一種廢塑料解聚液化煉油裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種廢塑料解聚液化煉油裝置，包括通過服務(wù)工程子系統(tǒng)控制連接的塑料解聚液化子系統(tǒng)和加熱催化裂解子系統(tǒng)。本實用新型的有益效果為：在化纖行業(yè)使用的聚氨酯、聚酯等塑料液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用溶劑+酸催化技術(shù)，實現(xiàn)了塑料的解聚液化；在加熱裂解中將裂解溫度控制在360℃以內(nèi)，避免結(jié)焦現(xiàn)象。
【專利說明】一種廢塑料解聚液化煉油裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種廢塑料解聚液化煉油裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廢塑料已經(jīng)成為世界的公害，廢塑料環(huán)境造成的污染非常嚴(yán)重。國內(nèi)每年產(chǎn)生廢塑料總量不低于2500萬噸，規(guī)模非常龐大。而國內(nèi)還有大量的進口垃圾，如廣東肇慶、浙江溫嶺、天津靜海、遼寧營口、香港等地每年均接納發(fā)達國家的電子垃圾、報廢汽車等達幾十億噸，其中廢塑料數(shù)量巨大，是造成環(huán)境污染的一個重要污染源。
[0003]將廢塑料作為可再生能源回收利用是一個良好的思路，但是由于技術(shù)不完善，國內(nèi)的廢塑料煉油技術(shù)在上世紀(jì)90年代誕生后僅僅運行了幾年，就被國家環(huán)?？偩?現(xiàn)環(huán)保部)強令禁止了，主要原因在于，當(dāng)時的煉油技術(shù)不能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，因此煉油過程中對周邊環(huán)境造成了惡性污染，煉油廠周邊500米范圍內(nèi)寸草不生。
[0004]此后，大量的污染性廢塑料煉油技術(shù)通過民間方式傳播，使廢塑料煉油項目始終處于非法經(jīng)營狀態(tài)，帶來的環(huán)境問題也越來越大。
[0005]近年來隨著技術(shù)的進步和廢塑料產(chǎn)量的驟增，國家在廢塑料煉油方面的技術(shù)取得了新的突破，因此從政策層面放寬了對回收廢塑料能源的限制，但是對于環(huán)保效果不達標(biāo)的煉油技術(shù)仍然在嚴(yán)格限制中。
[0006]對于國內(nèi)而言，廢塑料煉油技術(shù)成熟的比較少，主要的原因還是在于煉油的連續(xù)化生產(chǎn)問題和結(jié)焦問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的是提供一種廢塑料解聚液化煉油裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的聞能耗、結(jié)焦等問題。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]一種廢塑料解聚液化煉油裝置，包括通過服務(wù)工程子系統(tǒng)控制連接的塑料解聚液化子系統(tǒng)和加熱催化裂解子系統(tǒng)，所述塑料解聚液化子系統(tǒng)包括液化解聚反應(yīng)罐和減壓蒸餾器，所述液化解聚反應(yīng)罐和減壓蒸餾器均連接有燃氣鍋爐，液化解聚反應(yīng)罐前端連接有塑料粉碎機，液化解聚反應(yīng)罐上連通有酸儲存罐和溶劑儲存罐，液化解聚反應(yīng)罐下方設(shè)有固液分離機，固液分離機連接有中和水洗罐和油水分離器，油水分離器連接所述減壓蒸餾器，減壓蒸餾器上安裝有水環(huán)真空泵和低溫冷凝器，低溫冷凝器連接有冷凍機并與所述溶劑儲存罐相連，所述減壓蒸餾器下方設(shè)有解聚油儲罐并連接所述加熱催化裂解子系統(tǒng)；所述加熱催化裂解子系統(tǒng)包括裂解爐和精餾塔，所述裂解爐連接所述塑料解聚液化子系統(tǒng)，裂解爐下方安裝有電加熱器并連接有重油儲罐，裂解爐上方安裝有催化劑通道并連接至冷凝回收罐的低溫冷卻塔，低溫冷卻塔上安裝有冷凍機，所述冷凝回收罐連接燃料油儲罐和所述精餾塔，精餾塔分別連接有汽油儲罐和柴油儲罐；所述服務(wù)工程子系統(tǒng)包括泵、閥門、管道、電控系統(tǒng)和鍋爐尾氣處理系統(tǒng)。[0010]進一步的，所述固液分離機下方設(shè)有固體殘渣罐，所述油水分離器下方安裝有污水處理系統(tǒng)。
[0011]進一步的，所述低溫冷卻塔和精餾塔均通過燃氣回收罐連接所述燃氣鍋爐。
[0012]本實用新型的有益效果為:在化纖行業(yè)使用的聚氨酯、聚酯等塑料液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用溶劑+酸催化技術(shù)，實現(xiàn)了塑料的解聚液化；在加熱裂解中采用了嚴(yán)格的溫度限制，將裂解溫度控制在360°c以內(nèi)，使加熱裂解中不產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，殘余成分為液體重餾成分，可以作為工業(yè)重油使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0014]圖1是本實用新型實施例所述廢塑料解聚液化煉油裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例所述廢塑料解聚液化煉油裝置塑料解聚液化子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型實施例所述廢塑料解聚液化煉油裝置加熱催化裂解子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1、塑料粉碎機；2、液化解聚反應(yīng)罐；3、固液分離機；4、中和水洗罐；5、減壓蒸餾器；6、水環(huán)真空泵；7、低溫冷凝器；8、冷凍機一 ；9、油水分離器；10、燃氣鍋爐；11、溶劑儲存罐；12、酸儲存罐；13、固體殘渣罐；14、解聚油儲罐；15、污水處理系統(tǒng)；16、裂解爐；17、催化劑通道；18、低溫冷卻塔；19、冷凝回收罐；20、精餾塔；21、燃氣回收罐；22、汽油儲罐；23、柴油儲罐；24、燃料油儲罐；25、重油儲罐；26、電加熱器；27、冷凍機二 ；28、塑料解聚液化子系統(tǒng)；29、加熱催化裂解子系統(tǒng)；30、服務(wù)工程子系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0019]如圖1-3所示，本實用新型實施例所述的廢塑料解聚液化煉油裝置，包括通過服務(wù)工程子系統(tǒng)30控制連接的塑料解聚液化子系統(tǒng)28和加熱催化裂解子系統(tǒng)29。所述塑料解聚液化子系統(tǒng)28包括液化解聚反應(yīng)罐2和減壓蒸餾器5，所述液化解聚反應(yīng)罐2和減壓蒸餾器5均連接有燃氣鍋爐10，液化解聚反應(yīng)罐2前端連接有塑料粉碎機1，液化解聚反應(yīng)罐2上連通有酸儲存罐12和溶劑儲存罐11，液化解聚反應(yīng)罐2下方設(shè)有固液分離機3，固液分離機3連接有中和水洗罐4和油水分離器9，油水分離器9連接所述減壓蒸餾器5，減壓蒸餾器5上安裝有水環(huán)真空泵6和低溫冷凝器7，低溫冷凝器7連接有冷凍機一 8并與所述溶劑儲存罐11相連，所述減壓蒸餾器5下方設(shè)有解聚油儲罐14并連接所述加熱催化裂解子系統(tǒng)29，所述固液分離機3下方設(shè)有固體殘渣罐13，所述油水分離器9下方安裝有污水處理系統(tǒng)15。
[0020]所述加熱催化裂解子系統(tǒng)29包括裂解爐16和精餾塔20，所述裂解爐16連接所述塑料解聚液化子系統(tǒng)28，裂解爐16下方安裝有電加熱器26并連接有重油儲罐25，裂解爐16上方安裝有催化劑通道17并連接至冷凝回收罐19的低溫冷卻塔18，低溫冷卻塔18上安裝有冷凍機二 27，所述冷凝回收罐19連接有燃料油儲罐24和所述精餾塔20，精餾塔20分別連接有汽油儲罐22和柴油儲罐23 ;所述服務(wù)工程子系統(tǒng)30包括泵、閥門、管道、電控系統(tǒng)和鍋爐尾氣處理系統(tǒng)；所述低溫冷卻塔18和精餾塔20均通過燃氣回收罐21連接所述燃氣鍋爐10。
[0021]具體使用時，廢塑料直接在塑料粉碎機I中進行粉碎，粉碎后的廢塑料投放到液化解聚反應(yīng)罐2中，由溶劑儲存罐11向解聚反應(yīng)罐2中輸入溶劑氯苯，輸入量為廢塑料重量的50%，然由燃氣蒸汽鍋爐10給液化解聚反應(yīng)罐2供應(yīng)飽和140°C蒸汽加熱，在塑料全部液化后開動液化解聚反應(yīng)罐2中的攪拌裝置，同時由酸儲存罐12向液化解聚反應(yīng)罐2中滴入濃度為1%的硫酸，加入量為溶劑量的2%，在液化解聚反應(yīng)罐2中液體溫度達到110—130°C時，保持溫度約30分鐘，解聚反應(yīng)完成，得到塑料解聚溶解液體。
[0022]將解聚溶液輸入到固液分離機3中，濾出液體中為溶解的雜質(zhì)，雜質(zhì)進入固體殘渣罐13中處理，過濾后的液體直接排入中和水洗罐4中，啟動中和水洗罐4的攪拌裝置，使用氫氧化鈉飽和水溶液滴定到解聚溶液中，中和解聚溶液中的酸，PH值達到7后，向溶液中加入溶液總量10%的工業(yè)純水，洗脫液體中所有的硫酸鈉成分，然后停止攪拌裝置，液體靜置30分鐘后，將液體排入油水分離器9中，分離的水分送入污水處理系統(tǒng)15中處理，油成分進入減壓蒸餾器5中，使用水環(huán)真空泵6對減壓蒸餾器5抽真空減壓，同時使用燃氣鍋爐10給減壓蒸餾罐5供應(yīng)飽和140°C蒸汽加熱，蒸餾的目標(biāo)為氯苯溶劑，蒸餾后的氯苯蒸汽經(jīng)過低溫冷凝器7冷凝后凝結(jié)為液體，輸送到溶劑儲存罐11中循環(huán)使用，低溫冷凝器7通過冷凍機一 8供應(yīng)低溫水(2 — 5°C)，以確保氯苯溶劑的可靠回收。
[0023]減壓蒸餾完成后，減壓蒸餾器5中剩余物為塑料解聚液化油，將這部分塑料解聚液化油輸入到解聚油儲罐14中儲存，供裂解使用。解聚油儲罐14須保持60— 80°C溫度，以保持解聚液化油的流動性，保證后續(xù)使用輸送流暢，由燃氣鍋爐10供熱。塑料解聚液化比例不低于90%。
[0024]解聚液化油從解聚油儲罐14輸出，進入裂解爐16中，裂解爐16由電加熱器26供熱，油溫控制在360°C以內(nèi)；液化油受熱沸騰后產(chǎn)生的油蒸汽定向通過催化劑通道17，在催化劑的作用下發(fā)生高分子長鏈烴的裂解反應(yīng)，同時產(chǎn)生縮合反應(yīng)，裂解產(chǎn)生的小分子鏈烴蒸汽通過催化劑通道17后進入低溫冷卻塔18，縮合反應(yīng)生成的大分子長鏈烴則凝結(jié)成液體回落到裂解爐16中成為殘液，可以作為工業(yè)重油回收到重油儲罐25中銷售；進入低溫冷卻塔18的油蒸汽冷凝后落入冷凝回收罐19中，低溫冷卻塔18由冷凍機二 27供應(yīng)低溫水；冷凝回收罐19中回收物為燃料油，可以進入燃料油儲罐24中直接銷售，也可以進入精餾塔20中精煉汽、柴油，精煉后得到的汽、柴油分別進入汽油儲罐22和柴油儲罐23中直接銷售；在催化裂解氣體冷凝和精煉中，分別由低溫冷卻塔18和精餾塔20中產(chǎn)生一定量的不可冷凝的燃氣，燃氣統(tǒng)一回收到燃氣回收罐21中，再輸送到燃氣鍋爐10中燃燒，生產(chǎn)工藝中所需的蒸汽。
[0025]再此過程中，由泵、閥門、管道、電控系統(tǒng)、鍋爐尾氣處理系統(tǒng)等構(gòu)成的服務(wù)工程子系統(tǒng)主要根據(jù)工藝流程要求執(zhí)行固定的動作。
[0026]化裂解產(chǎn)生的輕質(zhì)燃料油不低于70%，燃氣產(chǎn)量約為7 — 9%，生于成分為殘液工業(yè)重油。部分塑料中含有少量的氯、硫成分，在煉油過程中融合在重油成分中，因此得到的輕質(zhì)油基本不含氯、硫。
[0027]采用本實用新型實施例所述的廢塑料解聚液化煉油裝置的煉油方法，包括以下步驟:[0028]I)使用氯苯作為液化溶劑，使用濃度1%的硫酸為催化劑，在110 — 130°C條件下進行解聚反應(yīng)，解聚反應(yīng)時間約為45分鐘至I小時。
[0029]2)解聚后的產(chǎn)物為酸性,使用氫氧化鈉水溶液進行中和,然后進行水洗,水洗后經(jīng)過油水分離脫出液體中的水和硫酸鈉，得到塑料解聚氯苯溶解液體，對塑料解聚氯苯溶解液體進行減壓蒸餾，回收氯苯溶劑，溶劑回收率不低于90%，繼續(xù)用于液化溶劑。
[0030]3)經(jīng)過減壓蒸餾后，得到塑料解聚液體，輸送到預(yù)熱罐中，準(zhǔn)備給加熱裂解供應(yīng)原料。
[0031]4)將熱態(tài)(90 — Il(TC)的塑料解聚液體輸送到加熱裂解爐中加熱，加熱溫度不高于360°C，從20(TC開始產(chǎn)生解聚液體蒸汽，蒸汽通過裂解催化劑通道后被裂解，由大分子鏈成分?jǐn)嗔殉?6碳以下的小分子鏈成分，然后經(jīng)過冷凝后轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。
[0032]5)對裂解燃料油進行精餾催化，分別使用銅催化劑和鎳鐵催化劑引導(dǎo)餾分轉(zhuǎn)變成汽油或柴油。
[0033]在裂解過程中，主要發(fā)生兩類反應(yīng)，一是裂解反應(yīng)，生成小分子烴類即可燃氣體、汽油烴類、柴油烴類等物質(zhì)，主要是16碳以下的小分子烴類物質(zhì)；另一類是縮合反應(yīng)即原料和中間產(chǎn)物中的芳烴、烯烴等縮合成更大的分子產(chǎn)物，以殘油形式存在。熱裂解按照自由基反應(yīng)機理，首先在分子中鍵能較低的C一C鍵處斷裂，生成兩個自由基:
[0034](R-R) η--- nR+nR
[0035]生成的小分子自由基從原料中奪取氫，本身變成烷烴或烯烴，而把原料變成自由基，當(dāng)兩個自由基結(jié)合時，鏈反應(yīng)終止。催化裂解反應(yīng)是在一定溫度條件下，有催化劑存在時發(fā)生的裂解、氫轉(zhuǎn)移、鎖和等特征反應(yīng)，而催化劑要求必須具有異構(gòu)化功能，使產(chǎn)物中異構(gòu)烴含量增多。我們采用的催化劑是納米微孔的鎳鹽催化劑，能促進裂解鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和縮合鏈?zhǔn)椒磻?yīng)連續(xù)進行，并通過縮合反應(yīng)給裂解反應(yīng)提供大量的氫。由于反應(yīng)中伴隨生焦反應(yīng)，長時間工作后會在催化劑表面產(chǎn)生積碳，使催化劑失活，此時對催化劑進行燒焦處理可再生催化劑。
[0036]裂解反應(yīng)生成物以蒸汽形態(tài)穿過催化劑通道后進入冷凝回收裝置冷凝，縮合反應(yīng)生成物倒流回裂解反應(yīng)釜中。
[0037]經(jīng)過裂解反應(yīng)后，塑料解聚液體轉(zhuǎn)變成三種成分，一種是不可冷凝的氣體，主要成分是四碳以下的烴類，為可燃氣體；第二種是可冷凝的液體，主要成分是五碳至十六碳的烴類，有少量的二十碳以下的烴類，是汽油、柴油、煤油成分的混合物，也就是我們的目標(biāo)產(chǎn)物燃料油；第三種是重餾成分，以殘液形式留在裂解反應(yīng)釜中，可以作為工業(yè)重油產(chǎn)品，具有一定的回收價值。
[0038]裂解反應(yīng)得到的裂解燃料油本身可以直接用于工業(yè)領(lǐng)域，如船舶、鍋爐等內(nèi)燃機等用途，如果需要得到汽油、柴油，則需要對裂解燃料油進行精餾催化，分別使用石化中常用的銅催化劑和鎳鐵催化劑引導(dǎo)餾分轉(zhuǎn)變成汽油或柴油，用于車用市場。
[0039]本實用新型使用的裂解催化劑是鎳鹽與鉻鹽復(fù)合催化劑，催化劑原理如下:鎳鹽催化劑主要是復(fù)合鎳鹽鉻鹽，主要成分為硫酸鎳、硫酸鉻、碳酸鎳、碳酸鉻、氧化鉻和氧化鎳，塑料裂解油蒸氣在這種鎳鹽表面發(fā)生裂化反應(yīng)和縮合反應(yīng)，縮合反應(yīng)脫出的氫離子補充到裂化反應(yīng)中，完成物資的內(nèi)循環(huán)。
[0040] 為了保證裂化后的產(chǎn)物能完全通過催化劑通道，而將縮合反應(yīng)生成物攔截在加熱裂解罐中，需要將鎳鹽催化劑制作成孔隙為200— 300納米的多孔小球，具體制作工藝如下:
[0041]將鎳鹽催化劑粉碎成50微米左右的粉末(300目左右)，將鎳鹽粉末調(diào)制成膏體，再搓成直徑為0.5mm — 4mm之間多種尺寸的球體或圓柱體顆粒，然后在800°C條件下燒結(jié)成型，制成催化劑顆粒，催化劑制成顆粒的最小孔隙約為200— 300納米。
[0042]使用中，當(dāng)催化劑孔隙被表面積碳覆蓋達60%后，催化劑失效。催化劑失效后，將催化劑送入燒結(jié)爐中，在氧化氣氛下，在800°C條件下燒結(jié)24小時，表面積碳氧化消失，催化劑再生恢復(fù)功能。
[0043]在廢塑料煉油系統(tǒng)中，基本的反應(yīng)保障條件是絕氧，我們實現(xiàn)絕氧的手段是:在系統(tǒng)首次工作前，使用保護性氣體如氬氣、氮氣等充滿系統(tǒng)空間，避免空氣殘留，后續(xù)生產(chǎn)中需要保持系統(tǒng)的密閉性，以油氣充斥系統(tǒng)空間，防止裂解氣體外泄。
[0044]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種廢塑料解聚液化煉油裝置，包括通過服務(wù)工程子系統(tǒng)(30)控制連接的塑料解聚液化子系統(tǒng)(28)和加熱催化裂解子系統(tǒng)(29)，其特征在于:所述塑料解聚液化子系統(tǒng)(28)包括液化解聚反應(yīng)罐(2)和減壓蒸餾器(5)，所述液化解聚反應(yīng)罐(2)和減壓蒸餾器(5)均連接有燃氣鍋爐(10)，液化解聚反應(yīng)罐(2)前端連接有塑料粉碎機(1)，液化解聚反應(yīng)罐(2 )上連通有酸儲存罐(12 )和溶劑儲存罐(11)，液化解聚反應(yīng)罐(2 )下方設(shè)有固液分離機(3)，固液分離機(3)連接有中和水洗罐(4)和油水分離器(9)，油水分離器(9)連接所述減壓蒸餾器(5)，減壓蒸餾器(5)上安裝有水環(huán)真空泵(6)和低溫冷凝器(7)，低溫冷凝器(7 )連接有冷凍機一(8 )并與所述溶劑儲存罐(11)相連，所述減壓蒸餾器(5 )下方設(shè)有解聚油儲罐(14)并連接所述加熱催化裂解子系統(tǒng)(29);所述加熱催化裂解子系統(tǒng)(29)包括裂解爐(16 )和精餾塔(20 )，所述裂解爐(16 )連接所述塑料解聚液化子系統(tǒng)(28 )，裂解爐(16 )下方安裝有電加熱器(26 )并連接有重油儲罐(25 )，裂解爐(16 )上方安裝有催化劑通道(17)并連接至冷凝回收罐(19)的低溫冷卻塔(18)，低溫冷卻塔(18)上安裝有冷凍機二(27),所述冷凝回收罐(19 )連接有燃料油儲罐(24 )和所述精餾塔(20 )，精餾塔(20 )分別連接有汽油儲罐(22)和柴油儲罐(23);所述服務(wù)工程子系統(tǒng)(30)包括泵、閥門、管道、電控系統(tǒng)和鍋爐尾氣處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢塑料解聚液化煉油裝置，其特征在于:所述固液分離機(3)下方設(shè)有固體殘渣罐(13)，所述油水分離器(9)下方安裝有污水處理系統(tǒng)(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢塑料解聚液化煉油裝置，其特征在于:所述低溫冷卻塔(18)和精餾塔(20)均通過燃氣回收罐(21)連接所述燃氣鍋爐(10)。
【文檔編號】C10G1/00GK203530234SQ201320655875
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】侯小兵 申請人:惠州市神州創(chuàng)宇低碳技術(shù)發(fā)展有限公司