一种废塑料的连续处理方法和装置与流程

本发明涉及一种废塑料的连续处理方法和装置，涉及废塑料加工利用。

背景技术：

1、废塑料是指民用、工业中使用过且最终淘汰或替换下来的塑料，废塑料的不当处理会造成严重的白色污染。目前，对废塑料的处理方法包括物理回收、化学回收和能量回收，其中，物理回收也称机械回收，一般是将废塑料通过分拣破碎成型后重新生产塑料制品，但该方法对原料分拣精细度要求较高，重新生产的塑料制品质量较差，回收利用的次数有限；能量回收是以焚烧的方式回收热量，但燃烧过程中会产生大量有害气体，造成二次污染；化学回收是通过裂解或气化技术，将废塑料中的有机成分转化成小分子烃，化学回收具有如下优势：1)化学回收可以处理混合、污损或经多次物理再生后的废塑料，原料的选择范围较广；2)化学再生塑料与以化石原料生产的“一次塑料”品质相当，可应用于对质量、卫生状况和性能要求更高的医疗、食品等领域；3)能将废塑料转化为化工原料，进而再次生产塑料，实现真正的循环利用；4)相对于能量回收，化学回收相可碳减排较少，因此，化学回收作为废塑料回收处理的方法之一。

2、废塑料裂解是指以废塑料为原料，经高温热解或催化裂解后得到裂解油，裂解油经过精制，可用于生产清洁燃料或化工原料，实现废塑料的回收利用。但在废塑料裂解过程中，一方面由于废塑料的导热性差，粘度大，无法实现连续稳定的进料；另一方面，随着聚氯乙烯的普遍应用以及塑料加工过程中含氯改性剂的使用，废塑料中不可避免地会含有氯元素，在裂解过程中会生成大量的氯代烃，会对下游单元造成设备腐蚀、催化剂中毒以及氯化铵堵塞等问题，因此，如何提高废塑料进料的稳定性和连续性，并降低废塑料裂解产物中的氯含量，受到了本领域技术人员的关注。

3、催化裂化是炼油工业中最重要的二次加工过程，fcc催化剂的置换周期短造成催化剂及工艺成本非常高，并且，而且废催化剂中含有的有害重金属及催化剂悬浮颗粒会对土壤、水以及空气造成一定的污染。此外，废塑料加工过程中产生的裂解尾油，成分复杂且杂质含量高，利用价值不高。在实际工业生产过程中，如何对fcc废催化剂以及裂解尾油进行有效的回收利用，也是本领域技术人员持续关注的热点之一。

技术实现思路

1、本发明提供一种废塑料的连续处理方法，通过将废塑料与裂解尾油混合形成混合第一浆料，并对第一浆料依次进行第一裂解处理和第二裂解处理，并将处理得到的裂解尾油返回至混合单元内循环使用，可实现废塑料稳定连续的进料，同时降低裂解油中的氯含量，满足下游工序对裂解产物需求及限制，而且实现了fcc废催化剂的回收利用，有效提高了裂解油的收率。

2、本发明还提供一种处理装置，用于实现上述处理方法。

3、本发明第一方面提供一种废塑料的连续处理方法，采用依次连通的混合单元、第一裂解单元、第二裂解单元、气液分离单元和分馏单元进行，所述分馏单元的至少一个出口与所述混合单元的入口连通，所述第一裂解单元包括气体输入口和气体输出口，所述第二裂解单元内部装载有fcc废催化剂，所述处理方法包括如下步骤：

4、对废塑料进行预处理，并将预处理后的废塑料输入至混合单元内；

5、将所述混合单元输出的第一浆料输入至第一裂解单元进行第一裂解处理，所述第一裂解处理在无氧条件下进行，通过所述气体输入口向所述第一裂解单元内输入保护气体，对所述第一浆料进行吹扫，并通过所述气体输出口排出所述第一裂解处理过程中的气体；所述第一裂解单元内的温度为220-380℃，并至少包括两个温区，靠近入口一侧的温区的温度低于靠近出口一侧的温区的温度，且相邻两个温区的温差不低于20℃；

6、将所述第一裂解单元输出的第二浆料输入至第二裂解单元进行第二裂解处理，所述第二裂解单元的温度为420-550℃；

7、将所述第二裂解处理后得到处理产物进入气液分离单元进行气液分离，收集液体物料，将液体物料进入分馏单元进行分馏处理，将分馏后得到的裂解尾油输入至混合单元，与预处理后的废塑料进行混合。

8、本发明提供的方法，首先对废塑料进行预处理，去除废塑料表面的杂质和油脂，并将废塑料输入至混合单元内；接着，对混合单元输出的第一浆料依次进行第一裂解处理和第二裂解处理，并且在第一裂解处理过程中，通过分区升温的方式，控制废塑料中含氯化合物逐渐分解，并搭配保护气体吹扫，避免分解出的hcl气体与废塑料裂解产物重新结合再次生成有机氯化物；同时第二裂解处理在fcc废催化剂催化下进行，不仅能够对废塑料进行催化裂解，提高废塑料的裂解能力，而且能够有效吸附废塑料裂解过程中产生的hcl以及其他杂质如硅、fe等，避免hcl与裂解产物重新结合生成有机氯，实现hcl及有机氯的吸附脱除，实现fcc废催化剂的回收利用；最后，对第二裂解处理的处理产物进行气液分离处理和分馏处理，将分馏出的裂解尾油返回至混合单元进行循环利用，不仅有利于提高裂解尾油的利用率，而且还能实现废塑料进料的稳定性和连续性。因此，通过本发明提供的方法，可实现废塑料稳定连续的进料，同时降低裂解油中的氯含量，满足下游工序对裂解产物需求及限制，而且实现了fcc废催化剂的回收利用，有效提高了裂解油的收率。

9、在一种具体实施方式中，该处理方法采用依次连通的混合单元、第一裂解单元、第二裂解单元、气液分离单元和分馏单元进行，分馏单元的至少一个出口与混合单元的入口连通，第一裂解单元和第二裂解单元可以为相互独立的反应单元，也可以为同一反应单元内的不同分区，其中，第一裂解单元包括气体输入口和气体输出口，第二裂解单元内部装载有fcc废催化剂，以下对处理过程进行详细阐述：

10、步骤1、对废塑料进行预处理，并将预处理后的废塑料输入至混合单元内；

11、废塑料包括化学工业中使用过的袋、桶、纺织工业中的容器，家电行业中的包装材料，建筑行业中的建材、管材，罐装工业中的收缩膜，食品加工中的包装袋，农业中的地膜，汽车分解料，也可以是生活垃圾等；主要成分包括聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)中的一种或两种，还可以包括聚氯乙烯(pvc)，但考虑到废塑料裂解产物的品质及加工需要，废塑料中pvc含量不高于20％，进一步地，pvc含量不高于10％，例如1％、2％、3％、5％、8％、10％。

12、首先对废塑料进行预处理，预处理包括破碎处理和清洗处理，具体地，可采用常规的破碎机，将废塑料破碎为20-50mm的塑料片状或颗粒；清洗处理可在沉淀池内进行水洗，以去除附着在废塑料表面的泥浆、金属杂质和油脂，具体地，废塑料和水的质量比为1：10-10：1，清洗后的废塑料经过滤后干燥，干燥后的废塑料水含量控制在3％以下。

13、其次，将预处理后的废塑料输入至混合单元。

14、随着裂解反应的进行，将来源于分馏单元的裂解尾油返回并输入至混合单元内，控制混合单元的温度为120-220℃，并且混合过程在搅拌状态下进行，使大部分废塑料溶解在裂解尾油中，不溶解的部分在加热和搅拌的作用下与裂解尾油充分融合，实现废塑料进料的稳定性和连续性。

15、步骤2、将所述混合单元输出的第一浆料输入至第一裂解单元内进行第一裂解处理；

16、采用连续反应的方式，将混合单元输出的第一浆料输入至第一裂解单元内进行第一裂解处理，第一裂解单元为卧式反应炉，第一裂解单元内的温度控制为220-380℃，主要用于分解废塑料中的部分pvc，进一步地，第一裂解单元内的温度控制为250-350℃。

17、在第一裂解处理过程中，为了使废塑料裂解产生的hcl脱除，第一裂解处理在保护气体吹扫下进行，具体地，通过所述气体输入口向所述第一裂解单元内输入保护气体，对第一浆料进行吹扫，并通过所述气体输出口排出所述第一裂解处理过程中的气体，以降低分解物与hcl再次结合生成有机氯的机会，也避免hcl和水蒸汽结合生成盐酸对装置造成腐蚀，保护气体可以为n2。

18、为了吸收第一裂解处理过程中释放出的hcl，避免环境污染，将第一裂解处理过程中产生的气体输入至吸收液中，所述吸收液可以是naoh溶液，也可以是石灰乳等ph≥7的溶液。

19、为了使得废塑料能缓慢分解而且能在保护气体吹扫下及时脱除hcl，所述第一裂解单元内至少包括两个温区，温区沿第一裂解单元入口一侧至出口一侧依次分布，且靠近入口一侧的温区的温度低于靠近输出口一侧的温区的温度，相邻两个温区的温差不低于20℃；例如，从第一裂解单元入口至出口一侧，共包括第一温区、第二温区和第三温区，第一温区的温度为t1，第二温区的温度为t2，第三温区的温度为t3，220℃≤t1＜t2＜t3≤380℃，且t2-t1≥20℃，t3-t2≥20℃。

20、步骤3、将所述第一裂解单元输出的第二浆料输入至第二裂解单元进行第二裂解处理；

21、采用连续反应的方式，将第一裂解处理结束后的第二浆料输入至第二裂解单元进行第二裂解处理，第二裂解单元为卧式反应炉，第二裂解单元内的温度控制为420-550℃，并保持无氧或缺氧环境，主要用于pe、pp等其他废塑料的裂解，同时也有部分未完全分解的pvc。

22、为了提高废塑料的裂解能力并对第二裂解过程中产生的hcl及其他杂质进行吸附脱除，防止hcl与裂解产物重新结合生成有机氯，第二裂解处理在fcc废催化剂的环境下进行，所述fcc废催化剂为废弃的fcc催化剂，具体是指失活或者发生破碎的fcc催化剂。

23、考虑到fcc废催化剂的使用效率，所述fcc废催化剂的使用次数不高于4次。

24、步骤4、将所述第二裂解处理后得到处理产物进入气液分离单元进行气液分离，收集液体物料，将液体物料进入分馏单元进行分馏处理，将分馏后得到的裂解尾油输入至混合单元，与预处理后的废塑料进行混合。

25、对第二裂解单元输出的处理产物输入至气液分离单元进行气液分离，得到裂解气和裂解油，随后对裂解油进行分馏处理，并将切割得到的裂解尾油返回至混合单元内作为废塑料的溶剂继续循环使用，其中，所述裂解尾油的切割温度为300-500℃，进一步为360-450℃。

26、除尾油馏分外，可以根据需要将其余馏分的裂解油分为汽油和柴油，或分割为更细的馏分段，具体可根据本领域常规技术手段和实际需要进行。

27、综上，通过本发明提供的方法，可实现废塑料稳定连续的进料，同时降低裂解油中的氯含量，满足下游工序对裂解产物需求及限制，而且实现了fcc废催化剂的回收利用，有效提高了裂解油的收率。

28、本发明第二方面提供一种实现上述任一所述方法的装置，所述装置包括预处理单元、混合单元、第一裂解单元、第二裂解单元、气液分离单元、分馏单元和加热单元，其中：

29、所述预处理单元用于对废塑料进行预处理；

30、所述混合单元包括废塑料入口和裂解尾油入口，所述废塑料入口用于输入预处理后的废塑料，所述裂解尾油入口与所述分馏单元的至少一个出口连通；

31、所述混合单元的出口与所述第一裂解单元的物料入口连通，所述第一裂解单元包括浆料输送器、气体输入口和气体输出口，所述浆料输送器用于输送第一裂解单元内的浆料至物料出口，所述气体输入口用于向所述第一裂解单元内输送保护气体，所述气体输出口用于排出第一裂解过程中的气体；

32、所述第一裂解单元的物料出口与所述第二裂解单元的物料入口连通，所述第二裂解单元内设置有催化剂存储器，所述催化剂存储器内部存储有fcc废催化剂；

33、所述第二裂解单元的物料出口与所述气液分离单元的入口连通，所述气液分离单元的液相出口与所述分馏单元的入口连通，所述分馏单元的至少一个出口与所述裂解尾油入口连通；

34、所述加热单元用于控制所述混合单元、第一裂解单元和第二裂解单元内的温度，并实现第一裂解单元内包括至少两个温区。

35、在一种具体实施方式中，图1为本发明一实施例提供的装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括预处理单元、混合单元1、第一裂解单元21、第二裂解单元22、气液分离单元3、分馏单元4和加热单元，以下对各个单元进行详细阐述：

36、预处理单元用于对废塑料进行预处理，具体地，预处理单元包括破碎单元和清洗单元，分别用于对废塑料进行破碎和清洗，破碎单元具体为破碎机，清洗单元可以为沉淀池。

37、混合单元1包括废塑料入口和裂解尾油入口，预处理单元1的出口可以与废塑料入口连通或不连通，通过自动化连续进样或者手动搬运的方式，将预处理单元处理后的废塑料输入至混合单元1内，分馏单元4切割出的裂解尾油通过裂解尾油入口输入至混合单元1内，混合单元1对预处理后的废塑料和裂解尾油进行混合。

38、进一步地，加热单元与混合单元1连接，控制混合单元1内的温度为120-220℃；混合单元1内设置有搅拌器，用于对废塑料和裂解尾油进行搅拌，使大部分废塑料溶解在裂解尾油中，形成第一浆料。

39、混合单元1的出口与第一裂解单元21的物料入口连通，第一裂解单元21的物料出口与第二裂解单元22的物料入口连通，使得混合单元1输出的第一浆料连续通过第一裂解单元21和第二裂解单元22进行裂解。图2为本发明一实施例提供的第一裂解单元和第二裂解单元的结构示意图，图3为本发明又一实施例提供的第一裂解单元和第二裂解单元的结构示意图，如图2、3所示，第一裂解单元21和第二裂解单元22可以为两个独立的裂解单元，也可以一个裂解单元内的两个分区，第一裂解单元21和第二裂解单元22可以为卧式反应炉。

40、由于进入第一裂解单元21内的第一浆料为粘稠膏状，第一裂解单元21内设置有浆料输送器212，用于输送第一裂解单元21内的浆料至物料出口，浆料输送器212可以为螺旋桨，推动浆料按一定速度沿着螺旋桨前进，并从输出口输出。

41、加热单元与第一裂解单元21连接，用于控制第一裂解单元21内的温度，并实现第一裂解单元21内包括至少两个温区；例如，继续参考图2，通过加热单元对第一裂解单元21进行加热，使第一裂解单元21内包括三个温区，第一温区的温度为t1，第二温区的温度为t2，第三温区的温度为t3，三个温区的温度要求如前所述。

42、为了使pvc裂解产生的hcl排出，所述第一裂解单元21设置有气体输入口213和气体输出口214，气体输入口213用于向第一裂解单元21内输送保护气体，气体输出口214用于收集第一裂解处理过程中的气体。

43、本发明提供的装置还包括吸收单元，吸收单元与气体输出口214连通，吸收单元内存储有吸收液，用于吸收气体输出口214排出的气体。

44、第一裂解单元21的物料出口与第二裂解单元22的物料入口连通，第二裂解单元22内设置有催化剂存储器221，催化剂存储器221和第二裂解单元22的轴向方向重叠，并保持一定的转速，能够推动第二裂解单元22内的浆料向输出口方向移动。

45、催化剂存储器221内部存储有fcc废催化剂，用于催化第二裂解单元22内的物料发生裂解反应，并对第二裂解过程中产生的hcl及有机氯进行吸附脱除。

46、进一步地，催化剂存储器221的内径为d1，第二裂解单元22的内径为d2，1/2≤d1/d2≤2/3，在实现fcc废催化剂与有机氯结合的基础上，避免废塑料结焦堵塞催化剂存储器。

47、此外，所述第二裂解单元22内设置有清洁器222和废料输出口223，所述清洁器222设置在第二裂解单元22的内壁，所述废料输出口223设置在第二裂解单元22靠近出口的底壁，用于排出第二裂解处理过程中产生的废渣；清洁器222具体可以为刮板，清除残留在第二裂解单元22内的残渣，并通过废料输出口223排出，一般在5-10h排渣一次。

48、第二裂解处理单元22的物料出口与气液分离单元3的入口连通，气液分离单元3的液相出口与分馏单元4的入口连通，分馏单元4的至少一个出口与混合单元1的裂解尾油入口连通，用于将分馏得到的裂解尾油返回至混合单元内循环使用。

49、气液分离单元3和分馏单元4可根据本领域常规技术手段进行设置，根据所需切割得到的馏分设置分馏温度和出口。

50、考虑到裂解过程的连续化，避免fcc废催化剂装卸影响废塑料的处理进程，可以设置并联的裂解单元，两个裂解单元内均装载有fcc废催化剂，一开一备，当需要对fcc废催化剂进行更换时，使用备用的裂解单元进行废塑料处理；具体地，当第一裂解单元21和第二裂解单元22相互独立时，可以设置两个并联的第二裂解单元22，当需要更换fcc废催化剂时，将第一裂解单元21的物料输出口与备用的第二裂解单元22连通；当第一裂解单元21和第二裂解单元为同一反应器的不同分区时，则需要设置并联的反应器，当需要更换fcc废催化剂时，将混合单元1的物料出口与备用的第一裂解单元和第二裂解单元连通，使用备用的第一裂解单元和第二裂解单元进行废塑料的处理。

51、综上，本发明提供的装置，可用于废塑料的连续处理，可实现废塑料稳定连续的进料，同时降低裂解油中的氯含量，满足下游工序对裂解产物需求及限制，而且实现了fcc废催化剂的回收利用，有效提高了裂解油的收率。