一种用于餐厨废塑料的裂解制油方法与流程

本发明涉及资源循环再生利用和绿色环保，尤其涉及一种用于餐厨废塑料的裂解制油方法。

背景技术：

1、餐厨垃圾是餐饮垃圾和厨余垃圾的总称，而我国人口基数大，据统计我国每年所产生城市餐厨垃圾约9000万吨，目前，我国餐厨垃圾处理技术主要包括传统处理技术和资源化处理技术，其中，传统处理技术主要有填埋法、焚烧法等，资源化处理技术主要有好氧堆肥、饲料化处理、厌氧发酵，而不论哪种技术，餐厨垃圾中所存在的塑料都是影响餐厨垃圾处理的难点；塑料因其成本低、强度高等优点被广泛使用；需求量大但回收处理难，导致废塑料的数量与日俱增，“白色污染”问题日益严峻。

2、塑料制品主要有聚丙烯和聚乙烯组成，其主要成分为碳氢元素，而将塑料制品中的碳氢元素回收再利用，重新制备成品油，既能缓解能源短缺问题又能改善当今污染现状；目前研究最多的塑料回收方法是裂解制油法，其对原料要求低，回收过程简易；而在塑料加热裂解过程中引入催化剂可以降低反应活化能，改善产物分布，进而提升液态产物品质，加速塑料转化为高附加值的碳氢化合物；其中，生物炭催化剂具有成本低、化学稳定性高、结构易于调节、生物兼容性好，对焦炭沉积耐受性强可以回收进行重复利用等优点。

3、热解油中烯烃含量较高，不能直接作为燃料进行使用，因此必须对获得的液态油进行加氢升级，将不饱和的烯烃转化为饱和烷烃化合物。

4、公开号为cn111229197b的专利文献公开了一种餐厨垃圾用催化剂及餐厨垃圾处理方法，其通过合成一种固体催化剂，利用电加热装置，以及耐压装置，配套高真空泵及分段升温加热装置，将餐厨垃圾裂解成生物汽油和生物柴油；由此可见，现有的餐厨废塑料裂解技术由于缺乏精准控制反应釜各段温度，难以保证对反应釜温度变量的有效控制，使得到的副产物较多，从而导致成品油质量低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于餐厨废塑料的裂解制油方法，用以克服现有技术中缺乏实时监测当前批次废塑料的温度梯度变化以精准调控升温裂解过程，使产物质量低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于餐厨废塑料的裂解制油方法，包括，

3、步骤s1，分拣，对餐厨废弃物中的塑料垃圾进行分拣、清洁和干燥，得到若干类废塑料原料；

4、步骤s2，制粒，通过塑料制粒机分别对各类所述废塑料原料进行粉碎，得到对应的废塑料颗粒；

5、步骤s3，加热裂解，将任意废塑料颗粒与对应的裂解催化剂混合加入裂解反应釜中，进行程序升温裂解过程，对第三阶段程序升温裂解过程进行监控和调整，以得到油气和残渣；

6、其中，对第三阶段程序升温裂解过程进行监控和调整包括，在最大温度梯度大于标准温度梯度且实时釜内压力不在标准压力波动范围时，将标准温度梯度调整为修正温度梯度；

7、步骤s4，冷凝，对所述油气进行冷凝收集，得到油水；

8、步骤s5，分离，通过油水分离器对所述油水分离，得到中间品；

9、步骤s6，过滤，通过过滤器对所述中间品进行过滤，得到粗油；

10、步骤s7，精炼，将所述粗油注入精制反应釜中，再加入加氢催化剂，进行加氢反应，得到成品油。

11、进一步地，所述程序升温裂解过程包括以升温速率为20℃/min分别升至150℃、350℃和400℃，其中，通过第一进风口流量阀门向裂解反应釜中输送高温热风，直至温度达到150℃停止，并维持30min，通过第一进风口流量阀门向裂解反应釜中输送高温热风，直至温度达到350℃停止，并维持30min，通过第二进风口流量阀门向裂解反应釜中输送高温热风，至温度达到400℃停止，以标准温度梯度升温，同时获取实时温度梯度变差，将标准温度梯度变差和实时温度梯度变差进行对比，以根据对比结果确定裂解反应釜内温度分布是否正常，以对温度分布异常的情况进行分析，并根据分析结果确定是否控制调整升温裂解过程。

12、进一步地，在各采集周期分别获取各采集点对应的实时温度梯度，根据实时温度梯度和预设采集时长计算当前采集周期各监测区域的最大温度梯度，根据最大温度梯度和标准温度梯度计算实时温度梯度变差，将标准温度梯度变差和实时温度梯度变差进行对比，

13、若实时温度梯度变差大于标准温度梯度变差，获取所述最大温度梯度对应的采集点作为分析点位，对所述分析点位的位置进行分析，根据分析结果判定升温速率是否出现异常；

14、若实时温度梯度变差小于等于标准温度梯度变差，判定裂解反应釜内升温速率正常。

15、进一步地，在实时温度梯度变差大于标准温度梯度变差时，对所述分析点位的位置进行分析，包括：

16、若所述分析点位处于二段区域内，将根据最大温度梯度和标准温度梯度的对比结果进行分析；

17、若所述分析点位处于非二段区域内，判定升温速率出现异常，将对废塑料颗粒的实时粒径进行调整，调整为修正粒径，以修正粒径再次进行加热裂解。

18、进一步地，根据最大温度梯度和标准温度梯度的对比结果进行分析包括，将最大温度梯度和标准温度梯度进行对比，

19、若最大温度梯度大于标准温度梯度，判定升温速率增加，将根据标准压力波动范围对实时釜内压力进行判定，以确定气体产物是否增加；

20、若最大温度梯度小于标准温度梯度，判定升温速率减小，获取所述二段区域内的实时裂解温度。

21、进一步地，在判定最大温度梯度大于标准温度梯度时，通过设置在裂解反应釜内部的压力传感器获取其检测的实时釜内压力，根据标准压力波动范围对实时釜内压力进行判定，

22、若实时釜内压力在标准压力波动范围，产物正常增加；

23、若实时釜内压力不在标准压力波动范围，将实时釜内压力与标准压力波动范围对比，以确定是否对标准温度梯度进行调整，调整为修正温度梯度；

24、其中，在实时釜内压力大于标准压力波动范围的最大值时，对标准温度梯度进行调整，调整为修正温度梯度；

25、vb’=vb×[1-（ps-pbmax）/ps]，ps为实时釜内压力，pbmax为压力波动范围的最大值，vb为标准温度梯度，vb’为修正温度梯度。

26、进一步地，获取所述最大温度梯度包括，

27、用竖线将各监测区域分别划分为间隔相等的若干段，得到对应的温控监测段；

28、对于任意所述监测区域，分别获取各温控监测段内各采集点的实时温度梯度；根据单元温度梯度计算实时温度梯度，根据实时温度梯度计算各温控区域对应的单元温度梯度差值；

29、取单元温度梯度差值绝对值最大的数值作为最大温度梯度。

30、进一步地，根据废塑料颗粒的实时粒径、实时含水率、废塑料颗粒与对应的裂解催化剂的实时混合程度计算，根据实时匹配系数计算标准温度梯度；

31、其中，vb=tc×as/ab，as=ab×(1-q)，q=a×[(ls-lb)/ls]+b×[(qs-qb)/qs] +c×[(rs-rb)/rs]，a=0.2，b=0.5，c=0.3，vb为标准温度梯度，as为实时匹配系数，ls为实时含水率，lb为标准含水率，qb为标准混合程度，qs为实时混合程度，实时混合程度为裂解催化剂质量占废塑料颗粒与对应的裂解催化剂总质量的百分比，ab为标准匹配系数，ab=1，rb 为标准粒径，rs为实时粒径，tc为预设升温速率。

32、进一步地，在所述步骤s3中，裂解催化剂为金属负载型热解催化剂，其中载体为金属氧化物、分子筛、生物炭中的至少一种，负载的金属为铁、钴、锌、镍、铜中的至少一种，金属负载量为0～50wt％，所述生物炭载体选自牛粪生物炭、市政污泥生物炭、玉米秸秆生物炭中的至少一种。

33、进一步地，在所述步骤s7中，加氢催化剂为雷尼镍、钌炭、金属负载型加氢催化剂中至少一种，其中，所述金属负载型加氢催化剂选自ni-hy、锌镍双金属负载玉米秸秆生物炭中至少一种。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用程序升温的方式加热裂解废弃塑料，通过两步反应来制油的方法，制取可利用的塑料油，既能通过分拣餐厨废弃物中的废塑料帮助餐厨废弃物的处理，又能实现废塑料的资源化再利用得到成品燃料油，通过实时监控程序升温裂解过程，分析裂解反应釜不同监测区域的温度梯度，精准分析第三阶段升温过程是否正常，避免升温速率过快易发生结焦现象，通过适当提高升温速率，使催化剂与原料反应稳定，提高催化剂的选择性和减少副产物的生产，从而保障最终得到的产品油质量。

35、进一步地，通过将标准温度梯度变差和实时温度梯度变差进行对比，以分析实际升温速率是否正常，若实时温度梯度变差大于标准温度梯度变差，表示裂解反应釜内的实际升温速率可能与预设标准不符，由于裂解反应釜釜中位置为裂解反应发生的位置，因此，只要将该区域的温度控制在400℃-450℃范围内，且保证该区域的各单元温度梯度相差不大即温度分布较为均匀即可，方法简便有效。

36、进一步地，通过对废塑料颗粒的实时粒径进行调小，增大催化剂与废塑料颗粒直接接触面积，避免颗粒粒径过大与温度不匹配，受热不均，导致局部温度过高。

37、进一步地，通过在判定最大温度梯度小于标准温度梯度时，表示温度梯度较小，相应的升温速率减小，此时由于催化剂与直接接触，开始进行热－催化裂解反应，则记录实时裂解温度，在判定最大温度梯度大于标准温度梯度时，表示温度梯度较大，此时升温速率增加，则需进一步分析升温速率增加程度，以确定是否控制调整升温裂解过程。

38、进一步地，通过在判定最大温度梯度大于标准温度梯度时，根据标准压力波动范围对实时釜内压力进行判定，以分析升温速率增加时，气体产物是否正常增加，若判定实时釜内压力在标准压力波动范围内，表示气体产物是正常增加的，若判定实时釜内压力不在标准压力波动范围内，将实时釜内压力与标准压力波动范围对比，若判定实时釜内压力大于标准压力波动范围的最大值，表示由于升温速率增加过快，导致出现结焦现象，使反应釜内部压力波动，影响反应过程的稳定性，则通过适当调小升温速率，优化加热裂解的温控条件，保障较小的温度梯度，以提高催化剂的选择性和减少副产物，进而保障产品质量。

39、进一步地，通过实时监控温度梯度，以保障反应的均匀性和高效性。