[发明专利]混合型废塑料连续催化裂解生产燃油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废塑料裂解生产燃油的工艺，具体是采用催化热裂解与热裂解催化改质相结合的二段复合催化工艺，将从垃圾中获得的混合型废塑料制备燃油的方法。

背景技术

人们日常生活垃圾中产生的大量废旧塑料严重危害人类的生存环境，被称之为“白色垃圾”，白色垃圾也是各国政府最头痛的环境治理难题。近十年来有许多关于利用废塑料裂解制燃料油的方法报道，国内也建立了不少废塑料裂解制燃料油装置，但现有技术存在着以下几方面的明显不足：A、废塑料裂解汽化成油工艺都为间隙或半间隙釜式操作过程，不能形成连续化作业，裂解温度难于正确控制，再者升温降温过程能耗大，工艺设备简陋，安全性差，操作复杂，并易于产生二次污染。B、由于间隙釜式方法的工艺条件难于适应成分复杂的废塑料裂解，产生油品存在质量不稳定的问题，往往只能作为锅炉燃油等低档次产品。C、单釜式裂解使用单一功能固体酸或廉价的白土(活性二氧化硅)作为催化剂，废塑料裂解产物分布范围太宽，产生大量重油和气体，轻质油比率低，尤其对混合废塑料裂解油化更难于控制。D、国内外同类废塑料裂解油化工艺对处理废塑料预选和预处理要求严格，如废塑料需要进行分类、清洗、烘干；部分工艺需要高温加氢或加压下进行裂解。

发明内容

本发明的目的是公开一种将混合型废塑料经过催化裂解制备成燃油的工艺，本发明的混合型废塑料是成分复杂的混合废塑料，用本发明的工艺可以形成连续操作，且安全，无二次污染，能耗低，油品收率高，质量稳定。

为了达到上述目的，本发明将混合型废塑料的清洗、烘干等预处理直接在全封闭二段复合催化连续化运行中进行，本发明先经过第一段热裂解工艺将废塑料催化裂解产生粗油，再经过第二段催化裂化精制工艺对第一段产生的裂解气进行二次催化裂解反应和改质反应。经过无数次的实验，找到了二级复合催化生产质量稳定的燃油的控制条件。具体的工艺和条件如下：

第一步，构件全封闭二级复合催化连续化运行装置，第一级热裂解设备采用具有辅助传动的流态化管式床，管式床的管外用废塑料炼油产生可燃气体燃烧产生的热气流加热，分二个温度段加热，并具有四周幅射传热功能，管式床中心轴设置传动装置，传动装置上固结近壁式刮刀，刮刀带动物料慢速移动，物料的移动速度按需要调节，保证脱水与裂解的完全，管式床垂直方向微倾10-15度放置；第二级选用催化裂化改质的流化床反应器，该流化床反应器为提升管反应器，通过管道与第一级流态化管式床的管内连接，以实现连续运行工艺过程。

第二步，预先将收集的组成复杂的混合型废塑料粉碎到20厘米以下。然后按照废塑料∶催化剂粉末＝100份重量∶(1～3)份重量量取，接着，通过带有搅拌的加料斗，边混合边连续均匀将粉碎的废塑料与催化剂粉末一起加入管式床顶端的入口，经过管式床150-250℃较低温度前段时，在升温中将含有少量生物质与杂物的废塑料进行脱水，然后在350-400℃温度中段和无氧环境及催化剂作用下，废塑料裂解转化成低分子量烃类而汽化，并与准备进入二级催化裂化改质反应器的管内的冷的粗油进行热交换后，冷凝后进入油分水器，在油水分离器中除水后，粗油放入粗油贮罐，气相部分作为燃烧气输出使用，最后传动装置在冷却后段的出口将焦碳和不分解物固体连续刮出，完成废塑料裂解汽化过程。所述的催化剂是一种廉价的酸性白士或蒙脱土。

第三步，粗油贮罐中的粗油经与第二步的一段裂解过程的产物进行热交换后进入二级催化裂化改质流化床反应器，在温度380-400℃、压力1.0～5.0bar，催化反应空速WHSV 0.2-2.0h^-1条件下，在REY分子筛或稀土USY催化剂的催化裂化作用下，将液相粗油中重组分进一步催化裂解成为更小分子，并将石蜡和烯烃成份转化成为大量的异构烷烃和芳烃，使粗油转变成为较理想的汽柴油组分，汽柴油馏分相对于粗油收率可达82％以上。

第四步，将催化裂化产物汽柴油输入热交换器，将温度降低到50℃，再进入后续的蒸馏釜进行分馏，将低于100℃的馏分进入冷凝器冷凝后得到成品汽油；柴油馏分进入柴油储罐；重油馏分重返粗油储罐；从冷凝器回收的轻烃气通过轻烃气管送入到工业炉内燃烧。

本发明的工艺具有如下显著的技术效果：

1.由于本发明采用了全封闭二段常压复合催化连续化运行装置，因此形成连续操作，且安全，无二次污染，能耗低，裂解可控性好、合格燃油出油率按废塑料计可达66％以上，油品质量好，汽油为90号，柴油为O号至-20号，质量稳定。