一种以废旧塑料为原料的皂液生产系统及方法 |
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| 申请号 | CN202311777559.0 | 申请日 | 2023-12-22 | 公开(公告)号 | CN117797728A | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 上海化工院环境工程有限公司; 上海化工研究院有限公司; | 发明人 | 张长波; 余锦涛; 马晓宇; 唐晓勇; 杨桂兰; 谭树波; 岑静; 轩宇宁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种以废旧塑料为原料的皂液生产系统及方法，生产系统包括蜡聚物反应炉、 温度 调节器、第一 过滤器 、皂聚物反应炉、第二过滤器，其中蜡聚物反应炉用于将废旧塑料颗粒加热反应生成气态的小分子蜡聚物；温度调节器与蜡聚物反应炉连接，将气态的小分子蜡聚物冷却为固态的小分子蜡聚物；第一过滤器与温度调节器连接；皂聚物反应炉与所述第一过滤器连接，皂聚物反应炉将分离出的固态的小分子蜡聚物进行催化反应，将蜡聚物逐渐转 化成 皂液；第二过滤器与所述皂聚物反应炉连接。与 现有技术 相比，本发明实现废旧塑料转化为皂液或其它 表面活性剂 ，从而实现废旧塑料资源化利用，是一种高效、绿色的资源化系统和方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种以废旧塑料为原料的皂液生产系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种以废旧塑料为原料的皂液生产系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及垃圾资源化利用技术领域，尤其是涉及一种以废旧塑料为原料的皂液生产系统及方法。 背景技术[0002] 随着科技不断进步，废塑料产量也在逐年提高，每年约有4亿吨废旧塑料需要及时处理，这些塑料的合理处置已成为一个生态及环保难题，加强废旧塑料回用已成为科学界的重要命题，同时回收塑料类别较多，精准分类已成为一大难点。目前废旧塑料处理的主要工艺为焚烧法，将塑料中热能回用，及将部分精准分类塑料重新加工制成再生塑料。但是还有比例塑料仍然无法得到妥善处理，这些塑料垃圾如何资源化处理被业内认为是垃圾处理领域的未来发展方向。 [0003] 专利“一种废旧塑料混合处理装置和一种废旧塑料混合处理系统”(CN201220000978.4)提供的方法包括以下步骤：本实用新型提供一种废旧塑料混合处理装置和一种废旧塑料混合处理系统，该混合处理装置包括机筒(，进料器，出料口，加热器，螺杆及电机，所述的机筒的一端外侧壁上设置进料器，机筒的另一端连接出料口，在进料器与出料口之间的机筒外侧壁上设置加热器，所述的螺杆的一端与电机连接，螺杆的另一端设在机筒内。该专利具有结构简单，对废旧塑料的处理效率高，且绿色环保的突出优点。但该专利仅仅对塑料进行简单热处理，并未对废旧塑料进行资源化处理，提高其附加值。 [0004] 专利“一种聚乙烯废旧塑料无害化处理系统及其处理方法”(CN201510346894)，该发明公开了一种聚乙烯废旧塑料无害化处理系统及其处理方法，传送带与物料梳理装置连接，物料梳理装置底部通过传送带与撕碎装置连接，撕碎装置与高速打击除杂重力落杂装置连接，高速打击除杂重力落杂装置与滚动筛连接，滚动筛与内置筒式吸尘器连接，内置筒式吸尘器与水浸泡箱连接，水浸泡箱与脱水装置连接，脱水装置与造粒装置连接，物料梳理装置与负压吸尘器连接，物料梳理装置底部设置有重杂质排出口，撕碎装置与负压吸尘器连接，高速打击除杂重力落杂装置与回收箱连接，该发明结构简单，操作方便，可以通过机械来实现原料的掺混，掺混效率高，原料混合均匀，同时可以除去掺混中的杂质，保证掺混料的质量，有非常好的实用价值。但该方法仅对单一种类塑料进行操作，无法将其它杂混废旧塑料资源化利用，变废为宝。 发明内容[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0008] 蜡聚物反应炉，用于将废旧塑料颗粒加热反应生成气态的小分子蜡聚物； [0009] 温度调节器，与所述蜡聚物反应炉连接，与所述蜡聚物反应炉通过喷淋液冷却，将气态的小分子蜡聚物冷却为固态的小分子蜡聚物； [0010] 第一过滤器，与所述温度调节器连接，通过第一过滤器将固态的小分子蜡聚物和喷淋液分离； [0011] 皂聚物反应炉，与所述第一过滤器连接，所述皂聚物反应炉将分离出的固态的小分子蜡聚物进行催化反应，将蜡聚物逐渐转化成皂液； [0012] 第二过滤器，与所述皂聚物反应炉连接，所述第二过滤器将料液通入到第二过滤器中进行催化剂和皂液的分离操作，经过分离的催化剂进行回用。 [0014] 所述蜡聚物反应炉上匹配设有加热器； [0015] 所述蜡聚物反应炉上设有气体吹扫口和吹扫气排口； [0016] 所述蜡聚物反应炉上匹配设有换热夹套和与所述换热夹套匹配连接的第一换热器。 [0017] 进一步地，所述蜡聚物反应炉通过气体中间室与所述温度调节器连接； [0018] 所述蜡聚物反应炉的顶部与气体中间室的底部匹配设有气孔。 [0019] 进一步地，所述气体中间室的顶部设有通气管，所述通气管伸入至所述温度调节器内部； [0020] 所述温度调节器包括温度调节器主体和设于温度调节器主体中的喷淋头，所述喷淋头将喷淋液输入温度调节器主体内部； [0021] 所述第一过滤器的输入端与所述温度调节器主体的输出端连接，所述第一过滤器的液体输出端与喷淋水泵连接，喷淋水泵与所述喷淋头连接，所述第一过滤器的固体输出端与所述皂聚物反应炉连接。 [0022] 进一步地，所述皂聚物反应炉中设有搅拌器，所述搅拌器通过马达驱动； [0023] 所述皂聚物反应炉上匹配设有加热器； [0025] 所述皂聚物反应炉上匹配设有换热夹套和与所述换热夹套匹配连接的第二换热器。 [0026] 进一步地，所述皂液生产系统还包括与所述蜡聚物反应炉连接的可倾斜恒温加热槽，可倾斜恒温加热槽用于将蜡聚物反应炉反应后的上清液和固体杂质进行分离； [0027] 所述皂液生产系统还包括与可倾斜恒温加热槽连接的料渣收集槽和废烃收集槽； [0028] 所述第二过滤器的输入端与所述皂聚物反应炉的输出口连接，所述第二过滤器的固体输出端与所述皂聚物反应炉的催化剂加料端连接，所述第二过滤器的液体输出端用于输出皂液。 [0029] 本发明第二方面提供一种以废旧塑料为原料的皂液生产方法，所述方法采用如上述皂液生产系统实现，所述方法包括以下步骤： [0030] S1：将废旧塑料粉碎为细小颗粒，并送入蜡聚物反应炉中； [0031] S2：通过蜡聚物反应炉的加热和搅拌，将废旧塑料分解为气态的小分子蜡聚物； [0032] S3：通过温度调节器的喷淋冷却过程将气态的小分子蜡聚物冷却为固态的小分子蜡聚物，之后通过过滤将固态的小分子蜡聚物和喷淋液分离； [0033] S4：将分离出的固态的小分子蜡聚物加入皂聚物反应炉，加入催化剂进行搅拌加热反应，将蜡聚物逐渐转化成皂液。 [0034] 进一步地，S2中，反应过程具体包括：将蜡聚物反应炉中反应温度保持至260℃，使得废旧塑料逐渐分解为气态小分子蜡聚物，随热空气进入到气体中间室后进入到温度调节器，气态小分子蜡聚物经过冷却后漂浮在喷淋液上表面。 [0035] 进一步地，S2中，分离过程具体包括：将喷淋液和蜡聚物经过喷淋水泵及第一过滤器后，液体回用为喷淋液，固体则进入到皂聚物反应炉中。 [0036] 进一步地，S3中，反应过程具体包括： [0037] 将催化剂加入到皂聚物反应炉中，将蜡聚物和催化剂进行均匀搅拌，加热温度达到150℃后，保温搅拌，开启尾气中VOC处理装置，启动风机和负离子发生器，控制进入炉体内部氧气浓度小于18vol％，将蜡聚物逐渐转化成皂液； [0038] 将含有催化剂的皂液通到恒温加热槽中，调节温度至110℃，将料液通入到第二过滤器中进行催化剂和皂液的分离操作，经过分离的催化剂进行回用。 [0039] 与现有技术相比，本发明具有以下技术优势： [0040] (1)本发明可以处理聚乙烯、聚丙烯、工程塑料等常见废旧塑料，并可对其混合物进行处理，无需分类操作，减少分类成本； [0041] (2)本发明在处理过程中无需清洗操作，可以去除塑料颗粒中的杂质，得到较为干净的目标产物，节省塑料回收后前期处理成本，降低洗涤水消耗； [0042] (3)本发明在处理过程中使用负氧离子发生器及风机，对参与反应的氧气进行有效控制，保证了皂液及其它表面活性剂的转化率； [0044] 图1为本发明中以废旧塑料为原料的皂液生产系统的结构示意图； [0045] 图中：1、蜡聚物反应炉，2、可倾斜恒温加热槽，3、温度调节器，4、第一过滤器，5、皂聚物反应炉，6、物料恒温加热槽，7、第二过滤器，8、尾气净化设备，9、第一换热器，10、加热器，11、温度传感器，12、风机，13、负离子发生器，14、催化剂，15、气体中间室，16、第二换热器，换热夹套，17、换热夹套，18、气孔。 具体实施方式[0047] 参见图1，蜡聚物反应炉1为卧式反应器，内部搅拌桨叶为双螺旋或铲式搅拌桨，炉体开有氮气吹扫进口、吹扫气排出口、物料进口、底部排渣口、测温口及顶部的气体中间室，侧壁有换热夹套与第一换热器9相连接，底部有加热器10，所述的气体中间室15与炉体相连接部分为多孔金属板，金属板孔径范围1mm‑50mm，该室用于分解气体的富集及缓冲，所述第一换热器与加热器加热温度范围在100‑400℃； [0048] 可倾斜恒温加热槽2，用于将废旧塑料中固体及液体两种杂质进行分离，该结构可调节槽体的倾斜角度，将上清液和固体杂质进行分离； [0049] 温度调节器3，腔体直径大于进气口，腔体内含有多个喷淋头可对气体进行迅速降温，墙体侧面有排液口，可将冷却后的漂浮物排出； [0050] 第一过滤器4，其与喷淋水泵连用，可以将上游水体中的蜡聚物进行固液分离，并可将脱水后固体收集送至下游； [0051] 皂聚物反应炉5，多呈卧式反应器，内部搅拌桨叶为双螺旋或铲式搅拌桨，炉体开有进气口、尾气出口、物料进口、底部排渣口催化剂进口及测温口，侧壁有换热夹套与第二换热器相连接，底部有加热器，搅拌转速范围5r/min‑200r/min，所述第二换热器与加热器加热温度范围在50‑200℃； [0052] 物料恒温加热槽6，用于将蜡聚物与催化剂混合物加热使得蜡聚物呈现熔融状态，而催化剂呈固态； [0053] 第二过滤器7，可将蜡聚物与催化剂进行固液分离，催化剂回用； [0054] 尾气净化设备8，可将炉体中溢出的有机气体进行去除； [0055] 第一换热器9，用于对反应炉侧壁的夹套进行温度调节； [0056] 加热器10，用于对反应炉底部进行加热，并控制； [0057] 温度传感器11，用于监测反应炉内部温度，可与加热器和换热器连锁控制炉体内反应温度； [0058] 风机12，用于皂聚物反应炉供氧气； [0059] 负离子发生器13，用于皂聚物反应炉内氧气浓度控制，负离子进入空气后，会迅速与空气重点额氧气结合生成负氧离子，不会长时间以负离子形式存在，负氧离子不同于氧气，不具有氧气的助氧化性质，因此可以通过调节负离子发生器13的运行档位控制参与反应的氧气浓度。 [0060] 催化剂14，包括硬脂酸锰等硬脂酸盐类催化剂，此催化剂为可直接购买的现有催化剂，在此不再赘述。 [0061] 具体地，以废旧塑料为原料的皂液生产系统，包括蜡聚物反应炉1、温度调节器3、第一过滤器4、皂聚物反应炉5、第二过滤器7，其中具体地： [0062] 蜡聚物反应炉1，用于将废旧塑料颗粒加热反应生成气态的小分子蜡聚物；所述蜡聚物反应炉1上匹配设有加热器10；所述蜡聚物反应炉1上设有气体吹扫口和吹扫气排口；所述蜡聚物反应炉1上匹配设有换热夹套17和与所述换热夹套17匹配连接的第一换热器9。 蜡聚物反应炉1通过气体中间室15与所述温度调节器3连接；蜡聚物反应炉1的顶部与气体中间室15的底部匹配设有气孔18。 [0063] 温度调节器3与所述蜡聚物反应炉1连接，与所述蜡聚物反应炉1通过喷淋液冷却，将气态的小分子蜡聚物冷却为固态的小分子蜡聚物；所述温度调节器3包括温度调节器主体和设于温度调节器主体中的喷淋头，所述喷淋头将喷淋液输入温度调节器主体内部。 [0064] 第一过滤器4与所述温度调节器3连接，通过第一过滤器4将固态的小分子蜡聚物和喷淋液分离；所述第一过滤器4的输入端与所述温度调节器主体的输出端连接，所述第一过滤器4的液体输出端与喷淋水泵连接，喷淋水泵与所述喷淋头连接，所述第一过滤器4的固体输出端与所述皂聚物反应炉5连接。 [0065] 皂聚物反应炉5与所述第一过滤器4连接，所述皂聚物反应炉5将分离出的固态的小分子蜡聚物进行催化反应，将蜡聚物逐渐转化成皂液。皂聚物反应炉5中设有搅拌器，所述搅拌器通过马达驱动；所述皂聚物反应炉5上匹配设有加热器10；所述皂聚物反应炉5上设有氧气浓度调控组件；所述皂聚物反应炉5上匹配设有换热夹套17和与所述换热夹套17匹配连接的第二换热器16。 [0066] 第二过滤器7与所述皂聚物反应炉5连接，所述第二过滤器7将料液通入到第二过滤器7中进行催化剂和皂液的分离操作，经过分离的催化剂进行回用。 [0067] 蜡聚物反应炉1中设有搅拌器，所述搅拌器通过马达驱动； [0068] 气体中间室15的顶部设有通气管，所述通气管伸入至所述温度调节器3内部； [0069] 皂液生产系统还包括与所述蜡聚物反应炉1连接的可倾斜恒温加热槽2，可倾斜恒温加热槽2用于将蜡聚物反应炉1反应后的上清液和固体杂质进行分离。 [0070] 皂液生产系统还包括与可倾斜恒温加热槽2连接的料渣收集槽和废烃收集槽； [0071] 第二过滤器7的输入端与所述皂聚物反应炉5的输出口连接，所述第二过滤器7的固体输出端与所述皂聚物反应炉5的催化剂加料端连接，所述第二过滤器7的液体输出端用于输出皂液。 [0072] 本系统中具体使用方法为： [0073] 1、废旧物料选择 [0074] 该方法和工艺适用于废旧塑料转化工艺，其它费废旧类塑料制品及金属制品避免进入系统，避免后续催化剂中毒，影响皂液品质。 [0075] 2、催化剂的选择 [0076] 根据表面活性剂需求，确定合适将蜡聚物转化为表面活性剂的催化剂种类。 [0077] 3、催化工艺温度的选择 [0078] 根据表面活性剂转化需要，确定反应温度。 [0079] 4、废旧塑料转化皂液操作方法为： [0080] 1)废旧转化为蜡聚物 [0081] 将废旧塑料进行粉碎，粉碎成小于2cm的细小颗粒，进入到蜡聚物应炉1中，打开旋转马达，调节旋转速率，同时开启底部和侧壁加热及换热装置对炉体加热，加热温度达到设定温度后，保温搅拌，废旧物料随着温度上升被分解为小分子蜡聚物，随热空气进入到气体中间室15后进入到温度调节器3，气态蜡聚物经过冷却后漂浮在喷淋液上表面，喷淋液和蜡聚物经过喷淋水泵及第一过滤器4后液体回用喷淋，固体则进入到皂聚物反应炉5中等待处理。 [0082] 2)蜡聚物转化为皂液或表面活性剂 [0083] 将催化剂加入到皂聚物反应炉5中，启动旋转马达至目标转速，将蜡聚物和催化剂进行均匀搅拌，开启底部和侧壁加热及换热装置对炉体加热，加热温度达到设定温度后，保温搅拌，开启尾气中VOC处理装置，启动风机12和负离子发生器13，控制进入炉体内部氧气浓度，将蜡聚物逐渐转化成皂液，此时皂液中还含有催化剂14。 [0084] 3)皂液与催化剂分离 [0085] 将含有催化剂的皂液通到恒温加热槽6中，调节温度后，皂液呈液态，催化剂14为固态，将料液通入到过滤器2中进行催化剂和皂液的分离操作，经过分离的催化剂可回用，皂液为目标产物。 [0086] 具体实施时，蜡聚物反应炉1为卧式反应器，总容积为1m3，内部搅拌桨叶为双螺旋搅拌桨，由马达驱动，炉体开有DN25氮吹扫进口、DN25吹扫气排出口、DN150物料进口、DN150底部排渣口、测温口及顶部的100L气体中间室，侧壁有半管换热夹套与管壳式换热器相连接，底部有电加热器，最大加热温度为400℃，所述的气体中间室与炉体相连接部分为10mm多孔金属板，可倾斜恒温加热槽容积300L，搅拌转速100r/min；可调节槽体的倾斜角度0‑135°，固分离器进气口DN25，喷淋腔体直径2000mm，内部上方设10组喷淋头，排液口直径为DN80；皂聚物反应炉为卧式反应器，内部搅拌桨叶为铲式搅拌桨，炉体开有DN25进气口、DN25尾气出口、DN150物料进口、DN150底部排渣口、DN80催化剂进口及测温口，侧壁半管式夹套与第二换热器2相连接，底部加热器最大加热温度为300℃，搅拌转速80r/min；变频风机与负离子发生器相连接，连接管路气体接触部分为绝缘材料；恒温加热槽300L，第一过滤器4为自清洗过滤器，第二过滤器7为烛式过滤器。 [0087] 本实施例中一种利用废旧塑料生产皂液的工艺，具体为： [0088] 将废旧塑料进行粉碎，粉碎成小于1cm的细小颗粒，进入到蜡聚物反应炉1中，打开旋转马达，调节旋转速率至100r/min，同时开启底部和侧壁加热及换热装置对炉体加热至280摄氏度，同时控制炉内加热温度达到260℃后，保温搅拌，废旧塑料随着温度上升被分解为小分子蜡聚物，随热空气进入到气体中间室15后进入到温度调节器3，气态蜡聚物经过冷却后漂浮在喷淋液上表面，喷淋液和蜡聚物经过喷淋水泵及自清洗过滤器后液体回用喷淋，固体则进入到皂聚物反应炉中等待处理。 [0089] 将催化剂加入到皂聚物反应炉5中，启动旋转马达至80r/min转速，将蜡聚物和催化剂进行均匀搅拌，开启底部和侧壁加热及换热装置至180℃对炉体加热，加热温度达到150℃后，保温搅拌，开启尾气中VOC处理装置，启动风机和负离子发生器，控制进入炉体内部氧气浓度小于18％，将蜡聚物逐渐转化成皂液。 [0090] 将含有催化剂的皂液通到恒温加热槽中，调节温度至110℃，皂液呈液态，催化剂为固态，将料液通入到烛式过滤器中进行催化剂和皂液的分离操作，经过分离的催化剂可回用，皂液为目标产物。 [0091] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 |
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