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专利号: 2018104156248
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 石油、煤气及炼焦工业;含一氧化碳的工业气体;燃料;润滑剂;泥煤
更新日期:2023-09-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥方法,其特征在于是在一种用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥装置上实施的,其具体工艺过程包括预处理、初步脱水和进一步脱水共三个步骤:

(一)预处理:将清洗后的废塑料送入空压机进行压实,脱除废塑料中的自由水;

(二)初步脱水:通过进料斗将步骤(一)预处理的废塑料投入锥形机筒,废塑料在废塑料与锥形机筒内壁之间的摩擦力作用下和双锥螺杆之间的挤压力作用下向前移动,随着双锥螺杆的螺距和螺径的变化,双锥螺杆的螺距之间的容积随之变化,螺距之间变化的容积进一步对废塑料产生挤压作用,双锥螺杆锥形段和非锥形段的压缩比变化,对废塑料产生强烈的挤压和剪切作用,使废塑料的分子链发生断裂,进而将包容在废塑料中的水分挤压出来;

变螺距、变螺径和变轴径的螺纹结构的双锥螺杆能够增强双锥螺杆对废塑料产生的剪切和挤压作用;

(三)进一步脱水:经实验证明,利用双锥螺杆的机械压缩只能将包容在废塑料中的游离水挤压出来,使废塑料的初始含水率从90%降至5%-10%,废塑料中依然含有水分,水分会进入裂解油中,使油水混合物的含量较高,因此,要进行进一步的脱水:在烟气进路管中引入对裂解炉进行加热的高温烟气,高温烟气的温度在550℃以上,能够对锥形机筒进行加热,使废塑料中残留在分子或链段之间的水分蒸发,形成蒸汽,进一步增强了脱水效果,实现了节能降耗的功效,与真空泵连接口连接的真空泵将蒸汽抽出;在废塑料的脱水过程中,由于特殊的螺杆结构提供了强大的挤压机械力,为了防止在脱水过程中废塑料卡死和堵塞现象影响废塑料脱水和裂解的连续性,在裂解油气管中引入废塑料裂解产生的裂解油气,部分裂解油气进入锥形机筒后对高压缩比的废塑料进行润滑,防止废塑料在双锥螺杆的末端卡死,部分裂解油气在自身压力作用下喷射到废塑料中,随着双锥螺杆的转动扩散到锥形机筒的内部,润滑被压实的废塑料,减小废塑料与锥形机筒之间的摩擦力,提高双锥螺杆的输送能力,防止双锥螺杆的卡死现象,根据锥形机筒内部压力的变化和废塑料流动性的好坏,通过油气电磁阀手动或自动调整裂解油气的进气量,保证废塑料的连续压缩和进料;

在废塑料的脱水过程中,废塑料卡死双锥螺杆时,松开减速机与挤出机之间的快开螺栓,将减速机与挤出机分离,减速机沿着导轨向后运行并将双锥螺杆从挤出机中拉出,对双锥螺杆中的废塑料进行清除;废塑料堵塞锥形机筒时,通过液压缸打开挤出机与机筒之间的快开机构,将挤出机与机筒分离,挤出机沿着导轨向后运行,对锥形机筒中的废塑料进行清除。

2.根据权利要求1所述的用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥方法,其特征在于所述用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥装置的主体结构包括导轨、电机安装座、减速机安装架、挤出机安装座、电机、减速机、挤出机、联轴器、快开螺栓、安装板、快开机构、机筒安装架、机筒、裂解油气管、油气电磁阀、烟气进路管、烟气回路管、进路阀门、回路阀门和真空泵连接口;两根平行的导轨之间依次设置有内空式结构的电机安装座、框架式结构的减速机安装架和内空式结构的挤出机安装座,电机安装座与电机螺栓式连接,减速机安装架与减速机螺栓式连接,挤出机安装座与挤出机嵌套式连接,电机通过联轴器与减速机连接,减速机通过快开螺栓与挤出机的一端连接,独立设置的矩形板状结构的安装板的上表面设置有快开机构和框架式结构的机筒安装架,机筒安装架与管状结构的机筒绑扎式连接,挤出机的另一端通过快开机构与机筒的一端连接,机筒的另一端与后续工位的裂解炉法兰式连接,挤出机的末端通过管状结构的裂解油气管与裂解炉的炉体连通,裂解油气管上设置有油气电磁阀,机筒的中部分别设置有管状结构的烟气进路管和烟气回路管,烟气进路管上设置有进路阀门,烟气回路管上设置有回路阀门,烟气进路管与裂解炉的炉体连通,烟气回路管与裂解炉的烟气排放管连通,机筒上还开设有圆形结构的真空泵连接口;所述挤出机的主体结构包括锥形机筒、进料斗和双锥螺杆;内空式圆锥形结构的锥形机筒的外圆周上设置有广口式结构的进料斗,锥形机筒的内部前端设置有两根相互齿合的双锥螺杆;与裂解炉的炉体连通的裂解油气管设置在锥形机筒的末端,双锥螺杆与减速机连接;快开机构的主体结构包括下夹板、连接柱、紧固块、上夹板、锁紧块、通孔、紧固板、左滑柱、右滑柱、液压缸安装板、液压缸和活塞杆;槽型结构的下夹板的两端分别设置有圆柱形结构的连接柱,连接柱的中部套设有紧固块,连接柱的顶端通过槽型结构的上夹板连接,下夹板、两根连接柱和上夹板围设的矩形空间中设置有矩形板状结构的锁紧块,锁紧块中心开设有圆形结构的通孔,锁紧块的左右两端分别设置有椭圆形结构的紧固板,紧固块与紧固板接触,上夹板的上表面的左端设置有左滑柱,上夹板的上表面的右端设置有右滑柱,左滑柱的顶端和右滑柱的顶端通过矩形板状结构的液压缸安装板连接,液压缸安装板的上表面设置有液压缸,液压缸的底部设置有活塞杆,活塞杆穿过液压缸安装板与上夹板连接。

3.根据权利要求1所述的用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥方法,其特征在于所述双锥螺杆的螺棱表面积大,能够增加剪切和传热作用,使废旧塑料在锥形段获得较高的温度,进行初步的裂解和反应,双锥螺杆的最大直径为250mm,最大长径比L/D为4,转速为3-30r/min;双锥螺杆的中部为锥形结构的锥形段,双锥螺杆的尾部为非锥形结构的非锥形段,锥形段的螺槽容积比非锥形段的螺槽容积大,便于加料和吃料,双锥螺杆锥形段的压缩比与非锥形段的压缩比的比值为3-6,因此,能够在非锥形段建立较高的压缩比;在锥形段,双锥螺杆的螺槽深度和深度沿长度方向均由大到小变化,用以增加废塑料的进料量,螺槽最大深度为150mm,螺槽最小深度为50mm,最大深度与最小深度的比值为2-4,双锥螺杆的螺棱宽度为螺槽宽度的1/4,用以增加两根双锥螺杆在啮合过程中的挤压力,达到增强脱水的效果,双锥螺杆的螺棱外圆锥面的锥度值与螺棱内圆锥面的锥度值不同,螺棱外圆锥面的锥度值与螺棱内圆锥面的锥度值差值为0.5-0.8,双锥螺杆的螺槽容积沿长度方向逐渐减小,建立初始压力,废塑料被逐渐压缩,以保证废塑料被连续平稳的输送,有利于吃料和脱除大部分自由水;在非锥形段,双锥螺杆的螺槽深度和深度在沿长度方向保持不变,为等深螺距,继续建立压力,用以增加废塑料在非锥形段受到的剪切力和挤压力,进一步挤压出废塑料中剩余的游离水,螺槽深度为50-150mm,螺槽宽度为20-60mm。

4.根据权利要求1所述的用于废塑料连续裂解过程中的高效脱水干燥方法,其特征在于导轨为U形导轨;电机安装座、减速机安装架、挤出机安装座、安装板、机筒安装架、机筒、锥形机筒、进料斗、下夹板、连接柱、紧固块、上夹板、锁紧块、紧固板、左滑柱、右滑柱、液压缸安装板和活塞杆的材质均为不锈钢;电机为同步电机;减速机为齿轮减速器;联轴器为刚性联轴器;快开螺栓为不锈钢快开螺栓;裂解油气管的直径为10mm,裂解油气管的直径小于

10mm时,裂解油气中残余的微尘会堵塞裂解油气管,裂解油气管的直径大于10mm时,裂解油气在锥形机筒中液化成油滴粘附在废塑料中,一会降低摩擦系数,使得锥形机筒、双锥螺杆和废塑料无法形成相对运动,二是降低剪切和挤压作用,影响废塑料的输送效率,裂解油气管的作用是将裂解炉中的裂解油气输送至锥形机筒中对废塑料进行润滑,避免废塑料在锥形机筒的出口处形成粘结块而影响脱水效果;油气电磁阀用于控制裂解油气管的通断和调节裂解油气的进量;烟气进路管的作用是将裂解炉中的裂解高温烟气输送至锥形机筒中对锥形机筒内的废塑料进行加热,在废塑料脱水过程中,使废塑料中残留在分子或链段之间的水分进一步蒸发;烟气回路管是裂解高温烟气排出锥形机筒的通道;进路阀门和回路阀门分别控制烟气进路管和烟气回路管的通断;真空泵连接口与气体输送泵连接;双锥螺杆之间的角度为8-15°,以增加双锥螺杆之间的啮合作用,角度太大时,双锥螺杆之间的啮合挤压作用力较小,角度太小时,不利于废塑料的进料速度和进料量,废塑料在进料时容易出现断续现象,通过调节双锥螺杆的转速调节锥形机筒中压力的分布,达到增强废塑料的脱水效果,双锥螺杆脱水干燥原理为:双锥螺杆基于变螺距、变螺径和变轴径的螺纹结构增强对废塑料产生的剪切和挤压作用,废塑料在废塑料与锥形机筒内壁之间的摩擦作用下和双锥螺杆之间的挤压作用下向前移动,随着双锥螺杆的螺距和螺径的变化,双锥螺杆的螺距之间的容积随之变化,螺距之间变化的容积进一步对废塑料产生挤压左右,双锥螺杆锥形段和非锥形段的压缩比变化,对废塑料产生强烈的挤压和剪切作用,使废塑料的分子链发生断裂,进而将包容在废塑料中的水分挤压出来,经实验证明,废塑料在进入锥形机筒前的初始含水率为90%左右,经过双锥螺杆挤压后的废塑料的含水率为5-15%,脱水率达到

75%以上;下夹板和上夹板的凹槽面为倾斜结构,便于锁紧挤出机与机筒;左滑柱为上粗下细式结构,右滑柱为上细下粗式结构,使得下夹板和上夹板在开启时,始终有一侧紧密贴合左滑柱或右滑柱,避免下夹板和上夹板在运动过程中出现过定位现象,从而出现卡死,无法运动的情况;液压缸为单活塞杆液压缸。