專利名稱:一種制備聚烯烴蠟的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種制備高品質(zhì)聚烯烴蠟的方法。
背景技術(shù):
低分子聚烯烴在室溫下成為蠟狀,因此俗稱聚烯烴蠟,主要指聚乙烯蠟和聚丙烯蠟,被廣泛用于化工、輕工、食品等行業(yè)。全球的聚烯烴蠟?zāi)晗M(fèi)量約為33. 63萬t,而且仍在繼續(xù)增長。我國聚烯烴蠟生產(chǎn)規(guī)模不能滿足市場(chǎng)需求,尤其是高檔聚烯烴蠟基本依賴進(jìn)口,具有較大的市場(chǎng)空間。利用廢棄塑料制取高品質(zhì)聚烯烴蠟對(duì)于廢棄資源的回收利用、消除環(huán)境污染等具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。目前國內(nèi)通過廢棄塑料熱解制取聚烯烴蠟的方法,一般采用常規(guī)設(shè)備或是低成本的新型熱裂解裝置。如,專利(CN 101885857 A)采用螺桿擠出機(jī)、帶電加熱和攪拌的不銹鋼的裂解釜、帶攪拌器和冷卻夾套的不銹鋼的冷卻釜、上方敞開的不銹鋼的盛料箱、顎式粉碎機(jī)、真空泵、帶冷卻夾套的不銹鋼的裂解氣體回收釜、不銹鋼的裂解油貯存罐、不銹鋼的尾氣乳化罐的常規(guī)設(shè)備熱解廢舊塑料制取聚乙烯蠟。另一項(xiàng)專利(CN 2680664Y)公開了一種新型熱裂解聚乙烯制取蠟的裝置,該裝置包括熱解爐、熱解釜、熱交換器、燃燒器、攪拌器等設(shè)備。上述現(xiàn)有技術(shù)中廢棄塑料制取聚乙烯蠟的方法所需設(shè)備及工藝條件簡(jiǎn)易可行,滿足了中小型企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)的要求,但是所得到的聚乙烯蠟的品質(zhì)不高;由于廢棄塑料的回收涉及面廣,每批回收的成分也各不相同,裂解原料的隨機(jī)性也進(jìn)一步影響聚乙烯蠟的品質(zhì);廢棄塑料有較高黏度和低傳導(dǎo)性的特點(diǎn),這將對(duì)熱解反應(yīng)過程中傳熱及傳質(zhì)有很大影響;因此,現(xiàn)有技術(shù)方法存在著采用低成本簡(jiǎn)易設(shè)備熱解廢棄塑料制取的聚乙烯蠟品質(zhì)不高的問題與不足。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題與不足,本發(fā)明提供了一種制備高品質(zhì)聚烯烴蠟的方法,旨在通過常規(guī)設(shè)備、間歇裂解工藝解決廢棄塑料或樹脂原料的隨機(jī)性和低傳導(dǎo)性等自身不足,并提高裂解生成的聚烯烴蠟的品質(zhì)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種制備聚烯烴蠟的方法,包括如下步驟
1)將反應(yīng)原料置于反應(yīng)釜中,在真空條件下進(jìn)行熱裂解反應(yīng);
2)裂解產(chǎn)物降溫到沈0 335°C,排出氣體混合物;
3)反應(yīng)釜內(nèi)物料繼續(xù)降至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,液固分離,得到固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)
物;
4)液體產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)物。優(yōu)選的,所述反應(yīng)原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的
至少一種。
優(yōu)選的,所述反應(yīng)原料為含有10wt%以下的聚酯的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、 聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa,反應(yīng)溫度;340 450°C,反應(yīng) 10 2IOmin。優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C,反應(yīng)10 180min后,升溫至380 450°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C,反應(yīng)10 180min后,降溫至340 380°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。優(yōu)選的,步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種,溶劑與物料質(zhì)量比大于2。步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進(jìn)行冷凝,得到液態(tài)油和未冷凝的氣體,分別回收;冷卻器的溫度小于45°C。步驟3)所得固體產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解。上述制備方法中,熱裂解反應(yīng)既可以采用一段式反應(yīng)也可以采用兩段式反應(yīng),一段式熱裂解是指原料維持在反應(yīng)溫度下進(jìn)行裂解,兩段式熱裂解是指在裂解過程中使用兩種裂解溫度(包括先在較低溫度裂解后再在較高的溫度裂解,或是先在較高的溫度裂解后再在較低的溫度裂解),可以根據(jù)實(shí)際需要,采取不同的熱裂解反應(yīng)方式,得到不同產(chǎn)量、不同分子量、不同滴熔點(diǎn)的產(chǎn)物。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明以廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂為原料,制備得到高品質(zhì)的聚烯烴蠟產(chǎn)物,生產(chǎn)成本低,對(duì)設(shè)備的要求低;制備工藝所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可以分別收集,進(jìn)行循環(huán)利用,節(jié)能環(huán)保,適于推廣應(yīng)用。說明書附圖
圖1是本發(fā)明的一種制取高品質(zhì)聚烯烴蠟的方法的各設(shè)備的位置連接關(guān)系及工藝流程圖,閥1 反應(yīng)釜真空泵閥,閥2 反應(yīng)釜排氣閥,閥3 反應(yīng)釜放料閥,閥4 分離裝置放料閥。
具體實(shí)施例方式一種制備聚烯烴蠟的方法,包括如下步驟
1)將反應(yīng)原料置于反應(yīng)釜中,在真空條件下進(jìn)行熱裂解反應(yīng);
2)裂解產(chǎn)物降溫到沈0 335°C,排出氣體混合物;
3)反應(yīng)釜內(nèi)物料繼續(xù)降至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,液固分離,得到固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)
物;
4)液體產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)物。優(yōu)選的,所述反應(yīng)原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的
至少一種。優(yōu)選的,所述反應(yīng)原料為含有10wt%以下的聚酯的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、 聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0.005 0.095Mpa,反應(yīng)溫度;340 450°C,反應(yīng) 10 2IOmin。
優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C,反應(yīng)10 180min后,升溫至380 450°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。優(yōu)選的,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C,反應(yīng)10 180min后,降溫至340 380°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。優(yōu)選的,步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種,溶劑與物料質(zhì)量比大于2。步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進(jìn)行冷凝,得到液態(tài)油和未冷凝的氣體,分別回收;冷卻器的溫度小于45°C。步驟3)所得固體產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,但并不局限于此。下面各實(shí)施例中所用反應(yīng)原料是回收的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂。原料中可以含有不高于10襯%的聚酯。實(shí)施例1 產(chǎn)品聚乙烯蠟
原料高密度聚乙烯樹脂
設(shè)備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應(yīng)釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲(chǔ)罐、分離裝置、 蒸餾裝置,各設(shè)備位置及連接關(guān)系參閱圖1 制備步驟
1)在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的上述的高密度聚乙烯樹脂,密封反應(yīng)釜,開始加熱升溫,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至100°c,打開反應(yīng)釜真空泵閥1,開啟真空泵抽真空,當(dāng)真空度為 0. 095Mpa時(shí),關(guān)閉真空泵,繼續(xù)對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至200°C時(shí),開啟攪拌器,攪拌速度為90rpm,然后,升溫升至400°C,維持恒溫,反應(yīng)60min后停止反應(yīng),使用反應(yīng)釜的冷卻套管對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻降溫;
2)待反應(yīng)釜內(nèi)溫度冷卻至280°C時(shí),打開反應(yīng)釜排氣閥2,裂解產(chǎn)生的低分子碳?xì)浞肿油ㄟ^管道進(jìn)入到冷卻器,冷卻器出口溫度控制在45°C以下,低分子碳?xì)錃怏w冷凝成液態(tài)油進(jìn)入到燃料油儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存回收,未冷凝的低分子碳?xì)錃怏w通過管道進(jìn)入到裂解氣儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存;
3)反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,萃取用的溶劑為正己烷,溶劑與物料質(zhì)量比為4 :1,溶劑加入后與物料充分混合,通過管道進(jìn)入分離裝置進(jìn)行分離,分離得到的固體產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解,分離得到的液體產(chǎn)物經(jīng)過常壓蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)品,其中溶劑循環(huán)使用,溶劑蒸餾后所得的固體即為聚乙烯蠟,其產(chǎn)率為61. 2 wt%,分子量約為3372,滴熔點(diǎn)為115°C,取出,包裝,獲得聚乙烯蠟成品。實(shí)施例2 產(chǎn)品聚丙烯蠟原料聚丙烯樹脂
設(shè)備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應(yīng)釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲(chǔ)罐、分離裝置、 蒸餾裝置,各設(shè)備位置及連接關(guān)系參閱圖1 ; 反應(yīng)步驟
1)在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的上述的聚丙烯樹脂,密封反應(yīng)釜,開始加熱升溫,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至100°c,打開反應(yīng)釜真空泵閥1,開啟真空泵抽真空,當(dāng)真空度為0. 05Mpa時(shí),關(guān)閉真空泵,繼續(xù)對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至200°C時(shí),開啟攪拌器,攪拌速度為 90rpm,繼續(xù)升溫至340°C,恒溫反應(yīng)210min后,使用反應(yīng)釜的冷卻套管對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻降溫;
2)待反應(yīng)釜內(nèi)溫度冷卻至335°C時(shí),打開反應(yīng)釜排氣閥2,裂解產(chǎn)生的低分子碳?xì)浞肿油ㄟ^管道進(jìn)入到冷卻器,冷卻器的出口溫度控制在40°C以下,低分子碳?xì)錃怏w冷凝成液態(tài)油進(jìn)入到燃料油儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存回收,未冷凝的低分子碳?xì)錃怏w通過管道進(jìn)入到裂解氣儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存;
3)反應(yīng)釜內(nèi)物料繼續(xù)冷卻至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,萃取用的溶劑為四氫呋喃,溶劑與物料質(zhì)量比為2. 1 :1,溶劑加入后與物料充分混合,通過管道進(jìn)入分離裝置進(jìn)行分離, 分離得到的固體產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解;分離得到的液體產(chǎn)物經(jīng)過減壓蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)品,其中溶劑循環(huán)使用,目標(biāo)產(chǎn)品即為聚丙烯蠟,其產(chǎn)率為 49.4 wt%,分子量的主要范圍為肪49,滴熔點(diǎn)為135°C,取出,包裝,獲得聚丙烯蠟成品。實(shí)施例3
產(chǎn)品聚烯烴蠟
原料聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂
設(shè)備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應(yīng)釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲(chǔ)罐、分離裝置、 蒸餾裝置,各設(shè)備位置及連接關(guān)系參閱圖1 ;
反應(yīng)步驟
1)在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的聚丙烯樹脂與聚乙烯樹脂,其質(zhì)量比為1:1,密封反應(yīng)釜, 開始加熱升溫,待反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)溫度升至100°c,打開反應(yīng)釜真空泵閥1,開啟真空泵抽真空,當(dāng)真空度為0. 005Mpa時(shí),關(guān)閉真空泵,繼續(xù)對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱,隨后,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至200°C時(shí),開啟攪拌器,攪拌速度90rpm,繼續(xù)升溫到450°C,恒溫反應(yīng)10分鐘后,反應(yīng)釜的冷卻套管中通入冷卻水降溫到340°C,恒溫反應(yīng)150分鐘;
2)待反應(yīng)完畢,降溫到300°C,打開反應(yīng)釜排氣閥2,裂解產(chǎn)生的低分子碳?xì)浞肿油ㄟ^管道進(jìn)入到冷卻器,冷卻器出口溫度控制在40以下。C,低分子碳?xì)錃怏w冷凝成液態(tài)油進(jìn)入到燃料油儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存回收,未冷凝的低分子碳?xì)錃怏w通過管道進(jìn)入到裂解氣儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存;
3)反應(yīng)釜繼續(xù)冷卻至室溫;打開反應(yīng)釜加入質(zhì)量比1:1四氫呋喃和環(huán)己烷混合溶劑, 溶劑與物料質(zhì)量比為5 :1,溶劑加入后與物料充分混合,通過管道進(jìn)入分離裝置進(jìn)行分離, 不溶解部分經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解,萃取分離后得到液體產(chǎn)物經(jīng)過常壓蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)品,其中溶劑循環(huán)使用,目標(biāo)產(chǎn)品即為聚烯烴蠟,其產(chǎn)率為51. 2 wt%,分子量約為5120,滴熔點(diǎn)為1M°C,取出,包裝,獲得聚烯烴蠟成品。實(shí)施例4
產(chǎn)品聚烯烴蠟
原料廢棄的聚丙烯塑料和聚乙烯塑料,質(zhì)量比例1:1,聚酯含量10%
設(shè)備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應(yīng)釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲(chǔ)罐、分離裝置、 蒸餾裝置,各設(shè)備位置及連接關(guān)系參閱圖1 ;
反應(yīng)步驟
1)在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的廢棄的聚丙烯塑料和聚乙烯塑料,質(zhì)量比例1:1,聚酯含量10%,密封反應(yīng)釜,開始加熱升溫,待反應(yīng)釜內(nèi)介質(zhì)溫度升至100°C,打開反應(yīng)釜真空泵閥1,開啟真空泵抽真空,當(dāng)真空度為0. 025Mpa時(shí),關(guān)閉真空泵,繼續(xù)對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱,隨后,待反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至200°C時(shí),開啟攪拌器,攪拌速度90rpm,繼續(xù)升溫到340°C,恒溫反應(yīng)150分鐘后,繼續(xù)加熱至450°C,恒溫反應(yīng)lOmin。2)待反應(yīng)完畢,降溫到290°C,打開反應(yīng)釜排氣閥2,裂解產(chǎn)生的低分子碳?xì)浞肿油ㄟ^管道進(jìn)入到冷卻器,冷卻器出口溫度控制在40以下。C,低分子碳?xì)錃怏w冷凝成液態(tài)油進(jìn)入到燃料油儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存回收,未冷凝的低分子碳?xì)錃怏w通過管道進(jìn)入到裂解氣儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存;
3)反應(yīng)釜繼續(xù)冷卻至室溫;打開反應(yīng)釜加入質(zhì)量比1:2的四氫呋喃和環(huán)己烷混合溶劑,溶劑與物料質(zhì)量比為6 :1,溶劑加入后與物料充分混合,通過管道進(jìn)入分離裝置進(jìn)行分離,不溶解部分經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解,萃取分離后得到液體產(chǎn)物經(jīng)過常壓蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)品,其中溶劑循環(huán)使用,目標(biāo)產(chǎn)品即為聚烯烴蠟,其產(chǎn)率為 43. 3wt%,分子量約為4877,滴熔點(diǎn)為121°C,取出,包裝,獲得聚烯烴蠟成品。以上實(shí)施例僅為介紹本發(fā)明的優(yōu)選案例,根據(jù)本發(fā)明的制備方法,除了可用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂或其混合物作為反應(yīng)原料外,還可用利用廢棄的聚乙烯塑料、聚丙烯塑料或其混合物作為反應(yīng)原料進(jìn)行制備,均可得到高品質(zhì)的聚烯烴蠟。以聚乙烯為原料得到的是聚乙烯蠟,以聚丙烯為原料得到的是聚丙烯蠟,混合原料得到的是聚烯烴蠟。因此,對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,在不背離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)所進(jìn)行的任何顯而易見的變化和改進(jìn),都應(yīng)被視為本發(fā)明的一部分。
權(quán)利要求
1.一種制備聚烯烴蠟的方法,包括如下步驟1)將反應(yīng)原料置于反應(yīng)釜中,在真空條件下進(jìn)行熱裂解反應(yīng);2)裂解產(chǎn)物降溫到沈0 335°C,排出氣體混合物;3)反應(yīng)釜內(nèi)物料繼續(xù)降至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,液固分離,得到固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物;4)液體產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟1)所述反應(yīng)原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa,反應(yīng)溫度340 450°C,反應(yīng)10 210min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C,反應(yīng)10 180min后,升溫至 380 450°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟1)熱裂解反應(yīng)的條件為開始反應(yīng)真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C,反應(yīng)10 180min后,降溫至 340 380°C,繼續(xù)反應(yīng)10 180min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種,溶劑與物料質(zhì)量比大于2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進(jìn)行冷凝,得到液態(tài)油和未冷凝的氣體,分別回收;冷卻器的溫度小于 45 "C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備聚烯烴蠟的方法,其特征在于,步驟3)所得固體產(chǎn)物經(jīng)過簡(jiǎn)單除渣后,與原料混合,進(jìn)入下一輪裂解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備聚烯烴蠟的方法,包括如下步驟包括如下步驟1)將反應(yīng)原料置于反應(yīng)釜中,在真空條件下進(jìn)行熱裂解反應(yīng);2)裂解產(chǎn)物降溫到260~335℃,排出氣體混合物;3)反應(yīng)釜內(nèi)物料繼續(xù)降至室溫,加入溶劑進(jìn)行萃取,液固分離,得到固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物;4)液體產(chǎn)物經(jīng)過蒸餾得到溶劑和目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明以聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂為原料,制備得到高品質(zhì)的聚烯烴蠟產(chǎn)物,生產(chǎn)成本低,對(duì)設(shè)備的要求低;制備工藝所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物可以分別收集,進(jìn)行循環(huán)利用,節(jié)能環(huán)保,適于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08J11/10GK102504330SQ201110327379
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者丁飛, 張海榮, 李潔, 熊蓮, 羅彩容, 陳新德, 黃超 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所