一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置及方法

1.本发明涉及废旧塑料裂解及多级冷凝分离领域，具体涉及一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置及方法。


背景技术：

2.中国是一个塑料生产、消耗和回收的大国，年消费量位居世界前位。塑料的使用寿命较短，在大量塑料生产的背景下，塑料的绿色循环回收便成为一个需要解决的问题。因为塑料制品的特殊性，在自然环境下降解的效率非常低，而且采用堆积填埋的方式会对环境造成巨大的污染,是一种耗资高、效率低的方法。塑料的绿色回收就变成了一个需要重视的问题。
3.以往塑料制品的回收方式主要是填埋、焚烧、堆肥化和回收再生。其中回收再生所处理的废旧塑料仅仅占少部分，填埋焚烧等方式为塑料制品的主要回收方式。而填埋焚烧会对环境造成严重污染，效益较低，而在焚烧等方式中产生的有害物质会对环境造成二次污染，威胁人的身体健康。将废塑料高效无污染的绿色回收并实现循环再利用，成为了一个循环经济及节能减排领域亟待解决的重要问题；废旧塑料回收再生中，塑料的热裂解作为一种环保、高效的绿色回收方式，可以将废旧塑料转化成燃料油、燃料气等不可再生资源，是一种经济、高效、环保的塑料绿色回收方式，实现了废塑料的无害化、资源化和减量化，具有巨大的节能与回收潜力。
4.裂解炉是一种用于高温裂解的炉体，在裂解炉裂解反应过程中，反应温度的控制对裂解产物的组成、产品的转化率和收率有直接的影响，目前一般的裂解炉在裂解过程中，温度不易控制，温度分布不均匀，裂解的效率低，后续产品的转化率和收率较低，cn 208687733 u具体涉及一种高温裂解炉，包括支撑钢架，支撑钢架上设有裂解炉，裂解炉位移筒状，裂解炉底部设有若干对滚轮，滚轮位置对于裂解炉筒体表面的滚动带,裂解炉右侧设有螺旋进料口，裂解炉左侧底部设有螺旋出料口，裂解炉底部中段设有若干均匀分布的加热器,圆弧状的电热阻片能加大加热面积，使裂解炉受热更加均匀，但是利用滚动带和滚轮的形式带动裂解炉旋转，零件极易磨损损坏，增加成本，同时外部圆弧状的电热阻片虽然在一定程度上增大了加热面积，但是相对于庞大的裂解炉来说还只是加热底部一小部分，加热面积小，加热效率低，加热到所需温度时间长，能耗高，不利于裂解炉体的加热和裂解温度的控制。cn204385130u公开了一种废塑料连续裂解设备，包括进料装置、裂解装置、出渣装置、冷凝装置及负压装置，原料直接由进料装置进入，在进料装置经给水、压缩、熔化后进入裂解装置，在裂解装置直接气化进入冷凝装置，冷凝后以液态常温排出，装置燃气经负压装置输送给裂解装置燃烧利用，碳粉由出渣装置排出，虽然涉及到了塑料裂解及回收的主要阶段，但是无法细分不同温区，裂解阶段裂解不充分，产物成分复杂，裂解效率低下，冷凝阶段把不同温区的所有成分全部冷凝，无法细分不同温区的不同产物，后续再利用时分离困难且工作量大。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明针对上述的问题，提出一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置及方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
7.一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置，包括通过连接部件相连接的进料装置、输送装置、电磁裂解装置、分级冷凝装置、收集装置、净化装置、出渣装置及小球输送装置；
8.进料装置主要包括进料口1和送料螺杆19；输送装置主要包括进料筒17和送料螺杆19；电磁裂解装置主要包括石墨密封圈28、破碎齿29、第一段裂解筒3、熔盐导热夹层2、第二段裂解筒24、第一温度传感器5、第二温度传感器20、螺钉16、第一电磁线圈4、第二电磁线圈7和送料螺杆19；分级冷凝装置主要包括第一压力传感器9、第二压力传感器23、第三温度传感器21、第四温度传感器22、第一冷凝室8、第二冷凝室11、冷凝气第一过滤网32、冷凝气第二过滤网33、冷凝气第三过滤网34和冷凝气第四过滤网35、压缩机27和冷却液输送管道10；收集装置主要包括裂解油输送管道25、重油收集桶26和轻油收集桶31；净化装置主要包括净化桶12和输气管道6；出渣装置主要包括出料筒36、滤渣过滤网30、出渣管道14和残渣输送螺杆13；小球输送装置主要包括小球输送螺杆18和小球输送管道15。
9.输送装置将进入进料装置的废弃塑料运输到电磁裂解装置，电磁裂解装置包括第一段裂解筒3，第一段裂解筒3内有与进料螺杆螺旋方向相反安装的破碎齿，可以打碎塑料，使塑料裂解更加充分；第二电磁线圈7的螺距由左到右依次减小，可以使第二段裂解筒24的温度由左到右依次递增，使筒内的塑料在从左到右运动的过程中完全裂解；
10.分级冷凝装置采用可拆卸式的并联式冷凝室，冷凝室内的三条输气管道都有5
°
的倾斜角度，可以使冷凝后的裂解油更易流入裂解油输送管道；
11.出渣装置将残渣排出；
12.小球输送管道，使参与裂解完的小球通过小球输送螺杆，再次回到进料筒内。
13.优选的，进料口1下部连接有进料筒17，进料筒17右侧安装有第一段裂解筒3，第一段裂解筒3中间有一层熔盐导热夹层2，第一段裂解筒3内部装有与送料螺杆19旋向相反的破碎齿29，第一段裂解筒3外部安装有第一电磁线圈4，第一段裂解筒3右侧安装有第二段裂解筒24，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24之间用石墨密封圈28密封，第二段裂解筒24外部安装有第二电磁线圈7，第二电磁线圈7的螺距由左到右依次减小，保证温度由左到右依次递增，进料筒17和第一段裂解筒3之间用螺钉16紧固连接，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24之间用螺钉16紧固连接，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24上部连接有输气管道6，第一温度传感器5和第二温度传感器20分别安装在第一段裂解筒3和第二段裂解筒24的出气口处；
14.送料螺杆19安装在进料筒17、第一段裂解筒3和第二段裂解筒24内部，在两端电动机的带动下转动，进料螺杆19的螺距根据1：0.73的比例渐进减小和增大，在连接处螺距达到最小，第二段裂解筒24下部连接有出料筒36，出料筒36左端连通有小球输送管道15，右端连通有出渣管道14，出料筒36和出渣管道14之间安装有滤渣过滤网30，残渣输送螺杆13安装在出渣管道14内，在右侧电动机的带动下转动，小球输送螺杆18安装在小球输送管道15内，螺距从左到右不断增大，在两端电动机的带动下转动；
15.优选的，输气管道6连接有第一冷凝室8，第一冷凝室8内有四片均匀安装的冷凝气
过滤网，由左到右分别为冷凝气第一过滤网32、冷凝气第二过滤网33、冷凝气第三过滤网34和冷凝气第四过滤网35，过滤网的孔径依次减小，第一冷凝室8内的输气管道6连接有裂解油输送管道25，裂解油输送管道25末端连接有重油收集桶26，第一冷凝室8外部安装有压缩机27，压缩机27与第一冷凝室8之间通过冷却液输送管道10连接，第一冷凝室8上部安装有第一压力传感器9，第一冷凝室8的输气管道6的出气口处安装有第三温度传感器21，第二冷凝室11上部安装有第二压力传感器23，第二冷凝室11的输气管道6的进气口处安装有第四温度传感器22，第二冷凝室11的内部过滤网的安装形式和第一冷凝室8的内部相同，第二冷凝室11内的输气管道6连接有裂解油输送管道25，裂解油输送管道25末端连接有轻油收集桶31，第二冷凝室11外部安装的压缩机和冷凝器输送管道与第一冷凝室8相同，冷凝室出口处的输气管道6安装有净化桶12。
16.本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
17.1.本发明提供的一种直线式废弃塑料电磁裂解及分级冷凝装置，采用直线式的电磁裂解及精准高效的分级冷凝装置，裂解效果好，两个裂解腔室之间密封效果好，实现对温度的精准区分，冷凝装置可实现多级高效冷凝，冷凝分离效果好。
18.2.本发明进料口和第一段裂解筒之间通过压实的塑料密封，第一段裂解筒和第二段裂解筒之间通过石墨密封圈和压实的塑料实现密封，实现第一段裂解筒和第二段裂解筒之间的温度互不干扰，使裂解效果更好。
19.3.本发明第一段裂解筒内有与进料螺杆螺旋方向相反安装的破碎齿，可以打碎塑料，使塑料裂解更加充分；第二电磁线圈的螺距由左到右依次减小，可以使第二段裂解筒的温度由左到右依次递增，使筒内的塑料在从左到右运动的过程中完全裂解。
20.4.目前现有的装置对于和废弃塑料混合的小球没有很好的再利用方法，本装置设计了小球输送管道，使参与裂解完的小球通过小球输送螺杆，再次回到进料筒内，实现小球的重复利用，并且在运送小球的过程中，可以实现对与小球粘连的未裂解的塑料的清洁，使小球更好的参与下次的裂解过程。
21.5.本发明的冷凝装置采用可拆卸式的并联式冷凝室，可根据不同的需要设置多级冷凝室，使裂解油在不同温度区间冷凝，减少后续的处理步骤；冷凝室内的三条输气管道都有5
°
左右的倾斜角度，可以使冷凝后的裂解油更易流入裂解油输送管道，冷凝腔室内均匀安装着四片过滤网，按照孔径由大到小分布，冷凝气进入冷凝腔室时，过滤网起到阻碍冷凝气运动的作用，冷凝气从冷凝腔室上部进，下部出，使冷凝气在冷凝腔室中滞留更长的时间，使冷凝效果更好，提高冷凝效率。
附图说明
22.图1是本发明整体的三维视图；
23.图2是本发明裂解设备的三维视图；
24.图3是本发明裂解设备的剖视图；
25.图4是本发明出料口的局部视图；
26.图5是本发明冷凝设备的三维视图；
27.图6是本发明冷凝设备的三维视图；
28.图7是本发明冷凝设备的剖视图；
29.图8是本发明冷凝设备的剖视图；
30.其中，附图标记对应的零部件名称如下：
31.1进料口，2熔盐导热夹层，3第一段裂解筒，4第一电磁线圈，5第一温度传感器，6输气管道，7第二电磁线圈，8第一冷凝室，9第一压力传感器，10冷却液输送管道，11第二冷凝室，12净化桶，13残渣输送螺杆，14出渣管道，15小球输送管道，16螺钉，17进料筒，18小球输送螺杆，19送料螺杆，20第二温度传感器，21第三温度传感器，22第四温度传感器，23第二压力传感器，24第二段裂解筒，25裂解油输送管道，26重油收集桶，27压缩机，28石墨密封圈，29破碎齿，30滤渣过滤网，31轻油收集桶，32冷凝气第一过滤网，33冷凝气第二过滤网，34冷凝气第三过滤网，35冷凝气第四过滤网，36出料筒；
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.如图1-7所示，一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置，包括进料装置、输送装置、电磁裂解装置、分级冷凝装置、出渣装置及小球输送装置；
39.作为本发明一个优选的实施例，进料口1下部连接有进料筒17，进料筒17右侧安装有第一段裂解筒3，第一段裂解筒3中间有一层熔盐导热夹层2，第一段裂解筒3内部装有与送料螺杆19旋向相反的破碎齿29，第一段裂解筒3外部安装有第一电磁线圈4，第一段裂解筒3右侧安装有第二段裂解筒24，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24之间用石墨密封圈28密封，第二段裂解筒24外部安装有第二电磁线圈7，第二电磁线圈7的螺距由左到右依次减小，保证温度由左到右依次递增，进料筒17和第一段裂解筒3之间用螺钉16紧固连接，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24之间用螺钉16紧固连接，第一段裂解筒3和第二段裂解筒24上部连
接有输气管道6，第一温度传感器5和第二温度传感器20分别安装在第一段裂解筒3和第二段裂解筒24的出气口处；
40.进一步的，送料螺杆19安装在进料筒17、第一段裂解筒3和第二段裂解筒24内部，在两端电动机的带动下转动，进料螺杆19的螺距根据1：0.73的比例渐进减小和增大，在连接处螺距达到最小，第二段裂解筒24下部连接有出料筒36，出料筒36左端连通有小球输送管道15，右端连通有出渣管道14，出料筒36和出渣管道14之间安装有滤渣过滤网30，残渣输送螺杆13安装在出渣管道14内，在右侧电动机的带动下转动，小球输送螺杆18安装在小球输送管道15内，在两端电动机的带动下转动；
41.作为本发明一个优选的实施例，输气管道6连接有第一冷凝室8，第一冷凝室8内有四片均匀安装的冷凝器过滤网，由左到右分别为冷凝气第一过滤网32、冷凝气第二过滤网33、冷凝气第三过滤网34和冷凝气第四过滤网35，过滤网的孔径依次减小，第一冷凝室8内的输气管道6连接有裂解油输送管道25，裂解油输送管道25末端连接有重油收集桶26，第一冷凝室8外部安装有压缩机27，压缩机27与第一冷凝室8之间通过冷却液输送管道10连接，第一冷凝室8上部安装有第一压力传感器9，第一冷凝室8的输气管道6的出气口处安装有第三温度传感器21，第二冷凝室11上部安装有第二压力传感器23，第二冷凝室11的输气管道6的进气口处安装有第四温度传感器22，第二冷凝室11的内部过滤网的安装形式和第一冷凝室8的内部相同，第二冷凝室11内的输气管道6连接有裂解油输送管道25，裂解油输送管道25末端连接有轻油收集桶31，第二冷凝室11外部安装的压缩机和冷凝器输送管道与第一冷凝室8相同，冷凝室出口处的输气管道6安装有净化桶12。
42.作为本发明一个优选的实施例，本实施例涉及一种直线式电磁裂解及分级冷凝装置的操作方法，包括以下步骤：
43.1)将准备好的已经预先处理过的废弃塑料和不同尺寸比例的小球混合加入进料口1，小球是由金属或者大理石制成的球状物体，导热性好，直径20mm，30mm，40mm，可对塑料进行搅拌，加快塑料裂解并且可以防止裂解后的塑料粘连在裂解筒内部，废弃塑料进入进料筒17后，送料螺杆19在两端电动机的带动下持续转动，把进料筒17内的废弃塑料带动着向下一级传送，送料螺杆19的螺距根据1：0.73的比例逐渐缩小和增大，在运送到进料筒17末端和第一段裂解筒3的起始端时，螺距由80mm逐渐变为42mm，在运送的过程中塑料会被压实，实现塑料的压实密封；
44.2)塑料进入第一段裂解筒3后，进料螺杆19的螺距逐渐增大，压实的塑料逐渐打开，在运送的过程中，由筒壁上的破碎齿29将塑料打碎，提高裂解效率，第一电磁线圈4提前通电加热，裂解筒的内部有一层熔盐导热夹层2，可以使整个第一段裂解筒3温度均匀，使裂解效果更好，第一温度传感器5安装在第一裂解筒3的出气口处，实时监测筒内的温度，同时将温度信号传输给电脑远程控制装置，通过电脑远程控制装置传输给电脑，电脑将温度信号进行分析处理，并发出操作指令，控制电磁线圈的加热效率；
45.3)经过初步裂解处理后的废弃塑料在送料螺杆19的带动下继续向前输送，进料螺杆19的螺距逐渐减小，在第一段裂解筒3的末端和第二段裂解筒24的起始端时，螺距从80mm到达最小42mm，压实的塑料和石墨密封圈28共同形成密封，密封效果好，可有效实现第一段裂解筒3和第二段裂解筒24之间的温度区分；
46.4)压实的塑料进入第二裂解筒24，送料螺杆19的螺距增大，压实的塑料逐渐打开，
第二电磁线圈7提前通电加热，电磁线圈的螺距由左到右依次减小，使第二段裂解筒24的温度由左到右依次增大，最高温度可达600℃以上，使裂解筒内的塑料完全裂解，第二温度传感器20安装在第二裂解筒24的出气口处，实时监测筒内的温度；
47.5)裂解完成后，小球和剩余的残渣在送料螺杆19的带动下掉入出料筒36，在滤渣过滤网30的阻挡下，小球不能到出渣管道14中去，只能在小球输送螺杆18的带动下向左运动，小球输送螺杆18在两端电动机的带动下转动，小球输送螺杆18的螺距从右到左由60mm逐渐减小为45mm，小球在参与完裂解过程后，其表面可能附着有一层废弃塑料，使小球的直径增大，裂解效果下降，在经过小球输送螺杆18的输送之后，因为螺杆的螺距逐渐变小，可以清理小球表面的废弃塑料，最终小球在小球输送螺杆18的带动下重新回到进料筒17内，参与下一次裂解过程。
48.6)裂解后剩余的残渣在残渣输送螺杆13的带动下进入到出渣管道14中，残渣输送螺杆13在右侧电动机的带动下转动，把残渣运送出残渣管道；
49.7)裂解后的裂解气进入到输气管道6内，输气管道6连接到第一冷凝室8上，压缩机27将冷却液通过冷却液输送管道10运送到冷凝箱中，冷凝气在冷凝室的上部进入，在冷凝室的下部排出，冷凝气在冷凝箱中停留的时间长，冷却效果更好；
50.液态的冷却液进入冷凝箱后空间骤然增大，冷却液瞬间气化，形成低温的冷凝气体，冷凝箱中均匀排列着四片冷凝器过滤网，分别为冷凝气第一过滤网32、冷凝气第二过滤网33、冷凝气第三过滤网34和冷凝气第四过滤网35，过滤网孔洞的直径从左到右依次减小，在冷凝气体输送过程中，可以增加冷凝气体在冷凝室中的滞留时间，提高冷凝效率和冷却效果。
51.8)冷凝箱中的输气管道6呈并联三排分布，提高裂解油的收集效率，管道两侧与水平面呈5
°‑7°
的夹角，可以防止裂解油在管道中滞留，使冷凝后的裂解油更易流入到裂解油输送管道25中，最终收集在重油收集桶26中，在裂解气的出口处安装有第三温度传感器21，实时监测第一冷凝室8中的温度，在第一冷凝室8上部安装有第一压力传感器9，实时监测第一冷凝室8中的压力，检测管道或冷凝室是否破损，未冷凝的裂解气继续运送到第二冷凝室11，冷却原理与第一冷凝室8相同，最终轻油收集在轻油收集桶31中，本实施例中采取了两个并联的冷凝腔室，实际中可并联多个冷凝腔室实现对不同温区的不同裂解液的收集；
52.9)最后未冷凝的裂解气经过净化桶12，内有碱性液体可以净化部分裂解气的同时还有防止气体倒流的作用，最后未冷凝的气体通过点燃可以用来充当燃料加热工业用水或作其他用途。
53.以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。