一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统技术方案

本发明专利技术涉及碳纤维回收技术领域，尤其涉及一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统。该系统包括：热处理单元，包括依次连接的一级反应器和二级反应器，一级反应器和二级反应器的底部均设置有多个超声发生器，一级反应器内容纳有第一复合熔盐，二级反应器内容纳有第二复合熔盐，一级反应器用于对碳纤维增强树脂基复合材料进行一次热解，二级反应器用于对一次热解后的碳纤维增强树脂基复合材料进行二次热解，第一复合熔盐的催化性大于第二复合熔盐，第一复合熔盐的熔点小于第二复合熔盐；碳纤维回收单元，包括依次连接的清洗区和干燥区，清洗区用于对二次热解得到的碳纤维进行清洗，干燥区用于将清洗后的碳纤维进行干燥，以实现碳纤维的回收。回收。回收。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统


[0001]本专利技术涉及碳纤维回收
，尤其涉及一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统。

技术介绍

[0002]碳纤维作为一种新兴材料，凭借其优良的低密度高强度特性而被广泛应用于航空航天、风力发电等尖端领域。随着航空飞机等碳纤维应用场景的需求日益强烈，碳纤维在应用部件上的投入比例也呈显著增长趋势。在投入应用时，往往以热固性树脂为基体对碳纤维进行良好的粘接定位而制成碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)。巨大用量的CFRP在达到服役年限而废弃之后，面临着从中回收昂贵的碳纤维从而再利用的急迫需求。具有交联性的热固性树脂难以从CFRP中高效去除，从而使得定向回收碳纤维成为难题。
[0003]相关技术中，热解法作为唯一前期商业应用的技术已初步实现对碳纤维的规模化回收。然而，上述方法存在热处理时间长、树脂降解率低和回收碳纤维保留强度差的问题。
[0004]因此，目前亟需一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本说明书一个或多个实施例描述了一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统，可以解决相关技术存在热处理时间长、树脂降解率低和回收碳纤维保留强度差的问题。
[0006]本说明一个实施例提供了一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统，包括：
[0007]热处理单元，包括依次连接的一级反应器和二级反应器，所述一级反应器和所述二级反应器的底部均设置有多个超声发生器，所述一级反应器内容纳有第一复合熔盐，所述二级反应器内容纳有第二复合熔盐，所述一级反应器用于对碳纤维增强树脂基复合材料进行一次热解，所述二级反应器用于对一次热解后的碳纤维增强树脂基复合材料进行二次热解，所述第一复合熔盐的催化性大于所述第二复合熔盐，所述第一复合熔盐的熔点小于所述第二复合熔盐；
[0008]碳纤维回收单元，包括依次连接的清洗区和干燥区，所述清洗区用于对二次热解得到的碳纤维进行清洗，所述干燥区用于将清洗后的碳纤维进行干燥，以实现碳纤维的回收。
[0009]根据上述实施例，所述一级反应器内还容纳有目标有机溶剂，所述目标有机溶剂的介电常数大于3.6C2/(N
·
M2)。
[0010]根据上述实施例，还包括：
[0011]预处理单元，与所述一级反应器连接，所述预处理单元用于将碳纤维增强树脂基复合材料从原料中进行分选，并将分选得到的碳纤维增强树脂基复合材料送入所述一级反应器；
[0012]和/或，
[0013]供给单元，包括一级熔盐罐、有机溶剂罐和二级熔盐罐，所述一级熔盐罐用于向所述一级反应器供给所述第一复合熔盐，所述有机溶剂罐用于向所述一级反应器供给所述目
标有机溶剂，所述二级熔盐罐用于向所述二级反应器供给所述第一复合熔盐。
[0014]根据上述实施例，所述第一复合熔盐的熔点为120～160℃，所述第二复合熔盐的熔点为350～400℃，所述目标有机溶剂的沸点为160～200℃。
[0015]根据上述实施例，所述第一复合熔盐包括碱盐、氯盐和硝酸盐中的至少一种；和/或，
[0016]所述目标有机溶剂包括醇类、胺类和醇胺类中的至少一种；和/或，
[0017]所述第二复合熔盐包括碳酸盐和硫酸盐中的至少一种。
[0018]根据上述实施例，还包括可水平和竖直移动的两个夹具，两个所述夹具用于夹持碳纤维增强树脂基复合材料的两端；
[0019]通过利用所述夹具夹持碳纤维增强树脂基复合材料，依次由所述夹具带动碳纤维增强树脂基复合材料浸泡在呈熔融态的所述第一复合熔盐和所述第二复合熔盐中，并带动二次热解得到的碳纤维依次移动至所述清洗区和所述干燥区。
[0020]根据上述实施例，所述夹具用于夹持碳纤维增强树脂基复合材料端部的夹持部可绕碳纤维增强树脂基复合材料的轴向旋转。
[0021]根据上述实施例，所述碳纤维回收单元还包括剪切区，所述干燥区与所述剪切区连接，所述剪切区用于对干燥后的且位于两个所述夹具之间的碳纤维进行剪切，以实现碳纤维的回收；和/或，
[0022]所述清洗区包括依次连接的水清洗区和有机溶剂清洗区，所述有机溶剂清洗区与所述干燥区连接，所述水清洗区用于对二次热解得到的碳纤维进行水清洗，所述有机溶剂清洗区用于对水清洗后的碳纤维进行有机溶剂清洗。
[0023]根据上述实施例，还包括：
[0024]热解产品回收单元，包括依次连接的气液冷凝分离器和分馏器，所述气液冷凝分离器用于对所述一级反应器和所述二级反应器析出的挥发分进行分离，得到热解油和热解气，所述分馏器用于对所述气液冷凝分离器得到的热解油进行分馏提纯，以实现热解产品的回收。
[0025]根据上述实施例，还包括：
[0026]余热利用单元，包括依次连接的气体燃烧器和尾气处理器，所述气体燃烧器与所述气液冷凝分离器连接，所述气体燃烧器用于将所述气液冷凝分离器得到的热解气进行燃烧，并将燃烧产生的热量输出到所述一级反应器和所述二级反应器的外壁，所述尾气处理器用于对所述气体燃烧器产生的气体进行尾气处理。
[0027]根据本说明书实施例提供的梯级熔融盐回收碳纤维的系统，通过设置一级反应器和二级反应器，以形成用于回收碳纤维的梯级熔融盐，而且一级反应器和二级反应器的底部均设置有多个超声发生器，如此可以缩短热处理时间和提高树脂降解率；同时，通过设置碳纤维回收单元，可以实现对碳纤维的回收。而且，由于第一复合熔盐的催化性大于第二复合熔盐，第一复合熔盐的熔点小于第二复合熔盐，如此可以提高回收碳纤维的保留强度。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实5施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面
[0029]描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1示出了根据一个实施例的梯级熔融盐回收碳纤维的系统的结构示意图；
[0032]图2示出了根据另一个实施例的梯级熔融盐回收碳纤维的系统的结构示
[0033]意图；
[0034]图3示出了根据一个实施例的夹具夹持碳纤维增强树脂基复合材料的反应前后的示意图。
[0035]附图标记：
[0036]5 1
‑
热处理单元；
[0037]11
‑
一级反应器；
[0038]12
‑
二级反应器；
[0039]13
‑
超声发生器；
[0040]2‑
碳纤维回收单元；
[0041]0 21
‑
水清洗区；
[0042]22
‑
有机溶剂清洗区；
[0043]23
‑
干燥区；
[0044]24
‑
剪切区；
[0045]3‑
预处理单元；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级熔融盐回收碳纤维的系统，其特征在于，包括：热处理单元(1)，包括依次连接的一级反应器(11)和二级反应器(12)，所述一级反应器(11)和所述二级反应器(12)的底部均设置有多个超声发生器(13)，所述一级反应器(11)内容纳有第一复合熔盐，所述二级反应器(12)内容纳有第二复合熔盐，所述一级反应器(11)用于对碳纤维增强树脂基复合材料进行一次热解，所述二级反应器(12)用于对一次热解后的碳纤维增强树脂基复合材料进行二次热解，所述第一复合熔盐的催化性大于所述第二复合熔盐，所述第一复合熔盐的熔点小于所述第二复合熔盐；碳纤维回收单元(2)，包括依次连接的清洗区和干燥区(23)，所述清洗区用于对二次热解得到的碳纤维进行清洗，所述干燥区(23)用于将清洗后的碳纤维进行干燥，以实现碳纤维的回收。2.根据权利要求1所述的梯级熔融盐回收碳纤维的系统，其特征在于，所述一级反应器(11)内还容纳有目标有机溶剂，所述目标有机溶剂的介电常数大于3.6C2/(N
·
M2)。3.根据权利要求2所述的梯级熔融盐回收碳纤维的系统，其特征在于，还包括：预处理单元(3)，与所述一级反应器(11)连接，所述预处理单元(3)用于将碳纤维增强树脂基复合材料从原料中进行分选，并将分选得到的碳纤维增强树脂基复合材料送入所述一级反应器(11)；和/或，供给单元(4)，包括一级熔盐罐(41)、有机溶剂罐(42)和二级熔盐罐(43)，所述一级熔盐罐(41)用于向所述一级反应器(11)供给所述第一复合熔盐，所述有机溶剂罐(42)用于向所述一级反应器(11)供给所述目标有机溶剂，所述二级熔盐罐(43)用于向所述二级反应器(12)供给所述第一复合熔盐。4.根据权利要求2所述的梯级熔融盐回收碳纤维的系统，其特征在于，所述第一复合熔盐的熔点为120～160℃，所述第二复合熔盐的熔点为350～400℃，所述目标有机溶剂的沸点为160～200℃。5.根据权利要求4所述的梯级熔融盐回收碳纤维的系统，其特征在于，所述第一复合熔盐包括碱盐、氯盐和硝酸盐中的至少一种；和/或，所述目标有机溶剂包括醇类、胺类和醇胺类中的至少一种；和/或，所述第二复合熔盐包括碳酸盐和硫酸盐中的至少一种。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡红云，任阳，刘欢，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：