利用高压天然气压力能回收废旧pcb的工艺及装置制造方法

利用高压天然气压力能回收废旧pcb的工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了利用高压天然气压力能回收废旧PCB的工艺及装置。该装置包括天然气膨胀降温系统、冷媒循环供冷系统和常低温二级粉碎系统；天然气膨胀降温系统的第一透平膨胀机分别与第一换热器的壳程出口和第二换热器的管程入口连接；第二换热器的壳程出口与第二透平膨胀机入口连接；常低温二级粉碎系统的常温机械粉碎设备与第一透平膨胀机连接，常温机械粉碎设备出料口与磁选分离器与连接，磁选分离器的出料口与旋转自动加料混合设备的进料口相连，旋转自动加料混合设备的混合出料口与套管换热器的管程入口连接；本发明解决了废旧PCB的污染问题，实现了废旧PCB的循环再生资源利用，本发明工艺无污染，能耗仅为传统工艺的5％—10％。
【专利说明】利用高压天然气压力能回收废旧PCB的工艺及装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及废旧PCB回收技术及天然气压力能利用新【技术领域】，具体涉及了利用高压天然气膨胀制冷进行废旧PCB常低温二级粉碎的工艺及装置。
技术背景
[0002]目前，废旧PCB的无污染处理已经成为全球关注的焦点。全球每年产生电子垃圾约4000万吨，正以3倍于其它城市垃圾的速度增加。电子废弃物已成为城市垃圾的主要来源之一。根据有关资料显示，英国每年有超5万吨的废弃PCB被淘汰，其中仅有15%以一定方式回收，剩下被填埋处置，国内每年废旧PCB的产生量约有I万多吨。其中废旧PCB中通常含有30%的塑料，30%的难熔氧化物以及大约40%的金属，几乎包含了元素周期表中所有的元素。如果废旧PCB处置不当，不仅会引起新的环境污染，而且会造成资源的严重浪费。因此，废印刷电路板的无害化处理，不仅可以极大地减小其对环境的危害，还可以使大量宝贵的资源得到重新利用，实现资源循环使用和可持续发展。研究表明200目以上的PCB粉末可实现金属90%以上的分离，再经后续的风力分选，磁分离，高压电场分离后可实现各类金属的分离。根据瑞典的R￡nnsk3/4r冶炼厂分析的PCB各物质的含量，本工艺粉碎后的PCB粉末可达2— 3万元/t，而废旧PCB目前的市场回收价格在5000— 8000元。因此本工艺不仅能够零污染的处理废旧PCB带来的环境问题，而且还能带来巨大的经济效益
[0003]目前，回收废弃电路板最常用的技术有机械破碎、湿法冶金、火法冶金或几种技术相结合，但尚没有一种无污染、高效率、低成本的技术对废弃电路板资源化回收处理。中国发明专利申请CN10144478A公开了一种真空条件下回收废旧电路板的方法及装置。该方法在真空条件容器中对废旧PCB进行热裂解，在通过离心分离装置对熔融后的废旧PCB中锡焊分离，再进一步实现逐一分离。这种采用真空条件下热裂解后回收废旧PCB不仅对操作条件要求严格，同时会热解能耗也相对较高，很难实现大规模生产。中国发明专利申请CN1238244公开了一种废印刷电路板的粉碎分离回收工艺及其所用备。该发明首先将印刷电路板粉碎成碎料，再进一步细粉碎，在细粉碎的同时，筛选过的粗粉则返回细粉碎机继续粉碎。这种在常温下循环机械粉碎的方法设备投资大，消耗的能量大，回收成本也会提高，且在常温破碎和磨碎过程不但金属物质粘附严重，而且容易产生有毒气体，污染环境。中国发明专利申请CN1899712公开了一种废旧印刷电路板资源回收的方法。该发明首先将拆除了电子元件的废旧印刷电路板投入双辊式剪切破碎机粗碎，然后将粗碎后的物料在氮气中通过常压热解系统进行热解，热解后固体物采用剪切细碎机进行细碎。进行机械破碎后再热解进一步粉碎分离，处理过程能耗较高氮气气氛下热解电路板易发生二次热解，产生大量含卤气体，且需消耗大量氮气，前期粗碎时也会产生有害气体污染环境。中国发明专利申请CN1701850公开了印刷电路板专用低温粉碎设备。该发明采用液氮制冷，电力驱动设备对废旧PCB进行粉碎。虽然避免了常温粉碎过程中的升温问题，但是液氮制冷和电力驱动极大的增加了系统工艺的能耗，同时也不能避免粉碎过程中的粉末污染问题。
[0004]德国Daimler—Benz Ulm Research Centre公司开发了四段式处理工艺:预破碎、液氮冷冻后粉碎、分类、静电分选。该工艺先将废弃电路板拆卸后进行预破碎，然后进行磁选，液氮冷冻再粉碎，筛分，静电分选后使得金属与非金属分离。该公司研制的电分选设备可以分离尺寸小于0.1mm的颗粒。用低温破碎的方法减少了有害气体的产生并使得废弃电路板更易破碎，解决了传统的机械破碎产生有毒气体的问题，但这种工艺流程长，并且对设备要求极高，制冷过程消耗能量大，成本高。


【发明内容】

[0005]本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种利用高压天然气压力能回收废旧PCB的工艺及装置，充分利用高压天然气的压力能及膨胀后的低温冷量回收处理废旧PCB，将废旧PCB粉碎成200目以上的细废旧PCB粉末，再分离出各铜铁及稀有贵金属与纤维塑料等纯组分粉末，充分的进行资源回收利用，实现节能降耗。
[0006]本发明的目的通过如下技术方案实现:
[0007]利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，包括天然气膨胀降温系统、冷媒循环供冷系统和常低温二级粉碎系统；
[0008]所述天然气膨胀降温系统包括第一透平膨胀机、第一换热器、第二透平膨胀机和第二换热器；第一透平膨胀机分别与第一换热器的壳程出口和第二换热器的管程入口连接；第二换热器的壳程出口与第二透平膨胀机入口连接；
[0009]所述冷媒供冷循环系统包括冷媒储罐、第三换热器、旋转自动加料混合设备、套管换热器、低温粉碎设备和过滤设备；冷媒储罐底端出口处设有第二离心泵，冷媒储罐底端出口处通过第十一控制阀与第二离心泵31连接；第二离心泵出口连接第三换热器的管程入口，第三换热器的管程出口端连接旋转自动加料混合设备，旋转自动加料混合设备出口端与第一离心泵相连接；第一离心泵增压出口端与套管换热器的管程入口端连接，套管换热器的管程出口端与低温粉碎设备进料口连接，低温粉碎设备出料口与过滤设备入口连接；过滤设备出口与冷媒储罐进料口连接；
[0010]所述常低温二级粉碎系统包括过第一透平膨胀机、第二透平膨胀机、常温机械粉碎设备、低温粉碎设备、磁选分离器、旋转自动加料混合设备、套管换热器和过滤设备；常温机械粉碎设备通过第一减速联轴器与第一透平膨胀机连接，常温机械粉碎设备出料口与磁选分离器与连接，磁选分离器的出料口与旋转自动加料混合设备的进料口相连，旋转自动加料混合设备的混合出料口与套管换热器的管程入口连接，管程出口与低温粉碎设备进料口相连接；低温粉碎设备通过第二减速联轴器与第二透平膨胀机连接；低温粉碎设备物料出口处连接过滤设备；
[0011]所述第一换热器的壳程入口通过始端电磁阀与原天然气调压设备前端管道连接，第一换热器的壳程出口分别与第二控制阀和第三控制阀连接；第二控制阀与第一透平膨胀机连接，第三控制阀与第二换热器连接；第一换热器与通过末端电磁阀与原天然气调压设备后端的下游管网连接。
[0012]优选地，在第二离心泵出口处，第二离心泵与第三换热器连接的管道还并联接入空气换热提纯分离设备；所述空气换热提纯分离设备为闪蒸罐。
[0013]在空气换热提纯分离设备后端，第二离心泵与第三换热器连接的管道上还装有第四流量计和第五控制阀。
[0014]所述空气换热提纯分离设备的前后端管道上分别设有第六控制阀和第七控制阀。
[0015]所述第三换热器的管程出口端分别通过第八控制阀和第九控制阀连接旋转自动加料混合设备。
[0016]所述套管换热器的管程出口端与低温粉碎设备进料口连接的管道上设有第十控制阀；所述低温粉碎设备出料口与过滤设备入口连接的管道上设有第四控制阀。
[0017]所述始端控制阀与第一换热器连接的管道上装有第一流量计和第一控制阀。
[0018]所述第一换热器出口的管道上装有第二控制阀，第一透平膨胀机的进口管道上装有第三流量计，第二换热器进口的管道上装有第三控制阀和第二流量计。
[0019]所述第一透平膨胀机和第二透平膨胀机为深冷油润滑透平膨胀机；所述的第一减速联轴器；和第二减速联轴器；为通用的齿轮减速机一台或者两台并行；
[0020]所述常温机械粉碎设备为粗碎鄂式破碎机；所述的旋转自动加料混合设备为SHR系列混合机；所述的磁选分离器为磁风选分离器；
[0021]所述的第一换热器和第二换热器为铝钎板翅式换热器；所述的第三换热器为U型管式换热器；
[0022]所述的始端控制阀和末端控制阀为气动控制阀。
[0023]利用高压天然气压力能回收废旧PCB的方法:天然气膨胀降温系统通过始端控制阀和末端控制阀安装在系统工艺的入口和出口处来控制系统的天然气用量；通过在第一透平膨胀机和第二换热器之前的管路中安控制阀和流量计来控制第一与第二透平膨胀机的用气比例；天然气在进入第一透平膨胀机之前对高压天然气进行第一步降温；在第一透平膨胀机之后实现与高压天然气在进入第二透平膨胀机之前换热实现第二步降温；在第二透平膨胀机高压天然气膨胀实现第三步降温；
[0024]冷媒从冷媒储罐中流出之后经第二离心泵加压，加压后的冷媒进入第三换热器与低温天然气冷源进行换热降温至-70— - 90°C，再进入旋转自动加料混合设备与PCB粗料形成液固混合物；冷媒混合物在套管换热器中再次降温-100—- 125°C，随后经自重作用进入低温高速旋转粉碎设备后冷媒混合物中PCB被粉碎，冷媒混合物温度升高10 — 20°C，经过滤设备分离后冷媒进入储罐循环使用；冷媒选用异丁烷和丙烷混合物；
[0025]废旧PCB首先进入常温机械粉碎设备后进行初步粉碎形成粗粉，废旧PCB粗粉经过磁选分离器初步分离出铁屑，被分离后的废旧PCB粗粉通过管道或传送带运送至旋转自动加料混合设备与冷媒混合，形成冷媒与废旧PCB粗料混合物；混合物在套管换热器中进一步降温之后通过自重作用经管线进入低温高速旋转粉碎设备将废旧PCB粗粉进一步粉碎至200目以上；最后在过滤设备中分离出200目以上的废旧PCB粉末。
[0026]随着天然气产业的迅速发展，“西气东输”工程管线输送压力部分已提高至12MPa。天然气调压过程中蕴含巨大的压力能，以1MPa下天然气为例，其中蕴含675KJ/kg的压力能，若能将该部分能力进行有效的回收利用，可以减少能耗损失，产生良好的经济效益。本发明将通过利用天然气膨胀过程中的机械能和冷能进行废旧PCB的常低温粉碎，循环冷媒充分的避免了处理过程的粉尘及废气等污染。本发明比现有的技术更节能，且运行成本低，综合利用天然气膨胀过程的机械能和冷量，真正意义上的体现了本发明工艺的无污染，低能耗，设备可撬装化，操作弹性大，可大力推广以及安全可靠等优点。
[0027]现有的废旧PCB组分进行分离回收技术，其回收过程均难以避免能耗高、易污染环境、操作条件苛刻难实现等缺点。针对废旧PCB的低能耗，无污染，高效回收，结合回收利用高压天然气压力能，实现无污染、高效的回收，将加速推进废旧PCB的回收利用。因此本发明提出利用天然气门站调压过程中的压力能进行处理废旧PCB，将其精制成粉再充分分离，分离后的各个纯组分物质粉末将可实现资源再生。整个工艺能耗为传统工艺的5% - 10%，且对环境零污染，整个工艺投资回收期短，可广泛推广。
[0028]本发明相对于现有技术具有的优点及有益效果:
[0029]1、能耗低，无须外界供冷:本发明利用高压天然气膨胀驱动常低温二级粉碎设备，无须外界电力驱动，并且同时通过冷媒回收膨胀后天然气温度降低带来的巨大冷量，无须外界制冷剂，实现低温高速机械粉碎废旧PCB粗料。本发明工艺能耗为传统电驱动及液氮制冷工艺的5% - 10%，冷量由高压天然气膨胀三步降温提供，突破了传统工艺液氮制冷高成本的瓶颈。
[0030]2、高效分离，无损耗:本发明采用常低温二级粉碎，有效的防止了化学性质活跃的金属氧化，同时也能很好的回收塑料纤维及贵金属。
[0031]3、系统无污染，冷媒循环使用:本发明废旧PCB的整个低温高速机械粉碎过程均在冷媒中进行，冷媒循环使用降低了冷媒的消耗，并且周期对冷媒与空气进行换热气化提纯，基本实现零污染；同时冷媒混合废旧PCB粗料的低温粉碎过程，可有效的方式溴代物阻燃剂的污染，使得工艺安全清洁连续生产。
[0032]4、系统操作弹性大，使用范围广:本发明可根据处理的PCB的量来控制系统的规模，控制天然气的流量，随着天然气门站的增加，可实现本发明大中小型化多地点分布；同时高压天然气也可以用工业中的其他高压气体的压力能代替回收制冷。
[0033]5、投资少，回收期短:本发明固定设备投资费用根据处理量大小确定，冷媒循环使用，低外界能耗，因此该发明运行费用(能耗)低，投资回收期短。
[0034]6、应用前景广，易于推广:本发明能有效的处理废旧PCB带来的环境污染问题，并且能实现废旧PCB中的塑料、纤维及各类金属的回收利用，潜存着巨大的经济效益。

【专利附图】

【附图说明】
[0035]图1为本发明利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置的示意图。
[0036]图中示出:原天然气调压设备1、始端控制阀2、末端控制阀3、第一流量计4、第二流量计5、第三流量计6、第四流量计7、第一控制阀9、第二控制阀10、第三控制阀11、第四控制阀12、第五控制阀13、第六控制阀14、第七控制阀15、第八控制阀16、第九控制阀17、第十控制阀8、第十一控制阀30、第一换热器18、第二换热器19、套管换热器20、第三换热器21、第一透平膨胀机22、第二透平膨胀机23、第一减速联轴器24、第二减速联轴器25、常温机械粉碎设备26、低温高速旋转粉碎设备27、磁选分离器28、第一离心泵29、第二离心泵31、旋转自动加料混合设备32、冷媒储罐33、过滤设备34、空气换热提纯分离设备35。

【具体实施方式】
[0037]为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。
[0038]利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，包括天然气膨胀降温系统、冷媒循环供冷系统和常低温二级粉碎系统；常低温二级粉碎系统利用天然气膨胀降温系统中膨胀过程的机械能和冷媒循环供冷系统中提供的冷量实现了废旧PCB 二级处理过程。
[0039]天然气膨胀降温系统包括第一透平膨胀机22、第一换热器18、第二透平膨胀机23和第二换热器19 ;其中在第一透平膨胀机22分别与第一换热器18的壳程(热物流)出口和第二换热器19的管程(冷物流)入口连接；在进入第一透平膨胀机22之前对高压天然气进行第一步降温；在第一透平膨胀机22之后实现与高压天然气在进入第二透平膨胀机23之前换热实现第二步降温。第二换热器19的壳程(热物流)出口与第二透平膨胀机23入口连接；高压天然气膨胀实现第三步降温，构成天然气膨胀降温系统。
[0040]冷媒供冷循环系统包括冷媒储罐33、第三换热器21、旋转自动加料混合设备32、套管换热器20、低温粉碎设备27和过滤设备34 ;其中，冷媒储罐33底端出口处设有第二离心泵31，将冷媒加压，冷媒储罐33底端出口处通过第十一控制阀30与第二离心泵31连接；第二离心泵31出口连接第三换热器21的管程(热物流)入口，管程出口端连接旋转自动加料混合设备32，旋转自动加料混合设备32出口端与第一离心泵29相连接；第一离心泵29增压出口端与套管换热器20的管程(热物流)入口端连接，套管换热器20的管程出口端与低温粉碎设备27进料口连接，低温粉碎设备27出料口与过滤设备34入口连接；过滤设备34出口与冷媒储罐33进料口连接，实现冷媒循环。冷媒混合PCB粗料在低温粉碎设备27降温后经低温粉碎后再分离。在第二离心泵31出口处，第二离心泵31与第三换热器21连接的管道还并联接入空气换热提纯分离设备35，用于将冷媒定期提纯；在空气换热提纯分离设备35后端，第二离心泵31与第三换热器21连接的管道上还装有第四流量计7和第五控制阀13 ;空气换热提纯分离设备35的前后端管道上分别设有第六控制阀14和第七控制阀15。第三换热器21的管程出口端分别通过第八控制阀16和第九控制阀17连接旋转自动加料混合设备32。套管换热器20的管程出口端与低温粉碎设备27进料口连接的管道上设有第十控制阀8。低温粉碎设备27出料口与过滤设备34入口连接的管道上设有第四控制阀12。
[0041]常低温二级粉碎系统包括过第一透平膨胀机22、第二透平膨胀机23、常温机械粉碎设备26、低温粉碎设备27、磁选分离器28、旋转自动加料混合设备32、套管换热器20、过滤设备34等主要部件；其中，常温机械粉碎设备26通过第一减速联轴器24与第一透平膨胀机22连接，通过透平膨胀机过程中的机械能驱动常温粉碎PCB ;常温机械粉碎设备26出料口与磁选分离器28与连接，对常温粉碎后的PCB粗料进行初步磁选；磁选分离器28的出料口与旋转自动加料混合设备32的进料口相连，PCB粗料在混合设备中与冷媒混合，旋转自动加料混合设备32的混合出料口与套管换热器20的管程(热物流)入口连接，管程出口与低温粉碎设备27进料口相连接，实现PCB粗料经混合预冷之后再低温粉碎。低温粉碎设备27通过第二减速联轴器25与第二透平膨胀机23连接；低温粉碎设备27物料出口处连接过滤设备34，对PCB粉末进行分离。
[0042]第一换热器18的壳程(热物流)入口通过始端电磁阀2与原天然气调压设备I前端管道连接，接入高压天然气，在第一换热器18进行初步换热降温，第一换热器18的壳程出口分别与第二控制阀10和第三控制阀11连接；将天然气分成两部分，第二控制阀10与第一透平膨胀机22连接，第三控制阀11与第二换热器19连接；第二控制阀10控制的一部分高压天然气进入第一透平膨胀机22膨胀降温，并在第二换热器19中进一步冷却另一部分高压天然气。经二次降温至_70°C后的高压天然气再进入第二透平膨胀机23膨胀降温，实现第三步降温至-135°C作为低温粉碎过程中的冷源。三步降温后的常压天然气依次从套管换热器20和第三换热器21的冷物流入口进，分别冷却冷媒和PCB粗料混合物，并自身回温。最后回到第一换热器18的管程(冷物流)入口，与原高压天然气换热升温至10°C，再通过末端电磁阀3控制送入原天然气调压设备I后端的下游管网，供用户使用。
[0043]始端控制阀2与第一换热器18连接的管道上装有第一流量计4和第一控制阀9 ；第一换热器18出口的管道上装有第二控制阀10，第一透平膨胀机22的进口管道上装有第三流量计6，第二换热器19进口的管道上装有第三控制阀11和第二流量计5。
[0044]冷媒从冷媒储罐33中流出之后经第二离心泵31加压，并在加压后的管路中并联空气换热提纯分离设备35对冷媒按周期进行提纯，加压提纯后的冷媒进入第三换热器21与低温天然气冷源进行换热降温至_90°C，再进入旋转自动加料混合设备32与PCB粗料形成液固混合物。冷媒混合物在套管换热器20中再次降温-110°C，随后经自重作用进入低温高速旋转粉碎设备27后冷媒混合物中PCB被粉碎，冷媒混合物温度升高10 - 20°C，最后经过滤设备34分离后冷媒进入储罐循环使用。其中为促进冷媒的循环使用和便于分离提纯，冷媒选用了异丁烷和丙烷混合物。
[0045]废旧PCB首先进入常温机械粉碎设备26后进行初步粉碎形成粗粉，废旧PCB粗粉经过磁选分离器28初步分离出铁屑，被分离后的废旧PCB粗粉通过管道或传送带运送至旋转自动加料混合设备32与冷媒混合，形成冷媒与废旧PCB粗料混合物。混合物在套管换热器20中进一步降温之后通过自重作用经管线进入低温高速旋转粉碎设备27将废旧PCB粗粉进一步粉碎至200目以上。最后在过滤设备34中分离出200目以上的废旧PCB粉末。
[0046]其中，天然气膨胀降温系统通过始端控制阀2和末端控制阀3安装在系统工艺的入口和出口处来控制系统的天然气用量，同时保证该系统与原天然气调压设备I并行且不干扰。通过在第一透平膨胀机22和第二换热器19之前的管路中安控制阀和流量计来控制第一与第二透平膨胀机的用气比例，其中第一控制阀9、第二控制阀10和第一流量计4安装在系统主管路中控制和检测流量，第三控制阀11和第二流量计5依次安装在第二换热器19前支路管路中控制第二透平膨胀机23的用气实现高压天然气的三步降温。
[0047]冷媒供冷循环系统通过冷媒储罐33出口处的第十一控制阀30控制系统冷媒的用量，并通过在第二离心泵31之后的管路中并联的空气换热提纯分离设备35对冷媒进行周期提纯，其中通过第六控制阀14和第七控制阀15控制分离提纯的周期。在旋转自动加料混合设备32的冷媒进口管路中的第八控制阀16、第九控制阀17控制调节实现连续混合冷媒和废旧PCB粗料预冷。通过安装低温高速旋转粉碎设备27出后管路中的第四控制阀12控制冷媒循环使用。
[0048]常低温二级粉碎系统通过利用第一减速联轴器24、第二减速联轴器25连接透平膨胀机与粉碎设备来控制粉碎设备的转速，以及通过低温高速旋转粉碎设备27进口管路中的第四控制阀12和套管换热器20热物流进口处的第一离心泵29控制PCB粗料进料流量和低温粉碎的处理量。
[0049]其中主要设备中所述的第一透平膨胀机22和第二透平膨胀机23为深冷油润滑透平膨胀机，能够在低温膨胀过程中对外做功，可提供几万以上高的主轴转速。所述的第一减速联轴器24和第二减速联轴器25为通用的齿轮减速机一台或者2台并行。
[0050]所述的常温机械粉碎设备26为粗碎鄂式破碎机，可根据PCB的处理量选择一台或者两台并行。低温高速旋转粉碎设备27为专利(CN201632298U)设备基础上进行改进后的设备。其中，在高速旋转主轴上安装多刀头，腔体上安装多块锤块的高密封设备，设备将由电驱动改为联轴机械功直接驱动，并选用奥氏体钢作为设计设备腔体材质，能保证较好的低温运行。
[0051 ] 所述的旋转自动加料混合设备32为SHR系列混合机，确保冷媒和PCB粗料的混合且密封性能好。所述空气换热提纯分离设备35为闪蒸罐，实现更细的PCB粉末与冷媒分离且以空气为热源节约能耗。所述的磁选分离器28为磁风选分离器，当铁屑杂质较大时亦能较好的处理分尚。
[0052]所述的第一换热器18和第二换热器19为铝钎板翅式换热器，对纯天然气的换热效率高且适用于低温换热。所述的第三换热器21为U型管式换热器和套管换热器20为根据换热量管长自定的套管换热器。
[0053]所述的始端控制阀2和末端控制阀3为气动控制阀，控制本系统的天然气进出主管流量。所述的第一控制阀9、第二控制阀10和第三控制阀11为截止阀，能在低温的条件下保证良好的气密性。所述的第四控制阀12、第五控制阀13、第六控制阀14、第七控制阀15、第八控制阀16、第九控制阀17、第十控制阀8以及第十一控制阀30为球阀，低温操作条件下密封性能好，既能有效的防止PCB粉碎后的颗粒堵塞。所述的第一离心泵29和第二离心泵31为低温下杂质离心泵。
[0054]所述的第一流量计4、第二流量计5和第三流量计6为涡轮流量计，所述的第四流量计7为锅街流量计，能较好的在低温介质条件下工作且能避免PCB细粉末的堵塞。
[0055]实施例
[0056]为更好说明系统的工作原理，下面结合图1所示的工艺流程装置示意图，以手工拆除后的废旧PCB为原料，按照图1利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置的示意图，以20°C，4.0— 1.6MPa下的7500Ncum/h的天然气为例。
[0057]根据原门站天然气的量从原调压设备前端输入20°C，1.6MPa下的7500Ncum/h的天然气，其他的量及其用气波动通过原调压设备稳定。将高压天然气进第一换热器18回收利用余冷第一步降温，换热之后的高压天然气按体积流量分成两部分。其中一部分高压天然气经第一透平膨胀机22后压力、温度降低到0.4MPa，_80°C，第一透平膨胀机22驱动常温机械粉碎设备26将废旧PCB (200C，20t/h)初步常温粉碎至废旧PCB粗料，并且利用经第一透平膨胀机22膨胀降温后的天然气预冷另一部分天然气；另一部分天然气温度降至_70°C附近，实现第二步降温。常温粉碎后的粗料进行初步磁力分选，除去粗料中的铁。被预冷的天然气经第二透平膨胀机23后压力、温度降低至0.4MPa，- 135°C第三步降温，第二透平膨胀机23驱动低温高速旋转粉碎设备27粉碎废旧PCB粗料，并且由三步降温后的天然气作为冷源提供冷量。
[0058]冷媒(-30°C，0.1MPa, 250Ncum/h)与三步降温后的天然气经第三换热器21初步换热后温度降低至-70— - 90°C，再在自动转化调节缓冲罐中与粗料混合，混合后冷媒和粗料混合物温度在_80°C左右。混合后的冷媒及物料经管套式换热器20与低温天然气换热，温度下降致-100— - 125°C之后进入低温高速粉碎设备27进行粉碎。粉碎后的物料基本可实现200目以上的颗粒化，再经过滤分离出废旧PCB粉末物料和冷媒。将冷媒通过泵在循环使用，并在固定的周期一个月或一星期内对循环冷媒与空气换热气化提纯冷媒，同时分离出更细废旧PCB粉末物料。
[0059]本分离出200目以上的废旧PCB粉末根据后续的工艺流程，对粉末进行再一次磁选，进一步分离出其中的铁粉。结合风力分选或者液体浮选的方式分离出其中的塑料纤维粉末。最后通过高压电场分选，根据各金属及其他非金属物质在高压电场不同的分布情况实现一一分离。分别可分离出铁、塑料纤维、非金属固体粉末、各种有色金属及贵金属粉末。
【权利要求】
1.利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，包括天然气膨胀降温系统、冷媒循环供冷系统和常低温二级粉碎系统； 所述天然气膨胀降温系统包括第一透平膨胀机、第一换热器、第二透平膨胀机和第二换热器；第一透平膨胀机分别与第一换热器的壳程出口和第二换热器的管程入口连接；第二换热器的壳程出口与第二透平膨胀机入口连接； 所述冷媒供冷循环系统包括冷媒储罐、第三换热器、旋转自动加料混合设备、套管换热器、低温粉碎设备和过滤设备；冷媒储罐底端出口处设有第二离心泵，冷媒储罐底端出口处通过第十一控制阀与第二离心泵31连接；第二离心泵出口连接第三换热器的管程入口，第三换热器的管程出口端连接旋转自动加料混合设备，旋转自动加料混合设备出口端与第一离心泵相连接；第一离心泵增压出口端与套管换热器的管程入口端连接，套管换热器的管程出口端与低温粉碎设备进料口连接，低温粉碎设备出料口与过滤设备入口连接；过滤设备出口与冷媒储罐进料口连接； 所述常低温二级粉碎系统包括过第一透平膨胀机、第二透平膨胀机、常温机械粉碎设备、低温粉碎设备、磁选分离器、旋转自动加料混合设备、套管换热器和过滤设备；常温机械粉碎设备通过第一减速联轴器与第一透平膨胀机连接，常温机械粉碎设备出料口与磁选分离器与连接，磁选分离器的出料口与旋转自动加料混合设备的进料口相连，旋转自动加料混合设备的混合出料口与套管换热器的管程入口连接，管程出口与低温粉碎设备进料口相连接；低温粉碎设备通过第二减速联轴器与第二透平膨胀机连接；低温粉碎设备物料出口处连接过滤设备； 所述第一换热器的壳程入口通过始端电磁阀与原天然气调压设备前端管道连接，第一换热器的壳程出口分 别与第二控制阀和第三控制阀连接；第二控制阀与第一透平膨胀机连接，第三控制阀与第二换热器连接；第一换热器与通过末端电磁阀与原天然气调压设备后端的下游管网连接。
2.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，在第二离心泵出口处，第二离心泵与第三换热器连接的管道还并联接入空气换热提纯分离设备；所述空气换热提纯分离设备为闪蒸罐。
3.根据权利要求2所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，在空气换热提纯分离设备后端，第二离心泵与第三换热器连接的管道上还装有第四流量计和第五控制阀。
4.根据权利要求2或3所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述空气换热提纯分离设备的前后端管道上分别设有第六控制阀和第七控制阀。
5.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述第三换热器的管程出口端分别通过第八控制阀和第九控制阀连接旋转自动加料混合设备。
6.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述套管换热器的管程出口端与低温粉碎设备进料口连接的管道上设有第十控制阀；所述低温粉碎设备出料口与过滤设备入口连接的管道上设有第四控制阀。
7.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述始端控制阀与第一换热器连接的管道上装有第一流量计和第一控制阀。
8.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述第一换热器出口的管道上装有第二控制阀，第一透平膨胀机的进口管道上装有第三流量计，第二换热器进口的管道上装有第三控制阀和第二流量计。
9.根据权利要求1所述的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的装置，其特征在于，所述第一透平膨胀机和第二透平膨胀机为深冷油润滑透平膨胀机；所述的第一减速联轴器；和第二减速联轴器；为通用的齿轮减速机一台或者两台并行； 所述常温机械粉碎设备为粗碎鄂式破碎机；所述的旋转自动加料混合设备为SHR系列混合机；所述的磁选分离器为磁风选分离器； 所述的第一换热器和第二换热器为铝钎板翅式换热器；所述的第三换热器为U型管式换热器； 所述的始端控制阀和末端控制阀为气动控制阀。
10.应用权利要求1所述装置的利用高压天然气压力能回收废旧PCB的工艺，其特征在于，天然气膨胀降温系统通过始端控制阀和末端控制阀安装在系统工艺的入口和出口处来控制系统的天然气用量；通过在第一透平膨胀机和第二换热器之前的管路中安控制阀和流量计来控制第一与第二透平膨胀机的用气比例；天然气在进入第一透平膨胀机之前对高压天然气进行第一步降温；在第一透平膨胀机之后实现与高压天然气在进入第二透平膨胀机之前换热实现第二步降温；在第二透平膨胀机高压天然气膨胀实现第三步降温； 冷媒从冷媒储罐中流出之后经第二离心泵加压，加压后的冷媒进入第三换热器与低温天然气冷源进行换热降温至-70— - 90°C，再进入旋转自动加料混合设备与废旧PCB粗料形成液固混合物；冷媒混合物在套管换热器中再次降温-100—- 125°C，随后经自重作用进入低温高速旋转粉碎设备后冷媒混合物中废旧PCB被粉碎，冷媒混合物温度升高10 -20V,经过滤设备分离后冷媒进入储罐循环使用；冷媒选用异丁烷和丙烷混合物； 废旧PCB首先进入常温机械粉碎设备后进行初步粉碎形成粗粉，废旧PCB粗粉经过磁选分离器初步分离出铁屑，被分离后的废旧PCB粗粉通过管道或传送带运送至旋转自动加料混合设备与冷媒混合，形成冷媒与废旧PCB粗料混合物；混合物在套管换热器中进一步降温之后通过自重作用经管线进入低温高速旋转粉碎设备将废旧PCB粗粉进一步粉碎至.200目以上；最后在过滤设备中分离出200目以上的PCB粉末。
【文档编号】B09B5/00GK104070050SQ201410273658
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】徐文东, 朱军, 张辉, 许欢欢 申请人:华南理工大学