塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置的制作方法

文档序号:5115921阅读:335来源:国知局
专利名称:塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用废旧塑料生产液、气体燃料技术领域,具体地说是一种用塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置。
近年来,随着塑料工业的发展,塑料制品的应用领域越来越广泛,已进入到工业、农业、医药、食品业及人们生活中的各个领域,由此而带来的塑料垃圾越来越多,由于塑料的化学性质稳定,难以自然净化,因此塑料垃圾对环境的污染越来越严重。为解决这一问题,不少科技工作者在这方面做了大量研究工作,如将废旧塑料粉碎加热后,再行捏合加工成新的塑料制品。这种处理方法虽可暂时减少一些塑料垃圾的污染,使一部份废旧塑料得到应用,但就整体而言,其未改变塑料的性质,且废旧塑料使用一两次后就无法再使用,不能从根本上解决塑料垃圾污染问题。为了较彻底解决塑料污染,人们常常采用焚烧的办法来处理塑料垃圾,这种处理方法除废旧塑料得不到合理应用外,还会严重污染大气。
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种既可解决塑料垃圾污染,又可利用塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置。本发明主要是根据构成塑料主要成份是己烯、丙烯及其衍生物的特点,利用催化剂在一定的压力、温度条件下,使不饱和的烯烃中的双键断裂,将烯烃类的塑料转化为烷烃类化合物,并使其构成乙烷-11烷为主的烷烃即汽油和12-17烷烃即柴油,同时将烯烃裂化的低碳化合物,转化为丙烷、丁烷和戌烷作燃气,燃气经过冷却在特定的压力下液化装罐成液化气。
本发明的目的通过下述技术方案来实现将塑料垃圾与DR-裂1催化剂置于裂化器中,150~400℃条件下裂化10-15分钟,裂化油气管出来的油气经冷凝装置进行冷却和气液分离,搜集可燃气体和混合液。混合液与DR-2烷基催化剂置于裂解器中,70~300℃条件下进行第二次裂解,通过冷凝装置冷却分离。分别搜集汽油、柴油。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比,三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸铵=4~6∶3~5∶0.5~2,另添加上述三种组份总重量的2-3倍的高岭土作分散剂,混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列组份及重量比混合而成,高锰酸钾∶硫酸亚铁=1~3∶7~9。
可燃气体,经除尘、干燥、除湿后,冷却至0-5℃,在14.5kg/cm2条件下液化装罐。
设计一塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置,包括加热装置,裂化器、冷凝器、裂解器。加热装置(源)为煤碳炉或电炉或蒸气任一种,加热装置上方设有一卧柱形裂化器,二者通过建材砌块或钢铁支架连接成一体,裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴,轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连,裂化器一端上侧设有进料斗和催化剂进料斗,并通过料道与裂化器相连,料道内均设有螺旋推料器,裂化器的另一端设有感温仪、油气输出管和排渣管。油气输出管与冷凝器一端连接,排渣管游离端置于一盛水容器中,以防外界空气倒流入裂解器内,裂化器上方设有余热道,以利煤烟或余热通过其排出,余热道内绞接有控制活门,余热道侧面设有带控制活门的旁通道,以便控制余热道内余热通过量,余热道上设有一包裹余热道的裂解器,裂解器上方设有进料管、感温仪和油气输出管,油气输出管与冷凝器一端相连,裂解器下方设有一排蜡口。
裂化器以双层结构为佳,其外层最好为铸铁管件,以防热源直接作用于裂解器,使裂解物受热力不均一,同时又大大延长裂化器使用寿命。
裂解器部位的余热道以若干纵向排列的金属管为佳,以便裂解器各部位温度均一。
附图及图面说明如下

图1为塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置结构示图,图2为本发明工艺流程图。
下面根据附图结合实施例对本发明作进一步描述
实施例1如图2所示,将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内,通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂,二者比例可根据实际情况调整,本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的10%,在150℃条件下裂化15分钟,边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进,从油气管出来的油气通过冷凝器冷却,进行气、液分离,所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种,本实施例选用套管式冷凝器。将搜集到的混合液和气体分别进行处理;即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内,并加入混合液5%重量的DR-2烷基催化剂,70-300℃进行第二次裂解,裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油(在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油,19-300℃为柴油)。
第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥,冷却至0~5℃,再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐,本实例选用的除尘器为水式除尘器,即密闭容器下部盛水,气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出,本实施例选用的干燥器,为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比,三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸=4∶3.5∶0.5;另添加上述三种组份总重量的2倍即16重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成;高猛酸钾∶硫酸亚铁=1∶8混合均匀。
实施例2将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内,通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂,二者比例可根据实际情况调整,本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的13%,在200℃条件下裂化13分钟,边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进,从油气管出来的油气通过冷凝器冷却,进行气、液分离,所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种,本实施例选用蛇形式冷凝管。将搜集到的混合液和气体分别进行处理;即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内,并加入混合液6%重量的DR-2烷基催化剂,70-300℃进行第二次裂解,裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油,在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油,19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥,冷却至5℃,再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐,本实例选用的除尘器为水式除尘器,即密闭容器下部盛水,气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出,本实施例选用的干燥器,为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比,三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸=5∶4∶1;另添加上述三种组份总重量的2.5倍即25重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成;高猛酸钾∶硫酸亚铁=2∶7混合均匀。
实施例3将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内,通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂,二者比例可根据实际情况调整,本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的15%,在300℃条件下裂化12分钟,边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进,从油气管出来的油气通过冷凝器冷却,进行气、液分离,所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种,本实施例选用冷凝塔。将搜集到的混合液和气体分别进行处理;即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内,并加入混合液7%重量的DR-2烷基催化剂,70-300℃进行第二次裂解,裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油,在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油,19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥,冷却至2℃,再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐,本实例选用的除尘器为水式除尘器,即密闭容器下部盛水,气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出,本实施例选用的干燥器,为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比,三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸=5.5∶3∶1.5;另添加上述三种组份总重量的3倍即30重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成;高猛酸钾∶硫酸亚铁=3∶9混合均匀。
实施例4将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内,通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂,二者比例可根据实际情况调整,本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的16%,在400℃条件下裂化10分钟,边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进,从油气管出来的油气通过冷凝器冷却,进行气、液分离,所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种,本实施例选用套管式冷凝器。将搜集到的混合液和气体分别进行处理;即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内,并加入混合液8%重量的DR-2烷基催化剂,70-300℃进行第二次裂解,裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油,在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油,19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥,冷却至0℃,再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐,本实例选用的除尘器为水式除尘器,即密闭容器下部盛水,气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出,本实施例选用的干燥器,为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比,三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸=6∶5∶2;另添加上述三种组份总重量的2倍即26重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成;高猛酸钾∶硫酸亚铁=3∶8混合均匀。
实施例5如图1所示,设计一塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置,其包括加热装置,裂化器、冷凝器、裂解器等,加热装置为煤碳炉1,也可用电炉或蒸气作加热(源)装置,本实施例选用煤碳炉,煤碳炉的炉排上部为燃烧室3,下部为出灰口2,加热装置的上方设有一卧柱形裂化器4,二者通过建材砌块如砖,水泥块等堆砌或钢铁支架相连成一体,裂化器为单层或双层结构,以双层结构为佳,既可使裂解物受热均匀,又可大大延长裂化器使用寿命。本实施例选用双层结构,二层间设有间隙,裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴5,轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连,本实施例选用皮带轮。裂化器的一端上侧设有进料斗7和进催化剂进料斗8,并通过料道与裂化器相连,料道内均设有螺旋推料器6、9,裂化器的另一端设有油气输出管19和排渣管20及感温仪21,油气输出管设于裂化器上方,并与冷凝器一端相连,冷凝器为蛇形冷凝管或冷却塔或套筒式冷凝器任一种,本实施例选用后者。排渣管游离端置于一盛水容器中,以防外界空气倒流入裂化器内,裂化器上方设有余热道10,道口部为喇叭状,以利煤烟或余热通过其排出,余热道内绞接有控制活门11,余热道侧面设有带控制活门12的旁通道13,以便控制余热道内余热通过量。余热道上设有一包裹其的裂解器14,裂解器上方设有一进料管15,进料管与进料泵相连,以便将第一次裂解后的混合液送进裂解器内,裂解器上方还设有感温仪16和油汽输出管17,油气输出管17与冷凝器的一端相连,裂解器底部设有一排蜡口17。
裂解器部位的余热道以若干纵向排列的金属管替代余热道,以利裂解器更好利用余热和各部位温度均一。
从上述情况可知,本发明的目的是可以实现的,塑料垃圾主要是废弃的己烯,丙烯及其衍生物如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等,其在催化剂DR-裂1型催化剂、150-400℃条件发生裂解,并经DR-2烷基催化剂在70-300℃温度条件下进一步裂解,使烯烃键断裂并离析出一部份碳原子,游离出H原子经重新组合使一部份生成丙烷、丁烷、戌烷等可燃气体,一部分成生己烷-11烷烃即汽油,以及12-17烷烃即柴油。气体经压缩成液化气。经实际试验和中试生产,产品回收率达到76%以上,其中汽油为38-45%,柴油22-28%,液化气为133%左右。用上述方法生产的汽油成本为700元/T,柴油为650元/T,液化气3.5元/kg,较其它方法生产的汽油、柴油、液化气成本低,并较彻底解决了塑料垃圾对环境的污染。
本发明方法、设备简单可靠,投资回收率高,一般投资45万元,3个月可形成一定规模生产能力。年利税可达200-300万元。
权利要求
1.一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法,包括裂化、裂解、冷凝、分离等工艺过程,其特征在于将塑料垃圾与DR-裂1型催化剂置于裂化器中,在150-400℃条件下裂化10-15分钟,由裂化器油气输出管出来的油气经冷凝装置进行冷却和气、液分离,搜集可燃气体和混合液,混合液与DR-2烷基催化剂置于裂解器中,70-300℃进行第二次裂解,裂解后的油气通过冷凝装置冷却分离,分别搜集汽油、柴油;DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比混合而成;三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸铵=4~6∶3~5∶0.5~2,另添加上述三种组份总重量的2-3的重量比的高岭土作分散剂,混合均匀;所说的DR-2烷基催化剂由下列组份及重量比混合而成,高锰酸钾∶硫酸亚铁=1~3∶7~9。
2.根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法,其特征在于塑料垃圾与DR-裂1型催化剂二者的最佳重量比为;塑料垃圾DR-裂1型催化剂=100∶13~16。
3.根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法,其特征在于混合液与DR-2烷基催化剂二者最佳重量比为混合液∶DR-2烷基催化剂=100∶6~7。
4.根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法,其特征在于燃气经除尘、干燥、除湿后,冷却至0~5℃,在14.5kg/cm2条件下液化装罐。
5.一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置,包括加热装置、裂化器、冷凝装置、裂解器,加热装置为煤碳炉或电炉或蒸气任一种,加热装置上方设有一卧柱形裂化器,二者通过建材砌块或钢铁支架连接成一体,裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴,轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连,裂化器一端上侧设有进料斗和催化剂进料斗,并通过料道与裂化器相连,料道内均设有螺旋推料器,裂化器的另一端设有感温仪、油气输出管和排渣管,油气输出管与冷凝器一端连接,排渣管游离端置于一盛水容器中,裂化器上方设有余热道,余热道内绞接有控制活门,余热道侧面设有带控制活门的旁通道,余热道上设有一包裹余热道的裂解器,裂解器上方设有进料管、温感仪和油气输出管,油气输出管与冷凝器一端相连,裂解器下方设有一排蜡口。
6.根据权利要求5所说的一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置,其特征在于所说的的裂解器为双层结构、二层间设有间隙。
7.根据权利要求5所说的一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置,其特征在于裂解器部位余热道由若干纵向排列的金属管替代余热道。
全文摘要
本发明公开了一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置,其特征在于塑料垃圾与DR-裂1型催化剂在150—400℃裂解后,通过冷凝装置进行气液分离,混合液与DR-2烷基催化剂在70—300℃条件下进行第二次裂解并通过冷凝分离出汽油、柴油,所说的装置包括裂化器、裂解器、冷凝器等,本发明产品回收率达76%以上,其中汽油38—45%,柴油22—28%,液化气为13%左右,本法可较彻底解决塑料垃圾污染和充分发挥塑料垃圾的作用。
文档编号C10G1/00GK1171427SQ9611763
公开日1998年1月28日 申请日期1996年7月19日 优先权日1996年7月19日
发明者雷显明 申请人:雷显明
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