溶剂型涂料废物热解炭化工艺及设备研发

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如何处理溶剂型涂料废物,成为国家越来越重视的话题。近几十年,因为热解技术对废物可以达到较好的减量化无害化资源化处置,成为备受关注的一种热分解技术。本文利用热重分析法和管式气氛炉装置对涂料废物热解机理和热解特性进行实验研究,对涂料废物热解机理和不同热解参数对涂料废物热解特性的影响进行研究与分析。在此基础上,对处理量10~20Kg/回的涂料废物热解装置进行了设计开发,并使用设计开发的涂料废物热解装置在不同的试验条件下进行工艺试验。涂料废物的热重实验分析结果表明,热解过程分为有机溶剂和低沸点物质的蒸发阶段以及剩余物质的热解阶段。热解起始反应温度在350~380℃,热解反应终止温度在450~500℃。涂料废物的反应活化能约为196.1kJ/mol,相对于生物质和城市污泥、含油污泥热解的活化能,涂料废物的活化能较大。通过涂料废物的热解实验研究,得到热解终温、升温速率、保温时间等三个热解参数对涂料废物热解特性的影响。热解终温为400,500℃时,油产率较低;热解终温为600,700,800℃时,油产率较高,产率大致相同且呈下降趋势。炭产率始终随着热解终温的升高而减少。升温速率的大小对涂料热解特性的影响不大。当保温时间为30min时,涂料中的有机成分裂解达到平衡,此时油产率最高。在对涂料废物热解特性研究基础上,确定热解终温600℃、保温时间30min作为涂料热解装置的基本设计参数,设计并开发处理量10~20kg/回的涂料废物热解装置,釆用立式固定床作为热解装置主体炉型,加热方式采用炉体外部电磁感应线圈非接触式诱导加热以及内部过热蒸汽直接加热的协同加热方式。热解炭化炉筒体外径为219mm,壁厚为6.5mm,有效长度为650mm,有效加热段长度为580mm。电磁加热系统最大功率为20k W,过热蒸汽系统最大质量流量为25kg/h。使用设计开发的涂料废物热解装置在不同的试验条件下进行工艺试验。确定了涂料废物热解装置的最佳运行参数,在蒸馏阶段的运行参数设置电磁加热功率为20k W,蒸馏温度为200℃,热解阶段的运行参数设置电磁加热功率为20k W,过热蒸汽流量为25kg/h,热解终温为600℃,保温时间30min,总体耗时约2h可完成涂料废物的减量化无害化资源化处理,装置能耗为5.63MJ/kg。
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