【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废处理相关，更具体地，涉及一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的方法与装置。
技术介绍
1、随着人类社会的迅速发展和城市化进程的加快，产生了大量的固体废弃物。这对环境造成严重影响，并威胁人类健康和生活质量。以塑料为例，全球每年都会产生超过1亿吨的塑料废弃物，且其中不低于60％未得到有效处理。催化热解可将这些固废彻底降解的同时还能得到诸如碳材料、气体燃料、液体燃料、工业化学品等高附加值产品，是固废处理的极佳发展方向。然而，在真实废塑料中，除聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃塑料外，还有约为10％的聚氯乙烯，其氯含量约为51％-57％。这造成了真实塑料热解过程中污染物难控制、回收利用价值低等问题。
2、检索发现，现有技术中仅提出了少量涉及到含氯塑料热解的解决方案。例如，cn202111232910.9公开了一种废塑料的热解处理方法和系统，该方法主要关注含氯塑料热解前的脱氯预处理，但忽视了含氯塑料催化热解产业化的转化效率效益低下等问题。此外，现有方案中仍存在以下的多个技术难题，譬如含氯塑料催化热解过程中脱氯过程复杂、热解产物单一、附加值低、催化剂成本高、易失活等等，相应大大限制了废塑料再利用产业化的进一步发展。
3、相应地，本领域亟需对此作出进一步研究改进，以便更好地符合各类复杂工况下的含氯塑料的清洁处理及后续应用需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或需求，本专利技术的目的在于提供一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的方法与装置，其中通过引入赤泥与
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
3、(i)耦合热解步骤
4、在该步骤中，将含氯塑料与赤泥共热解，其中赤泥中的金属氧化物对反应进行催化的同时，还与含氯塑料热解释放的氯化物反应，反应完全后得到固体剩余物和脱氯挥发分；
5、(ii)抗氯催化剂的合成步骤
6、在该步骤中，该步骤(i)得到的固体剩余物作为催化剂载体，经过喷淋塔清洗掉可溶性氯化盐，随后与铁盐溶液混合并煅烧形成共晶催化剂，接着在富氢氛围下还原，由此合成抗氯催化剂；
7、(iii)增值联产步骤
8、在该步骤中，将步骤(i)得到的脱氯挥发分和步骤(ii)合成的所述抗氯催化剂共同送至流化床反应器，充分反应并执行气固分离，由此实现最终产物包含碳纳米管、富氢气、热解油和氯化铁的联产。
9、进一步优选地，在步骤(i)中，所述赤泥的成分包括fe2o3、al2o3、sio2、na2o、cao、tio2，并且其中fe2o3、na2o、cao用作主要固氯成分。
10、进一步优选地，在步骤(i)中，当所述含氯塑料中的pvc含量为15％以上时，所述赤泥与含氯塑料之间的质量比优选为5：3～2：1，并且所述赤泥中作为主要固氯成分的fe2o3的质量占比不低于60％。
11、进一步优选地，在步骤(ii)中，所述抗氯催化剂的合成过程优选设计如下：
12、s1：将所述固体剩余物通过固体收集通道转运至喷淋塔内，清洗可溶性氯化盐，余下的金属氧化物al2o3、sio2、tio2为催化剂载体；
13、s2：将所述催化剂载体送入混合室中，加入配置好的铁盐溶液搅拌混合；
14、s3：充分搅拌混合后，将浸渍混合物送入催化剂煅烧室，在空气氛围下煅烧形成共晶催化剂，此时浸渍混合物中含有的少量焦炭为煅烧过程提供部分热量；
15、s4：随后将所述共晶催化剂送入还原室，氧化铁在还原过程中与所述催化剂载体形成铁尖晶石，由此在完成抗氯催化剂合成的同时，还实现所述固体剩余物的高效利用。
16、进一步优选地，在子步骤s2中，所述浸渍混合物中fe质量分数优选为10％～20％；在子步骤s3中，所述浸渍混合物的煅烧温度优选为800℃～850℃，煅烧时间在3小时左右。
17、进一步优选地，在步骤(iii)中，优选将所述脱氯挥发分和所述抗氯催化剂共同送至流化床反应器，并且置入碳纳米管生长段，由此通过设定流化床流化风风速，增强气固反应的传热传质过程；此外，所述脱氯挥发分所产生的fecl3蒸汽可强化所述抗氯催化剂的活性金属位点，由此进一步提高碳纳米管的产率与品质。
18、进一步优选地，在步骤(iii)中，所述流化床反应器的温度优选设定为750℃～850℃，它的流化风风速优选设定为1.2m/s～1.5m/s。
19、进一步优选地，在步骤(iii)中，所述气固分离得到的可冷凝混合气优选通入梯级冷凝塔，并执行具备一定温度梯度的梯级冷却。
20、进一步优选地，在步骤(iii)中，当采用fe2o3作为主要固氯成分时，优选采用三级温度阶梯分离出液相产物，其中三级温度梯度分别为：在316℃～380℃分离出重质热解油，在306℃～316℃分离得到液态fecl3，在306℃以上至室温分离得到轻质热解油。
21、按照本专利技术的另一方面，还提供了一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的装置，其特征在于，该装置包括依次连接的热解单元、抗氯催化剂合成单元和增值联产单元，其中：
22、所述热解单元具有耦合热解反应器，该耦合热解反应器包括依次相连的混合原料进料口、上料绞龙、热解炉、定向导口、挡板、固体产物出口、挥发分加压舱以及稳压阀，其中所述混合原料进料口用于送入赤泥及含氯塑料的混合原料；所述上料绞龙用于使混合原料在所述热解炉中向上移动，直至反应完全；所述定向导口和所述挡板用于将热解反应产物送入所述固体产物出口内；所述挥发分加压舱和所述稳压阀使所述脱氯挥发分以一定压力供给流化床反应器；
23、所述抗氯催化剂合成单元包括依次相连的混合物入口、煅烧室、密封转运通道、还原室、隔板和催化剂出口，其中所述混合物入口用于将所述固体剩余物送入所述煅烧室，并在空气氛围下进行煅烧；所述密封转运通道用于将煅烧后的产物卷入所述还原室，并在还原性气氛下将部分氧化铁晶体转化为铁尖晶；所述隔板用于延长所述共晶催化剂在所述还原室内的停留时间，使得充分还原后送至所述催化剂出口；
24、所述增值联产单元用于将所述脱氯挥发分和所述抗氯催化剂执行充分反应，然后气固分离，由此实现最终产物包含碳纳米管、富氢气、热解油和氯化铁的增值联产。
25、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：
26、(1)本专利技术充分结合各类复杂工况下的含氯塑料清洁处理及后续应用需要，通过引入赤泥与含氯塑料执行联合处理，同时进一步对其具体工艺流程和关键步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所述赤泥的成分包括Fe2O3、Al2O3、SiO2、Na2O、CaO、TiO2，并且其中Fe2O3、Na2O、CaO用作主要固氯成分。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，当所述含氯塑料中的PVC含量为15％以上时，所述赤泥与含氯塑料之间的质量比优选为5：3～2：1，并且所述赤泥中作为主要固氯成分的Fe2O3的质量占比不低于60％。
4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，所述抗氯催化剂的合成过程优选设计如下：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在子步骤S2中，所述浸渍混合物中Fe质量分数优选为10％～20％；在子步骤S3中，所述浸渍混合物的煅烧温度优选为800℃～850℃，煅烧时间在3小时左右。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，优选将所述脱氯挥发分和所述抗氯催化剂共同送至流化床反应器，并且置入
7.如权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，所述流化床反应器的温度优选设定为750℃～850℃，它的流化风风速优选设定为1.2m/s～1.5m/s。
8.如权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，所述气固分离得到的可冷凝混合气优选通入梯级冷凝塔，并执行具备一定温度梯度的梯级冷却。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，当采用Fe2O3作为主要固氯成分时，优选采用三级温度阶梯分离出液相产物，其中三级温度梯度分别为：在316℃～380℃分离出重质热解油，在306℃～316℃分离得到液态FeCl3，在306℃以上至室温分离得到轻质热解油。
10.一种用于执行如权利要求1-9任意一项所述方法的装置，其特征在于，该装置包括依次连接的热解单元、抗氯催化剂合成单元和增值联产单元，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种含氯塑料与赤泥耦合增值联产及固氯的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，所述赤泥的成分包括fe2o3、al2o3、sio2、na2o、cao、tio2，并且其中fe2o3、na2o、cao用作主要固氯成分。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，当所述含氯塑料中的pvc含量为15％以上时，所述赤泥与含氯塑料之间的质量比优选为5：3～2：1，并且所述赤泥中作为主要固氯成分的fe2o3的质量占比不低于60％。
4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，所述抗氯催化剂的合成过程优选设计如下：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在子步骤s2中，所述浸渍混合物中fe质量分数优选为10％～20％；在子步骤s3中，所述浸渍混合物的煅烧温度优选为800℃～850℃，煅烧时间在3小时左右。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，优选将所述脱氯挥发分和所述抗氯催化剂共同送至流化床反应器，并且置入...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡强，肖皓宇，史臻，王贤华，陈应泉，杨海平，陈汉平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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