[发明专利]一种热解-催化塑料制取烃类油与盐酸的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种热解-催化塑料的方法和装置，尤其涉及一种热解-催化含氯塑料制取烃类油与盐酸的方法和装置。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展，塑料制品的应用也越来越广，塑料的大量应用，例如大量包装塑料膜、塑料袋、以及一次性不可降解的塑料餐具的使用量激增，在给人们的生活带来许多方便的同时，也造成了非常严重的白色污染。日常生活中产生的大量的塑料垃圾亟需采取有效的方式处理，既要尽量减少环境污染，又要达到减量化的目的。

目前，采用废塑料裂解制取烃类油是回收废塑料、治理白色污染的有效途径。裂解制油有热裂解、催化裂解、热解-催化三种方式。热裂解投资少，工艺简单，但反应时间长、生产工艺粗糙、产品杂乱、出油率低，所得燃料油品中蜡含量高、品质差，主要为沸点范围较宽的烃类物质，其中汽油馏分和柴油馏分含量不高。催化裂解的反应速率快，工艺较为简单，投资较少，但是反应过程中有大量焦炭沉积于催化剂表面，使催化剂失活，因此催化剂用量大，而且裂解后的残渣与催化剂混合在一起，不利于催化剂的分离与回收。热解-催化法获得的烃类油的油品最好，克服了热裂解制得汽油和柴油品质不高的缺点，而且此法操作灵活，运行费用低，催化剂用量少，而且可以多次使用。所以热解-催化法被认为是一种较为理想的处理废塑料的方法。

但是，常规的热解-催化法在热解含氯塑料时，是在单一的反应器内进行，具有单一的温度区间，热解含氯量较大的聚氯乙烯(PVC)塑料时，气体产物中包含有大量的HCl气体，不但对反应设备有严重的腐蚀性，而且导致催化剂失活，影响催化剂的使用寿命，也影响热解气催化裂化后的油品质量，因此混合塑料一般要求不含含氯塑料，或者混合塑料要进行预处理，以脱去其中的PVC塑料。

与常规的热解-催化法不同的是，专利“用废旧聚烯烃塑料制造烃油的方法”(专利号：CN96116917.6)采用了单一裂解釜内低温热解与高温热解相结合的方法。废旧含氯塑料加入裂解釜后，先进行塑料的低温热解，温度范围为150-250℃，在此温度区间发生脱氯反应产生HCl气体，然后开启通往吸收塔的阀门，关闭通往催化室的阀门，HCl气体被吸收塔吸收制成盐酸，低温热解完成后，切换阀门，关闭通往吸收塔的阀门，开启通往催化室的阀门，高温裂解开始，加热温度至400-500℃，裂解产生气态烃，气态烃进入催化床在催化剂的作用下进一步催化裂解产生小分子裂解气，小分子裂解气经冷凝、分馏得到汽柴油。该技术解决了产物中盐酸腐蚀设备的问题，能够得到一定的汽、柴油，但是仍然存在下列问题：

(1)裂解釜热解过程间歇进行，先进行低温热解，低温热解完成后才能进行高温热解，不能同步进行，导致只能间歇性给料，塑料的热解量有限，热解的周期长，效率低下；

(2)低温热解与高温热解交替时需要频繁的切换阀门，带来一定的不便，也较难控制反应时间和反应进行的程度，在一定程度上限制其工业应用；

(3)裂解釜布置在烟道内，吸收烟气余热，为热解提供热量，但裂解釜外壁容易积灰和结焦，一旦结焦，导致传热恶化，增大传热阻力，釜内热量不足，影响热解的进行，需要定期的清理。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种简便高效、可连续操作的热解-催化塑料制取烃类油与盐酸的方法和装置。

技术方案：本发明的热解-催化塑料制取烃类油与盐酸的方法，将废旧塑料原料经破碎机破碎后，由螺旋给料器送入预装有石英砂的低温流化床内，所述废旧塑料原料包括聚氯乙烯和辅料，所述辅料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的任一种或组合；

热解启动时，从低温流化床底部的氮气进口通入N₂，加热床温至200～350℃，废旧塑料原料在低温流化床内发生脱氯反应，反应产生的气固两相产物包含一部分固体残渣，气固两相产物输送至低温旋风分离器分离，分离出的固体残渣经第一返料器返回到低温流化床内，分离的含有HCl的气体进入洗涤塔制备成盐酸，进入气体洗涤塔中的N₂从洗涤塔出口逸出，经风机增压后，从低温流化床底部的氮气回流口重新进入低温流化床内，实现N₂的循环；

低温流化床中的一部分固体残渣经第二返料器进入高温流化床，氮气与体积浓度为4％～10％的氧气在气体预热器内混合并预热至300℃后，经高温流化床底部的混合气进口送入高温流化床内，高温流化床的温度升高至400～500℃，反应产生的气固两相产物输送至高温旋风分离器分离，分离的固体颗粒经第三返料器返回到低温流化床内，分离的大分子气态烃类进入催化床制取烃类油。