專利名稱：廢塑料連續生產石油產品的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以廢塑料為原料制備出低沸點的烴油，進而以此烴油為原料在工業上生產系列石油產品的方法及設備。
塑料垃圾的數量與日劇增，現已造成世界范圍的環境污染，各國為處理這種垃圾，每年要花掉巨額費用。為了消除塑料垃圾對環境的污染并進而變廢為寶，世界各國都在研究開發各種各樣的廢塑料回收利用的方法。美國、日本及德國相繼公開了許多這方面的專利，但是，到目前為止尚未見到工業規模生產的報導。
與之相關的專利有US3，956，414它是用熱裂化的方法生成烴油，因產品中含有大量石臘及反應器大量碳沉積而無法進行。US4，108，730及US4，175，211是將廢塑料與高沸點的石油餾出物(如催化裂化生成的重油)共熔后進行催化裂化而生成烴油。US4，118，281是將廢塑料與焦化裝置的重質循環組分混合，使之漿態化或共熔，先焦化這種混合物，再催化裂化上述的焦化產品而得到高收率的汽油。上述方法離不開外加的重質石油餾出物，而且其用量甚大又不能二次使用，所以無法在遠離煉油廠的地方建廠，使該法的推廣應用受到限制。
與本發明最相近的技術是日本人1989.7.25在美國申請的專利US4，851，801，該法分為兩段，第一段熱裂化，溫度390-500℃，反應在液相狀態下進行，為改善傳熱，向處在液相的反應物中加入粒度為1-10MM的無機惰性材料，如沸石、鋁土礦等;第二段是用ZMS-5分子篩等沸石催化劑再對第一段產品進行催化裂化。實驗室規模的進料速率為680-706克/時，液體收率50-60%，氣體收率37%左右，液體產品中烷烴占38.4%，烯烴占14.2%，芳烴占4.5%。其缺點是第二段必須采用昂貴的ZMS-5分子篩作催化劑，液體產品收率低，而且僅僅是小型試驗結果，距工業上的應用還有很長一段距離。
本發明的任務在于開發一種催化劑便宜易得的、液體收率高的、目的產品比例可調的用廢舊塑料連續生產系列石油產品的工業方法及設備。
以廢舊塑料為原料連續生產系列石油產品的工業方法及其專用設備如下。
1)原料凈化處理可選用的原料包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯及聚氯乙烯。原料經剪切或粉碎、除塵、清洗、擠干或甩干后備用。
2)第一段催化裂化上述凈化后的原料及催化劑A以500-800∶1的比例連續進入催化裂化釜，裂化后的產物呈氣態或汽態連續排出，一次性的催化劑A及殘碳定期從釜底排出。釜內溫度為400-550℃，壓力為常壓或稍高于大氣壓，反應停留時間約為10至20分鐘。廢塑料經熔融、催化裂化及其產物的蒸發后進入分鎦塔。
3)第一段產物的分餾對上述氣態或汽態產物進行分餾，從塔頂可得高熱值煤氣(不凝氣)、液化氣及石腦油，從塔中下部可得到重柴油以上混合餾分，塔底可得重油餾分。上中下三種餾分的比例可根據最終目的產品的要求進行調節。若要求汽、煤、柴三種油品，可將中下部餾出物直通精餾塔，底部餾出物加熱后經第二段催化裂化再進入精餾塔;若要求主要得到汽油產品，將中部及底部餾出物加熱后全部通過第二段催化裂化后再進入精餾塔。
4)第二段催化裂化上述分餾塔底部或中部及底部的餾出物加熱后進入裝有催化劑B或ZMS-5的固定床反應器，反應溫度為300-380℃，壓力略高于大氣壓。揠催化劑活性下降到一定程度后，用熱空氣燒掉催化劑表面的積碳使它再生。再生溫度為380-430℃。
5.第二段催化裂化產品的精餾在不同的塔板上根據目的產品的要求，控制一定的溫度及回流比以便得到液化氣、汽油、煤油及柴油。塔底殘油小于1%。
本發明的實施例結合
如下圖1為本發明的流程示意圖。
圖2為第一段催化裂化釜示意圖。
圖3為圖2的A-A斷面圖。
圖4為本發明凈化裝置示意圖。
如圖1所示，廢塑料經剪切機或粉碎機1剪切或粉碎、除塵機2除塵、初清機3及終清洗機4清洗、最后由擠干機5擠干。凈化后的廢塑料及一定比例的催化劑A通過傳送帶6送到第一段催化裂化釜9的螺旋進料器7中，在與上述進料器7通過縮口相連的料封管8中，廢塑料被壓密、烘干乃至熔融，形成一段料封，使第一段的裂化產品不會反串到進料器7中。所述的第一段催化裂化反應釜9的大小為1400×4300，進料量為10噸/天，原料與催化劑A的重量的比為500-800∶1，催化劑A添加量的多少由塑料的性質(聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯)及最終產品的分配而定。釜內反應溫度為400-550℃，壓力為0.3公斤/平方厘米(表壓)，物料平均停留時間為10-20分鐘。一段裂化產物呈汽態進入分鎦塔11，在催化劑A的表面約有塑料進料量10%左右的積炭，當帶有積炭無活性的催化劑A壘積量達裂化釜9腔內容積的1/4～1/3時，從圖2的排渣口31定時排出。由于釜腔下部有一定深度的渣封，渣子是類似砂子的疏松體，故可以在連續進料的同時進行排渣，因而實現了第一段的連續催化裂化。一段裂化產物從填料分鎦塔11的下部進入，塔頂餾分經冷凝器17，氣液分離器13將液化氣a分出，a的一部分用作第二段催化裂化反應器14外殼的燃氣加熱器的燃料，一部分經壓縮、冷凝、裝瓶后作為成品出售。分離器13分出的輕汽油c(石腦油)，一部分用泵16泵入塔內作為產品汽油。分鎦塔的塔底重質鎦分經冷凝器17、泵16送至一段裂化釜9內的加熱盤管12加熱至300℃左右送至二段催化裂化反應器14的頂部;分餾塔11柴油以上餾分可直接入精鎦塔15的塔底，以便得到更多的柴油鎦分。第二段催化裂化反應器14內裝有粒度為3mm的催化劑B，其大小為1400×4700，反應溫度為300～380℃，反應壓力為0.2公斤/平方厘米，進料率為8-9噸/天。二段反應器14并聯設置兩套，當催化劑B的活性下降時，進行切換，從頂部通入熱空氣b燒掉催化劑B表面的積炭，排出煙氣h。二段催化裂化的產物進入通用的填料精鎦塔15，塔頂得汽油鎦分d，塔的支線得煤油鎦分e、輕柴油鎦分f及重柴油鎦分g，塔底基本無殘油。
所述的催化劑A及B為山西塑化總廠的產品，公開出售，商品型號分別為SSHZ-1及SSHZ-2。
如圖2和圖3所示，19為一段裂化產物出口，20為分餾塔11塔底油加熱器12的入口，21為煙囪，22為加熱器12的出口，23為爐門，24為煙氣夾套30的清灰口，25為爐排，26為灰渣門，27為中心煙管，28為煙囪擋板，29為一段催化裂化反應釜環形內腔，30為煙氣夾套，該夾套的錐體部分及園柱體部分被沿錐體母線及園周上平行于園柱中軸線的鋼板等分為四個空間，煙氣從中心煙管27上升至擋板28，然后沿圖2的左右夾套30向下返到夾套底部，最后，煙氣由圖2的前后夾套即圖3的左右夾套返回至煙氣連接管32進入煙囪21排出。裂化釜9的下部像通用的煙氣夾套常壓鍋爐，四周耐火磚襯里，在爐排25上加煤燃燒，灰分從灰門26排出。螺旋進料器7后的料封管30插入釜腔29中。
如圖4所示，33為廢塑料傳送帶，34為電機，35為內園臺形滾筒，36為滾筒35上螺旋狀排列的扒抓，37為吸塵風機，28為園臺形吸塵筒，39為輸料管，40為皮帶壓緊裝置，41為加水孔，42為排水孔，43為傳動皮帶，44為傳動皮帶輪。
廢塑料從傳送帶33至剪切機1，經輸料管39至除塵器2，經輸料管39至初清洗機3再經輸料管39至終清洗機4，最后經輸料管39至擠干5擠干備用。
除塵機2的內園臺形滾筒由電機34經皮帶43及皮帶輪44帶動，初清洗機3的內滾筒由除塵器的皮帶及皮帶輪帶動，初清洗機再帶動終清洗機4的內滾筒。所述的三個園臺形內滾筒靠一個電機34帶動而同步轉動。
待凈化的塑料沿滾筒外壁靠離心力及扒抓36的撥動連續傳送，在傳送過程中先由37及38吸塵，后由41加水清洗，含塵水由42排出。
所述的凈化系統實現了薄膜物料的剪切、除塵、清洗及擠干過程連續化。這對于后續設備的連續化操作是至關重要的。該裝置不僅實現了連續化，而且處理量也可以很大，處理量也可在較大范圍內調節。凈化度高，擠干度高。
最終目的產品的結果如下汽油10%點78℃(≤79℃)，50%點134℃(≤145℃)，90%點182℃(≤195℃)，干點230℃(應為205℃)，損失量3.5%(≤4.5%)，殘留量0.8%(≤1.5%)，酸度3mgkoH/1000ml(≤3)，機械雜質及水分無(無)，實際膠質4.4mg/1000ml(≤5)。上述括號內的指標是70號汽油的國家標準。由此可知，除干點外，全部達到國標。
輕柴油50%點285℃(≤300℃)，90%點327℃(≤355℃)，酸度6mgKOH/1000ml(≤100)，實際膠質68mg/100ml，水溶性酸或硫無(無)，灰分0.3%(≤0.3%)，10%蒸留物殘炭0.3%(≤0.3%)，內點80℃(≥65℃)。上述括號內的指標是輕柴油的國家標準，由此可知，全部達到國標。
重柴油及煤油現實用結果表明，性能優良。
裂化氣的主要組成為H219.92%，O20.13%，N20.44%，CO1.98%，CH420.35%，C2H421.05%C2H69.93%，C3H610.19%，C3H84.5%，C4H84.91%，C4H102.18%，反-C4H80.68%，順-C4H80.49%，汽、煤、柴油三種產品收率的總和高達70-78%，其比例可以根據需要以相當大的幅度進行調整。裂化氣收率10-12%，催化劑表面的積碳約占10%左右。
綜上所述，本發明達到了以廢塑料為原料在工業規模上連續生產系列石油產品的目的。產品質量達到國家規定的標準。液體產品收率高達70-78%。油品的種可以根據需要調整。催化劑來源廣泛，便宜易得，其費用僅占總成本的5%以下，以燃煤供熱，比燃氣燃油的成本大大降低。全過程基本無三廢排放。
權利要求
1.一種以廢塑料為原料生產石油系列產品的方法，其特征在于它由下列工藝步驟組成1)對廢塑料進行凈化，2)在常壓或略高于大氣壓和400-550℃下采用催化劑A對凈化后的塑料進行第一段催化裂化，3)分鎦第一段催化裂化的產物，4)在常壓或略高于常壓和300-380℃下，用催化劑B對鎦出物進行第二段催化裂化。5)精鎦第二段催化裂化產物。
2.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的廢塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚苯乙烯。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于分鎦后的全部重質餾分在第一段催化裂化釜腔內間接加熱后，再進行第二段催化裂化。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于分鎦后的重質餾分在第一段催化裂化釜腔內間接加熱后再進行第二段催化裂化，而一部分柴油以上的餾分直接進入精餾塔。
5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于將分鎦后的石腦油加氫精制后制成溶劑油。
6.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于分鎦后的液化氣一部分作為第二段催化裂化的燃料。
7.一種實施權利要求1所述方法的催化裂化釜，其特征在于是一臺帶煙氣夾套的燃煤鍋爐，煙氣從中心煙管27上升至擋板28，然后下降至夾套30的底部再返回夾套30的頂部經煙氣連接管32入煙囪21排出，一段催化裂化釜腔29內設置分鎦塔底重質分加熱器12，料封管8插入一段催化裂化釜腔29中。
8.實施權利要求1所述方法的廢塑料凈化裝置，其特征在于它由切斷機、除塵機、清洗機及擠干機組成，所述的除塵機及清洗機由圓梯臺內套筒構成，外筒固定，三個內筒由一個電機帶動同步旋轉。
全文摘要
一種以廢塑料為原料連續生產系列石油產品的工業方法，它由廢塑料凈化、第一段催化裂化及其產品的分鎦、第二段催化裂化及其產品的精鎦所構成。第一段溫度為400—550℃，常壓，采用催化劑A。第二段溫度為300—380℃，常壓，采用催化劑B或2MS-5。薄膜廢塑料的連續凈化裝置由切斷機、除塵機、清洗機及擠干機組成。第一段催化裂化釜是一個煙氣夾套燃煤鍋爐。本法催化劑便宜易得，加工成本低，液體產品收率高達70—78％，油品的品種易于調節，無三廢污染。
文檔編號C10G55/00GK1075328SQ9210084
公開日1993年8月18日 申請日期1992年2月12日 優先權日1992年2月12日
發明者趙太平, 閻平安 申請人:趙太平, 閻平安