[发明专利]一种高分子聚合废物热解制油工艺方法及装置

说明书

本发明公开了一种高分子聚合废物热解制油工艺方法及装置，包括将高分子聚合废物通过挤压机挤出后与床料混合送入固定床热解反应器进行热解反应，产生的高温油气经旋风分离器脱除飞灰后与氮气进行换热，然后进入余热锅炉回收热能并经气液分离，液体送入粗油罐储存，气体进一步冷凝制得粗油；燃料在惰性气体发生器中燃烧产生贫氧热风并送入固定床热解反应器与混合料充分接触，为热解反应提供热量；废渣经降温、筛分后回收床料重复利用。本发明通过将高分子聚合废物挤压后除氯脱酸，解决了反应系统由于热解产生的氯和酸性气带来的腐蚀性问题，采取多段供热方式保证了反应器中的热解温度，解决了高分子聚合废物导热性差，反应受热不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及高分子废物处理技术领域，具体为一种高分子聚合废物热解制油工艺方法及热解制油装置。

背景技术

高分子聚合物广泛应用于我们的日常生活，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETE)，通常用于制作软饮料的瓶子，如矿泉水瓶和果汁瓶等，高密度聚乙烯(HDPE)，用于制作牛奶瓶、沐浴露瓶和洗涤剂瓶子等，聚氯乙烯，用于制作糖果和水果的托盘、塑料包装和食品保鲜膜等，低密度聚乙烯(LDPE)，用于制作一些瓶子、购物袋和高强度袋子以及一些其他包装薄膜，聚丙烯(PP)，用于制作家电、行李箱、玩具以及车辆的一些内衬和外缘结构，聚苯乙烯(PS)，主要用于制作玩具、硬质包装和化妆品袋子等等，日常生活中产生的高分子聚合废物(废塑料、废轮胎等)，由于其难于降解给环境带来很大压力，形成的污染已成为人类急需治理的重大环境污染问题。

目前国内外对高分子聚合废物的治理，主要采取填埋、焚烧回收热能、熔融再生和热解转化等形式，其中，热解转化可将高分子聚合废物转化为具有利用价值的工业原料或燃料油，不仅可以消除环境污染，还可实现资源的可持续性发展利用，是治理“白色污染”的有效途径，被认为是最有前途的资源回收方法，近年来国内外对高分子聚合废物热解炼制燃料油的技术，主要包括热裂解、催化裂解、热解-催化改质、催化裂解-催化改质四种方式。

热裂解法是将高分子聚合废物置于热解反应器中并在无氧或少氧的条件下直接加热，使C-C键和C-H键断裂得到不同长度的分子烃类，经过进一步分馏后重到不同类型的燃料油。不同类型的高分子聚合废物具有不同的热裂解温度，直接加热法所获得的重油比例一般大于轻质油。热解法反应所需的反应温度较高，反应时间长，对设备等硬件设施的要求也很严格，液体产油率低，且在反应过程中易生成石蜡和烯烃，使管路堵塞，产物油品品质差、辛烷值低，但热裂解法有其独特的优点，只要有合适的工艺条件和设备，也能取得很好的效果。

催化裂解法是将催化剂和高分子聚合废物混合后置于热解反应器中加热裂解制液体油，使用的催化剂通常为固体酸类催化剂。这类催化剂在反应过程中易于形成H⁺，其热解反应机理符合碳正离子理论。高分子聚合废物在高温加热的条件下发生裂解，产生长碳链的烯烃，然后烯烃从催化剂表面获取H⁺而形成正碳离子，正碳离子先断裂成为伯、仲碳离子，然后异构化形成更加稳定的叔正碳离子，最后稳定的叔正碳离子将H⁺还给催化剂，本身变成烯烃。催化剂是高分子聚合废物催化裂解炼油的关键技术，不同的催化剂对工艺要求不同，是限制高分子聚合废物催化裂解炼油技术发展的重要因素。催化剂最大的特点是降低反应温度，提高反应速率，缩短反应时间，同时有选择性地使产物异构化、芳构化，提高液体产生的收率，并得到较高品质的汽油。但反应过程中催化剂与原料混合在一起，高分子聚合废物中泥沙及裂解产生的炭渣覆盖在催化剂表面，使之容易失去活性且不容易回收，从而增加运行成本。

热解催化改质法是指先将高分子聚合废物在无氧或缺氧的状态下加热熔融裂解成气态，然后将热裂解气通入到装有催化剂的催化管中进行催化改质的过程。热解产物在催化改质的过程中，发生了烷烃异构化、环构化、烯烃芳构化等反应，从而提高汽油馏分辛烷值。高分子聚合废物热裂解产物中重质组分较多，热解-催化改质可以增加燃料油中的轻质组分，减少重质组分，提高了燃料油的品质。相比于热裂解催化剂，改质催化剂用量少，且可回收重复便用，大大降低了成本，是目前比较流行的工艺方法。