專利名稱：熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置，特別是指一種是針對有機(jī)高分子混合物的處理回收再利用及有機(jī)高分子混合材料中的基材與 有機(jī)高分子分離技術(shù)，讓回收處理與環(huán)境保護(hù)皆能兼顧，通過創(chuàng)造資源回收最高再利用價(jià) 值，并達(dá)到節(jié)能減碳的目標(biāo)。
背景技術(shù)：
有機(jī)高分子材料有塑料、橡膠、纖維、黏接劑、涂料等等，廣泛被應(yīng)用在不同領(lǐng)域 中，為達(dá)到不同的功能性、覆合性組合被大量應(yīng)用與大量基材結(jié)合，如金屬纖維、玻璃纖 維、碳纖維、金屬、玻璃、陶瓷等等結(jié)合應(yīng)用，在生產(chǎn)過程與使用后的相關(guān)廢棄物回收再利用 變得相當(dāng)復(fù)雜困難，分離的步驟繁復(fù)，往往要經(jīng)分類、破碎、篩選、粉碎、溶蝕、焚化等步驟來 達(dá)到分類回收目的。按，一般有機(jī)高分子的材料有塑料、橡膠、纖維、黏接劑、涂料等等為有機(jī)化合物， 其比重比金屬輕，有良好抗化學(xué)性，可塑性高，能固定化機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)，絕緣能力高，廣泛應(yīng)用 在不同領(lǐng)域及組合成復(fù)合材料。其中，基材有金屬纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬、玻璃、陶瓷 等等，但有機(jī)高分子混合物不耐燃，著火后有持續(xù)燃燒特性。一般均以含鹵阻燃劑來克服， 而有機(jī)高分子在自然環(huán)境下很難分解，造成目前廢棄物處理最大負(fù)擔(dān)，對于有機(jī)高分子混 合物處理最常見方法是利用焚化來處理，再以熱源來應(yīng)用，而在焚化過程中容易產(chǎn)生鹵化 物排放污染環(huán)境(如戴奧辛的污染便是常例)處理不易，常有環(huán)保問題?，F(xiàn)有有機(jī)高分子 混合材料，必須經(jīng)過破碎，篩選粉碎整體微小化，透過物理或化學(xué)方式再分類不同金屬、不 同纖維及不同高分子材料等等，在分類過程需有多重的程序、設(shè)備、且分類后的物資均為粉 狀，破壞原有其形狀，致使基材可利用性大幅降低，淪為次料或必須重新提煉才能再應(yīng)用， 最后剩余的再焚化應(yīng)用亦會產(chǎn)生環(huán)境污染問題。其中，有機(jī)高分子混合物是可利用熱裂解方法來分解回收碳及焦油，雖有研究及 執(zhí)行，但熱裂解的設(shè)備必須在缺氧封閉的環(huán)境下執(zhí)行，且有機(jī)高分子的傳熱性差，因此熱裂 解時(shí)需要很長的時(shí)間，混合材料會對系統(tǒng)形成嚴(yán)重負(fù)荷，因熱裂解時(shí)無法取出基材，所以執(zhí) 行熱裂解前必須事先把高分子材料與基材分離后，才能進(jìn)料執(zhí)行熱裂解程序，而熱裂解的 程序執(zhí)行過程中依然有鹵化物排放問題，如聚氯乙烯(PVC)會有氯化氫及戴奧辛的危險(xiǎn)。 熱固形塑料在無法分離困難情況下，只能以采焚化處理為主。本發(fā)明人于2003年2月11日提出一發(fā)明專利申請案“對含有溴化環(huán)氧樹脂及玻 璃纖維的廢棄品的處理方法及其裝置”(如圖1所示)，其詳細(xì)內(nèi)容煩請參閱中國專利ZL 03192374. 6，在此不多做說明，雖該發(fā)明對玻璃纖維處理與溴化環(huán)氧樹脂(有機(jī)高分子)確 實(shí)有良好效果，但在處理過程中仍有下列缺失1.實(shí)際操作驗(yàn)證下，熱裂解所產(chǎn)生的氣體量將隨溫度增加而增加，當(dāng)密封性不足 有氧入侵時(shí)，容易產(chǎn)生燃燒有起火與氣爆現(xiàn)象，且碳灰容易隨廢氣排出，導(dǎo)致操作有風(fēng)險(xiǎn)存 在，而建立隔氧操作環(huán)境為有其必要性。
2.碳渣浮出后會聚集在一起，量多時(shí)會形成塊狀膜并會阻止廢氣排出，而在取出 反應(yīng)物時(shí)，容易有氣體隨之噴出會影響操作安全，碳渣浮出裝置則有其必要性。3.當(dāng)廢氣利用誘引裝置排出時(shí)，排出廢氣的效果有限且速度慢，于負(fù)壓時(shí)更會造 成空氣(氧氣)入侵，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。
4.利用增氧燃燒裝置需要處理有機(jī)氣體，因物質(zhì)復(fù)雜燃點(diǎn)不一且純度不足，需要 更多能源補(bǔ)充，增加處理成本。其熱裂解產(chǎn)生的氣體可以加強(qiáng)回收再利用，更可創(chuàng)造成完善 節(jié)能、減碳處理模式。5.在密封環(huán)境下，熱裂解由于其反應(yīng)是為曲線反應(yīng)，產(chǎn)氣量變化很大，壓力起伏很 大，對于壓力平衡控制不易，操作系統(tǒng)掌握困難。因此，根據(jù)上述現(xiàn)有的技術(shù)對有機(jī)高分子混合材料處理仍有許多未善盡善美應(yīng) 用，如何有效應(yīng)用熱分解技術(shù)是很重要一環(huán)，對環(huán)境保護(hù)有更大責(zé)任與義務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提供一種可確保熱裂解過程免除燃燒現(xiàn)象，并可達(dá)到強(qiáng)化操 作人員處理的安全性。本發(fā)明的次一目的是在于提供一種對于有機(jī)氣體的部份，可將其加以濃縮純化形 成可利用的燃料或化工原料，除了能降低處理成本的外，亦可增加回收價(jià)值，更可創(chuàng)造安全 處理裝置等多重效益，極具產(chǎn)業(yè)利用的價(jià)值?？蛇_(dá)成上述發(fā)明目的的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置， 包括有(一 )利用熔融無機(jī)鹽熔液取代現(xiàn)有一般封閉式熱裂解裝置，讓有機(jī)高分子混合 物在熔融無機(jī)鹽中進(jìn)行熱裂解，而該熔融無機(jī)鹽是指硝酸鹽或亞硝酸鹽是一種熱煤提供 者，亦是催化劑，亦是安定劑，更是鹵元素捕捉反應(yīng)物，能讓無機(jī)鹽中高活性金屬來捕捉鹵 元素，以形成安定的鹵化鹽，建立安定環(huán)保處理模式。( 二)利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子混合物，通過分離混合物中基材達(dá)到分 類回收方法，因熔鹽是液狀，可以任意調(diào)整變化接合面，可以隨反應(yīng)物的形狀、空間來變化 「液態(tài)反應(yīng)裝置」進(jìn)行處理，由于處理有機(jī)高分子混合物的溫度不高，而一般基材耐溫度更 高，相對不會對基材產(chǎn)生破壞，如金屬纖維、玻璃纖維、碳纖維、金屬、玻璃、陶瓷等等，而在 熱分解后的基材容易分開達(dá)到分類目的，可再利用性相對提高，有效增加基材利用價(jià)值。(三)為減少熱分解廢氣產(chǎn)生量及增加碳的回收，可以把熱分解的熔鹽降到380°C 以下執(zhí)行，讓設(shè)備處理量提升碳渣能回收再利用，進(jìn)而提升有機(jī)高分子混合物再利用價(jià)值， 并同時(shí)達(dá)到節(jié)能減碳目標(biāo)。(四)為降低熱裂解氣爆與著火現(xiàn)象，除可增加反應(yīng)爐體的密封性，形成正壓操作 環(huán)境，隔絕空氣(氧氣)入侵，特別增加水氣穩(wěn)壓反應(yīng)系統(tǒng)，建立反應(yīng)爐內(nèi)有機(jī)氣體排出功 能，讓水氣參與反應(yīng)過程，利用水加熱膨脹，更可利用水氣冷卻，熔鹽及反應(yīng)物強(qiáng)制降低熔 鹽溫度，預(yù)防反應(yīng)過激烈，是一種有效冷卻方法，讓反應(yīng)物取出前加以冷卻，增加操作安全 性。(五)碳渣在熔融無機(jī)鹽液面全面堆棧形成碳膜時(shí)，將會阻礙廢氣排出，因此，建 立碳渣浮出機(jī)構(gòu)在碳膜移出熔鹽時(shí)先行排出有機(jī)氣體，可結(jié)合水氣引入產(chǎn)生水蒸氣膨脹推力，可以提高廢氣排出效率，強(qiáng)化反應(yīng)爐的安全操作，碳渣能完全移出熔鹽表面，還原初始 工作條件。(六)反應(yīng)后廢氣處理利用冷凝壓縮回收焦油模式取代原有增氧燃燒方式，減少 處理成本，降低熱排放，增加有機(jī)物再利用，大分子有機(jī)物與部份碳灰在冷凝后會形成焦油 (燃點(diǎn)高)，焦油收集可當(dāng)燃料使用或再加工為工業(yè)原料。無法冷凝有機(jī)氣體(燃點(diǎn)低)及 氮氧氣體，可引入燃燒裝置回收熱能，轉(zhuǎn)換電能等，或經(jīng)市售有機(jī)氣體及氮氧氣體處理機(jī)構(gòu) (VOCS)處理后便能安全排放。(七)熱分解有機(jī)高分子混合物在考慮基材特性允許下或高分子含量不高情況 下，為追求更高快速效果，可以把處理溫度提高，讓熱分解的效率更快(因溫度愈高反應(yīng)愈 快)，為防止溫度過高可以增加熔鹽冷卻方法(引入水氣)抑制熔鹽溫度上升，亦可得到安 全處理模式。
(八)利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子混合物反應(yīng)是一種程序反應(yīng)，反應(yīng)后反 應(yīng)生成物必須移出反應(yīng)爐，反應(yīng)有量的限制，而反應(yīng)的程序有加熱、分解、反應(yīng)、排氣等程 序，其分解反應(yīng)時(shí)間短、氣量變化大、掌握不易，為增加操作的安全性建立氣體膨脹伸縮系 統(tǒng)，讓反應(yīng)程序中產(chǎn)氣量，能有適當(dāng)空間吸收維持一定壓力輸出，達(dá)到安全處理目的，能提 高設(shè)備處理量，增加投資效益提高產(chǎn)能且又能兼顧設(shè)備安全性。(九)建立垂直移入系統(tǒng)，因反應(yīng)爐內(nèi)的熱氣會由下往上推，當(dāng)移入反應(yīng)物時(shí)反應(yīng) 架容易夾帶部份空氣移入反應(yīng)爐，透過水氣弓I入裝置。弓I入水氣或惰性氣體或氮?dú)庠诜磻?yīng) 爐表面加熱，膨脹產(chǎn)生上升氣流及氣流導(dǎo)引通道，能移入反應(yīng)物過程中推擠停留在反應(yīng)架 中空氣，進(jìn)而達(dá)到除氧功能。(十)建立反應(yīng)物移出熔鹽活動密封門系統(tǒng)，反應(yīng)物在移出熔鹽時(shí)會有許多氣體 隨反應(yīng)物溢出造成操作風(fēng)險(xiǎn)，利用活動密封門的系統(tǒng)，可以把反應(yīng)物移出熔鹽，待有機(jī)氣體 排出后再移出反應(yīng)爐，并可結(jié)合水氣引入裝置讓水氣或惰性氣體或氮?dú)饫鋮s反應(yīng)物及把有 機(jī)氣體強(qiáng)制推出反應(yīng)爐外，提升操作安全。本發(fā)明所提供的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置，與其它 現(xiàn)有技術(shù)相互比較時(shí)，更具有下列的優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明是在于提供一種可有效確保熱裂解過程的安全性，通過本裝置可免除燃 燒的現(xiàn)象，以達(dá)到操作人員操作處理的安全性，通過避免危安因素的發(fā)生。2.本發(fā)明是在于提供一種對于有機(jī)氣體的部份，可將其加以濃縮純化形成可利用 的燃料或化工原料，其除了能大幅降低處理成本之外，亦可有效增加回收的價(jià)值，更可創(chuàng)造 安全處理裝置等多重效益，極具產(chǎn)業(yè)利用的價(jià)值，使其兼具有多元化的目的。


請參閱以下有關(guān)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明及其附圖，將可進(jìn)一步了解本發(fā) 明的技術(shù)內(nèi)容及其目的功效；有關(guān)該實(shí)施例的附圖為圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的熱裂解有機(jī)高分子的熱裂解流程圖；圖2為本發(fā)明熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的熱裂解 回收流程圖；圖3為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的熱裂解反應(yīng)系統(tǒng)控制視圖；圖4為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的氣體自動膨 脹裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的氣體自動膨 脹裝置另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的熱裂解反應(yīng) 裝置整體架構(gòu)示意圖；以及圖7A至圖7E為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的熱裂 解反應(yīng)實(shí)施示意圖；
附圖標(biāo)記100、反應(yīng)爐；118、氣體自動膨脹裝置；101、反應(yīng)爐加熱器；119、安全排放裝置；102、熔融無機(jī)鹽；120、反應(yīng)物；103、反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)；200、廢氣冷凝回收裝置；104、活動密封門；201、冷凝壓縮管；105、上蓋；202、冷凝噴霧裝置；106、反應(yīng)物輸送固定架；203、冷凝水封槽；107、反應(yīng)架輸送驅(qū)動器；204、焦油；108、反應(yīng)架移入驅(qū)動器；205、氣體出口；109、反應(yīng)架連接器；206、增壓泵；110、活動反應(yīng)架；207、焦油出口；111、水氣引入裝置；208、氣水分離槽；112、反應(yīng)爐廢氣出口；209、水液；113、反應(yīng)爐活動水封閥；210、氣體暫存區(qū)；114、廢氣緩沖區(qū)；300、管路；115、進(jìn)水控制閥；400、廢氣處理裝置；116、排水控制閥；500、氣體安全排放口；117、反應(yīng)爐壓力控制表。
具體實(shí)施例方式請參閱圖2所示，為本發(fā)明熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝 置的熱裂解回收流程圖，是將有機(jī)高分子混合物投入熔融無機(jī)鹽(硝酸鹽或亞硝酸鹽)中， 該熔融形成封閉液態(tài)熱裂解反應(yīng)裝置對高分子加熱，而高分子因熱而裂解會形成碳渣、焦 油、有機(jī)氣體等，高分子中鹵元素亦會隨熱裂解而釋放，而熔鹽中高活性金屬如鋰、鈉、鉀、 銣、銫、鈁，亦會在熱裂解同時(shí)與鹵元素如氟、氯、溴、碘、礪，結(jié)合形成鹵化鹽及氮氧化物。 在熱裂解反應(yīng)時(shí)不但會破壞高分子材料結(jié)構(gòu)，使得有機(jī)高分子混合物分解成有機(jī)氣體及碳 灰，同時(shí)把鹵元素捕捉再回收。而在熱裂解反應(yīng)后，由于無機(jī)鹽與鹵化鹽能快速溶于水，而 碳渣及基材不溶于水，可輕易達(dá)到分類回收目的，且取得的基材為原有基材，如金屬纖維、 玻璃纖維、碳纖維、金屬、玻璃及陶瓷等等，因其熱裂解溫度不高，不會對基材產(chǎn)生任何破壞影響，將能提升基材再利用效益。而有機(jī)氣體能利用冷凝壓縮方式分離形成可凝結(jié)大分子 可燃油及不可凝結(jié)小分子的燃?xì)夥謩e回收再利用。鹵化鹽與無機(jī)鹽熔點(diǎn)及比重有很大差 異，分離應(yīng)用不困難，而分離出的鹵化鹽能再轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料再應(yīng)用。請參閱圖3所示，為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的 熱裂解反應(yīng)系統(tǒng)控制視圖，對于利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子混合物，通過分離混合 材料中基材達(dá)到分類回收方法中對熱裂解反應(yīng)系統(tǒng)，本發(fā)明人建立下列的快速安全節(jié)能的 熱裂解新的方法(1)建立正壓隔氧操作系統(tǒng)其目的是在于阻隔空氣(氧氣)入侵，形成一安定的 熱裂解環(huán)境，防止有機(jī)物產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象(如起火與氣爆)，熱裂解過程中會有大量氣體形 成，產(chǎn)生正壓、在沒有熱裂解時(shí)(反應(yīng)物進(jìn)出反應(yīng)爐時(shí))壓力會下降時(shí)可以關(guān)閉反應(yīng)爐前后 端通道，防止空氣引入，并利用水氣引入提供操作時(shí)必要正壓系統(tǒng)，建立真正的正壓操作環(huán)
^Mi ο (2)引入水氣(少量水)穩(wěn)壓反應(yīng)系統(tǒng)其是利用水加熱形成水蒸氣產(chǎn)生膨脹推 力，可以把反應(yīng)爐中有機(jī)氣體強(qiáng)制推出反應(yīng)爐，且能利用水氣產(chǎn)生推力，在移入反應(yīng)物時(shí)利 用上升氣流排除可能引入空氣(氧氣)有事先除氧作用，更可利用水氣降低反應(yīng)物及熔鹽 溫度，防止熔鹽反應(yīng)過激烈(因反應(yīng)溫度過高時(shí)會有大量放熱現(xiàn)象，會有操作風(fēng)險(xiǎn))確保操 作安全，增加反應(yīng)的穩(wěn)定性，除了可應(yīng)用霧化水氣、水滴、少量水亦可利用水蒸氣或惰性氣 體或氮?dú)鈦砣〈?3)建立氣體自動平衡系統(tǒng)其是利用氣體自動膨脹裝置來穩(wěn)定熱裂解曲線產(chǎn)氣 變化量，當(dāng)氣體量大時(shí)有足夠空間移開存放，減緩壓力上升影響操作安全，該裝置利用壓力 上升時(shí)，將會自動移出空間來維持系統(tǒng)操作的壓力，而當(dāng)產(chǎn)氣量縮小時(shí)會自動恢復(fù)縮小空 間，讓系統(tǒng)壓力可以平衡，能安定反應(yīng)過程，利用水封或油封系統(tǒng)來限制其壓力上限，可以 降低操作壓力，其設(shè)計(jì)原理可利用彈簧拉力平衡結(jié)構(gòu)重量，提高其靈敏度(如圖4所示)，或 可利用重量平衡原理提升自動膨脹裝置的靈敏度，增加運(yùn)作可靠度(如圖5所示)。(4)建立垂直入料系統(tǒng)其主要是利用熱氣上升原理防止熱對流讓反應(yīng)物移入反 應(yīng)爐時(shí)，從正上方移入時(shí)反應(yīng)爐熱氣上升不會造成對流情形，更可利用水氣引入產(chǎn)生大量 水蒸氣，提供強(qiáng)而有力的推力把反應(yīng)物移入可能夾帶空氣推出反應(yīng)爐外，可讓操作系統(tǒng)更 安全，且不會有煙囪效應(yīng)由下方引入空氣(如圖7B所示)。(5)建立垂直反應(yīng)架與碳膜移出系統(tǒng)在熱裂解有機(jī)高分子混合物時(shí)依照組合的 不同與溫度的關(guān)系，會形成有機(jī)氣體及碳灰，而當(dāng)碳灰量大時(shí)，會浮起堆積在熔鹽表面，而 在取出反應(yīng)物時(shí)可能有碳膜存在，其將會影響下回操作條件，有必要給予同時(shí)移除在活動 反應(yīng)架上方設(shè)有碳膜移出網(wǎng)，讓取出反應(yīng)物時(shí)同時(shí)取出碳膜，而活動反應(yīng)架主要必須克服 反應(yīng)物比重密度問題；比重偏低時(shí)反應(yīng)物會浮起熔鹽表面，則反應(yīng)效果不佳且不安全；比 重大時(shí)會沈降在熔鹽底部，反應(yīng)物最好在一定限制熔鹽位置且方便移出熔鹽，則設(shè)計(jì)反應(yīng) 物固定于活動反應(yīng)架內(nèi)，讓反應(yīng)物能在固定位置反應(yīng)，不會因比重關(guān)系浮起或沉淀把反應(yīng) 物限制在一定位置，達(dá)到反應(yīng)條件一致。(6)建立反應(yīng)爐開啟及開閉排氣系統(tǒng)在熱裂解反應(yīng)時(shí)會有大量氣體產(chǎn)生，有必 須讓氣體快速排出反應(yīng)爐，防止壓力上升就必須把排氣通道開啟，在熱裂解反應(yīng)完成時(shí)產(chǎn) 氣量停止，為防止后段氣體倒回，則必須開閉排氣系統(tǒng)。利用水位上升形成水封，能輕易得到控制作用。(7)建立有機(jī)氣體冷凝壓縮回收系統(tǒng)熱裂解的有機(jī)氣體在冷凝壓縮后，可以形 成凝結(jié)油狀有機(jī)物(大分子)，而燃點(diǎn)高物質(zhì)其會與碳灰形成焦油(可燃油)。不可凝結(jié)有 機(jī)氣體為氣狀可燃燒氣(小分子)燃點(diǎn)低。其分開回收可提高回收再利用，增進(jìn)回收效益， 更有節(jié)能減碳效果，除可以把油與氣轉(zhuǎn)化燃料再利用外，亦可再加工轉(zhuǎn)化為工業(yè)化學(xué)品利 用。利用凝結(jié)壓縮方式，除可利用直接水冷或油冷方式，亦可利用熱交換方法間接冷卻來達(dá) 到冷凝壓縮目的。(8)建立活動密封門控制系統(tǒng)在取出反應(yīng)物時(shí)，會因?yàn)橐苿臃磻?yīng)物時(shí)造成氣體 外泄，對操作人員有風(fēng)險(xiǎn)存在影響安全，特別利用活動式密封門，利用水封或油封原理在移 出反應(yīng)物時(shí)，依然有密封效果，而當(dāng)在有機(jī)氣體完全排除后(可利用水氣引入強(qiáng)制排出有 機(jī)氣體及冷卻反應(yīng)物)取出反應(yīng)物才是安全的操作模式(如圖7D所示)。 (9)建立反應(yīng)壓力追蹤系統(tǒng)于熱裂解時(shí)有氣體產(chǎn)生壓力則會上升，當(dāng)反應(yīng)完成 后氣量減少及停止時(shí)，壓力下降可以明顯知道系統(tǒng)熱裂解情況，能清楚知道熱裂解是否結(jié) 束，熱裂解反應(yīng)是否太激烈，量是否過多，可以清楚反應(yīng)系統(tǒng)是否安全，可以建立追蹤確保 操作安全。請參閱圖6所示，為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置的 熱裂解反應(yīng)裝置整體架構(gòu)示意圖，其是利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子混合物，通過分 離混合物中基材達(dá)到分類回收裝置，其包括有反應(yīng)爐100，其底部及其四周下方設(shè)有反應(yīng)爐加熱器101，并于反應(yīng)爐100內(nèi)的下 半部裝有熔融無機(jī)鹽102，該熔融無機(jī)鹽102是可為硝酸鹽或亞硝酸鹽，透過反應(yīng)爐加熱器 101使得熔融無機(jī)鹽102呈熔融狀，而反應(yīng)爐100中間為反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)103，并于反應(yīng) 爐100正上方設(shè)有活動密封門104及上蓋105 ；該反應(yīng)爐加熱器101可為電能加熱或燃料 加熱；反應(yīng)物輸送固定架106，其是架設(shè)于反應(yīng)爐100外上方，負(fù)責(zé)提供反應(yīng)物120輸 送運(yùn)動，而該反應(yīng)物輸送固定架106上方設(shè)有反應(yīng)架輸送驅(qū)動器107及反應(yīng)架移入驅(qū)動器 108，反應(yīng)架輸送驅(qū)動器107可提供左、右移動，而反應(yīng)架移入驅(qū)動器108可提供上、下移動； 該反應(yīng)架移入驅(qū)動器108上設(shè)有一組反應(yīng)架連接器109，其可與活動反應(yīng)架110相連接或 分開，并于活動反應(yīng)架110內(nèi)可供反應(yīng)物120的容置；該反應(yīng)物120可為有機(jī)高分子混合 物；該反應(yīng)架連接器109是可利用機(jī)械連結(jié)或利用電磁鐵吸力來達(dá)成；該反應(yīng)架輸送驅(qū)動 器107可為油壓、氣壓方式來驅(qū)動，亦可利用電動螺桿來驅(qū)動；該反應(yīng)架移入驅(qū)動器108可 為油壓、氣壓方式來驅(qū)動，亦可利用電動螺桿來驅(qū)動；水氣引入裝置111，其設(shè)于反應(yīng)爐100的反應(yīng)爐氧氣體緩沖區(qū)103上方側(cè)邊位置， 其主要提供噴頭可向熔融無機(jī)鹽102表面噴出水氣，在反應(yīng)物120進(jìn)出反應(yīng)爐100時(shí)，讓噴 出水氣可以直接受熱膨脹產(chǎn)生上升的推力，以結(jié)合活動密封門104，通過阻絕外部空氣進(jìn)入 反應(yīng)爐100內(nèi)，從而達(dá)到阻氧作用，同時(shí)，可隨時(shí)提供熔融無機(jī)鹽102表面冷卻作用，預(yù)防反 應(yīng)溫度過高產(chǎn)生危險(xiǎn)；反應(yīng)爐廢氣出口 112，其設(shè)于反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)103的另一側(cè)邊與反應(yīng)爐活動水 封閥113連接，主要提供反應(yīng)物120熱裂解廢氣流動出口的導(dǎo)向，經(jīng)反應(yīng)爐活動水封閥113 進(jìn)入廢氣緩沖區(qū)114，而反應(yīng)爐活動水封閥113主要提供有熱裂解反應(yīng)過程中能自動降低水位，利用水控制開啟功能由一排水控制閥116執(zhí)行，在停止反應(yīng)時(shí)則補(bǔ)充水，形成水封作用防止后段的氣體導(dǎo)回反應(yīng)爐100內(nèi)，以達(dá)到關(guān)閉作用，利用進(jìn)水控制閥115執(zhí)行；該廢氣 是可為一氮氧氣體；該廢氣是可為有機(jī)氣體；反應(yīng)爐壓力控制表117，其是設(shè)于反應(yīng)爐廢氣出口 112上方，以檢出反應(yīng)爐100內(nèi) 的壓力，當(dāng)壓力上升時(shí)則熱裂解開始，下降時(shí)則熱裂解反應(yīng)結(jié)束，即能清楚知道反應(yīng)是否結(jié) 束，以及是否能安全移出反應(yīng)物120，配合時(shí)間確認(rèn)及溫度變化能更確實(shí)，判斷熱裂解是否 完成；活動反應(yīng)架110，其是可連接于反應(yīng)架移入驅(qū)動器108前端或脫離其反應(yīng)架，提供 反應(yīng)物120在熱裂解反應(yīng)空間，且排除反應(yīng)物120比重問題，讓反應(yīng)物120停留在熔融無機(jī) 鹽102中進(jìn)行熱裂解，且能保留氣體排放通道，其上方有碳渣浮出網(wǎng)，使于移出反應(yīng)物同時(shí) 移出熔融無機(jī)鹽102上方表面碳渣；氣體自動膨脹裝置118，其是放于廢氣緩沖區(qū)114的側(cè)邊，提供氣體量大時(shí)，可自 動調(diào)整移動出空間存放氣體，當(dāng)氣體量減少時(shí)，會自動把空間氣體壓出而關(guān)閉其結(jié)構(gòu)，利用 水封或油封及彈簧裝置來加強(qiáng)靈敏度或利用水封與配重平衡輪以重量差控制靈敏度(如 圖4、圖5所示)，當(dāng)壓力大時(shí)能自動打開，壓力小時(shí)自動關(guān)閉，可以產(chǎn)生互補(bǔ)效果；安全排放裝置119，其設(shè)于廢氣緩沖區(qū)114的側(cè)邊，利用氣體壓力大于水封壓力時(shí) 則氣體能沖出排放，達(dá)到結(jié)構(gòu)安全的目的，能有效確保反應(yīng)爐100與操作人員安全，且能防 止外部氣體滲入反應(yīng)爐100 ；廢氣冷凝回收裝置200，其是設(shè)于廢氣緩沖區(qū)114的后端，連接于后方廢氣處理裝 置400隨后得以安全排放，達(dá)到環(huán)保處理的要求；冷凝壓縮管201，其是與反應(yīng)爐的廢氣緩沖區(qū)114相連接，且其接端內(nèi)設(shè)有冷凝噴 霧裝置202，以直接利用水氣與廢氣混合通過冷凝壓縮管201凝結(jié)形成液態(tài)的焦油(是指 油與碳灰的混合物)，導(dǎo)入后段的冷凝水封槽203，再進(jìn)入氣水分離槽208中，以將焦油204 與氣化物質(zhì)分開，即可以輕易達(dá)到回收焦油204的目的，而氣化部份的氣體隨后經(jīng)氣體出 口 205排出至氣體暫存區(qū)210，而氣體暫存區(qū)210的后段連接有一管路300，并與后段的廢 氣處理裝置400相連接，再于廢氣處理裝置400上設(shè)置有一廢氣安全排放口 500，以將處理 過后的廢氣排放至外部；冷凝噴霧裝置202，其是設(shè)于冷凝壓縮管201前端內(nèi)，其冷凝可為直接冷卻方式， 亦可為間接冷卻的方式來執(zhí)行冷凝裝置，而其前端設(shè)有一增壓泵206與氣水分離槽208 下方水部份其連接，即完成一完整系統(tǒng)，而水溫度上升可以利用強(qiáng)制風(fēng)冷或液冷方式來補(bǔ) 償；焦油出口 207，其是設(shè)于氣液分離裝置水液209的上方僅能排出油，把水留在氣水 分離槽208中，上述冷凝水及水封部份亦可使用油封方式來取代的；廢氣處理裝置400，其是設(shè)于氣體暫存區(qū)210氣體出之后端并透過管路300相連 接，可利用市售有機(jī)氣體與氮?dú)鈿怏w處理裝置來處理或采直接燃燒方式回收廢氣熱能或轉(zhuǎn) 換發(fā)電方式來再利用，隨后得以安全排放。另，請參閱圖7A至圖7E為該熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其 裝置的熱裂解反應(yīng)實(shí)施示意圖，是先將反應(yīng)物120垂直置入于活動反應(yīng)架110內(nèi)，再驅(qū)動反 應(yīng)架輸送驅(qū)動器107致使其上的反應(yīng)架連接器109與活動反應(yīng)架110相連接，并開啟反應(yīng)爐正上方的上蓋105(如圖7々、8所示)，以便活動反應(yīng)架110下降至反應(yīng)爐100內(nèi)，再利用 引入水加熱膨脹產(chǎn)生水蒸氣把活動反應(yīng)架110夾帶氧氣先行推出反應(yīng)爐100外，讓反應(yīng)爐 100有正壓效果，而活動反應(yīng)架109上適當(dāng)處的活動密封門104將會暫時(shí)封閉反應(yīng)爐100的 上端處，以建立阻氧作用，避免外部空氣會進(jìn)入反應(yīng)爐100內(nèi)，而當(dāng)活動反應(yīng)架110內(nèi)的反 應(yīng)物120完全浸泡于熔融無機(jī)鹽102時(shí)，即可進(jìn)行熱裂解反應(yīng)的程序(如圖7C所示)，而熱 裂解反應(yīng)的時(shí)間大約1至5分鐘左右，而熱裂解反應(yīng)過程中，是將產(chǎn)生的廢氣經(jīng)由反應(yīng)爐廢 氣出口 112強(qiáng)制排出至反應(yīng)爐活動水封閥113內(nèi)，待熱裂解反應(yīng)完全結(jié)束后，便可將活動反 應(yīng)架110上移，同時(shí)利用水氣產(chǎn)生的水蒸氣，把反應(yīng)后的廢氣移出反應(yīng)爐100內(nèi)以及可冷卻 反應(yīng)物120 (如圖7D所示)，并將上蓋105再次蓋合于反應(yīng)爐100正上方的開口(如圖7E 所示)，即完成熱裂解反應(yīng)的過程。其中，該反應(yīng)物120于熔融無機(jī)鹽102進(jìn)行熱裂解反應(yīng)時(shí)間以3分鐘為最佳。其中，利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子混合物，通過分離混合材料中的基材， 達(dá) 到分類回收的方法中，熔融無機(jī)鹽可為含有鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁等高活性硝酸鹽或亞硝酸 鹽，或可為單一或混合熔鹽方式來建立液態(tài)熱裂解反應(yīng)爐，其熔融溫度可控制在180°C 580°C的間，能依不同有機(jī)高分子材料進(jìn)行不同溫度熱裂解，將反應(yīng)物直接包覆加熱溫度不 但均勻且快速，熔鹽可提供安全穩(wěn)定熱裂解環(huán)境。其中，有機(jī)氣體利用冷凝壓縮系統(tǒng)分離成可凝結(jié)的，形成燃油(大分子)燃點(diǎn)高， 會與溢出碳灰形成焦油，可當(dāng)燃料使用或再加工轉(zhuǎn)換工業(yè)原料。不可凝結(jié)氣體為燃?xì)?小 分子)燃點(diǎn)低，能直接引入燃燒裝置回收熱能，或轉(zhuǎn)換電能或利用市售VOCs廢氣處理裝置， 能處理反應(yīng)后有機(jī)氣體及氮氧化物可以安全無害排放，大量處理時(shí)亦可把燃?xì)飧邏簤嚎s純 化燃?xì)饫?。其中，利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子，通過分離混合材料中基材，達(dá)到分類回 收的方法中，反應(yīng)后的反應(yīng)物的分類可藉由水洗方式來分離，因熔融鹽與鹵化鹽能輕易溶 于水，碳渣及基材不溶于水，可輕易分離碳渣與基材，因比重的不同能輕易分開?；谋砻?碳化物需清除時(shí)，可利用有氧環(huán)境中加熱達(dá)400°C以上時(shí)，碳會分解離開基材表面，能取得 高純度基材?；厥蘸蟮奶荚転槿剂?，亦可再加形成有利用價(jià)值工業(yè)原料，如碳黑、活性 碳等，無機(jī)鹽與鹵化鹽的熔點(diǎn)及比重有很大差異，分離并不困難，能輕易轉(zhuǎn)化工業(yè)原料再利 用。上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明的一可行實(shí)施例的具體說明，惟該實(shí)施例并非用以限 制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案 的專利范圍中。
權(quán)利要求
一種熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法，其特征是，包括以下步驟步驟一將反應(yīng)物置入于活動反應(yīng)架內(nèi)，再驅(qū)動反應(yīng)架輸送驅(qū)動器致使其上的反應(yīng)架連接器與活動反應(yīng)架相連接，并開啟反應(yīng)爐正上方的上蓋，讓活動反應(yīng)架下降至反應(yīng)爐內(nèi)；步驟二再利用引入水加熱膨脹產(chǎn)生水蒸氣把活動反應(yīng)架夾帶氧氣先行推出反應(yīng)爐外，讓反應(yīng)爐有正壓效果，而活動反應(yīng)架上的活動密封門將會暫時(shí)封閉反應(yīng)爐的上端處，以建立阻氧作用，避免外部空氣會進(jìn)入反應(yīng)爐內(nèi)，而當(dāng)活動反應(yīng)架內(nèi)的反應(yīng)物完全浸泡于熔融無機(jī)鹽時(shí)，即可進(jìn)行熱裂解反應(yīng)的程序，而熱裂解反應(yīng)的時(shí)間為1至5分鐘左右；步驟三于熱裂解反應(yīng)過程中，將產(chǎn)生的廢氣經(jīng)由反應(yīng)爐廢氣出口強(qiáng)制排出至反應(yīng)爐活動水封閥內(nèi)，待熱裂解反應(yīng)完全結(jié)束后，便可將活動反應(yīng)架上移，同時(shí)利用水氣產(chǎn)生的水蒸氣，把反應(yīng)后的廢氣移出反應(yīng)爐內(nèi)以及可冷卻反應(yīng)物；步驟四最后，將上蓋再次蓋合于反應(yīng)爐正上方的開口，即完成熱裂解反應(yīng)的過程。
2.如權(quán)利要求1所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材，其特征是，所述熔 融無機(jī)鹽可為鋰、鈉、鉀、銣、銫、或鈁的高活性金屬硝酸鹽或亞硝酸鹽，且該熔融鹽可利用 單一或混合鹽來進(jìn)行處理，其熔融溫度可由180°C 580°C之間可應(yīng)用于有機(jī)高分子材料 的熱裂解條件。
3.如權(quán)利要求1所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材，其特征是，所述有 機(jī)高分子混合物中高分子材料可為塑料、橡膠、纖維、黏接劑、或涂料。
4.如權(quán)利要求1所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材，其特征是，所述基 材為玻璃纖維、金屬纖維、碳纖維、金屬、玻璃、或陶瓷。
5.一種熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，包括反應(yīng)爐，其下方設(shè)有反應(yīng)爐加熱器，并于反應(yīng)爐內(nèi)下半部裝有熔融無機(jī)鹽，透過反應(yīng)爐 加熱器使得熔融無機(jī)鹽呈熔融狀，而反應(yīng)爐中間為反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)，并于反應(yīng)爐正上方 設(shè)有活動密封門及上蓋；反應(yīng)物輸送固定架，其架設(shè)于反應(yīng)爐外上方，負(fù)責(zé)提供反應(yīng)物輸送運(yùn)動，而反應(yīng)物輸送 固定架上方設(shè)有反應(yīng)架輸送驅(qū)動器及反應(yīng)架移入驅(qū)動器，反應(yīng)架輸送驅(qū)動器可提供左、右 移動，而反應(yīng)架移入驅(qū)動器可提供上、下移動；水氣引入裝置，其設(shè)于反應(yīng)爐的反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)上方側(cè)邊處，其提供噴頭可向熔融 無機(jī)鹽表面噴出水氣，在反應(yīng)物進(jìn)出反應(yīng)爐時(shí)，讓噴出水氣可直接受熱膨脹產(chǎn)生上升推力， 以結(jié)合活動密封門，通過阻絕外部空氣進(jìn)入反應(yīng)爐內(nèi)達(dá)到阻氧作用，同時(shí)，可隨時(shí)提供熔融 無機(jī)鹽表面冷卻作用，預(yù)防反應(yīng)溫度過高產(chǎn)生危險(xiǎn)；反應(yīng)爐廢氣出口，其設(shè)于反應(yīng)爐氣體緩沖區(qū)的另一側(cè)邊與反應(yīng)爐活動水封閥連接，主 要提供反應(yīng)物熱裂解廢氣流動出口的導(dǎo)向，經(jīng)反應(yīng)爐活動水封閥進(jìn)入廢氣緩沖區(qū)，而反應(yīng) 爐活動水封閥主要提供有熱裂解反應(yīng)過程中能自動降低水位，利用水控制開啟功能由排水 控制閥執(zhí)行，在停止反應(yīng)時(shí)則補(bǔ)充水，形成水封作用防止后段的氣體導(dǎo)回反應(yīng)爐內(nèi)，以達(dá)到 關(guān)閉作用，利用進(jìn)水控制閥執(zhí)行；反應(yīng)爐壓力控制表，其設(shè)于反應(yīng)爐廢氣出口上方，以檢出 反應(yīng)爐內(nèi)的壓力，當(dāng)壓力上升時(shí)則熱裂解開始，下降時(shí)則熱裂解反應(yīng)結(jié)束，即能清楚知道反 應(yīng)是否結(jié)束，以及是否能安全移出反應(yīng)物，配合時(shí)間確認(rèn)及溫度變化能更確實(shí)，判斷熱裂解 是否完成；活動反應(yīng)架，其連接于反應(yīng)架移入驅(qū)動器前端或脫離其反應(yīng)架，提供反應(yīng)物在熱裂解 反應(yīng)空間，且排除反應(yīng)物比重問題，讓反應(yīng)物停留在熔融無機(jī)鹽中進(jìn)行熱裂解，且能保留氣 體排放通道，其上方有碳渣浮出網(wǎng)，使于移出反應(yīng)物同時(shí)移出熔融無機(jī)鹽上方表面碳渣；氣體自動膨脹裝置，其放于廢氣緩沖區(qū)的側(cè)邊，提供氣體量大時(shí)，可自動調(diào)整移動出空 間存放氣體，當(dāng)氣體量減少時(shí)，會自動把空間氣體壓出而關(guān)閉其結(jié)構(gòu)；安全排放裝置，其設(shè)于廢氣緩沖區(qū)的側(cè)邊，利用氣體壓力大于水封壓力時(shí)則氣體能沖 出排放，達(dá)到結(jié)構(gòu)安全的目的，能有效確保反應(yīng)爐與操作人員安全，且能防止外部氣體滲入 反應(yīng)爐；廢氣冷凝回收裝置，其設(shè)于廢氣緩沖區(qū)的后端，連接于后方廢氣處理裝置隨后得以 安全排放，達(dá)到環(huán)保處理的要求； 冷凝壓縮管，其與反應(yīng)爐的廢氣緩沖區(qū)相連接，且其接端內(nèi)設(shè)有冷凝噴霧裝置，以直接 利用水氣與廢氣混合通過冷凝壓縮管凝結(jié)形成液態(tài)的焦油，導(dǎo)入后段的冷凝水封槽，再進(jìn) 入氣水分離槽中，以將焦油與氣化物質(zhì)分開，即可以輕易達(dá)到回收焦油的目的，而氣化部份 的氣體隨后經(jīng)氣體出口排出至氣體暫存區(qū)，而氣體暫存區(qū)的后段連接有一管路，并與后段 的廢氣處理裝置相連接，再于廢氣處理裝置上設(shè)置有一廢氣安全排放口，以將處理過后的 廢氣排放至外部，亦可將氣體暫存區(qū)氣體，直接壓縮成液化燃?xì)猓焕淠龂婌F裝置，其設(shè)于冷凝壓縮管前端內(nèi)，其冷凝可為直接冷卻方式，或間接冷卻的方 式來執(zhí)行冷凝裝置，而其前端設(shè)有增壓泵與氣水分離槽下方水部份其連接，即完成完整系 統(tǒng)；焦油出口，其設(shè)于氣液分離裝置水液的上方僅能排出油，把水留在上述的氣水分離槽中；廢氣處理裝置，其設(shè)于氣體暫存區(qū)氣體出口，利用市售有機(jī)氣體與氮?dú)鈿怏w處理裝置 來處理或采直接燃燒方式回收廢氣熱能或轉(zhuǎn)換發(fā)電方式來再利用，隨后得以安全排放。
6.如權(quán)利要求5所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，所 述反應(yīng)爐加熱器為電能加熱或燃料加熱。
7.如權(quán)利要求5所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，所 述反應(yīng)架移入驅(qū)動器上設(shè)有一組反應(yīng)架連接器，其可與活動反應(yīng)架以機(jī)械連結(jié)或利用電磁 鐵吸力相連接或分開，并于活動反應(yīng)架內(nèi)可供反應(yīng)物的容置。
8.如權(quán)利要求5所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，所 述氣體自動膨脹裝置是可利用重量差平衡方法及彈簧引力吸收裝置方式加強(qiáng)靈敏度控制 靈敏度，使其可隨產(chǎn)氣量的大小伸縮足夠空間讓操作壓力均勻化，讓操作條件單一化達(dá)到 平衡作用，讓批次反應(yīng)能有確實(shí)均勻的效果。
9.如權(quán)利要求5所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，所 述水封為水冷卻方式，或利用油封油冷卻方式。
10.如權(quán)利要求5所述的熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材裝置，其特征是，所 述冷凝噴霧裝置中噴霧直接冷凝壓縮方式，或采用間接冷凝方式，經(jīng)液態(tài)水(油)直接捕捉 碳灰及大分子油類存于氣液分離槽中，無法液化部份再排出進(jìn)行處理，分兩段處理方法能 建立密閉水封系統(tǒng)，有阻隔空氣作用強(qiáng)化安全，并減少能源浪費(fèi)，提高回收再利用效率，達(dá) 到節(jié)能減碳的好方法，其冷凝方式1可利用直接或間接熱交換方式來補(bǔ)捉有機(jī)氣體凝結(jié) 成油，或讓油氣分離達(dá)分段回收。
全文摘要
一種熱裂解有機(jī)高分子混合物以分類回收基材方法及其裝置，所述裝置主要包括反應(yīng)爐，反應(yīng)物輸送固定架、水氣引入裝置、反應(yīng)爐廢氣出口、反應(yīng)爐壓力控制表、活動反應(yīng)架、氣體自動膨脹裝置、安全排放裝置、廢氣冷凝回收裝置、冷凝壓縮管、冷凝噴霧裝置、廢氣處理裝置等。該方法主要是利用熔融無機(jī)鹽熱裂解有機(jī)高分子，讓混合高分子材料中的基材能輕易分離，可以容易達(dá)到分類的目的，能取得大面積(體積)的基材，不破壞原有基材的特性，能提高再利用性，而更重要在處理的過程能達(dá)到節(jié)能減碳的目標(biāo)與防治污染目的，兩者能同時(shí)兼顧提供有機(jī)高分子廢棄物處理的方法，基材分類方法與裝置。
文檔編號C10B53/07GK101942108SQ20091004100
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者巫協(xié)森 申請人:巫協(xié)森