一种基于加氢热解的风电叶片回收方法与流程
1.本技术涉及固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种基于加氢热解的风电叶片回收方法。
背景技术：
2.近年来，随着风电装机量的快速增加，以及首批投运风电机组逐渐退役，废旧风电叶片日益增多，已成为一种亟待处理的高附加值的工业固废。风电叶片主要为纤维增强的树脂基复合材料，热解是一种常见的复合材料回收方法，通常是在特定气氛及高温作用下(≥850℃)将复合材料基体树脂转化为气态小分子化合物而回收附加值较高的增强纤维，实现资源化利用。但该法在处理废旧叶片时存在能耗高、回收纤维热损伤大等缺点，因此，开发新型热解技术对风电叶片回收具有重要意义。
技术实现要素：
3.本技术旨在提供一种基于加氢热解的风电叶片回收方法，热解前对风电叶片进行催化加氢，将叶片基体树脂高分子链中的苯环(源于双酚a链段)变成脂肪环结构，不但可以显著降低树脂热解温度，而且可以减小裂解炭的形成，这些均有助于提高后续热解效率和回收纤维品质，降低回收成本，同时减少二噁英的生成及对大气的次生污染。
4.为此，本技术的实施例提出一种基于加氢热解的风电叶片回收方法，包括：
5.将风电叶片、有机溶剂在加氢催化剂的作用下于氢气气氛中进行催化加氢反应，随后催化热解，回收玻璃纤维。
6.在一些实施例中，所述催化加氢反应的温度为150-160℃。
7.在一些实施例中，所述催化加氢反应的压力为2.8-5.2mpa。
8.在一些实施例中，所述催化加氢反应的时间为5-6h。
9.在一些实施例中，所述催化加氢反应的催化剂为钌炭催化剂。
10.在一些实施例中，所述有机溶剂为异丙醇、正丁醇、环己烷中的至少一种。
11.在一些实施例中，所述风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂的质量比为(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，优选为20:80:1。
12.在一些实施例中，所述催化加氢反应过程为：向高压反应釜中加入风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂，之后用氢气置换高压反应釜内空气，接着向高压反应釜内充入氢气，加热至反应温度，搅拌状态下进行反应。
13.在一些实施例中，所述热解温度为280-330℃。
14.在一些实施例中，所述热解气氛为氮气和氧气组成的混合气体，其中氧气体积含量为6-8％。
15.在一些实施例中，所述热解时间为3-4h。
16.在一些实施例中，所述热解在热解炉中进行。
17.本技术实施例的基于加氢热解的风电叶片回收方法，可带来的有益效果为：
18.(1)风电叶片的基体树脂一般为双酚a环氧树脂，在热解前先对环氧树脂高分子链中的苯环进行催化加氢，将其转变为热稳定性较低的脂肪环结构后再进行热解，其热解温度远低于传统热解法，因此本技术公开的叶片回收方法其能耗较(传统热解法)低。
19.(2)本技术在热解前，先将成炭性强的苯环结构转化为脂肪环，可减少热解炭的生成，提高回收纤维的纯度，同时减少尾气中二噁英的形成及其产生的次生环境污染。
20.(3)本技术中催化加氢工艺和热解工艺所涉及的设备与装置均有工业品，易于工程化实施。
21.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
具体实施方式
22.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
23.在申请中，数值范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
24.在申请中，所涉及的原材料、设备等，如无特殊说明，均为可通过商业途径或公知方法自制的原材料、设备；所涉及的方法，如无特殊说明，均为常规方法。
25.本技术实施例基于加氢热解的风电叶片回收方法，包括如下步骤：
26.s100：将风电叶片、有机溶剂在加氢催化剂的作用下于氢气气氛中进行催化加氢反应。
27.s200：将步骤s100催化加氢反应后的产物催化热解，回收玻璃纤维。
28.本技术实施例的基于加氢热解的风电叶片回收方法，在热解前，对风电叶片进行催化加氢，将叶片基体树脂(通常为双酚a环氧树脂)中的苯环结构，催化还原成环己烷结构，以降低基体树脂的热稳定性，从而显著降低树脂的热解温度，减少回收纤维热损伤同时降低回收能耗。将基体树脂高分子链中的苯环变成脂肪环结构后，还可有效减少热解炭的形成，一方面可降低纤维表面的树脂残留率，提高回收纤维纯度，另一方面可减少热解尾气中二噁英的生成，降低尾气对环境的次生污染。
29.在一些实施例中，步骤s100中，风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂的质量比为(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，优选为20:80:1。
30.在一些实施例中，步骤s100中的催化加氢反应在高压反应釜中进行。
31.在一些实施例中，步骤s100中的催化加氢反应的温度为150-160℃，比如155℃等。
32.在一些实施例中，步骤s100中的催化加氢反应的压力为2.8-5.2mpa，比如4mpa等。
33.在一些实施例中，步骤s100中的催化加氢反应的时间为5-6h，比如5.5h等。
34.在一些实施例中，催化加氢反应的催化剂为钌炭催化剂，可从商业渠道获得，包括但不限于陕西瑞科新材料股份有限公司生产的ru/c型催化剂等。
35.在一些实施例中，有机溶剂包括但不限于异丙醇、正丁醇和环己烷中的至少一种。
36.在一些实施例中，催化加氢反应过程为：向高压反应釜中加入风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂，之后用氢气置换高压反应釜内空气，接着向高压反应釜内充入氢气，缓慢加热至反应温度，搅拌状态下进行反应。
37.在一些实施例中，步骤s200中的热解在热解炉中进行。
38.在一些实施例中，步骤s200中热解温度为280-330℃，比如300℃等。
39.在一些实施例中，步骤s200中热解气氛为氮气和氧气组成的混合气体，其中氧气体积含量为6-8％，比如7％等。
40.在一些实施例中，步骤s200中热解时间为3-4h，比如3.5h等。
41.下面结合具体的实施例来说明本技术的基于加氢热解的风电叶片回收方法。
42.一、实施例与对比例
43.实施例1
44.向高压反应釜中加入1kg风电叶片、5000ml异丙醇和50g ru/c型加氢催化剂。用氢气置换高压反应釜内空气后，向高压反应釜内充入4mpa的氢气，缓慢加热高压反应釜至160℃后，在搅拌状态下反应5h，催化加氢结束。将加氢后的叶片放入热解炉中，在连续的氮气-氧气混合气氛(混合气氛中氧气的体积含量为7.2％)、305℃条件下热解3.6h，即可完成热解，得到较纯净的玻璃纤维，实现叶片回收。
45.实施例2-5与实施例1基本相同，不同之处在于：部分相关工艺参数取值不同，具体见表1。
46.对比例1-2的风电叶片回收方法与实施例1基本相同，不同之处在于：风电叶片不进行加氢处理，直接热解。
47.二、效果测试
48.1、回收纤维性能测试方法
49.(1)纤维纯度
50.采用mettler toledo型热解重量分析仪分析回收纤维中树脂的含量，其含量越低表明叶片中树脂热解越充分，纤维纯度越高。
51.(2)纤维强度保留率
52.利用lly-06e型拉力试验机测定回收纤维的拉伸强度，其与原纤维强度的比值表示回收纤维的强度保留率，保留率越大说明热解过程对回收纤维的损伤越小。
53.2、测试结果
54.对实施例1-5和对比例1-2的回收方法获得的增强纤维的性能进行测试，测试结果见表1。
55.表1实施例和对比例的相关工艺参数及回收效果
56.57.从表1可以看出，加氢预处理叶片可明显提高叶片的热解效果，即在相同热解温度和热解时间下，预处理后热解回收得到的纤维纯度更高，强度保留率更高，说明加氢预处理后可使叶片中的基体树脂充分热解。此外，加氢反应介质对回收纤维的品质也有显著影响，在异丙醇介质中加氢后再热解，所回收的纤维品质明显优于正丁醇与环己烷，可能是因为加氢转化率在异丙醇介质中高于在其他介质中。在对比例1-2中，由于未进行加氢预处理，树脂热解不充分，附着在回收纤维表面，导致回收纤维强度纯度较低，此时纤维强度保留率表征的实则是“纤维及其残留树脂”混合物的强度。
58.在本技术中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
59.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
技术特征：
1.一种基于加氢热解的风电叶片回收方法，其特征在于，包括：将风电叶片、有机溶剂在加氢催化剂的作用下于氢气气氛中进行催化加氢反应，随后催化热解，回收玻璃纤维。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氢反应的温度为150-160℃。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氢反应的压力为2.8-5.2mpa。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氢反应的时间为5-6h。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氢反应的催化剂为钌炭催化剂；和/或，所述有机溶剂为异丙醇、正丁醇、环己烷中的至少一种。6.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂的质量比为(16-24):(64-96):(0.8-1.2)，优选为20:80:1。7.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述催化加氢反应过程为：向高压反应釜中加入风电叶片、有机溶剂和加氢催化剂，之后用氢气置换高压反应釜内空气，接着向高压反应釜内充入氢气，加热至反应温度，搅拌状态下进行反应。8.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述热解温度为280-330℃。9.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述热解气氛为氮气和氧气组成的混合气体，其中氧气体积含量为6-8％；和/或，所述热解在热解炉中进行。10.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述热解时间为3-4h。
技术总结
本申请公开了一种基于加氢热解的风电叶片回收方法，包括：将风电叶片、有机溶剂在加氢催化剂的作用下于氢气气氛中进行催化加氢反应，随后催化热解，回收玻璃纤维。本申请所述基于加氢热解的风电叶片回收方法，热解前对风电叶片进行催化加氢，将叶片基体树脂高分子链中的苯环(源于双酚A链段)变成脂肪环结构，不但可以显著降低树脂热解温度，而且可以减小裂解炭的形成，这些均有助于提高后续热解效率和回收纤维品质，降低回收成本，同时减少二噁英的生成及对大气的次生污染。生成及对大气的次生污染。
