[发明专利]催化剂降落式裂解反应油化设备以及利用该设备制备汽油、轻油的方法

说明书

技术领域

本发明是关于以废合成树脂为原料的催化剂降落式裂解反应器及利用该反应器制备汽油、轻油的方法。

具体地讲，本发明是关于高分子热裂解反应技术(韩国特许第191075号：利用废乙烯的汽油及柴油的制备方法及其装置)和利用镍、铜、氧化铝催化剂及氧分解的技术(韩国专利第288731号：利用废乙烯和废塑料的汽油及柴油的制备方法及其装置)的改良。

背景技术

一般来讲，废树脂脱氢是指将废树脂分子内的氢原子进行分离，以减少原料中氢的含量。废树脂经脱氢、油化后，所生成的油的数量及质量变化如下。

废合成树脂脱氢后，一经油化，在产生大量的芳香族物质尤其是苯类物质的同时，还产生大量的烯烃。这样的物质易碳化，所以原料转化成油的比率降低，降低了所生成油的品质。为什么脱氢会导致油品质量的下降？首先是考察一下韩国的油品质量标准。在2001年01月01日开始实施的汽油质量标准中规定：芳香族化合物的含量在35％(体积)以下，苯含量在2％(体积)以下，烯烃含量在23％(体积)以下。

汽油中芳香族物质、苯、烯烃之类的物质含量越多，那么汽车尾气中致癌物质的含量也越多；轻油中含有如上所述的物质过多，则轻油的十六烷指数降低，原料会不完全燃烧，尾气中产生较多的致癌物质。从这一点看，我们认为今后世界各国为了大气环境问题，仍会继续提高该质量标准。

现在据说在众多的废树脂油化业界生产汽油、柴油及轻油等。分析一下由废树脂油化设备生产的油的组分可知，不能同时生产柴油和轻油。我们知道，柴油是在汽油之后馏出的油分，其沸点范围在160～325℃左右，轻油的沸点是220～370℃左右，在柴油之后馏出。考察柴油和轻油的沸点范围，在柴油油分中含有一定量的轻油成分，在轻油中含有一定量的柴油成分。在轻油中，沸点小于300℃的油分的含量对燃料消耗率有决定性的作用。

沸点小于300℃油分的含量越多，发动机的油消耗量就减少，一般300℃的馏出量必须在50％以下。为此，同时生产柴油和轻油时轻油的质量下降，难以生产符合质量标准的轻油。

废树脂的熔融方法：热裂解方法已经用物理化学方法进行了论述，由于废树脂是高分子烃，其分子量极大。从其热裂解特性看，烃的分子量越大，在一定的温度条件下就越容易切断碳之间的结合键，变成低分子。

更准确地讲，废合成树脂的高分子烃在200℃时切断碳之间的结合键，而且温度越高，切断越快。

由上述理论和实践可知，废合成树脂的高分子烃在温度升至350～370℃时，产生激烈的热裂解反应，生成的物质主要是甲烷、乙烷、乙烯等气体和汽油油分、轻油油分。热裂解反应所得的油品质量低，极难用作发动机燃料。因此，废合成树脂熔融液的温度升温至350～370℃时，热裂解所得的多是低品位的油品。

利用流化床催化裂解反应器，可适合废合成树脂的高分子油化设备的如下所述的基本条件。

这一条件是压力平衡问题。为了流化床催化裂解反应器的安全运行，最好在常压条件下进行。为达到常压条件，精馏塔和流化床催化裂解反应器之间必定产生压力。压力产生的主要原因是精馏塔。如今在众多的废合成树脂高分子油化业界中，所使用的精馏塔的塔板形式是ASPEN形式。这种形式的精馏塔在塔的底部有一定大小的压力产生，因此这种形式的精馏塔不适合用于流化床催化裂化反应器。

发明内容

采用热裂解废合成树脂的方法所得的汽油辛烷值低，分类性质尤其是10％的馏出温度和50％的馏出温度高，难以解决汽车的启动性和加速性问题；而轻油中基本上没有异构化的物质，不能解决冬季轻油的流动性问题。热裂解反应器处理原料的速度慢，油品的收率低，炭的产生量多，而且污泥的处理问题产生二次污染。为克服热裂解反应方法的缺陷，我们发明了催化剂降落式废合成树脂裂解反应器。

在本发明的废合成树脂催化裂解反应器中，高效率油化装置以废树脂及废油为基本原料，采用强酸性固体催化剂(一种铝硅酸盐)，仅在数秒内将原料油化，因此碳的生成量极少，收率高，而且由于使用酸性催化剂，生成油品的质量好，可用作发动机用汽油和轻油。裂解反应所必需的热量由在催化剂上形成遮盖层的炭的燃烧热获得，因而可连续地大量生产。采用适合废合成树脂油化设备的固体酸催化剂后可生产优质的汽油油分和优质的轻油油分，其理论根据何在？