一种高分子废弃物的油化设备的制作方法

本发明涉及高分子废弃物处理技术领域，具体涉及一种高分子废弃物的油化设备。

背景技术：

一直以来，作为对高分子废弃物进行热分解回收油分的设备，一般为如说明书附图3所示的设备。对于图3中的设备，首先设有前处理设备90，用于把作为原料的高分子废弃物PW粉碎到适当的大小(粗粉碎90a、微粉碎90b)、除去混在高分子废弃物里面的金属成分(除铁90c)后，进行水洗90d、干燥90e的前处理设备。

接着，将前处理完毕的高分子废弃物PW投入到油化设备91的加热炉91a中，通过其壁炉的介入，在燃烧器91b中大约250℃左右的加热温度下熔融。熔融后的高分子供给到热分解炉91c中，在热分解炉91c内通过其壁炉的介入，在燃烧器91b的进一步高温加热下进行热分解产生热分解气体。由此产生的热分解气体通过触媒91d后，在冷凝器91e中进行冷却、回收凝缩后的油分OL。回收后的油分OL储存在储油槽91f。由于油分回收后的残余气体为可燃性的，可作为辅助燃料供给到燃烧器91b。且图3中的设备为了防止高分子废弃物PW在加热炉91a和热分解炉91c内滞留，通过循环泵91g使两炉91b、91c内的熔融物质进行循环。图中的符号91h为对在加热炉91a的高分子废弃物PW加热、熔融时产生的低分子量气体进行冷却、除尘、洗净后排放到大气中的排气处理装置。

但是，上述的旧式设备会存在以下问题：

例如供给到加热炉91a的高分子废弃物必须如上述那样首先经过前处理设备90进行前处理，这样会导致整体设备的设备费、运行费增加，存在经济性差的问题。且加热炉91a、燃烧器91b的热能主要通过热传导方式向炉内的高分子传热。这是因为高分子的熔融物为高粘度物质，在炉内难以发生对流，而且高分子为热传导率低、很难传热的物质。因此加热炉91a的高分子废弃物的熔融需要很长时间。也就是说从设备开始运作到实际开始回收油分为止的过程需要很长时间。这样一来，考虑到在此期间所消耗的燃料较多，存在燃料利用率低的问题。

此外还有，由于高分子废弃物难以传热，加热炉91a过热的发生率增加，容易引起炉体损伤问题。而且高分子废弃物为各种类型、各种各样分子量的高分子混合物，一起投入到加热炉91a的话难以同一时间均一熔解，只能从容易熔解的物质开始顺序溶解。由此会产生从加热炉91a开始供给到热分解炉91c的熔融物组成时刻在变化，随之在热分解炉91a产生的热分解气体以及所回收的油分OL的组成也在不稳定地变动的问题。

为了防止此问题发生就不得不增加前处理步骤，甚至还要增加高分子材料的分离工序，但是对于光靠外观不能分辨的高分子进行分离作业肯定是不容易的，这样就会导致运作成本增加的问题。而且高分子的熔融物容易滞留在加热炉91a内以及热分解炉91c内。为了防止滞留，如上述那样通过循环泵91g使两炉91b、91c内的熔融物进行循环。但是一旦停止加热，配管中的熔融物就会凝固，循环泵91g难以再启动。因此一旦启动设备，就不得不长时间地一直连续运作，例如直至循环泵91g的下次维护为止方能停止。

热分解炉91c内的高分子废弃物通过热分解产生的热分解气体，其组成成分的碳数随着热分解的温度变化而发生变化。也就是说，热分解温度越高所得油分组成成分的碳数就越小、且数值偏差的范围也会变小；但是越高温，热分解炉91c的过度加热情况就会增加，炉体也变得容易损伤。热分解炉91c的内壁面附近容易发生焦结现象，内壁面上附有妨碍传热的析出物，容易引起热分解效率低下等问题。

通常把热分解炉91c的热分解温度设定在不到500℃，具体为300～400℃左右，所产生的热分解气体就会从一位数的低分子量成分开始到碳数40左右的大分子量成分形成多样化构成的混合气体。因此为了缩小热分解气体构成成分的碳数值偏差范围、提高油分品质，如上述图3那样通过触媒91d促进分子量大的成分进一步分解分解。具体来说，就是把热分解气体的构成成分的碳数值转化成大约4～10左右碳数的碳氢化合物，通过触媒91d促进高分子量成分的分解。

但是如果使用镍或者沸石等作为触媒91d的话，尤其是当处理的物料为聚氯乙烯废弃物时，因含有较多的氯离子容易失去活性，这就会导致通过触媒91d的热分解气体所回收的油分(OL)组成及单位时间内的油分回收量均不稳定、容易变动等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种消除此类问题，提供可以从高分子废弃物中稳定地、低成本地回收品质安定油分的高分子废弃物的油化设备。

本发明的油化设备可以从高分子废弃物中稳定地、低成本地回收品质稳定油分。把填充到热分解装置的容器内的高分子废弃物PW与在热交换器进行加热后供给到容器内的高温不含氧气体NG进行直接接触，在无氧状态下进行热分解产生热分解气体DG，此热分解气体DG在冷凝器进行冷却、凝缩后的油分OL被回收，残余气体作为不含氧气体在热交换器内循环。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的高分子废弃物的油化设备，设有对不含氧气体进行高温加热的热交换器，及

与热交换器的热分解气体出口管路连接的热分解装置，所述热分解装置包括与大气连通的由水冷壁构成的容器；高分子废弃物填充到所述容器内，与从热交换器输送到容器内的高温不含氧气体进行直接接触，在热分解装置中、无氧状态下进行热分解产生热分解气体，及

与热分解装置的热分解气体出口管路连接的冷凝器；所述冷凝器对在热分解装置产生的热分解气体进行冷却回收凝缩后油分，及

循环管路，所述循环管路将冷凝器回收油分后的残余气体作为不含氧气体在热交换器内循环。

在本发明的油化设备中，高分子废弃物与经热交换器加热后的高温不含氧气体在容器内直接接触进行热分解，由于不需要经过熔融过程，可以完全消除高分子熔融所带来的问题。

如上所述，以往的现有设备要使高分子尽可能地快速、均一地熔融，必须使熔融后的高分子在加热炉91a和热分解炉91c中顺畅地循环的同时进行热分解。除此之外为了除去高分子以外的其他成分或为了获得适合尺寸，就有必要设置前处理设备90进行前处理。而在本发明中，均不需要上述的循环及前处理，高分子废弃物按原始状态、或者粗粉碎到合适程度就可以直接填充到热分解装置的容器内进行热分解。且高分子废弃物从与高温的不含氧气体接触部分开始逐步进行热分解，在设备开始运作后的短时间内就开始回收油分，因此可以提高燃料的利用效率。

另外，本申请的容器不是直接向高分子废弃物进行传热，容器不会因被过热加热而引起的损伤问题。故热分解反应的温度在500℃以上，更具体的可以达到效果较佳的600～900℃左右的高温化处理，因此不需要使用触媒就可以产生碳数值大约为4～10左右的碳氢化合物热分解气体。

如果是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其他通用塑料或者是天然橡胶及其他通用橡胶，如上述那样与经600～900℃加热后的不含氧气体直接接触，在无氧状态下进行热分解得到的热分解气体为大概含有以下(a)～(c)组成成分的气体。其中(a)成分在冷凝器凝缩后作为油分被回收；而(b)(c)成分，也即除去油分后的剩余气体作为不含氧气体在热交换器内循环，具体为：

(a)碳数值为4～10的碳氢化合物成分：约占80％体积百分含量；

(b)碳数值为3以下的碳氢化合物成分：约占10％体积百分含量；

(c)氢气：约占10％体积百分含量。

且由于本发明的容器为由与大气相连通的水冷壁所构成，热分解时的温度不会超过100℃，正常维持在90～100℃的范围，使得高分子废弃物的热分解反应得以稳定进行。

因此依据本发明方案，热分解气体及由其所回收油分的组成、单位时间内的油分回收量都不会发生变动，能够维持在一个稳定的状态。

顺便一提的是，如果容器是由耐火砖等耐火材料质构成的话，随着设备运作容器的温度上升，当温度超过高分子的热分解温度时，反而引起容器壁面向反应体系传热，由此可能会造成热分解反应絮乱而不受控制的状况发生。因此本发明针对上述所提到的问题，设置容器由与大气连通的水冷壁构成，其温度维持在100℃以下，只要停止热交换器的燃烧器，降低供给容器内的不含氧气体温度，就可以直接停止热分解反应。同时可以对热分解反应的絮乱防患于未然，在安全性和操作性上也有很大的优势。且由于热分解装置的容器内没有可拆卸部分，一旦在热分解反应途中停止运作后，只要重新吹入高温的不含氧气体，就可以无障碍地重新运作，因此，设备不需要经过长时间的持续操作。

进一步的，在热分解装置的容器内填充高分子废弃物的底部下方设有间隙，从热交换器输送过来的高温不含氧气体首先供给到所述间隙，之后在容器内上升，与上方容器内的高分子废弃物进行接触。

进一步的，还设有对残余气体循环时产生的剩余气体进行洗净的洗净装置，经此洗净装置洗净后的气体，所述洗净装置与热交换器内的燃烧器连接。经此洗净装置洗净后的气体作为辅助燃料供给到作为热交换器热源的燃烧器中进行燃烧。

进一步的，还设有对残余气体循环时产生的剩余气体进行冷却、除尘、洗净的排气处理装置，经此排气处理装置处理后的气体排放到大气中。

本发明的有益效果为：

本发明的油化设备可以从高分子废弃物中稳定地、低成本地回收品质安定油分。

本发明的油化设备中，高分子废弃物与经热交换器加热后的高温不含氧气体在容器内直接接触进行热分解，不需要经过熔融过程。

本发明中，高分子废弃物按原始状态、或者粗粉碎到合适程度就可以直接填充到热分解装置的容器内进行热分解。且高分子废弃物从与高温的不含氧气体接触部分开始逐步进行热分解，在设备开始运作后的短时间内就开始回收油分，因此可以提高燃料的利用效率。

并且工作过程中，本申请的容器温度维持在100℃以下，不会产生容器因过热而引起的损伤问题，也会造成热分解反应絮乱而不受控制的状况发生。

附图说明

图1为本发明油化设备的一个实施案例状态的结构示意图；

图2为本发明油化设备另一个实施案例状态的结构示意图；

图3为现有的油化设备实施案例的结构示意图。

附图说明：1、热交换器；11、燃烧器；12、送风机；13、热交换装置；14、烟囱；2、热分解装置；20、容器；20a、内筒；20b、外筒；20c、空间；20d、开口；20e、不含氧气体入口投料口；20f、间隙；20g、不含氧气体入口；20h、热分解气体出口；22、格板；23、冷却水罐；3、冷凝器；4、循环管路；41、循环送风机；5、洗净装置；61、分离塔；62、泵；63、储油槽；7、排气处理装置；

PW、高分子废弃物；NG、不含氧气体；DG、热分解气体；OL、油分；FL、燃料；CS、烧碱溶液；W、水；CW、冷却水。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明油化设备一个实施案例的结构示意图。

参阅图1，本实施例中的油化设备设有热交换器1、热分解装置2、冷凝器3及循环管路4；所述热分解装置2包括一容器20，所述容器20为一水冷壁构成的容器。

不含氧气体与燃烧器11产生的高温燃烧气体在热交换器1中进行热交换，使不含氧气体高温化；填充于容器20内的高分子废弃物PW与从热交换器1供给到容器20内的高温化不含氧气体NG进行直接接触，在无氧状态下进行热分解产生热分解气体DG；所述冷凝器3对在热分解装置2产生的热分解气体进行冷却、回收凝缩后油分OL冷凝器；在冷凝器3回收油分后的残余气体作为不含氧气体由循环管路4传输，在热交换器1内进行循环。在所述循环管路4上设置有循环送风机41，在循环送风机41的风压下，不含氧气体及热分解气体在上述各装置间管路循环。

上述热交换器1的燃烧器11使用的燃料FL，主要是煤油或废油；还可以把冷凝器3所回收的油分作为燃料使用。本实施例中的油化设备，残余气体在循环时产生的余量气体，也在循环送风机41的风压下作为辅助燃料供给到燃烧器11中。

具体地，高分子废弃物热分解产生的上述(a)～(c)的成分中，(b)(c)成分作为残余气体，在循环送风机41的风压下作为不含氧气体在设备内循环，但是它的量会随着高分子系废弃物的热分解的进行逐渐增加。当残余气体超过了循环必要量时，多余的残余气体会从循环管路4分支出来，供给到洗净装置5中。残余气体中多余气体经过置于洗净装置5中的烧碱溶液CS的洗净，除去造成大气污染的HC1、SO₂等成分后，作为辅助燃料供给到燃烧器11中。

残余气体的主要成分(b)(c)多数具有可燃性，且经除去造成大气污染的成分，可作为辅助燃料进行再利用。且由于燃烧器11的燃烧火焰大概为1000摄氏度以上的高温，因此，即使残余气体中含有二噁英也会被分解，因此残余气体作为辅助燃料重新利用过程中，也不会因二噁英的存在而引起环境污染的问题。

燃烧器11中产生的高温燃烧气体在送风机12的风压下输送到热交换器1内，首先在热交换装置13中与不含氧气体进行热交换，使不含氧气体高温化后，从烟囱14排放到大气中。热交换装置13可以是列管换热器，燃烧器11产生的高温燃烧气体可以在管内流动，不含氧气体在管外流动。热交换装置13也可以是其他现有技术中的换热器，在此并不作限定。

热分解装置2的容器20，如上所述由与大气相连通的水冷壁构成。具体地，由作为容器内壁的内筒20a和作为容器外壁的外筒20b组成，内筒20a、外筒20b之间具有空间20c，以相互不接触，内筒20a与外筒20b优选为同心组成。在容器上方设有开口20d与大气(外界)连通，往空间20c内注满水W，就构成了水冷的容器20。图1中的冷却水罐23，作为保证空间20c内的水的水位在一定数值，与空间20c连通，当水蒸发后水位从开口20d降低到一定水平时，冷却水罐23就会供给新的水进入空间20c。如果冷却水罐23一次性的供水量过多，容器20的温度就会急剧下降，可能会对容器20内的高分子废弃物的热分解反应有影响。因此冷却水罐23从供水开始的水位位置起，一次性的供水量最好尽可能地设置小一点，这样是最理想的状态。

在容器20的上方设置有往该容器20内投入高分子废弃物的不含氧气体入口投料口20e。为了使容器20内在高分子废弃物进行热分解时维持在不含氧状态，不含氧气体入口投料口20e通过盖体21闭合。容器20内下方设有对所投入的高分子废弃物进行支撑的格板22，使得在容器20的内部下方，具体在该容器20内的填充高分子废弃物的下方设置有间隙20f。且在间隙20f处设有用于从热交换器1供给高温不含氧气体的不含氧气体入口20g。热交换器1被高温化的不含氧气体在循环送风机41的风压下，首先从不含氧气体入口20g开始供给到间隙20f，随后在容器20内部上升，最终与格板22上的高分子废弃物进行直接接触。

由此，高分子废弃物通过与不含氧气体的接触加热，处于熔融液态状的高分子通过格板22滴落下方的间隙20f，以从高分子废弃物的间隙中被除去。本实施例中的间隙20f可以有效防止液状化高分子造成的堵塞。进而经过不含氧气体加热的高分子废弃物的热分解过程得以维持在一定的反应速度下顺利进行。

而且滴落到间隙20f的液状高分子依次比其上部的高分子废弃物更早，与从不含氧气体入口20g开始供给到间隙20f内的高温不含氧气体接触，迅速地进行热分解而被除去。因此间隙20f内不会有大量滴落的高分子油状物存在的现象。接着容器20内产生的热分解气体在循环送风机41的风压下，从在该容器20上部侧面设置的热分解气体出口20h输出到下工序的冷凝器3中。

所述冷凝器3为使从热分解装置2送来的大约为200℃左右的高温热分解气体与冷却水CW之间进行热交换的设备，冷凝器3设置有冷却水通过的配管。具体地，通过热交换后，热分解气体被冷却到大约30℃左右，使沸点比它低、碳数值为4以上的成分油分得以被凝缩、液化。液化后的油分经除去沉淀物，被分离回收到设在冷凝器3下方的分离塔61内，随后会通过泵62送往储油槽63内储存。

而经热交换后没被凝缩、液化的残余气体，在循环送风机41的风压下，一部分作为剩余气体被分离输送到洗净装置5，然后作为不含氧气体再次供给热交换器1中。通过重复上述工序，投入到热分解装置2容器20内的高分子废弃物得到高效的热分解，以实现稳定的、低成本的高品质油分回收。

在上述设备的运作开始之际，为了除去配管管路中的氧，需要通过例如氮气等事先通入管内进行置换。

图2示出了本发明油化设备的另一实施案例的结构示意图。

图2中的油化设备把剩余气体的洗净装置5换成了排气处理装置7。通过此排气处理装置7处理后的气体可以直接排放到大气中。由于其他部件与图1所示案例一样，同一部件使用了同一符号，在此不再一一赘述。

排气处理装置7首先通过对剩余气体进行水喷雾处理，使其温度急冷至300℃以下，防止二噁英的再度合成。接着在除尘后，通过烧碱溶液的洗净，除去了造成大气污染原因的HC1、SO₂等成分。通过以上各工序、剩余气体经净化后，在充分满足大气污染物排放标准的要求下，通过图中没有示出的烟囱排放到大气中。

如此一来，本发明方案在不会有产生大气污染或者生成二噁英等环境污染问题下，就可以对剩余气体进行处理。需要说明的是，本发明的油化设备的构成并不仅限于上述实施例中的2个图例。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。