碧水、蓝天、净土,敬自然、竞未来

咨询热线: 028-62508803
四川健全环境集团有限公司官方网站

碧水、蓝天、净土,敬自然、竞未来

咨询热线:028-62508803
当前位置 当前位置: 首页 >  商学园地 >  学习课件
caseXqBoxCenterLmenu

日处理50吨废弃塑料转化为清洁能源

2023.07.20
阅读:138次

项目建议书

建设单位:
技术单位:四川健全环境集团有限公司
编制时间:二0二三年七月
目 录
一、项目概况......................................................................1
二、项目背景......................................................................1
三、现有处理技术......................................................................2
四、项目技术简介......................................................................2
五、项目技术基理......................................................................3
1.概念......................................................................3
2.特性......................................................................3
3.优势......................................................................4
六、项目的生产...................................................................... 6
6.1生产过程描述......................................................................6
6.2废塑料处理后的生成物 ......................................................................8
七、项目的环境保护...................................................................... 8
1.无废水......................................................................8
2.无有毒、害气体......................................................................8
3.无固废......................................................................8
4.尾气处理 ......................................................................8
八、生产an全......................................................................8
九、物能平衡性......................................................................9
十、经济效益......................................................................9
1.处理量......................................................................9
2.经济分析......................................................................9
十一、技术的应用范围 ......................................................................10
十二、结论 ......................................................................11
附件......................................................................12

一、项目概况
项目名称:日处理50吨废弃塑料转化为清洁能源;
项目性质:新建或改建;
建设单位:
建设地址:
项目占地面积:约6亩
厂房面积约1800㎡,办公、生活等辅助建筑面积约800㎡;
配电:200kⅤA;
用水:20人生活用水,无需生产用水;
总投资估算:2000万元;
总投资分项为:设备1250万元;房屋(车间)350万元,其他100万,流动资金300万元;
达产年产值:1935万元;
年利润:1098万元;
年纳企业所得税(税率按25%):274.5万元;
就业岗位:16个。
本项目技术工艺及样机,由发明人已在广汉市做规模试验,各项数据优于试前设计,获得圆满成功。因是*国内创新技术,本项目设计开始阶段为实验基地。通过实验,由技术方(zhuan利权人)四川健全环境集团有限公司组织邀请相关*评审*,评审认可后正式投产。

二、项目背景
上世纪初,人类发明并做出了初个名为塑料的产品,塑料工业从此开始了它的猛烈发展,为推动电器工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。上世纪40年代至今,随着科学技术和工业的发展,塑料品种上出现了聚乙烯、聚丙稀、不饱和聚脂、氟塑料、聚甲醛、聚碳酸脂、聚酰亚胺等等。
塑料的历史*一百多年,这种材料对*的影响却是非常深远。它一方面具有广泛的实用性,另一方面又因为难以降解破坏着人类的生态环境。塑料的fa明者就因为内疚而选择自杀以“谢世”。面对塑料之痛,人类在积极探索解决办法。
塑料在工业、农业、医疗、建筑、交通等各行各业及人类日常生活中都大量使用并带来了不少便利,甚至已经无法离开。但塑料的难以降解,使海洋和陆地已出现了不少废弃的“塑料山”,废塑处理成为*性难题,尤其是废塑分解过程中产生的“微塑料”,广泛散布在*各个角落的水体、土壤、空气中。人类现在还没有这方面的处理能力,也没有这方面的控污标准。但目前在人的内脏、血液和鱼类及陆地动物中都已检出可怕“微塑料”含量,并初步确定很多奇疾怪相均与此有关。废弃塑料已严重威胁地球生物的生存an全,有科学家预言废塑料将成为本世纪人类非常大灾难之一。

三、现有处理技术
如何处置废塑料,目前大致有四种方法:填埋、焚烧回收热能(垃圾发电)、回收再生、裂解转化。本技术属无氧裂解转化为清洁能源。
1、填埋,长期占用大量土地,同时它所带的杂质和所含的添加剂、稳定剂、着色剂也给环境尤其是土壤和地下水带来严重污染。
2、焚烧回收热能(垃圾发电),投资大、建设周期长,而且会产生大量二氧杂环乙烷、二噁英等有害气体,造成严重的大气污染,而有害气体的进一步处理,后续流程长,综合成本很高,且热能利用率低,浪费资源。
3、回收再生,仅延长塑料制品的使用寿命,*终还是会成为“废塑料”。
4、裂解转化,本技术无氧裂解无需对废旧塑料进行严格分类,无需清洗、去杂,前端处理简化,特别适合混合废塑料的处理,既能净化环境,又能开发新能源,*处理废塑料转化成为有价值的清洁能源,实现再次循环,提高经济效益。

四、项目技术简介
热裂解工艺已经成熟,但用在废塑料热裂解上,目前国内外还没有成熟的技术工艺。如热裂解反应釜(反应塔或热解炉)的结焦问题,PVC 产生的 Hcl对设备的腐蚀和对大气的污染问题,混合废塑料中各类塑料热解温度的差异油气率低和油质差的问题、连续式大规模工业化处理和进出料动静密封问题等等,成为废塑料热裂解的技术瓶颈。
本工艺是由近30项guo家发明zhuan利和实用新型zhuan利组成的zhuan利链。初创的“连续式无氧热解炉”新设备,处理过程无任何有害物质排放,实现了热解工艺的连续式工业化清洁生产,解决了“废塑料热解油化”的所有技术瓶颈,属*国内chu创,是热解技术的历史性创新。

五、项目技术基理
1、概念
废塑料的“终ji”处理是还原和重组过程,其基本原理是:将废塑料中原高聚物大分子进行比较完全裂解,使其回到低相的分子质量状态或单体态。其主要表现是:C-C键断裂,同时伴随 C-H 键断裂;热效应为吸热过程,即通过提供大于C-C键键能的能量,C-C键处断裂后,生成两个自由基:
(RR)n  加温  nR※+nR※生成两个小分子自由基(通过镧和钒的聚氢作用)从原料中夺取氢,本身变成烷烃式烯烃,而把原料变成自由基,并两个自由基结合,链反应终止。废塑料的热解反应属于塑料高分子生产的逆反应过程,和传统意义上的化学反应不同的是,它属于同类分子之间的分解和聚合过程,无其他分子参与化学反应。以热为能量来导致分子化学势能的变化,从高分子量向低分子量转化,并在专用催化剂的作用下,使这种转化朝着需求的生产物方向进行,这就是“废塑料油化处理”的基本原理。所谓的废塑料终ji处理过程就是还原性气体及惰性气体在氮气的保护下隔绝氧分子,受热分解为低分子的燃料油、可燃气体和焦炭的过程。使低值的对生态环境造成很大污染的废塑料华丽转身变成清洁能源组分。

2、特性
(1)独特“热解炉”炉体固定,物料在炉内由专用叶轮机械推进,“炉”外加热,这样受热均匀热交换效率高,密封性能好。利用炉中转动叶轮将热解中熔融状态的废塑料在运动中加热,使传热均匀,并不断把熔融中已热解的气态烃和固体残渣分离出来,从而避免了固体残渣在炉体内的积聚和结焦。由于推进叶轮不断运动,也起到不断的机械清焦作用,炉体内壁不结焦。由于在运动中热解,实现了“连续式”处理。
(2)初创催化热解工艺,将一定比例的专用催化剂与废塑料混合,一起进行加热热裂解与催化裂解同时进行,“改质催化剂”的应用,使废塑料的碳氢分子不仅从大分子向小分子转换,更主要的是使这种转换是要反应向着需求的生产物(燃油组分)方向上发展,并提高其品质(辛烷值、十六烷值)和产量。
(3)氮气保护:废塑料成分十分复杂,它所带来的杂质以及所含的添加剂、稳定剂、着色剂受热后与氧接触会产生大量二氧环乙烷等有害气体,并在高温下氧与碳氢化合物会产生剧烈反应,引起燃爆,造成不an全隐患。使废塑料在无氧环境中热解,进出料设置了含氧检测、氮气置换,在常压情况下,使整个热解过程都处在氮气保护下,完全隔绝与氧接触,做到了既an全,又环保;设备简化,反应温和。
3、优势
本项目技术工艺完全达到和超过guo家工业和信息化部、科学技术部、生态环境部2020年12月25日发表的公告要求。如下表:

三部要求:

    废弃塑料常压裂解燃油技术

技术指标:

zui高反应温度≤430℃;使用压力≤0.01Mpa;单釜处理量>2.5t/d;出油率≥75%;耗电量<300kW.h/t;二噁英排放浓度≤0.1ng-TEQ/Nm3;噪音≤50dB(A)

废旧塑料清洁生产改造。

(传统单釜式生产)

本项目:

    常压连续裂解废塑料转化清洁能源生产线

技术指标:

裂解温度350±25℃;裂解zui高工作压力≤0.01Mpa单套设备处理量50T/d;出油率30-75%(出油率视原料品种和含杂率而定);无二噁英排放,噪声<30db

不用分拣、清洗,不分塑料种类。

(创新连续式生产)

热裂解工艺对比:

序号

对比项目

     本项目工艺

国内(如河南、山东)工艺

   某上市公司工艺

1

工作方式

连续式不间断

间断式

单体炉连续生产

2

处理对象

所有有机合成固废,如废轮胎、废塑料合成编织物等,不分拣、不清洗。

限处理废轮胎、不能处理废塑料。

限处理废轮胎、不能处理废塑料。

3

进料方式

全自动进料、全封闭管道输送,自动计量,无噪声,清洁生产;料仓在线测氧,氮气置换,*无氧进料。

人工或借用机械整轮胎推进;钢丝及碳黑人工或借用机械拉出,粉尘污染,费工费时。

自动,高温出料350冷却方法。

4

出料方式

无间断连续高温出料,设置水冷临储仓,水冷垂直输送,无粉尘污染。


自动,高温出料350冷却方法。

5

波动热解催化管式炉

不间断连续生产。也可随时关开机。

1、特种材料组成,耐温、耐磨、耐腐蚀。

2、机械波动,受热均匀。

3、机械清焦。

4、单机产量高,2000kg-3000kg/h

6、催化低温热解提高活化及缩合,聚氢转移,能耗效率高。 

1、单炉体ф2600X660030m³,容积小,*多能装8吨轮胎,日产量8-12吨,年处理量<4000:

 

2、整个轮胎装炉,受热不均,能耗高。 

单炉体,产量低,600kg/小时连续24小时不停顿生产,14.4/天,年处理量约在4500吨左右,能耗高。

6

加热方法

热风交换,温度可控,受热均匀,能耗低,炉体寿命长。

直接加热,局部高温温差大,易结焦粘壁影响炉体使用寿命。 

不详

7

管道

主管道增设氮气清扫装置及“阻断罐”,不易堵塞,易清理。

易堵塞

不详

8

催化改质

专用改质催化剂,改善油品质量脱硫除臭,提高闪点十六烷值,提高柴油馏分品质。

9

制氮充氮

增设制氮充氮工艺,无氧热解,无二噁英产生,连续高温出碳,*可靠。

10

光氧UV处理

裂解炉燃烧废气增加了军转民UV处理技术,使排放远低于国标,真正做到微排放、零污染。

11

尾气利用

燃烧废气余热用于原料烘干;生产线不消耗外部能源,多余尾气(可燃气)供发电其他生产或应用。(处置一吨废塑料约可利用可燃气200 m3

仅利用部分,无尾气时尚需要外部能源。

已经利用

12

控制

远程控制,在线检测,现场机器人操作。

人工控制

自动控制

13

工程设计

模块化组合,符合(HG/T20688-2000),HG/T20519-2009化工工艺设计

不详

六、项目的生产
本项目的生产是一个典型的智能化清洁生产过程,生产岗工人每班2~3人可操控单套和2套生产线。
6.1生产过程描述
6.1.1预处理
a去除金属类杂物,如铁丝铁皮等,设备为电磁铁式永磁铁。
b破碎,一般破碎成50mm2左右,设备为标配撕碎机。
C去除水分,含水率保持在5%以下,设备为自带烘干机,热源利用热解废气。
6.1.2热解
a上料:在炉前端设有料仓,已预处理好的干料送入料仓内,并按比例与裂解催化剂搅拌均匀,由氮气置换出料仓内空气,料仓内氧含量几乎为零,料仓内的料与催化剂由机械不间断地送入“炉”内,完成密闭无氧连续加料工艺。
b热解:热解过程一段为“预热和初级熔融”,受热后蒸发出水分,水进入循环利用系统;后段以熔融为主,在热解催化剂作用下,一步PVC分子析出→Hcl+小分子烃类,以PVC(聚氯乙烯)为例,99.5%以上的氯被分解,剩余物主要为碳氢化合物;第三段“完全热解”,C-H主键断裂,生成烯烃小分子。“炉”径视产量要求分别为多种,均采用叶片推进,“叶片”不间断运动,不仅为物料在炉内运动提供动力,同时使物料不断翻动,促使受热均匀,加快热解速度,加速把气体烃与固态残渣分离,由于“叶片”外径略小于内径,起到机械清焦作用,*“炉体”内不结焦。加热方法采用“炉”外热风加热,热风炉自动控温,热源采用炉产生的裂解不凝气(主要成分为甲烷),热解后馏出的低分子油分通过油气管道进入后端“成油系统”,固体残渣(主要成分碳,含有不经清洗废塑料的无机物及少量催化剂残留物)通过“叶片”推进运动,排入“水冷却”碳渣收集罐内,输送至临储仓内。完成废塑料终ji处置全过程。
c炉的供热:“连续式催化热解炉”不需外部供应热源,在废塑料热解过程中,少量C4以下碳氢化合物以不能液化的气态存在,经纯化后作为“热解”热源(主要成分为甲烷),且自给有余。多余部分可用于发电或作为热源供锅炉或生活使用。
d成油系统:“热解炉”馏出的低分子油气通过油气管道进入“成油系统”。①气固分离,将油气中悬浮的少量碳黑颗粒分离。②比较洁净的油气进入催化塔,通过专用“改质催化剂”重整改质,提高油馏分品质,提高闪点和十六烷值,达到改善油的品质。③油气进入热交换系统,得到液体油和水的混合物,再由专用油水分离器使油水分离,水循环利用,油为主要产品。
e“热解炉”加热产生“燃烧废气”含有较高热值。首先导入预处理系统“烘干机”,作为“烘干机”的热源,对废塑料加热,去除其中的水分,然后经过除氯脱硫及金属光合作用,达到达标排放。这是整个工艺过程中唯yi排放气点,排放结果远好于guo家规定《锅炉大气污染物综合排放标准》(GB13271-2014)和《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)。
6.2废塑料处理后的生成物
废塑料热裂解处理的利用率达到99%以上,除去水分几乎全部利用。
1、处理后生成的液体燃料油(俗称毛油)占30%-75%(由废塑料品种和含杂率决定),可作为柴油原料油直接出售给专业炼油厂,或进一步精炼纯化为清洁柴油(国标5以上)。本项目设计直接出售毛油。
2、固体碳渣约占15%-25%,由原料种类和含杂率决定。其主要成分为碳,因热解过程无碳元损失而含碳很高,是非常好的固体燃料,发热量达到6000大卡以上,可直接出售。
3、可燃气纯度很高,主要成分 C4 以下的烷氢类可燃气(类似甲烷),作为热解热源自用,多余部分可用于生活用气、燃气锅炉或供发电等用,每吨废塑料热解产生燃气除设备自用外,还富余约200m3。

七、项目的环境保护
1、无废水
使用本设备装置,废塑料不需分类、清洗,避免了水的污染。整个工艺过程不产生废水,冷却用水封闭式循环使用,不外排。
2、无有毒有害气体
处置工艺过程是在无氧密闭环境中进行,不接触氧气(空气),不产生二噁英及其他有害气体。
3、无固废
废弃塑料经无氧裂解后除转化产生燃油和燃气外,剩余残渣主要成分为碳,是很好的固态燃料,热值在6000大卡以上,可作为成品直接出售。
综上所述,经处理后的废弃塑料全部转化为液、气、固三相清洁能源。
4、尾气处理
配套的小型加热炉(200万大卡,油气两用)排放量是全套设备的唯yi排放点,废气排量近似30人食堂煮饭燃烧天然气的排放量,燃烧废气通过脱硫脱氯和“二氧化钛金属光合作用”的处理方式,使燃烧废气的排放达到并远好于guo家规定《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)和《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)。

八、生产an全
1、本装置在相对封闭独立的环境下运行,自动化程度高、智能化远程控制,有利运行操作*。
2、本装置关键设备采用高质耐高温、耐腐蚀、耐磨损的特制材料,使用寿命长,维修少。
3、储油罐采用特种材料,即便罐外温度高达1300℃时,罐内仍能维持常温,可遊免火灾带来的危险。同时产出油品须及时运走。
4、本技术热裂解温度较低(<400℃),为常压裂解,不产生高压,炉体表面温度小于45℃。同时,配置有温度、压力电显和数显双重显示,防爆阻火,超压自控双重保护装置,良好的接地和防静电装置等。设备an全性能优越。
5、采用xian进的动、静密封技术和密封材料,能*设备运行过程无泄漏。
6、本工艺采用连续运转全过程“氮气保护”工艺,生产an全性有保障。设计参照了*xian进技术,属国内初创。
九、物能平衡性
物料平衡、能源平衡和水平衡如下:
①物料平衡:该工艺过程中,反应物仅为塑料高分子在热裂解下形成:轻质油(毛油)、燃气(甲烷、乙烷)和碳黑,反应物料完全平衡。反应辅助物料为催化剂和氯离子、综合剂(碱)。前者(油、气)少量进入碳黑之中,后者生成盐(少量),实现辅助物料完全平衡。
②能源平衡:该技术工艺过程中,能量的外供限于电能,其用电量供催化裂解过程中的物料输送、物料预处理、物料撕碎等动力用电;裂解所需的热能全部由热解生成物中的不凝气(主要成分为甲烷)提供,完全实现了能量平衡和节能。
③水平衡:该工艺过程中无反应水,无需消耗水,冷凝水循环使用,少量蒸发后适量补充,且补充量很小,可忽略不计,不存在水平衡问题。
十、经济效益
1、处理量
生产线每小时设计处理量为2500kg~3000kg,可连续运转和随时关停。设备设计为模块化,可任意组合用多条生产线满足处理量的需要。
2、经济分析
     总成本:
a能耗(电)40度/吨(此“吨”为废塑料,下同),生产过程基本不消耗水,热解不需外部能源;电按1.0元/度,计40元/吨;
b人工费(含社保福利):10000元/人.月×16人×12月/年=192万元/年,按年达标达产计,折合128元/吨;
c固定资产折旧:设备按10年、建筑设施按20年平均折旧,残值率取5%,按达产估算折旧摊销为130元/吨;
d催化剂等原料成本60元/吨;
e其他(如原材料购进)200元/吨。
合计总成本:558元/吨x1.5万吨/年=837万元/年;

总收入:
处理后的三相能源产品量会因原料品种差异而各自岀成率不同,按生活垃圾中废塑料处理后产生品测算,每吨废弃塑料处理后(通常)产生燃油0.35吨和高热值碳0.2吨及富余高纯燃气200㎡。总收入是该三项销售收入之和。
a燃油(毛油)出油率30%计4500电/年,现市价4000~5000元/吨,按4000元/吨收入约1800万元/年;
b碳渣按15%约2250吨/年,市价约600元~2000元/吨。按600元/吨计收入135万元/年;
c每吨废塑料处理后富余高纯燃气约200m3 ,可发电500~600度,自用或入网。因现模太小此项暂不计。
达产产品总收入1935万元/年;
年利润:1935-837=1098万元;
年纳企业所得税(税率按25%):274.5万元。
税后年利润:823.5万元。
由此测算,3年内(含建设期6个月)可收回全部投资。

十一、技术的应用范围
1、广大农村推广应用地膜(DE),应对干旱寒冷的不利气候对农作物生长节水节肥提高产量起到了作用,但由于不合理的农膜管理导致了严重的“白色污染”。目前机械化回收农田废弃残留农膜已没有技术问题,但回收后的农膜终ji处置不尽人意,如果作为再生塑料(降级使用),农膜的清洗成本太高,使用大量水资源,易引起水污染;农膜回粒含杂质太多,不能广泛使用。本工艺的终ji处理,不需分拣、不需清洗,即可进入生产流程。
2、生活垃圾分类后,废塑料等有机合成固废的处理,本技术工艺比焚烧发电投资省,建设周期短,经济效益高。特别适合“存量垃圾”的处理,陈腐垃圾由于堆放时间长,其他有机物会发酵腐烂分解,废塑料的含量相对提高(约含20%-30%),分拣处置工艺相对简单:去除建筑垃圾、无机及腐殖质外,剩下就是废塑料类等有机合成物等可燃物,也无须分拣直接进炉。使人头疼的垃圾填埋场、垃圾山、垃圾谷将成为“城市煤矿”、“城市油田”。
3、专业工厂产生出的大量低值废塑料,如再生纸厂、废塑料(尼龙、化纤)厂等,如年产10万吨再生纸的小型再生纸厂,年产生的废塑料就高达5000吨以上。川内有的再生纸厂一个厂年产生废塑料13万吨,堆积如山。
4、处理废塑料的同时还可以一同处理废橡胶、废皮革等。如制鞋厂、拆车厂等,都有此类大量影响环境an全的废弃物可以利用。
5、海洋(包括江、河、湖)漂浮的废塑料垃圾、烂渔网等,打捞后可直接处理利用。
6、本工艺设备不仅可以处理废弃塑料,同一台炉只要调控不同的热解温度(zui高1100℃)和料速(限值5倍),还可以用于处理一切可燃物料。例如生活垃圾、餐厨垃圾、医疗有机固废、各种含油污泥、焦油渣、油漆渣等等。  
7、可用于生物油的提取,提取率高达95%以上,提取后还可同时将残渣制成高热值炭。
8、本生产线还可用于各种物料的干燥,是一套非常理想的干燥设备。

十二、结论
本项发明zhuan利技术对废弃塑料无需分类和清洗,能够便捷地无害化处理和资源化利用,将其分解为燃油、碳黑、燃气,全部变废为宝。处理过程无二次污染,破解了能够大规模、工业化、低成本、没有污染处理废塑料的*性难题,是一项重大科技创新。

返回顶部

返回顶部