931，收蜡箱93内置有密度传感器932，所述结晶罐91顶部还设有排风扇919，通过管道连接冷凝器Ⅰ920至回收罐94，所述回收罐94底部设有出料口Ⅴ941；所述高温滤网通过电阻丝加热，所述刮板916及螺旋叶片913由同一由电机驱动。

在本实施例中,将裂解产物降温至熔融状态时打开进料口Ⅴ904，首先进入裂解产物分离组件9中的结晶罐91，并倒入的甲苯与丁酮1:1的混合溶液，结晶罐91内的输液管902中加入冰冻浓盐水，打开冷热一体机903,在搅拌叶片907的作用下充分冷却结晶，其次，打开结晶罐91底部的出料口Ⅲ905，混和溶液和结晶蜡进入过滤罐92的腔室Ⅰ，较大颗粒的结晶裂解蜡停留在单层高温滤网910上，单层高温滤网910上设有刮板916，单层高温滤网910的中间设有贯穿至过滤罐92底部的中空管912，混合溶液和裂解油以及小颗粒的结晶蜡进入过滤罐92的腔室Ⅱ中，双层高温滤网911处于开合状态，如图7所示，在螺旋叶片913的旋转离心作用下，过滤速度加快，且螺旋叶片上的伸缩毛刷914对附着在双层高温滤网911上的结晶蜡进行清扫，伸缩毛刷由伸缩杆9141和支架9142和毛刷9143组成，双层高温滤网911由高温滤网Ⅰ9110和高温滤网Ⅱ9112组成，过滤完成后，将双层高温滤网旋转至闭合状态，如图8，打开单层高温滤网910和双层高温滤网911的加热开关，大颗粒的结晶蜡融化后通过中空管进入收蜡箱93，并使用刮板916对附着在滤网上的蜡进行清理，小颗粒的结晶蜡通过螺旋叶片913上的伸缩毛刷914进行清理，从出蜡口917进入收蜡箱93，螺旋叶片913和刮板916由同一旋转轴控制；然后，混合溶液以及裂解油从出液口915流出，通过上料泵918再次进入结晶罐91，此时输液管中通入150℃左右的导热油，打开冷热一体机903，使溶剂蒸发通过冷凝管920进入回收箱94，打开排风扇919，加快蒸发速率，将甲苯和丁酮溶液进行回收，以便重复使用，此时，结晶罐91中的裂解油通过906排出；最后，收蜡箱的底部设有称重器Ⅱ，称取裂解蜡的质量为m1，收蜡箱内置有密度传感器测得裂解蜡的密度为0.97g/cm³，打开导热油加热装置，将沥青预热至120℃，测量此时的沥青密度为0.94g/cm³，废旧塑料占沥青质量的6％，蜡收率

裂解蜡的溶胀度取2，计算改性沥青的密度：/>

向沥青罐中投放裂解蜡改性剂，充分溶胀20分钟后，再以转速3500r/min剪切10min后，观察此时密度传感器上的指数达到0.89g/cm³时，聚乙烯蜡溶胀完全，改性沥青制备完成。

预热搅拌罐体301至170℃，投放2000份集料进入搅拌罐体301，投放回收箱Ⅰ和回收箱Ⅱ中粒径为1.18-4.75mm的废旧塑料18份，电磁流量阀502启动，将改性沥青从沥青进料口302投放进入搅拌罐体301，搅拌电机驱动旋转竖轴Ⅱ25开始旋转，带动空心搅拌杆306在搅拌罐体301内对物料开始搅拌，此时，空心搅拌杆306以一定的速度开始匀速搅拌，搅拌(T)min后，废旧塑料改性沥青混合料制备完成。

生产结束后，空心搅拌杆305上设置有多个用于喷洒沥青溶解剂的喷口306，可通过向旋转中空轴304注入沥青溶解剂，通过搅拌叶片上的喷口306喷撒沥青溶解剂，自动清洁内壁。

实施例3

本实施例与实施例1，2基本相同，区别在于，如图1,2,5所示，所述废气净化组件10包括贯通连接沥青罐5和搅拌仓3的废气管11，且废气管11上安装有冷凝器Ⅱ12，废气管11的另一端连接有气体分流器13，气体分流器13下接气路Ⅰ、气路Ⅱ和气路Ⅲ，气路Ⅰ的另一端贯通连接有处理罐14，气路Ⅱ，气路Ⅲ分别贯通连接两个测试罐15，且气路Ⅱ，气路Ⅲ上均安装有气阀16，两个测试罐15的上部与处理罐14下部通过连通管道Ⅰ相连接，处理罐14上部通过连通管道Ⅱ连接有验核罐17，且验核罐17顶壁上贯通开设有排气口Ⅰ18和排气口Ⅱ19，排气口Ⅱ19上安装有吸附管20，排气口Ⅰ18用于将验核罐17中的气体直接排出，排气口Ⅱ19用于将吸附管20处理后的气体排出。

生产过程中产生主要含有H₂S、CO和HCL的废气通过冷凝器冷却降温后，通入盛有过量NaOH溶液的处理罐14进行反应；反应方程式如下所示：

H₂S+2NaOH＝Na₂S+2H₂O(H₂S足量时)

H₂S+NaOH＝NaHS+H₂O(H₂S少量时)

HCL+NaOH＝NaCL+H₂O

反应后的气体分别输入盛放有CuSO₄和AgNO₃的测试罐15内检测处理效果；反应方程式如下所示：

CuSO₄+H₂S＝H₂SO₄+CuS↓

AgNO₃+HCL＝HNO₃+AgCL↓

检测时，若出现黑色沉淀和白色沉淀，说明处理不完全，进行循环处理；

检测时，若不出现黑色沉淀和白色沉淀，说明处理完全，则进入导热油加热系统；

剩余的CO废气通入导热油燃烧装置，将其氧化后，进入吸附罐，吸附后的气体输入盛放Ca(OH)₂的验核罐内检测处理效果，反应方程式如下所示，

2CO+O₂＝2CO₂

Ca(OH)₂+2CO₂＝CaCO₃↓+H₂O

检测时，若澄清石灰水变浑浊，说明处理不完全，进行循环处理；

检测时，若澄清石灰水不变浑浊，说明处理完全，则直接排入空气。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述的制备系统包括废旧塑料的粉碎筛分组件(1)、裂解罐(2)、与裂解罐(2)相连通的裂解产物分离组件(9)、搅拌仓(3)、集料仓(4)、沥青罐(5)、与沥青罐(5)相连通的导热油加热装置、废气净化组件(10)；

所述的裂解产物分离组件(9)包括结晶罐(91)、过滤罐(92)、收蜡箱(93)，所述结晶罐(91)内螺旋设置输液管(902)，所述输液管(902)与冷热一体机(903)相连，结晶罐(91)的顶部设有进料口Ⅴ(904)，结晶罐(91)底部设有出料口Ⅲ(905)和排出裂解油的出料口Ⅳ(906)，所述过滤罐(92)内部设有单层高温滤网(910)和双层高温滤网(911)，单层高温滤网(910)的中间设有贯穿至过滤罐(92)底部的中空管(912)，所述中空管(912)连接至过滤罐(92)下方的收蜡箱(93)，所述过滤罐(92)中部设有螺旋叶片(913)，螺旋叶片上(913)设有伸缩毛刷(914)，过滤罐(92)的底部设有出液口(915)和出蜡口(917)，所述出液口(915)通过管道与上料泵(918)相接连接至结晶罐(91)，所述双层高温滤网(911)腔室中还设有刮板(916)，收蜡箱(93)的底部设有称重器Ⅱ(931)，收蜡箱(93)内置有密度传感器(932)，所述结晶罐(91)顶部还设有排风扇(919)，通过管道连接冷凝器Ⅰ(920)至回收罐(94)，所述回收罐(94)底部设有出料口Ⅴ(941)；所述单层高温滤网(910)和双层高温滤网(911)通过电阻丝加热，所述刮板(916)及螺旋叶片(913)由同一由电机驱动。

2.根据权利要求1所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述的废旧塑料粉碎筛分组件(1)顶部设有废旧塑料进入的进料口Ⅰ(101)，粉碎筛分组件(1)内部自上而下设置有粉碎刀片组件(102)和粉碎双辊组件(103)，所述粉碎刀片组件(102)下部设有物料导板(104)，所述粉碎双辊组件(103)下部设有三角形导板(105)，粉碎筛分组件(1)下部设有筛分箱(106)和回收箱(107)，所述筛分箱(106)顶部设有进料口Ⅱ

(1061)，筛分箱(106)中部设有竖轴(1065)，所述竖轴(1065)的下部连接气动弹簧(1067)，筛分箱(106)内部倾斜设置有筛分网Ⅰ(1062)、筛分网Ⅱ(1063)和圆盘(1064)，所述回收箱(107)设置于筛分箱(106)的一侧，并设置有两层隔板(1071)将回收箱(107)分成回收箱Ⅰ、回收箱Ⅱ和回收箱Ⅲ，回收箱Ⅲ通过输送管连接至裂解罐(2)的进料口Ⅲ(22)，回收箱Ⅰ与回收箱Ⅱ通过输送管连接至搅拌仓(3)的进料口Ⅳ(302)，所述输送管上还设置有称重器Ⅰ(108)。

3.根据权利要求2所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述的裂解罐(2)中部设有旋转竖轴(25)，所述旋转竖轴(25)上固定有搅拌叶片(26)，裂解罐(2)的下部设有出料口Ⅰ(23)，所述裂解罐(2)设有进气口(28)、排气口(29)以及压力表(30)和温度计(31)，裂解罐(2)的底壁还设有夹层Ⅰ，且夹层Ⅰ内置有用于废旧塑料高温裂解的电磁加热线圈Ⅰ(24)，所述旋转竖轴(25)由电机Ⅰ(27)驱动。

4.根据权利要求3所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述搅拌仓(3)包括通过支架架设的搅拌罐体(301)，搅拌罐体(301)由三层组成，从内向外分别为铁板层、夹层Ⅱ和铝板层，搅拌罐体(301)的顶壁和底壁上分别开设有废旧塑料的进料口Ⅳ(302)和出料口Ⅱ

(303)，所述夹层Ⅱ内置有用于搅拌加热的电磁加热线圈Ⅱ(307)，搅拌罐体(301)的顶壁上转动插设有旋转中空轴(304)，旋转中空轴(304)的下端延伸至搅拌罐体(301)的内腔并安装有多组空心搅拌杆(305)，空心搅拌杆(305)上还设置有多个用于喷洒沥青溶解剂的喷口(306)，所述旋转中空轴(304)由电机驱动。

5.根据权利要求4所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述集料仓(4)架设在搅拌罐体(301)的一侧，集料仓(4)下端设置有送料履带(41)，集料仓(4)的下部设有夹层Ⅲ，且夹层Ⅲ内置用于集料预热的电磁加热线圈Ⅲ(43)，集料仓(4)的输入端延伸至送料履带(41)的输入端处，且送料履带(41)的输出端延伸至搅拌罐体(301)侧壁开设的集料入口(42)处，送料履带(41)水平架设在地面上，且送料履带(41)上设有用于驱动其送料的传输电机。

6.根据权利要求5所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述沥青罐(5)架设在搅拌罐体(301)的一侧，且沥青罐(5)通过沥青管(501)与搅拌仓(3)相连通，所述导热油加热装置通过支架架设在地面上，导热油加热装置上部设有导热油储存罐(6)，所述沥青罐(5)的侧面上下开孔与导热油储存罐(6)相连接，沥青罐(5)的侧壁上均设有夹层Ⅳ，且夹层Ⅳ内置有用于加热沥青罐(5)的导热油，沥青罐(5)的顶壁设有由电机驱动的高速剪切机(503)，沥青管(501)上设有用于控制沥青输出量的电磁流量阀(502)。

7.根据权利要求6所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述废气净化组件(10)包括贯通连接沥青罐(5)和搅拌仓(3)的废气管(11)，且废气管(11)上安装有冷凝器Ⅱ(12)，废气管(11)的另一端连接有气体分流器(13)，气体分流器(13)下接气路Ⅰ、气路Ⅱ和气路Ⅲ，气路Ⅰ的另一端贯通连接有处理罐(14)，气路Ⅱ，气路Ⅲ分别贯通连接两个测试罐(15)，且气路Ⅱ，气路Ⅲ上均安装有气阀(16)，两个测试罐(15)的上部与处理罐(14)下部通过连通管道Ⅰ相连接，处理罐(14)上部通过连通管道Ⅱ连接有验核罐(17)，且验核罐(17)顶壁上贯通开设有排气口Ⅰ(18)和排气口Ⅱ(19)，排气口Ⅱ(19)上安装有吸附管(20)，排气口Ⅰ(18)用于将验核罐(17)中的气体直接排出，排气口Ⅱ(19)用于将吸附管(20)处理后的气体排出。

8.根据权利要求1所述的一种废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统，其特征在于，所述废旧塑料为聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯中的一种或几种。

9.一种废旧塑料改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的废旧塑料改性沥青混合料的一体化制备系统配合完成，包括如下步骤：

S1、废旧塑料裂解处理：

检查裂解罐的气密性后，将粉碎后的废旧塑料投放至裂解罐中，打开惰性气体通入装置和裂解罐排气口，排出裂解罐中的空气后，关闭排气装置，控制裂解罐中压强为0.3-0.5Mpa，关闭通气口，开启裂解罐电阻丝加热器，升温至380-400℃裂解废旧塑料，并以转20-50r/min搅拌20-40min，冷却后，制得废旧塑料裂解产物；

S2、裂解产物分离：

将上述裂解产物在熔融状态时，将其与一定比例的甲苯与丁酮混合溶液倒入结晶罐，搅拌10-15min使其充分溶解；在低温下静置一段时间使裂解蜡充分结晶析出；经过滤罐除去裂解油与溶剂，使其与裂解蜡分离，制得废旧塑料裂解蜡改性剂；

S3、废旧塑料改性沥青的制备；

将搅拌罐预热至130-140℃，向其中投放预热至110-120℃的沥青和废旧塑料裂解蜡改性剂，以转速3000-5000r/min搅拌40-60min后，使用密度传感器开始测量改性沥青的密度，随着裂解蜡的溶胀，改性沥青的密度值减小，当密度到达目标密度值时，塑料改性沥青制备完成，计算公式如下所示：

其中，ρ为改性沥青的密度(g/cm³)，ρ_w为裂解蜡的密度，ρ_a为沥青的密度，w为废旧塑料占比沥青的质量分数，η为蜡收率，Q为裂解蜡的溶胀度。

S4、废旧塑料改性沥青混合料的制备；

S4-1)调整搅拌罐内温度至120-140℃，向其中投放预热至100-120℃的集料并以转速500-600r/min搅拌；

S4-2)制备过程中产生的废气先降温再输入盛放有Fe₂(SO₄)₃溶液的透明容器中反应，需要有两个或以上的透明容器，均盛放有Fe₂(SO₄)₃溶液，控制气体每次只进入其中一个透明容器，并观察透明容器内溶液的黄色沉淀生成情况，

反应方程式如下所示；

H₂S+Fe₂(SO₄)₃＝2FeSO₄+H₂SO₄+S↓

当透明容器内的溶液变为绿色，控制气体交替进入另一个透明容器，直至黄色沉淀不再生成，且透明容器内的溶液仍为黄色，说明已经几乎不含或含极少量的H₂S，废旧塑料改性沥青混合料制备完成。

S5、废气处理：

S5-1)、产生主要含有H₂S、CO和HCL的废气通过冷凝器冷却降温后，再输入处理罐进行反应；

S5-2)、反应后的气体分别输入测试罐内检测处理效果；

S5-3)、剩余的CO废气通入导热油燃烧装置，将其氧化后，进入吸附罐，吸附后的气体输入验核罐内检测处理效果，若处理不完全，进行循环处理；处理完全，则直接排入空气中。

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