城市塑料垃圾处理设备(POET技术)系统组成
POET技术的目的是使各种不同塑料垃圾的混合物,经过风选,磁选后,再经过三种不同的、厌氧的、组合裂解方式,在严格的除氯、除硫、除氮的技术条件下,生产出高热值,洁净型轻燃油。该种产品不仅能为本系统提供能源,同时也可广泛应用于工业之中。
该技术共分十个主要部分:
1. 自动供料系统
2. 自动进料系统
3. 热裂解系统
4. 除氯系统
5. 排渣系统
6. 催化裂解系统
7. 冷却系统(含LPG回收系统)
8. 自动供热系统
9. 冷裂解系统
10.自动控制系统(含检测、监测等功能)
上述十个主要系统构成了从固态的混合塑料垃圾转变为高热值、洁净型、轻质工业用燃油的框架。
塑料通过防泄露进料系统后,通过热裂解、催化裂解,在环境压力、工业温度和厌氧的条件下,逐步形成小分子的、不饱和烯烃构成主要成分的气态烃,并使残渣分离。经过冷却分离后,在常温、常压下不能形成液态烃的物质,共同形成LPG,并通过回收系统给整个系统补充热能;获得的液态烃即为工艺产品。而进一步的冷裂解,可使该燃油的质量提升,适合市场的销售,同时也为本工艺提供燃烧能源。
设备系统基本组成
1. 自动供料系统:
根据塑料垃圾的物理性质可分为硬塑料和软塑料,两种不同的塑料垃圾,导致两种不同的供料方式:
A. 气提式供料:针对粉碎后的硬质塑料,利用空吸原理,将其送至进料系统的料斗中。在严格控制气流速度条件下,保持单位时间内的供料量。
B. 斗式循环供料:针对不粉碎或粉碎后的软塑料,利用斗式循环的方法将其送至进料传送带系统的料斗中。可预定的料斗的容积与循环速度,确定单位时间内的供料量。
2. 自动进料系统:(以下进料系统的主要技术诀窍在于防止高温气体的泄露)
针对硬塑料和软塑料的不同,进料时也采取了两种不同的方式:
A. 星型进料系统:由数个叶片将放料空间分成数个小空间,呈星状,随着叶片的旋转,由料斗进入各个小空间的塑料,先后进入安置在其下方的螺旋推进器中,在螺旋的推动下,将粉碎的硬质塑料进入热裂解反应器。由于采取了双层封闭措施,故确保了高温气体不会泄露。
B. 针对软塑料垃圾的进料,本公司尚有两种方式:
1.)螺杆式进料系统:由料斗进入该系统的塑料,在螺杆的推动下,通过一段特殊的封闭管道,进入热裂解反应器。由于封闭管道的作用,确保加料过程中,高温气体不会泄露。
2.)悬臂式液压进料系统:由料斗进入该系统的塑料,被半圆式悬臂压盖压入半圆式底部,并留存在与底部形成的圆筒中,再由其内的活塞将塑料推入热裂解反应器中。这中间仍有一段特殊的封闭管道,故也可确保加料过程中高温气体不会泄露。
3. 热裂解系统:热裂解系统是指用一个特种耐酸、耐高温钢材制成的圆柱型反应器,与其他设备连接,形成厌氧条件下的连通器;其外部由耐火材料制成的炉套,用以提供热能,确保其内部的温度控制在270-550度。通过进料系统进入反应器的塑料,迅速从固态转变为液态,其中有20-30%的液态迅速生为气态(气体成分:炭、氢元素组成的烃,少量的水蒸气等。)该系统在环境压力和270-550度的反应条件下,可以使塑料裂解成小于高分子聚合物的链状化合物。
4. 除氯系统:用特种耐酸、耐高温钢材制成的圆柱形反应器,构成了环境压力下的除氯系统的主要框架,其外部用耐火材料制成的炉套为反应器内提供400-450度的反应条件,其内放置特种置换剂,用以固化裂解气体中含有的氯。其主要的功能是,接收来自热裂解后的气态烃,并在高温下有效地除去氯元素之后,将无氯的气态烃输送到催化裂解系统中。该系统由两套相同的反应器组成,用以切换。当反应器中的置换剂趋于饱和时,一个反应器可切换到另一个相同的反应器中,以继续接收热裂解后的高温气态烃,从而保证连续生产。饱和的置换剂将通过高温氮气和氧化作用快速复元,以备下次切换。而由此生成的氯,用户可制成氯气,或制成氯的化合物(如:清洗剂等),作为副产品出售。
5. 排渣系统:用特种耐酸、耐高温材质制造的一个排渣系统,其外部是用耐火材料制成的燃烧室,为本系统提供450-500度的反应条件。由热裂解系统流出的未被汽化的液态烃类物质,通过特种的节流装置,导入该系统,由于系统内可控的液体流速,确保了其内的液态烃全部汽化,进而将剩余的粉状残渣分离并排出。连续的、均匀的、排渣是保证整个工艺生产的必要条件。用户可将残渣作为副产品直接进行销售。
6. 催化裂解系统:用耐酸、耐高温的钢材制造的圆柱形反应器,其内有放置特殊催化剂的数根钢管管板,其外部仍是由耐火材料制成的燃烧室,此燃烧室与热裂解系统的燃烧室相通。由热裂解系统提供的烟气进入壳程为催化剂加热,通过进气孔接收来自热裂解和排渣系统的气态烃,气态烃进入管程在特殊催化剂的作用下,气态烃得到了进一步的裂解,使其基本上转变为C8-C18的烃类物质,并进入冷却系统。
7. 冷却系统:由循环水泵排出的水,自动循环,在三级冷凝器的作用下,使能够在常温常压下转为液态烃的物质全部形成燃油,而不能转为液态的轻烃类物质不凝气体,则以LPG的形式进入LPG收集器,并沿导管被回收和返回燃烧系统,以补充本生产线的热量需求。
8. 自动供热系统:这是一组自动点火、自动燃烧的全面供应热能的装置,服务于热裂解、催化裂解、和脱氯系统,可以根据各个监控点的温度需要,自动调节静区、火焰长度、火力大小、送风量等;进而确保反应的完全。各个系统的燃烧需求,可按照工艺参数、要求,予设计算机燃烧曲线程序,保证热量的平衡和谐调。
9. 低温裂解系统:从冷却器分离出来的液态烃,进入该系统。由于原料是由塑料垃圾构成的,因此,在环境压力和厌氧的条件下,通过前述两段裂解后,该系统内产生了由C8-C18 的直链和部分环链组成的单链烷烃和双键的不饱和烯烃产品,该产品不可避免的会有少量的S、N等元素单质或化合物存在。这样的产品作为能源燃烧时,可能产生 Sox、Nox等有害气体。为此,在本系统的液态烃,在该裂解工艺下,一方面减少双键不饱和烃的数量、增加轻组成分;另一方面以化合物的形式固化S、N等元素,使终端产品的使用不会产生污染。
10. 自动控制系统:用以自动控制全系统必要部位的温度、压力、流量、气体或液体阀门;控制电机和各种泵的启停;自动检测、监测各部分的异常情况,并自动报警。
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