[发明专利]用于制造石油产品的方法、设备、控制器和系统

说明书

本发明描述了用于热解制造石油产品的混合塑料原料的方法和设备。在一个例子中，一种用于制造石油产品的方法包括将混合聚合物材料的原料装入反应器设备。在使原料在无氧操作中前进穿过所述反应器设备的同时向所述原料施加热。通过控制所述反应器容器内的温度梯度来控制输入至所述反应器设备的能量以制造石油气体产品。该方法涉及受控的包括裂化和重组反应的现场化学反应，以在反应器容器中将原料的固体含烃部分转化成熔融流体和气体，并制造排出反应器容器的气态石油产品。来自于热解方法的被分离的固体残渣也被从反应容器排出。

相关申请的相互参照

本申请要求2017年3月29日提交的、申请号为15/473,569、名称为“用于制造石油产品的方法、设备、控制器和系统”的美国发明申请以及2016年3月30日提交的申请号为62/315,639、名称为“用于制造石油产品的热解方法、设备和系统”的美国临时申请的权益，其所有内容以引用方式并入。

技术领域

本发明一般涉及从包含聚合物的原料(feedstock)制造石油产品的方法、设备和系统，以及实现该方法的设备和系统。本发明还涉及管控该制造石油产品的方法的控制器。

背景技术

在石油工业，商业上可行的液体产品由各种各样的原材料制造。这些材料必须有效地转化并具有稳定的质量以满足市场价格和质量要求。塑料废料通常在垃圾填埋场进行处理或焚烧以获得热值，因为对聚合物进行经济地分类以及稳定地将材料转化成可替代的(fungible)液体产品存在困难。垃圾填埋和焚烧对于该能量充足的原料而言都会带来环境危害以及低价值和/或高成本的解决方案。

热解法(pyrolysis process)是热分解法(thermal decomposition)的一个例子，其已经在将塑料废料流有效地转化成能够随后凝结成液体以进一步加工成石油产品和石化产品方面显示出具有前景。热解技术一直不能够将废料流中的所有塑料进行转化，从而需要在原料准备过程中进行某种程度的分拣，因此降低了经济可行性。另外，由于塑料废料流的变化，许多热解技术一直不能够制造稳定的可升级为能够一贯地达到需要的工业规格的最终产品。此类不合规格的产品需要进一步的消耗大量能量的加工，从而进一步降低经济可行性。

虽然目前存在若干种用于产生石油产品的方法，但这些方法在能耗、产品产率和所制造的产品质量方面存在缺陷。

发明内容

在本发明的一个方面，一种用于制造石油产品的方法包括：将包含混合聚合物材料的原料装入反应器设备的反应器容器中；在使原料在无氧操作中前进通过所述反应器设备的同时向所述反应器容器施加热；控制输入至所述反应器容器的能量并控制所述反应器容器内的温度梯度以制造可凝结的(condensable)石油气体产品。制造可凝结的石油气体产品的方法包括被管控以在所述反应器容器中将原料转化成固体惰性残渣，熔融流体和气体，以及制造排出所述反应器容器的可凝结的石油气体产品的现场(in situ)化学反应。

在本发明的另一方面，一种用于制造石油产品的方法包括：将包含混合聚合物材料的原料装入具有多个连续的(sequential)反应器区的反应器设备中；在使所述原料和从所述原料产生的产品前进穿过所述反应器设备的同时向所述反应器容器施加热；独立地控制输入至所述反应器设备的所述多个连续的反应器区的每一个区的热能并控制所述反应器设备的所述多个连续的反应器区的每一个区中的温度梯度。

在本发明的另一方面，一种用于实现混合聚合物材料的热裂化的反应器设备包括反应器容器，环绕所述反应器容器的外护罩(outer shroud)，限定出在所述反应器设备的所述反应器容器和所述外护罩之间的输送废气的通道或送气室(plenum)。在另一个示例性实施方式中，反应器设备包括在所述反应器容器和所述外护罩之间延伸的内壁，以限定出第一反应器区的第一通道和第二反应器区的第二通道或送气室，以在所述反应器设备的所述反应器容器和所述外护罩之间分别输送废气。