[实用新型]一种碳纤维增强树脂基复合材料回收装置

说明书

本实用新型公开了一种碳纤维增强树脂基复合材料回收装置，涉及碳纤维回收设备技术领域。所述装置包括气氛调控系统、微波热解系统、裂解油收集系统、裂解气体回收系统，微波热解系统包括微波加热箱体、微波发生器、控制系统、盛料石英管，盛料石英管内设置有热电偶，盛料石英管顶部设置有红外测温装置，气氛调控系统使盛料石英管内保持真空、无氧或有氧环境，裂解后气体进入倾斜设置的冷凝管，冷凝后的裂解油进入裂解油收集瓶，剩余气体通过过滤净化管进入裂解气收集瓶。通过热电偶和红外测温装置精确的获取反应物料温度，使得更加合理的控制微波的加热温度；通过倾斜设置的冷凝管，利用裂解油自身重力，对裂解油进行充分的回收。

技术领域

本实用新型涉及碳纤维回收设备技术领域，具体涉及一种碳纤维增强树脂基复合材料回收装置。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料以其优良的力学性能和轻质性能引起了人们的广泛关注。随着航天、汽车、风电等行业的发展，碳纤维布的需求量逐年增加。2018年全球碳纤维增强树脂基复合材料使用量约为12.8万吨，预计到2022年全球碳纤维复合材料年需求量将达到19.9万吨；此外，在过去十年中，全世界碳纤维复合材料的累计使用量约为705万吨。在碳纤维复合材料产品的生产过程中，约30％的原材料变成了废料。这一发现意味着，在过去十年中，我们至少生产了21.1万吨碳纤维增强塑料垃圾，而未来必须处理的垃圾有70.5万吨。因此，碳纤维增强树脂基复合材料废弃物的处理成为一个更加迫切的问题。

有效回收碳纤维的化学方法中，热解法是最具开发应用的回收技术，也是目前世界上唯一实现商业化运营的碳纤维复合材料回收方法。热解法的基本原理就是将碳纤维增强树脂基复合材料填入热解设备中进行热解，热解工艺被精确控制，碳纤维增强树脂基复合材料被加热，加热温度保持在400～500℃之间，这种条件下生产出的清洁碳纤维能保持90％～95％的原始性能，在此过程中树脂被裂解产生气体，对气体进行冷凝后会得到燃料油和一部分不可冷凝气体，这部分气体主要成分为甲烷、乙烷等可燃性气体的混合物。因此在热解法回收碳纤维过程中，有两个关键步骤，一是精准控温，将反应物温度保持在一定的温度范围内，可大大提高热解反应速率；二是对裂解产生气体冷凝回收，此部分燃料油和可燃性气体可作为能源进行二次利用。

专利CN110000189A中公开了一种纤维增强有机复合材料废弃物高效资源回收装备，装置通过热电偶对反应物进行测温，通过冷凝管对气体进行冷凝回收。但一个热电偶测温存在片面性，很难精准掌握反应物整个的温度情况，且一旦失效不易被发觉。另外冷凝管采用并列管且竖直放置，导致燃料油聚集在冷凝管底部难以达到完全回收的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种碳纤维增强树脂基复合材料回收装置，解决现有装置测温不精准、冷凝后燃料油回收不完全的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种碳纤维增强树脂基复合材料回收装置，其特征在于：包括气氛调控系统、微波热解系统、裂解油收集系统、裂解气体回收系统，所述微波热解系统包括微波加热箱体、微波发生器、控制系统、盛料石英管，所述盛料石英管横向贯穿于微波加热箱体中部，微波发生器通过导波管加热盛料石英管内的反应物料，盛料石英管内设置有热电偶，盛料石英管顶部设置有红外测温装置，热电偶、红外测温装置、微波发生器分别与控制系统信号连接；所述气氛调控系统包括保护性气体气瓶，保护性气体气瓶与盛料石英管的进气管连接；所述裂解油收集系统包括裂解油收集瓶、冷凝管、冷却水发生装置，裂解油收集瓶进气口与盛料石英管的排气管连接，裂解油收集瓶排气口与冷凝管回油口连接，冷凝管倾斜设置，冷凝管进水口与冷却水发生装置出水口连接，冷凝管出水口与冷却水发生装置回水口连接，裂解气体回收系统包括依次连接的过滤净化管和裂解气收集瓶，冷凝管排气口与过滤净化管进气口连接。

更进一步的技术方案是所述气氛调控系统还包括氧化性气体气瓶，氧化性气体气瓶通过管道依次与第一控制阀与进气管连接，保护性气体气瓶通过第二控制阀与进气管连接，进气管上靠近微波加热箱体侧设置有气压表，进气管通过第三控制阀与真空发生装置连接。