用于使用模块化单元对热解油进行去污的方法和系统与流程

本公开总体上涉及用于从混合塑料废物热解油中去除金属化合物和非金属化合物的一部分的模块化系统和方法。本公开还涉及使经部分去污的热解油在氢化单元中经受进一步处理，以产生经去污的经氢化的热解油。

背景技术：

1、来自混合塑料废物的热解油(pyrolysis oil或pyoil)正在作为通过化学回收得到的替代性原料而出现。单独的吸附剂系统可能无法高效对具有多种污染物的热解油去污，因此，来自此类过程的所产生的热解油往往会在储存和运输期间降解并且具有杂原子，这在下游大容量处理单元中是不可接受的。虽然加氢处理对于去除污染物是有效的，但其昂贵，并且主要在如炼油厂或蒸汽裂化器等中央处理设施中实施。然而，热解油设施由于进料可获得性的性质而以分散的方式分布，并且热解油需要运输到中央设施以进行进一步处理。因此，期望在分散的设施中进行模块化操作以进行去污。

2、混合塑料的热解在热反应器，如罐、窑、螺旋钻反应器和挤出机中进行。来自这些操作的混合塑料废物热解油含有若干种杂质，包括金属、氯化物和烯烃，这使得难以从分散的制造设施中运输和储存此混合塑料废物热解油。一些去除杂原子、金属、不饱和烃的实践可以通过加氢处理、氧化、萃取、吸附和沉淀来实现。

技术实现思路

1、为了解决本领域的这些缺点，申请人开发了用于处理混合塑料废物热解油和烃流的模块化去污系统和方法。本文还提供了用于通过氢化过程来对经部分去污的热解油进行处理的系统和方法，所述经部分去污的热解油还可以经受另外的加氢裂化和蒸馏。

2、本文提供了用于从混合塑料废物热解油中去除金属化合物和非金属化合物的方法。一种此类方法包括以下步骤：获得含有多种金属化合物和非金属化合物的混合塑料废物热解油；使所述混合塑料废物热解油穿过具有第一多孔床材料的第一吸附床，以从所述混合塑料废物热解油中吸附所述金属化合物的一部分；使来自所述第一吸附床的所述混合塑料废物热解油穿过具有第二多孔床材料的第二吸附床，以从所述混合塑料废物热解油中吸附二氧化硅化合物的一部分；使来自所述第二吸附床的所述混合塑料废物热解油穿过具有第三多孔床材料的第三吸附床，以从所述混合塑料废物热解油中吸附卤化化合物的一部分；以及将所述混合塑料废物热解油从所述第三吸附床引入到含有多个分子筛的容器中，以从所述混合塑料废物热解油中吸附氧化物(oxygenate)、磷化合物(phosphorouscompound)和氮化物(nitrogenate)的一部分，并产生经部分去污的热解油。此方法进一步包括以下步骤：将所述经部分去污的热解油从所述容器供应到氢化单元；以及在所述氢化单元中存在氢化催化剂的情况下对所述经部分去污的热解油进行处理，以将所述经部分去污的热解油中的烯烃化合物的一部分转化为饱和烃化合物，并且产生经去污的经氢化的热解油，所述经去污的经氢化的热解油中的多种金属化合物和非金属化合物的量相较于所述混合塑料废物热解油中的所述多种金属化合物和非金属化合物的量有所减少。在某些实施方式中，在介于约80℃与约120℃之间的温度下操作所述氢化单元。所述非金属化合物是以下中的两种或更多种：二氧化硅化合物、卤化化合物、磷化合物、氧化物和氮化物。在某些实施方式中，所述第一多孔床材料的孔的大小大于所述第二多孔床材料的孔的大小，并且所述第二多孔床材料的所述孔的大小大于所述第三多孔床材料的孔的大小。

3、在某些实施方式中，所述第一多孔床材料含有以下中的一种或多种：氧化铝、配体改性的氧化铝、镁金属合金、氧化钙、粘土、碳酸钙、酸改性碳和活性炭。在某些实施方式中，所述第二多孔床材料含有以下中的一种或多种：镍浸渍的硅酸盐、镍浸渍的水滑石、镁浸渍的硅酸盐、镁浸渍的水滑石、镍改性的沸石、镁改性的沸石、磺化二氧化硅、聚丙烯酰胺、四氟乙烯和全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸的共聚物、聚乙烯醇、离子交换树脂和改性的聚二乙烯基苯。在某些实施方式中，所述第三床材料含有以下中的一种或多种：改性的氧化铝、改性的沸石、改性的硅酸盐、改性的磷酸盐、红泥、氢氧化钙、铝-锌碳复合物、碳酸钙和铝-镁复合氧化物。

4、实施方式还可以包括将氧化稳定剂添加到所述经去污的经氢化的热解油中的步骤。实施例还可以包括将氮气覆盖层添加到所述经去污的经氢化的热解油中的步骤。

5、在某些实施方式中，所述方法包括在使所述混合塑料废物热解油穿过所述第一吸附床之前，使所述混合塑料废物热解油穿过过滤器的步骤。所述过滤器从所述混合塑料水热解油中去除大于约10微米的固体颗粒的至少一部分，以产生经过滤的热解油。

6、在某些实施方式中，所述方法包括将所述经过滤的热解油从所述过滤器供应到聚结单元，所述聚结单元中具有聚结介质，以从所述混合塑料废物热解油中聚结并分离水的至少一部分。在某些实施方式中，在将所述经过滤的热解油供应到所述聚结单元之前，使所述经过滤的热解油冷却到至少50℃。所述聚结介质是垫或过滤盒。某些实施方式包括在使所述混合塑料废物热解油穿过所述第一吸附床之前，将除酸剂供应到所述混合塑料废物热解油的步骤。实施方式还可以包括在使所述混合塑料废物热解油穿过所述第一吸附床之前，使所述混合塑料热解油冷却到预先选择的温度的步骤。

7、实施方式还可以包括在将所述混合塑料废物热解油引入到含有所述多个分子筛的所述容器中之前，确定所述混合塑料废物热解油中的金属化合物或卤化化合物的浓度是否大于预先选择的水平的步骤。响应于金属化合物或卤化化合物的所述浓度大于所述预先选择的水平，使所述混合塑料废物热解油通过吸收床组，所述吸收床组与所述第一吸附床、所述第二吸附床和所述第三吸附床并行操作。

8、实施方式还可以包括在将所述经部分去污的热解油供应到所述氢化单元之前，确定所述经部分去污的热解油中的氧化物和氮化物的浓度是否大于预先选择的水平的步骤。响应于所述经部分去污的热解油中的所述氧化物和所述氮化物的所述浓度大于所述预先选择的水平，将所述经部分去污的热解油从所述第三吸附床引入到含有第二多个分子筛的第二容器中。

9、从混合塑料废物热解油中去除金属化合物和非金属化合物的另一种方法包括以下步骤：获得混合塑料废物热解油；用过滤介质过滤所述混合塑料废物热解油，以从所述混合塑料水热解油中去除大于约10微米的固体颗粒的一部分，从而产生经过滤的混合塑料废物热解油；使所述经过滤的混合塑料废物热解油冷却到至少低于50℃的温度；将所述经过滤的混合塑料废物热解油引入到聚结单元中，所述聚结单元具有聚结介质，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中分离水的至少一部分；使所述经过滤的混合塑料废物热解油穿过第一捕集器中的第一介质，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中去除所述金属化合物的一部分；使来自所述第一捕集器的所述经过滤的混合塑料废物热解油穿过第二捕集器中的第二介质，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中去除所述二氧化硅化合物的一部分；使来自所述第二捕集器的所述经过滤的混合塑料废物热解油穿过第三捕集器中的第三介质，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中去除所述卤化化合物的一部分，将来自所述第三捕集器的所述经过滤的混合塑料废物热解油传送到具有多个分子筛的分子筛单元中，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中吸附所述氧化物或所述氮化物或所述磷化合物的至少一部分，以产生经部分去污的热解油。所述方法进一步包括将所述经部分去污的热解油供应到氢化单元；以及在所述氢化单元中存在氢化催化剂的情况下对所述经部分去污的热解油进行处理，以将所述经部分去污的热解油中的烯烃化合物的至少一部分转化为一种或多种饱和烃化合物，并且产生经去污的经氢化的热解油，所述经去污的经氢化的热解油中的多种金属化合物和非金属化合物的量相较于所述混合塑料废物热解油中的所述多种金属化合物和非金属化合物的量有所减少。

10、在某些实施方式中，所述第一介质含有以下中的一种或多种：氧化铝、配体改性的氧化铝、镁金属合金、氧化钙、粘土、碳酸钙、酸改性碳和活性炭。在某些实施方式中，所述第一介质是纳米过滤膜或聚合物膜。在某些实施方式中，所述第二介质含有以下中的一种或多种：镍浸渍的硅酸盐、镍浸渍的水滑石、镁浸渍的硅酸盐、镁浸渍的水滑石、镍改性的沸石、镁改性的沸石、磺化二氧化硅、聚丙烯酰胺、四氟乙烯和全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸的共聚物、聚乙烯醇、离子交换树脂和改性的聚二乙烯基苯。在某些实施方式中，所述第三介质含有以下中的一种或多种：改性的氧化铝、改性的沸石、改性的硅酸盐、改性的磷酸盐、红泥、氢氧化钙、铝-锌碳复合物、碳酸钙和铝-镁复合氧化物。某些实施方式包括在介于约80℃与约120℃之间的温度下操作所述氢化单元的步骤。某些实施方式包括将氧化稳定剂添加到所述经去污的经氢化的热解油中的步骤。实施方式包括将氮气覆盖层添加到所述经去污的经氢化的热解油中的步骤。

11、某些实施方式包括在使所述混合塑料废物热解油穿过所述第一捕集器之前，将除酸剂供应到所述混合塑料废物热解油。某些实施方式包括在使所述混合塑料废物热解油穿过所述第一捕集器之前，使所述混合塑料热解油冷却到预先选择的温度的步骤。

12、本文提供了用于从混合塑料废物热解油中去除金属化合物和非金属化合物的模块化系统。一个所述系统包括以下：(a)过滤器，所述过滤器具有第一入口和第一出口，所述第一入口连接并流体连通到混合塑料废物热解油源，所述过滤器被配置成从所述混合塑料废物热解油中去除大于约10微米的固体颗粒，以产生经过滤的混合塑料废物热解油，(b)聚结单元，所述聚结单元具有第二入口和第二出口，所述第二入口连接并流体连通到所述第一出口，所述聚结单元中含有聚结介质以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中分离水，(c)金属吸附床，所述金属吸附床具有第三入口和第三出口，所述第三入口连接并流体连通到所述第二出口，所述金属吸附床具有第一多孔床材料，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中吸附金属化合物，(d)二氧化硅吸附床，所述二氧化硅吸附床具有第四入口和第四出口，所述第四入口连接并流体连通到所述第三出口，所述二氧化硅吸附床具有第二多孔床材料，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中吸附二氧化硅化合物，所述第二多孔床材料的孔的大小小于所述第一多孔床材料的孔的大小，(e)卤化化合物吸附床，所述卤化化合物吸附床具有第五入口和第五出口，所述第五入口连接并流体连通到所述第四出口，所述卤化化合物吸附床具有第三多孔床材料，以从所述经过滤的混合塑料废物热解油中吸附卤化化合物，所述第三多孔床材料的孔的大小小于所述第二多孔床材料的所述孔的大小和所述第一多孔床材料的所述孔的大小，(f)分子筛单元，所述分子筛单元含有多个分子筛并且具有第六入口和第六出口，所述第六入口连接并流体连通到所述第五出口，所述多个分子筛中的每个从穿过所述分子筛单元的所述经过滤的混合塑料废物热解油中吸附氧化物或氮化物或磷化合物的一部分，以及(g)氢化单元，所述氢化单元具有第七入口，所述第七入口连接并流体连通到所述第六出口，并且从所述第六出口接收所述经过滤的混合塑料废物热解油，所述氢化单元中具有氢化催化剂，并且可操作以将所述经过滤的混合塑料废物热解油中的至少一些烯烃化合物转化为一种或多种饱和烃化合物，以产生经去污的经氢化的热解油，所述经去污的经氢化的热解油中的多种金属化合物和非金属化合物的量相较于所述混合塑料废物热解油中的所述多种金属化合物和非金属化合物的量有所减少。在某些实施方式中，所述氢化单元在介于约80℃与约120℃之间的温度下操作。

13、某些系统的实施方式包括分析仪，所述分析仪被定位成测量在进入所述第六入口之前，所述经过滤的混合塑料废物热解油中的金属化合物或卤化化合物的浓度。某些系统的实施方式包括分析仪，所述分析仪被定位成测量处于所述氢化单元下游的所述经过滤的混合塑料废物热解油中的金属化合物或卤化化合物的浓度。某些系统的实施方式包括热交换器，所述热交换器与所述混合塑料废物热解油热连通，并且定位在所述金属吸附床的上游并被配置成将所述经过滤的混合塑料废物热解油的温度维持在预先选择的范围内。在某些实施方式中，第一注射器定位在所述金属吸附床的上游，以将除酸剂供应到所述经过滤的混合塑料废物热解油中，并且第二注射器定位在所述氢化单元的下游，以将氧化稳定剂供应到所述经去污的经氢化的热解油中。

14、在某些实施方式中，所述第一多孔床材料含有以下中的一种或多种：氧化铝、配体改性的氧化铝、镁金属合金、氧化钙、粘土、碳酸钙、酸改性碳和活性炭。在某些实施方式中，所述第二多孔床材料含有以下中的一种或多种：镍浸渍的硅酸盐、镍浸渍的水滑石、镁浸渍的硅酸盐、镁浸渍的水滑石、镍改性的沸石、镁改性的沸石、磺化二氧化硅、聚丙烯酰胺、四氟乙烯和全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸的共聚物、聚乙烯醇、离子交换树脂和改性的聚二乙烯基苯。在某些实施方式中，所述第三多孔床材料含有以下中的一种或多种：改性的氧化铝、改性的沸石、改性的硅酸盐、改性的磷酸盐、红泥、氢氧化钙、铝-锌碳复合物、碳酸钙和铝-镁复合氧化物。

15、本文详细讨论了这些示例性实施方式和其它实施方式的其它方面和优点。此外，应当理解，前述信息和以下详细说明仅提供各个方面和实施方式的说明性实例，并且旨在提供用于理解所要求保护的方面和实施方式的性质和特征的概述或框架。因此，通过参考以下描述和附图，这些和其它目的以及本公开的优点和特征将变得显而易见。此外，应当理解，本文所描述的各个实施方式的特征不是相互排斥的并且可以以各种组合和排列存在。