一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，包括下述步骤：将废旧塑料切碎加入裂解釜内，加入催化剂，石英砂，搅拌混合均匀后，加热物料，升温速率为5～10℃/min；控制温度在不同温度段内加热物料使其反应缓慢进行，分别采集不同温度段的冷凝液；混合裂解反应结束后，对收集的液体燃料油分别进入精馏塔进行精馏，分别收集不同温度段的馏分产物；将从精馏塔截取的馏分分别以萃取络合溶剂进行萃取分离。本发明工艺在反应釜中加入石英砂，使得反应物料受热均匀，增大反应接触面，减少物料高温粘壁结焦；燃料油得率高，品质稳定；工艺操作简单，易于规模化生产。
【专利说明】一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，属于石油化工领域。
【背景技术】
[0002] 随着高分子合成技术的进步，塑料工业的发展给人类提供了各种各样的塑料制 品。塑料以其质量轻，耐腐蚀，易加工成型及成本低，使用方便等优点，被广泛应用于国民经 济的多个行业，从工农业生产到衣食住行，塑料制品己深入到社会的每一个角落，进入到人 们的生产、生活的各个领域，其数量是惊人的，目前，全世界的塑料产品大约数十亿吨，其数 值已经超过钢铁消耗量。随着塑料工业的蓬勃发展及其大规模的使用，废旧塑料制品与塑 料垃圾带来严重的社会问题：因为废塑料丢弃量大，不易降解，难以处理，影响面广，造成了 极大的能源浪费及污染环境，并被人们成为"白色污染"。
[0003] 从废塑料的化学成分来看主要有下列几种：聚乙烯（包括低密度聚乙烯（LDPE)、 线性低密度聚乙烯（LLDPE)、高密度聚乙烯（HDPE))、聚丙烯（PP)、聚氯乙烯（PVC)、聚苯 乙烯（PS)、聚对苯二甲酸乙二酯（PET)。这几种废塑料可以占所有种类废塑料的70%以 上。当前对废塑料的处理方法主要有：垃圾掩埋（Landfilling)、焚烧、循环利用。垃圾掩 埋是最简单的处理方法，但此方法不但会占用大量的土地资源，而且塑料留在土壤内长期 不分解，使土壤处于不稳定状态，塑料中的有害物质如增塑剂或添加剂等溶出会造成环境 二次污染。废塑料焚烧方法可以充分利用废塑料高含碳量，将热量可转化为电能等，达到 资源再利用，但是这种方法也有缺点，因为会产生大量的呋喃（furans)、二氧芑（dioxins) 等有毒气体，作为塑料填充、染色等无机金属也被挥发于大气之中，如含Pb、As的化合物， 造成大气污染，现在已经被禁止。循环利用可以分为两类，一种是机械循环，即废塑料经过 分类、清洗、破碎、造粒后作为塑料原材料，生产相似产品或更低质量的产品，该法所生产的 塑料制品在强度、弹性、韧性、耐用性等任一方面都无法与用纯粹新料做出来的产品相比， 同时这种技术会带来严重的二次污染，是绝对不能用于食品包装上的；另一种为给料循环 (feedstock recycling)，即通过化学反应将废塑料裂解为化学原料或燃料油，使废旧塑料 制品中的高分子键在热能作用下发生断裂得到低分子量的化合物。废塑料裂解包括热裂解 法、催化热裂解法（一段法）、热裂解一催化改质法（二段法）三种基本方法。塑料裂解制 取液体燃料的典型方法主要有熔融槽法、管式炉法、流化床反应器法、固定裂解炉催化裂解 法，不同的方法可用于不同品种塑料的热裂解回收，所得的裂解产物以油类为主，其次是部 分可以利用的燃料气、残渣等。热解一催化改质法是成本较低、所得油品的质量较高的废塑 料油化工艺技术。
[0004] WO 01/05908 Al, 2001提供一种直接催化裂解制汽油及柴油的方案。这个过程是 以得到汽油柴油为目标，并且包含两个阶段。第一阶段，Al2O 3粉末、水玻璃、HZSM-5沸石 及废塑料一同加入到螺旋反应器中，温度保持在600-700°C。第二阶段应用固定床反应器， ZSM-5及REY作为催化剂，反应温度设为300-600°C。产品在分镏柱上分离得到汽油和柴 油。将含有50% PE、25 % PP、25 % PS的混合废塑料1400kg进行催化反应，可以得到630kg 汽油，420kg柴油，210kg易燃气，140kg无机残澄。Yoichi Kodera等人在废塑料制燃气方 面做了相应的研宄。鉴于反应釜无法控制反应时间，将得到大量液体产品及少量气体，且分 布不集中，升高温度更多的增加蜡及焦炭。另外，使用流化床反应器来制气态烃，要增加分 离气态烃（C4以下）的装置，会增加成本代价。使用石英砂来促进传热，生成的重成分多次 与高温砂子接触，促使迸一步被热裂解。选取0.8kg聚丙烯（PP)，0.4kg硅铝催化剂（Si02 一 Al203)，6. 8kg直径为0. 3mm砂子，可以得到高达94%的转化率，主要集中在C4附近，C4 因具有易液化及气化的特点被广泛应用。
[0005] 目前废塑料催化裂解制燃料油的研宄存在一下问题：
[0006] (1)、废塑料的导热性能较差，在裂解时易出现结焦现象。传统的固定床催化裂解 工艺很难解决裂解过程中所面临的"传热结焦问题"。
[0007] (2)、废塑料裂解制取燃料油的关键在于催化剂的选择、制备及最佳工艺条件的确 定。
[0008] (3)、废塑料裂解制取燃料油的反应机理的研宄还处于进一步探索阶段，对其中的 影响因素较多，对最佳工艺条件的确定有较大的困难。
[0009] (4)、废塑料裂解所得到的催化柴油的安定性较差，其中含有的多种有机活性组 分，使燃料油在很短的时间内颜色变黑，胶质含量增加，并产生沉渣，影响了燃料油的储存 和使用。
[0010]目前，国内已有十几套废塑料回收生产装置，但由于种种原因多不能正常生产，其 中主要之一要提高油品的收率和柴油的品位，关键在于开发高性能的改质催化剂。
【发明内容】
[0011] 发明目的：针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高性能的改质催化剂，利用 废弃塑料制取燃料油的制备工艺。
[0012] 为实现上述发明目的，一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，包括如下技术 步骤：（1)将废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，加入可密闭的裂解釜内，加入催化剂，石英 砂，搅拌混合均匀后，将裂解釜与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料 中，加热物料，升温速率为5?10°C /min ;
[0013] (2)开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应缓慢进行，将进入冷 凝器的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷凝液；
[0014] (3)混合裂解反应结束后，对收集的冷凝液分别送入精馏塔进行精馏，分别收集不 同温度段的馏分产物；
[0015] (4)裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却 后，取出残渣称重；
[0016] (5)在室温条件下，将从精馏塔截取的馏分分别以萃取络合溶剂进行萃取分离，再 经过碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
[0017] 作为优选，所述步骤（1)中催化剂为超细氧化铝或氧化镁改质稀土催化剂。
[0018] 作为优选，所述催化剂采用共沉淀一煅烧法制得。
[0019] 作为优选，步骤（2)中裂解反应的温度分为以下3个温度段：180°C以下、180? 350°C和350?410°C，当达到该温度段最高温度时，控制在此温度下加热1?I. 5h左右。
[0020] 作为优选，步骤（3)中分别收集所述3个温度段的馏分产物。
[0021] 作为优选，步骤（5)中所述萃取馏分为180?350°C或350?410°C的柴油馏分。
[0022] 本发明提供的一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，相比现有技术，具有以 下有益效果：
[0023] 本发明工艺在反应釜中加入石英砂，使得反应物料受热均匀，增大反应接触面，减 少物料高温粘壁结焦；燃料油得率高，品质稳定；工艺操作简单，易于规模化生产。 具体实施例
[0024] 以下通过实施例对本发明作进一步的解释说明：
[0025] 实施例1
[0026] (1)、将废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，称量1000kg，加入可密闭的裂解釜内， 加入超细氧化铝，氧化镁改质稀土催化剂I. 8kg，石英砂25kg，搅拌混合均匀后，将裂解釜 与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料中，加热物料，升温速率为5? ICTC /min〇
[0027] (2)、开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应：分别控制温度在 180°C以下、180?350°C，350?410°C，当达到该温度段最高温度时，控制在此温度下加热 Ih左右，使反应缓慢进行，将进入冷凝器的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷凝 液。
[0028] (3)、混合裂解反应结束后，对收集的液体燃料油分别进入精馏塔进行精馏。然后 分别收集180°C以下、180?350°C，350°C?410°C，410°C以上的馏分产物。
[0029] (4)、裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却 后，取出残渣。
[0030] (5)在室温条件下，将从精馏塔截取180?350°C或350?410°C的柴油馏分分别 以复合萃取络合溶剂进行萃取分离，再经过碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
[0031] 实施例2
[0032] (1)、将废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，称量1000kg，加入可密闭的裂解釜内， 加入超细氧化铝，氧化镁改质稀土催化剂I. 5kg，石英砂25kg，搅拌混合均匀后，将裂解釜 与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料中，加热物料，升温速率为5? ICTC /min〇
[0033] (2)、开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应：分别控制温度在 180°C以下、180?350°C，350?410°C，当达到该温度段最高温度时，控制在此温度下加热 I. 5h左右，使反应缓慢进行，将进入冷凝器的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷 凝液。
[0034] (3)、混合裂解反应结束后，对收集的液体燃料油分别进入精馏塔进行精馏。然后 分别收集180°C以下、180?350°C，350°C?410°C，410°C以上的馏分产物。
[0035] (4)、裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却 后，取出残渣。
[0036] (5)在室温条件下，将从精馏塔截取180?350°C或350?410°C的柴油馏分分别 以复合萃取络合溶剂进行萃取分离，再经过碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
[0037] 实施例3
[0038] (I)、将废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，称量1000kg，加入可密闭的裂解釜内， 加入超细氧化铝，氧化镁改质稀土催化剂I. 6kg，石英砂25kg，搅拌混合均匀后，将裂解釜 与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料中，加热物料，升温速率为5? ICTC /min〇
[0039] (2)、开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应：分别控制温度在 180°C以下、180?350°C，350?410°C，当达到该温度段最高温度时，控制在此温度下加热 I. 5h左右，使反应缓慢进行，将进入冷凝器的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷 凝液。
[0040] (3)、混合裂解反应结束后，对收集的液体燃料油分别进入精馏塔进行精馏。然后 分别收集180°C以下、180?350°C，350°C?410°C，410°C以上的馏分产物。
[0041] (4)、裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却 后，取出残渣。
[0042] (5)在室温条件下，将从精馏塔截取180?350°C或350?410°C的柴油馏分分别 以复合萃取络合溶剂进行萃取分离，再经过碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
[0043] 实施例4
[0044] (1)、将废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，称量1000kg，加入可密闭的裂解釜内， 加入超细氧化铝，氧化镁改质稀土催化剂I. 7kg，石英砂25kg，搅拌混合均匀后，将裂解釜 与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料中，加热物料，升温速率为5? ICTC /min〇
[0045] (2)、开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应：分别控制温度在 180°C以下、180?350°C，350?410°C，当达到该温度段最高温度时，控制在此温度下加热 Ih左右，使反应缓慢进行，将进入冷凝器的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷凝 液。
[0046] (3)、混合裂解反应结束后，对收集的液体燃料油分别进入精馏塔进行精馏。然后 分别收集180°C以下、180?350°C，350°C?410°C，410°C以上的馏分产物。
[0047] (4)、裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却 后，取出残渣。
[0048] (5)在室温条件下，将从精馏塔截取180?350°C或350?410°C的柴油馏分分别 以复合萃取络合溶剂进行萃取分离，再经过碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
[0049] 实施例燃料油采集数据如下表：
[0050]
【权利要求】
1. 一种利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，包括如下技术步骤：（1)将 废旧塑料用水冲洗晾干后，切碎，加入可密闭的裂解釜内，加入催化剂，石英砂，搅拌混合均 匀后，将裂解釜与冷凝器连接起来，将热电偶温度计插入裂解釜内的物料中，加热物料，升 温速率为5?10 °C /min ; (2) 开通温控仪，控制温度在不同温度段内加热物料使其反应缓慢进行，将进入冷凝器 的裂解气体充分冷凝，分别采集不同温度段的冷凝液； (3) 混合裂解反应结束后，对收集的冷凝液分别送入精馏塔进行精馏，分别收集不同温 度段的馏分产物； (4) 裂解反应过程中结焦产生的残渣留在裂解反应器内，裂解反应结束装置冷却后，取 出残渣称重； (5) 在室温条件下，将从精馏塔截取的馏分分别以萃取络合溶剂进行萃取分离，再经过 碱液碱洗，水洗，得到精制柴油，装罐存储。
2. 如权利要求1利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，所述步骤（1)中催 化剂为超细氧化铝或氧化镁改质稀土催化剂。
3. 如权利要求2利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，所述催化剂采用 共沉淀一煅烧法制得。
4. 如权利要求1利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，步骤（2)中裂解反 应的温度分为以下3个温度段：180°C以下、180?350°C和350?410°C，当达到该温度 段最高温度时，控制在此温度下加热1?1. 5h左右。
5. 如权利要求4利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，步骤（3)中分别收 集所述3个温度段的馏分产物。
6. 如权利要求1利用废弃塑料制取燃料油的制备工艺，其特征在于，步骤（5)中所述萃 取馏分为180?350°C或350?410°C的柴油馏分。
【文档编号】C10G1/00GK104479721SQ201410848534
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】杨月忠 申请人:江苏健神生物农化有限公司