[发明专利]一种废旧有机高分子材料低温工业连续化催化裂解方法及装备

权利要求书

1.一种废旧有机高分子材料低温工业连续化催化裂解方法，其特征在于：

所述方法采用的低温工业连续化催化裂解装备，包括依次连接的脱水干燥装置、裂解装置、导热介质回收装置、裂解碳回收装置、裂解气冷凝装置、裂解气回用燃烧装置、烟气循环系统、烟气处理装置；

所述脱水干燥装置包括脱水干燥装置a、脱水干燥装置b；

所述裂解装置包括依次连接的一级裂解反应器、二级裂解反应器、三级裂解反应器；在一级裂解反应器设有进料口，在三级裂解反应器内设有出料口；各级裂解反应器内具有双螺杆搅拌装置，实现物料从裂解反应器入口到出口的输送，所述裂解装置的这三个裂解反应器通过各级裂解反应器高温烟气循环管路连接，所述裂解装置的这三个裂解反应器与各级裂解反应器的送热风机连接，所述一级裂解反应器、二级裂解反应器之间通过螺旋强制喂料输送机实现物料从一级裂解反应器到二级裂解反应器的强制输送，二级裂解反应器到三级裂解反应器之间也是通过螺旋强制喂料输送机实现物料从二级裂解反应器到三级裂解反应器的强制输送；所述裂解装置的三个裂解反应器上部均设有裂解气体出口，后接裂解气冷凝装置，实现三个裂解反应器气体的独自回收；各级裂解反应器之间都有一套独立的供热和烟气循环系统，各级裂解反应器之间相互独立；裂解装置的烟气统一经烟气处理装置处理后排放；

所述导热介质回收装置包括灰分分离器，裂解灰分和固态导热介质的混合物料从最后一级裂解器即三级裂解反应器中一起排出，进入到灰分分离器中，灰分分离器中分离螺杆在分离器电机带动下旋转进而驱动混合物料向左移动，灰分分离器机筒下半部分为多孔结构设计，且孔的直径小于固态导热介质的直径，混合物料在被分离螺杆搅动并向左移动的过程中，灰分通过设置在灰分分离器机筒上小孔下落至漏斗中，进而通过灰分出口排出；固态导热介质在分离螺杆驱动下逐渐被清理干净并被输送到灰分分离器的固态导热介质出口处；提升器的进口端与灰分分离器的固态导热介质出口端由连接法兰连接，固态导热介质进入提升器的进口端由提升螺杆旋转带动向上爬升，提升螺杆由提升电机驱动，固态导热介质被提升器提升到一级裂解反应器的入口处，与废旧有机高分子材料一起进入一级裂解反应器进行循环利用；混合物料入口下方与灰分分离器机筒连接，灰分分离器机筒下方置有漏斗，漏斗下方具有灰分出口，灰分分离器机筒内置有分离螺杆，所述分离器电机置于灰分分离器机筒的左侧，所述分离螺杆由置于左侧的分离器电机驱动，所述灰分分离器机筒左下侧与连接法兰连接，连接法兰与提升器机筒固定连接，提升器机筒上侧底部设置有固态导热介质出口，提升器机筒内具有提升螺杆，由上部的提升电机驱动；

所述裂解装置的各级裂解反应器包括双螺杆自清洁热解器，热解器筒体，定位法兰，支架，电机以及传动装置；所述双螺杆自清洁热解器为采用两端支撑的完全啮合自清洁式双螺杆热解装置，包括旋向相反、异向转动、较小导程、完全啮合的双螺杆搅拌装置，即右旋螺杆和左旋螺杆；所述传动装置的连接关系为：联轴器连接齿轮轴与螺杆，齿轮轴向右与齿轮，轴承座，联轴器连接，密封装置将联轴器和相互啮合的右旋螺杆和左旋螺杆密封，所述支架向上支撑热解器筒体，热解器筒体内置有右旋螺杆和左旋螺杆，进料口在下方连接密封装置，裂解气体出口连接在密封装置的左侧和中部区域，出料口连接在热解器筒体上，与右旋螺杆，左旋螺杆和热解器筒体形成的空间连通，传动带连接齿轮轴与电机，裂解气体出口将热解产生气体分流导出以回收利用；热解器筒体内设有温度传感器，实时监测热解温度，进行精确控制；热解器筒体外覆有电磁加热装置；

所述脱水干燥装置a为一级单螺杆脱水挤出机、脱水干燥装置b为二级干燥进料挤出机；通过一级单螺杆脱水挤出机中异型螺杆实现高效脱水，二级干燥进料挤出机实现干燥及连续进料功能，两者相互连接；

一级单螺杆脱水挤出机异型螺杆采用等深变距设计，矩形螺槽，压缩比大于5；

通过二级干燥进料挤出机专用螺杆，实现强制喂料，杜绝空气进入所述裂解装置，实现裂解进料连续化过程中的密封；

一级单螺杆脱水挤出机的出料口同二级干燥进料挤出机的挤出进料口垂直连接；

导热介质形状为正三面体，在裂解装置内盛有导热介质，导热介质随物料一起运动，直至三级裂解反应器出口处排出，经导热介质回收装置重新输送到一级裂解反应器内；

在各级裂解反应器高压气流作用下夹杂无机杂质随裂解气进入裂解气冷凝装置，裂解气冷凝收集过程中首先通过重油分离器，使大部分无机杂质沉降；未沉降的裂解气进入裂解管的换热器，最终进入油品收集罐，未冷凝的裂解气从油品收集罐中收集待用；各级裂解反应器的裂解气输送管分别与各自的重油分离器连接，换热器分别与各自的重油分离器连接，裂解管的换热器分别与各自的油品收集罐连接；

所述裂解气回用燃烧装置包括燃烧器、裂解气输送管路、安全阀、控压装置；

所述烟气处理装置包括喷淋塔、风机、光氧催化裂解装置；

所述方法包括以下步骤：

(1)废旧有机高分子材料的前期处理：废旧有机高分子材料经过风选、破碎等工艺过程，筛除石头、铁屑等其他无机杂质；

(2)废旧有机高分子材料脱水干燥工艺：经过初步筛选的废旧有机高分子材料进行脱水干燥处理；其中，所述脱水干燥工艺包括低温高效脱水工艺和干燥进料工艺；所述低温高效脱水工艺主要在一级单螺杆脱水挤出机内进行脱水，脱水温度设定为60℃；干燥进料工艺主要在二级干燥进料挤出机内进行，经过一级单螺杆脱水挤出机脱水后的废旧有机高分子材料连续进入二级干燥进料挤出机进行干燥，干燥温度设定在200℃，经过干燥的废旧高分子材料在二级干燥进料挤出机内连续输送到裂解装置内；

(3)废旧高分子材料分段催化裂解工艺：废旧高分子材料是一种多组分混合的复杂有机材料体系，该裂解工艺根据各组分的分解温度不同，分为多段催化裂解工艺过程，其中PVC分解温度250℃，295℃反应速度最快；ABS、PP、PE分解温度350℃，450℃分解速度最快，高密度交联有机固体废弃物分解温度480℃，550℃分解反应最快；

根据这些组分的分解温度设定一级裂解反应器、二级裂解反应器、三级裂解反应器的裂解温度分别为300℃、450℃、550℃，经过干燥脱水后的废旧有机高分子材料，进入一级裂解反应器；剩余有机高分材料熔体通过一级裂解反应器与二级裂解反应器之间的强制喂料输送机进入二级裂解反应器；通过二级裂解反应器与三级裂解反应器之间的强制喂料输送机进入三级裂解反应器；

(4)经过共三级裂解反应器产生的裂解气体，进行冷凝收集；

(5)通过导热介质的运动，带动熔体物料的运动，防止熔体在裂解反应器壁及螺杆上静止不动而结焦；该导热介质在经过三级裂解反应器后有单独的导热介质回收装置回收导热介质进入一级裂解反应器内，使其不会随着裂解碳排出；

(6)经过共三级裂解反应器后产生的裂解碳经过裂解碳回收装置连续排出，该裂解碳回收装置主要配有三级冷却输送机，其中在输送过程中设定冷却水温度为室温，三级冷却输送机分别长2米，使裂解碳经过冷却后降低其温度，然后输送到裂解碳回收仓；

(7) 裂解过程的高温环境主要由燃烧器加热燃烧室内的温度，然后通过高温烟气加热裂解装置，其中一级裂解反应器通过电加热的方式进行供热，同时裂解产生的裂解气供三级裂解反应器使用；

(8)燃烧器加热的高温烟气经过裂解反应器后还有大部分的热量的高温烟气分为三部分回用，一是用于废旧有机高分子材料的脱水加热；二是用于废旧高分子材料的干燥加热；三是回用到燃烧室内；

(9)烟气经过循环利用后必须经过处理后排放，烟气处理装置主要有喷淋塔、风机、光氧催化裂解装置一系列环保装备组成，使其排放满足国家标准要求。