本发明属于海洋塑料垃圾与油污处理技术领域，具体涉及一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备。
背景技术：
随着社会生产力和科学技术的迅猛发展，海洋受到了来自各方面不同程度的污染和破坏，日益严重的污染给人类的生存和发展带来了极为不利的后果。其中以“白色污染”和“石油污染”问题尤其突出。海洋塑料垃圾与油污不仅威胁航行安全，而且对海洋生态系统的健康有着致命的影响，威胁着人类可持续发展。而国内尚未有较为成型的海洋塑料垃圾与油污收集船只和处理技术，因此本发明涉及的一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备结合微波辅助催化快速热解与光催化技术，可以同时实现海洋塑料垃圾与油污的收集与处理，带来一定的经济效益、社会效益、生态效益。
与传统加热方式相比，微波加热速度快、效率高、加热均匀、便于操作、无滞后效应、安全无污染、维护成本低。本课题组前期研究将微波辅助催化快速热解应用于塑料与油脂热解制备生物燃油，取得了一系列进展。与微波响应的sic泡沫陶瓷可实现催化剂“原位吸波生热”和“催化转化”的协同；引进光催化材料，提升烃类物质的转化率，降低生物石脑油含氧量。
油脂主要成分为甘油三脂肪酸酯(简称甘油三酯)和脂肪酸，具有较高的热导性；与高氢碳比的塑料共热解，实现了海洋塑料垃圾与油污在生物石脑油转化中的优势互补。
技术实现要素：
本发明目的提供一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备，不仅可移动、高效能，不受处理时间和场地限制，能够机动灵活、快速地处理打捞上来的海洋塑料垃圾与油污，而且产品转化率高、品质好，可实现废弃海洋塑料垃圾与油污的高效利用。
本发明通过以下技术方案实现。
本发明所述的一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备，包括预热熔融器、计量泵、引流导管、多孔分流盘、滴液导管、微波无极紫外灯、微波发生器、控制面板、红外测温仪、温度记录仪、微波-紫外反应腔、tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层、出气口、冷凝器、储油罐。
计量泵上部与预热熔融器连接，下部与微波-紫外反应腔上部相连，微波-紫外反应腔内设有依次连接的引流导管、多孔分流盘、滴液导管，中下端设有tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层，底部设置的四支微波无极紫外灯对称分布，外部依次为微波发生器、控制面板、红外测温仪和温度记录仪，微波-紫外反应腔上部设有出气口，冷凝器与出气口相连，冷凝器右端连有抽气泵。
控制面板通过线缆分别与预热熔融器、微波发生器、计量泵连接，以调节微波功率、进料速度。
本发明所述的海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备的工作原理如下：海洋塑料垃圾和海洋油污在预热熔融器内加热熔融后静置分层，回收有机相；调控控制面板，设定微波功率、进料速度；微波无极紫外灯在微波场刺激下发光，tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层上生长的tio2纳米纤维在紫外光作用下被激活；有机相通过计量泵连续加入微波-紫外反应腔中，经引流导管、多孔分流盘、滴液导管均匀分布于tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层，tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层生长的tio2和hy在紫外光和微波场协同作用下发挥催化作用；热解气穿过tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层后冷凝形成生物石脑油后被收集。
本发明所述的海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备采用一种特殊的复合催化剂材料，同时负载有tio2和hy的tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层；其中tio2纳米纤维在紫外光作用下激活，hy在微波场作用下发挥催化作用。tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层兼具微波和紫外吸收特性，sic泡沫陶瓷为具有三维骨架的微波吸收材料，在其三维骨架结构内生长具有一层hy微孔分子筛催化剂后，进一步生长具有光催化特性的介孔tio2纳米纤维。
本发明所述的海洋塑料垃圾包括食品包装袋、塑料瓶、塑料袋、一次性餐具、医疗废物等塑料制品；所述的海洋油污主要指海洋废弃原油、重油等废油。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、采用微波辅助催化快速热解技术，物料在tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层作用下快速达到热解温度，缩短反应时间，减少副反应发生；热解气穿过tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层，进行有效催化重整，得到高产量、高品质生物石脑油。
2、在微波热解基础上引进太阳能光催化氧化技术，利用微波刺激微波无极紫外灯发光活化高效光催化剂tio2纳米纤维，促使过程脱羧反应的充分进行，提升光量子效率和烃类物质的转化率，降低产物油含氧量。
3、该装置不仅能填补海上塑料垃圾与油污收集处理的空白，而且重量轻、可移动、高效能，不受处理时间和场地限制，能够机动灵活、快速地处理打捞上来的海洋塑料垃圾，有助于节省打捞垃圾存储场地及运输成本。整个处理过程绿色无污染，实现了海洋塑料垃圾与油污收集处理的一体化、连续化、高效化。
4、该装置反应完全，催化高效，可将石蜡产率降低到3％，制得的生物石脑油产品富含烷烃和烯烃，应用广泛。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
其中，1为预热熔融器、2为计量泵、3为引流导管、4为多孔分流盘、5为滴液导管、6为微波无极紫外灯、7为微波发生器、8为控制面板、9为红外测温仪、10为温度记录仪、11为微波-紫外反应腔、12为tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层、13为出气口、14为冷凝器、15为抽气泵。
具体实施方式
本发明将结合附图，通过以下实施例进一步说明。
如图一所述，本实施例包括预热熔融器1、计量泵2、引流导管3、多孔分流盘4、滴液导管5、微波无极紫外灯6、微波发生器7、控制面板8、红外测温仪9、温度记录仪10、微波-紫外反应腔11、tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层12、出气口13、冷凝器14、抽气泵15；
计量泵(2)上部与预热熔融器(1)连接，下部的出口与微波-紫外反应腔(11)上部相连，微波-紫外反应腔(11)内设有依次连接的引流导管(3)、多孔分流盘(4)、滴液导管(5)，中下端设有tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)，底部设置的四支微波无极紫外灯(6)对称分布，外部依次为微波发生器(7)、控制面板(8)、红外测温仪(9)和温度记录仪(10)，微波-紫外反应腔(11)上部设有出气口(13)，冷凝器(14)与出气口(13)相连，冷凝器(14)右端连有抽气泵(15)。
控制面板(8)通过线缆分别与微波发生器(7)、计量泵(2)连接，以调节微波功率、进料速度。
本实施例中，海洋塑料垃圾和海洋油污在预热熔融器(1)内加热熔融后静置分层，回收有机相；调控控制面板(8)，设定目标催化热解温度为500℃，调节微波功率6000w，进料速度为30kg/h；微波无极紫外灯(6)在微波场刺激下发光，tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)上生长的tio2纳米纤维在紫外光作用下被激活；有机相通过计量泵(2)连续加入微波-紫外反应腔(11)中，经引流导管(3)、多孔分流盘(4)、滴液导管(5)均匀分布于tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)，tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)生长的tio2和hy在紫外光和微波场协同作用下发挥催化作用；热解气穿过tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)后冷凝形成生物石脑油后被收集，产率达到60％。经检测其中烷烃含量高达57.3％，烯烃含量33.9％，符合石脑油技术指标。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备，其特征是包括预热熔融器(1)、计量泵(2)、引流导管(3)、多孔分流盘(4)、滴液导管(5)、微波无极紫外灯(6)、微波发生器(7)、控制面板(8)、红外测温仪(9)、温度记录仪(10)、微波-紫外反应腔(11)、tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)、出气口(13)、冷凝器(14)、抽气泵(15)；
预热熔融器(1)与计量泵(2)相连，计量泵(2)出口与微波-紫外反应腔(11)上部连通，微波-紫外反应腔(11)上部设依次连接的引流导管(3)、多孔分流盘(4)、滴液导管(5)，中底部设有tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)，底部设置的四支微波无极紫外灯(6)对称分布，外部依次为微波发生器(7)、控制面板(8)、红外测温仪(9)，微波-紫外反应腔(11)上部设有出气口(13)，冷凝器(14)与出气口(13)相连，冷凝器(14)右端连有抽气泵(15)，控制面板(8)通过线缆分别与预热熔融器(1)、计量泵(2)、微波发生器(7)连接。
2.根据权利要求书1所述的一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备，其特征是所述的tio2纳米纤维-sic泡沫陶瓷床层(12)兼具微波和紫外吸收特性，sic泡沫陶瓷为具有三维骨架的微波吸收材料，在其三维骨架结构内生长具有一层hy微孔分子筛催化剂后，进一步生长具有光催化特性的介孔tio2纳米纤维。
3.根据权利要求1所述的一种海洋塑料垃圾与油污生产生物石脑油的装备，其特征是所述的海洋塑料垃圾包括食品包装袋、塑料瓶、塑料袋、一次性餐具；所述的海洋油污包括海洋废弃原油、重油。
技术总结