專利名稱：廢聚苯乙烯塑料的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子合成材料廢料的處理技術(shù)，更具體地說，是一種廢聚苯乙烯塑料的回收利用方法。
近年來，高分子合成材料的應(yīng)用越來越廣泛，每天要排出大量的廢棄物，在這些廢棄物中大量的是質(zhì)輕體積大的塑料制品，其中就包括聚苯乙烯塑料制品。為了解決環(huán)境污染且又不造成資源浪費，世界各國都在進行廢舊高分子材料的回收利用的研究工作，并有大量的報道，其中對用途廣泛的聚苯乙烯塑料的回收利用，有的就是采用熱裂化或/和催化裂化的方法回收苯乙烯或其它物料。例如公開號為CN1039577A的專利申請，提出將粉碎后的廢聚苯乙烯，用螺旋推進加料器將其投入到放置有金屬氧化物催化劑的裂解釜內(nèi)，在350℃下進行裂解反應(yīng)。CN93118016.3中國專利提出的方法，是將廢塑料和銅粉催化劑在裂解爐中發(fā)生裂解反應(yīng)，裂解產(chǎn)物再進行精餾，可得到符合使用要求的苯乙烯產(chǎn)品。上述兩種典型的方法是固體進料，無論是手工或是螺旋推進，進料量都很小，而且由于聚苯乙烯泡沫塑料熱傳導性差，不易液化，加熱也不易均勻，會導致裂解爐內(nèi)局部高溫產(chǎn)生結(jié)焦，使設(shè)備操作不穩(wěn)定，能耗也高；另外有些雜物進入裂解爐后，堵塞管線或爐底排出口。日本公開特許JP49099326提出采用銅粉催化劑，將聚苯乙烯的苯溶液加入裂解反應(yīng)器內(nèi)，在300℃下通入水蒸汽，該聚苯乙烯回收率低，僅有58.3％，苯作溶劑成本太高。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提出一種處理量大、不易產(chǎn)生結(jié)焦、苯乙烯收率高的廢聚苯乙烯的回收利用方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的主要技術(shù)方案將粉碎后的廢聚苯乙烯先溶解成液體，再進行兩次催化裂解，蒸發(fā)塔處理，最后經(jīng)精餾即得到所需的產(chǎn)物。本發(fā)明的處理方法包括以下步驟1.除去包括砂石、金屬在內(nèi)的雜物的廢聚苯乙烯塑料，經(jīng)粉碎機粉碎后通過孔直徑為10～20mm篩板進行篩選；2.將(1)步篩選的廢塑料輸入盛有溶劑且裝有攪拌器的溶解槽中，在攪拌下使其充分溶解，經(jīng)沉淀后得到溶解液，攜帶進來的少部分雜物沉淀在溶解槽的底部；3.由(2)步制得的溶解液送至安裝有攪拌器的裂解爐中，與含分子篩的Y～9型裂化催化劑接觸并發(fā)生裂解反應(yīng)，反應(yīng)條件攪拌速度43～59轉(zhuǎn)/分、溫度250～400℃、壓力-0.1～0.6MPa、時間1～5小時。裂解反應(yīng)得到氣態(tài)產(chǎn)物和重焦油，重焦油排出裝置用作燃料或防水涂料基料，所述的催化劑的加入量是溶解液的0.1～10％；4.將(3)步得到的氣相產(chǎn)物直接通過氣相裂解反應(yīng)器，在溫度150～250℃、壓力-0.1～0.6MPa、進料速度0.4～0.8噸/小時的條件下與催化劑接觸，發(fā)生二次裂解，得到二次裂解氣，所述的催化劑是含分子篩的Y-9和偏Y-15混合催化劑，其重量比為25～35∶75～65，所述的氣相產(chǎn)物與催化劑氣固重量比為1∶3～5；5.將(4)步二次裂解氣輸入蒸發(fā)塔，蒸發(fā)塔的操作條件溫度25～250℃、壓力-0.1～0.6MPa、進料量0.1～10噸/小時，裂解氣中的混合苯、苯乙烯和部分輕焦油在塔頂冷凝得到裂解液，塔底輕焦油返回(2)步溶解罐作為溶劑循環(huán)使用；6.(5)步的裂解液經(jīng)精餾后得到的混合苯和苯乙烯分別進入產(chǎn)品罐，輕焦油返回(2)步溶解罐循環(huán)使用。
本發(fā)明步驟(2)所述的溶劑包括苯乙烯焦油、混合芳烴以及本發(fā)明步驟(5)和步驟(6)生成的輕焦油或它們的混合物，最好是苯乙烯焦油或本發(fā)明系統(tǒng)得到的輕焦油，其加入量為廢塑料與溶劑的重量比1∶1～3。在溶解過程中除了攪拌外，還可以加熱，通常溫度為30-150℃。所述的溶解槽是中國專利申請?zhí)枮?9204787.0的“廢舊塑料溶解槽”。
本發(fā)明步驟(3)所述的裂解爐，是中國專利申請?zhí)枮榈?9205087.1“廢舊塑料裂解爐”，該裂解爐的特點是在攪拌器上安裝有與爐底內(nèi)壁間隙很小的可活動的拖板，加快熱傳遞和裂解，防止爐底結(jié)焦，比專利號93118026.3所述的錨式帶刮板的攪拌器的效果還好。裂解所采用的催化劑是山東周村催化劑廠生產(chǎn)的牌號為Y～9催化劑，該催化劑含有分子篩，是石油加工用的催化劑。
本發(fā)明步驟(4)所述的氣相裂解器，是中國專利申請?zhí)枮?9205088·X的“一種低分子聚合物氣態(tài)催化裂解裝置”，其處理能力與步驟(3)所述的裂解爐得到的裂解氣相匹配。氣相裂解所用的催化劑為山東周村催化劑廠生產(chǎn)的牌號為Y-9和偏Y-15的混合催化劑，它們是一種含分子篩的用于石油加工中的重油裂化催化劑，可使步驟(3)生成的裂解氣中的重餾分進一步裂化，減少裂解氣中的輕焦油含量，從而減輕精餾塔的負荷量，提高混合苯及苯乙烯的產(chǎn)率。
本發(fā)明步驟(5)所述的蒸發(fā)塔是一種雙層夾套式且內(nèi)置盤管，可用水蒸汽加熱的常用設(shè)備。
本發(fā)明步驟(6)所述的精餾方法采用中國專利號為93118182.8的專利技術(shù)，即兩塔精餾系統(tǒng)，在第二精餾塔塔頂?shù)玫胶?9.0％以上的苯乙烯產(chǎn)品，塔底釜液為比苯乙烯沸點高的副產(chǎn)品和輕焦油。
本發(fā)明的主要優(yōu)點和效果本發(fā)明由于將廢塑料先溶解成液體狀態(tài)后進料，這樣比干進料和熔融狀態(tài)進料方式的工效要提高2.5～4倍，在同一樣的條件下，干進料的裂解爐處理能力是0.05～0.2噸/小時，液態(tài)進料為0.2～0.5噸/小時；本發(fā)明由于裂解爐采用拖板式的攪拌器，加熱均均，爐低不易結(jié)焦，爐子操作穩(wěn)定，裂解爐正常使用時間由干進料時的72小時，提高到288小時，清爐時間由原來3天一次，提高到12、天一次；本發(fā)明由于增加氣相裂解過程，可使裂解爐生成的含有15％混合苯、40％苯乙烯及45％輕焦油的裂解氣在氣相裂解器二次裂解，使二次裂解氣中的混合苯含量提高到20％、苯乙烯提高到50％、輕焦油減少到30％；本發(fā)明由于采用蒸發(fā)塔處理裂解氣，使裂解氣中的焦油由原來的30％降至10～15％，從而也使后續(xù)精餾工序負荷減輕，處理量提高了1.5～2倍?？傊?，本發(fā)明的處理方法操作穩(wěn)定，增加處理量，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，減小輕焦油量，輕焦油可循環(huán)使用，具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
下面用實施例進一步說明本發(fā)明的特點。
實例1將用粉碎機(轉(zhuǎn)速3450轉(zhuǎn)/分、破碎速度5kg/min)粉碎并用孔直徑為10～20mm篩板篩分后的廢聚苯乙烯13噸，加到容量為60m3的溶解罐中，溶解罐盛有重芳烴含量為20％的苯乙烯焦油39噸，在常溫、常壓、攪拌速度為960轉(zhuǎn)/分的條件下使其充分溶解，經(jīng)半小時沉降，然后將溶解液用泵輸入裂解爐中，與Y～9催化劑(520kg)接觸，操作條件溫度380℃、壓力0.04MPa，總裂解時間250小時(每爐裂解約7小時)，得到裂解氣和重焦油，其中20％的重焦油進儲糟，裂解氣送到氣相裂解器中與催化劑(Y-9與偏Y-15重量混合比為30∶70，共15kg)接觸，操作條件180℃、0.04MPa、氣體通過量0.17噸/小時，得到二次裂解氣，再經(jīng)蒸發(fā)塔處理，操作條件100℃、-0.05MPa、進料量0.17噸/小時，裂解氣中的混合苯、苯乙烯和部分輕焦油在塔頂冷凝得到裂解液21.6噸，塔底含20％苯乙烯的輕焦油20噸返回溶解罐，裂解液經(jīng)二次精餾，得到混合苯1.95噸、苯乙烯(符合GB3915～90要求)7噸作為產(chǎn)品銷售，含20％苯乙烯的輕焦油12.65噸回送到溶解罐作為溶劑。
實例2在容量為120m3溶解槽中加入70噸實例1生成的輕焦油、廢聚苯乙烯泡沫30噸，操作過程和用的催化劑同實例1，操作條件溶解槽常壓，加熱100℃；裂解爐的溫度380℃、壓力0.04MPa、總裂解時間400小時；氣相裂解器溫度180℃，壓力0.04MPa、每小時進料0.2噸；蒸發(fā)塔處理條件110℃，真空度-0.06MPa，進料量0.2噸/小時；最后得到3.6噸混合苯、9.6噸苯乙烯，總輕焦油量為71.8噸，總重焦油量為15噸。
權(quán)利要求
1.一種廢聚苯乙烯塑料的處理方法，其特征在于處理過程包括以下步驟(1)除去包括砂石、金屬在內(nèi)的雜物后的廢塑料，經(jīng)粉碎后通過孔直徑為10～20mm的篩板進行篩選；(2)將(1)步篩選的廢塑料，輸?shù)绞⒂腥軇┣已b有攪拌器的溶解罐中，在攪拌下使其充分溶解，經(jīng)沉降后得到溶解液；(3)由(2)步得到的溶解液送至裝有Y～9型裂化催化劑并安裝有攪拌器的裂解爐中，在攪拌速度43～59轉(zhuǎn)/分，溫度250～400℃，壓力-0.1～0.6MPa下，進行裂解反應(yīng)，裂解時間1～5小時，得到氣相產(chǎn)物和重焦油，重焦油排出裝置用作燃料或有水涂料的基料，所述的催化劑加入量是溶解液的0.1～10％；(4)將(3)步得到的氣相產(chǎn)物直接通過氣相裂解反應(yīng)器，在溫度150～250℃，壓力-0.1～0.6MPa，進料速度0.4～0.8噸/小時的條件下與催化劑接觸，發(fā)生二次裂解，得到二次裂解氣，所述的催化劑是含分子篩的Y-9和偏Y-15混合催化劑，其重量比為Y-9∶偏Y-15＝25～35∶75∶65，所述的氣相產(chǎn)物與催化劑的氣固比為1∶3～5；(5)將(4)步二次裂解氣輸入蒸發(fā)塔，操作條件溫度25～250℃、-0.1～0.6MPa、進料量0.1～10噸/小時，裂解氣中的混合苯、苯乙烯和部分輕焦油在塔頂冷凝，得到裂解液，塔底輕焦油返回(2)步溶解罐作為溶劑循環(huán)使用；(6)將(5)步的裂解液經(jīng)精餾后可得到混合苯、苯乙烯和輕焦油，混合苯和苯乙烯分別進入產(chǎn)品罐，輕焦油返回(2)步溶解罐循環(huán)使用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(2)步所述的廢塑料溶解可在伴熱下進行，溫度為30-150℃。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的溶劑包括苯乙烯焦油、混合芳烴以及步驟(5)和步驟(6)生成的輕焦油或其混合物，廢塑料與溶劑重量比為1∶1～3。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的裂解液的輕焦油含量應(yīng)≤15％。
全文摘要
本發(fā)明是一種廢聚苯乙烯塑料的處理方法,其特點是固體廢塑料先經(jīng)溶解成液體,再經(jīng)過兩次催化裂解和蒸發(fā)塔處理,最后經(jīng)精餾即得到符合要求的苯乙烯和混合苯產(chǎn)品;本發(fā)明由于采用液態(tài)進料,可提高工效2.5—4倍;采用拖板式攪拌器,可使裂解爐加熱均勻,操作穩(wěn)定;增加氣相裂解和蒸發(fā)塔處理過程,使苯乙烯產(chǎn)率提高,輕焦油量降低,因此本發(fā)明為廢聚苯乙烯塑料的回收利用提供一種先進的且具有實用價值的技術(shù)。
文檔編號C08J11/00GK1250063SQ9910285
公開日2000年4月12日 申請日期1999年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月9日
發(fā)明者蔡林, 王寶盛, 蘇志成 申請人:北京市海淀區(qū)中大環(huán)境技術(shù)研究所