一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法與流程
1.本技術涉及固體廢棄物處理技術領域，尤其涉及一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法。
背景技術：
2.近年來，隨著風電裝機量的快速增加，以及首批投運風電機組逐漸退役，廢舊風電葉片日益增多，已成為一種亟待處理的高附加值的工業(yè)固廢。風電葉片主要為纖維增強的樹脂基復合材料，熱解是一種常見的復合材料回收方法，通常是在特定氣氛及高溫作用下(≥850℃)將復合材料基體樹脂轉(zhuǎn)化為氣態(tài)小分子化合物而回收附加值較高的增強纖維，實現(xiàn)資源化利用。但該法在處理廢舊葉片時存在能耗高、回收纖維熱損傷大等缺點，因此，開發(fā)新型熱解技術對風電葉片回收具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
3.本技術旨在提供一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法，熱解前對風電葉片進行催化加氫，將葉片基體樹脂高分子鏈中的苯環(huán)(源于雙酚a鏈段)變成脂肪環(huán)結(jié)構，不但可以顯著降低樹脂熱解溫度，而且可以減小裂解炭的形成，這些均有助于提高后續(xù)熱解效率和回收纖維品質(zhì)，降低回收成本，同時減少二噁英的生成及對大氣的次生污染。
4.為此，本技術的實施例提出一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法，包括：
5.將風電葉片、有機溶劑在加氫催化劑的作用下于氫氣氣氛中進行催化加氫反應，隨后催化熱解，回收玻璃纖維。
6.在一些實施例中，所述催化加氫反應的溫度為150-160℃。
7.在一些實施例中，所述催化加氫反應的壓力為2.8-5.2mpa。
8.在一些實施例中，所述催化加氫反應的時間為5-6h。
9.在一些實施例中，所述催化加氫反應的催化劑為釕炭催化劑。
10.在一些實施例中，所述有機溶劑為異丙醇、正丁醇、環(huán)己烷中的至少一種。
11.在一些實施例中，所述風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑的質(zhì)量比為(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，優(yōu)選為20:80:1。
12.在一些實施例中，所述催化加氫反應過程為：向高壓反應釜中加入風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑，之后用氫氣置換高壓反應釜內(nèi)空氣，接著向高壓反應釜內(nèi)充入氫氣，加熱至反應溫度，攪拌狀態(tài)下進行反應。
13.在一些實施例中，所述熱解溫度為280-330℃。
14.在一些實施例中，所述熱解氣氛為氮氣和氧氣組成的混合氣體，其中氧氣體積含量為6-8％。
15.在一些實施例中，所述熱解時間為3-4h。
16.在一些實施例中，所述熱解在熱解爐中進行。
17.本技術實施例的基于加氫熱解的風電葉片回收方法，可帶來的有益效果為：
18.(1)風電葉片的基體樹脂一般為雙酚a環(huán)氧樹脂，在熱解前先對環(huán)氧樹脂高分子鏈中的苯環(huán)進行催化加氫，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊岱€(wěn)定性較低的脂肪環(huán)結(jié)構后再進行熱解，其熱解溫度遠低于傳統(tǒng)熱解法，因此本技術公開的葉片回收方法其能耗較(傳統(tǒng)熱解法)低。
19.(2)本技術在熱解前，先將成炭性強的苯環(huán)結(jié)構轉(zhuǎn)化為脂肪環(huán)，可減少熱解炭的生成，提高回收纖維的純度，同時減少尾氣中二噁英的形成及其產(chǎn)生的次生環(huán)境污染。
20.(3)本技術中催化加氫工藝和熱解工藝所涉及的設備與裝置均有工業(yè)品，易于工程化實施。
21.本技術附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術的實踐了解到。
具體實施方式
22.下面詳細描述本技術的實施例，所述實施例的示例是示例性的，旨在用于解釋本技術，而不能理解為對本技術的限制。
23.在申請中，數(shù)值范圍的公開包括在整個范圍內(nèi)的所有值和進一步細分范圍的公開，包括對這些范圍給出的端點和子范圍。
24.在申請中，所涉及的原材料、設備等，如無特殊說明，均為可通過商業(yè)途徑或公知方法自制的原材料、設備；所涉及的方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
25.本技術實施例基于加氫熱解的風電葉片回收方法，包括如下步驟：
26.s100：將風電葉片、有機溶劑在加氫催化劑的作用下于氫氣氣氛中進行催化加氫反應。
27.s200：將步驟s100催化加氫反應后的產(chǎn)物催化熱解，回收玻璃纖維。
28.本技術實施例的基于加氫熱解的風電葉片回收方法，在熱解前，對風電葉片進行催化加氫，將葉片基體樹脂(通常為雙酚a環(huán)氧樹脂)中的苯環(huán)結(jié)構，催化還原成環(huán)己烷結(jié)構，以降低基體樹脂的熱穩(wěn)定性，從而顯著降低樹脂的熱解溫度，減少回收纖維熱損傷同時降低回收能耗。將基體樹脂高分子鏈中的苯環(huán)變成脂肪環(huán)結(jié)構后，還可有效減少熱解炭的形成，一方面可降低纖維表面的樹脂殘留率，提高回收纖維純度，另一方面可減少熱解尾氣中二噁英的生成，降低尾氣對環(huán)境的次生污染。
29.在一些實施例中，步驟s100中，風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑的質(zhì)量比為(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，優(yōu)選為20:80:1。
30.在一些實施例中，步驟s100中的催化加氫反應在高壓反應釜中進行。
31.在一些實施例中，步驟s100中的催化加氫反應的溫度為150-160℃，比如155℃等。
32.在一些實施例中，步驟s100中的催化加氫反應的壓力為2.8-5.2mpa，比如4mpa等。
33.在一些實施例中，步驟s100中的催化加氫反應的時間為5-6h，比如5.5h等。
34.在一些實施例中，催化加氫反應的催化劑為釕炭催化劑，可從商業(yè)渠道獲得，包括但不限于陜西瑞科新材料股份有限公司生產(chǎn)的ru/c型催化劑等。
35.在一些實施例中，有機溶劑包括但不限于異丙醇、正丁醇和環(huán)己烷中的至少一種。
36.在一些實施例中，催化加氫反應過程為：向高壓反應釜中加入風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑，之后用氫氣置換高壓反應釜內(nèi)空氣，接著向高壓反應釜內(nèi)充入氫氣，緩慢加熱至反應溫度，攪拌狀態(tài)下進行反應。
37.在一些實施例中，步驟s200中的熱解在熱解爐中進行。
38.在一些實施例中，步驟s200中熱解溫度為280-330℃，比如300℃等。
39.在一些實施例中，步驟s200中熱解氣氛為氮氣和氧氣組成的混合氣體，其中氧氣體積含量為6-8％，比如7％等。
40.在一些實施例中，步驟s200中熱解時間為3-4h，比如3.5h等。
41.下面結(jié)合具體的實施例來說明本技術的基于加氫熱解的風電葉片回收方法。
42.一、實施例與對比例
43.實施例1
44.向高壓反應釜中加入1kg風電葉片、5000ml異丙醇和50g ru/c型加氫催化劑。用氫氣置換高壓反應釜內(nèi)空氣后，向高壓反應釜內(nèi)充入4mpa的氫氣，緩慢加熱高壓反應釜至160℃后，在攪拌狀態(tài)下反應5h，催化加氫結(jié)束。將加氫后的葉片放入熱解爐中，在連續(xù)的氮氣-氧氣混合氣氛(混合氣氛中氧氣的體積含量為7.2％)、305℃條件下熱解3.6h，即可完成熱解，得到較純凈的玻璃纖維，實現(xiàn)葉片回收。
45.實施例2-5與實施例1基本相同，不同之處在于：部分相關工藝參數(shù)取值不同，具體見表1。
46.對比例1-2的風電葉片回收方法與實施例1基本相同，不同之處在于：風電葉片不進行加氫處理，直接熱解。
47.二、效果測試
48.1、回收纖維性能測試方法
49.(1)纖維純度
50.采用mettler toledo型熱解重量分析儀分析回收纖維中樹脂的含量，其含量越低表明葉片中樹脂熱解越充分，纖維純度越高。
51.(2)纖維強度保留率
52.利用lly-06e型拉力試驗機測定回收纖維的拉伸強度，其與原纖維強度的比值表示回收纖維的強度保留率，保留率越大說明熱解過程對回收纖維的損傷越小。
53.2、測試結(jié)果
54.對實施例1-5和對比例1-2的回收方法獲得的增強纖維的性能進行測試，測試結(jié)果見表1。
55.表1實施例和對比例的相關工藝參數(shù)及回收效果
56.57.從表1可以看出，加氫預處理葉片可明顯提高葉片的熱解效果，即在相同熱解溫度和熱解時間下，預處理后熱解回收得到的纖維純度更高，強度保留率更高，說明加氫預處理后可使葉片中的基體樹脂充分熱解。此外，加氫反應介質(zhì)對回收纖維的品質(zhì)也有顯著影響，在異丙醇介質(zhì)中加氫后再熱解，所回收的纖維品質(zhì)明顯優(yōu)于正丁醇與環(huán)己烷，可能是因為加氫轉(zhuǎn)化率在異丙醇介質(zhì)中高于在其他介質(zhì)中。在對比例1-2中，由于未進行加氫預處理，樹脂熱解不充分，附著在回收纖維表面，導致回收纖維強度純度較低，此時纖維強度保留率表征的實則是“纖維及其殘留樹脂”混合物的強度。
58.在本技術中，術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構、材料或者特點包含于本技術的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
59.盡管上面已經(jīng)示出和描述了本技術的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本技術的限制，本領域的普通技術人員在本技術的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
技術特征：
1.一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法，其特征在于，包括：將風電葉片、有機溶劑在加氫催化劑的作用下于氫氣氣氛中進行催化加氫反應，隨后催化熱解，回收玻璃纖維。2.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氫反應的溫度為150-160℃。3.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氫反應的壓力為2.8-5.2mpa。4.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氫反應的時間為5-6h。5.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氫反應的催化劑為釕炭催化劑；和/或，所述有機溶劑為異丙醇、正丁醇、環(huán)己烷中的至少一種。6.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑的質(zhì)量比為(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，優(yōu)選為20:80:1。7.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氫反應過程為：向高壓反應釜中加入風電葉片、有機溶劑和加氫催化劑，之后用氫氣置換高壓反應釜內(nèi)空氣，接著向高壓反應釜內(nèi)充入氫氣，加熱至反應溫度，攪拌狀態(tài)下進行反應。8.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述熱解溫度為280-330℃。9.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述熱解氣氛為氮氣和氧氣組成的混合氣體，其中氧氣體積含量為6-8％；和/或，所述熱解在熱解爐中進行。10.根據(jù)權利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述熱解時間為3-4h。
技術總結(jié)
本申請公開了一種基于加氫熱解的風電葉片回收方法，包括：將風電葉片、有機溶劑在加氫催化劑的作用下于氫氣氣氛中進行催化加氫反應，隨后催化熱解，回收玻璃纖維。本申請所述基于加氫熱解的風電葉片回收方法，熱解前對風電葉片進行催化加氫，將葉片基體樹脂高分子鏈中的苯環(huán)(源于雙酚A鏈段)變成脂肪環(huán)結(jié)構，不但可以顯著降低樹脂熱解溫度，而且可以減小裂解炭的形成，這些均有助于提高后續(xù)熱解效率和回收纖維品質(zhì)，降低回收成本，同時減少二噁英的生成及對大氣的次生污染。生成及對大氣的次生污染。
