CN212640382U - 一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，包括上料单元、热解单元、燃气回收利用单元以及供热单元，上料单元用于将废塑料进行预处理及进料；热解单元用于将上料单元所输送的废塑料进行热解处理；热解单元包括流化床裂解炉、循环旋风除尘器、高温循环风机、高温换热器及催化重整反应器，流化床裂解炉包括内层的热解部及外层的加热夹套；燃气回收利用单元用于将所述催化重整反应器后所产生的燃气进行回收利用；供热单元用于将燃气回收利用单元所回收的燃气，为加热夹套和所述催化重整反应器提供反应所需的热量。本实用新型的热解工艺系统，采用流化床间接加热无氧热解工艺，热解过程中没有氧气参与，不会产生二噁英等污染物。

Description

一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统

技术领域

本实用新型涉及塑料处理技术领域，具体涉及一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统。

背景技术

塑料因其优越的特点，如质量轻、成本低、使用方便、耐腐蚀等，其广泛应用于包装、农业、轻工、汽车等领域。但塑料易老化和易破顺，使用周期短，自然分解周期长，塑料的广泛应用带给我们生活方便的同时，产生了大量的废塑料，对环境和生态系统造成了严重污染。因此废塑料的回收利用具有非常重要的现实意义。

目前，废塑料的处理方法主要包括填埋、机械回收、焚烧和热解。废塑料填埋占用土地面积大，废塑料很难降解，在填埋的过程中，会长期存在，同时造成土壤和水体的二次污染。废塑料机械回收主要采用物理方法回收废塑料，使其还原为类似的塑料产品，但由于废塑料成分复杂，机械回收成本高，效益低，同时容易造成二次污染。对于废塑料的焚烧技术，废塑料通过焚烧减量化非常明显，同时可回收部分热能，但焚烧会造成非常严重的环境污染，产生二噁英、酸性气体、飞灰等有害物质，同时对相关设备造成腐蚀损坏。热解是指在无氧或缺氧的情况下，废塑料受热分解成小分子化合物，包括热解油、热解气和碳粉；相对于直接焚烧，热解技术具有对环境污染小，同时热解产物可以得到资源化利用，是未来最有潜力的废塑料热解处理方法。

目前，废塑料热解工业化处理还不是十分成熟，常见的问题有：热解产物焦油含量高，堵塞设备管道，影响正常运行，影响产品后续使用；热解气体中氯化氢含量高，腐蚀设备，污染环境；热解油成分复杂，不稳定，使得商业化应用困难；并且其还具有能量利用率低，热解效率低，热解废水含油多，不易处理等缺点。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，解决上述传统的问题，其采用间接加热无氧热解技术，使废塑料热解气化成可燃气，同时配合焦油高温催化重整、燃气脱酸净化、废水净化等技术，使废塑料转化成洁净的可燃气体，达到废塑料资源化回收利用的目的，同时整个过程不产生二噁英、氯化氢等环境污染问题。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，包括：

上料单元，用于将废塑料进行预处理及进料；

热解单元，用于将所述上料单元所输送的废塑料进行热解处理；所述热解单元包括流化床裂解炉、循环旋风除尘器、高温循环风机、高温换热器及催化重整反应器，所述流化床裂解炉包括内层的热解部及外层的加热夹套，所述热解部、循环旋风除尘器、高温循环风机、高温换热器、催化重整反应器依次相连形成一个循环的流化裂解系统；

燃气回收利用单元，用于将所述催化重整反应器后所产生的燃气进行回收利用；以及

供热单元，用于将所述燃气回收利用单元所回收的燃气，为所述加热夹套和所述催化重整反应器提供反应所需的热量。

优选地，所述上料单元包括预处理组件及进料组件，所述预处理组件包括依次连接的第一皮带输送机、破碎机、第二皮带输送机及料仓；所述进料组件包括连接所述料仓的定量皮带输送机、斗式提升机、一级密封螺旋、二级密封螺旋及进料螺旋，所述进料螺旋用于与所述热解单元连接。

优选地，所述燃气回收利用单元包括燃气净化冷却单元、燃气输送存储单元、燃气再利用单元及废水处理单元，所述燃气净化冷却单元包括依次连接的燃气旋风除尘器、余热锅炉、水冷换热器、一级脱酸塔、二级脱酸塔及汽水分离器，所述燃气旋风除尘器用于与所述催化重整反应器的燃气出口连接，所述汽水分离器的出气管与所述燃气输送存储单元连接，所述汽水分离器的出液口与所述废水处理单元连接；所述燃气再利用单元与所述燃气输送存储单元连接。

优选地，所述燃气输送存储单元包括燃气引风机、气柜及火炬，所述气柜分别与所述供热单元、所述燃气再利用单元连接。

优选地，所述燃气再利用单元为燃气发电机单元。

优选地，所述供热单元包括热风炉、助燃风机及燃气风机，所述燃气风机用于将所述热风炉所产生的烟气依次输送至所述催化重整反应器、所述流化床裂解炉内，为热解及催化重整提供能量。

优选地，所述热解工艺系统还包括烟气净化单元，所述烟气净化单元包括依次连接的急冷塔、布袋除尘器烟气、引风机及烟囱，所述急冷塔与所述加热夹套连接。

优选地，所述热解工艺系统还包括灰渣收集单元，所述灰渣收集单元包括裂解炉排渣水冷螺旋、旋风除尘器排渣水冷螺旋、布袋除尘器排灰螺旋及灰渣收集箱。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的热解工艺系统，采用流化床间接加热无氧热解工艺，热解过程中没有氧气参与，不会产生二噁英等污染物。

(2)本实用新型利用原料热解气体作为流化介质自循环流化，通过高温换热器加热循环热解气体，增大换热效率，提升热解效率。

(3)本实用新型集成高温催化重整裂解焦油、湿法脱酸去除氯化氢、高效气浮污水去油等技术，解决了废塑料热解的难点问题，使整个处理系统更完善。

(4)传统的废塑料热解工艺主要产物是油类产品，但废塑料热解油性质复杂，不稳定，产品无相关标准，需按危废方式处置。本实用新型通过高温催化裂解废塑料，热解产物主要为洁净的小分子可燃气体，使用更环保。

附图说明

图1为本实用新型的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统的结构示意图；

图2为图1所示的上料单元的结构示意图；

图3为图1所示的燃气净化冷却单元的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例1的工艺流程图。

图中：10、上料单元；11、预处理组件；12、进料组件；111、第一皮带输送机；112、破碎机；113、第二皮带输送机；114、料仓；121、定量皮带输送机；122、斗式提升机；123、一级密封螺旋；124、二级密封螺旋；125、进料螺旋；20、热解单元；21、流化床裂解炉；22、循环旋风除尘器；23、高温循环风机；24、高温换热器；25、催化重整反应器；30、燃气回收利用单元；31、燃气净化冷却单元；310、燃气旋风除尘器；311、余热锅炉；312、水冷换热器；313、一级脱酸塔；314、二级脱酸塔；315、汽水分离器；32、燃气输送存储单元；33、燃气再利用单元；34、废水处理单元；40、供热单元；50、烟气净化单元；60、灰渣收集单元。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

请参阅图1，为本实用新型一较佳实施例的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，用于采用间接加热无氧热解技术热解废塑料，使废塑料热解气化成可燃气，该热解工艺系统包括上料单元10、热解单元20、燃气回收利用单元30、供热单元40、烟气净化单元50及灰渣收集单元60。

本实用新型采用间接加热无氧热解技术使废塑料热解气化成可燃气，同时配合焦油高温催化重整、燃气脱酸净化、废水净化等技术使废塑料转化成洁净的可燃气体，达到废塑料资源化回收利用的目的，同时整个过程不产生二噁英、氯化氢等环境污染问题。

具体的，上料单元10用于将废塑料进行预处理及进料，以保证废塑料破碎均匀后定量稳定进入热解单元20；如图2，该上料单元10包括预处理组件11及进料组件12，预处理组件11包括依次连接的第一皮带输送机111、破碎机112、第二皮带输送机113及料仓114，将废塑料进行破碎处理后，在料仓114内缓存；进料组件12包括连接料仓114的定量皮带输送机121、斗式提升机122、一级密封螺旋123、二级密封螺旋124及进料螺旋125，定量皮带输送机121上安装有皮带秤，用于对料仓114输出的塑料进行计量及控制，进料螺旋125用于与热解单元20连接，进料组件12采用双级密封螺旋，将物料挤压成块状，防止空气夹在物料中，进入热解单元20，起到较好的密封效果，再采用进料螺旋125，将块状的物料打散，使其进入热解单元20更加均匀，便于后续的热解。

请再参阅图1，热解单元20用于将上料单元10所输送的废塑料进行热解处理，热解单元20包括流化床裂解炉21、循环旋风除尘器22、高温循环风机23、高温换热器24及催化重整反应器25，流化床裂解炉21包括内层的热解部及外层的加热夹套，流化床裂解炉21的热解部、循环旋风除尘器22、高温循环风机23、高温换热器24、催化重整反应器25依次相连形成一个循环的流化裂解系统，具体的，热解部上设有顶部的进料管道、顶部的热解气输出管道、底部的流化介质输入管道及底部的灰渣收集管道，进料管道与上料单元10的进料螺旋125连接，热解气输出管道与循环旋风除尘器22连接，流化介质输入管道与催化重整反应器25连接，灰渣收集管道用于与灰渣收集单元60连接；加热夹套上设有顶部的烟气输出管道及底部的高温烟气输入管道，烟气输出管道用于与烟气净化单元50连接，高温烟气输入管道用于与供热单元40连接。

流化床裂解炉21采用流化床裂解模式，利用高温烟气对加热夹套进行加热，裂解温度为500-700℃，使得流化床裂解炉21以间接加热形式对物料进行加热裂解，保证在热解反应时没有氧气参加，裂解产物主要为可燃气体和碳粉，可大大地减少污染物形成。热解所产生的热解燃气的循环流程为：热解所产生的燃气由流化床裂解炉21顶部的热解气输出管道引出，经过循环旋风除尘器22后，由循环风机送入高温换热器24中，燃气经换热后，进入高温的催化重整反应器25，催化重整反应器25的温度为700-1000℃，高温催化裂解去除燃气中的焦油，重整后的一部分燃气进入流化床裂解炉21，自循环作为流化介质，其余燃气进入燃气回收利用单元30，进行回收利用。

在其中一实施例中，高温换热器24包括换热层及加热夹层，热解燃气与换热层连接，加热夹层与供热单元连接，即高温烟气先经过高温换热器24，再对流化床裂解炉21的加热夹套进行加热，其中，高温换热器24为固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器其中的一种，优选地，高温换热器24为U形管板换热器。

可选的，催化重整反应器25中所采用的催化剂为但不限于铂铼双金属催化剂、金属氧化物催化剂、铱铂双金属催化剂或者铂锡双金属催化剂。

燃气回收利用单元30用于将催化重整反应器25后所产生的燃气进行回收利用，该燃气回收利用单元30包括燃气净化冷却单元31、燃气输送存储单元32、燃气再利用单元33及废水处理单元34。

如图3，燃气净化冷却单元31包括依次连接的燃气旋风除尘器310、余热锅炉311、水冷换热器312、一级脱酸塔313、二级脱酸塔314及汽水分离器315。燃气旋风除尘器310用于与热解单元20的催化重整反应器25的燃气出口连接，汽水分离器315的出液口与废水处理单元34连接，汽水分离器315的出气管与燃气输送存储单元32连接。在其中一实施例中，汽水分离器315为但不限于立式圆柱形汽水分离器315或者球形汽水分离器315，这两种的分离器所获得的气体的干度可达90％以上。其工作原理是：来自热解单元20的燃气，其温度为700-800℃，经燃气旋风除尘器310除尘后，再经过余热锅炉311降温，使燃气温度降至150-250℃，同时余热锅炉311所产生的蒸汽，回收热能，降温后的燃气再经水冷换热器312，进一步地降温，降至50-70℃，再依次进入一级脱酸塔313和二级脱酸塔314，去除燃气中的酸性气体如氯化氢，然后经汽水分离器315，去除燃气中的水分，最后得到洁净干燥的可燃气体。

燃气输送存储单元32用于存储燃气净化冷却单元31所得到的洁净干燥的可燃气体，并将燃气输送至供热单元及燃气再利用单元33，该燃气输送存储单元32包括燃气引风机、气柜及火炬，燃气引风机用于与燃气净化冷却单元31的汽水分离器315的出气口连接，将燃气从汽水分离器315中抽入气柜中存储，气柜分别与供热单元、燃气再利用单元33连接，将燃气进行输送与缓存，其中，火炬在紧急排空情况下使用，防止环境污染。

燃气再利用单元33将燃气供给供热单元利用后，剩余的燃气进行再利用，在本实施例中，燃气再利用单元33为但不限于燃气发电机单元或者燃气锅炉带动汽轮机发电机组，塑料热解产生的燃气一部分用于自身热解反应供热，多余的燃气则用于燃气发电机发电，产生价值，实现废塑料的资源化回收利用。

废水处理单元34包括污水缓冲罐、油水分离器及污水处理气浮装置，燃气在燃气净化冷却单元31中所产生的废水，主要来自水冷换热器312的冷凝废水、一级脱酸塔313和二级脱酸塔314所产生的废水、以及汽水分离器315所分离出的废水，上述废水通过废水处理单元34进行处理，使处理后的废水可达污水外排标准，进行外排放。

供热单元40用于将燃气回收利用单元30所回收的燃气为热解单元20的流化床裂解炉21和催化重整反应器25提供反应所需的热量，该供热单元40包括热风炉、助燃风机及燃气风机，热风炉燃烧所用的燃料为燃气回收利用单元30所净化后的燃气，利用废塑料自身热解产生的燃气对废塑料热解提供能量，更节能减排。燃气风机用于将热风炉所产生的烟气依次输送至催化重整反应器25、流化床裂解炉21内，为上述单元的热解及催化重整提供能量。在其中一实施例中，热风炉内的焚烧后烟气温度控制在700～1000℃。

烟气净化单元50用于处理流化床裂解炉21的加热夹套内烟气，该烟气净化单元50包括依次连接的急冷塔、布袋除尘器、烟气引风机及烟囱，烟气引风机与加热夹套连接，其工作原理是烟气经急冷塔降温，再经过布袋除尘器除尘，环保达标后，最后由烟气引风机输送至烟囱排入大气。

灰渣收集单元60用于将流化床裂解炉21、旋风除尘器、布袋除尘器等设备内的粉渣集中收集，避免扬尘，该灰渣收集单元60包括裂解炉排渣水冷螺旋、旋风除尘器排渣水冷螺旋、布袋除尘器排灰螺旋及灰渣收集箱，裂解炉排渣水冷螺旋与流化床裂解炉21的热解部连接，旋风除尘器排渣水冷螺旋与循环旋风除尘器22连接，灰渣收集箱分别裂解炉排渣水冷螺旋、旋风除尘器排渣水冷螺旋、布袋除尘器排灰螺旋、灰渣收集箱连接。

各单元的连接关系说明：上料单元10与流化床裂解炉21的裂解炉物料进口相连，为热解单元20提供原料；供热单元40与高温换热器24的烟气进口相连，高温换热器24再与流化床裂解炉21相连，为热解单元20提供反应能量；灰渣收集单元60与流化床裂解炉21的烟气出口相连，处理烟气达标排放；灰渣收集系统与流化床裂解炉21的灰渣出口相连，包含有流化床裂解炉21的出渣口和循环旋风除尘器22的出渣口，收集废塑料热解后生成的固体产物，主要为热解碳粉；燃气净化冷却单元31与催化重整反应器25的出口相连，冷却净化热解生成的可燃气体，脱除可燃气体中的氯化氢等有害气物质；废水处理单元34与燃气净化冷却单元31的废水出口相连，处理废水达标排放；燃气净化冷却单元31再与燃气输送存储单元32连接；最后燃气进入燃气再利用单元33，实现废塑料热解资源化利用。

实施例1

废塑料为纸厂产生的废塑料。

如图4，废塑料由第一皮带输送机111输送至破碎机112，破碎后再由第二皮带输送机113输送到料仓114缓存，料仓114中的物料由定量皮带输送机121输送至斗式提升机122，提升进入到一级密封螺旋123，然后进入到二级密封螺旋124，再输送至进料螺旋125，最后由进料螺旋125送入流化床裂解炉21的热解部内。

物料进入热解部内，同时高温烟气进入流化床裂解炉21的加热夹套，对物料进行间接加热，物料热解后生成气体产物燃气由热解部的顶部引出(燃气温度550-600℃)，进入循环旋风除尘器22，再进入高温循环风机23，然后燃气再进入高温换热器24，在高温换热器24中，高温烟气对燃气进行再次加热，燃气温度达到800-850℃，燃气再进入高温的催化重整反应器25中，在催化剂的作用下，燃气中含有的焦油被裂解成小分子气体产物，从而去除燃气中的焦油。催化重整后的燃气一部分进入流化床裂解炉21自循环作为流化介质，其余的燃气进入燃气净化冷却单元31，即为最终生成的燃气。高温烟气来自于供热单元40的热风炉，热风炉的燃料为气柜中的洁净燃气，燃气燃烧产生烟气，温度为700-1000℃，高温烟气经高温换热器24后再进入流化床裂解炉21的加热夹套，加热夹套出来后的烟气经烟气净化单元50的急冷塔冷却后，再进入布袋除尘器，除尘达标后，由烟气引风机输送至烟囱排放。

催化重整后最终生成的燃气先进入燃气净化冷却单元31的燃气旋风除尘器310进行除尘，再进入余热锅炉311进行降温，燃气温度由750-800℃降至150-250℃，同时产生蒸汽回收热能。降温后的燃气再进入水冷换热器312进一步降至50-60℃，并产生大量冷凝水，冷凝水进入到污水缓冲罐，燃气再进入一级脱酸塔313，去除大部分酸性气体氯化氢已经残留的少量焦油和碳粉，一级脱酸后再进入二级脱酸塔314，确保燃气中的酸性有害气体等杂质全部去除，然后再进入汽水分离器315，去除水分后，洁净干燥的燃气由燃气输送存储单元32的燃气引风机送入气柜。

气柜中的燃气一路输送回供热单元40的热风炉燃烧，为热解反应提供能量，一路送入燃气再利用单元33的燃气发电机单元发电，产生电能，实现资源化回收利用。同时配备有火炬，保证燃气需要紧急排放时，可以通过火炬燃烧排放，防止燃气污染环境。

水冷换热器312冷凝的废水、脱酸塔产生的废水以及汽水分离器315分离的废水汇集至废水处理单元34的污水缓冲罐，然后再输送至油水分离器，分离水中的油污后，再进入污水气浮处理装置，污水经处理达标后外排。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，包括：

上料单元，用于将废塑料进行预处理及进料；

热解单元，用于将所述上料单元所输送的废塑料进行热解处理；所述热解单元包括流化床裂解炉、循环旋风除尘器、高温循环风机、高温换热器及催化重整反应器，所述流化床裂解炉包括内层的热解部及外层的加热夹套，所述热解部、循环旋风除尘器、高温循环风机、高温换热器、催化重整反应器依次相连形成一个循环的流化裂解系统；

燃气回收利用单元，用于将所述催化重整反应器后所产生的燃气进行回收利用；以及

供热单元，用于将所述燃气回收利用单元所回收的燃气，为所述加热夹套和所述催化重整反应器提供反应所需的热量。

2.根据权利要求1所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述上料单元包括预处理组件及进料组件，所述预处理组件包括依次连接的第一皮带输送机、破碎机、第二皮带输送机及料仓；所述进料组件包括连接所述料仓的定量皮带输送机、斗式提升机、一级密封螺旋、二级密封螺旋及进料螺旋，所述进料螺旋用于与所述热解单元连接。

3.根据权利要求1所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述燃气回收利用单元包括燃气净化冷却单元、燃气输送存储单元、燃气再利用单元及废水处理单元，所述燃气净化冷却单元包括依次连接的燃气旋风除尘器、余热锅炉、水冷换热器、一级脱酸塔、二级脱酸塔及汽水分离器，所述燃气旋风除尘器用于与所述催化重整反应器的燃气出口连接，所述汽水分离器的出气管与所述燃气输送存储单元连接，所述汽水分离器的出液口与所述废水处理单元连接；所述燃气再利用单元与所述燃气输送存储单元连接。

4.根据权利要求3所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述燃气输送存储单元包括燃气引风机、气柜及火炬，所述气柜分别与所述供热单元、所述燃气再利用单元连接。

5.根据权利要求3所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述燃气再利用单元为燃气发电机单元。

6.根据权利要求1所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述供热单元包括热风炉、助燃风机及燃气风机，所述燃气风机用于将所述热风炉所产生的烟气依次输送至所述催化重整反应器、所述流化床裂解炉内，为热解及催化重整提供能量。

7.根据权利要求1所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述热解工艺系统还包括烟气净化单元，所述烟气净化单元包括依次连接的急冷塔、布袋除尘器烟气、引风机及烟囱，所述急冷塔与所述加热夹套连接。

8.根据权利要求7所述的废塑料资源化回收利用的热解工艺系统，其特征在于，所述热解工艺系统还包括灰渣收集单元，所述灰渣收集单元包括裂解炉排渣水冷螺旋、旋风除尘器排渣水冷螺旋、布袋除尘器排灰螺旋及灰渣收集箱。

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