一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统

技术领域

本发明涉及生产管理控制技术领域，特别是涉及一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

背景技术

塑料是我们生活中常见物品，常见的塑料材质包括聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯，其应用非常广泛。过去的几十年里，伴随着塑料给我们生产生活带来的巨大便捷的同时也给环境带来了巨大负担，废弃塑料的处理方式也在多元化的不断发展。废塑料成膜热裂解技术不仅能对塑料垃圾进行分解，而且能将塑料转化为油，使废塑料变废为宝，进一步提高了废塑料的利用价值。

如申请公开号为CN114479949A的中国专利公开了一种两段式废塑料热裂解装置及热裂解系统，其中热裂解装置包括用于对废塑料进行初步热裂解的首段热裂解器、连接首段热裂解器用于对废塑料进一步热裂解的末段热裂解段、以及连接末段热裂解段的催化重整段，所述末段热裂解段与所述催化重整段耦合一体为热裂解催化重整器，初步热裂解后的废塑料在热裂解催化重整器内完成末段热裂解及催化重整过程。该发明基于催化重整与热裂解耦合反应，将末段热裂解段和催化重整段耦合为一体，降低整个热裂解装置的占地尺寸和建设成本，减少了管网距离，减少管路耗散热量，从而降低了装置整体能耗。

如申请公开号为CN109401774A的中国专利公开了一种废塑料连续热裂解系统及其裂解方法，属于废塑料回收处理技术领域。该系统包括顺次连接的上料装置、进料装置、热裂解反应釜以及出渣装置，进料装置包括螺旋推进器，以及用于将废塑料从螺旋推进器输送至热裂解反应釜内的螺旋输送器，螺旋推进器包括锥形筒体，锥形筒体内穿设有第一旋转轴，第一旋转轴上套接有第一螺旋叶片，锥形筒体在垂直进料方向的纵向截面面积以及第一螺旋叶片的外径沿进料方向逐渐递减。该发明废塑料连续热裂解系统具有能够连续进料、连续热解、连续排渣、高效安全的特点。

以上专利都存在本背景技术提出的问题：没有对废塑料成膜热裂解的生产过程进行生产监测和控制，且没有针对生产过程中的生产设备安全问题进行研究。为解决这一问题，本发明提出了一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统，能够有效解决背景技术中的问题。本发明的具体技术方案如下：

一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统，包括设备层、控制层、数据存储层；

所述设备层包括：破碎设备、输送设备、熔融挤出设备、磁选除铁设备、卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备、以及气体流量计、温度传感器、压力传感器；所述破碎设备用于将废塑料破碎成小块状，磁选除铁设备在输送过程中将铁器清除，并通过所述输送设备的输送将小块状的废塑料输送至所述熔融挤出设备中，所述熔融挤出设备用于将小块状的废塑料加热成膏状并将加热后的膏状废塑料挤出至卧式成膜热裂解设备，所述卧式成膜热裂解设备用于将膏状废塑料在卧式成膜热裂解设备中的热裂解筒的内侧壁上均匀刮成0.3mm-1.5mm的薄膜，并将热裂解筒加热至350℃-450℃，使所述薄膜瞬间裂解汽化产生油气，其中所述油气进入所述缓冲沉降过滤设备中，所述缓冲沉降过滤设备用于过滤净化油气，经过过滤净化的油气进入至重整反应设备，所述重整反应设备用于对油气进行催化重整，经过催化重整后的油气进入至冷凝设备，所述冷凝设备用于将油气进行液化得到重油；所述温度传感器用于测量所述设备层中不同设备工作时的温度；所述气体流量计用于测量所述设备层中不同设备内的气体流量；所述压力传感器用于测量所述设备层中不同设备工作时的内部压力；

所述数据存储层用于存储所述生产控制系统运行过程中产生的数据；

所述控制层包括：温度测量模块、气体流量测量模块、压力检测测量模块、废塑料熔融分析模块、热裂解温度分析模块、油气冷凝效率分析模块、生产预警模块。

本发明进一步的改进在于，所述温度测量模块用于测量不同设备在生产过程中的温度，所述气体流量测量模块用于测量所述卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备在生产过程中的气体流量，所述压力检测测量模块用于测量所述卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备在生产过程中的内部压力，所述废塑料熔融分析模块用于分析小块状的废塑料在加热成膏状过程中的温度数据，所述热裂解温度分析模块用于根据所述薄膜的厚度和膏状废塑料的温度、材质控制热裂解筒内部的加热温度，所述油气冷凝效率分析模块用于分析油气在所述冷凝设备内部的冷凝作用下液化为重油的效率，所述生产预警模块用于根据所述温度测量模块、气体流量测量模块、压力检测测量模块、废塑料熔融分析模块、热裂解温度分析模块、油气冷凝效率分析模块的输出结果对使用废塑料成膜热裂解装置的不同生产阶段进行预警。

本发明进一步的改进在于，所述废塑料熔融分析模块包括废塑料熔融温度控制单元和废塑料材质识别单元；所述废塑料熔融温度控制单元用于控制熔融挤出设备所需要的加热温度，判断所述熔融挤出设备中废塑料的熔点；所述废塑料材质识别单元用于根据所述废塑料熔融温度控制单元的输出结果识别废塑料的材质。

本发明进一步的改进在于，所述废塑料熔融温度控制单元用于控制熔融挤出设备的加热温度，使小块状的废塑料加热至膏状，并记录废塑料开始熔融时的温度

本发明进一步的改进在于，所述废塑料材质识别单元用于根据废塑料开始熔融时的温度

S101、当

S102、当

S103、当

S104、当

本发明进一步的改进在于，所述热裂解温度分析模块用于根据不同废塑料的材质建立热裂解温度方程，并通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度，包括以下具体内容：

S201、设聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的分解温度分别为

S202、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚乙烯时，建立热裂解温度方程

S203、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚苯乙烯时，建立热裂解温度方程

S204、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚丙烯时，建立热裂解温度方程

S205、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚氯乙烯时，建立热裂解温度方程

本发明进一步的改进在于，所述压力检测测量模块还用于通过内部压力的变化判定设备运转平稳性，包括：采集废塑料成膜热裂解装置在运行过程中M个时刻的内部压力值，其中M大于100，将M个时刻的内部压力值求均值，得到内部压力均值

本发明进一步的改进在于，所述油气冷凝效率分析模块包括以下具体内容：

S301、设所述冷凝设备共有n个，经过催化重整的油气依次经过n个冷凝设备；设经过催化重整的油气气体流量为Q，依次经过n个冷凝设备后剩余气体流量分别为Q1、Q2、…、Qn；

S302、计算第1到第n个冷凝设备的冷凝效率分别为d1、d2、…、di、…、dn，其中di为第i个冷凝设备的冷凝效率，

本发明进一步的改进在于，所述生产预警模块包括以下具体内容：

S401、在冷凝设备生产过程中，设第i-1个冷凝设备的冷凝效率为

S402、当冷凝设备为偶数个时，若

S403、当冷凝设备为奇数个时，若

本发明进一步的改进在于，所述生产预警模块还包括以下具体内容：

S501、通过温度传感器对卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度进行实时测量，并与通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度进行比较；

S502、当实时测量的热裂解温度大于通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度时，立即停止加热，进行卧式成膜热裂解设备的温度校准生产预警；

S503、当实时测量的热裂解温度小于通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度时，继续加热，并进行卧式成膜热裂解设备的温度校准生产预警。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

一种设备，包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现所述的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

c1、本发明能够比一般的生产控制系统更适用于废塑料成膜热裂解装置，是专门针对废塑料成膜热裂解装置的生产过程的生产控制系统；

c2、本发明能够将废塑料成膜热裂解的生产过程进行量化，获得废塑料成膜热裂解的一系列生产过程的量化数据，方便对生产过程进行直观了解，并在系统中加入生产预警模块，增加了废塑料成膜热裂解生产过程的安全性，降低了废塑料成膜热裂解中出现危险的概率。

附图说明

图1为本发明的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统的框架示意图；

图2为本发明的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统中所述存储介质的结构示意图；

图3为本发明的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统中所述设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施例具体方案为，如图1所示，一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统，包括设备层、控制层、数据存储层；

所述设备层包括：破碎设备、输送设备、熔融挤出设备、卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备、以及气体流量计、温度传感器；所述破碎设备用于将废塑料破碎成小块状，磁选除铁设备在输送过程中将铁器清除，并通过所述输送设备的输送将小块状的废塑料输送至所述熔融挤出设备中，所述熔融挤出设备用于将小块状的废塑料加热成膏状并将加热后的膏状废塑料挤出至卧式成膜热裂解设备，所述卧式成膜热裂解设备用于将膏状废塑料在卧式成膜热裂解设备中的热裂解筒的内侧壁上均匀刮成0.3mm-1.5mm的薄膜，并将热裂解筒加热至350℃-450℃，使所述薄膜瞬间裂解汽化产生油气，其中所述油气进入所述缓冲沉降过滤设备中，所述缓冲沉降过滤设备用于过滤净化油气，经过过滤净化的油气进入至重整反应设备，所述重整反应设备用于对油气进行催化重整，经过催化重整后的油气进入至冷凝设备，所述冷凝设备用于将油气进行液化得到重油；所述温度传感器用于测量所述设备层中不同设备工作时的温度；所述气体流量计用于测量所述设备层中不同设备内的气体流量；所述压力传感器用于测量所述设备层中不同设备工作时的内部压力；

所述数据存储层用于存储所述生产控制系统运行过程中产生的数据；

所述控制层包括：温度测量模块、气体流量测量模块、压力检测测量模块、废塑料熔融分析模块、热裂解温度分析模块、油气冷凝效率分析模块、生产预警模块。

在本实施例中，所述温度测量模块用于测量不同设备在生产过程中的温度，所述气体流量测量模块用于测量所述卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备在生产过程中的气体流量，所述的压力检测测量模块用于测量所述卧式成膜热裂解设备、缓冲沉降过滤设备、重整反应设备和冷凝设备在生产过程中的内部压力，所述废塑料熔融分析模块用于分析小块状的废塑料在加热成膏状过程中的温度数据，所述热裂解温度分析模块用于根据所述薄膜的厚度和膏状废塑料的温度、材质控制热裂解筒内部的加热温度，所述油气冷凝效率分析模块用于分析油气在所述冷凝设备内部的冷凝作用下液化为重油的效率，所述生产预警模块根据所述温度测量模块、气体流量测量模块、压力检测测量模块、废塑料熔融分析模块、热裂解温度分析模块、油气冷凝效率分析模块的输出结果对使用废塑料成膜热裂解装置的不同生产阶段进行预警。

在本实施例中，所述废塑料熔融分析模块包括废塑料熔融温度控制单元和废塑料材质识别单元；所述废塑料熔融温度控制单元用于控制熔融挤出设备所需要的加热温度，判断所述熔融挤出设备中废塑料的熔点；所述废塑料材质识别单元用于根据所述废塑料熔融温度控制单元的输出结果识别废塑料的材质。

在本实施例中，所述废塑料熔融温度控制单元用于控制熔融挤出设备的加热温度，使小块状的废塑料加热至膏状，并记录废塑料开始熔融时的温度

需要说明的是，熔融温度指示剂是一种特殊的物质，会在特定温度范围内发生颜色变化。将熔融温度指示剂加入废塑料中，当不同类型熔融温度指示剂达到不同的熔化温度时，不同类型指示剂会发生颜色变化，从而指示相应类型的废塑料已经进入熔融状态。使用颜色变化作为一个可视的指示，可以记录颜色变化对应的温度范围。同时采用测温仪对检测废塑料表面温度，可以更精确得记录废塑料开始熔融时的温度。

在本实施例中，所述废塑料材质识别单元用于根据废塑料开始熔融时的温度

S101、当

S102、当

S103、当

S104、当

在本实施例中，所述热裂解温度分析模块用于根据不同废塑料的材质建立热裂解温度方程，并通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度，包括以下具体内容：

S201、设聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的分解温度分别为

S202、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚乙烯时，建立热裂解温度方程

S203、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚苯乙烯时，建立热裂解温度方程

S204、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚丙烯时，建立热裂解温度方程

S205、当所述废塑料材质识别单元的输出结果为聚氯乙烯时，建立热裂解温度方程

需要说明的是，在本实施例中上述关于不同材质废塑料的热裂解方程中的不同的温度取值范围是根据前期大量的实验数据获得。

在本实施例中，所述压力检测测量模块还用于通过内部压力的变化判定设备运转平稳性，包括：采集废塑料成膜热裂解装置在运行过程中M个时刻的内部压力值，其中M大于100，将M个时刻的内部压力值求均值，得到内部压力均值

在本实施例中，所述油气冷凝效率分析模块包括以下具体内容：

S301、设所述冷凝设备共有n个，经过催化重整的油气依次经过n个冷凝设备；设经过催化重整的油气气体流量为Q，依次经过n个冷凝设备后剩余气体流量分别为Q1、Q2、…、Qn；

S302、计算第1到第n个冷凝设备的冷凝效率分别为d1、d2、…、di、…、dn，其中di为第i个冷凝设备的冷凝效率，

在本实施例中，所述生产预警模块包括以下具体内容：

S401、在冷凝设备生产过程中，设第i-1个冷凝设备的冷凝效率为

S402、当冷凝设备为偶数个时，若

S403、当冷凝设备为奇数个时，若

在本实施例中，所述生产预警模块还包括以下具体内容：

S501、通过温度传感器对卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度进行实时测量，并与通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度进行比较；

S502、当实时测量的热裂解温度大于通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度时，立即停止加热，进行卧式成膜热裂解设备的温度校准生产预警；

S503、当实时测量的热裂解温度小于通过热裂解温度方程的计算结果控制卧式成膜热裂解设备内部的热裂解温度时，继续加热，并进行卧式成膜热裂解设备的温度校准生产预警。

实施例2

如图2所示，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

实施例3

如图3所示，一种设备，包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现所述的一种用于废塑料成膜热裂解装置的生产控制系统。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。