專利名稱：用于通過解聚來進行完全回收利用的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及通過解聚來進行回收利用的領(lǐng)域，并且更具體來說涉及通過熱分解發(fā)生解聚來進行回收利用的領(lǐng)域，其中通過再次饋送部分次級產(chǎn)物以有力地補給解聚或通過精煉部分次級產(chǎn)物來獲得適合于消耗或出售的固態(tài)最終產(chǎn)物、液態(tài)最終產(chǎn)物和氣態(tài)最終產(chǎn)物，起始物料得到完全回收利用。
背景技術(shù)：
由諸如橡膠、輪胎、塑料等的有機起源材料制成的產(chǎn)品的大量消耗以及這類材料在制造過程期間產(chǎn)生的廢料在存放和銷毀方面造成了很大問題 。除了涉及高成本之外，還必須考慮生態(tài)和環(huán)境后果。同時，在存放和銷毀這些材料方面，一些國家已遇到了大問題，使得現(xiàn)在展開了調(diào)查來研究探尋作為存放地點的海溝和利用海溝來作為存放地點的可能性。對氧化油的存放和銷毀也在進行同樣的研究?，F(xiàn)有技術(shù)描述了用于處理或銷毀橡膠、輪胎、塑料等的幾種方法。這類方法包括通過翻新、碾磨、氣化、受控燃燒或不受控燃燒(煅燒)、整體處理、低溫系統(tǒng)(低溫分解(tyrolysis))等的回收利用。然而，所有這些方法均顯示出一些缺點并且不適合完全回收利用存在于所述廢料中的成分。鑒于輪胎材料中仍然含有高能量值，將整個輪胎丟棄在垃圾場并不被視為合適的解決方案。使用上文提及的方法來獲得的回收物料可能表現(xiàn)出增值，但這些所得的產(chǎn)物仍然質(zhì)量低下。碾碎的物料可以被掩埋在受管控的垃圾場或與浙青混合以便稍后用于鋪設(shè)路面?；蛘撸@類物料也可以被碾磨直到獲得粒徑不同的顆粒，并可以用于在水泥爐窯內(nèi)煅燒(經(jīng)過碾磨)或成為兒童公園或體育場地的組成部分(碾磨至微米尺寸)。低溫系統(tǒng)(低溫分解)被用來將金屬部分與剩余的有機物料分離，然后將其作為爐窯可燃物進行燃燒。然而，由于并未除去所有的添加劑并且無法回收有用的固體化合物，所以這種直接燃燒會產(chǎn)生有污染的廢氣。高溫分解代表一種用于回收利用廢料中存在的烴的方法，所述方法通過裂解構(gòu)成所述物料的有機化合物的碳鏈來進行?，F(xiàn)有技術(shù)中已知塑料、橡膠和輪胎的干餾。然而，僅獲得低產(chǎn)量的重質(zhì)烴并且甚至?xí)a(chǎn)生需要處理的新殘渣。有時，高溫分解僅產(chǎn)生烴并且?guī)缀鯚o法獲得炭黑。因此，現(xiàn)有技術(shù)的高溫分解并不十分適合于回收利用廢料以及將所述廢料轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量產(chǎn)物。此外，高溫分解通常使用500°C與1000°C之間的高溫。使用所述溫度的工廠需要耐受這些高溫的高成本裝置并且必須確保不會發(fā)生因溫度損失而導(dǎo)致加熱不足的情況。所述不足會產(chǎn)生能量的耗費并且所述方法通常會更加昂貴。對這種在高溫下的高溫分解進行的改進包含在一個階段，使用油進行預(yù)處理以使金屬成分分離。在另一個階段，使用醚清洗獲得的炭黑以分離無機雜質(zhì)。然而，這一改進需要更多的處理步驟并且在裝置中需要更多的設(shè)備以防止更為直接的回收利用。相應(yīng)地，將產(chǎn)生更多的殘渣，并且考慮到額外的階段，所述裝置將更加昂貴。此外，使用醚溶劑進行處理需要非常嚴格的安全規(guī)程，這是因為醚溶劑的高易燃性、麻醉效果以及在存在氧氣的情況下轉(zhuǎn)變成爆炸性衍生物的潛能。因此，現(xiàn)存系統(tǒng)代表低效回收利用方法，其會產(chǎn)生不被再次利用的含有重要儲能值的次級殘渣產(chǎn)物。此外，這些次級產(chǎn)物中的一些產(chǎn)物會被簡單丟棄到環(huán)境中。沒有一種方法能在不僅除去殘渣還能進一步獲得對殘渣的(在這種情況下有力地)利用方面足夠高效并使人信服，次級現(xiàn)在殘渣的利用對我們造成了巨大的傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標在于提供一種用于通過高效的熱分解來進行回收利用的解聚方法和裝置，所述熱分解允許產(chǎn)生具有較高質(zhì)量并且不含雜質(zhì)和污染物的的輕質(zhì)烴。這一目標是通過以下方法和裝置實現(xiàn)，其中再次饋送工藝的次級產(chǎn)物來補給主要回收利用工藝的能量或者精煉工藝的次級產(chǎn)物以產(chǎn)生最終可用和可出售產(chǎn)物。因此，起始物料含能量的使用得到最大化，從而確保所述起始物料的完全利用，使環(huán)境危害最小化，同時提供了能量自主式裝置(energetically autonomous installation)。 本文所公開的發(fā)明使得大部分殘渣有利地轉(zhuǎn)變成具有高能量值和較高產(chǎn)量(通?？偣渤^95%的產(chǎn)量)的最終產(chǎn)物。與現(xiàn)有技術(shù)的高溫分解相對，本文所公開的熱分解允許獲得大量絕佳的可消耗產(chǎn)物，其對于原油進口國來說具有強烈的增值與相應(yīng)的經(jīng)濟反響。使用本文所公開的熱分解獲得的烴與使用最佳輕質(zhì)石油獲得的具有相同特征的產(chǎn)物相比具有更為優(yōu)異的性質(zhì)，這是因為就所述烴的密度來說，其實際上是相等的，但是在其轉(zhuǎn)變期間，除其它產(chǎn)物之外，還能獲得燃料油，而這在本發(fā)明中是不會產(chǎn)生的，以至于柴油產(chǎn)量更高。因此，通過本發(fā)明的解聚，廢料通過熱分解和固態(tài)次級產(chǎn)物、液態(tài)次級產(chǎn)物和氣態(tài)次級產(chǎn)物的純化得到回收利用。廢料或起始物料的所有成分都能夠通過物理化學(xué)方法來進行回收利用并且不會產(chǎn)生額外的污染廢物。優(yōu)選的起始物料為輪胎、塑料、橡膠或諸如電纜的多成分廢料。其它起始物料可以是諸如(例如)重油、燃料油或氧化油的油類，或其它有機生物材料。使起始物料成分的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變成類似氣態(tài)烴、液態(tài)烴和地浙青的產(chǎn)物。優(yōu)選地，產(chǎn)物選自包含以下的組金屬、氣態(tài)烴、液態(tài)烴、固態(tài)烴(蠟或焦油)、無機物和炭黑(來自碳)。類似金屬氧化物、焦油、炭黑等等的經(jīng)過分離的固體的特征在于取決于制造商需求而成為伴隨聚合物的填料或添加劑，所述固體的比例不同。本發(fā)明的另一個目標在于產(chǎn)生氣態(tài)烴、具有較高質(zhì)量的液態(tài)烴和具有較高質(zhì)量的固態(tài)產(chǎn)物，并且再次使用所有被回收的產(chǎn)物。本發(fā)明的另一個目標在于在若干已確定的應(yīng)用中使用所述產(chǎn)物。用于出售的液態(tài)烴可能是具有不同質(zhì)量的汽油或柴油。這些產(chǎn)物可以具有各種應(yīng)用和用途。舉例來說，所述產(chǎn)物可以用作可燃物以用于能量聯(lián)產(chǎn)(co-generation)、用于工業(yè)和汽車發(fā)動機中以及用于爐窯中。此外，所述產(chǎn)物可以用作化學(xué)工業(yè)中的原料。用于出售的固態(tài)產(chǎn)物可以為炭黑以及輪胎內(nèi)的鐵。金屬產(chǎn)物被直接出售，而炭黑可以具有各種應(yīng)用和用途。通常來說，炭黑被用作顏料或加強材料。炭黑也可以用于浙青應(yīng)用或混合物，用于與塑料和橡膠的擠出、注射和壓制中使用的聚合產(chǎn)品一起制造母料，或者用于使其轉(zhuǎn)變成活性炭。然后，活性炭可以用作各種純化應(yīng)用中的過濾劑或吸附劑或用于藥品中。本發(fā)明的另一個目標在于提供一種用于進行解聚裝置，其包含一個或多個熱分解反應(yīng)器，所述反應(yīng)器配備有上部的裂解塔、用于純化所獲得產(chǎn)物的構(gòu)件和使用熱分解產(chǎn)物來為裝置提供能量的構(gòu)件。本發(fā)明的另一個目標在于實現(xiàn)回收利用方法的自主性，所述方法是通過將所述回收利用方法的產(chǎn)物饋送給燃燒器來實現(xiàn)。優(yōu)選地，將氣態(tài)烴饋送給燃燒器?；蛘?，可以另外將液態(tài)烴和/或炭黑饋送給所述燃燒器。來自燃燒器的熱量被用于加熱所述熱分解反應(yīng)器。本發(fā)明的另一個目標在于實現(xiàn)炭黑產(chǎn)量的增加，直到達到之前所實現(xiàn)的炭黑含量 的兩倍。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“廢料”意指已經(jīng)過制造，經(jīng)過工業(yè)或家庭的使用并且隨后被丟棄或以任何其它方式處置的材料。然而，所述廢料還可以包含的材料是生產(chǎn)過程中的殘留物或質(zhì)量低下以至于在其制造之后被直接丟棄的物品。廢料可以包含電纜殘渣、舊輪胎、食品或家庭用品容器、包裝或具有高產(chǎn)量的任何其它基于聚合物的材料。所述廢料用作本發(fā)明中的起始物料。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“裂解(crack) ”、“經(jīng)過裂解(cracked) ”或“裂解的(cracking) ”指代石油精煉方法中通常使用的熱化學(xué)反應(yīng)或催化化學(xué)反應(yīng)?！敖?jīng)過裂解的(cracked) ”或“裂解的(cracking) ”意指優(yōu)選包含長碳鏈的有機分子分解或解聚成為較小和/或較短分子。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“解聚”意指通過催化誘導(dǎo)反應(yīng)或熱誘導(dǎo)反應(yīng)將碳鏈分解成較短的片段。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“熱分解”指代化學(xué)反應(yīng)熱處理，其中化合物在受到溫度升高的影響時被分離成至少兩個部分，所述化合物并不與火焰接觸?？紤]到熱分解是吸熱反應(yīng)，所述熱分解需要將熱量用于斷開化學(xué)鍵。設(shè)置分解溫度以使得這一過程能夠發(fā)生。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“裂解的(cracking) ”、“解聚”和“熱分解”可以具有相同的含義。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“次級產(chǎn)物”意指反應(yīng)、工藝或方法的產(chǎn)物，其為供內(nèi)部使用的轉(zhuǎn)變化合物或需要再經(jīng)受更多的工藝或方法(優(yōu)選為精煉)來獲得具有較高質(zhì)量的最終產(chǎn)物以用于外部使用和/或出售。因此，在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“最終產(chǎn)物”意指用于外部使用的精煉產(chǎn)物，其適合于出售和/或使用。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“具有有機性質(zhì)的材料”指代基于聚合物的材料、產(chǎn)品或物品。這種“具有有機性質(zhì)的材料”可以包含合成聚合物或天然聚合物，優(yōu)選包含合成聚合物。更為優(yōu)選地，“具有有機性質(zhì)的材料”包含顯示出烴結(jié)構(gòu)的具有低含氧量的化合物。廢料包含具有有機性質(zhì)的材料?，F(xiàn)將通過附加的附圖和權(quán)利要求書來對本發(fā)明進行進一步描述。相同的參考數(shù)字表示相同的元件。


圖I示出本發(fā)明的一般概圖。圖2示出本發(fā)明的另一個一般概圖。
圖3表示初始物料的預(yù)處理的主要步驟。圖4表示包含油消解的預(yù)處理的主要步驟。圖5示出本發(fā)明的另一個一般概圖。圖6表示精煉氣態(tài)烴次級產(chǎn)物和液態(tài)烴次級產(chǎn)物的第一步驟。圖7表示氣態(tài)次級產(chǎn)物的精煉。圖8表示液態(tài)次級產(chǎn)物的精煉。圖9表示固態(tài)次級產(chǎn)物的精煉。圖10表示包含油消解的固態(tài)次級產(chǎn)物的精煉。
圖11表示根據(jù)一個實施方案的裝置流程圖。圖12表示根據(jù)包含油消解的另一個實施方案的裝置流程圖。圖13表示根據(jù)包含醚溶解的另一個實施方案的裝置流程圖。圖14表示根據(jù)包含油消解和醚溶解的另一個實施方案的裝置流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)中描述了回收利用系統(tǒng)，其為效率低下并且產(chǎn)生不被再次利用的含有重要儲能值的次級殘渣產(chǎn)物。此外，這些次級產(chǎn)物中的一些產(chǎn)物也會被簡單丟棄到環(huán)境中，從而失去重要的能量來源。其它系統(tǒng)簡單地燃燒了具有所有所含添加劑的廢料，從而產(chǎn)生了有污染的廢氣。其它方法僅是將廢料存放在垃圾場中，這些廢料占據(jù)了大量空間，此外還污染環(huán)境。本發(fā)明通過提供回收利用方法和系統(tǒng)解決了上文提及的問題，并且具有額外的優(yōu)點，所述方法和系統(tǒng)包含以下步驟-在反應(yīng)器內(nèi)通過熱分解來解聚基于聚合物的起始物料，其中間接對所述加熱器進行加熱；-分離固態(tài)次級產(chǎn)物、液態(tài)次級產(chǎn)物和氣態(tài)次級產(chǎn)物；-返還一部分所獲得的次級產(chǎn)物以為反應(yīng)器補給能量；和-處理次級產(chǎn)物的剩余部分以制造適合于外部使用的最終產(chǎn)物；其中所有基于聚合物的起始物料通過再次饋送給反應(yīng)器被消耗或經(jīng)過精煉以獲得適合于消耗或出售的固態(tài)最終產(chǎn)物、液態(tài)最終產(chǎn)物和氣態(tài)最終產(chǎn)物。在描述的所有實施方案中，應(yīng)理解，描述的所有特征可以是方法特征或描述裝置或系統(tǒng)的元件的特征。因此，在描述中，可交替地公開產(chǎn)物特征和用來進行用于產(chǎn)物的方法的必要方法論。如果只提及一種方法，那么應(yīng)理解，進行所述方法的儀器、元件、系統(tǒng)、裝置或構(gòu)件也包含在描述中并且可以明確的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以由一種方法推導(dǎo)出另一種方法。參考圖I，在一個實施方案中，方法包括提供起始物料110、所述物料的熱分解120和分離熱分解產(chǎn)物130的步序。作為起始物料110，可以使用能夠經(jīng)歷解聚的具有有機性質(zhì)的任何材料。在一個實施方案中，起始物料110包含輪胎、橡膠、塑料、電纜、纖維素、玻璃紙、尼龍、油、源自植物的生物材料或其混合物。輪胎選自包含常用于自動操作、運輸中以及用于工業(yè)機械中的輪胎的組。橡膠選自包含天然橡膠、合成橡膠和增強橡膠的組。具體來說，所述橡膠可以包含丁二烯、丁二烯-苯乙烯、氯丁二烯、彈性體、氟橡膠等。塑料選自包含以下的組聚乙烯、聚丙烯和其共聚物、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、PVC、聚苯乙烯、異丁烯-異戊二烯共聚物、聚異丁烯等。應(yīng)理解，電纜、玻璃紙和尼龍均包括在塑料中。油選自包含氧化油、燃料油、重油等的組。優(yōu)選地，使用輪胎、橡膠、塑料和液體可燃物。更為優(yōu)選地，使用輪胎。之前處理的所有起始物料110均可單獨或彼此混合地受到熱分解120。在一個實施方案中，通過采用橡膠，其90 %至94 %的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變成密度介于
O.74-0. 79g/cm3的液態(tài)烴，剩余的是具有I至5個碳原子的氣態(tài)烴。在另一個實施方案中，通過采用輪胎，使用本文所公開的方法和裝置可以對所有成分進行回收利用。所述成分包含金屬核、炭黑(具有較大表面積的炭黑)、棉花、尼龍和金屬織物、礦物填料(穩(wěn)定劑)、添加劑、油和橡膠。在另一個實施方案中，可以采用纖維素、甲基丙烯酸甲酯或尿素，其中根據(jù) 其有機物質(zhì)的含量，產(chǎn)量可以各不相同，在這些情況下產(chǎn)生的氣態(tài)烴而不是液態(tài)烴。在另一個實施方案中，使用氧化油、燃料油和重油獲得90%的產(chǎn)率，而不產(chǎn)生燃料油，根據(jù)原始密度，產(chǎn)物密度下降0.2g/cm3與O. lg/cm3之間。使用本文所公開的方法可以產(chǎn)生燃料油，但只在期望產(chǎn)生燃料油時才進行計劃。此外，應(yīng)注意到，燃料油可以是起始物料，也可以是次級產(chǎn)物或最終產(chǎn)物。毫無疑問，廢油的使用是一種十分有價值的方法，此方法并不排除使用純油或幾乎純的油。從圖2可見，在一個實施方案中，當起始物料110并未以合適的尺寸和純度提供時，可能需要對起始物料110進行預(yù)處理210。所述方法和裝置可以根據(jù)起始物料110進行改變。在一個實施方案中，進行粉碎和碾磨，其中將金屬部分進行分離或不進行分離，并且使用催化方法和/或加熱方法將起始物料(輪胎)轉(zhuǎn)變成諸如蠟和焦油的氣態(tài)烴、液態(tài)烴和半固態(tài)烴，轉(zhuǎn)變成炭黑并且轉(zhuǎn)變成無機氧化物。在另一個實施方案中，一旦進行碾磨，并使用催化方法和/或加熱方法，起始物料(塑料)就被裂解，從而獲得氣態(tài)烴、液態(tài)烴和無機氧化物。在另一個實施方案中，對于電纜、纖維素和尼龍，所述方法可能是上文兩個實施方案之間的組合。圖11至圖14以更多的細節(jié)呈現(xiàn)本發(fā)明的實施方案的概圖。預(yù)處理參考圖3，現(xiàn)將更為詳細說明預(yù)處理210。起始物料110優(yōu)選為輪胎、橡膠、塑料或氧化油，更優(yōu)選為輪胎，在所述物料并未以合適的尺寸和/或純度提供時，在進行熱分解120之前，必須對起始物料進行切割。取決于操作，固態(tài)起始物料的優(yōu)選尺寸可為8_至25_。小于8_的尺寸對于本發(fā)明來說仍然適用，但會導(dǎo)致較高的成本，使得所述回收利用方法不那么合算。大于25mm的尺寸不適用，這是因為物料仍可能含有較大的金屬碎片。一方面，所述金屬可能會嚴重損壞方法與裝置的不同階段之間的結(jié)合元件，而另一方面，所述金屬可能涉及較低產(chǎn)量的熱分解產(chǎn)物，并且隨后需要付出更多努力來純化固態(tài)次級熱分解產(chǎn)物。起始物料110首先整體或獨立地進入切割器設(shè)備301，所述切割器設(shè)備301具有橫式切割器或是通過水壓或電力進行操作的任何其它幾何形體。這一切割器設(shè)備301 (例如切割器)的目標在于細分物料以便于更好地運送。具有常規(guī)功能的“推桿”型噴射器302將物料移送到輸送機303，所述輸送機303將所述材料運送到位于碾磨機305上方的漏斗304。在這個粉碎機型碾磨機305中，通過碾磨進一步將所述材料的尺寸減小到8mm至25mm的優(yōu)選尺寸。在這些粉碎機型和錘式碾磨機305中，起始物料110可能含有的金屬313 (尤其是輪胎中的鐵)會被除去。此外，在起始物料110中存在織物成分的情況下，所述織物成分可被除去。然后，用水306清洗成片的材料以去除沉積在表面上的雜質(zhì)。這類雜質(zhì)可能是沙子、硅石、灰塵等。清洗用水306被收集并且運送到接收器，在接收器內(nèi)，將清洗用水輕輕倒出并且對所述雜質(zhì)進行過濾將其去除。然后將干凈的水存放在沉積槽中以便可以再次用于清洗306新起始物料110。固體雜質(zhì)被移除到容器中。然后將濕潤的起始物料110傳遞到干燥區(qū)307。通過具有較低速度和變化螺距的螺旋輸送機將所述材料饋送到干燥區(qū)307。饋送到干燥區(qū)307的是兩種氣流，一種是來自燃燒室的熱空氣，而另一種是由鼓風機產(chǎn)生的再生空氣。 因此，考慮到使用兩種氣流，空氣中水蒸氣不會出現(xiàn)飽和，干燥307可更為快速和更為高效地進行。在傳送遞干燥濕潤物料之后，使用另一個鼓風機將所述兩種氣流抽到煙筒中，到達具有無水碳酸鹽的回收煙筒。干燥之后，將材料傳遞到振動臺308，在振動臺中，根據(jù)不同的密度對剩余的雜質(zhì)進行分離。然后，將材料運送到磁性輸送機309上，在磁性輸送機的最后部分，使輸送機退磁來去除可能仍剩余在物料中的鐵314。如此獲得的起始物料110不再含有雜質(zhì)和金屬成分，并且在熱分解120之前，將所述起始物料存放310在容器、集裝袋(big-bag)中或儲料倉中，優(yōu)選存放在儲料倉中。在一個實施方案中，這種儲料倉底部裝有工業(yè)用行星式提取器，其能夠連續(xù)使用并且由以下構(gòu)成-延料倉直徑方向的金屬橫梁，其含有用來旋轉(zhuǎn)提取桶的所有必要的機構(gòu)；-中心錐形罩，其中安裝了用來旋轉(zhuǎn)所述桶的發(fā)動機并且對該發(fā)送機進行保護；-小齒輪、鏈條、傳動機構(gòu)和走合，其保證了所述提取桶的必要工作配對、移動以及回轉(zhuǎn)；-圓錐形平截頭提取桶系統(tǒng)，其具有尺寸適當?shù)妮S和螺旋，以用來對料倉提取產(chǎn)物，并且將料倉排空，使產(chǎn)物進入中心金屬卸料斗中，所述卸料斗中具有冷凝器探頭以用于防止漏斗的滿溢(形成拱頂)。在一個實施方案中，僅在將經(jīng)過處理的起始物料饋送到反應(yīng)器之前，可以添加常規(guī)的裂解催化劑311，并且去除312空氣并由惰性氣氛替換。催化劑允許在低溫下進行熱分解法，并允許與不存在這種催化劑的情況相比更短的反應(yīng)時間。另外，催化劑有助于提高產(chǎn)量并且減少不需要的次級產(chǎn)物。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解也可能將催化劑添加到反應(yīng)器中。必需要惰性氣氛來避免所需次級產(chǎn)物的任何有害的氧化反應(yīng)，所述氧化反應(yīng)可能導(dǎo)致質(zhì)量下降，或最壞情況是可能弓I起火災(zāi)或爆炸。這樣一來，便最終完成主要的預(yù)處理方法210。所述預(yù)處理也可以從圖11至圖14來理解，其中起始物料在110進入裝置，經(jīng)歷上文提及的步驟，并且在310進行存放。在一個替代實施方案中，如可從圖4來理解，起始物料110在干燥307之后被運送到消解器設(shè)備401，在消解器設(shè)備中，所述物料與已在所述消解器401中預(yù)熱至50°C至350°C的溫度的油402進行混合?？梢杂蓙碜匀紵业臒峥諝鈦硖峁┍匾臒崃?。與熱油402的混合使得初始物料發(fā)生膨脹且變得松軟，從而導(dǎo)致金屬成分與所述物料脫離和分離。這種方法可以進一步得益于攪拌構(gòu)件的使用。所進行的消解取決于熱油的溫度和初始物料的類型，并且可能通常在15分鐘與60分鐘之間變化。然后，回收表層油404，以用于隨后的消解或作為用于熱分解120的任選添加劑。經(jīng)過油浸潤的起始物料110通過底部的出口離開消解器401，并且被卸料到用來分離金屬405并過濾除去剩余油106的磁性輸送機404。最終，在熱分解120之前，存放310初始物料。所述存放可在儲料倉中進行或直接在向反應(yīng)器饋料的漏斗中進行。這要取決于待處理的起始物料的量。這個實施方案的主要優(yōu)點在于油消解步驟允許軟化原物料團塊，從而允許進行更為有效因此更為快速的反應(yīng)。另一個優(yōu)點在于由于金屬成分能夠更為容易與所述團塊分離，所以允許對尺寸已經(jīng)減小的金屬組分剩余物進行過濾。消解器401包含漏斗、通過發(fā)動機操作的攪拌器、氣體出口、添加油的入口、用于運送起始物料110的底部出口和用來回收表層油404的液面處出口。
也可以在圖12和圖14中理解這種替代實施方案，其中標注了消解器401。熱分解參考圖5，已準備好用于熱分解120的物料110，可以將物料添加到漏斗，從儲料倉來向反應(yīng)器饋料，或者如果不需要預(yù)處理210，那么就直接通過鼓風機和旋轉(zhuǎn)閥門從集裝袋來向反應(yīng)器饋料。在所述漏斗中，添加所述催化劑并且排出空氣。通過套管式過濾器對來自鼓風機的被排出空氣進行過濾以符合環(huán)境法規(guī)定。然后，將漏斗內(nèi)的內(nèi)含物裝入反應(yīng)器中，接著可開始熱分解120。反應(yīng)器位于優(yōu)選為加熱夾套的加熱系統(tǒng)內(nèi)部，所述加熱系統(tǒng)能夠沿反應(yīng)器提供間接加熱。熱量產(chǎn)生于燃燒器或燃燒室中，對所述燃燒器或燃燒室饋送的主要是氣態(tài)烴。然而，液態(tài)烴和/或炭黑也可以用作可燃物。通過管道將所述熱量引向反應(yīng)器。在一個實施方案中，饋送到燃燒器的是氣態(tài)烴、不具有隨后將其外部使用的所需質(zhì)量的液態(tài)烴和不具有隨后將其外部使用的所需質(zhì)量的炭黑。因此，能夠同時在相同的三重燃燒器中燃燒三種不同的成分。在一個實施方案中，將約80%的氣態(tài)烴、約10%的液態(tài)烴和約10%的炭黑饋送給所述三重燃燒器。三重燃燒器可以經(jīng)過操作來加熱一個或多個反應(yīng)器。在一個實施方案中，使用所述三重燃燒器可以同時加熱I至6個熱分解反應(yīng)器。由于可燃物具有較高的能量含量，所以對于本發(fā)明目標來說，燃燒空氣的溫度通常過高。因此，必須控制用于熱分解的加熱的燃燒空氣。加熱溫度是通過將適量的溫度低于必要熱分解溫度的空氣添加到所述燃燒空氣來調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述空氣具有環(huán)境溫度。通過反應(yīng)器外部和內(nèi)部的各種傳感器構(gòu)件來控制所需溫度。所述反應(yīng)器可以是垂直的、水平的或傾斜的。在上部，反應(yīng)器可以包含各種進口，諸如(例如)用于攪拌器構(gòu)件、起始物料、必要時添加添加劑(優(yōu)選為油)或控制溫度、壓力、含氧量等的傳感器構(gòu)件、壓力控制閥門等的進口。在一個實施方案中，反應(yīng)器是垂直的。如果次級產(chǎn)物至出口的路徑變短并且可以使用重力原理，那么使用垂直的反應(yīng)器可以比使用其它配置更為快速地提取次級產(chǎn)物。此外，能夠在較小空間內(nèi)從下到上以模塊形式來建立裝置以有利地在單個加熱夾套內(nèi)放置一個以上的反應(yīng)器，以及也需要進行間接加熱的各個外圍構(gòu)件。另一個優(yōu)點在于垂直反應(yīng)器與裂解塔的組合產(chǎn)生有效高度更高的塔，在塔中實現(xiàn)分子裂解。這個高度允許進行更快速和更高效的整體反應(yīng)。
在一個實施方案中，使用至少一個反應(yīng)器來進行熱分解120。然而，三重燃燒器能夠同時加熱I至6個反應(yīng)器。因此，可以使用一個以上的反應(yīng)器，從而可能處理更多的起始物料或進行更為快速和更為高效的熱分解。在一個實施方案中，將起始物料110與氧化油550混合。在預(yù)處理210中可能已經(jīng)添加氧化油550或者將氧化油作為添加劑直接添加到反應(yīng)器中。如果需要改變某些起始物料110的熱分解120的次級產(chǎn)物510的結(jié)果，那么可以添加所述氧化油。以所引入起始物料110總重量計算,所述添加550的范圍可以是約3重量％至約30重量％ ,優(yōu)選5重量％至15重量％。已發(fā)現(xiàn)，添加油550允許控制最終產(chǎn)物的組成和產(chǎn)量，其優(yōu)點在于在起始物料110具有不利組成的情況下，(例如)可以通過添加所述油來彌補輕質(zhì)烴量少的結(jié)果。然而，大于30重量％的油會導(dǎo)致百分比過高的重質(zhì)烴，而這是不希望的。反應(yīng)器還包含若干出口，諸如(例如)用于熱分解產(chǎn)物提取的出口。在反應(yīng)器的上部，放置裂解塔，包含氣態(tài)烴和液態(tài)烴的所得熱分解氣體將通過所述裂解塔而離開所述反應(yīng)器。在反應(yīng)器的下部，提供出口閥門，熱分解120的固態(tài)次級產(chǎn)物540通過所述出口閥門傳遞到干燥設(shè)備上。在一個實施方案中，出口閥門位于反應(yīng)器底部并且熱分解120的固 態(tài)次級產(chǎn)物540下落到干燥設(shè)備中。如上文所述，在一個實施方案中，熱分解反應(yīng)可以優(yōu)選在催化劑存在下，在惰性氣氛中進行。催化劑允許在低溫下進行熱分解法，并且與不存在這種催化劑的情況相比反應(yīng)時間更少。此外，催化劑有助于提高產(chǎn)量且減少不需要的次級產(chǎn)物510。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解也可能將催化劑添加到反應(yīng)器中。必需要惰性氣氛來避免所需次級產(chǎn)物的有害氧化反應(yīng)，所述氧化反應(yīng)可能導(dǎo)致質(zhì)量下降，或最壞情況是可能引起火災(zāi)或爆炸?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的熱分解催化劑或裂解催化劑。在一個實施方案中，催化劑的量取決于起始物料110是否已經(jīng)含有一定數(shù)量的所述催化劑。在一個實施方案中，使用少于O. I %的催化劑，優(yōu)選使用包含鈣和/或鋅的介于O. 05%與O. 1%之間的有機化合物和無機化合物。在任何情況下，將催化劑維持在較小的量，相應(yīng)的優(yōu)點是在純化熱分解的固態(tài)產(chǎn)物時不再需要進行額外的分離步驟。熱分解溫度的優(yōu)選范圍為150°C至450°C。一方面通過調(diào)節(jié)三重燃燒器的傳感器構(gòu)件，并且另一方面通過使用反應(yīng)器內(nèi)的攪拌器構(gòu)件來一起控制所述溫度。所述攪拌器構(gòu)件垂直固定在反應(yīng)器內(nèi)，優(yōu)選地固定在反應(yīng)器的上部。所述攪拌器是用來在反應(yīng)器范圍內(nèi)分布熱量和反應(yīng)混合物，以及使所述反應(yīng)混合物均質(zhì)化。通過分布熱量，攪拌器對整個物料團塊提供均勻和恒定的溫度分布，并且使起始物料的混合物均質(zhì)化，從而允許更為高效的熱分解反應(yīng)。也可以防止不需要的副反應(yīng)或不可預(yù)測的產(chǎn)物組成。控制攪拌器構(gòu)件使其以確定的速度進行操作，這對于有效的熱分解法來說是必要的。在一個實施方案中，所述攪拌器的速度為5rpm至50rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)。如果速度小于5rpm,就不能充分攪拌起始物料混合物，并且無法達到均質(zhì)性，從而導(dǎo)致較低的產(chǎn)量。如果速度大于50rpm,就會過度地攪拌起始物料混合物,并且使所述起始物料混合物粘附到反應(yīng)器壁上，從而導(dǎo)致較低的產(chǎn)量。在熱分解120期間，形成了各種次級產(chǎn)物510。數(shù)量最多的次級產(chǎn)物510是烴。這些烴可能是輕質(zhì)氣態(tài)烴或重質(zhì)氣態(tài)烴、石蠟、異鏈烷烴、烯烴、石腦油、煤油、汽油和柴油。通常來說，形成的是這些烴的混合物，必須將其純化和分離。在熱分解條件下，所有的烴主要是呈氣態(tài)并且形成熱分解氣體，盡管如此所形成的小部分重質(zhì)烴無法蒸發(fā)并會以液態(tài)形式殘留在反應(yīng)器中。此外，可能形成也以氣態(tài)存在的其它小分子，例如水、氫氣、二氧化碳等。這種氣態(tài)混合物包含熱分解120期間形成的熱分解氣體。此外，將形成主要是炭黑形式的固態(tài)次級產(chǎn)物540。此外，作為添加劑添加到起始物料110的無機化合物和催化劑的殘渣將成為固態(tài)次級產(chǎn)物540的一部分，并且必須在隨后的精煉方法期間進行去除。通常來說，由于炭黑具有多孔結(jié)構(gòu)，所以殘留的液態(tài)重質(zhì)烴將吸附到炭黑上。因此，必須進行隨后的分離步驟。精煉參考圖6，在熱分解120期間，產(chǎn)生包含烴的熱分解氣體610，在環(huán)境壓力和環(huán)境溫度下，所述烴是呈氣態(tài)和/或液態(tài)。此外，所述熱分解氣體610中也可能存在熱分解120期間產(chǎn)生的其它小分子，如氫氣、水等。所述熱分解氣體610持續(xù)離開裂解塔620所在的反應(yīng)器上部中的反應(yīng)器。
塔620可沿其長度存在一個或多個出口，以根據(jù)烴的沸點選擇性地去除不同類型的烴。在一個實施方案中，塔620末端處只有一個用于去除所形成的最終烴的出口。因此，熱分解氣體610必須通過整個塔620。所述塔620的內(nèi)部布置有若干塔板，從而引起烴的進一步裂解630。所述塔板串聯(lián)式安裝在整個塔620的范圍內(nèi)，并且形成具有支撐在金屬環(huán)上的格柵的一組塔板，設(shè)有孔的薄板垂掛在所述金屬環(huán)上。所述塔板組在塔620的內(nèi)部形成一種如下的結(jié)構(gòu)所述塔板集合由通過一些中心開口的螺紋桿來支撐,并且所述螺紋桿的上部位于內(nèi)部敞開且設(shè)有中心開口的薄板中。塔板由以不同傾斜角遠離所述塔620的內(nèi)表面的各種圓錐形平截頭頂端形成。此外，所述塔板由一些塔盒組成，所述塔盒由一系列逐漸疊置的塔盤形成。所述塔盤通常彼此疊置約75%。此外，每個塔盤顯出一系列交錯的小圓柱形孔。已發(fā)現(xiàn)，所述薄板的結(jié)構(gòu)是用于烴的裂解630和分級蒸餾以便富集具有5至15個碳原子的已確定的烴，并且進一步分離可能由離開反應(yīng)器的熱分解氣體610的氣流夾帶炭黑粒子。在一個實施方案中，離開裂解塔620的熱分解氣體610的部分或所有可被返回到所述塔620。在通過傾析器之前或之后，這一情況是能夠?qū)崿F(xiàn)，所述傾析器預(yù)連到具有過濾器作用且用以分離所夾帶的炭黑粒子的冷凝器。所形成的所有烴在溫度沒有明顯下降的情況下可能會被重新定向，因而不會對新形成的熱分解氣體的裂解產(chǎn)生影響。因此，熱分解氣體610包含碳原子數(shù)目介于5至15的高比例的烴，其中大多數(shù)是具有較少重質(zhì)烴的飽和烴和芳香族物質(zhì)。在誘發(fā)熱裂解630的熱分解溫度下，塔620內(nèi)的塔板具有反復(fù)冷凝和蒸發(fā)有機分子的作用，從而最終產(chǎn)生所需的烴組成。熱裂解630主要發(fā)生在較重質(zhì)烴中，這是因為所述較重質(zhì)烴的沸點較高，而較輕質(zhì)烴則快速通過塔620。因此，主要形成碳原子數(shù)目介于5至15的烴。氣態(tài)次級產(chǎn)物從圖7中可理解，在離開裂解塔620之后，經(jīng)過裂解的熱分解氣體610進入冷凝器
701。為冷凝器701的部分的制冷系統(tǒng)開始進行操作，以便使碳原子數(shù)目為I至4的氣態(tài)烴520與碳原子數(shù)目多于4的液態(tài)次級烴530分離?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何冷凝器。下文將描述所獲得液態(tài)次級烴530的精煉。在冷凝器701中進行分離的氣態(tài)烴520主要包含碳原子數(shù)目為I至4的烴并且可能另外包含氫氣。所述氣態(tài)烴520的主要成分為甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、異丁烯和一些輕質(zhì)硫醇。在離開冷凝器701之后，對進過分離的氣態(tài)烴520進行清洗702以去除硫離子和氯離子，并且最終將所述烴存放703在(例如)儲氣罐中。所獲得的可燃氣體可以用于三重燃燒器710中的燃燒并且建立裝置的能量自主性。在一個實施方案中，可以將可燃氣體引入市政供氣網(wǎng)絡(luò)或另外進行出售，例如作為聚合物工業(yè)的原料出售。液態(tài)次級產(chǎn)物在一個實施方案中，所述的所需液態(tài)輕質(zhì)烴530包含碳原子數(shù)目為5至15的烴，所述烴主要是飽和烴和/或芳香族烴。在另一個實施方案中，所述烴的碳原子數(shù)目為5至12。所述烴的成分可根據(jù)所使用的起始物料而具有以下類型石蠟、異鏈烷烴、烯烴、石腦油、煤油、汽油或柴油。舉例來說，輪胎會產(chǎn)生更多的合成柴油而塑料會產(chǎn)生石腦油和煤油。圖8中示出了液態(tài)烴的精煉。在分離氣態(tài)烴的冷凝器701之后，將液態(tài)烴傳遞給傾析器810。傾析器的目的在于將所需的輕質(zhì)烴811與重質(zhì)烴812和水813分離?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何傾析器。進一步對所需的輕質(zhì)烴811進行處理并且分別收集水813和 重質(zhì)烴812。在一個實施方案中，使部分或所有液態(tài)烴530返回裂解塔620。在通過傾析器810之前或之后，這一情況是能夠?qū)崿F(xiàn)的。因此，能夠同時使重質(zhì)烴812和輕質(zhì)烴811重新定向或僅使輕質(zhì)烴811重新定向。必需返回液態(tài)烴530來保證最終液態(tài)產(chǎn)物包含碳原子數(shù)目介于5與15之間的烴，其中大多數(shù)是實質(zhì)上不含有任何重質(zhì)烴812的高質(zhì)量飽和和芳香族的烴。在將液態(tài)烴530返回到塔620時，將所述液態(tài)烴加熱到熱分解溫度，并且必須再次使其通過整個裂解塔620。在熱分解溫度下，塔板反復(fù)冷凝和蒸發(fā)有機分子的作用誘發(fā)了熱裂解630，從而最終產(chǎn)生所需的烴餾分。熱裂解630主要發(fā)生在較重質(zhì)烴中，這是因為所述較重質(zhì)烴的沸點較高，而較輕質(zhì)烴則快速通過塔620。因此，富集了碳原子數(shù)目介于5與15之間的所述烴。另一個優(yōu)點在于減少了可能由熱分解氣體610夾帶的固體粒子的量并且輕易地進行了最終純化。輕質(zhì)烴811的最終精煉方法如下在離開傾析器810之后，對輕質(zhì)烴811進行清洗815、過濾816和離心817。在一個實施方案中，然后將經(jīng)過分離的輕質(zhì)烴811進行存放818以便其出售820和/或使用830?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的任何設(shè)備和技術(shù)。在一個實施方案中，在離開離心機之后，部分或所有所獲得的液態(tài)輕質(zhì)烴通過具有常規(guī)塔板的第二個塔。與用于裂解熱分解氣體或液態(tài)烴530的裂解塔620相對，這個塔具有各種出口以便實現(xiàn)可以分離和混合不同的餾分來獲得可選擇的柴油組成。另一個作用富集了碳原子數(shù)目介于5與12之間的分子形式的液態(tài)輕質(zhì)烴并且產(chǎn)生了所需的柴油。所述塔也用作純化步驟，并且可以將仍然存在的重質(zhì)烴進行分離。所述第二個塔可以(例如)圖11中標注的1101來理解。烴可以原樣使用或者可以與汽油或柴油摻混。在一個實施方案中，輕質(zhì)烴可以用作燃燒器、工業(yè)發(fā)動機和汽車發(fā)動機中的可燃物831或者如果需要，可以能量聯(lián)產(chǎn)833。所述輕質(zhì)烴也可以用作原料832或化學(xué)工業(yè)中的溶劑。在一個實施方案中，輕質(zhì)烴可以用作用于三重燃燒器的可燃物831，以在必要時維持工廠的能量自主性。在一個實施方案中，重質(zhì)烴812因其質(zhì)量低下而被饋送給三重燃燒器，并且以這種方式促進工廠的能量自主性。
固態(tài)次級產(chǎn)物參考圖9，在完成熱分解120時，熱分解120的固態(tài)次級產(chǎn)物540(優(yōu)選為炭黑)殘留在反應(yīng)器中?？梢詫岱纸?20的所述固態(tài)次級產(chǎn)物540與熱分解120的一些液態(tài)產(chǎn)物混合，所述液態(tài)產(chǎn)物還沒有在熱分解條件下蒸發(fā)。熱分解120的所述液態(tài)次級產(chǎn)物530通常傾向于吸附在熱分解120的固態(tài)次級產(chǎn)物540上，并且必須通過干燥902 (諸如下文所述)進行去除。通過位于反應(yīng)器下部的出口閥門將熱分解120的固態(tài)次級產(chǎn)物540從反應(yīng)器去除。優(yōu)選地，所述閥門位于反應(yīng)器的底部。因此，在完成熱分解120時，所述出口閥門被打開并且固態(tài)次級產(chǎn)物540下落到干燥設(shè)備902中。一旦反應(yīng)器排空，就關(guān)閉反應(yīng)器下部的出口閥門并且可以將新起始物料110添加到所述反應(yīng)器以開始另一次熱分解反應(yīng)。因此，本發(fā)明的熱分解以不連續(xù)的方式進行。還沒有蒸發(fā)并且現(xiàn)已吸附在熱分解120的固態(tài)次級產(chǎn)物540上的熱分解120的額 外液態(tài)次級產(chǎn)物540優(yōu)選包含重質(zhì)烴812。可以在確定時間內(nèi)施加足夠的熱量來去除所述重質(zhì)烴812，以便所述重質(zhì)烴最終蒸發(fā)并與固體分離。這個操作是在干燥設(shè)備902中進行，所述干燥設(shè)備優(yōu)選位于反應(yīng)器下方。這樣一來，所述干燥設(shè)備902和熱分解反應(yīng)器位于同一加熱系統(tǒng)中，并且可以從用于熱分解120的同一間接加熱中受益。在一個實施方案中，干燥設(shè)備902配備有攪拌器構(gòu)件，其在整個干燥器902上分配未干燥的炭黑，從而能夠提供對所吸附的烴的更好且更快的去除。將重質(zhì)烴812與固態(tài)次級產(chǎn)物540解除吸附之后，所述重質(zhì)烴812通過設(shè)備上部(優(yōu)選頂板中)的出口離開干燥設(shè)備902，并且可以將所述重質(zhì)烴連同在傾析器810中分離的重質(zhì)烴一起收集在單獨的積存器(deposit)中。實質(zhì)上干燥的固態(tài)次級產(chǎn)物540通過干燥設(shè)備902下部(優(yōu)選底部中)的出口離開干燥設(shè)備902。然后所述固體540通過運送構(gòu)件(優(yōu)選螺桿形式的構(gòu)件)來運送。所述螺桿可以由熱系統(tǒng)覆蓋，所述熱系統(tǒng)可以是與用于加熱反應(yīng)器和干燥設(shè)備902的熱系統(tǒng)相同或不同的熱系統(tǒng)。所述熱系統(tǒng)使實質(zhì)上干燥的固態(tài)次級產(chǎn)物540的溫度保持在130°C至350°C，優(yōu)選150°C至270°C。這樣將允許去除可能仍吸附在固態(tài)次級產(chǎn)物540上的液態(tài)殘渣。在所述螺桿的末端，所有的揮發(fā)性物質(zhì)將通過通向積存器的出口退出，所述重質(zhì)烴812被收集在所述積存器中。然后通過冷卻構(gòu)件906將現(xiàn)已干燥的固態(tài)次級產(chǎn)物540冷卻到環(huán)境溫度，以用于其隨后的純化。在一個實施方案中，冷卻構(gòu)件906包含具有換熱器系統(tǒng)的平臺。換熱器系統(tǒng)可以使用任何介質(zhì)進行操作，所述介質(zhì)優(yōu)選為冷空氣、水或其它液體，更優(yōu)選為水。冷卻介質(zhì)的溫度可以為環(huán)境溫度或低于環(huán)境溫度的溫度。現(xiàn)有技術(shù)的其它方法是在精煉的后期進行所述冷卻，缺點在于退出反應(yīng)器與退出冷卻設(shè)備之間的系統(tǒng)需要耐熱并耐久的構(gòu)造元件。純化步驟之前的冷卻允許使用更為便宜的設(shè)備并且所述設(shè)備的維護將更為容易。此夕卜，可以直接使用諸如不同溶劑中的清洗浴的純化劑，有些物質(zhì)在沒有采取一定預(yù)防措施的情況下不能在高溫下使用。除換熱系統(tǒng)外，平臺906的表面上包含具有各種提升元件的振動輸送機，使得平臺906的所述表面不平整。所述元件全部分布在平臺906上并且可以整齊或不整齊地進行提供。優(yōu)選地，整齊地、排列成行地或交錯地提供所述元件。所述元件的高度不受限制，只要存在炭黑可以在所述元件上方通過的可能性即可。優(yōu)選地，所述元件具有按鈕形狀。如果炭黑可以與更大的冷卻面積進行接觸，那么所述元件就為所述平臺906提供更高的表面積，以使得冷卻過程更為有效。所述元件也使得炭黑變得更為松軟。優(yōu)點是更為快速的篩分，因為被賦予松軟性質(zhì)的物料并不傾向于被壓緊。離開所述平臺之后，篩分907炭黑以除去可能從原始的起始物料110殘留下來的任何雜質(zhì)，諸如(例如)可能還沒有經(jīng)歷完全熱分解120的具有高熔點的裂解殘渣。接著，可在酸性水溶液中對經(jīng)過篩分的炭黑進行清洗，以除去無機雜質(zhì)908和仍然存在的微量催化劑，或者隨后可以在微磨機中對所述炭黑進行碾磨911直到獲得均一粒徑。這兩個步驟是可以互換的。舉例來說，在根據(jù)圖9的一個實施方案中，首先進行無機粒子的去除步驟，且然后對炭黑進行碾磨，而在另一個實施方案中，碾磨步驟是在無機粒子的去除之前進行。然后，存放所獲得的炭黑以用于出售。在一個實施方案中，炭黑是用于浙青應(yīng)用931或用于與塑料和橡膠的擠出、注射和壓制中使用的聚合產(chǎn)品一起制造母料。炭黑的另一個應(yīng)用是用于煙火933。炭黑也可以被轉(zhuǎn)變成活性炭934，以用作過濾劑或吸附劑或用于醫(yī)療應(yīng)用。所述炭黑也可以用于生產(chǎn)新 的輪胎，用作顏料935或用作加強材料936。在一個實施方案中，可以如之前所述將不具有所需的適當質(zhì)量的炭黑分離并饋送給三重燃燒器710。在一個替代實施方案中，如可從圖10來理解，由熱分解120得到固態(tài)次級產(chǎn)物540可以通過醚溶解階段并使用螺桿等來持續(xù)地從反應(yīng)器去除。所述螺桿位于反應(yīng)器下部。維持惰性氣氛。使用換熱器將固態(tài)次級產(chǎn)物540的溫度保持在130°C至350°C，優(yōu)選150°C至2700C。將所述固態(tài)次級產(chǎn)物540運送到傾析器槽1002，在所述傾析器槽內(nèi)將吸附到所述固體的液態(tài)次級產(chǎn)物530分離并且使用泵使所述液態(tài)次級產(chǎn)物返回反應(yīng)器。醚溶解步驟的作用是液化次級產(chǎn)物，以允許更快速的分離。然后，將無機雜質(zhì)分離。因此，將所述固體運送到具有攪拌器的接收器，在所述接收器中添加1004包含醚基團的有機溶劑，優(yōu)選為乙醚或二異丙基醚。所述固體的有機部分(優(yōu)選為重質(zhì)烴812)將溶解在溶劑中并且?guī)ё咛亢?，而無機部分會沉降而形成混懸液。之后，可以將無機物質(zhì)1012輕輕倒出。這個分離方法通常在_70°C至20°C的溫度下進行。將包含炭黑的醚相1005運送到第一蒸餾設(shè)備1006，在所述第一蒸餾設(shè)備中，通過蒸餾將醚去除1013，并且收集在積存器中以便在熱分解120的新次級固態(tài)產(chǎn)物540的稍后純化中再次使用。也將仍然殘留的烴812去除，然后使其返回熱分解反應(yīng)器。將仍然吸附有一些醚的炭黑1007運送到第二蒸餾設(shè)備，其中通過引入已在換熱器內(nèi)預(yù)熱的惰性氣體流進行閃蒸餾1008，所述換熱器是由來自燃燒室710的氣體來饋料。閃蒸餾1008的作用是分離醚殘渣1013，所述殘渣在通過過濾器(通常為套管式過濾器)之后留在過濾器頭部，并且使所述殘渣返回第一蒸餾設(shè)備1006。將干燥的炭黑1009收集在第二蒸餾設(shè)備的底部，并且通過所述蒸餾設(shè)備底部的出口下落到接收器中，在所述接收器中，如前文所述對所述炭黑進行進一步處理。實施例下表示出使用不同起始物料所獲得的不同回收利用方法的結(jié)果I.-不使用填料情況下的塑料或橡膠的熱分解產(chǎn)率98%
權(quán)利要求
1.一種用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，包括 至少一反應(yīng)器，其用于通過熱分解來解聚基于聚合物的物料，其中，是間接加熱該至少一個反應(yīng)器； 一分離構(gòu)件，其用于分離該固態(tài)次級產(chǎn)物、液態(tài)次級產(chǎn)物和氣態(tài)次級產(chǎn)物； 一重新定向構(gòu)件，其用于使一部分該次級產(chǎn)物重新定向以為該反應(yīng)器補給能量；以及 一處理構(gòu)件，其用于處理該次級產(chǎn)物的剩余部分以制造適合于外部使用的最終產(chǎn)物； 其中，通過該重新定向構(gòu)件及該處理構(gòu)件，確保所有該基于聚合物的起始物料都通過使其重新定向至該反應(yīng)器來消耗，或者經(jīng)過精煉以獲得適合于消耗或出售的固態(tài)最終產(chǎn)物、液態(tài)最終產(chǎn)物和氣態(tài)最終產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，還包括一構(gòu)件，其用于基于聚合物的物料的解聚作用前的預(yù)處理，從而提供尺寸為8微米至25微米的起始物料；一用于該最終產(chǎn)物的存放構(gòu)件；以及一燃燒器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該燃燒器由氣態(tài)可燃物、液態(tài)可燃物，及固態(tài)可燃物或其混合物供料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該至少一反應(yīng)器包括一設(shè)于其上部的裂解塔及一攪拌構(gòu)件、一干燥室以干燥該固態(tài)次級產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，還包括一蒸餾塔，以通過將該液態(tài)最終產(chǎn)物裂解為碳原子數(shù)介于5至12間的烴以對該液態(tài)最終產(chǎn)物進行富集。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該至少一反應(yīng)器還包括設(shè)于其上部的饋料漏斗，且該饋料漏斗具有一構(gòu)件，用于添加一催化劑及排出空氣并建立一惰性氣氛。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該裂解塔包括沿著整個塔的各種塔板，其形成包含設(shè)有孔、格柵及金屬環(huán)的薄板的一組塔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該尺寸為8微米至25微米的起始物料并不具有任何金屬組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該裝置也包括一構(gòu)件，用于熱油消解起始物料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該塔板包括支撐在金屬環(huán)上的格柵，配置有孔的薄板垂掛在該金屬環(huán)上，并且該塔板形成一組塔板，從而在該塔內(nèi)部形成如下結(jié)構(gòu)該塔板組由通過一些中心孔的螺紋桿來支撐，并且該螺紋桿的上部位于內(nèi)部敞開且設(shè)有中心開口的塔板中；此外,該塔板由以不同傾斜角遠離該塔的內(nèi)表面的各種圓錐形平截頭頂端形成，并且該塔板由一些塔盒組成，該塔盒由一系列逐漸迭置并且通常彼此迭置約75%的塔盤形成，并且其中每個塔盤都包括一系列交錯的小圓柱形孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，該干燥室包括一攪拌構(gòu)件以在該整個干燥室范圍內(nèi)均勻分布該固態(tài)次級產(chǎn)物。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過解聚作用回收利用基于聚合物的物料的裝置，其特征在于，通過該重新定向構(gòu)件及該處理構(gòu)件，確保可產(chǎn)生足夠的可燃物以維持其強而有力的自主性。
13.一種用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，包括 通過在至少一反應(yīng)器中的熱分解進行解聚，其中，間接加熱該至少一反應(yīng)器； 分離固態(tài)次級產(chǎn)物、液態(tài)次級產(chǎn)物及氣態(tài)次級產(chǎn)物； 使一部分該次級產(chǎn)物重新定向以為該反應(yīng)器補給能量；以及 處理該次級產(chǎn)物的剩余部分以制造適合于外部使用的最終產(chǎn)物； 其中，所有該基于聚合物的起始物料都通過使其重新定向至該反應(yīng)器來消耗，或經(jīng)過精煉以獲得適于消耗或出售的固態(tài)最終產(chǎn)物、液態(tài)最終產(chǎn)物及氣態(tài)最終產(chǎn)物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，還包括預(yù)處理該基于聚合物的物料；該預(yù)處理包括碾磨步驟、清洗步驟及磁性分離步驟，并且在該熱分解后，在一裂解塔中裂解一部分次級產(chǎn)物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該熱分解步驟是分批進行過程。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，一部分該次級產(chǎn)物重新定向至該裂解塔。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該熱分解在催化劑及惰性氣氛存在下進行。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該催化劑包括O. I %或更低的有機化合物及無機化合物，該有機化合物及無機化合物包括韓及/或鋅。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該熱分解在約150°C至450°C的溫度范圍內(nèi)進行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該熱分解由該攪拌構(gòu)件控制的均一溫度下實現(xiàn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，將重量百分比介于3%至30%的氧化油添加至該起始物料中。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該處理液態(tài)產(chǎn)物和氣態(tài)產(chǎn)物的該次級產(chǎn)物的步驟包括 分離該固態(tài)產(chǎn)物； 在裂解塔內(nèi)進行額外的蒸餾/裂解； 將部分烴返回至該裂解塔； 冷凝該液態(tài)烴；以及 分離氣態(tài)烴。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，處理該次級產(chǎn)物的剩余部分的步驟還包括 將該液態(tài)烴分離成輕質(zhì)烴和重質(zhì)烴； 將部分該輕質(zhì)烴返回至該裂解塔；以及通過清洗、過濾及離心進行最終純化。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，處理該固態(tài)次級產(chǎn)物的剩余部分的步驟，包括 干燥； 去除剩余被吸附的重質(zhì)烴； 冷卻所述固態(tài)產(chǎn)物至環(huán)境溫度； 去除無機雜質(zhì)； 篩分；以及 碾磨。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該去除無機雜質(zhì)使用在酸浴中的處理或使用包含醚基的有機溶劑的處理來進行。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該預(yù)處理還包括將初始物料與熱油混合的消解步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于通過解聚作用來回收利用基于聚合物的物料的方法，其特征在于，該初始物料選自由塑料、橡膠、輪胎、電纜、纖維素、玻璃紙、尼龍、重油、燃料油、氧化油、植物油、植物材料或其組合所組成的群組。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求13至27所述的方法或權(quán)利要求I至12所述的裝置獲得的產(chǎn)品，其特征在于，該產(chǎn)品包括至少一金屬、一碳黑、一氣態(tài)烴，以及一具有5至15個碳原子的液態(tài)輕質(zhì)烴。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的產(chǎn)品，其特征在于，該液態(tài)輕質(zhì)烴包括汽油、柴油、燃油，或其混合物。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求28所述的柴油產(chǎn)品的用途，其特征在于，其用于工業(yè)及汽車引擎燃燒器中的燃燒，用于該共同產(chǎn)生能源，或在化學(xué)工業(yè)中作為原料。
31.一種權(quán)利要求28所述的碳黑產(chǎn)品的用途，其特征在于，其用于浙青應(yīng)用或混合物中，用于色母粒的制造與使用于塑料或橡膠的擠壓、射出及沖壓的聚合物產(chǎn)品，用于煙火中，作為顏料，作為再補強材料，或用于將其轉(zhuǎn)化成活性碳。
32.—種權(quán)利要求28所述的氣態(tài)烴產(chǎn)品的用途，其特征在于，其用于化學(xué)工業(yè)中，用于聚合物的合成中，作為可燃物或原料。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于通過熱分解來解聚的回收，提供一種用于通過高效的熱分解來進行回收利用的解聚方法和裝置，允許產(chǎn)生具有較高質(zhì)量并且不含雜質(zhì)和污染物的輕質(zhì)烴。這一目標是通過以下方法和裝置實現(xiàn)，其中再次饋送工藝的次級產(chǎn)物來補給主要回收利用工藝的能量或者精煉工藝的次級產(chǎn)物以產(chǎn)生最終可用和可出售產(chǎn)物。因此，起始物料含能量的使用得到最大化，從而確保所述起始物料的完全利用，使環(huán)境危害最小化，同時提供了能量自主式裝置。廢料或起始物料的所有成分都能夠通過物理化學(xué)方法來進行回收利用并且不會產(chǎn)生額外的污染廢物。
文檔編號C08J11/04GK102858861SQ201080060089
公開日2013年1月2日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者維多利諾·路安高·馬林, 哈維爾·吉拉特·薩恩 申請人:派羅萊公司