一种树脂基复合材料废料高效回收系统及其方法

技术特征：
1.一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：包括裂解氧化系统、收集分离系统和余热回收系统，所述裂解氧化系统包括加热器壳体(1)、加热炉管(2)、微波发生器(3)、电加热管(4)、支架(5)、储气罐(6)、真空泵(7)、收集坩埚(8)和控制系统，所述加热器壳体(1)内设置有加热炉管(2)，加热炉管(2)外侧壁相对设置有微波发生器(3)，电加热管(4)沿加热炉管(2)侧壁相对设置，加热炉管(2)内活动设置有支架(5)，支架(5)上放置有碳纤维树脂复合材料(9)，支架(5)为网格状且内部设置有收集坩埚(8)，加热炉管(2)顶部设置有红外测温装置(10)，加热炉管(2)连接有真空泵(7)，储气罐(6)与加热炉管(2)顶部的进气口连接，控制系统与微波发生器(3)、电加热管(4)、红外测温装置(10)、真空泵(7)电连接；所述收集分离系统包括加热炉腔(11)、收集箱(12)，收集箱(12)设置有多个且转动设置在加热炉腔(11)上方，加热炉腔(11)排气口与收集箱(12)进气口连接，收集坩埚(8)的出液口与加热炉腔(11)进料口连接；所述余热回收系统包括换热器壳体(13)、换热管道(14)、汽轮发电机组(15)、回收箱(16)，换热器壳体(13)内部设置有换热管道(14)，换热器壳体(13)进气口与加热炉管(2)的排气口连接，换热器壳体(13)出口与加热炉腔(11)进料口连接，换热器管道(14)进口连接有正戊烷提供装置和回收箱(16)，换热器管道(14)出口与汽轮发电机组(15)连接，汽轮发电机组(15)冷凝出口与回收箱(16)连接。2.根据权利要求1所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述微波发生器(3)呈两行三列对称布置，电加热管(4)一侧设置有两组，每组包括三根电加热管，红外测温装置(10)测量每组位于中间位置的碳纤维树脂复合材料(9)的表面温度，每组包括三块平行放置的碳纤维树脂复合材料(9)。3.根据权利要求1所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述加热炉管(2)内侧下部设置有定位板(201)，支架(5)包括底板(501)、支撑隔板(502)、滚轮(503)，支撑隔板(502)平行设置在底板(501)上，底板(501)底部设置有滚轮(503)，底板(501)设置有中空腔体且顶部均匀分布有通孔，中空腔体内放置有收集坩埚(8)。4.根据权利要求1所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述加热炉管(2)一端密封，另一端铰接有开合门(17)，开合门(17)上设置有观察口(18)。5.根据权利要求1所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述加热炉管(2)外侧壁上设置有环形管道(202)，环形管道(202)一端与正戊烷提供装置连接，环形管道(202)另一端与汽轮发电机组(15)连接。6.根据权利要求1所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述换热器壳体(13)顶部设置有气化正戊烷出口总管(1301)，换热器壳体(13)底部设置有正戊烷进口总管(1302)，换热管道(14)为蛇形管，沿换热器壳体(13)径向均匀设置有6-8根；换热管道(14)一端与气化正戊烷出口总管(1301)连接，另一端与正戊烷进口总管(1302)连接。7.根据权利要求1～6任一项所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述树脂基复合材料废料高效回收处理方法包括如下步骤：s1.将碳纤维树脂复合材料(9)放置在支架(5)上，并放入加热炉管(2)内，打开真空泵(7)排出加热炉管(2)内的空气；通入氩气，达到设定压力值后，开启微波发生器(3)，对碳纤维树脂复合材料(9)进行裂解，控制温度在350℃-600℃之间，反应时间在15min-30min之
间；s2.裂解反应结束后，关闭微波发生器(3)，通入氧气，开启电加热管(4)，对裂解后的碳纤维树脂复合材料(9)进行氧化，设置反应温度在250℃-580℃之间，反应时间在20min-40min之间；s3.反应过程中的高温气体通过加热炉管(2)排气口进入换热器壳体(13)，与换热管道(14)内的正戊烷换热，正戊烷受热气化后进入汽轮发电机组(15)，驱动汽轮发电机组(15)发电，冷凝后的正戊烷通过回收箱(16)再次进入换热管道(14)循环再利用；s4.步骤s1中裂解后的液体在自重下进入收集坩埚(8)，通过收集坩埚(8)出液口进入加热炉腔(11)内；加热炉腔(11)按设定的温度分别加热裂解后的液体，使之气化并收集在对应的收集箱(12)内。8.根据权利要求7所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述步骤s4中设定的温度区间分别为：35-45℃，45-120℃，120-190℃，190-220℃，220-300℃，300-350℃，350-410℃，410-425℃；每个温度区间对应一个收集箱(12)，当加热炉腔(11)位于某一温度区间时，对应的收集箱(12)转动到加热炉腔(11)的排气口。9.根据权利要求7所述的一种树脂基复合材料废料高效回收系统，其特征在于：所述加热后的正戊烷温度为140-270℃，正戊烷通入流量为0.5-3m3/h，正戊烷进入汽轮机的压力为0.3-1.1mpa。

技术总结
本发明公开了一种树脂基复合材料废料高效回收系统及其方法，涉及碳纤维回收设备技术领域。用支撑隔板将碳纤维树脂复合材料固定在支架上，送入加热炉管。抽真空后通入氩气，开启微波发生器，加热物料使其裂解。裂解反应结束后，通入空气/氧气，启动电加热管，对裂解后的产物进行氧化除碳处理高效回收碳纤维。产生的液体收集在收集坩埚内，再流入收集分离系统。产生的高温气体通过排气口排出，进入余热回收系统，将热量传导到换热管道中的正戊烷，正戊烷气化带动汽轮机叶片转动进行发电，换热后的高温气体冷凝后流入收集分离系统。根据裂解后液体产物的沸点差异，控制加热炉腔的加热温度区间，将冷凝液体加热气化收集到不同的的收集箱里。箱里。箱里。


技术研发人员：许磊 郭利容 沈志刚 韩朝辉 刘建华 夏仡 许张彪 谢诚
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.04.20
技术公布日：2022/7/22