一种废旧车载储氢瓶回收装置及回收工艺的制作方法

1.本发明属于混合动力新能源汽车用供氢系统技术领域，具体涉及一种废旧车载储氢瓶回收装置及回收工艺，用于废旧车载碳纤维复合材料储氢瓶的回收。


背景技术：

2.当前氢能源正迈向规范化及规模化发展阶段，氢燃料汽车作为氢能源发展的有效突破口，必然会使用到储存氢气的碳纤维储氢瓶。另一方面，随着氢燃料汽车使用规模逐渐的扩大及储氢瓶安全使用寿命的终结，车载氢气瓶的回收也会变得尤为重要。然而，现有回收装置要么对装置要求过高，要么在回收过程中产生粉尘颗粒物以及废气污染空气等。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的废旧车载储氢瓶回收装置，实现对废旧储氢瓶环保、批量、高效地处理，本发明还提供了一种废旧车载储氢瓶回收工艺。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种废旧车载储氢瓶回收装置，包括反应池、喷淋机构、干燥箱、溶剂回收机构和循环泵，所述喷淋机构安装在反应池的上端，干燥箱位于反应池的下方，反应池通过管道与干燥箱连通，干燥箱通过管道与溶剂回收机构连通，循环泵的一端与溶剂回收机构连通，循环泵的另一端与喷淋机构连通。
5.进一步的，所述回收装置还包括增高台架和反应池支架，反应池支架的底端安装在增高台架的上方，反应池连接在反应池支架的顶端，干燥箱位于增高台架的下方，反应池的底部设有混合料出料口，混合料出料口通过混合料出料管道穿过增高台架与干燥箱连通。
6.进一步的，所述反应池的外周设有防护隔热罩，防护隔热罩与反应池之间设有加热腔，反应池内部设有反向防护罩，反向防护罩位于反应池中心位置。
7.进一步的，所述反应池内设有若干个储氢瓶固定桩，储氢瓶固定桩分布设置在反向防护罩的周围，反向防护罩内设有若干个超声波换能器和超声波电源，超声波换能器设置在反向防护罩的内壁上，超声波换能器下端与超声波电源连接。
8.进一步的，所述干燥箱内设有固定加热板和树脂收集盘，固定加热板上下交错连接在干燥箱的内壁上，树脂收集盘放置在固定加热板上，干燥箱的右上方设有蒸汽出口，蒸汽出口穿过增高台架与蒸汽管道连接，蒸汽管道远离蒸汽出口的一端溶剂回收机构连接。
9.进一步的，所述溶剂回收机构包括壳体和冷凝管，冷凝管位于壳体中，冷凝管的下端设有冷却液进口，冷凝管的上端设有冷却液出口，冷却液进口和冷却液出口均穿出壳体，冷凝管通过冷却液进口和冷却液出口与外部冷却系统连通。
10.进一步的，所述喷淋机构可拆卸式装配在反应池的上方，喷淋机构内均匀设有喷淋头，喷淋机构上方设有有机溶剂进料口，有机溶剂进料口与喷淋头连通，有机溶剂进料口的一端设有水蒸气出口，有机溶剂进料口的另一端设有有机溶剂管道。
11.进一步的，所述溶剂回收机构的底部设有溶剂出料口，溶剂出料口通过有机溶剂管道#段与循环泵连通，循环泵上端通过有机溶剂管道#段和有机溶剂管道与有机进料口连接。
12.基于上述废旧车载储氢瓶回收装置，本发明还涉及一种废旧车载储氢瓶回收工艺，所述废旧车载储氢瓶回收工艺为：将待处理废旧车载储氢瓶固定于储氢瓶固定桩上，通过喷淋机构向反应池中加入60l混合料，其中高锰酸氧化剂浓度选为50％，加入量为200升，二氯甲烷溶剂加入量为400升，并启动循环加热油将反应池温度加热升至90℃，并开启超声波换能器，反应个小时后完成环氧树脂的溶解，将反应后的混合液体放入干燥箱中，然后开启固定加热板加热至130℃以回收裂解后的树脂，同时溶剂挥发至溶剂回收机构中，在冷凝管中冷凝液的作用下冷凝成液体被后期循环利用。
13.进一步的，所述废旧车载储氢瓶回收工艺具体过程包括：
14.第一步：关闭所有手动阀，打开喷淋机构，并将待处理的废旧车载储氢瓶固定于储氢瓶固定桩上；
15.第二步：将催化剂与有机溶剂混合溶液倒入反应池中，并将喷淋机构盖住反应池；
16.第三步：将热油进口与冷油出口接入外部热油循环系统，加热腔内部热油对反应池进行加热；
17.第四步：打开超声波电源超声波换能器开始工作，直至树脂溶解完全；
18.第五步：打开混合料出口处的混合料出口手动阀，使反应后的混合液体流入干燥箱内部的树脂收集盘中，混合液体充满最上端一个树脂收集盘后，混合液体会继续流入次最上端的树脂收集盘中，依次进行下去直到树脂全部流入干燥箱；
19.第六步：打开水蒸气出口，加热腔继续加热，将反应后的纤维干燥；
20.第七步：待树脂全部流入干燥箱后，打开蒸汽进口手动阀，并关闭混合料出口手动阀，然后启动固定加热板，温度升至合适温度，将溶剂蒸发完全；
21.第八步：待溶剂蒸发完全后，关闭蒸汽进口手动阀，并通过抽推把手将树脂收集盘取出，并收集树脂。
22.第九步：将冷凝管、冷却液进口及冷却液出口接入冷却液接口，待蒸汽进入溶剂回收机构冷凝，该溶剂以备二次使用；
23.第十步：第九步完成后，关闭蒸汽进口手动阀，并打开废气收集口手动阀，以将废气排入废气回收站；
24.第十一步：第二次处理废旧储氢气瓶，打开喷淋机构，将待处理废旧储氢气瓶固定在储氢瓶固定桩上；
25.第十二步：打开溶剂出料口手动阀，打开水蒸气阻断手动阀，关闭水蒸气出口手动阀；
26.第十三步：通过溶剂回收机构观察口加入消耗性氧化剂；
27.第十四步：打开循环泵，将溶剂与消耗性氧化剂通过喷淋机构注入到反应池中，进入下一次废旧储氢瓶处理过程。
28.采用本发明技术方案的优点为：
29.本发明采用功能模块化方案处理废旧储氢气瓶，工艺简单环保高效，处理过程实现流水化操作，其中处理过程中产生的废气可通过废气口连接废气收集器集中回收。
附图说明
30.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
31.图1为本发明废旧车载储氢瓶回收装置结构示意图；
32.图2为本发明反应池俯视示意图；
33.图3为本发明喷淋机构示意图；
34.图4为本发明回收工艺流程图。
35.上述图中的标记分别为：1、增高台架；2、反应池支架；3、反应池；4、外隔热防护罩；5、加热腔；6、反向防护罩；7、换能器；8、超声波电源；9、储氢瓶固定桩；10、喷淋机构；11、混合料出料口；12、混合料出料管道；13、干燥箱；14、固定加热板；15、树脂收集盘；16、蒸汽出口；17、蒸汽管道；18、溶剂回收机构；19、循环泵；20、有机溶剂进料口；21、水蒸气出口；22、有机溶剂管道；23、热油进口；24、冷油出口；25、混合料出口手动阀；26、水蒸气出口手动阀；27、反应池观察口；28、抽推把手；29、蒸汽进口；30、蒸汽进口手动阀；31、废气收集口；32、废气收集口手动阀；33、有机溶剂回收机构观察口；34、溶剂回收装置支架；35、溶剂出料口；36、溶剂出料口手动阀；37、有机溶剂管道1#段；38、水蒸气阻断手动阀；39、有机溶剂管道2#段、40、冷凝管；41、冷却液进口；42、冷却液出口。
具体实施方式
36.在本发明中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”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，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.如图1至图4所示，一种废旧车载储氢瓶回收装置，包括反应池3、喷淋机构10、干燥箱13、溶剂回收机构18和循环泵19，所述喷淋机构10安装在反应池3的上端，干燥箱13位于反应池3的下方，反应池3通过管道与干燥箱13连通，干燥箱13通过管道与溶剂回收机构18连通，循环泵19的一端与溶剂回收机构18连通，循环泵19的另一端与喷淋机构10连通。本发明采用功能模块化方案处理废旧储氢气瓶，工艺简单环保高效，处理过程实现流水化操作，其中处理过程中产生的废气可通过废气口连接废气收集器集中回收。
38.回收装置还包括增高台架1和反应池支架2，反应池支架2的底端安装在增高台架1的上方，反应池3连接在反应池支架2的顶端，干燥箱13位于增高台架1的下方，反应池3的底部设有混合料出料口11，混合料出料口11通过混合料出料管道12穿过增高台架1与干燥箱13连通。混合料出料管道12靠近混合料出口端11设有混合料出口手动阀25。
39.反应池3的外周设有防护隔热罩4，防护隔热罩4与反应池3之间设有加热腔5，反应池3内部设有反向防护罩6，反向防护罩6位于反应池3中心位置。防护隔热罩4右下端设有热油进口23，防护隔热罩4左上端设有冷油出口24。
40.反应池3内设有若干个储氢瓶固定桩9，储氢瓶固定桩9分布设置在反向防护罩6的周围，反向防护罩6内设有若干个超声波换能器7和超声波电源8，超声波换能器7设置在反向防护罩6的内壁上，超声波换能器7下端与超声波电源8连接。
41.干燥箱13内设有固定加热板14和树脂收集盘15，固定加热板14上下交错连接在干
燥箱13的内壁上，树脂收集盘15放置在固定加热板14上，干燥箱13的右上方设有蒸汽出口16，蒸汽出口16穿过增高台架1与蒸汽管道17连接，蒸汽管道17远离蒸汽出口16的一端溶剂回收机构18连接。树脂收集盘15的一端设有抽推把手28，方便树脂收集盘15的取出和放入。
42.溶剂回收机构18包括壳体43和冷凝管40，冷凝管40位于壳体43中，冷凝管40的下端设有冷却液进口41，冷凝管40的上端设有冷却液出口42，冷却液进口41和冷却液出口42均穿出壳体43，冷凝管40通过冷却液进口41和冷却液出口42与外部冷却系统连通。溶剂回收机构18顶端设有蒸汽进口29，蒸汽进口29左端设有蒸汽进口手动阀30，蒸汽进口29右端设有废气收集口31，废气收集口31设有废气收集口手动阀32，蒸汽进口29侧端设有有机溶剂回收机构观察口33，溶剂回收机构18下方连接有溶剂回收机构支架34。
43.喷淋机构10可拆卸式装配在反应池3的上方，喷淋机构10内均匀设有喷淋头，喷淋机构10上方设有有机溶剂进料口20，有机溶剂进料口20与喷淋头连通，有机溶剂进料口20的一端设有水蒸气出口21，有机溶剂进料口20的另一端设有有机溶剂管道22。水蒸气出口21设有水蒸气出口手动阀26，喷淋机构10侧围设有反应池观察口27。
44.溶剂回收机构18的底部设有溶剂出料口35，溶剂出料口35通过有机溶剂管道2#段39与循环泵19连通，循环泵19上端通过有机溶剂管道1#段37和有机溶剂管道22与有机进料口20连接。有机溶剂管道1#段37靠近有机进料口20设有水蒸气阻断手动阀38，溶剂出料口35一端设有溶剂出料口手动阀36。
45.增高台架1的左上端连接有反应池支架2，反应池支架2上方连接反应池3，反应池3外周设有防护隔热罩4，防护隔热罩4与反应池3之间设有加热腔5，反应池3内部设有反向防护罩6，反向防护罩6设有若干个超声波换能器7，超声波换能器7下端连接超声波电源8，反向防护罩6底端周围设有若干个储氢瓶固定桩9，反应池3上端连接喷淋机构10，反应池3下端设有混合料出料口11，混合料出料口11连接有混合料出料管道12，混合料出料管道12穿过增高台架1连接干燥箱13，干燥箱13用于对树脂的收集，干燥箱13内部设有若干个交错的固定加热板14，固定加热板14上放有树脂收集盘15，干燥箱13右上方设有蒸汽出口16，蒸汽出口16穿过增高台架1连接蒸汽管道17，蒸汽管道17远离蒸汽出口16端连接溶剂回收机构18，溶剂回收机构18底部连接有循环泵19。
46.废旧车载储氢瓶待处理部分主要是：增强相纤维和基体相环氧树脂，其中：增强相纤维为：碳纤维、玻璃纤维；基体相环氧树脂为：双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂。
47.本发明采用功能模块化方案处理废旧储氢气瓶，工艺简单环保高效，处理过程实现流水化操作，其中过程中废气可通过废气口连接废气收集器集中回收。
48.本发明还涉及一种废旧车载储氢瓶回收工艺，将待处理废旧车载储氢瓶固定于储氢瓶固定桩9上，通过喷淋机构10向反应池3中加入60l混合料，其中高锰酸氧化剂浓度选为50％，加入量为200升，二氯甲烷溶剂加入量为400升，并启动循环加热油将反应池温度加热升至90℃，并开启超声波换能器，反应3个小时后完成环氧树脂的溶解，将反应后的混合液体放入干燥箱中，然后开启固定加热板14加热至130℃以回收裂解后的树脂，同时溶剂挥发至溶剂回收机构18中，在冷凝管中冷凝液的作用下冷凝成液体被后期循环利用。
49.混合料为：氧化剂与溶剂混合液；氧化剂为：高锰酸、高氯酸、高碘酸中的一种或几
种；高锰酸浓度为40-60％，高氯酸浓度为40-75％，所高碘酸浓度为30-75％。溶剂为：丙醇、丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯其中的一种或几种。氧化剂与溶剂体积比在0.01-0.6:1，处理温度优选30-120℃。
50.废旧车载储氢瓶回收工艺具体过程包括：
51.第一步：关闭所有手动阀，打开喷淋机构10，并将待处理的废旧车载储氢瓶固定于储氢瓶固定桩9上；
52.第二步：将催化剂与有机溶剂混合溶液倒入反应池3中，并将喷淋机构10盖住反应池3；
53.第三步：将热油进口23与冷油出口24接入外部热油循环系统，加热腔5内部热油对反应池3进行加热；
54.第四步：打开超声波电源8超声波换能器开始工作，直至树脂溶解完全；
55.第五步：打开混合料出口处的混合料出口手动阀，使反应后的混合液体流入干燥箱13内部的树脂收集盘15中，混合液体充满最上端一个树脂收集盘15后，混合液体会继续流入次最上端的树脂收集盘15中，依次进行下去直到树脂全部流入干燥箱13；
56.第六步：打开水蒸气出口21，加热腔5继续加热，将反应后的纤维干燥；
57.第七步：待树脂全部流入干燥箱13后，打开蒸汽进口手动阀30，并关闭混合料出口手动阀25，然后启动固定加热板14，温度升至合适温度，将溶剂蒸发完全；
58.第八步：待溶剂蒸发完全后，关闭蒸汽进口手动阀30，并通过抽推把手28将树脂收集盘15取出，并收集树脂。
59.第九步：将冷凝管、冷却液进口及冷却液出口接入冷却液接口，待蒸汽进入溶剂回收机构18冷凝，该溶剂以备二次使用；
60.第十步：第九步完成后，关闭蒸汽进口手动阀30，并打开废气收集口手动阀32，以将废气排入废气回收站；
61.第十一步：第二次处理废旧储氢气瓶，打开喷淋机构10，将待处理废旧储氢气瓶固定在储氢瓶固定桩9上；
62.第十二步：打开溶剂出料口手动阀36，打开水蒸气阻断手动阀38，关闭水蒸气出口手动阀26；
63.第十三步：通过溶剂回收机构观察口33加入消耗性氧化剂；
64.第十四步：打开循环泵19，将溶剂与消耗性氧化剂通过喷淋机构10注入到反应池3中，进入下一次废旧储氢瓶处理过程。
65.第n+1次≥1处理方式区别与第一次的地方：溶剂可通过循环泵从溶剂回收机构18转入反应池3中。
66.以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。