[實用新型]一種碳纖維增強樹脂基復合材料回收裝置

有效

• 申請號: 202021361261.3
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN212741199U
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 許磊;任義堯;沈志剛;郭勝惠;韓朝輝;劉建華;夏仡
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C08J11/10
• 分類號: C08J11/10
• 代理公司: 昆明普發諾拉知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

本實用新型公開了一種碳纖維增強樹脂基復合材料回收裝置，涉及碳纖維回收設備技術領域。所述裝置包括氣氛調控系統、微波熱解系統、裂解油收集系統、裂解氣體回收系統，微波熱解系統包括微波加熱箱體、微波發生器、控制系統、盛料石英管，盛料石英管內設置有熱電偶，盛料石英管頂部設置有紅外測溫裝置，氣氛調控系統使盛料石英管內保持真空、無氧或有氧環境，裂解后氣體進入傾斜設置的冷凝管，冷凝后的裂解油進入裂解油收集瓶，剩余氣體通過過濾凈化管進入裂解氣收集瓶。通過熱電偶和紅外測溫裝置精確的獲取反應物料溫度，使得更加合理的控制微波的加熱溫度；通過傾斜設置的冷凝管，利用裂解油自身重力，對裂解油進行充分的回收。

技術領域

本實用新型涉及碳纖維回收設備技術領域，具體涉及一種碳纖維增強樹脂基復合材料回收裝置。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料以其優良的力學性能和輕質性能引起了人們的廣泛關注。隨著航天、汽車、風電等行業的發展，碳纖維布的需求量逐年增加。2018年全球碳纖維增強樹脂基復合材料使用量約為12.8萬噸，預計到2022年全球碳纖維復合材料年需求量將達到19.9萬噸；此外，在過去十年中，全世界碳纖維復合材料的累計使用量約為705萬噸。在碳纖維復合材料產品的生產過程中，約30％的原材料變成了廢料。這一發現意味著，在過去十年中，我們至少生產了21.1萬噸碳纖維增強塑料垃圾，而未來必須處理的垃圾有70.5萬噸。因此，碳纖維增強樹脂基復合材料廢棄物的處理成為一個更加迫切的問題。

有效回收碳纖維的化學方法中，熱解法是最具開發應用的回收技術，也是目前世界上唯一實現商業化運營的碳纖維復合材料回收方法。熱解法的基本原理就是將碳纖維增強樹脂基復合材料填入熱解設備中進行熱解，熱解工藝被精確控制，碳纖維增強樹脂基復合材料被加熱，加熱溫度保持在400～500℃之間，這種條件下生產出的清潔碳纖維能保持90％～95％的原始性能，在此過程中樹脂被裂解產生氣體，對氣體進行冷凝后會得到燃料油和一部分不可冷凝氣體，這部分氣體主要成分為甲烷、乙烷等可燃性氣體的混合物。因此在熱解法回收碳纖維過程中，有兩個關鍵步驟，一是精準控溫，將反應物溫度保持在一定的溫度范圍內，可大大提高熱解反應速率；二是對裂解產生氣體冷凝回收，此部分燃料油和可燃性氣體可作為能源進行二次利用。

專利CN110000189A中公開了一種纖維增強有機復合材料廢棄物高效資源回收裝備，裝置通過熱電偶對反應物進行測溫，通過冷凝管對氣體進行冷凝回收。但一個熱電偶測溫存在片面性，很難精準掌握反應物整個的溫度情況，且一旦失效不易被發覺。另外冷凝管采用并列管且豎直放置，導致燃料油聚集在冷凝管底部難以達到完全回收的效果。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種碳纖維增強樹脂基復合材料回收裝置，解決現有裝置測溫不精準、冷凝后燃料油回收不完全的問題。

為解決上述的技術問題，本實用新型采用以下技術方案：一種碳纖維增強樹脂基復合材料回收裝置，其特征在于：包括氣氛調控系統、微波熱解系統、裂解油收集系統、裂解氣體回收系統，所述微波熱解系統包括微波加熱箱體、微波發生器、控制系統、盛料石英管，所述盛料石英管橫向貫穿于微波加熱箱體中部，微波發生器通過導波管加熱盛料石英管內的反應物料，盛料石英管內設置有熱電偶，盛料石英管頂部設置有紅外測溫裝置，熱電偶、紅外測溫裝置、微波發生器分別與控制系統信號連接；所述氣氛調控系統包括保護性氣體氣瓶，保護性氣體氣瓶與盛料石英管的進氣管連接；所述裂解油收集系統包括裂解油收集瓶、冷凝管、冷卻水發生裝置，裂解油收集瓶進氣口與盛料石英管的排氣管連接，裂解油收集瓶排氣口與冷凝管回油口連接，冷凝管傾斜設置，冷凝管進水口與冷卻水發生裝置出水口連接，冷凝管出水口與冷卻水發生裝置回水口連接，裂解氣體回收系統包括依次連接的過濾凈化管和裂解氣收集瓶，冷凝管排氣口與過濾凈化管進氣口連接。

更進一步的技術方案是所述氣氛調控系統還包括氧化性氣體氣瓶，氧化性氣體氣瓶通過管道依次與第一控制閥與進氣管連接，保護性氣體氣瓶通過第二控制閥與進氣管連接，進氣管上靠近微波加熱箱體側設置有氣壓表，進氣管通過第三控制閥與真空發生裝置連接。