本發(fā)明屬于廢塑料處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

各種塑料在特定的溫度下會發(fā)生裂解反應(yīng)，研究表明，在500攝氏度以上時，聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、和聚乙烯等常見的塑料都會發(fā)生裂解反應(yīng)。對于工業(yè)廢塑料的處理，主要利用上述原理進(jìn)行。目前對塑料進(jìn)行熱裂解來處理廢舊塑料的裂解反應(yīng)裝置很多，常見的有槽式設(shè)備、管式設(shè)備、流化床設(shè)備等。

目前的裂解反應(yīng)裝置仍存在不少缺陷，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、間歇式的進(jìn)料方式，廢舊塑料處理時只能一次一次地添加，每次添加塑料時要等前一次反應(yīng)徹底完成以后，導(dǎo)致處理效率不高，并且每次都要冷卻和重新加熱，極大地浪費(fèi)了能源，此外在每次添加時會導(dǎo)致部分裂解氣體從反應(yīng)釜中逸出，對環(huán)境造成污染。

2、現(xiàn)有的螺旋連續(xù)行進(jìn)料裝置存在如下不足：因?yàn)槲锪蠟槌剡M(jìn)料，需要巨大的扭矩才能實(shí)現(xiàn)進(jìn)料，造成電機(jī)能耗高。

3、沒有一種有效的排渣裝置來連續(xù)有效地將反應(yīng)產(chǎn)生的各類固體產(chǎn)物從反應(yīng)裝置中排出。由于熱裂解后的廢棄塑料殘渣溫度高，而殘渣是可燃物，直接高溫出渣容易造成著火或煙氣外泄，環(huán)保性和安全性難以保證；

4、裂解反應(yīng)不徹底，生成碳化物和氣體的比重高，而油品產(chǎn)出量低，資源利用率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)及方法，其具體的技術(shù)方案如下：

一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)，其包括螺旋進(jìn)料機(jī)2、裂解反應(yīng)釜5、過熱水蒸氣發(fā)生裝置24、循環(huán)加熱裝置25、螺旋出渣機(jī)9、冷卻裝置15、氣液分離裝置16、儲氣裝置17，其中：

裂解反應(yīng)釜5與過熱水蒸氣發(fā)生裝置24相連接，所述過熱水蒸氣發(fā)生裝置24為裂解反應(yīng)釜5中的裂解反應(yīng)提供熱源；

裂解反應(yīng)釜5設(shè)有循環(huán)加熱裝置25，循環(huán)加熱裝置25的氣體進(jìn)口和氣體出口均與裂解反應(yīng)釜5連接，形成循環(huán)加熱回路；

所述裂解反應(yīng)釜5設(shè)置進(jìn)料口、出料口、出氣口；

所述螺旋進(jìn)料機(jī)2、螺旋出渣機(jī)9分別連接裂解反應(yīng)釜5的進(jìn)料口與出料口；

所述出氣口與排氣管路的一端與連接，所述排氣管路上依序設(shè)置有冷卻裝置15、氣液分離裝置16、儲氣裝置17，所述排氣管路的另一端連接至裂解反應(yīng)釜5，形成具有氣體重整功能的排氣循環(huán)回路。

進(jìn)一步，所述裂解反應(yīng)釜5內(nèi)設(shè)置推進(jìn)裝置6，所述推進(jìn)裝置6與推進(jìn)電機(jī)7連接。

進(jìn)一步，其還包括料斗1、進(jìn)料電機(jī)3，所述料斗1的出料口連接至螺旋進(jìn)料機(jī)2，所述螺旋進(jìn)料機(jī)2中設(shè)置螺旋進(jìn)料桿4，所述螺旋進(jìn)料桿4與進(jìn)料電機(jī)3相連。

進(jìn)一步，所述裂解反應(yīng)釜5的出料口依序連接有出渣斗8、螺旋出渣機(jī)9、保存容器12，所述螺旋出渣機(jī)9內(nèi)部有螺旋出渣桿10及出渣電機(jī)11，所述螺旋出渣桿10與出渣電機(jī)11連接。

進(jìn)一步，所述料斗1設(shè)有加熱裝置。

進(jìn)一步，所述油水分離裝置18分別連接儲油裝置19、水處理裝置20；所述氣液分離裝置16通過管路與油水分離裝置18連接；所述冷卻裝置15、氣液分離裝置16之間設(shè)置負(fù)壓泵21。

進(jìn)一步，所述螺旋出渣斗9設(shè)置冷卻裝置。

進(jìn)一步，所述儲氣裝置17與裂解反應(yīng)釜5之間的排氣循環(huán)回路中設(shè)置有氣泵26。

一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解方法，其特征在于：其包括如下的步驟：

S1：將廢塑料和催化劑混合后依次通過料斗1和螺旋進(jìn)料機(jī)2進(jìn)入裂解反應(yīng)釜5；

S2：螺旋進(jìn)料機(jī)2的螺旋進(jìn)料桿4轉(zhuǎn)動產(chǎn)生擠壓力，將中低放射性廢棄物通過擠壓力推入裂解反應(yīng)釜5，與裂解反應(yīng)釜5連接的過熱水蒸氣發(fā)生裝置24啟動，提供過熱水蒸氣對中低放射性廢棄物進(jìn)行加熱裂解；

循環(huán)加熱裝置25的氣體進(jìn)口和氣體出口分別連接裂解反應(yīng)釜5，利用循環(huán)加熱裝置25對裂解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行加熱后通回裂解反應(yīng)釜5進(jìn)行循環(huán)加熱；

S3：裂化/裂解后的廢塑料由推進(jìn)裝置6推進(jìn)至出渣斗8，在出渣斗8中進(jìn)行冷卻降溫，進(jìn)一步由螺旋出渣機(jī)9內(nèi)部螺旋出渣桿10通過旋轉(zhuǎn)擠壓將裂化/裂解后的廢塑料推送到保存容器12，裂化/裂解后的廢塑料在保存容器12中冷卻進(jìn)而固化；

S4：熱解氣化后的產(chǎn)生的氣體經(jīng)13催化后，進(jìn)入冷卻裝置15，冷卻后經(jīng)負(fù)壓泵21進(jìn)入氣液分離裝置16，由于負(fù)壓泵21的作用，熱解裝置內(nèi)保持微負(fù)壓，經(jīng)分離后的氣體進(jìn)入儲氣裝置17，液體進(jìn)入油水分離裝置18，分離后的油進(jìn)入儲油裝置19，分離得到的水進(jìn)入水處理裝置20。

進(jìn)一步，步驟S4中，催化裝置13所用催化劑包括過渡金屬化合物催化劑、過氧化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡(luò)合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑中的一種或多種。

本所提供的一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一、利用本系統(tǒng)對廢塑料進(jìn)行熱解，產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣液分離后的氣體暫存在儲氣裝置中，這種氣體為小分子低碳的碳?xì)浠衔铮粴怏w經(jīng)排氣循環(huán)管路由氣泵輸入到裂解反應(yīng)釜的內(nèi)部，因?yàn)榱呀夥磻?yīng)釜的內(nèi)部物料產(chǎn)生的碳化物和催化劑同時存在，氣體進(jìn)入裂解反應(yīng)釜后可以與碳化物的碳發(fā)生重整反應(yīng)，即小分子的碳?xì)浠衔锱c碳結(jié)合，生成較大分子的碳?xì)浠衔?，最終實(shí)現(xiàn)碳化物的減量和氣體的減量，達(dá)到油品產(chǎn)出量最大化，效益最大化的目的。

第二、利用循環(huán)加熱裝置對裂解反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行循環(huán)加熱，使尾氣處理更充分，并提高了資源利用率；

第三、所有反應(yīng)均在密閉的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，避免了對生產(chǎn)環(huán)境帶來的不良影響；

第四、在裂解反應(yīng)釜的進(jìn)料、出料由螺旋進(jìn)料機(jī)、螺旋出渣機(jī)推進(jìn)，保證廢舊塑料進(jìn)料、出料的連續(xù)化進(jìn)行，提高了處理效率；

第五、廢塑料殘渣在高溫下以液態(tài)排放保存容器后，通過冷卻降溫實(shí)現(xiàn)固化，固化后的廢棄物的體積和重量都明顯減小，實(shí)現(xiàn)大幅度減量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【主要部件符號說明】

料斗1、螺旋進(jìn)料機(jī)2、進(jìn)料電機(jī)3、螺旋進(jìn)料桿4、裂解反應(yīng)釜5、推進(jìn)裝置6、推進(jìn)電機(jī)7、出渣斗8、螺旋出渣機(jī)9、螺旋出渣桿10、出渣電機(jī)11、 保存容器12、催化裝置13、阻火器14、冷卻裝置15、氣液分離裝置16、儲氣裝置17、油水分離裝置18、儲油裝置19、水處理裝置20、負(fù)壓泵21、控制系統(tǒng)22、氣泵26。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1中可以看出，一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)，包括料斗1、螺旋進(jìn)料機(jī)2、進(jìn)料電機(jī)3、螺旋進(jìn)料桿4、裂解反應(yīng)釜5、推進(jìn)裝置6、推進(jìn)電機(jī)7、出渣斗8、螺旋出渣機(jī)9、螺旋出渣桿10、出渣電機(jī)11、 保存容器12、催化裝置13、阻火器14、冷卻裝置15、氣液分離裝置16、儲氣裝置17、油水分離裝置18、儲油裝置19、水處理裝置20、負(fù)壓泵21、控制系統(tǒng)22、氣泵26。

所述料斗1的出料口連接至螺旋進(jìn)料機(jī)2，所述料斗1設(shè)有加熱裝置，所述螺旋進(jìn)料機(jī)2中設(shè)置螺旋進(jìn)料桿4，所述螺旋進(jìn)料桿4與進(jìn)料電機(jī)3相連。所述螺旋進(jìn)料機(jī)2、螺旋出渣機(jī)9分別連接裂解反應(yīng)釜5的進(jìn)料口與出料口；

裂解反應(yīng)釜5與過熱水蒸氣發(fā)生裝置24相連接，所述過熱水蒸氣發(fā)生裝置24為裂解反應(yīng)釜5中的裂解反應(yīng)提供熱源；

裂解反應(yīng)釜5設(shè)有循環(huán)加熱裝置25，循環(huán)加熱裝置25的氣體進(jìn)口和氣體出口均與裂解反應(yīng)釜5連接，形成循環(huán)加熱回路；

所述裂解反應(yīng)釜5內(nèi)設(shè)置推進(jìn)裝置6，所述推進(jìn)裝置6與推進(jìn)電機(jī)7連接。所述裂解反應(yīng)釜5設(shè)置進(jìn)料口、出料口、出氣口；所述裂解反應(yīng)釜5的出料口依序連接有出渣斗8、螺旋出渣機(jī)9、保存容器12，所述螺旋出渣機(jī)9內(nèi)部有螺旋出渣桿10及出渣電機(jī)11，所述螺旋出渣桿10與出渣電機(jī)11連接。

所述出氣口與排氣管路的一端與連接，所述排氣管路上依序設(shè)置有冷卻裝置15、氣液分離裝置16、儲氣裝置17，所述排氣管路的另一端連接至裂解反應(yīng)釜5，形成排氣循環(huán)回路。述氣液分離裝置16通過管路與油水分離裝置18連接；所述油水分離裝置18分別連接儲油裝置19、水處理裝置20。一個優(yōu)選方案中，所述冷卻裝置15、氣液分離裝置16之間設(shè)置負(fù)壓泵21。所述儲氣裝置17與裂解反應(yīng)釜5之間的排氣循環(huán)回路中優(yōu)選設(shè)置有氣泵26。

設(shè)備運(yùn)行設(shè)由控制系統(tǒng)22控制。

采用一種連續(xù)型廢塑料循環(huán)裂解系統(tǒng)進(jìn)行廢塑料處理的實(shí)施過程如下：

廢塑料和催化劑混合后在料斗1內(nèi)被加熱，然后依次通過料斗1和螺旋進(jìn)料機(jī)2進(jìn)入裂解反應(yīng)釜5，料斗1附帶有加熱裝置，可以將廢塑料加熱軟化，與擠壓沒加熱的塑料相比，加熱軟化可以大幅度降低進(jìn)料電機(jī)3的耗電量并且可以提高進(jìn)料密封性，，通過采用料斗加熱，進(jìn)料電機(jī)3的功率配置由30kw降至8kw，節(jié)能70%左右，螺旋進(jìn)料桿4的軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生擠壓力，將廢塑料通過擠壓力推入裂解反應(yīng)釜5，進(jìn)料機(jī)2的外部設(shè)有加熱裝置，通過加熱可以將進(jìn)料機(jī)2內(nèi)部的廢塑料進(jìn)一步軟化/融化，這樣既可以進(jìn)一步降低進(jìn)料電機(jī)3的耗電量，又可以增加進(jìn)料電機(jī)3的密封性，就是說可以實(shí)現(xiàn)在保證密封性的同時實(shí)現(xiàn)廢塑料的連續(xù)化進(jìn)料；

軟化/融化后的中低放射性廢棄物進(jìn)入裂解反應(yīng)釜5后被加熱，裂解反應(yīng)釜5與過熱水蒸氣發(fā)生裝置24相連接，裂解反應(yīng)釜5設(shè)有循環(huán)加熱裝置25，循環(huán)加熱裝置25的氣體進(jìn)口和氣體出口分別連接裂解反應(yīng)釜5，將裂解反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行循環(huán)加熱通回裂解反應(yīng)釜5作為裂解反應(yīng)的熱源。

廢塑料邊被加熱邊被推進(jìn)裝置6向出渣斗8的方向推進(jìn)，廢塑料的加熱溫度控制在105℃到520℃之間進(jìn)行裂化/裂解；裂化/裂解后的廢塑料殘渣由推進(jìn)裝置搬運(yùn)到出渣斗8，進(jìn)一步由螺旋出渣機(jī)9內(nèi)部螺旋出渣桿10通過旋轉(zhuǎn)擠壓將裂化/裂解后的廢塑料推送到保存容器12，螺旋出渣機(jī)9設(shè)有冷卻裝置，在螺旋出渣機(jī)9中對廢塑料殘渣進(jìn)行冷卻降溫至100℃以下，裂化/裂解后的廢塑料殘渣在保存容器12中冷卻進(jìn)而固化；

熱解氣化后的產(chǎn)生的氣體經(jīng)13催化后，進(jìn)入冷卻裝置15，冷卻后經(jīng)負(fù)壓泵21進(jìn)入氣液分離16，由于負(fù)壓泵21的作用，熱解裝置內(nèi)保持微負(fù)壓，經(jīng)分離后的氣體進(jìn)入儲氣裝置17，液體進(jìn)入油水分離裝置18，分離后的油進(jìn)入儲油裝置19，分離得到的水進(jìn)入水處理裝置20。

經(jīng)氣液分離后的氣體暫存在儲氣裝置17中，這種氣體為小分子低碳的碳?xì)浠衔?，氣體經(jīng)管道由氣泵26輸入到裂解反應(yīng)釜5的內(nèi)部，因?yàn)榱呀夥磻?yīng)釜5的內(nèi)部物料產(chǎn)生的碳化物和催化劑同時存在，氣體進(jìn)入裂解反應(yīng)釜5后可以與碳化物的碳發(fā)生重整反應(yīng)，即小分子的碳?xì)浠衔铮ǖ吞枷N）與碳結(jié)合，生成較大分子的碳?xì)浠衔铮ǘ嗵枷N），最終實(shí)現(xiàn)碳化物的減量和氣體的減量，實(shí)現(xiàn)油品產(chǎn)出量增量的目的，通過重整，氣體排放量下降了60%左右，廢渣量減少7%左右，油收率增加11%，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

通過上述步驟，在對廢塑料進(jìn)行加熱的同時，催化劑起到降低廢棄物熱解溫度的作用，生成小分子的可燃?xì)怏w的溫度帶控制在105℃到520℃之間，留在裂解反應(yīng)釜5內(nèi)未裂化的廢塑料殘渣或碳化物在螺旋出渣機(jī)9及螺旋出渣桿10作用下進(jìn)入保存容器12。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本套系統(tǒng)既可以對廢塑料的總量進(jìn)行大幅度減量，同時可以實(shí)現(xiàn)廢塑料的資源化，處理過程中通過對煙氣的驟冷避免了二噁英的產(chǎn)生。本系統(tǒng)創(chuàng)造性地采用了加熱料斗來實(shí)現(xiàn)降低進(jìn)料能耗高的問題和進(jìn)料密封問題、出渣斗采用冷卻裝置保證了排渣的安全性和環(huán)保性，創(chuàng)造性地將排氣與殘渣中的碳化物進(jìn)行重整，提高了油品收率，減少了殘渣量；本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了廢塑料處理設(shè)備的低成本化、小型化、連續(xù)化，使無法再利用的廢塑料可以安全環(huán)保高效地的就地轉(zhuǎn)化為再生能源，避免了廢塑料處理的長期難以處理的難題，并且創(chuàng)造性地將塑料裂解的排氣與碳化物進(jìn)行重整，實(shí)現(xiàn)了油品的產(chǎn)出量最大化。