基于含塑料原料基于热解生产烃油的方法和装置与流程

背景技术：

1、使用塑料材料转化为燃料油形式的富能产品是塑料材料的再循环和使用的更广泛前景中的主要关注点。

2、塑料材料可直接焚烧，但是此过程通常产生有毒的二噁英。

3、热解是利用塑料废料环境友好地转化为能源的更有希望的候选方案。在热解中，原料在不存在氧气的情况下被加热，并且该材料由此被转化为具有高能量含量的液体油产品，其比塑料材料本身更适合于燃料。

4、在此技术领域中存在着大量专利公开(专利以及申请)，为下文的us 5608136；us5811606；us 6866830；us13126811；us 5856599；us 5129995；us 8344195；us 9212318；us9725655；us10093860等；us2009/0062581；us2009/0321317；us2011/0259726；us 2015/0001061；us2017/0073584等；pct公开wo 2005/071043；wo 2007/069449；wo 2008/022790；wo 2010/049824；wo 2014/167141、wo 2018/000050以及其它涉及许多不同方法和类型的热解设备诸如批次和旋转批次、固定床和流化床、窑和旋转窑，以及单、双和多螺旋反应器。

5、wo 2008/022790和us2009/0321317涉及用于基于原油、食用油、脂肪等的含塑料和有机流体的多螺旋热解加工的方法和装置。将反应混合物进料至反应器中，在该反应器的熔融区中熔融，并从熔体中排出干扰物质。然后，仍存在于熔体中的长链聚合物在反应器的裂化区中裂化，直到它们呈现气态。这些专利公开了无轴(螺线)螺杆，以及当塑料内容物熔融时能够用于螺旋和多螺旋热解加工这样的废料的粘合物质的螺杆类型。由于塑料熔体在反应器内发生溢流并且相对于非熔体部分过量。不存在限制这样的条件以及沿着反应器长度的稳定螺旋加工的解决方案。由于此，这种螺旋和多螺旋热解系统迄今仍不能有效地加工塑料材料，这是由于它的熔融和溢流。

6、在这方面，塑料热解领域中的许多专利解决方案例如us 5811606；us 6866830；us13126811；wo 2010/049824、wo 2018/000050仅基于熔融和批次加工，提供有搅拌这种的批次热解反应器。这些方法的共同问题是反应器底部的焦炭沉积，这导致传热减少，并且需要频繁清洁反应器，涉及不期望的生产中断。

7、传统热解工艺中的塑料废料加工由于塑料在150至200℃的温度开始熔融(这取决于塑料的特性)而具有若干问题，而所需的热解温度为450-500℃。

8、不同的催化剂已经用于废塑料热解，用于降低温度，用于将油燃料含量提质到更少的蜡含量等，在us 8344195中是使用白云石催化剂来进行的，在us 9212318中是使用zsm-沸石和fcc催化剂进行的。然而，催化剂降解是存在的典型问题，这是由于其内部微孔表面积被热解焦炭污染，因此必须使其更新或再生，或至少部分地除去，并且与新催化剂混合。us 8344195中讨论的白云石催化剂被建议要合适地经常除去，并且用新催化剂替代，该新催化剂是通过在900-1000℃温度下氧化和煅烧天然白云石物质的廉价化石制备的。因此，可认识到，在此领域中不存在催化剂连续再生以及热解加工的有效解决方案。

9、催化剂已经用于热解过程，但是也会遇到与催化剂使用有关的问题。在基于螺旋的反应器中，存在着由于产生这样的熔融条件而带来的问题。此外，批次热解反应器和连续热解反应器二者在液体熔融塑料的加热和热裂化期间都经历碳质焦炭层的形成。此条件将使热解过程中使用的催化剂失活，并且降低了传热速率。因此，如果使用含螺旋的反应器，则将导致形成焦炭层，其通常处于反应器表面内和螺旋轴上。

10、发明目标

11、因此，目标是提供改善塑料材料的热解的方法和装置，其中减少或消除了上述缺点。

技术实现思路

1、上述目标通过由本发明的权利要求1限定的方法实现，所述方法构成本发明的第一方面。

2、根据另一方面，本发明涉及权利要求11限定的装置。

3、优选的实施方案由从属权利要求公开。

4、根据本发明，已经发现螺线多螺旋反应器可用于含塑料材料的热解过程。将该塑料材料与具有使反应组合物更粘的性质的不同材料组合，这确保了反应组合物在反应器中的反应条件下不形成低粘性流体物质。同时，反应组合物(组合原料)的组合不会堵塞反应器或在反应器壁或螺旋部件上形成碳质焦炭层。这样的焦炭层沉积物将减少传热，并且限制了反应器壁和反应器内材料之间的传热，并且因此是非常不期望的。

5、根据本发明的方法，将塑料形式的第一原料组分与第二组分组合来进行处理，该第二组分可为特别选择的(第一)催化剂和选自橡胶和木材的第二原料组分中的任一种。

6、反应器材料ss 304-321安全规格对应于最大约800℃的温度等级，在该等级时，其很可能使用al2o3催化剂和使al2o3催化剂再生，如文献中要求的那样在650℃下进行，以及典型催化剂zsm-5，其以相同方式在500-550℃下再生。

7、在其中不存在第一催化剂的实施方案中，如果仅由橡胶构成，则第二原料组分不应小于30重量％。如果第二原料组分仅由木材颗粒构成，则其应以不少于15重量％的量存在。这样的原料组合确保了物质的粘度在输送通过反应器时保持在一定水平，在螺旋和反应器壁之间提供了紧密的密封，并且防止了焦化物或其它沉积物在反应器壁上的积聚。

8、通过将塑料原料与有效量的表现出粘度控制性质的催化剂组合可实现相同的效果。这样的催化剂可例如是一种或多种金属氧化物，诸如氧化铝。包含的催化剂的量可适应于特定的原料，因为塑料材料可根据遇到的塑料的种类而具有不同的物理性质。

9、此外，根据本发明的方法和装置，催化剂再生是方法中固有的，并且因此不需要在其操作中暂停。催化剂的再生温度是在约650℃的温度下进行的，该温度比热解过程的反应区中的温度高约150-200℃。用于方法的最合适的催化剂是沸石催化剂、al2o3和/或白云石基催化剂。

10、本发明的另一个固有特征是加热，其至少部分地通过燃烧由该方法产生的气体提供。在这个意义上，本发明的装置和方法不需要外部加热，或仅当这样的外部加热在商业方面是有利时才可与电加热或其它加热组合。

11、在反应温度下，产物油蒸发，并且蒸气需要冷却以形成液体油。产物蒸气优选两步冷却以产生不同的油馏分，重油馏分和轻油馏分。

技术特征：

1.由第一塑料原料基于热解生产烃油的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其中在没有第二原料与所述第一原料组合的情况下，所述催化剂选自单独或组合的al2o3、caco3、mgco3、烟灰。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂选自沸石催化剂，并且在第二原料与所述第一原料组合的情况下。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括在500-550℃的温度下处理作为螺旋反应步骤的残余物的焦化物的另外的步骤，由此产生一氧化碳和氢气。

5.根据权利要求4所述的方法，其中处理焦化物的另外的步骤是在提供有桨式搅拌构件的管式反应器中进行的。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法，其进一步包括在500-550℃下进行的所述另外的步骤期间，使焦炭形成催化剂再生的步骤。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括至少部分地通过燃烧器产生的热量来加热所述反应器，所述燃烧器装有在所述螺旋反应器中形成的不可冷凝的气体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述重油馏分是使用约100℃温度的沸水来冷凝的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述轻油馏分是使用60至75℃温度的温水来冷凝的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果仅包含粒状橡胶，则第二烃材料以不少于30重量％的量存在。

11.用于由包含塑料材料的第一原料基于热解生产烃油的反应器组件，特征在于其包括：

12.根据权利要求11所述的反应器组件，其中至少双螺旋螺线反应器(1a、1b)是无轴的，这允许出口处的转速不同于入口处的转速。

13.根据权利要求11或12所述的反应器组件，其中所述油冷凝器(11、12)是壳管式的。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的反应器组件，其还包括具有带轴桨的管式反应器(1c)，所述管式反应器(1c)经布置以使用热氧化使催化剂再生。

15.根据权利要求14所述的反应器组件，其中所述管式反应器(1c)是与所述初级至少双螺旋反应器(1a、1b)密封隔开的。

16.根据权利要求14或15所述的反应器组件，其中氧化性空气和冷却蒸汽供应端口(20)位于第三管式反应器(1c)的入口处。

17.根据权利要求14或15所述的反应器组件，其具有将废气从所述第三管式反应器(1c)的出口转移至所述燃烧器的构件。

技术总结由第一塑料原料基于热解生产烃油的方法和反应器组件，其包括：任选地将所述塑料原料与选自含烃原料的第二原料组合，所述含烃原料选自粒状橡胶和木块，所述第二原料的量占组合原料的大于15重量％，将催化剂加入所述组合原料中，由此形成反应组合物，将所述反应组合物通过气锁阀(7)装入螺旋热解反应器(1a、1b、1c)中，所述螺旋热解反应器包括至少两个加热至450‑550℃温度的螺旋反应器(1a、1b)，将油蒸气和不可冷凝的蒸气从所述螺旋反应器(1a、1b)转移至冷凝装置(11、12)，在两步中从所述蒸气中冷凝重油馏分和轻油馏分。技术研发人员：R·施瓦那哈里可佩格瓦达,U·卡里特寇受保护的技术使用者：因里戈股份公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9