一种提高热解油品质的废弃有机聚合物颗粒热解系统

本发明涉及固体废弃物无害化、资源化利用，尤其是涉及一种提高热解油品质的废弃有机聚合物颗粒热解系统。

背景技术：

1、随着我国经济的发展，以废树脂板，废塑料和废橡胶为主的典型废弃有机聚合物产量日益增多，该类废弃物具有难降解、对环境污染大的特点，但是其主要由碳、氢、氧等元素组成，有较高热值，可以被资源化再利用，具有很好的经济价值。

2、现有的废弃有机聚合物资源化利用方式主要是热解，将废弃有机聚合物在无氧环境下热解为固体炭黑、热解油和不凝气。热解方式有微负压热解，催化热解，加氢热解等，采用的装置以回转窑和移动床为主。如公开号为cn103524781a的中国专利文献公开了一种废塑料橡胶处理回转窑热裂解系统，采用回转窑裂解器对废旧的塑料橡胶进行分解处理；公开号为cn104772103a的中国专利文献公开了一种移动式热解反应设备，包括热解反应室、位于热解反应室内的热源床体及与热源床体相配合的移动组件，有利于实现热解工艺的连续化生产。

3、由于废弃有机聚合物颗粒导热性能差，为了提高热解率，一般采用提高热解温度的方式，导致热解油气在高温下重构，降低了热解油的产率。目前热解油气的冷凝采用低温水冷的方式，将热解油气中液相组分一次性全冷凝下来，导致热解油的闪点低，存储和运输成本高。一般废弃有机聚合物颗粒中含有1％～2％的水分，热解后冷凝到热解油中，导致热解油中含水，且热解油组分复杂，油中的水容易乳化，较难分离。

技术实现思路

1、针对目前废弃有机聚合物颗粒热解油的产率低，闪点低和热解油含水等问题，本发明提供了一种提高热解油品质的废弃有机聚合物颗粒热解系统，可以提高热解油的产率和闪点，并降低热解油的含水率，实现废弃有机聚合物的高效、高附加值资源化利用。

2、一种提高热解油品质的废弃有机聚合物颗粒热解系统，包括：

3、锥形料斗，用于存储废弃有机聚合物颗粒，锥形料斗的底部连接预热螺旋；

4、预热螺旋，用于通过导热油对废弃有机聚合物颗粒进行均匀预热，预热过程中脱除废弃有机聚合物颗粒中的水分，导热油温度180℃～200℃，预热后废弃有机聚合物颗粒温度为140℃～160℃；

5、水分抽吸模块，用于将预热螺旋中废弃有机聚合物颗粒预热蒸发出的水分抽吸到热风炉，同时将废弃有机聚合物颗粒卸料至废弃有机聚合物颗粒热解模块；

6、废弃有机聚合物颗粒热解模块，用于将废弃有机聚合物颗粒在400～450℃的较低温度下热解为炭黑和热解油气，并分别通过炭黑出口和热解油气出口输送给炭黑高温活化模块和热解油气控温切割模块；

7、炭黑高温活化模块，用于将废弃有机聚合物颗粒热解模块输出的炭黑进行高温研磨活化；

8、热解油气控温切割模块，用于通过调节导热油的温度来控制热解油气的高温冷凝温度为170℃～190℃，提高冷凝油的闪点≥60℃，使高闪点油冷凝，低闪点油气进入热解油气冷凝模块进一步冷凝；

9、热解油气冷凝模块，用于冷凝从热解油气控温切割模块输出的低闪点油气中的液相组分，并对冷凝油雾进行气液分离；

10、负压风机，用于将热解油气冷凝模块处理后的不凝气抽吸到热风炉，保持废弃有机聚合物颗粒在微负压下热解；

11、热风炉，用于燃烧负压风机输送的不凝气，产生高温烟气为废弃有机聚合物颗粒热解模块提供热量；

12、导热油循环模块，通过导热油吸收废弃有机聚合物颗粒热解模块输出的烟气余热以及热解油气控温切割模块中热解油气的余热，用于实现热解油气控温切割模块中热解油气的控温切割和预热螺旋中废弃有机聚合物颗粒的脱水预热；

13、烟气循环模块，通过控制废弃有机聚合物颗粒热解模块输出的部分烟气与热风炉输出的高温烟气混合后输入废弃有机聚合物颗粒热解模块，用于降低进入废弃有机聚合物颗粒热解模块的烟气温度，提高烟气量，使热解温度均匀。

14、为了保证废弃有机聚合物颗粒预热效果，优选地，所述的预热螺旋包括物料输送螺旋、套设在物料输送螺旋外部的导热油加热夹套、与物料输送螺旋输入端固定的变频电机以及设置在物料输送螺旋出口端的废弃有机聚合物颗粒温度测点；通过导热油循环模块调节导热油加热夹套中导热油的温度和流量来控制废弃有机聚合物颗粒预热后的温度。

15、为了避免废弃有机聚合物颗粒在预热过程中发生热解，优选的采用导热油进行预热，控制导热油温度在180℃～200℃。由于导热油的热容量大，废弃有机聚合物颗粒含水率低，在预热过程中导热油的温降小，预热螺旋段的温度较均匀，避免了局部高温导致废弃有机聚合物颗粒发生热解。另一方面预热导热油的热量主要来自尾部烟气余热，可降低排烟温度，提高烟气热量的利用率，实现烟气热量的分级利用。

16、为了脱除废弃有机聚合物颗粒中的水分，优选地，所述的水分抽吸模块包括微负压风机、微压计和密封卸料阀，所述的密封卸料阀用于隔开预热螺旋和废弃有机聚合物颗粒热解模块，防止预热螺旋生成的水蒸气进入废弃有机聚合物颗粒热解模块。

17、由于废弃有机聚合物颗粒在预热过程中不可避免的会有少量轻质挥发分析出，用微负压风机抽吸蒸发出的水分和轻质挥发分，通过管道输送到热风炉去高温焚烧，避免挥发分外排造成环境污染和资源浪费。

18、为了提高热解油的产率，优选地，所述的废弃有机聚合物颗粒热解模块包括由内而外依次套设的中心烟气管、热解螺旋和夹套烟气管；

19、其中，热解螺旋的一端设有预热废弃有机聚合物颗粒入口，另一端设有热解油气出口和炭黑出口；中心烟气管和夹套烟气管的进口与热风炉出口设置的烟气混合器连接，中心烟气管和夹套烟气管的出口与导热油循环模块的导热油烟气换热器连接。

20、废弃有机聚合物颗粒经过预热螺旋后，其温度可达到140℃～160℃，热解所需的热量降低，采用中心和夹套同时加热，增加换热面积，以减小换热温差，降低热解温度(400℃～450℃)，抑制热解油气在高温下的重构，避免了热解油气二次热解为小分子气相组分，提高热解油产率。

21、为了提高热解油的闪点，优选地，所述的热解油气控温切割模块包括冷凝塔，所述的冷凝塔设有导热油冷却换热器、塔釜油温测点和塔釜液位计，冷凝塔的下部通过带有循环油泵的管路连接至冷凝塔上部设置的多个喷嘴组，冷凝塔的底部设有排油口，冷凝塔的顶部通过带冷凝塔出口油气温度测点的管路连接至热解油气冷凝模块。

22、热解模块出来的高温油气进入热解油气控温切割模块中高温冷凝，利用导热油调节塔釜中热解油的温度来控制排油口排出的热解油闪点，同时监测冷凝塔出口油气温度。为了使热解油气快速冷却，采用循环喷淋热解油强化换热的方式降低热解油气温度。为了实现冷凝塔的自动排油，采用塔釜液位计监测冷凝塔内油位。

23、为了保证热解油气控温切割模块中冷凝油的闪点≥60℃，塔釜内冷凝油的温度窗口下限要求≥165℃，优选的，在塔釜内布置盘管换热器，调节导热油流量控制冷凝油温度，根据冷凝油的闪点来调控冷凝油温度窗口。

24、为了降低不凝气中液相组分，优选地，所述的热解油气冷凝模块包括卧式塔釜以及设置在卧式塔釜上端的冷凝器和填料塔，热解油气控温切割模块的冷凝塔顶部通过管路连接至冷凝器的上端进口，填料塔的上端出口通过带负压风机的管路连接至热风炉；所述卧式塔釜设有液位计，卧式塔釜的底部设有排油口。

25、冷凝器采用水冷换热器，降低油气温度使液相组分冷凝成雾滴。填料塔中填充丝网填料，用来过滤冷凝的油雾。为了实现卧式塔釜的自动排油，采用卧式塔釜液位计监测卧式塔釜内油位。

26、热风炉燃烧不凝气产生高温烟气用于给废弃有机聚合物颗粒热解提供热量，具体的，热风炉包括不凝气管路、燃烧器、废气燃烧接口和烟气混合器。其中，水分抽吸模块抽出来的水蒸气及少量挥发分进入废气燃烧接口高温处理后排放，再循环的烟气和不凝气燃烧产生的高温烟气在烟气混合器中混合后进入废弃有机聚合物颗粒热解模块。由于废弃有机聚合物颗粒热解需要的烟气温度在600℃～700℃，而不凝气燃烧产生的烟气温度一般在1300℃～1500℃，所以需要混合冷空气或低温烟气来降温，为了降低不凝气用量，优选的选用还有余热的低温烟气。

27、为了利用烟气余热实现废弃有机聚合物颗粒的预热，优选地，所述的导热油循环模块包括导热油罐、油气分离器、导热油泵和导热油烟气换热器；

28、油气分离器的出口通过管路依次连接导热油泵、导热油冷却换热器、导热油烟气换热器、预热螺旋外部设置的导热油加热夹套后回到油气分离器的入口；

29、其中，所述的导热油泵与导热油烟气换热器之间通过带导热油量调节阀的管路连接；所述中心烟气管和夹套烟气管的出口通过管路汇合后分为两路，一路与导热油烟气换热器的烟气进口连接，另一路直接通过带换热器烟气旁路调节阀的管路与导热油烟气换热器的烟气出口连接；所述中心烟气管出口的管路上设有中心烟气量调节阀，夹套烟气管出口的管路上设有夹套烟气量调节阀。

30、导热油量调节阀用来控制进入热解油气控温切割模块中导热油量，从而达到控制冷凝油温的目的。换热器烟气旁路调节阀用来调节经过导热油烟气换热器的烟气量，从而调节预热导热油的温度，进而控制预热后废弃有机聚合物颗粒的温度。

31、所述的导热油泵、导热油量调节阀和换热器烟气旁路调节阀均与导热油循环控制器连接，导热油循环控制器的具体控制过程如下：

32、通过导热油量调节阀控制进入导热油冷却换热器的导热油量，来调节冷凝塔内油温，控制冷凝油闪点；进一步调节换热器烟气旁路调节阀的开度，控制经过导热油烟气换热器的高温烟气量，最终实现预热螺旋中的导热油温度在180℃～200℃。

33、为了提高烟气热量的利用率，优选地，所述的烟气循环模块包括高温风机、再循环烟气量调节阀和外排烟气口；所述导热油烟气换热器的烟气出口通过管路与高温风机连接后分为两路，一路与外排烟气口连接，另一路连接再循环烟气量调节阀后与热风炉出口设置的烟气混合器连接。

34、通过再循环烟气量调节阀来控制再循环烟气量，增加热解模块烟气量，减少排烟损失，同时也提高了废弃有机聚合物颗粒热解模块的温度均匀性。

35、所述的再循环烟气量调节阀与烟气循环控制器连接，烟气循环控制器的具体控制过程如下：

36、根据废弃有机聚合物颗粒热解模块的温度来调节再循环烟气量调节阀的开度，如果热解温度偏差不超过10℃，过高则降低烟气循环量，过低则增加烟气循环量；如果偏差超过10℃，过低则增加燃烧器负荷，过高则降低燃烧器负荷。

37、烟气循环控制器还对中心烟气量调节阀和夹套烟气量调节阀进行控制，首先对中心烟气管出口和夹套烟气管出口的温度差值设定一个预设差值(5～10℃)，如果中心烟气管出口与夹套烟气管出口的温度差大于预设差值，则降低中心烟气管的流量，增加夹套烟气管的流量；如果中心烟气管出口与夹套烟气管出口的温度差小于预设差值，则增加中心烟气管的流量，降低夹套烟气管的流量。

38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

39、本发明通过导热油预热一方面脱除废弃有机聚合物颗粒中的水分，从而大大降低热解油的含水率，另一方面降低热解温度，提高热解油产率；进一步采用导热油高温冷凝切割的方式提高热解油的闪点，降低其储存和运输成本，以实现废弃有机聚合物的高效、高附加值资源化利用；通过导热油循环模块的控制导热油的温度和流量，从而对热解油气控温切割模块中的冷凝油温以及预热螺旋预热后废弃有机聚合物颗粒的温度进行准确控制；通过烟气循环模块实现废弃有机聚合物颗粒热解模块的温度均匀性。