[發明專利]一種廢橡塑顆粒熱解特性參數測量裝置及其獲取方法

在審

• 申請號: 202210735107.5
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115096751A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李廉明;馮宏;黃群星;俞保云;周永剛;洪欽;林誠乾;胡一鳴;薛志亮;付鑫
• 申請（專利權）人: 浙江物產環保能源股份有限公司;浙江大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N30/02;G01N30/06;G01N30/60
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 鄧世鳳

本發明公開了一種廢橡塑顆粒熱解特性參數測量裝置及其獲取方法，包括透明材質的熱解反應管以及環繞設置在熱解反應管外部的加熱爐，加熱爐固定在電動升降臺上，加熱爐上設有溫控器和玻璃窗口；熱解反應管中設有樣品池，所述的樣品池與稱重模塊連接；熱解反應管在靠近底部的側壁設有氮氣孔，通過氮氣孔與供氮模塊連接；熱解反應管的頂部設有排氣孔，通過排氣孔與熱解組分測量模塊連接；熱解反應管的外部設有熱解可視化模塊，所述的熱解可視化模塊包括平行光源和兩個相機；稱重模塊、熱解組分測量模塊、熱解可視化模塊輸出的數據經過時序控制器與數據采集分析模塊連接。本發明的一種廢橡塑顆粒熱解特性參數測量裝置及其獲取方法，可以實現廢橡塑顆粒熱解過程中的形貌、重量和氣相組分變化的同時測量。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物無害化、資源化利用技術領域，尤其是涉及一種廢橡塑顆粒熱解特性參數測量裝置及其獲取方法。

背景技術

隨著汽車工業、石油工業的高速發展，以廢輪胎為主的廢橡塑產生量逐年遞增。大量的廢橡塑具有難處理、難降解、組成復雜等特點，高于50％比例的廢橡塑沒有得到妥善處理或回收利用，長期堆放占用土地資源，帶來嚴重的環境危害問題。

與直接燃燒、再生利用等方式相比，熱解是一種廢橡塑資源化利用的有效方式，具有節能環保、資源回收率高等優勢，對原料要求低、適應性廣、處理量大。廢橡塑熱解是在惰性氣氛下，通過加熱的方式破壞橡塑的結構和化學鍵，將其分解為熱解氣、熱解油及熱解炭等產品的過程。熱解氣可作為燃料氣燃燒，提供或補充熱解過程所需的能量；熱解油可經過提質、精制等流程后轉變為燃料或化工產品；熱解炭可經處理后作為炭黑利用，或制備活性炭等等。

廢橡塑熱解受熱解溫度、壓力、氣體氛圍及產物停留時間等因素影響，為深入研究原料熱解機理與反應路徑機制，研究者們開展了大量圍繞不同反應器和不同反應工況的研究。

如公開號為CN106153492A的中國專利文獻公開了一種固體顆粒物熱解特性及產物生成測試方法，具體為：將熱重分析儀和傅里葉紅外煙氣分析儀通過煙氣伴熱管線連接組成熱紅聯用系統，將待測試的固體顆粒物樣品于熱重分析儀中進行熱解，熱解后產生的氣體直接進入所述的傅里葉紅外煙氣分析儀進行測試，得出熱重曲線和煙氣生成曲線，根據所述熱重曲線和煙氣生成曲線分析所述固體顆粒物樣品的熱解特性及產物生成。該方法能實現熱重分析和煙氣測試同步，能實現更準確的分析。

針對熱解過程原料的重量變化情況，研究者們采用熱分析儀器獲得熱重曲線、微分熱重曲線，但熱分析原料通常為2-5mg粉末狀樣品、試樣量較少，難以反應工程實際熱解過程塊狀、顆粒狀原料的重量變化情況。且熱解過程中原料形狀、體積的變化對原料輸送有直接的影響，設計參數不合理會造成原料熱膨脹堵塞輸送管道。

現有熱解研究相關儀器主要圍繞熱解產物研究，未有采用光學可視化系統和稱重及組分測量模塊研究廢橡塑顆粒物的熱解參數，而工程上迫切需要了解廢橡塑顆粒熱解過程中的膨脹收縮及失重現象，以便建立體積預測性模型。

現有的廢橡塑顆粒熱解參數測量裝置中無可視化系統，由于廢橡塑顆粒熱解溫度高，需要熱源加熱，熱解出來的油氣易沾污窗口，且在高溫下熱解反應劇烈，形貌變化大，甚至橡塑顆粒出現局部崩裂，常規相機較難記錄該過程，另一方面廢橡塑顆粒形狀不規則，需要從多個角度來分析其熱解形貌變化。

對于現有廢橡塑顆粒原料重量變化，目前采用的是熱重分析的方法，是將原料放在樣品池中以一定升溫速率升溫來獲得廢橡塑顆粒重量的變化，現有的裝置升溫速率低，和實際熱解升溫速度不符?，F有裝置分析的是毫克級的粉末樣品，不能分析和實際應用接近的廢橡塑顆粒。

可見，如何解決廢橡塑顆粒熱解過程的可視化，獲得高升溫速率及高升溫速率下的準確失重測量的問題，獲取到同一熱解反應時間內廢橡塑顆粒特性參數是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容