本公開(kāi)總體上涉及用于將混合塑料廢物(mpw)轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴產(chǎn)物如合成原油或熱解油的系統(tǒng)和方法。更具體地，本公開(kāi)涉及用于將mpw轉(zhuǎn)化為可用于煉油單元的合成原油或可用作蒸汽裂化進(jìn)料的熱解油的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、混合塑料廢物是一種可以用于制造含烴產(chǎn)物如熱解油或合成原油的機(jī)遇進(jìn)料(opportunity?feed)，其可以作為進(jìn)料提供給蒸汽裂化機(jī)或其它煉油廠單元。從碳效率的角度來(lái)看，從塑料轉(zhuǎn)化過(guò)程中獲得高產(chǎn)率的液體產(chǎn)物是最佳選擇。分散式塑料轉(zhuǎn)化設(shè)施中產(chǎn)生的液體可以有效地輸送到中央處理設(shè)施，如蒸汽裂化機(jī)或其它煉油單元。當(dāng)mpw轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)物時(shí)，需要最小化氣體組分以保存mpw中存在的氫。

2、已知的將混合塑料廢料熱裂化為熱解油的方法有若干缺點(diǎn)。例如，高反應(yīng)溫度導(dǎo)致較低的液體產(chǎn)率和較高量的不可運(yùn)輸?shù)臍怏w產(chǎn)物的產(chǎn)生。這些產(chǎn)物的燃燒會(huì)導(dǎo)致碳損失，而較低的反應(yīng)溫度會(huì)導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)的批次時(shí)間，并且因此導(dǎo)致單元的低生產(chǎn)率。這導(dǎo)致從混合塑料廢物開(kāi)始的通常液體產(chǎn)率為約70重量百分比(wt.％)。低碳效率源于低液體產(chǎn)率。

3、停留時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致資本支出強(qiáng)度高。除其它因素外，熱裂化所需的長(zhǎng)停留時(shí)間(約10小時(shí))是可擴(kuò)展性差的直接后果。分批(batch)和半分批(semi-batch)操作導(dǎo)致熱處理的資本強(qiáng)度和操作成本相對(duì)較高。考慮到停留時(shí)間/液體產(chǎn)率的權(quán)衡，熱裂化需要使用高溫進(jìn)行裂化，并且導(dǎo)致富含氫的輕質(zhì)氣體的顯著損失。熱裂化工藝的目標(biāo)是產(chǎn)生最終沸點(diǎn)為約400攝氏度(℃)至約450℃的輕質(zhì)熱解油，這會(huì)導(dǎo)致過(guò)度裂化；并且從而導(dǎo)致富含氫的氣體的產(chǎn)生和損失。存在于塑料進(jìn)料中的氫沒(méi)有被保存并作為氣體的一部分損失掉，導(dǎo)致焦炭的產(chǎn)生和液體產(chǎn)物中氫含量的相對(duì)降低。此外，目前的熱解油生產(chǎn)商的生產(chǎn)能力有限，因?yàn)樗麄円苑峙虬敕峙Ｊ讲僮?，并且很少以小?guī)模連續(xù)模式操作。這就限制了可以被進(jìn)料到大體積處理單元如蒸汽裂化機(jī)和煉油廠中的熱解油的體積。污染物的存在限制了大體積熱解油的處理。消費(fèi)后的混合塑料廢物固有地含有大量污染物，因此需要一種穩(wěn)健的工藝來(lái)在連續(xù)可擴(kuò)展的系統(tǒng)中生成具有高液體產(chǎn)率的合成原油或熱解油。另外還需要一種系統(tǒng)來(lái)將mpw處理成符合規(guī)格限制的經(jīng)凈化的含烴液態(tài)產(chǎn)物，以用作處理單元如蒸汽裂化機(jī)或其它煉油單元的原料。

4、此外，目前的單元需要停機(jī)時(shí)間來(lái)通過(guò)去除無(wú)機(jī)物殘余物和焦炭來(lái)清潔塑料熱解/轉(zhuǎn)化設(shè)備。這可能會(huì)限制所述單元的生產(chǎn)率，因?yàn)檫@些單元不是自清潔的。此外，在商業(yè)上已知的熱解單元中塑料的轉(zhuǎn)化需要很長(zhǎng)時(shí)間(8至14小時(shí))，這嚴(yán)重限制了所述單元的生產(chǎn)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、認(rèn)識(shí)到需要減輕或減少清潔塑料熱解/轉(zhuǎn)化設(shè)備所需的停機(jī)時(shí)間，并且保持單元持續(xù)運(yùn)行。此外，需要提高處理單元的生產(chǎn)率以將mpw轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴產(chǎn)物。為了解決本領(lǐng)域的這些缺點(diǎn)和其它缺點(diǎn)中的一個(gè)或兩個(gè)，申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)了用于將mpw轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴產(chǎn)物如合成原油或熱解油的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施方式中，處理混合塑料廢物進(jìn)料以產(chǎn)生富含氫的烴產(chǎn)物如合成原油或熱解油的方法包含以下步驟：將含有多種塑料聚合物的混合塑料廢物進(jìn)料引入到第一裂化單元，并且在足以使所述混合塑料廢物進(jìn)料中的所述多種塑料聚合物至少部分地解聚的溫度和停留時(shí)間下操作所述第一裂化單元，以從所述混合塑料廢物進(jìn)料產(chǎn)生含有無(wú)機(jī)產(chǎn)物的熔融低聚物產(chǎn)物流以及氣流。在某些實(shí)施方式中，所述第一裂化單元在范圍為約300℃至約500℃的所述溫度和小于1小時(shí)的所述停留時(shí)間下操作。所述第一裂化單元可以是配備有以下的反應(yīng)器：擠出機(jī)、螺旋鉆、螺桿、盤(pán)環(huán)型反應(yīng)器、捏合機(jī)、窯或其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流含有少于10重量％(10wt.％)的進(jìn)料中不存在的額外的芳香族化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流含有少于5wt.％的進(jìn)料中不存在的額外的芳香族化合物。在某些實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流的平均分子量比所述混合塑料廢物進(jìn)料的平均分子量至少低20倍。所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：熱過(guò)濾或沉降所述熔融低聚物產(chǎn)物，以去除可過(guò)濾固體，并且然后將此流進(jìn)料到含有裂化催化劑的第二裂化單元中，以產(chǎn)生第一含烴流和第一漿料流，所述第一漿料流含有所述裂化催化劑的一部分、痕量無(wú)機(jī)物和殘余烴。此實(shí)施方式的優(yōu)勢(shì)是提供了從所述熔融低聚物產(chǎn)物中預(yù)先去除無(wú)機(jī)物，而不是將熔融低聚物產(chǎn)物直接送至催化單元。在此實(shí)施方式中，無(wú)機(jī)物不與催化劑混合；并且因此可以用較低程度的吹掃回收高純度催化劑。在某些實(shí)施方式中，所述方法包含以下步驟：將所述熔融低聚物產(chǎn)物流直接供應(yīng)到含有裂化催化劑的第二裂化單元，以產(chǎn)生第一含烴流和第一漿料流，所述第一漿料流含有所述裂化催化劑的一部分、所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物和殘余烴。在某些實(shí)施方式中，所述裂化催化劑具有氯化物清除能力。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二裂化單元是連續(xù)裂化單元。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述裂化催化劑有利于產(chǎn)生具有烷烴含量高于異鏈烷烴含量的所述第一含烴流。在某些實(shí)施方式中，所述mpw在小于兩小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)化為所述第一含烴流。所述mpw進(jìn)料可以在約二至三小時(shí)內(nèi)完全轉(zhuǎn)化成更低沸點(diǎn)的熱解油或第一含烴流。所述mpw進(jìn)料可以在約小于一小時(shí)內(nèi)完全轉(zhuǎn)化成烴產(chǎn)物，如全原油。

2、所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：將來(lái)自所述第二裂化單元的所述第一漿料流通入到第一分離單元，以產(chǎn)生含有所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物和所述殘余烴的第二漿料流以及含有所述裂化催化劑部分的富含催化劑的流。在一個(gè)實(shí)施方式中，將所述富含催化劑的流再循環(huán)到所述第二裂化單元。所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：將所述第二漿料流引入到第二分離單元，以產(chǎn)生含有所述殘余烴的第二含烴流以及富含無(wú)機(jī)產(chǎn)物的流。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第二分離單元是焦化單元，并且處理所述第二漿料以去除所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物作為焦炭。所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：將所述第一含烴流和所述第二含烴流遞送到蒸餾單元，以產(chǎn)生餾出物流和含有殘余烴、金屬和殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物的塔底物流；在第三分離單元中處理所述塔底物流，以去除所述金屬和所述殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物并且產(chǎn)生經(jīng)回收的烴流。在某些實(shí)施方式中，所述第三分離單元是焦化單元，并且處理所述塔底物流以去除所述殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物作為焦炭。

3、在某些實(shí)施方式中，所述方法可以進(jìn)一步包含以下步驟：在將熔融低聚物產(chǎn)物供應(yīng)到所述第二裂化單元之前，將所述熔融低聚物產(chǎn)物流收集在儲(chǔ)存罐中以去除雜原子作為揮發(fā)物。所述方法可以進(jìn)一步包含以下步驟：在將所述熔融低聚物產(chǎn)物供應(yīng)到所述第二裂化單元之前，使氣流穿過(guò)所述儲(chǔ)存罐中的所述熔融低聚物產(chǎn)物流以去除雜原子作為揮發(fā)物。

4、在某些實(shí)施方式中，將所述經(jīng)回收的烴流與所述餾出物流混合，以產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物，如合成原油或熱解油。在某些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：在將熔融低聚物產(chǎn)物供應(yīng)到所述第二裂化單元之前，將所述熔融低聚物產(chǎn)物流通入到熔體過(guò)濾單元，以去除所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物的一部分和不溶性組分。在某些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟：在將熔融低聚物產(chǎn)物供應(yīng)到所述第二裂化單元之前，將所述熔融低聚物產(chǎn)物流通入到第四分離單元，以去除含有富含氯化物、氮化物和硫化物中的一種或多種的揮發(fā)性烴的一種或多種輕質(zhì)氣體。在某些實(shí)施方式中，所述第四分離單元是真空分離單元。在某些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包含在所述第一裂化單元中向所述混合塑料廢物進(jìn)料中添加解聚添加劑的步驟。所述解聚添加劑可以是以下中的一種或多種：解聚促進(jìn)劑、過(guò)氧化物、有機(jī)金屬化合物、氧或含氧物質(zhì)或裂化催化劑。

5、實(shí)施方式還包含用于處理混合塑料廢物進(jìn)料以產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物如合成原油或熱解油的系統(tǒng)。一個(gè)此類(lèi)系統(tǒng)包含第一裂化單元，所述第一裂化單元具有第一入口、混合元件和第一出口。所述第一入口具有用于接收通過(guò)其的含有多種塑料聚合物的混合塑料廢物進(jìn)料的開(kāi)口。此第一裂化單元進(jìn)一步含有熱源以將所述混合塑料廢物進(jìn)料加熱到足以使所述混合塑料廢物進(jìn)料中的所述多種塑料聚合物至少部分地解聚的溫度，以從所述混合塑料廢物進(jìn)料產(chǎn)生含有無(wú)機(jī)產(chǎn)物的熔融低聚物產(chǎn)物流。所述第一裂化單元可以是配備有以下的反應(yīng)器：擠出機(jī)、螺旋鉆、螺桿、盤(pán)環(huán)型反應(yīng)器、捏合機(jī)、窯或其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流含有少于10wt.％的進(jìn)料中不存在的額外的芳香族化合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流含有少于5wt.％的進(jìn)料中不存在的額外的芳香族化合物。在某些實(shí)施方式中，所述熔融低聚物產(chǎn)物流的平均分子量比所述混合塑料廢物進(jìn)料的平均分子量至少低20倍。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第二裂化單元，所述第二裂化單元具有第二入口、第三入口、第二出口和第三出口。所述第二入口連接到所述第一出口并且與所述第一出口流體連通以接收所述熔融低聚物產(chǎn)物流，并且所述第二裂化單元被配置成使所述熔融低聚物產(chǎn)物流與裂化催化劑接觸以產(chǎn)生第一含烴流和含有所述裂化催化劑的一部分、所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物和殘余烴的第一漿料流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第一分離單元，所述第一分離單元具有第四入口、第四出口和第五出口。所述第四入口連接到所述第二出口并且與所述第二出口流體連通以接收所述第一漿料流。所述第一分離單元被配置成產(chǎn)生含有所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物和所述殘余烴的第二漿料流以及含有所述裂化催化劑部分的富含催化劑的流。所述第四出口連接到所述第三入口并且與所述第三入口流體連通以將所述富含催化劑的流供應(yīng)到所述第二裂化單元。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第二分離單元，所述第二分離單元具有第五入口和第六出口。所述第五入口連接到所述第五出口并且與所述第五出口流體連通以接收所述第二漿料流。所述第二分離單元被配置成產(chǎn)生富含無(wú)機(jī)產(chǎn)物的流和含有所述殘余烴的第二含烴流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含蒸餾單元，所述蒸餾單元具有第六入口、第七出口和第八出口。所述第六入口連接到所述第三出口并且與所述第三出口流體連通以接收所述第一含烴流，并且與所述第六出口流體連通以接收所述第二含烴流。所述蒸餾單元被配置成產(chǎn)生餾出物流和含有殘余烴、金屬和殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物的塔底物流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第三分離單元，所述第三分離單元具有第七入口第九出口。所述第七入口連接到所述第八出口并且與所述第八出口流體連通以接收所述塔底物流。所述第三分離單元被配置成去除所述金屬和所述殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物并且產(chǎn)生經(jīng)回收的烴流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含混合器，所述混合器具有第八入口和第九入口。所述第八入口連接到所述第七出口并且與所述第七出口流體連通以接收所述餾出物流，并且所述第九入口連接到所述第九出口并且與所述第九出口流體連通以接收經(jīng)回收的烴流。在所述混合器中，將所述經(jīng)回收的烴流與所述餾出物流合并以產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物，如合成原油或熱解油。

6、用于處理混合塑料廢物進(jìn)料以生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)物如合成原油或熱解油的另一種此類(lèi)系統(tǒng)包含第一裂化單元，所述第一裂化單元具有第一入口、混合元件和第一出口。所述第一入口具有用于接收通過(guò)其的含有多種塑料聚合物的混合塑料廢物進(jìn)料的開(kāi)口。所述第一裂化單元進(jìn)一步含有熱源以將所述混合塑料廢物進(jìn)料加熱到足以使所述混合塑料廢物進(jìn)料中的所述多種塑料聚合物至少部分地解聚的溫度，以從所述混合塑料廢物進(jìn)料產(chǎn)生含有無(wú)機(jī)產(chǎn)物的熔融低聚物產(chǎn)物流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第二裂化單元，所述第二裂化單元具有第二入口、第二出口和第三出口。所述第二入口連接到所述第一出口并且與所述第一出口流體連通以接收所述熔融低聚物產(chǎn)物流。所述第二裂化單元是熱裂化單元，所述熱裂化單元被配置成處理所述熔融低聚物產(chǎn)物流以產(chǎn)生第一含烴流和含有所述無(wú)機(jī)產(chǎn)物和殘余烴的漿料流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第一分離單元，所述第一分離單元具有第三入口第四出口。所述第三入口連接到所述第二出口并且與所述第二出口流體連通以接收所述漿料流。所述第一分離單元被配置成產(chǎn)生富含無(wú)機(jī)產(chǎn)物的流和含有所述殘余烴的第二含烴流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含蒸餾單元，所述蒸餾單元具有第四入口、第五出口和第六出口。所述第四入口連接到所述第三出口并且與所述第三出口流體連通以接收所述第一含烴流，并且與所述第四出口流體連通以接收所述第二含烴流。所述蒸餾單元被配置成產(chǎn)生餾出物流和含有殘余烴、金屬和殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物的塔底物流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第二分離單元，所述第二分離單元具有第五入口第七出口。所述第五入口連接到所述第六出口并且與所述第六出口流體連通以接收所述塔底物流。所述第二分離單元被配置成去除所述金屬和所述殘余無(wú)機(jī)產(chǎn)物并且產(chǎn)生經(jīng)回收的烴流。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含混合器，所述混合器具有第六入口和第七入口。所述第六入口連接到所述第五出口并且與所述第五出口流體連通以接收所述經(jīng)回收的烴流。所述第七入口連接到所述第七出口并且與所述第七出口流體連通以接收所述餾出物流。所述混合器被配置成將所述經(jīng)回收的烴流和所述餾出物流合并以產(chǎn)生液態(tài)烴產(chǎn)物，如合成原油或熱解油。

7、本文還詳細(xì)討論了這些示例性實(shí)施方式和其它實(shí)施方式的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，前述信息和以下詳細(xì)描述僅提供各個(gè)方面和實(shí)施方式的說(shuō)明性實(shí)例，并且旨在提供用于理解所要求保護(hù)的方面和實(shí)施方式的性質(zhì)和特征的概述或框架。因此，通過(guò)參考以下描述和附圖，這些和其它目的以及本公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)和特征將變得顯而易見(jiàn)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的各個(gè)實(shí)施方式的特征不是相互排斥的并且可以以各種組合和排列存在。