一种用于处理回收复合材料的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于处理回收复合材料的系统，该系统至少包括电磁感应热裂解系统，电磁感应热裂解系统包括热裂解反应釜（1）和设置在热裂解反应釜（1）的釜体外侧的平板式电磁感应加热套（5），脱水干燥后的回收复合材料放入热裂解反应釜（1）内的物料槽（8）内，回收复合材料在热裂解反应釜（1）的釜体内的低真空环境下经平板式电磁感应加热套（5）加热至400℃～450℃，回收复合材料经热裂解反应后获得固体残留物和热裂解气体，固体残留物经纤维与残留炭的分离、纤维的表面处理后获得再生纤维，热裂解气体经催化、气/水分离、热交换处理后获得毛油和不可凝气体。本发明专利技术的系统环保、高效，能够回收复合材料中的长纤维。够回收复合材料中的长纤维。够回收复合材料中的长纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理回收复合材料的系统


[0001]本专利技术涉及属于能源化工
，具体地说是一种用于处理回收复合材料的系统。

技术介绍

[0002]复合材料由于其耐用性和优异的强度而在许多工程应用中是首选的。在复合材料使用寿命结束时必须进行适当的废物处理和回收。许多当前和将来的废物管理和环境法规将要求从已经使用寿命的产品(例如汽车，风力涡轮机和飞机)中正确回收和回收工程材料。尽管已经开发了许多技术，例如机械回收、热回收和化学回收；他们正处于完全商业化的边缘。为了开发更好的可回收复合材料和复合材料回收技术，正在进行广泛的研究和开发。这将有助于复合材料行业的可持续发展。
[0003]据不完全统计，我国在册的复合材料相关企业超过1万家。根据国家统计局对复合材料行业规模以上企业(全国442家企业)的产量统计，中国复合材料工业协会(原中国玻璃钢工业协会)提供的历年可考数据显示，截至2018年，我国复合材料保有量已经超过3400万吨[上述数据来源于：我国的几种复合材料回收技术优缺点分析，中国化工信息周刊，2020/08/26]。
[0004]然而，根据中国合成树脂供销协会不饱和聚酯树脂分会对不饱和聚酯树脂在纤维增强领域的用量，以及环氧树脂协会树脂用量的统计测算，我国2017年、2018年的复合材料产量已分别接近和超过500万吨。据此测算，我国目前复合材料的保有量超过5000万吨。并且仍在以每年10％左右的速度增加。
[0005]复合材料的制造工艺有模压、拉挤、缠绕、手糊、真空辅助等，经过测算，复合材料制造过程的边角废料的产率(含报废产品)约在6％左右。复合材料产品的使用寿命普遍估计约在20～30年，据此推断，目前我国服役期满的复合材料产品超过200万吨。
[0006]我国复合材料产业的发展爆发期是从20世纪90年代中期开始，由于当时复合材料产业的技术门槛较低，材料和工艺技术相对较为落后，产品寿命质量难以保证；复合材料爆发式增长过程中，各企业以销售为龙头，市场竞争激烈、无序，导致产品的质量和使用寿命更是难以保证。以复合材料夹砂管道、复合材料冷却塔、复合材料电缆保护管、SMC化粪池等为例，在市场竞争无序化的情况下，出现了严重的质量问题，导致已交付产品难以保证使用寿命。另外，复合材料产品的应用面较广，应用环境各不相同，某些领域产品(如户外产品或承载产品)的自然老化和疲劳寿命也会受到应用环境的影响。上述原因导致了复合材料在实际应用过程中，使用寿命难以达到理论寿命的要求。这就加速了复合材料报废产品的产生。然而，因为现有回收技术发展缓慢，大多复合材料固体废弃物都被掩埋，所以难以得到精准的统计数据。
[0007]经过调研，目前各个企业、高校、研究机构等正在开展的回收技术研究方向主要有重复使用、能量获取法—焚烧、水泥窑协同处理法、机械粉碎添加利用法、热解法、化学溶解法(定向解聚)、可降解材料等。各种方法都有其独到之处，但也都有不足的地方。
THERMOSET COMPOSITES，Conference:2nd Annual Composites and Advanced Materials Expo,CAMX 2015At:Dallas,TEXAS USA]，它是通过高温的空气热流使树脂燃烧，实现树脂与碳纤维的分离，所得碳纤维虽然表面干净、无积炭残留，但是受损严重，力学强度保持率仅为50％～80％。该方法还存在工艺控制复杂等问题，目前还不能够工业化。
[0021]还有微波热辐射作用下使树脂分解的微波热解法，如美国Firebird Advanced Materials公司等人的研究[K.Wood.(2010,April 2).Carbon Fiber Reclamation:Going Commercial[Online].Available:http://www.compositesworld.com/articles/carbon
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fiberreclamation
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going
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commercial]，但仍处于实验室开发阶段。目前裂解法是唯一可行的碳纤维复合材料废弃物工业化回收技术，世界上仅有的三家工业化生产公司——英国ELG Carbon Fibre Ltd(2000t/a)、日本碳纤维回收工业公司(1000t/a)和美国MIT
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RCF公司(500t/a)，均采用的是裂解回收技术。国内率先开展碳纤维回收研究的上海交通大学也开发了拥有自主知识产权的碳纤维复合材料废弃物裂解回收技术，目前建成了年产200t的中试生产线。
[0022]上海冶实的热解工艺需要对碳纤维制品进行分割、撕碎后方能热解，回收的碳纤维为短纤维。短纤维的长度梯度比例难以很好地控制；而且现在对短丝碳纤维的长度、形态还没有标准要求；回收短切碳纤维主流应用方向是做成短切毡或织物。传统技术装备做短切毡都是用连续纤维短切成定长，再均匀分散后做出短切毡。目前还没有调研到用回收碳纤维做碳纤维毡的工艺技术和设备。另外，如何保证短纤维长度的均匀性和良好的分散性，还需要进一步的研究。
[0023]5.2热解回收玻璃纤维技术现状
[0024]而对于玻璃纤维增强复合材料的热解处理，需要对其效率进行仔细的核算，从经济性的角度考虑，论证其作为产业化技术路线的可行性。玻纤复合材料的生产工艺不同，树脂含量也不同，将影响热解时所需要的能量大小和产生热解油的多少。目前热解技术已经较以前提升很多，但还需要更多的实验数据来佐证。
[0025]6、重复使用
[0026]对于复合材料制品，在服役期满，或者报废后，其某方面功能具有应用价值时，可以直接转移或者经过相应的加工后转移应用方向，从而实现再利用。以叶片为例，通过对废弃叶片叶根圆筒的切割，可以将其应用到管道、高原缺水地区储水池、化粪池等；对于叶片腹板，可以加工成建筑用墙板、保温板等，从而实现高值化重复使用。但是，目前由于回收叶片的量比较少，实现批量化、产业化还需要进一步的在利用产品及应用方向的研究。
[0027]7、机械粉碎添加
[0028]该方法是目前运行成本最低，最易实现产业化的回收技术。但是，目前各个企业所宣称的添加回用到复合材料制品(SMC/BMC)、建筑板材、非承重井盖、人行道砖、马路牙子等水泥制品，经过调研发现还没有成熟的产业化应用。
[0029]综上所述，根据目前复合材料回收技术的发展状况，热解技术可以实现复合材料的回收利用，但还需要在商业模式、回收装备方面进一步的开展研究和研讨工作，且应以产业化、高效、低成本、高价值为目标。

技术实现思路

[0030]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于处理回收复合材料的系统，该系统的整个工艺流程环保、能源利用率非常高效，能够原封不动地回收复合材料中的长纤维。
[0031]本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：
[0032]一种用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：该系统至少包括电磁感应热裂解系统，电磁感应热裂解系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：该系统至少包括电磁感应热裂解系统，电磁感应热裂解系统包括热裂解反应釜（1）和设置在热裂解反应釜（1）的釜体外侧的平板式电磁感应加热套（5），脱水干燥后的回收复合材料放入热裂解反应釜（1）内的物料槽（8）内，回收复合材料在热裂解反应釜（1）的釜体内的低真空环境下经平板式电磁感应加热套（5）加热至400℃～450℃，回收复合材料经热裂解反应后获得固体残留物和热裂解气体，固体残留物经纤维与残留炭的分离、纤维的表面处理后获得再生纤维，热裂解气体经催化、气/水分离、热交换处理后获得毛油和不可凝气体。2.根据权利要求1所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述热裂解反应釜（1）的釜体采用和铁素体或马氏体不锈钢作为导电金属制造，在釜体的外表面布置有保温层、保温层外布置有平板式电磁感应加热套（5），且平板式电磁感应加热套（5）采用相应的热裂解电磁变频加热控制柜（6）控制。3.根据权利要求1或2所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述热裂解反应釜（1）的釜体底部及其两侧分别布置有三块平板式电磁感应加热套（5），且每块平板式电磁感应加热套（5）分别采用一一对应的热裂解电磁变频加热控制柜（6）控制。4.根据权利要求1所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述的物料槽（8）为316L不锈钢或310S不锈钢制成的长方形槽状结构，物料槽（8）的左右两侧面板的高度H小于热裂解反应釜（1）的釜体高度 80
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100mm、物料槽（8）的长度L小于热裂解反应釜（1）的釜体内腔长度80
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100mm。5.根据权利要求4所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述物料槽（8）的左右两侧面板靠近顶部的位置向内均开有用于放置波浪形气流导流板（9）的活动端的凹槽N，该凹槽N将用于物料槽（8）与该波浪形气流导流板（9）之间的相对滑动；所述波浪形气流导流板（9）的上端固定在热裂解反应釜（1）的釜体拱形顶内壁上。6.根据权利要求4所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：位于热裂解反应釜（1）的釜体侧壁处的平板式电磁感应加热套（5）的高度低于热裂解反应釜（1）的釜体内腔中的物料槽（8）的左右两侧面板的高度。7.根据权利要求1所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述热裂解反应釜（1）的顶部设置的吸油气管道（10）与催化罐（11）相连接，催化罐（11）依次通过油气输送管道（12）与气/水分离罐（13）、耐高温离心引风机（14）、热交换器（16）相连接，热交换器（16）通过油泵（17）和油料输送管（19）与毛油储存罐（24）相连接。8.根据权利要求7所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述的催化罐（11）内装填有ZnO、MgO、CaCO3、CaC2、 ZSM
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5 沸石、高岭土中的一种或多种混合而成的催化剂，催化罐（11）对热裂解气体进行催化反应的目的是使有机高聚物分子迅速断裂为短链分子以最大限度地获取短链小分子热解油。9.根据权利要求1所述的用于处理回收复合材料的系统，其特征在于：所述的系统还包括电磁感应毛油精炼系统，电磁感应毛油精炼系统包括毛油精炼釜（26）和设置在毛油精炼釜（26）的釜体外侧的半圆周电磁加热套（31），经电磁感应热裂解系统处理产生的热裂解毛油放入毛油精炼釜（26）内，半圆周电磁加热套（31）经毛油精炼釜（26）釜体内的热裂解毛油加热至200℃～350℃进行蒸馏，蒸馏获得的油蒸汽经催化、气/水分离、热交换处理后获得冷凝油和不可凝气体，冷凝油经酯化、酯交换、脱色和多级过滤，最终获得初级柴油。
10.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡进，
申请(专利权)人：瑞士格林利纳有限公司，
类型：发明
国别省市：