废塑料快速解聚液化的方法及装置技术领域
本发明涉及一种废塑料处理的方法及装置，特别涉及一种废塑料解聚液化的方法及装置。
背景技术
废塑料是全球公认的白色污染，对环境安全以及人类健康产生着巨大的威胁。全球每年产生废塑料约3亿吨，发达国家的废塑料以转移的方式输送到境外，也就是将污染转移到了境外。中国年产废塑料约3000万吨，回收利用率仅为8%，剩余的废塑料全部填埋或者堆放，给环境造成了极大的污染负担，是环境治理的重大难题。
塑料是石化产品，因此废塑料中含有较高的能量，所以近年来许多从事废塑料处理和可再生能源的人士在回收利用废塑料能源方面做出了大量的工作，也取得了一定的工作成绩。但是，在选择废塑料炼制燃料油方面，由于利用热裂解手段普遍为卧式加热手段，因此在热裂解过程中废塑料与容器壁产生大量的粘接，并随着热裂解的进程，形成了牢固粘接的结焦，当结焦达到一定程度时，热裂解必须停止，并需要立即清除结焦，恢复系统工作能力。在清焦过程中大量的气体无组织释放到外界，造成严重的环境污染。另外，由于结焦的存在，废塑料的热解率不高，回收的燃料油比例一般不超过40%。卧式加热过程中只能维持周期式运行，加热速度比较慢，废塑料解聚液化时间比较长，更进一步增加了结焦的几率，影响了解聚液化的效果。
废塑料成分比较复杂，种类比较多，一般分为PP、PC、PE、PET、PVC、树脂等；塑料是非晶体，也是非极性物质，不能够发生电磁感应，因此直接用感应加热的方式对塑料没有影响。如何提高废塑料加热的速度，是解决塑料解聚液化的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种废塑料快速解聚液化的方法及装置，能够有效地避免传统废塑料炼油中产生结焦、严重污染等环境问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种废塑料快速解聚液化的方法，其包括：设置加热解聚炉体，先使该加热解聚炉体抽真空，然后从下往上充入保护气体；对该加热解聚炉体的设定区域形成加热，使该设定区域达到设定温度，能够使得进入该设定区域的废塑料不经过熔化过程而直接转变成气体；然后，采用从上往下落料的方式向该设定区域供给废塑料，同时利用该保护气体向上托浮的作用，以减缓废塑料通过该设定区域的速度；将蒸发的气体由该加热解聚炉体送出，再经冷凝液化制得液化油；以及将废塑料未气化的残渣由该加热解聚炉体送出。
在一些实施例中，将废塑料落料通过该设定区域完成解聚气化的时间控制在8秒钟以内。
在一些实施例中，将该设定区域上升至470℃的加热过程控制在10分钟以内。
在一些实施例中，采用螺旋物料传输机向该加热解聚炉体供给废塑料，并通过改变该螺旋物料传输机的螺距来实现物料输送中阶段性高密度挤压，以达到废塑料传输中的密封。
在一些实施例中，在抽真空之前，首先给该螺旋物料传输机加入废塑料粉末，驱动该螺旋物料传输机使塑料粉末在螺杆小螺距处形成挤压密封，以保证系统密封。
在一些实施例中，当保护气体的压力达到1个大气压时，才开始对该设定区域进行加热。
在一些实施例中，未气化的残渣落到该加热解聚炉体的底部后，先被转送到残渣冷却仓中，待物料冷却到80℃以下后，可以将残渣排出。
在一些实施例中，使落料的废塑料的形态为2mm以下颗粒或者0.5mm以下丝或者薄膜碎片。
在一些实施例中，所述的设定温度为470℃；所述的保护气体为氮气。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：提供一种废塑料快速解聚液化的装置，其包括：加热解聚炉体，其加热主体为感应线圈；加热解聚炉体的顶部连接真空排气系统，并由气体导出管连接水冷系统；在加热解聚炉体的上部插入螺旋物料传输机，用于给该加热解聚炉体供应物料；加热解聚炉体的底部插入物料传输机，用于将废塑料未气化的残渣由该加热解聚炉体送出；制氮机，用于向该加热解聚炉体供给氮气；加热解聚炉体的顶部连接有气体导出管，该气体导出管连接水冷系统；其中，在该水冷系统的出口端有两个输出管：一个是冷凝液体输出管直接连接液体回收罐，另一个是不冷凝气体输出管，直接该连接制氮机的进气口。
与现有技术相比，本发明的废塑料快速解聚液化的方法及装置，通过巧妙地设置加热解聚炉体，并使其设定区域加热到足以废塑料不经过熔化过程而直接转变成气体的温度，结合利用保护气体的向上托浮作用来减缓落料供给的废塑料的下落过程，能够有效地避免传统废塑料炼油中产生结焦、严重污染等环境问题。
附图说明
图1为本发明废塑料快速解聚液化的装置的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
塑料没有固定的熔点和沸点，一般塑料气化解聚的温度范围是274—470℃。如果直接将塑料快速加热到指定的温度如400—470℃，塑料将不经过熔化过程而直接转变成气体，因此让塑料直接气化成高温气体是可行的，而在转化成高温气化气体过程中，塑料直接完成了解聚气化，气化后的蒸汽可以直接冷凝成为液化油，也可以直接以高温态进入催化反应塔中，直接完成废塑料炼油过程。本发明采用电感应加热方式，使用的频率为中频1000—2500Hz，可以实现加热区域内在10分钟内温度上升至470℃。
废塑料解聚后生成的气体成分主要以烯烃为主，是易燃易爆的活泼危险气体，因此在进行加热解聚过程中必须彻底断绝氧源，所以在解聚炉中必须建立可靠的真空系统。为了保证废塑料解聚后的气体正常输出，在给系统抽真空断绝氧源之后，需要向系统内充入保护性气体。本发明选择高纯氮气作为保护性气体，充气压力略高于大气压。在系统内部建立保护气体循环，向系统内输入保护气体时从炉体下方输入，使输入气体对下落的废塑料有一定的托浮作用，延缓物料下落速度，提高加热解聚时间。废塑料加热解聚采用从上到下垂直落料的方式，废塑料的形态为2mm以下颗粒或者0.5mm以下丝或者薄膜碎片，落料时通过高温区的时间为5—8秒钟，由此估算得出高温区的长度为5—7米。
参见图1，图1为本发明废塑料快速解聚液化的装置的结构示意图。该装置包括：加热解聚炉体1，其加热主体为感应线圈2；加热解聚炉体1的顶部连接真空排气系统3，并由气体导出管6连接水冷系统7；在加热解聚炉体1的上部插入粉末材料螺旋输送机4，用于给加热解聚炉体1供应物料；加热解聚炉体1的底部插入粉末材料输送机5，粉末材料输送机5的出口端连接残渣冷却仓12，再输送机5的上面有保护气体输入口，通过输送管道13连接制氮机11；在水冷系统7的出口端有两个输出管：一个是冷凝液体输出管8直接连接液体回收罐9，另一个是不冷凝气体输出管10，直接连接制氮机11的进气口。
该装置的工作流程大致包括：
粉末材料螺旋输送机4采用中间螺距小、两端螺距大的螺旋传输密封结构；在装置工作前，首先给粉末材料螺旋输送机4加入废塑料粉末，驱动粉末材料螺旋输送机4使塑料粉末在螺杆小螺距处形成挤压密封，以保证系统密封；在装置工作时，首先对加热解聚炉体1抽真空排气，然后向加热解聚炉体1内充入高纯氮气，当氮气压力达到1个大气压时，开始给感应线圈2供电加热。
当炉温上升到470℃后，向粉末材料螺旋输送机4连续供应废塑料粉碎颗粒，塑料颗粒经过粉末材料螺旋输送机4传输后以离散状态输入到加热解聚炉体1中，并自然下落；受不断输入的保护气体向上托浮的作用，废塑料颗粒缓慢下落通过感应线圈2创造的高温区，在高温区中塑料被逐渐蒸发成气体，过了高温区后，未气化的残渣落到加热解聚炉体1的底部，被粉末材料输送机5输送到加热解聚炉体1的炉体外部的残渣冷却仓12中，待物料冷却到80℃以下后，可以将残渣排出。
废塑料被蒸发气化后的气体与保护气体一起向加热解聚炉体1的顶部输送，进入气体导出管6后经过水冷系统7，塑料解聚气化的气体被冷凝成液体，经过冷凝液体输送管8流入液体回收罐9中，而未冷凝的气体则通过不冷凝气体输送管10回流到制氮机11中，再经过输送管道13重新输送到加热解聚炉体1中。
按照上述的这个工作程序连续供应废塑料颗粒，即可形成连续化生产。废塑料解聚液化后的主要产物是烯烃，约占全部冷凝液体成分的92%以上，还有少量成分为烷烃和环烃（芳香烃），残渣主要成分为炭渣，混有少量的塑料无机添加剂成分。废塑料解聚液化后的液化油可以充当原油使用。
采用本发明的废塑料快速解聚液化的方法及装置，具有的有益效果包括：通过巧妙地设置加热解聚炉体，并使其设定区域加热到足以废塑料不经过熔化过程而直接转变成气体的温度，结合利用保护气体的向上托浮作用来减缓落料供给的废塑料的下落过程，能够有效地避免传统废塑料炼油中产生结焦、严重污染等环境问题。液化率可以超过90%，液化速度可以控制在1秒钟内，解聚液化过程可实现连续化生产，为废塑料炼制可再生燃料油奠定了基础。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述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；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。