本發(fā)明涉及將塑料廢材料解聚成包括烴油的新產(chǎn)物的領(lǐng)域，其具有有價(jià)值和有用的性質(zhì)。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用于將塑料轉(zhuǎn)化成液體烴，特別是用作烴原料的液體烴的工藝。

背景技術(shù)：

1、人們認(rèn)識(shí)到廢塑料材料對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響，因此對(duì)任何形式生命的健康有負(fù)面影響，這一認(rèn)識(shí)正在迅速增加。

2、減輕這種影響的嘗試之一是回收來(lái)自家庭和工業(yè)廢物的塑料材料，使這些材料的一部分重新進(jìn)入生產(chǎn)周期。這將涉及進(jìn)一步的積極結(jié)果，諸如較少使用化石烴源來(lái)生產(chǎn)塑料制品。

3、然而，各種因素表明，僅靠這種解決方案不足以達(dá)到可持續(xù)性目標(biāo)。事實(shí)上，塑料材料的機(jī)械回收產(chǎn)生的物質(zhì)通常質(zhì)量較低，成本相對(duì)較高、繁冗，并且不適用于某些塑料與各種不同材料混合的城市廢物。

4、因此，大部分塑料廢物或者用作諸如焚燒爐等設(shè)備中的熱能源，或者簡(jiǎn)單地儲(chǔ)存在垃圾填埋場(chǎng)中，如提及的，垃圾填埋場(chǎng)通過(guò)提高co2排放和通過(guò)釋放有害化學(xué)品而導(dǎo)致地球環(huán)境退化。

5、鑒于上述內(nèi)容，過(guò)去已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來(lái)有效地將廢塑料的原料再加工成液體烴產(chǎn)物，該液體烴產(chǎn)物具有有價(jià)值和有用的性質(zhì)，特別是作為燃料。

6、熱解聚是一種基本工藝，其中塑料廢材料在不存在氧氣的情況下通過(guò)熱降解和任選的催化降解作用轉(zhuǎn)化成液體燃料(熱解產(chǎn)物)。塑料廢物通常首先在不銹鋼室內(nèi)在惰性吹掃氣體如氮?dú)饣蚣淄橄氯刍Ｈ缓?，在相同或不同的室中，提供進(jìn)一步的加熱和任選的催化劑，以將熔融材料的聚合物分子裂化成由相對(duì)較短的烴鏈組成的氣態(tài)。

7、然后將熱的熱解氣體在一個(gè)或多個(gè)冷凝器中冷凝，以產(chǎn)生包括直鏈和支鏈脂族烴、環(huán)狀脂族烴和芳族烴的烴餾出物(熱解油)。

8、上述解聚技術(shù)的關(guān)鍵方面之一是難以向塑料材料的分子供熱，這是由于塑料熔體表現(xiàn)出高粘度并且塑料通常是不良的熱導(dǎo)體。雖然這個(gè)問(wèn)題在小型設(shè)備中可能被忽略，但是大型設(shè)備的操作涉及大量關(guān)于熱量引入的問(wèn)題，因此在擴(kuò)大規(guī)模的情況下它不能被忽略。

9、根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利9,920,255，通過(guò)將從原油獲得的級(jí)分作為溶劑加入到塑料熔體中，從而相對(duì)于塑料熔體的粘度降低供應(yīng)到解聚反應(yīng)器的塑料熔體溶液的粘度，可以向解聚反應(yīng)器內(nèi)容物提供熱量。為了提供熱量，將溶劑預(yù)熱到至少150℃，優(yōu)選200℃至300℃。這種解決方案還將允許降低由反應(yīng)器壁傳遞的熱量，從而降低塑料過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn)，并促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)容物的攪拌。然而，為了顯著降低粘度，需要大量的溶劑，除了降低設(shè)備生產(chǎn)率之外，這些溶劑還不足以避免通過(guò)反應(yīng)器夾套提供熱量的需要。另外，處理和供應(yīng)油所需的物流和裝備將極大地增加設(shè)備復(fù)雜性。

10、美國(guó)專(zhuān)利5,917,102描述了一種解聚反應(yīng)器設(shè)計(jì)，其中反應(yīng)器內(nèi)容物的一部分被輸送到與反應(yīng)器連接的外部循環(huán)系統(tǒng)，作為防止過(guò)熱的保護(hù)。所述循環(huán)系統(tǒng)包括用于提供熱量的烘箱/熱交換器和用于使反應(yīng)器內(nèi)容物循環(huán)的高輸出泵，特別是旋轉(zhuǎn)泵。為了避免由液體反應(yīng)器內(nèi)容物中夾帶的金屬部件引起的泵的腐蝕，反應(yīng)器設(shè)計(jì)包括稱(chēng)為“提升管”的受限區(qū)域，該受限區(qū)域不受湍流的影響，固體可以在其中沉降。將用于外部回路的排出點(diǎn)定位在提升管的上端處使得液體循環(huán)而不會(huì)夾帶固體。這種解決方案的主要問(wèn)題是，提升管結(jié)構(gòu)使反應(yīng)器設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，從而使其更昂貴。此外，由于塑料原料和解聚過(guò)程中形成的物質(zhì)的性質(zhì)，固定的提升管結(jié)構(gòu)的功能容易因沉積在其上的材料引起的結(jié)垢而劣化，從而需要頻繁地關(guān)閉反應(yīng)器以清潔/更換該結(jié)構(gòu)。

11、鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種塑料廢物解聚工藝，其特征在于作為熱解產(chǎn)物的液體烴的高生產(chǎn)量、向反應(yīng)器內(nèi)容物的有效平穩(wěn)的熱傳遞、與低結(jié)垢或無(wú)結(jié)垢相關(guān)的連續(xù)可靠的可操作性，以及易于擴(kuò)大規(guī)模。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的一方面是一種用于解聚廢塑料材料和生產(chǎn)熱解產(chǎn)物的工藝，其中所述工藝包括以下步驟：

2、(a)將包括廢塑料材料的混合物進(jìn)料到包括至少一個(gè)螺桿擠壓機(jī)(1)的進(jìn)料系統(tǒng)中，并獲得熔融塑料材料；

3、(b)將來(lái)自擠壓機(jī)的熔融塑料材料進(jìn)料到解聚反應(yīng)器(2)中，該解聚反應(yīng)器(2)是維持在280至600℃的溫度下并且在2.0至10barg的壓力下操作的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器，在該連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中發(fā)生解聚，從而形成氣態(tài)流出物和液體流出物；

4、(c)將反應(yīng)器(2)中產(chǎn)生的液體流出物的至少一部分引導(dǎo)到炭處理部分(6)，并將來(lái)自反應(yīng)器(2)的氣態(tài)流出物進(jìn)料到冷凝單元(3)；

5、(d)從反應(yīng)器(2)中排出液體流出物的至少一部分，并將其經(jīng)由包括離心泵(4)和殼管式熱交換器(5)的回收回路再循環(huán)回到反應(yīng)器(2)；

6、所述工藝的特征在于步驟(b)的全部熱量需求的至少80％是通過(guò)殼管式熱交換器(5)提供的。

技術(shù)特征：

1.一種用于解聚廢塑料材料和生產(chǎn)熱解產(chǎn)物的工藝，其中所述工藝包括以下步驟：

2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中塑料廢物是廢材料的混合物，其中聚烯烴是最豐富的組分。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述解聚反應(yīng)器(2)優(yōu)選是在300至550℃，更優(yōu)選350至500℃的溫度下并且在保持在2.5至8.0barg范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3.0至7.0barg范圍內(nèi)的壓力下操作的攪拌容器。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中在400℃的溫度下測(cè)量的所述反應(yīng)器內(nèi)容物的熔體粘度為0.1至250cp。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述步驟(b)的熱量需求的超過(guò)85％，特別是超過(guò)90％是通過(guò)所述殼管式熱交換器(5)提供的。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中通過(guò)熱傳遞流體向所述熱交換器(5)提供熱量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其中所述熱傳遞流體是加熱到300℃至570℃的溫度的熔融日曬鹽。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中來(lái)自所述反應(yīng)器(2)的液體流出物在所述熱交換器(5)的所述管內(nèi)流動(dòng)，而所述熱傳遞流體在所述殼中流動(dòng)。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述液體流出物從所述反應(yīng)器(2)的下部排出。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中所述液體流出物中的炭含量為10至65wt％，優(yōu)選20至40wt％。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中從所述冷凝單元(3)回收的油形式的所述熱解產(chǎn)物具有以下組成(gc測(cè)定)：

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工藝，其中油形式的所述熱解產(chǎn)物用作裂化設(shè)備中的烴原料。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中焦炭破碎機(jī)安裝在所述離心泵軸的輪轂上。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述熱交換器是單殼程/單管程熱交換器。

15.一種用于解聚廢塑料材料的反應(yīng)器配置，其包括解聚單元，所述解聚單元是連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(2)，其設(shè)置有用于氣態(tài)流出物的出口、用于液體漿料流出物的出口和用于將液體流出物排出和再引入所述反應(yīng)器(2)的回收回路，所述回收回路包括連接到離心泵(4)和殼管式熱交換器(5)的回收管道。

技術(shù)總結(jié)
公開(kāi)了一種用于解聚廢塑料材料和生產(chǎn)熱解油的工藝，其包括特定的反應(yīng)器設(shè)置。該設(shè)置包括具有回收回路的反應(yīng)器，該回收回路設(shè)置有離心泵和殼管式熱交換器。該工藝具有高效率和通用性，并且易于擴(kuò)展。

技術(shù)研發(fā)人員：N·阿里什德菲尼蒂,P·巴伊塔,D·布麗塔,I·卡普隆戈,L·馬圖拉諾,G·梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：巴塞爾聚烯烴意大利有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2