一种基于蒸汽流分散吹脱废塑料脱氯的方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯方法与系统，其原理是聚氯乙烯(PVC)塑料在熔化时，HCl会释放, 利用蒸汽将废塑料释放的HCl带出；同时蒸汽还能将混入废塑料中的无机氯盐转化为HCl从而析出；这样将废塑料中Cl分离出来。本发明专利技术的系统包括废塑料的干燥器、脱氯反应器，蒸汽源、洗涤器以及必要的净化器、瓦斯罐和所服务的热解反应器。从干燥器产生的蒸汽直接或者经过必要的净化后送入脱氯反应器，做蒸汽源之一；不足的蒸汽由外部蒸汽源供应。本方法和系统能达到从混合有PVC和无机氯盐的废塑料中分离Cl的目的，且脱氯同时所产生的瓦斯纯度高，不浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蒸汽流分散吹脱废塑料脱氯的方法与系统
本专利技术涉及一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯的方法与系统。
技术介绍
塑料制品在我们的生活中的应用越来越广泛，同时也产生了大量的废旧塑料被抛弃到各种垃圾流中，给环境造成了严重的污染。例如城市生活垃圾(MSW)中、医疗废弃物中和一些工业废弃物中都有大量的废塑料，其中还含有PVC,甚至是无机氯盐，使得这些废弃物在焚烧时不仅产生HCl污染的问题，而且还存在二噁英生成的隐患。一般热塑性塑料中的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)，是日用品废弃量中最大的，也是生活垃圾、医疗垃圾中含量较高的废塑料种类。这些热塑性废塑料在隔绝氧气加热到一定温度后，可以发生热热解，生成油、气和焦渣，这些产物均可以回收利用，但是如果废塑料中存在PVC和无机氯化物，在热解过程中会释放HCl,腐蚀设备，并降低油、气和焦渣的品质；在供部分氧热解时仍还存在二噁英生成的危险。由于垃圾中不仅有大量的聚丙烯（PP）、聚乙烯（PS）和聚苯乙烯（PS），还混有聚氯乙烯（PVC）和聚偏氯乙烯（PVDC）等含氯塑料，此外垃圾中的塑料袋上面还经常粘有食物渣滓，其中含有NaCl。而医疗垃圾中不仅含有大量的PVC,更由于被消毒水、注射用盐水所污染，也含有无机氯。含PVC和无机氯的废塑料焚烧，会产生二噁英及HCl。即使是采用清洁的热解工艺，PVC和无机氯的存在会使产品受到污染，影响后续的利用，因此现有的废塑料资源化回收技术中出现了多种脱氯技术。例如文献报道了在惰性或者真空气氛下热解的技术(CastroA.,SoaresD.,VilarinhoC.,CastroF.,2012.Kineticsofthermalde-chlorinationofPVCunderpyrolyticconditions.WasteManagement32,847-851;MirandaR..,YangJ.,RoyC.,VasileC.,1999.VacuumpyrolysisofPVCI.Kineticstudy.PolymerDegradationandStability64,127-144.),在氨存在的条件下进行水热脱氯的技术，它需要高压的反应器(HashimotoK.,SugaS.,WakayamaY.,FunazukuriT.,2008.HydrothermaldechlorinationofPVCinthepresenceofammonia.NovelRoutesofAdvancedMaterialsProcessingandApplications43,2457-2462.)；在活性碳上载Pd催化剂存在下的水热脱氯技术（LvB.,ZhaoG.,LiD.,LiangC.,2009.Dechlorinationandoxidationforwastepoly(vinylidenechloride)byhydrothermalcatalyticoxidationonPd/ACcatalyst.PolymerDegradationandStability94,1047-1052.),它也需要高压的水热反应器；在亚临界和超临界条件下的水热反应脱氯(TakeshitaY.,KatoK.,TakahashiK.,SatoY.,NishiS.,2004.Basicstudyontreatmentofwastepolyvinylchlorideplasticsbyhydrothermaldecompositioninsubcriticalandsupercriticalregions.TheJournalofSupercriticalFluids31(2),185-193；EndoK.,EmoriN.,2001.Dechlorinationofpoly(vinylchloride)withoutanomalousunitsunderhighpressureandathightemperatureinwater.PolymerDegradationandStability74,113-117.)，这些水热反应均是针对PVC而言，需要昂贵的高压、耐腐蚀水热反应器。也有采用光化学反应脱氯的(KaczmarekH.,PodgórskiA.,BajerK.,2005.Photochemicalreactionsinpoly(vinylchloride)/poly(vinylalcohol)blends.JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA,Chemistry171,187-195.)，但是不能同时阻止废塑料的分解，并且光化学反应器要求所有的塑料都被光照射到，被遮盖的、没有被光照射到的塑料不能反应，因此效率很低。也有报道采用机械化学方法脱氯的(TongampW.,KanoJ.,ZhangQ.,SaitoF.,2008.SimultaneoustreatmentofPVCandoyster-shellwastesbymechanochemicalmeans.WasteManagement28(3),484-448；InoueT.,MiyazakiM.,KamitaniM.,KanoJ.,SaitoF.,2004.Mechanochemicaldechlorinationofpolyvinylchloridebyco-grindingwithvariousmetaloxides.AdvancedPowderTechnology15,215-225.)；通过机械研磨使废塑料中的PVC达到释放HCl的温度。最近，我们也尝试了一种流化床氮气吹脱方法，取得了很好的脱氯效果(G.Yuan,D.Chen,L.Yin,Z.WangL.ZhaoandJ.Y.Wang,WasteManagement34(2014)1045–1050)；然而,供应热的N2系统很复杂，并且将含有纸张、橡胶、布料的混合废塑料在流化床中实现均匀流化也比较困难。因此，现有的这些脱氯技术都面临着反应器成本高、实施难度大、或者脱氯效率不高的问题，有些方法如机械化学方法和流化床吹脱方法对无机氯根本没有脱去效果。目前还急需开发经济、有效、易于实施的废塑料脱氯方法和系统。基于目前混合废塑料中难以分离脱去Cl的现状，本专利技术给出了一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯方法和对应的实施系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯的方法与系统。本专利技术提出的一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯的方法，利用聚氯乙烯(PVC)塑料在熔化时，HCl会释放,在脱氯反应器3中蒸汽流与废塑料1充分接触时可将释放的HCl分散、吹脱带出；同时蒸汽还能将混入废塑料1中的无机氯盐转化为HCl析出；从而将废塑料1中的Cl高效分离出来。携带有HCl和瓦斯气的蒸汽流进入洗涤器5使HCl被洗涤、蒸汽被冷凝；瓦斯气8被收集送入瓦斯罐6；具体步骤如下：(1)：除去废塑料1中不适物(如石头，铁块)等，并将其减小尺寸后，送入干燥器2；(2)：废塑料1在干燥器2内干燥过程中通过第一加热介质10加热，产生的水蒸汽经过净化器7除去灰尘后，再送入脱氯反应器3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯的方法，其特征在于利用聚氯乙烯塑料在熔化时，HCl会释放, 在脱氯反应器(3)中蒸汽流与废塑料(1)充分接触时可将释放的HCl分散、吹脱带出；同时蒸汽还能将混入废塑料中的无机氯盐转化为HCl析出；从而将废塑料中Cl高效分离出来；携带有HCl和瓦斯气的蒸汽流进入洗涤器(5)使HCl被洗涤、蒸汽被冷凝；瓦斯气被收集送入瓦斯罐(6)；具体步骤如下：(1)：除去废塑料(1)中不适物，并将其减小尺寸后，送入干燥器(2)；(2)：废塑料(1)在干燥器(2)内干燥过程中通过加热介质(10)加热，产生的水蒸汽经过净化器(4)除去灰尘后，再送入脱氯反应器(3)，废塑料(1)经过干燥后直接进入脱氯反应器(3)；(3)：步骤(2)产生的蒸汽和由外部补充的蒸汽(9)送入脱氯反应器(3)后，与经过步骤(2)处理的废塑料(1)直接接触，并经过加热介质被过热，废塑料(1)中PVC分解产生的HCl被蒸汽流带走；同时发生轻微热解产生的可燃气体也被蒸汽带走；携带有HCl、热解产生的可燃气甚至臭气的水蒸汽被送入洗涤器(5)；同时在脱氯反应器(3)中，废塑料(1)中因食物残渣等携带的NaCl中的Cl与水蒸汽发生反应生成HCl和NaOH，将废塑料(1)中混入的无机氯分离：所述脱氯反应器(3)间接加热，运行温度为300‑330℃，采用不锈钢材料；从外部补充的蒸汽(9)和步骤(2)产生的蒸汽相加的总蒸汽量与废塑料(1)的比例为400~469L/kg（干料）；(4)：携带有HCl, 热解产生的可燃气甚至臭气的水蒸汽送入洗涤器(5)以后，用冷的石灰水或者其它碱液喷淋，在洗涤HCl气体的同时，部分的水蒸汽也被凝结，只需要补入碱液或者石灰浆即可，洗涤器(5)内排出的含水汽的不凝气8送入瓦斯罐(6)；(5)：含水汽的不凝气(8)送入瓦斯罐(6)以后，水蒸汽会凝结并在瓦斯罐(6)的底部汇集，定期排出即可；(6)：除去Cl的废塑料送入热解反应器(4)后在加热介质的作用下，进行热解或者催化热解操作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于蒸汽流分散吹脱的废塑料脱氯的方法，其特征在于利用聚氯乙烯塑料在熔化时，HCl会释放,在脱氯反应器(3)中蒸汽流与废塑料(1)充分接触时可将释放的HCl分散、吹脱带出；同时蒸汽还能将混入废塑料中的无机氯盐转化为HCl析出；从而将废塑料中Cl高效分离出来；携带有HCl和瓦斯气的蒸汽流进入洗涤器(5)使HCl被洗涤、蒸汽被冷凝；瓦斯气被收集送入瓦斯罐(6)；具体步骤如下：①：除去废塑料(1)中不适物，并将其减小尺寸后，送入干燥器(2)；②：废塑料(1)在干燥器(2)内干燥过程中通过加热介质(10)加热，产生的水蒸汽经过净化器(7)除去灰尘后，再送入脱氯反应器(3)，废塑料(1)经过干燥后直接进入脱氯反应器(3)；③：步骤②产生的蒸汽和由外部补充的蒸汽(9)送入脱氯反应器(3)后，与经过步骤②处理的废塑料(1)直接接触，并经过加热介质被过热，废塑料(1)中PVC分解产生的HCl被蒸汽流带走；同时发生轻微热解产生的可燃气体也被蒸汽带走；携带有HCl、热解产生的可燃气甚至臭气的水蒸汽被送入洗涤器(5)；同时在脱氯反应器(3)中，废塑料(1)中因食物残渣携带的NaCl中的Cl与水蒸汽发生反应生成HCl和NaOH，将废塑料(1)中混入的无机氯分离：所述脱氯反应器(3)间接加热，运行温度为300-330℃，采用不锈钢材料；从外部补充的蒸汽(9)和步骤②产生的蒸汽相加的总蒸汽量与废塑料(1)的比例为400~469L/kg干料；④：携带有HCl,热解产生的可燃气甚至臭气的水蒸汽送入洗涤器(5)以后，用冷的石灰水或者其它碱液喷淋，在洗涤HCl气体的同时，部分的水蒸汽也被凝结，只需要补入碱液或者石灰浆即可，洗涤器(5)内排出的含水汽的不凝气(8)送入瓦斯罐(6)；⑤：含水汽的不凝气(8)送入瓦斯罐(6)以后，水蒸汽会凝结并在瓦斯罐(6)的底部汇集，定期排出即可；⑥：除去Cl的废塑料送入裂解反应器(4)后在加热介质的作用下，进行热解操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤③所述的外部补充的蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱氯反应器(3)内使用的加热介质(10)是来自裂解反应器(4)的高温烟气，所述加热介质在通过脱氯反应器(3)以后送入干燥器(2)对废塑料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德珍，袁国安，曹琼敏，王欢，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31