[發(fā)明專利]一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110588868.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113322089A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡二峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B53/00
• 分類號(hào): C10B53/00;C10B57/02;C10B57/00;C10B23/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

本發(fā)明公開(kāi)了一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法，所述方法利用紅外加熱實(shí)現(xiàn)快速升溫，將廢舊塑料在高溫下熱解為氣、液、固三相產(chǎn)物。當(dāng)廢舊塑料催化熱解時(shí)，廢舊塑料首先在熱解反應(yīng)器內(nèi)分解為長(zhǎng)鏈烴類大分子化合物，然后該類物質(zhì)在催化熱解反應(yīng)器內(nèi)在催化劑的作用下發(fā)生斷裂、芳構(gòu)化等反應(yīng)，選擇性的制備高品質(zhì)的熱解產(chǎn)物。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了廢舊塑料的單獨(dú)快速熱解和催化快速熱解，而且實(shí)現(xiàn)熱解反應(yīng)與催化反應(yīng)分離，使催化溫度可以得到靈活控制，且與塑料分離使催化劑不易失活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料能源化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法。

背景技術(shù)

隨之經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，塑料已經(jīng)成為了主要的工業(yè)垃圾和市政垃圾，目前來(lái)說(shuō)，循環(huán)利用是最適合廢舊塑料的處置方式，但不同的廢舊塑料中往往存在各種不同的添加劑，并且難以分離，這在很大程度上限制了廢舊塑料的循環(huán)使用。熱解技術(shù)是通過(guò)將可熱分解的物質(zhì)在高溫絕氧的條件下分解為固、液、氣三相產(chǎn)物的過(guò)程，煤炭熱解制備液體燃料、合成氣已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的運(yùn)行。

在傳統(tǒng)的熱解技術(shù)中，針對(duì)于廢舊塑料熱解的反應(yīng)裝置研究較少，實(shí)驗(yàn)室多是在管式爐一類的裝置上探究廢舊塑料的熱解的，然而管式爐一類的電加熱熱解裝置加熱速率慢，不利于制備高產(chǎn)率的液體產(chǎn)物；在快速加熱條件下能避免熱解產(chǎn)物發(fā)生二次反應(yīng)導(dǎo)致液體產(chǎn)物產(chǎn)率低，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的加熱增加了能耗，這就要求熱解反應(yīng)盡量在快速加熱條件下發(fā)生。傳統(tǒng)的快速熱解反應(yīng)器由于加熱速率慢，部分技術(shù)會(huì)采用固體熱載體或氣體熱載體，雖然能達(dá)到快速加熱物料的目的，熱載體技術(shù)存在焦油粉塵夾帶嚴(yán)重、熱載體與反應(yīng)器摩擦損壞反應(yīng)器以及造成反應(yīng)器堵塞等問(wèn)題。但對(duì)于廢舊塑料含塵、有雜質(zhì)等特點(diǎn)，熱紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法，不使用熱載體且直接快速加熱廢舊塑料，則能避免上述問(wèn)題。此外，廢舊塑料的種類復(fù)雜，如工程廢舊塑料、特種廢舊塑料這一類廢舊塑料的結(jié)構(gòu)尤其致密，導(dǎo)致其熱分解困難，廢舊塑料熱解產(chǎn)物中大分子物質(zhì)含量較高，這就導(dǎo)致了液體產(chǎn)物品質(zhì)不佳，因此需要在熱解過(guò)程中加入催化劑，催化熱解廢舊塑料可以使大分子物質(zhì)發(fā)生斷鍵，從而生成更多的輕質(zhì)產(chǎn)物。一方面來(lái)說(shuō)，如果廢舊塑料與催化劑混合熱解，這將導(dǎo)致催化劑會(huì)被軟化的廢舊塑料包裹而快速失活，并不能有效達(dá)到催化熱解的目的，另一方面，催化劑發(fā)揮最佳功效的溫度并非一定與廢舊塑料熱解的溫度相同，因此將廢舊塑料的熱解反應(yīng)與催化劑的催化反應(yīng)分開(kāi)進(jìn)行更有利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法，既能實(shí)現(xiàn)廢舊塑料的單獨(dú)熱解，又能實(shí)現(xiàn)廢舊塑料的催化熱解，可以靈活調(diào)熱解溫度與催化熱解溫度，將塑料的熱解反應(yīng)與催化反應(yīng)分離進(jìn)行，減緩了催化劑積碳的失活速度。不僅解決了現(xiàn)有熱解方法中存在升溫速率慢，原料受熱不均勻以及熱解產(chǎn)物大分子物質(zhì)含量高等問(wèn)題，而且提升了熱解產(chǎn)物品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢舊塑料的高值化利用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法，當(dāng)廢舊塑料單獨(dú)熱解時(shí)，包括如下步驟：

(1)將廢舊塑料破碎至粒度均勻后，將其放入熱解反應(yīng)器內(nèi)；

(2)依次連接配氣系統(tǒng)、熱解反應(yīng)器、產(chǎn)物回收系統(tǒng)，并設(shè)定氣體流量與熱解反應(yīng)器的目標(biāo)溫度為400～800℃；

(3)啟動(dòng)熱解反應(yīng)器升溫程序以及制冷泵，廢舊塑料在高溫下發(fā)生熱解反應(yīng)，同時(shí)生成的揮發(fā)分經(jīng)載氣帶出，所述制冷泵的溫度為-20℃～-50℃；

(4)被載氣帶出的揮發(fā)分在產(chǎn)物回收系統(tǒng)內(nèi)被收集。

步驟(2)和(3)所述熱解反應(yīng)器為紅外加熱熱解反應(yīng)器。

一種紅外快速加熱廢舊塑料的熱解與催化熱解方法，當(dāng)廢舊塑料催化熱解時(shí)，包括如下步驟：

(1)將廢舊塑料破碎至粒度均勻后，將其放入熱解反應(yīng)器內(nèi)，將一定比例的催化劑裝入催化熱解反應(yīng)器；