塑料热解加热/反应配方的制作方法

本公开的实施例通常涉及废塑料材料的热解。更具体地，本文的实施例涉及一种通过一系列反应步骤使废塑料进料材料逐步定相以实现期望的产物混合物和总体转化率的配方。

背景技术：

1、塑料的热解通常在分批工艺中进行，其中将批次提高到单一设定点温度，或提供恒定的热量输入速率，直到批次的反应完成为止。其它工艺使进料逐步穿过一系列加热区，每个区也有限定的设定温度和停留时间。

2、例如，us7883605描述了一种用于使含烃材料热解的方法，其中基于反应器装料将热耗率限定在0.25至27kw/kg的范围内。

3、us10421911(alterra公司(alterra))描述了挤出机部分(具有至少三个区)和多区窑反应器(具有至少两个区)，包含用于(进一步)失稳和脱卤的区和用于使含烃材料热解以及使经热解的含烃材料脱挥发分的区。窑与挤出机流体连通。每个区都具有温度和停留时间，如下：

4、3个区(挤出机1-3)；4个区(螺带式混合器+螺旋输送机4-7)。

5、第1区-进料/挤出机/通过粘性耗散加热(电能输入)。

6、第2区-压缩-挤出机-排出空气和蒸汽；在220℉和0.1atm下3分钟。

7、第3区-熔融-挤出机，在220-572℉下持续15-45分钟。

8、第4区-混合和脱卤，572-690℉，持续30-120分钟；任选去除石蜡(30-70碳数)，具有开口段的螺带式混合器，任选地不具有螺旋螺杆，仅螺带式混合器。在总可冷凝产物中，2-22％可能来自第4区。

9、第5区-热解，690-740℉(下部)和850-910℉(上部)，持续30-90分钟。

10、第6区-脱挥发分，1100-1200℉(593-649℃)，在<5psig(优选的0.8psig)下持续15-60分钟。

11、第7区-烧焦，至多1800℉，持续15-30分钟。

12、这种具有恒定热量输入或升高温度的工艺可能会产生大量烧焦物或焦炭，并且可能导致大量不期望的产物。

技术实现思路

1、本文的实施例可以允许在更高的容量下实现高液体产率。进一步地，代替产生焦炭或烧焦物，除了期望的液体产物之外，本文的实施例可以产生沥青产物，而不是允许形成烧焦物。

2、一方面，本文所公开的实施例涉及用于使废塑料热解的方法。所述方法包含在一个或多个加热阶段中，将废塑料从初始温度加热到峰值热解温度；以及在最终热解阶段中，提供足以将所述废塑料的温度维持在小于所述峰值热解温度的热解反应温度下的热量输入，并且将所述废塑料维持在所述热解反应温度下持续一定时间段，以将所述废塑料的一部分转化为经热解产物和沥青。所述方法进一步包含回收所述经热解产物以及回收所述沥青。

3、另一方面，本文所公开的实施例涉及用于使废塑料热解的方法。所述方法包含将废塑料从初始温度加热到第一温度，并且将所述废塑料维持在所述第一温度下持续第一时间段，从而产生第一经加热塑料。所述方法还包含将所述第一经加热塑料加热到第二温度，并且将所述第一经加热塑料维持在所述第二温度下持续第二时间段，从而产生第二经加热塑料。在加热以形成所述第二经加热塑料之后，所述方法包含将所述第二经加热塑料加热到第三温度，并且将所述第二经加热塑料维持在所述第三温度下持续第三时间段，从而产生第三经加热塑料，以及将所述第三经加热塑料加热到第四峰值温度，从而产生第四经加热塑料。提供热量输入以将所述第四经加热塑料的温度维持在第五温度，并且将所述第四经加热塑料维持在所述第五温度下持续第四时间段。所述第一温度小于所述第二温度，所述第二温度小于所述第三温度，所述第三温度小于所述第四温度，并且所述第五温度小于所述第四温度。

4、另一方面，本文所公开的实施例涉及用于使废塑料热解的方法。所述方法可以包含将废塑料材料加热并使其在熔融槽中熔融，以产生熔融塑料。所述方法进一步包含将所述熔融塑料从所述熔融槽输送到热解反应器，以及在所述热解反应器中，将所述熔融塑料加热到峰值温度，并且随后将所述熔融塑料的温度维持在小于所述峰值温度的反应温度下持续一定时间段。从所述反应器中回收热解油产物和沥青中的每一者。

5、又另一方面，本文所公开的实施例涉及用于使废塑料热解的系统。所述系统包含以下中的每一个：第一加热区、第二加热区、第三加热区、第四加热区和第五加热区。所述第一加热区被配置成将废塑料从初始温度加热到第一温度，并且将所述废塑料维持在所述第一温度下持续第一时间段，从而产生第一经加热塑料。所述第二加热区被配置成将所述第一经加热塑料加热到第二温度，并且将所述第一经加热塑料维持在所述第二温度下持续第二时间段，从而产生第二经加热塑料。所述第三加热区被配置成将所述第二经加热塑料加热到第三温度，并且将所述第二经加热塑料维持在所述第三温度下持续第三时间段，从而产生第三经加热塑料。所述第四加热区被配置成将所述第三经加热塑料加热到第四峰值温度，从而产生第四经加热塑料。所述第五加热区被配置成提供足以将所述第四经加热塑料的温度维持在小于所述第四温度的第五温度下的热量输入，并且将所述第四经加热塑料维持在所述第五温度下持续第四时间段。

6、其它方面和优点将因以下描述和所附权利要求显而易见。

技术特征：

1.一种用于使废塑料热解的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述废塑料到经热解产物的总体转化率在约90wt％至97wt％的范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述废塑料到沥青的转化率在约3wt％至10wt％的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中小于1wt％的所述废塑料被转化为焦炭或烧焦物。

5.一种用于使废塑料热解的方法，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中从所述第二温度到所述第三温度的加热速率，以℃/分钟为单位小于从所述第三温度到所述第四峰值温度的加热速率。

7.根据权利要求5所述的方法，其中从所述初始温度到所述第一温度的加热速率，以℃/分钟为单位等于从所述第一温度到所述第二温度的加热速率。

8.根据权利要求5所述的方法，其中从所述第一温度到所述第二温度的加热速率，以℃/分钟为单位等于从所述第二温度到所述第三温度的加热速率。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一时间段、所述第二时间段和所述第四时间段的持续时间各自比所述第三时间段的持续时间更长。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第三时间段与所述第二时间段的比率在1:10至1:30的范围内。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第四时间段与所述第三时间段的比率在3:1至12:1的范围内。

12.根据权利要求5所述的方法，其中：

13.根据权利要求5所述的方法，其中将所述第三经加热塑料加热到第四峰值温度包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中以大于50℃/分钟的加热速率将所述第三经加热塑料加热到中间温度包括以在100℃/分钟至200℃/分钟的范围内的速率加热所述第三经加热塑料。

15.一种用于使废塑料热解的方法，所述方法包括：

16.一种用于使废塑料热解的系统，所述系统包括：

17.根据权利要求16所述的系统，其进一步包括控制系统，所述控制系统被配置成控制每个加热区的热量输入。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述第四加热区包括两个加热区段，所述两个加热区段包含第一加热区段和第二加热区段，所述第一加热区段被配置成提供足以以50℃/分钟至200℃/分钟的速率加热所述第三经加热塑料的热量，所述第二加热区段被配置成提供足以以15℃/分钟至30℃/分钟的速率加热所述第三经加热塑料的热量。

技术总结用于使废塑料热解的系统和方法，所述系统和方法包含在一个或多个加热阶段中，将废塑料从初始温度加热到峰值热解温度；以及在最终热解阶段中，提供足以将所述废塑料的温度维持在小于所述峰值热解温度的热解反应温度下的热量输入，并且将所述废塑料维持在所述热解反应温度下持续一定时间段，以将所述废塑料的一部分转化为经热解产物和沥青。所述方法进一步包含回收所述经热解产物以及回收所述沥青。技术研发人员：S·查克拉博蒂,L·陈,T-C·朱,M·索姆,D·L·吉蒙,D·T·费纳德,R·J·吉布,R·赫班奈克受保护的技术使用者：鲁玛斯科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20