专利名称：废塑料制汽柴油的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用废塑料为原料制取燃料油的方法和装置。
随着社会经济的发展，人类对塑料制品的需求量在不断增加，与此同时，每年也排放出大量的废塑料，这不仅对社会生态环境造成新的污染和破坏，而且也是一种能源浪费。利用废旧塑料制取汽柴油(或液体燃料)被普遍认为是目前诸多处理废旧塑料方法中最为合理有效的一种，在美、日、德、英和我国都有类似报导。从现有方法看，一般大都为将废塑料经高温分解、催化重整和分馏而得到汽柴油，也有不经催化直接得到汽柴油的。上述反应是把废塑料直接加入或经螺旋推进器在冷态或低温下加入反应釜，釜底部加热，于高温下使废塑料熔化裂解。这种加热裂解方式，一方面由于塑料传热性能差，加热废塑料裂解温度要较长时间，从而使过程的处理能力下降。另一方面，由于只限于锅底加热，且高温，这就一定会造成局部过热，至使器壁生焦结灰，造成排渣困难，过程不能连续，生产能力低下。美国专利USP 4108730、4175217和4118281均是采用重循环油把废塑料溶解，然后再进行催化裂解，该过程虽然在塑料溶解速度上有所改进，但却需要大量的高沸点重油作为热循环油，不仅增加了工艺过程的复杂性，而且也增加了能耗。美国专利USP 4851601提出的方法是将废塑料粉碎，加热熔融后再进入裂解反应室裂解，日本专利JP 038690也提到先将废塑料熔融，然后在裂解釜中使其裂化直到催化分离。上述二个专利的特点是在前处理上都遵循先溶融，后热裂解再催化裂解的过程，设备复杂，工艺流程长。
本发明的目的在于克服上述方法的缺陷，提供一种使熔融、裂解、分离一步进行的连续化废塑料制汽柴油的方法，并提供为该方法而专门设计的反应器。
本发明的废塑料制汽柴油的方法按如下步骤进行(1)原料经分检、净化除尘后破碎至2-3厘米，(2)常压下反应器升温至200-300℃(反应器在反应初期加入导热油)后，将物料输送至多管循环反应器内，(3)反应温度升至350-500℃时，废塑料被分解为碳数小于100的小分子化合物，此时，≥360℃的馏份通过溢流管返回反应器，＜360℃的馏份经导流管从反应器输出进入催化重整反应器，然后进分馏塔，焦渣进行沉降后从反应器底部排出，(4)进入分馏塔的气体经分馏分别得到汽油、柴油和少量重油(或蜡)。
在上述方法中，催化重整这一过程可以根据需要选用，从反应器输出的＜360℃的馏分也可不经催化重整而直接进入分馏塔进行分馏。催化重整及分馏均可采用石油炼制中的现有技术来实现。
在本发明的方法中由于在一个反应器中必须实现物料熔融、裂解、分离三个过程，故需设计专用反应器来达到上述目的。
本发明为上述方法所设计的多管循环反应器包括主循环管7，主循环管7内安装废塑料物流进料管8，溢流管9，主循环管的上部设塔板10，塔板上安装汽流导出管12及罩于管12上的泡罩11，塔板的上端还设有蛇管冷却器13及除沫器14，顶部设物流导出口16，主循环管的底部设有上下两个排渣隔离阀3和1，两阀之间为渣接受缸2，管7的外围设有与其相连通的上循环管25及下循环管4，在4与25之间设置高温裂解管5，上循环管还连接一个导热油缓冲缸24，缸上设置导热油加料口23及吹扫器入口21和放空口22。
本发明废塑料制汽柴油的方法与装置于现有技术相比具有如下优点1.克服了塑料热传导性差，有效地缩短了废塑料到裂解温度的时间，同样温度条件下，采用热熔剂加热可比干法加热法缩短一倍时间；2.采用多管自循环式反应器改善了传热传质过程，提高了原料裂解反应速度，增加了过程的处理能力；3.多管自循环式反应器的结构可使物流运动速度加快，快速流的冲刷作用使反应生成的焦渣无机会滞留于反应器壁，而是随物流进入循环管，自上而下，较重物流沉于反应器底部，并通过渣排放器定时排放，从而有效地实现了过程连续化长期运转之目的；4.采用液渣法热熔融物料，节省了能耗；5.采用控制≥360℃以上馏份自动返回反应器，再反应的过程，增加了目的产品的得率；6.采用塔顶除雾器，避免了系统管道堵塞，保证了流程畅通；7.由于本过程采用了气渣充分利用的思路致使本过程无三废或少三废产生。
下面通过附图及实施例详细说明本发明的方法及反应器。
图1所示为根据本发明的方法而专门设计的多管反应器结构示意图。
图2是图1的俯视图。
如图所示，该反应器包括一个主循环管7，在管7内安装废塑料物流进料管8，溢流管9，管7的上部设塔板10，塔板上安装汽流导出管12及罩于管12上的泡罩11，塔板的上端设有蛇管冷却器13及除沫器14，上述部件通过法兰20和19与主循环管连接，其顶部设安全阀15、物流导出口16、压力表17及热偶管18。主循环管7的外围设有与其相连通的上循环管25及下循环管4，在4与25之间设置高温裂解管5，管5的顶部安装液位测传感器6。上循环管25还连接导热油缓冲缸24，缸上设置吹扫气入口21，放空口22及导热油加料口23。26是压力表，27是热电偶。主循环管7的下部为排渣部分，分别设置上下两个排渣隔离阀3和1，两阀之间为渣接受缸2，这样的排渣设计可以保证热量不外泄，以维持过程的连续化。在使用上述反应器时，反应初期要加入导热油，导热油从加料口23加入，经缓冲缸24、上下循环管25、4进入主循环管7及裂解管5，通过液位测定仪6控制液位至裂解管2/3处，然后用隋性气体吹扫。所述的隋性气体可以是氮气、水蒸汽、烟道气等。吹扫气经吹扫气入口21进入吹扫整个反应器，吹扫后的气体从导管16排出后再经后面连接的二段催化反应器后排入大气，测尾气氧含量＜1％以下时，关闭吹扫气。吹扫完成后，开始升温，裂解管最终温度500℃，主循环管最终温度450℃。当升温至200-300℃时，物料经进料管8进入循环管7，在这里新鲜物料与主循环管中来自塔顶溢流管9的高沸点热流(＜360℃)以及经裂解管5，沿上循环管25的高温液流(≤400℃)直接接触融化，并使主循环管中温度下降，物料由上而下运动，至下循环管4处，由于下循环管处温度高于主循环管中温度，故物料温度升高并沿下循管4逐渐向上移动，直至高温裂解管5(温度为460℃)，在此物料被迅速裂解，由于主循环管7与裂解管5之间的温度差，造成不同压域的密度差，从而造成物料的自行循环。经裂解管5裂解的物料沿上循环管25至主循环管7，物料速度突然减慢，经气液分离，液相部分返回主循环管7，气相部分通过塔板10沿导管12经泡罩11汽液传质热交换，再经冷却器13最后把关控制物流温度≤360℃，≥360℃的物料被冷却于泡罩11并经溢流管9返回主循环管7，＜360℃的馏份则经除沫器14沿导管16进入二段催化重整反应器，或直接入分馏塔。
反应器中的液固两相在主循环管7内沉降分离，焦渣通过底部的渣隔离阀3进入渣接受缸2，最后从阀1排出。而熔融的液体物料则重新返回主循环管7再行反应。在上述反应中，物料不断加入反应器后，所产生的气液固物质通过反应器分离并分别排出，形成了连续地反应过程。
在上述多管循环反应器中，主循环管7与上下循环管25和4及裂解管5的设计可有多种形式，附图中画出的是上下循环管及裂解管依主循环管为中心呈放射状排列的一种形式。
实施例1将废塑料破碎至2-3cm过筛除尘后待用。反应器升温至250-300℃时，将破碎后的废塑料经料斗通过螺旋推进器(螺杆保温230℃)由进料管进入多管反应器的主循环管，上下循环管及裂解管。主循环管升温至400℃，裂解管460℃时反应开始进行，产生气液固三相流体，气相部分经塔板10沿导管12泡罩11与塔板上的积液进行传热传质交换，再经冷却器13最后把关控制塔顶温度360℃。＞360℃(沸点)的物流被冷却于泡罩11，并经溢流管9返回主循环管7，≤360℃的馏分经除沫器14沿导管16进入催化重整反应器进行催化重整。催化重整采用ZSM-5分子筛作催化剂，反应温度280-380℃，常压。经催化重整后的产物进入分馏塔分馏，分馏塔温度釜底400℃、塔顶195℃，压力为常压，最后分别得到汽油、柴油、少量重油及部分高热不凝气体。而在多管反应器中生成的渣，经主循环管7沉降，在不停车的情况下，通过反应器底部的隔离阀3进入渣接受器2，再经阀1排出。上述过程所产生的不凝气、少量重油液相渣可作为本过程的加热燃料回收使用，少量重油亦可通过重油加料管回炉裂解。上述反应生成产物收率(以重量百分比计)如下汽油 42.82 气体9.74柴油 29.55 残渣 17.89实施例2反应过程同实施例1。不同之处在于≤360℃的馏分从多管反应器排出后不经催化裂解反应器而直接进入分馏塔分馏。所得产物收率(以重量百分比计)如下汽油 22.6 气体 5.63柴油 48.8 残渣 22.9权利要求
1.一种废塑料制汽柴油的方法，其特征是按如下步骤进行(1)原料经分检、净化除尘后破碎至2-3厘米，(2)常压下反应器升温至200-300℃(反应器在反应初期加入导热油)后，将物料输送至多管反应器内，(3)反应温度升至350-500℃时，废塑料被分解为碳数小于100的小分子化合物，此时，≥360℃的馏份通过溢流管返回反应器，＜360℃的馏份经导流管从反应器输出进入催化重整反应器，然后进分馏塔，焦渣进行沉降后从反应器底部排出，(4)进入分馏塔的气体经分馏分别得到汽油、柴油和少量重油(或蜡)，从塔顶放出的气体收集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是从多管反应器输出的＜360℃馏份可直接进入分馏塔进行分馏。
3.一种根据权利要求1和2设计的多管循环反应器，其特征是包括主循环管(7)，主循环管(7)内安装废塑料物流进料管(8)，溢流管(9)，主循环管的上部设塔板(10)，塔板上安装汽流导出管(12)及罩于管(12)上的泡罩(11)，塔板的上端还设有蛇管冷却器(13)及除沫器(14)，顶部设物流导出口(16)，主循环管的底部设有上下两个排渣隔离阀(3)和(1)，两阀之间为渣接受缸(2)，管(7)的外围设有与其相连通的上循环管(25)及下循环管(4)，在(4)与(25)之间设置高温裂解管(5)，上循环管还连接一个导热油缓冲缸(24)。
全文摘要
本发明提供一种废塑料制汽柴油的方法，该方法采用多管反应器将输入反应器的废塑料分解为碳数＜100的小分子化合物，将＜360℃的馏分输出进行催化重整反应，然后分馏或直接分馏得到汽柴油。本发明的方法与特制的多管循环反应器可有效地缩短废塑料到裂解温度的时间，提高原料裂解反应速度，增加目的产品的得率。本方法无三废或少三废产生，经初步估算，每吨废塑料可制得汽柴油700kg，气体100kg，渣200kg，由此可见，利用废塑料制汽柴油的效益是显著的。
文档编号C10G1/00GK1137057SQ9510641
公开日1996年12月4日 申请日期1995年5月31日 优先权日1995年5月31日
发明者白秀全, 赵景州, 王玉卿, 王双德, 万明, 朱明德, 董根全, 史建中, 刘玉英, 李文怀, 何国洲 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所, 江西华隆化工有限公司