CN100343367C - 利用废旧塑胶生产燃油的方法及装置 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
一种利用废旧塑胶生产燃油的方法及装置，其中方法包括加热、催化裂解、分镏、分离、过滤等，特点是1.催化剂采用活性高岭土(白土)和天然沸石的混合物，可提高原料的出油率；2.加热方式采用中频加热，即用中频感应加热炉连接炉胆外面的铜管，使铜管产生电磁波辐射对炉胆内的原料加热，具有节电和升温快特点。装置包括裂解炉、分馏炉、冷凝器和电磁加热装置，特点是1.裂解炉的炉胆为8字型，可节省材料，增大容积，节省能源，提高效率。2.采用活接式链条刮底，解决了粘底问题。3.保温材料使用蛭石，外壳材料使用环氧树脂。
Description
技术领域
本发明涉及利用废旧塑胶生产汽油和柴油的技术，主要是指一种利用废旧塑胶生产燃油的方法及装置。
背景技术
塑胶主要是石油和天然气生产过程中的副产品，包括生产和生活用品，如各种塑胶制品、塑胶袋和塑胶薄膜等，几乎涉及到各个行业。塑胶制品在给人们的生活带来极大的方便的同时，还存在一个回收处理的问题。由于塑胶制品大多是廉价物品，更有大量的一次性用品，所以用后即被抛弃，成为垃圾。据有关资料介绍，塑胶的自然分解要上百年的时间，所以塑胶的回收和再利用存在很多技术上的困难，这就是今天塑胶造成“白色污染”的主要原因。再之，如果对塑胶进行焚烧，会释放有毒气体。
长期以来，人们一直在研究回收和利用废旧塑胶的技术，一个通行的办法是将废旧塑胶转变为燃料。为此，许多专业性杂志都有过介绍，同时还有许多技术申请了专利。这些技术涉及到工艺和设备，主要包括将废旧塑胶在裂解炉中高温高压裂解成为油汽，再经过冷却、分镏，最后得到汽油和柴油。当前，这方面的技术还存在许多不足，主要表现在耗能高、产油率低、工艺不稳定、保温性不好，以及裂解不彻底，以致炉易发生粘底等不良现象，影响安全生产，难以形成大规模的产业化生产。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有废旧塑胶生产燃油过程中所存在的不足，而提出一种利用废旧塑胶生产燃油的新方法及装置。此装置为全密封式生产，不会造成二次污染。由于此装置于常压环境下生产，故此安全性能极高。
实现本发明的方法是：这种方法包括在生产汽油、柴油过程中的加热、催化裂解、分镏、分离、过滤等，具体方法包括
1.将废旧塑胶干燥、粉碎后与催化剂一起装入裂解炉中，边加热边间歇搅拌至200℃左右，使其裂解汽化成为油汽。
2.上述油汽经冷凝器冷却和过滤后再次经过冷却就分离出可燃性气体和混合油；其中可燃性气体经水封罐输送到指定地点作为燃料，更可籍此生产出健康蔬菜(如菇类)，而混合油则进入分馏炉。
3.上述混合油经分馏炉加热并脱硫、脱色、脱味，在温度达170℃时得成品汽油；在温度达240℃时得成品柴油。
4.上述添加的催化剂，其成份是活性高岭土和天然沸石，其配比为各占40-60％。
5.上述催化剂占废旧塑胶的重量比为6-10‰。
6.上述设备的加热方式为中频加热。
该方法还包括：中频加热是指，采用中频感应加热器通过设置在裂解炉和分馏炉的炉胆外面的铜管对炉胆内部感应加热；铜管里面有冷却循环水。
实现本发明的装置是：这种装置包括裂解炉、分馏炉、冷凝器和中频感应加热装置，具体装置和结构是
①.所述裂解炉包括炉胆、保温层、加热层和外壳，其中炉胆为8字型，其内分设2个搅拌轴，该搅拌轴上设有搅拌叶片，在搅拌轴的底端固定有链条，该链条与炉胆的底面接触；在炉胆的外面贴合一层蛭石材料的保温层，在该保温层的外面设置有螺旋状铜管加热层，该铜管的两端接中频感应加热器，其内有流动的冷却水，在螺旋状铜管的上下两侧分别设有环氧树脂材料的短路环；在炉胆及加热层的外面套有环氧树脂材料的外壳；该裂解炉通过管路连接冷凝器。
②.所述分馏炉包括炉胆、保温层、加热层和外壳，其炉胆外面的保温层、加热层和外壳所使用的材料、结构和形状及连接与①中所述相同，其炉胆内部设置有框型搅拌器；该分馏炉分别连接汽油冷凝器和柴油冷凝器。
③.所述中频加热装置包括中频感应加热器及与之连接的螺旋状铜管。
该装置还包括：
所述裂解炉经冷凝器接油罐，该油罐上设有排气管、排水管和排油管，其中排气管接水封罐，排油管接分馏炉。和
在蛭石保温层外面设有一层耐火毡保温层。和
在环氧树脂外壳内设置有环氧树脂固定柱，该固定柱上固定螺旋状铜管。和
在炉胆与外壳之间填充蛭石。和
设置在裂解炉炉胆内的搅拌轴连接电机；设置在分馏炉炉胆内的搅拌器上有手动手轮。和
套装在裂解炉炉胆外面的螺旋状铜管为8字型。和
在冷凝器上设有进水管和出水管。
本发明具有如下优点：
1.采用新型催化剂，可提高产油率15％。
2.采用中频加热，可节电80％；并能实现迅速升温，即三分钟内升温400℃左右。
3.采用蛭石作为炉胆的保温材料，具有保温、隔热、耐高温和使用寿命长等特点。
4.炉外壳采用环氧树脂，具有体轻、耐腐蚀、保温、隔磁等特点。
5.裂解炉炉胆底面使用活接式链条刮底，可有效解决积炭粘底问题。
附图说明
图1是本发明的工艺流程方框图。
图2是本发明的系统装置连接示意图，其中1给料机、2裂解炉、3排渣机、4冷凝器、5储油罐、6分镏炉、7柴油冷凝器、8汽油冷凝器、9柴油罐、10汽油罐。
图3是裂解炉示意图，其中21进料口、22搅拌轴、23炉胆、24炉座、25接线盒、26外壳、27油气管、28热电偶、29搅拌电机。
图4是分镏炉示意图，其中61汽油出口、62分镏塔、63柴油出口、64压力表、65搅拌器、66接线盒、67出渣阀、68炉座、69炉体、70放气阀。
图5是图3的横剖面示意图，其中2a加热层、2b环氧树脂固定柱、2c蛭石填料、2d螺旋铜管、2e中频电源箱。
图6是裂解炉内的搅拌轴示意图，其中221搅拌轴、222搅拌框、223搅拌叶片、224活接式链条。
具体实施方式
本发明包括方法发明和装置发明两部分，其中方法部分主要是指由原料转变为燃料的工艺流程；装置是指生产方法所需的设备。
工艺流程
将废塑胶干燥，必要时用切塑机切成小片，将废塑胶与催化剂从给料机投入裂解炉中，在炉中设置立轴式搅拌器，对原料进行间歇式搅拌，用中频感应加热器加热裂解炉，在搅拌器的搅拌下，原料与催化剂混合均匀加热，裂解产生的油汽通过催化反应罐进行催化裂解及异构化和芳构化反应，从催化罐中输出的油汽进入冷凝器，冷却成汽体和液体的混合物，汽液混合物在罐中进行净化，并将可燃性气体和混合物分离，可燃性气体通过水封罐输送到设定地点作为加热用的燃料，混合油经输油泵送入分镏炉中并用加热器对分镏炉进行加热，操作时可根据需要来控制温度，使各种油，特别是汽油、柴油和煤油严格分离开来(170℃左右出汽油；240℃左右出柴油)。从分镏炉中分离出的油汽进入冷凝器，冷凝成液体，汽油进入汽油罐，柴油进入柴油罐。
上述方法的主要特点是：1.催化剂采用活性高岭土(白土)和天然沸石的混合物，其配比可以是双方各占50％；这种催化剂可提高原料的出油率。2.加热方式采用电磁波加热，即用中频感应加热炉连接炉胆外面的铜管，使铜管产生电磁波辐射对炉胆内的原料加热，具有节电和升温快特点(中频感应加热设备是晶闸管变频装置，应用电磁感应原理，置工件于交变磁场中，产生涡流损耗而发热，达到熔炼、透热，可用在中频透热或中频淬火等。该技术在炼钢等行业中已有应用，属公知技术，只是没有人用在加热废旧塑胶中)。3.采用二次冷却，即从裂解炉出来的油汽连续经过两个冷凝器，这样可提高出油率。
装置
装置主要包括裂解炉和分馏炉。其中裂解炉由炉胆、外壳、搅拌器、加热层、保温层等组成；炉胆为8字型，其腔内相通，在8字型的两个空腔的中心分别设2个立式搅拌轴，该搅拌轴上设有搅拌叶片，在搅拌轴的底端固定有活接式链条，该链条与炉胆的底面接触，可以刮掉积炭，搅拌轴由电机带动；在炉胆的外面贴合一层蛭石材料的保温层(用耐火水泥与蛭石粉混合后抹在炉胆的外面一层，蛭石可耐1100℃高温)，在该保温层的外面再包有一层保温毡，在保温毡的外层设置有螺旋状铜管加热层，该铜管的两端接中频感应加热器，其内有流动的冷却水，在螺旋状铜管的上下两侧分别设有环氧树脂材料的短路环；在炉胆及加热层的外面套有环氧树脂材料的外壳，根据需要可在外壳与炉胆之间填加蛭石作为保温层；该裂解炉通过管路连接冷凝器。
分馏炉的保温、加热及外壳与裂解炉基本相同。分馏炉内设有手动式框式搅拌器(形状类似老式的手动纺线车)。
本发明装置的主要特点是：1.使用洁净能源便能驱动。2.裂解炉的炉胆为8字型，可节省材料，增大容积，节省能源，提高效率。3.采用活接式链条刮底，解决了粘底问题。4.保温材料使用蛭石，外壳材料使用环氧树脂。
除渣
用废旧塑胶做原料时，裂解炉中应为白色残渣灰，可用螺旋排灰机排除。
原油产品平均分子量
汽油类 100-120
柴油类 200-240
重油类 500
重质润滑油类 570-700
产品质量
应用本方法生产的汽油和柴油达到或超过70号汽油(SHO42-92)、0号柴油(GB252-94)。也可根据需要将汽油调制成90-93号无铅汽油。
中频感应加热设备
A、制造标准：
JB46001-874《感应加热用半导体变频装置》
JB4086-85《中频感应加热用电控设备技术条件》
GB1006.3-88《电热设备的安全一对感应和导电加热设备及感应，熔炼的特殊要求》
B、设备使用情况：
工件规格(2*1200*S10)1450
工作材料 碳钢+塑胶(或橡胶)
加热温度 300--500℃
升温时间30分钟由室温升至300(塑胶)-500℃(橡胶)启动中频电源加热本身设有温度自动控制系统自动进行加热保温。
C、设备正常进行具有的保护性能：
保温层：采用耐温＞600度的耐热材料加热铜管进行保温
感应器绝缘外壳采用酚醛板对线圈进行绝缘以保人身安全。
设备组成：
中频电源KGPS-100KW/0.2KHZ 一台
电容器 一套
感应加热炉(仿形) 一台
调节器(温控系统) 一套
设备间联接铜排及电缆 一套
设备特点：
启动成功率可达100％
整流功率因数大于等于0.92
具有温度介面可实现温度闭环控制
具有内外转换及自动手转换功能
启动中频电源开始加热，达到要求加热温度(300-500℃)时，温度自动控制系统自动进行保温。
Claims (10)
1.一种利用废旧塑胶生产燃油的方法，包括在生产汽油和柴油过程中的加热、催化裂解、分镏、分离、过滤，其特征是
a.将废旧塑胶干燥、粉碎后与催化剂一起装入裂解炉中，边加热边间歇搅拌至200℃，使其裂解汽化成为油汽；
b.上述油汽经冷凝器冷却和过滤后再次经过冷却就分离出可燃性气体和混合油；其中可燃性气体经水封罐输送到指定地点作为燃料，混合油则进入分馏炉；
c.b所述混合油经分馏炉加热并脱硫、脱色、脱味，在温度达170℃时得成品汽油；在温度达240℃时得成品柴油；
d.a所述催化剂的成份为活性高岭土和天然沸石，其重量配比为各占40-60％；
e.a所述催化剂占废旧塑胶的重量比为6-10‰；
f.a和c所述加热方式为中频电感应加热。
2.根据权利要求1所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法，其特征是所述中频电感应加热是指：采用中频感应加热器通过设置在裂解炉和分馏炉的炉胆外面的铜管对炉胆内部加热；铜管里面有循环水冷却。
3.实现权利要求1的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，包括裂解炉、分馏炉、冷凝器和电磁加热装置，其特征是
①.所述裂解炉包括炉胆、保温层、加热层和外壳，其中炉胆为8字型，其内分设2个搅拌轴，该搅拌轴上设有搅拌叶片，在搅拌轴的底端固定有链条，该链条与炉胆的底面接触；在炉胆的外面贴合一层蛭石材料的保温层，在该保温层的外面设置有螺旋状铜管加热层，该铜管的两端接中频感应加热器，其内有流动的冷却水，在螺旋状铜管的上下两侧分别设有环氧树脂材料的短路环；在炉胆及加热层的外面套有环氧树脂材料的外壳；该裂解炉通过管路连接冷凝器；
②.所述分馏炉包括炉胆、保温层、加热层和外壳，其炉胆外面的保温层、加热层和外壳所使用的材料、结构和形状及连接与①中所述相同，其炉胆内部设置有框型搅拌器；该分馏炉分别连接汽油冷凝器和柴油冷凝器；
③.所述电磁加热装置包括中频感应加热器及与之连接的螺旋状铜管。
4.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是所述裂解炉经冷凝器接油罐，该油罐上设有排气管、排水管和排油管，其中排气管接水封罐，排油管接分馏炉。
5.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是在蛭石保温层外面设有一层耐火毡保温层。
6.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是在环氧树脂外壳内设置有环氧树脂固定柱，该固定柱上固定螺旋状铜管。
7.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是在炉胆与外壳之间填充蛭石。
8.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是设置在裂解炉炉胆内的搅拌轴连接电机；设置在分馏炉炉胆内的搅拌器上有手动手轮。
9.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是套装在裂解炉炉胆外面的螺旋状铜管为8字型。
10.根据权利要求3所说的利用废旧塑胶生产燃油的方法的装置，其特征是在冷凝器上设有进水管和出水管。
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