背景技術(shù)：

1、使用塑料材料轉(zhuǎn)化為燃料油形式的富能產(chǎn)品是塑料材料的再循環(huán)和使用的更廣泛前景中的主要關(guān)注點(diǎn)。

2、塑料材料可直接焚燒，但是此過程通常產(chǎn)生有毒的二噁英。

3、熱解是利用塑料廢料環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化為能源的更有希望的候選方案。在熱解中，原料在不存在氧氣的情況下被加熱，并且該材料由此被轉(zhuǎn)化為具有高能量含量的液體油產(chǎn)品，其比塑料材料本身更適合于燃料。

4、在此技術(shù)領(lǐng)域中存在著大量專利公開(專利以及申請)，為下文的us?5608136；us5811606；us?6866830；us13126811；us?5856599；us?5129995；us?8344195；us?9212318；us9725655；us10093860等；us2009/0062581；us2009/0321317；us2011/0259726；us?2015/0001061；us2017/0073584等；pct公開wo?2005/071043；wo?2007/069449；wo?2008/022790；wo?2010/049824；wo?2014/167141、wo?2018/000050以及其它涉及許多不同方法和類型的熱解設(shè)備諸如批次和旋轉(zhuǎn)批次、固定床和流化床、窯和旋轉(zhuǎn)窯，以及單、雙和多螺旋反應(yīng)器。

5、wo?2008/022790和us2009/0321317涉及用于基于原油、食用油、脂肪等的含塑料和有機(jī)流體的多螺旋熱解加工的方法和裝置。將反應(yīng)混合物進(jìn)料至反應(yīng)器中，在該反應(yīng)器的熔融區(qū)中熔融，并從熔體中排出干擾物質(zhì)。然后，仍存在于熔體中的長鏈聚合物在反應(yīng)器的裂化區(qū)中裂化，直到它們呈現(xiàn)氣態(tài)。這些專利公開了無軸(螺線)螺桿，以及當(dāng)塑料內(nèi)容物熔融時(shí)能夠用于螺旋和多螺旋熱解加工這樣的廢料的粘合物質(zhì)的螺桿類型。由于塑料熔體在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生溢流并且相對于非熔體部分過量。不存在限制這樣的條件以及沿著反應(yīng)器長度的穩(wěn)定螺旋加工的解決方案。由于此，這種螺旋和多螺旋熱解系統(tǒng)迄今仍不能有效地加工塑料材料，這是由于它的熔融和溢流。

6、在這方面，塑料熱解領(lǐng)域中的許多專利解決方案例如us?5811606；us?6866830；us13126811；wo?2010/049824、wo?2018/000050僅基于熔融和批次加工，提供有攪拌這種的批次熱解反應(yīng)器。這些方法的共同問題是反應(yīng)器底部的焦炭沉積，這導(dǎo)致傳熱減少，并且需要頻繁清潔反應(yīng)器，涉及不期望的生產(chǎn)中斷。

7、傳統(tǒng)熱解工藝中的塑料廢料加工由于塑料在150至200℃的溫度開始熔融(這取決于塑料的特性)而具有若干問題，而所需的熱解溫度為450-500℃。

8、不同的催化劑已經(jīng)用于廢塑料熱解，用于降低溫度，用于將油燃料含量提質(zhì)到更少的蠟含量等，在us?8344195中是使用白云石催化劑來進(jìn)行的，在us?9212318中是使用zsm-沸石和fcc催化劑進(jìn)行的。然而，催化劑降解是存在的典型問題，這是由于其內(nèi)部微孔表面積被熱解焦炭污染，因此必須使其更新或再生，或至少部分地除去，并且與新催化劑混合。us?8344195中討論的白云石催化劑被建議要合適地經(jīng)常除去，并且用新催化劑替代，該新催化劑是通過在900-1000℃溫度下氧化和煅燒天然白云石物質(zhì)的廉價(jià)化石制備的。因此，可認(rèn)識到，在此領(lǐng)域中不存在催化劑連續(xù)再生以及熱解加工的有效解決方案。

9、催化劑已經(jīng)用于熱解過程，但是也會遇到與催化劑使用有關(guān)的問題。在基于螺旋的反應(yīng)器中，存在著由于產(chǎn)生這樣的熔融條件而帶來的問題。此外，批次熱解反應(yīng)器和連續(xù)熱解反應(yīng)器二者在液體熔融塑料的加熱和熱裂化期間都經(jīng)歷碳質(zhì)焦炭層的形成。此條件將使熱解過程中使用的催化劑失活，并且降低了傳熱速率。因此，如果使用含螺旋的反應(yīng)器，則將導(dǎo)致形成焦炭層，其通常處于反應(yīng)器表面內(nèi)和螺旋軸上。

10、發(fā)明目標(biāo)

11、因此，目標(biāo)是提供改善塑料材料的熱解的方法和裝置，其中減少或消除了上述缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、上述目標(biāo)通過由本發(fā)明的權(quán)利要求1限定的方法實(shí)現(xiàn)，所述方法構(gòu)成本發(fā)明的第一方面。

2、根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及權(quán)利要求11限定的裝置。

3、優(yōu)選的實(shí)施方案由從屬權(quán)利要求公開。

4、根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)螺線多螺旋反應(yīng)器可用于含塑料材料的熱解過程。將該塑料材料與具有使反應(yīng)組合物更粘的性質(zhì)的不同材料組合，這確保了反應(yīng)組合物在反應(yīng)器中的反應(yīng)條件下不形成低粘性流體物質(zhì)。同時(shí)，反應(yīng)組合物(組合原料)的組合不會堵塞反應(yīng)器或在反應(yīng)器壁或螺旋部件上形成碳質(zhì)焦炭層。這樣的焦炭層沉積物將減少傳熱，并且限制了反應(yīng)器壁和反應(yīng)器內(nèi)材料之間的傳熱，并且因此是非常不期望的。

5、根據(jù)本發(fā)明的方法，將塑料形式的第一原料組分與第二組分組合來進(jìn)行處理，該第二組分可為特別選擇的(第一)催化劑和選自橡膠和木材的第二原料組分中的任一種。

6、反應(yīng)器材料ss?304-321安全規(guī)格對應(yīng)于最大約800℃的溫度等級，在該等級時(shí)，其很可能使用al2o3催化劑和使al2o3催化劑再生，如文獻(xiàn)中要求的那樣在650℃下進(jìn)行，以及典型催化劑zsm-5，其以相同方式在500-550℃下再生。

7、在其中不存在第一催化劑的實(shí)施方案中，如果僅由橡膠構(gòu)成，則第二原料組分不應(yīng)小于30重量％。如果第二原料組分僅由木材顆粒構(gòu)成，則其應(yīng)以不少于15重量％的量存在。這樣的原料組合確保了物質(zhì)的粘度在輸送通過反應(yīng)器時(shí)保持在一定水平，在螺旋和反應(yīng)器壁之間提供了緊密的密封，并且防止了焦化物或其它沉積物在反應(yīng)器壁上的積聚。

8、通過將塑料原料與有效量的表現(xiàn)出粘度控制性質(zhì)的催化劑組合可實(shí)現(xiàn)相同的效果。這樣的催化劑可例如是一種或多種金屬氧化物，諸如氧化鋁。包含的催化劑的量可適應(yīng)于特定的原料，因?yàn)樗芰喜牧峡筛鶕?jù)遇到的塑料的種類而具有不同的物理性質(zhì)。

9、此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置，催化劑再生是方法中固有的，并且因此不需要在其操作中暫停。催化劑的再生溫度是在約650℃的溫度下進(jìn)行的，該溫度比熱解過程的反應(yīng)區(qū)中的溫度高約150-200℃。用于方法的最合適的催化劑是沸石催化劑、al2o3和/或白云石基催化劑。

10、本發(fā)明的另一個(gè)固有特征是加熱，其至少部分地通過燃燒由該方法產(chǎn)生的氣體提供。在這個(gè)意義上，本發(fā)明的裝置和方法不需要外部加熱，或僅當(dāng)這樣的外部加熱在商業(yè)方面是有利時(shí)才可與電加熱或其它加熱組合。

11、在反應(yīng)溫度下，產(chǎn)物油蒸發(fā)，并且蒸氣需要冷卻以形成液體油。產(chǎn)物蒸氣優(yōu)選兩步冷卻以產(chǎn)生不同的油餾分，重油餾分和輕油餾分。

技術(shù)特征：

1.由第一塑料原料基于熱解生產(chǎn)烴油的方法，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在沒有第二原料與所述第一原料組合的情況下，所述催化劑選自單獨(dú)或組合的al2o3、caco3、mgco3、煙灰。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述催化劑選自沸石催化劑，并且在第二原料與所述第一原料組合的情況下。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括在500-550℃的溫度下處理作為螺旋反應(yīng)步驟的殘余物的焦化物的另外的步驟，由此產(chǎn)生一氧化碳和氫氣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中處理焦化物的另外的步驟是在提供有槳式攪拌構(gòu)件的管式反應(yīng)器中進(jìn)行的。

6.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括在500-550℃下進(jìn)行的所述另外的步驟期間，使焦炭形成催化劑再生的步驟。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其包括至少部分地通過燃燒器產(chǎn)生的熱量來加熱所述反應(yīng)器，所述燃燒器裝有在所述螺旋反應(yīng)器中形成的不可冷凝的氣體。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述重油餾分是使用約100℃溫度的沸水來冷凝的。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述輕油餾分是使用60至75℃溫度的溫水來冷凝的。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中如果僅包含粒狀橡膠，則第二烴材料以不少于30重量％的量存在。

11.用于由包含塑料材料的第一原料基于熱解生產(chǎn)烴油的反應(yīng)器組件，特征在于其包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器組件，其中至少雙螺旋螺線反應(yīng)器(1a、1b)是無軸的，這允許出口處的轉(zhuǎn)速不同于入口處的轉(zhuǎn)速。

13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的反應(yīng)器組件，其中所述油冷凝器(11、12)是殼管式的。

14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的反應(yīng)器組件，其還包括具有帶軸槳的管式反應(yīng)器(1c)，所述管式反應(yīng)器(1c)經(jīng)布置以使用熱氧化使催化劑再生。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反應(yīng)器組件，其中所述管式反應(yīng)器(1c)是與所述初級至少雙螺旋反應(yīng)器(1a、1b)密封隔開的。

16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的反應(yīng)器組件，其中氧化性空氣和冷卻蒸汽供應(yīng)端口(20)位于第三管式反應(yīng)器(1c)的入口處。

17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的反應(yīng)器組件，其具有將廢氣從所述第三管式反應(yīng)器(1c)的出口轉(zhuǎn)移至所述燃燒器的構(gòu)件。

技術(shù)總結(jié)
由第一塑料原料基于熱解生產(chǎn)烴油的方法和反應(yīng)器組件，其包括：任選地將所述塑料原料與選自含烴原料的第二原料組合，所述含烴原料選自粒狀橡膠和木塊，所述第二原料的量占組合原料的大于15重量％，將催化劑加入所述組合原料中，由此形成反應(yīng)組合物，將所述反應(yīng)組合物通過氣鎖閥(7)裝入螺旋熱解反應(yīng)器(1a、1b、1c)中，所述螺旋熱解反應(yīng)器包括至少兩個(gè)加熱至450?550℃溫度的螺旋反應(yīng)器(1a、1b)，將油蒸氣和不可冷凝的蒸氣從所述螺旋反應(yīng)器(1a、1b)轉(zhuǎn)移至冷凝裝置(11、12)，在兩步中從所述蒸氣中冷凝重油餾分和輕油餾分。

技術(shù)研發(fā)人員：R·施瓦那哈里可佩格瓦達(dá),U·卡里特寇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：因里戈股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9