一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统，包括以下步骤：将塑料废弃物烘干至水分含量低于10重量％，并将塑料废弃物破碎至粒径小于50mm；将破碎后的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行加热熔融，所述加热熔融的温度在120‑180℃范围内；将熔融的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行热解，热解温度在500‑800℃范围内，产生热解蒸汽和热解炭；将所述热解蒸汽在具有温度梯度的换热器组件中进行分馏，得到热解油分级产品，其中，所述换热器组件包括按照所述热解蒸汽的工艺走向依次布置的至少3个换热器，所述换热器的温度按照所述热解蒸汽的工艺走向梯度递减。本发明专利技术的方法和系统实现了热解油梯度分级。

【技术实现步骤摘要】
一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统
本专利技术涉及固体废弃物处理领域，具体涉及将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统。
技术介绍
废弃塑料由于质轻且体积庞大，被丢弃后不易分解，因此会造成土壤板结，妨碍作物呼吸和吸收养分，在紫外线作用下或燃烧时，会排放出CO、氯乙烯单体、HCl、甲烷、NOx、SO2、芳烃等，对水体和空气造成污染。特别是含氯塑料在焚烧后会产生二噁英等有害物质，对环境造成的污染更加严重。因此，寻找将塑料废弃物高效无害化、减量化和资源化的技术显得日益迫切。塑料热解制油是塑料废弃物回收方法中最具有工业应用价值的。热解油经过处理后可以成为优质的汽油、柴油、液化气、化工原料或炉用燃料等，从而可以替代大量进口的原油，并创造显著的社会效益和经济效益。但塑料热解制油的工艺仍然存在许多技术难点，如塑料废弃物导热性能很差，导致裂解炉中温度极不均匀，热解能耗较高、热解油产品难以分级、规模难以放大，反应釜传热效率低，排渣连续性较差，由于裂解加热不均匀，容易发生热解过程中结焦现象，并且由于加热不均匀，产生油品的品质较差难以回收等问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统。本专利技术的将塑料废弃物高效资源化利用的方法，包括以下步骤：将塑料废弃物烘干至水分含量低于10重量％，并将塑料废弃物破碎至粒径小于50mm；将破碎后的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行加热熔融，所述加热熔融的温度在120-180℃范围内。熔融倾向于发生物理变化过程，如果加热熔融的温度高于180℃，则可能会发化学键断裂等，发生化学反应。如果加热熔融的温度低于120℃可能熔融效果不好。将熔融的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行热解，热解温度在500-800℃范围内，产生热解蒸汽和热解炭。此温度范围为较为适宜的热解温度范围，如果热解温度低于500℃，则热解程度低，如果热解温度高于800℃，从工艺角度则导致能耗会更多。将所述热解蒸汽在具有温度梯度的换热器组件中进行分馏，得到热解油分级产品，其中，所述换热器组件包括按照所述热解蒸汽的工艺走向依次布置的至少3个换热器，所述换热器的温度按照所述热解蒸汽的工艺走向梯度递减。在一些实施方案中，所述温度梯度的范围为50-500℃。在一些实施方案中，按照所述热解蒸汽的工艺走向，所述温度梯度依次为350-500℃、200℃-350℃、50℃-200℃。在一些实施方案中，所述换热器中的导热介质为导热油。在一些实施方案中，在所述烘干中，烘干后的塑料废弃物水分含量低于10重量％范围内。例如5-10重量％。在一些实施方案中，所述烘干的温度在80-110℃范围内，例如100-105℃范围内。烘干的温度过低，则干燥效率低，烘干的温度过高，会使物料的物化状态发生变化或发生反应。本专利技术的将塑料废弃物高效资源化利用的系统，包括依次相连的干燥装置、破碎装置、加热熔融装置、热解装置、换热器组件和烟气炉，其中换热器组件包括依次相连的换热器I、换热器II、换热器III。在一些实施方案中，所述加热熔融装置具有套筒结构，包括外环本体和内环本体，所述内环本体内置于所述外环本体之内，并且在所述内环本体和所述内环本体之间形成烟气室，所述外环本体上设置有烟气进口和烟气出口，所述内环本体的内腔形成加热熔融室，所述内环本体上设置有物料进口和熔融物料出口，在所述内环本体的中心轴上布置有螺旋进料机。在一些实施方案中，所述热解装置包括烟气进口和烟气出口，所述加热熔融装置的烟气进口与所述烟气炉的烟气出口相连，所述热解装置的烟气进口与所述加热熔融装置的烟气出口相连。本专利技术的专利技术人在研究将塑料废弃物高效资源化利用的方法和系统中，通过大量的实验研究，获得了能够将热解油梯度分级的方法，并对系统进行合理设计，获得了能耗低、效率高、热解油产率高的系统，最终获得的热解油产品包括产率大于9.8重量％的汽油、产率大于35.7重量％的柴油、产率大于25.2重量％的润滑油重油。其中裂解气的产率大于13.1重量％。附图说明图1是用于实施本申请塑料废弃物高效资源化利用的方法的系统的结构示意图；图2是本申请所述系统中加热熔融装置的结构示意图；图3是本申请所述系统中热解装置的结构示意图；图4是本申请热解装置中搅拌刮板的结构示意图；图5是本申请将塑料废弃物高效资源化利用的方法中热解蒸汽的换热过程示意图；图6是本申请将塑料废弃物高效资源化利用的方法中高温烟气的换热过程示意图。附图标记说明：干燥装置-1；破碎装置-2；加热熔融装置-3；热解装置-4；换热器Ⅰ-5；换热器Ⅱ-6；换热器Ⅲ-7；换热器Ⅳ-8；烟气炉-9；废弃塑料-101；热解炭-102；润滑油及重油馏分-103；柴油馏分-104；汽油馏分-105；空气-106；烟气-107；物料进口-31；熔融物料出口-32；烟气进口-33；烟气出口-34；螺旋进料机-35；烟气室-36；加热熔融室-37；电机-38；热解室-41；进料口-42；烟气出口-43；第一热解蒸汽出口-44；第二热解蒸汽出口-45；烟气进口-46；出炭口-47；螺旋-48；搅拌刮板-49；烟气室-410；保温层-411；传热层-412；变频电机-413；刮板-491；连接杆-492；固定槽-493；弹簧-494。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将对本专利技术做详细的说明。本专利技术提供了一种安全、可靠、高效的塑料热解方法和系统。本专利技术的技术方案是根据塑料废弃物的特性，将含水量高的塑料废弃物首先经过干燥装置进行烘干，烘干的目的是降低塑料废弃物中水分含量，从而降低后续热解装置的能耗，并且减少混入热解油中的水分的量，由此可以降低污水处理的费用。塑料废弃物中的塑料可以包括聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚苯乙烯塑料等。烘干后的物料经过破碎装置进行破碎，破碎到小粒径的物料更有利于后续进料及有利于塑料废弃物的均匀受热。破碎后的塑料废弃物的粒径小于50mm，优选小于30mm。破碎后的物料在热解熔融装置中进行加热，以使物料被加热至熔融状态。控制加热熔融的温度是尤为重要的。在本专利技术中，考虑到塑料废弃物物料的复杂性，加热熔融的温度在120℃-180℃的范围内。如果温度过低，则不能确保物料全部处于熔融状态，影响后续的热解步骤；如果温度过高，则容易导致物料发生热裂解反应，使得后续工艺难以控制。熔融状态的废弃塑料经挤压泵送至热解装置内，在热解装置内发生热裂解反应，由于是熔融状态热塑料进入热解装置，可实现快速加热，并且受热均匀。物料在热解装置中的停留时间例如为10-60min。热解是在无氧或缺氧的条件下进行的，热解温度在500-800℃范围内，例如可以是600℃、650℃、700℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将塑料废弃物烘干至水分含量低于10重量％，并将塑料废弃物破碎至粒径小于50mm；/n将破碎后的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行加热熔融，所述加热熔融的温度在120-180℃范围内；/n将熔融的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行热解，热解温度在500-800℃范围内，产生热解蒸汽和热解炭；/n将所述热解蒸汽在具有温度梯度的换热器组件中进行分馏，得到热解油分级产品，其中，/n所述换热器组件包括按照所述热解蒸汽的工艺走向依次布置的至少3个换热器，所述换热器的温度按照所述热解蒸汽的工艺走向梯度递减。/n

【技术特征摘要】
1.一种将塑料废弃物高效资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将塑料废弃物烘干至水分含量低于10重量％，并将塑料废弃物破碎至粒径小于50mm；
将破碎后的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行加热熔融，所述加热熔融的温度在120-180℃范围内；
将熔融的塑料废弃物在无氧或缺氧的条件下进行热解，热解温度在500-800℃范围内，产生热解蒸汽和热解炭；
将所述热解蒸汽在具有温度梯度的换热器组件中进行分馏，得到热解油分级产品，其中，
所述换热器组件包括按照所述热解蒸汽的工艺走向依次布置的至少3个换热器，所述换热器的温度按照所述热解蒸汽的工艺走向梯度递减。


2.根据权利要求1所述的将塑料废弃物高效资源化利用的方法，其特征在于，所述温度梯度的范围为50-500℃。


3.根据权利要求2所述的将塑料废弃物高效资源化利用的方法，其特征在于，按照所述热解蒸汽的工艺走向，所述温度梯度依次为350-500℃、200℃-350℃、50℃-200℃。


4.根据权利要求1所述的将塑料废弃物高效资源化利用的方法，其特征在于，在所述烘干中，烘干后的塑料废弃物水分含量在5-10重量％范围内。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王雨田，
申请(专利权)人：汕头市谷源新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44