專利名稱：一種二氧化碳與廢塑料綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化碳與廢塑料綜合利用的方法，屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油產(chǎn)品中塑料產(chǎn)品越來越多，塑料已經(jīng)成為人類生 活中不可缺少的材料之一。但隨著塑料產(chǎn)品品種數(shù)量的日益增多，廢舊塑料也隨之日益增 力口，一些不能使用的廢舊塑料也就是塑料垃圾埋在地下，幾年不腐爛，影響土質(zhì)，若加以燃 燒，則產(chǎn)生大量有毒氣體，污染環(huán)境，因此，廢舊塑料的處理已成為人類急需解決的問題之二氧化碳是一種溫室氣體，目前的全球變暖被認(rèn)為主要是由于二氧化碳引起的。 近年來二氧化碳固化研究已日益受到人們的關(guān)注，目前國內(nèi)學(xué)者對(duì)二氧化碳研究較多的是 用二氧化碳催化加氫制取低級(jí)烯烴。但二氧化碳的性質(zhì)不活潑，要使其反應(yīng)需從外部導(dǎo)入 一定的能量，同時(shí)催化劑表面的酸堿位可以和二氧化碳配位，有利于二氧化碳活化合成有 機(jī)化合物。以二氧化碳為氧化劑與甲烷、乙烷、丙烷等低級(jí)烯烴合成汽油等也是二氧化碳固 化的一條重要途徑。公開號(hào)為CN 1141331A中公開了一種廢塑料轉(zhuǎn)化汽柴油及汽油加氫精制工藝的 方法。該法是一種由廢塑料制取汽油、柴油的方法，尤其是以PE、PP、PS廢塑料制取高級(jí) 汽油、柴油的方法，該方法包括(1)廢塑料裂解步驟，該步驟在沸騰床裂解爐中，采用鋁鐵 裂解催化劑，將廢塑料裂解成汽、柴油，(2)加氫精制步驟，該步驟采用鎳加催化劑，對(duì)步驟 (1)產(chǎn)生的裂解汽油進(jìn)行加氫精制，(3)調(diào)配步驟，該步驟將步驟(1)所產(chǎn)生的裂解柴油和 步驟(2)產(chǎn)生的加氫汽油，加入環(huán)戊二茂鐵添加劑。公開號(hào)為CN 1180057C中公開了一種用廢塑料煉制汽油、柴油的方法，在反應(yīng)釜 內(nèi)加入了甲醇、氧化鋁，兩者重量之比為10 1，將廢塑料加入反應(yīng)釜，使廢塑料浸泡在甲 醇里，然后在常壓下將反應(yīng)釜升溫至200-40(TC進(jìn)行裂解反應(yīng)，冷卻生成液體混合燃料油； 將所述液體混合燃料油引入催化熱分解釜內(nèi)，經(jīng)催化熱分解、分餾、冷卻得到汽油、柴油，具 有節(jié)省熱用燃料，縮短反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。公開號(hào)為CN 1360008A中公開了一種采用等離子體轉(zhuǎn)化甲烷和二氧化碳制汽油 的方法。該法是在一定溫度、壓力下通過進(jìn)氣嘴向等離子體反應(yīng)器通入惰性氣體lOmin，而 后從進(jìn)氣嘴通入二氧化碳和甲烷的混合氣體；同時(shí)在高壓電極上加上交流電壓，此時(shí)在固 態(tài)催化劑層產(chǎn)生氣體阻擋放電等離子體，使混合氣體轉(zhuǎn)化成汽油。迄今為止未見到以二氧化碳和廢塑料為原料合成汽油、柴油的相關(guān)報(bào)道，以二氧 化碳和廢塑料為原料制取柴油不僅可以減少溫室氣體，緩減廢塑料對(duì)環(huán)境造成的壓力，另 夕卜，中國的石油消耗量已經(jīng)成為僅次于美國的第二大石油消費(fèi)國，但中國的石油產(chǎn)量短時(shí) 間內(nèi)不會(huì)有大幅度的提高。以二氧化碳和廢塑料為原料制取汽油、柴油還可以增加我國汽 油、柴油產(chǎn)量，加速經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。也給固碳技術(shù)的發(fā)展提供一條好的技術(shù)途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種廢塑料與二氧化碳綜合利用的方法，以廢塑料為原料， 通入CO2氣體與氫氣，促進(jìn)廢塑料的熔化、裂解，再在催化劑存在的情況下發(fā)生液化催化反 應(yīng)，制備出附加值高的汽油、柴油。提高廢塑料的利用價(jià)值，而且同時(shí)可以進(jìn)行固碳，減少溫 室氣體對(duì)環(huán)境造成的污染。生產(chǎn)出的成品汽油與成品柴油可直接作為燃料油使用。本發(fā)明的制備工藝技術(shù)路線如圖1所示，按以下步驟完成1、原料的預(yù)處理以廢塑料為原料，先進(jìn)行分選，再用有機(jī)溶劑清洗后粉碎至粒度 為6-10mm ；所述廢塑料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀樹脂的廢 塑料；2、將經(jīng)過預(yù)處理的廢塑料通過給料機(jī)加入溫度為350-450°C的分解反應(yīng)器，在分 解反應(yīng)器中，廢塑料同時(shí)進(jìn)行熔化、裂解，在反應(yīng)過程中按每千克廢塑料通入Im3體積百分 濃度為2 5%的CO2氣體和2m3體積百分濃度為5 10%的H2,反應(yīng)時(shí)間為30_40min，CO2 氣體促進(jìn)了廢塑料的熔化、裂解，且廢塑料在熔化、裂解的過程中其生成物與CO2、氫氣發(fā)生 反應(yīng)，重新聚合，形成汽油、柴油的前驅(qū)體；3、將所得到汽油與柴油前驅(qū)體連續(xù)不斷的通入帶有攪拌器的溫度為400-800°C液 化催化反應(yīng)器，加入原料重量的8-10%的催化劑，不斷攪拌使其發(fā)生液化催化反應(yīng)，使前驅(qū) 體進(jìn)一步裂解形成汽油和柴油的混合物；所述催化劑為Al2O3或Fe2O3 ；在第2、與第3過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下所示(C2H4) η — nC2H4(CH2HCCl)n — η CH2HCCl(C3H6) η — nC3H6(C8H8) η — nC8H8C2H4+C02+H2 — C8H18+C2H60+H20C2H4+C02+H2 — C8H18+CH40+H20C3H6+C02+H2 — C8H18+CH40+H20C3H6+CO2+H2 — C8H18+C2H60+H20C8H8+C02+H2 — C8H18+CH40+H20C8H8+C02+H2 — C8H18+C2H60+H20CH2HCC1+C02+H2 — C8H18+CH40+HC10CH2HCC1+C02+H2 — C8H18+C2H60+Hcl0C2H4+C02+H2 — C16H34+C2H60+H20C2H4+C02+H2 — C16H34+CH40+H20C3H6+C02+H2 — C16H34+CH40+H20C3H6+C02+H2 — C16H34+C2H60+H20C8H8+C02+H2 — C16H34+CH40+H20C8H8+CO2+H2 — C16H34+C2H6O+H2OCH2HCC1+C02+H2 — C16H34+CH40+HC10CH2HCC1+C02+H2 — C16H34+C2H60+HC104、將汽油、柴油的混合物通入加熱爐加熱到400 500°C后通入分餾塔，根據(jù)汽油與柴油的沸點(diǎn)不同，使汽油與柴油的混合物分離，其中要求加料量不超過分餾塔容積的 3/4，分餾塔內(nèi)壓力不超過0. 03MPa，則可分離出汽油、柴油、及部分重油的氣態(tài)物；5、將汽油、柴油及部分重油的氣態(tài)物分別自上而下通入管式冷凝反應(yīng)器，溫度降 至常溫，則可生成液態(tài)的汽油、柴油及部分重油。6、將5中所得產(chǎn)品分別通過油水分離器(除水效率彡99%),制得成品汽油、成品 柴油及部分重油，重油可返回3中，經(jīng)過液化催化反應(yīng)器重新分解制汽油、柴油。本發(fā)明的 主要優(yōu)點(diǎn)有(1)提高廢塑料的利用價(jià)值；(2)固碳過程中產(chǎn)生了高的附加值；(3)所生的汽油、柴油達(dá)到了工業(yè)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)；(4) 二種廢物得到了綜合利用，即可取得經(jīng)濟(jì)效益，也有明顯的社會(huì)效益。


圖1為廢塑料與二氧化碳綜合利用制備汽油、柴油的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 選取廢塑料，用酒精進(jìn)行清洗除雜。然后粉碎至粒度為6-10mm，通過螺 旋給料機(jī)加入溫度為380-420°C的分解反應(yīng)器，在分解反應(yīng)器中，廢塑料同時(shí)進(jìn)行熔化、分 解、合成，在反應(yīng)過程中按每千克廢塑料通入Im3體積百分濃度為3%的CO2氣體和2m3體 積百分濃度為8%的H2,待反應(yīng)30min后，廢塑料熔化、裂解后與二氧化碳?xì)怏w、氫氣發(fā)生反 應(yīng)，這時(shí)就形成了汽油、柴油的前驅(qū)體。連續(xù)不斷的通入帶有攪拌器的溫度為550-600°C液 化催化反應(yīng)器，加入原料重量的8%的Al2O3催化劑，形成汽油、柴油的混合物；通過常壓加 熱爐加熱到450°C后再通入分餾塔內(nèi)壓力為0. OlMPa的分餾塔，根據(jù)汽油與柴油沸點(diǎn)的不 同，分離出汽油、柴油、及部分重油的氣態(tài)物；分別自上而下地通入降至室溫的管式冷凝反 應(yīng)器，生成液態(tài)的汽油、柴油及部分重油。最后將所得產(chǎn)品分別通過油水分離器，制得成品 汽油、成品柴油及部分重油，重油重返回液化催化反應(yīng)器重新分解制汽油、柴油。經(jīng)過循環(huán) 分解后，汽油與柴油總共得率為85%。制取的汽油與柴油，經(jīng)檢驗(yàn)汽油辛烷值為91，可直接 作為90#汽油使用，柴油的十六烷值為45，可以普通柴油車上直接使用。實(shí)施例2 選取廢塑料，用酒精進(jìn)行清洗，盡可能地除去不必要的雜質(zhì)。然后加入 塑料粉碎機(jī)，粉碎至粒度為8-10mm，通過螺旋給料機(jī)加入溫度為380-420°C的分解反應(yīng)器， 在分解反應(yīng)器中，廢塑料同時(shí)進(jìn)行熔化、分解、合成。反應(yīng)過程按每IOOOg廢塑料通入Im3體 積百分濃度為3%的CO2與2m3體積百分濃度為6%的H2,待反應(yīng)40min后，廢塑料熔化、裂 解后與二氧化碳?xì)怏w、氫氣發(fā)生反應(yīng)，這時(shí)就形成了汽油、柴油的前驅(qū)體。連續(xù)不斷的通入 帶有攪拌器的溫度為600-650°C液化催化反應(yīng)器，加入原料重量的10%的Fe2O3催化劑，形 成汽油、柴油的混合物；通過常壓加熱爐加熱到450°C后再通入分餾塔內(nèi)壓力為0. 02MPa的 分餾塔，根據(jù)汽油與柴油沸點(diǎn)的不同，分離出汽油、柴油、及部分重油的氣態(tài)物；分別自上而 下地通入降至室溫的管式冷凝反應(yīng)器，生成液態(tài)的汽油、柴油及部分重油。最后將所得產(chǎn)品 分別通過油水分離器，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油重返回液化催化反應(yīng)器重 新分解制汽油、柴油。經(jīng)過循環(huán)分解后，汽油與柴油總共得率為85%。制取的汽油與柴油經(jīng)檢驗(yàn)汽油辛烷值為92， 可直接作為90#汽油使用，柴油的十六烷值為48，可直接在普通柴油 車上使用。
權(quán)利要求
一種二氧化碳與廢塑料綜合利用的方法，其特征在于其按以下步驟完成，1)、原料的預(yù)處理以廢塑料為原料，先進(jìn)行分選，再用有機(jī)溶劑清洗后粉碎至粒度為6-10mm；所述廢塑料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀樹脂的廢塑料；2)、將經(jīng)過預(yù)處理的廢塑料通過給料機(jī)加入溫度為350-450℃的分解反應(yīng)器，在分解反應(yīng)器中，廢塑料同時(shí)進(jìn)行熔化、裂解，在反應(yīng)過程中按每千克廢塑料通入1m3體積百分濃度為2～5％的CO2氣體和2m3體積百分濃度為5～10％的H2，反應(yīng)時(shí)間為30-40min，CO2氣體促進(jìn)了廢塑料的熔化、裂解，且廢塑料在熔化、裂解的過程中其生成物與CO2、氫氣發(fā)生反應(yīng)，重新聚合，形成汽油、柴油的前驅(qū)體；3)、將所得到汽油與柴油前驅(qū)體連續(xù)不斷的通入帶有攪拌器的溫度為400-800℃液化催化反應(yīng)器，加入原料重量的8-10％的催化劑，不斷攪拌使其發(fā)生液化催化反應(yīng)，使前驅(qū)體進(jìn)一步裂解形成汽油和柴油的混合物；所述催化劑為Al2O3或Fe2O3；4)、將汽油、柴油的混合物通入加熱爐加熱到400～500℃后通入分餾塔，根據(jù)汽油與柴油的沸點(diǎn)不同，使汽油與柴油的混合物分離，其中要求加料量不超過分餾塔容積的3/4，分餾塔內(nèi)壓力不超過0.03MPa，則可分離出汽油、柴油、及部分重油的氣態(tài)物；5)、將汽油、柴油及部分重油的氣態(tài)物分別自上而下通入管式冷凝反應(yīng)器，溫度降至常溫，則可生成液態(tài)的汽油、柴油及部分重油。6)、將5中所得產(chǎn)品分別通過油水分離器，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油可返回3中，經(jīng)過液化催化反應(yīng)器重新分解制汽油、柴油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢塑料與二氧化碳綜合利用的方法，其特征在于所述廢塑 料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀樹脂的廢塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢塑料與二氧化碳綜合利用的方法，其特征在于所述催化 劑為 Al2O3 或 Fe203。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化碳與廢塑料綜合利用的方法，以廢塑料為原料，通入CO2氣體與氫氣，促進(jìn)廢塑料的熔化、裂解，再在催化劑存在的情況下發(fā)生液化催化反應(yīng)，制備出附加值高的汽油、柴油。提高廢塑料的利用價(jià)值，同時(shí)可以進(jìn)行固碳，減少溫室氣體對(duì)環(huán)境造成的污染，生產(chǎn)出的成品汽油與成品柴油可直接作為燃料油使用。
文檔編號(hào)C10G1/10GK101845317SQ201010199560
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者卿山, 張愛敏, 王 華, 祝星, 馬林轉(zhuǎn) 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)