CN101255343A - 利用废塑料、废油或重油和炼制燃料柴油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造燃料柴油的工艺方法。重油或废油从废油罐流出并由换热器加热，然后输送到挤塑机入料口内带动入料口内所加入的被破碎的废塑料进入挤塑机内，所述挤塑机入料口内同时还加入有废塑料用解聚剂、重油或废油以及塑料通过挤塑机进入溶解釜溶解成熔融状塑料油；溶解釜出油口排出的塑料混合油连同蒸汽通过输送泵输送到汽化炉，在汽化炉内被加热汽化成气相进入催化塔内进行催化反应；催化塔塔顶轻组份经过换热器冷却后液化进入油水分离器，油水分离器上层的所得燃料柴油。本工艺用废塑料和废油、水在超临界状况下以及催化剂的作用下，使塑料快速分解转换为油分，加上超临界水的存在控制了缩重合反应的发生，焦化得到控制，故残渣减少，从而提高生产效率及油品的质量。

Description

利用废塑料、废油或重油和炼制燃料柴油的方法

技术领域

本发明涉及一种工艺方法，具体涉及一种采用废塑料、废油或重油和水在超临界状态下制造燃料柴油的工艺方法。

背景技术

柴油是一种重要的动力燃料，在现有的燃料结构中已占有较高的份额。当今社会经济的迅速发展，特别是交通运输工具的柴油化规模的不断扩大，也对柴油的需求量日益增大。现在普遍使用的柴油源于石油，而全世界的石油资源是宝贵而有限的，随着现代工业的发展对石油需求也越来越大，能源紧缺的问题也日益突出，节约能源并寻找新型的替代型能源已是当今世界的面临的主要问题之一。

利用废旧物质回收循环再使用是现今节约能源的重要举措。目前大量的废旧塑料已造成严重的环境污染问题，如何更好的回收利用废旧塑料是普遍关注的社会问题。同样大量废弃的废机油、地沟油能否重复炼制成燃料油也是能源界所关注的。

目前所见所知的采用废塑料、废油或重油的油化还原技术普遍存在问题是排渣难、反应釜易结焦，导致生产不连续不稳定，也无法大批量的工业化生产。而且大多数炼制工艺只要采用间断排渣法，且渣中含有大量的烃油，使得产品收率低。如申请号00121207.9的《用废塑料裂解石油产品的方法》的发明专利申请公开说明书中所公开的用废塑料裂解石油产品的方法同样存在上述问题。该方法包括将准备好的废旧塑料和裂解催化剂投入反应釜内，然后将反应釜升温至100℃～110℃进行裂解反应，当反应釜继续升温至380℃开始产生石油；将所述石油送至蒸馏釜内，加入抗氧化剂静置60分钟，蒸馏釜升温至180℃，保持60分钟，分馏出汽油，然后继续升温到380℃分馏出柴油，在分馏出的汽油中，按5～8％的重量比加入甲醇。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产稳定流动性好、产品收率高，且没有废渣、废气、废水排放，在超临界状态下采用废塑料、废油或重油和水制造燃料柴油的工艺方法。

为解决上述技术问题本发明实现的技术方案是：

一种利用废塑料、废油或重油和水在超临界状态下炼制燃料柴油的方法，包括以下步骤：

1、重油或废油从废油罐流出并由换热器加热，然后输送到挤塑机入料口内带动入料口内所加入的被破碎的废塑料进入挤塑机内，所述挤塑机入料口内同时还加入有废塑料用解聚剂和硅酸铝。

2、重油或废油以及塑料通过挤塑机进入溶解釜，在溶解釜内以常压、高温200℃～250℃条件下溶解成熔融状塑料混合油；

3、溶解釜出油口排出的塑料混合油连同蒸汽通过输送泵输送到汽化炉，汽化炉的工作压力范围是0.2～0.3Mpa，温度控制在400℃～500℃之间，使得汽化炉中的水为超临界水，使废塑料混合油在高温、短时、快速分解，在汽化管里反应约1-2分钟。

4、废塑料混合油在汽化炉内被加热汽化成气相进入催化塔中进行催化、分解、重组。

5、催化塔塔顶轻组份经过换热器冷却后液化进入油水分离器，油水分离器上层的所得燃料柴油。

本发明相比现有技术具有以下显著效果：

本发明采用重油或废油与废塑料混合和水一同在超临界状态下裂解的方法改善了过程的传热和传质条件，提高生产效率和产品质量。本发明方法避免了现有采用废塑料油化过程中所存在的导热性差，流动性差且容易产生大量残渣和结焦的问题。

本发明方法不但解决的残渣和结焦的问题，而且工艺过程环保，安全避免了三废污染问题。从汽化炉出来的高温烟气并不是直接排出而是通过多级回收达到能量的最大利用，通过除尘室把少量的微尘粒子收集，从烟道排出的仅仅是二氧化碳气体；催化塔塔底的排出的废渣通过循环系统的送到溶解釜燃烧，故没有废渣等固体物质排出；而从催化塔塔顶出来的轻组份冷却后大部分液化成燃料柴油，少量没有液化的低碳氢化合物也返回到溶解釜燃烧。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面附图通过具体实施例对本发明的其制备方法进行详述：

炼制成燃料柴油的原料包括废塑料、重油或废弃的机油、地沟油等废油。重油资源丰富、价格低廉容易获取，废油可以通过回收得到。重油或废油放置在废油罐1中待用，废油罐出油口101通过管道连接有加热器901，加热器与蒸汽炉9011连接。加热器把废油罐中排出的重油或废油加热后通过循环泵401打入盘管，盘管303焊接在溶解釜3外周，盘管下部入口与循环泵出口管道连接，盘管上部出口连接至挤塑机入料口内。也就是加热后的重油或废油被输送到挤塑机入料口201。本发明的循环泵采用压力控制器控制循环泵的正常工作，当循环泵工作压力大于压力控制器所设定的工作压力时，循环泵将自动停止工作，这样可以避免循环泵出现事故。

挤塑机2入料口内同时也加入已被破碎的废塑料，废塑料可以是聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯等制品的废弃物。废油罐中可以是重油，也可以是废油，废塑料与重油或者废油的重量比控制在1∶0.9～1.1左右，废塑料和重油或废油的混合原料来炼制可以提高整个工艺的传热效率，避免结焦同时增加炼制工艺的流动性和稳定性。

为了有利于废塑料的熔融分解，在入料口内还设置有小型螺杆机来向入料口内投放废塑料用解聚剂，解聚剂为氢氧化锌、碳酸镍、硅酸铝、及活性白土的混合物，解聚剂各组份的重量百分比含量是氢氧化锌为1.5～10％、碳酸镍1～5％、硅酸铝5～20％、其余为活性白土，解聚剂的加入量为废塑料总重量的5-20％。

进入入料口的被加热的重油或废油带动废塑料进入挤塑机中，并由挤塑机带动输送到溶解釜上部的入口301。溶解釜底部设有燃烧器，用于对溶解釜加热。溶解釜中心设置有搅拌器，搅拌器使得废油或重油废塑料充分融解。溶解釜上还设置有检测溶解釜内压力和温度的压力表和温度表。溶解釜内压力保持为常压，温度范围是200℃～250℃。重油或废油以及塑料在溶解釜内溶解成熔融状塑料混合油。

为了方便把沉淀于溶解釜底的残渣排出溶解釜，在溶解釜底设置有排渣阀门，排渣阀门通过管道连接到排渣罐304，排渣罐中会残留一些塑料油。为此排渣罐内接出的废油被也通过循环泵回送到挤塑机入料口再次利用，从而提高了物料的利用率。

溶解釜出油口302连接到输送泵402管道中，输送泵管道中与蒸汽管道连同，输送泵将塑料混合油连同蒸汽一起输送到汽化炉5中。输送泵采用液位感应控制器和压力控制器检测的双重安全保险控制，当液位高于设定的液面时，输送泵停止工作；相反，即工作；或者压力大于设定值时，输送泵停止工作，相反，即工作。这样可以避免输送泵出现事故。汽化炉用于把塑料混合油由液态加热汽化成气态。汽化炉上设有燃烧器，此燃烧器采用温度控制及气相压力控制，当汽化炉内的温度高于设定值时，燃烧器停止工作，相反，即工作；或气相压力大于设定值时，即燃烧器停止工作，相反，即工作。这样保证了汽化炉的安全正常工作。汽化炉的工作压力范围是0.2～0.3Mpa，温度控制在400℃～500℃之间。在超临界状态下，塑料混合油与水在汽化管里进行高温、短时、快速反应，将塑料分解成油分，加上超临界水的存在抑制了缩重合反应的发生，焦化得到控制，故残渣减少而油品的回收率提高。

本发明采用超临界水作为介质，可以使得废塑料分解更加充分。因温度在374℃以上的超临界水和常温常压的水有完全不同的性质。在374℃下，通过控制水的压力变化，水的密度由气相向液相变化，同时导电率和离子积亦呈连续变化。当压力提高到接近液态密度下，亦和常温水一样对离子性质有较高的溶解力。离子积很大程度随密度提高而增加。故高密度的超临界水具有离子质溶媒的性质，可作为离子反应场利用。相反，在同一温度下，由于低密度而接近气相状态时则可提供自由基反应场，故可以通过密度或温度的控制，使反应气氛从离子反应向自由基间变化。为此，在常温常压下不溶解的无极性有机化合物则易溶于超临界水，加上高温条件，难分解性化合物变为易分解。

催化塔6底层放瓷环，中间层放颗粒活性白土，顶层放4A和5A分子筛。催化塔内温度控制在320℃，压力是常压或高于常压。催化塔6塔顶轻组份通过冷凝器903后液化进入油水分离器7，在油水分离器上层流出的就得到燃料油。在超临界状态下排出的油气中的重组份被催化塔下层的瓷环拦截后，掉进催化塔下的分离器，收集排出作燃料使用、从而保证了油质的清洁达标。

本发明采用的炼制方法，把炼制过程的副产品或废物料都充分回收利用，大大提高了工艺的减排、节能、环保性。汽化炉中燃烧产生的烟气通过催化塔、由烟气管道806输送到溶解釜和废油罐中回收热量，然后由引风机403送入除尘器804，除尘后的产生的尾气由烟道805排出。为了提高安全性在烟气管道中还安装烟道温度过热总控制器，用于预防管道破裂漏气后烟道温度过高时自动关闭整个汽化炉的电源，从而保证了整个汽化炉生产过程的安全性。

进入油水分离器7的未液化的气体从油水分离器顶部排出通过阻火器801，缓冲罐802经真空泵405由排废气管803输送到溶解釜燃烧再用；在油水分离器底部排出的废水可作循环水用，位于催化塔下的分离器底部的比重较重的碳氢化合物经排渣管排出经冷却器902冷却后用螺杆泵404送回溶解釜燃烧再用。

实施例1

采用0.9吨的废塑料和1.1吨的重油以及废油混合加入到挤塑机内。同时在入料口内加入18公斤的解聚剂，其中解聚剂是按照氢氧化锌为1.5～10％、碳酸镍1～5％、硅酸铝5～20％、其余为活性白土混合而成的。适量的解聚剂连同原料一起进入挤塑机，挤塑机混合后的原料进入溶解釜，在溶解釜内以釜内温度控制在210℃左右使得上述原料溶解成熔融状塑料油；溶解釜出油口排出的塑料油连同蒸汽通过输送泵输送到汽化炉，汽化炉的工作压力范围是0.2Mpa，温度控制在430℃左右。在汽化炉内被加热汽化成气相进入催化塔内进行催化反应；催化塔内加入的磁环是30公斤、颗粒活性白土30公斤、4A和5A分子筛30公斤，催化塔塔顶轻组份经过换热器冷却后液化进入油水分离器，油水分离器上层的所得燃料柴油。

实施例2

采用1.2吨的废塑料和0.8吨的重油以及废油混合加入到挤塑机内。同时在入料口内加入20公斤的解聚剂，其中解聚剂是按照氢氧化锌为1.5～10％、碳酸镍1～5％、硅酸铝5～20％、其余为活性白土混合而成的。所述解聚剂连同原料一起进入挤塑机，挤塑机混合后的原料进入溶解釜，在溶解釜内以釜内温度控制在240℃左右使得上述原料溶解成熔融状塑料油；溶解釜出油口排出的塑料混合油连同蒸汽通过输送泵输送到汽化炉，汽化炉的工作压力范围是0.3Mpa，温度控制在480℃左右。在汽化炉内被加热汽化成气相进入催化塔内进行催化反应；催化塔内加入的磁环是32公斤、颗粒活性白土33公斤、4A和5A分子筛32公斤，催化塔塔顶轻组份经过换热器冷却后液化进入油水分离器，油水分离器上层的所得燃料柴油。

Claims (8)

1、一种利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，包括以下步骤：

a.重油或废油从废油罐流出并由换热器加热，然后输送到挤塑机入料口内带动入料口内所加入的被破碎的废塑料进入挤塑机内，所述挤塑机入料口内同时还加入有分解废塑料用的解聚剂；

b.重油或废油以及废塑料通过挤塑机进入溶解釜，在溶解釜内以常压、高温200℃～250℃条件下溶解成熔融状塑料油；

c.溶解釜出油口排出的塑料混合油连同蒸汽通过输送泵输送到汽化炉，汽化炉的工作压力范围是0.2～0.3Mpa，温度控制在400℃～500℃之间，使得汽化炉中的水为超临界水，使废塑料混合油在高温、短时、快速分解，在汽化炉里反应约1-2分钟；

d.塑料混合油在汽化炉内被加热汽化成气相进入催化塔中进行催化、分解、重组；

e.催化塔塔顶轻组份经过换热器冷却后液化进入油水分离器，油水分离器上层的所得燃料柴油。

2、根据权利要求1所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：用于分解废塑料所用的解聚剂为氢氧化锌、碳酸镍、硅酸铝、及活性白土的混合物，解聚剂各组份的重量百分比含量是氢氧化锌为1.5～10％、碳酸镍1～5％、硅酸铝5～20％、其余为活性白土，解聚剂的加入量为废塑料总重量的5-20％。

3、根据权利要求1所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所述的催化塔包括两个串接的催化塔组成，催化塔内的底层放瓷环，中间层放颗粒活性白土，顶层放5A分子筛和4A分子筛。

4、根据权利要求1或2或3所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所述的重油或废油与废塑料的重量比是1∶0.9～1.1。

5、根据权利要求4所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所述的溶解釜内的废渣通过其底部连接的排渣管输送到排渣罐内，排渣罐内接出的废油被回送到挤塑机入料口。

6、根据权利要求5所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所述汽化炉中燃烧产生的烟气通过催化塔、流经溶解釜和废油罐回收热量后由引风机送入除尘器，除尘后的产生的尾气由烟道排出。

7、根据权利要求6所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所述催化塔塔底的排出的比重较重的碳氢化合物经排渣管排出，经冷却器冷却后送回溶解釜燃烧再用。

8、根据权利要求7所述的利用废塑料、废油或重油炼制燃料柴油的方法，其特征在于：所进入油水分离器的未液化的气体从油水分离器顶部排出通过阻火器，缓冲罐经真空泵送到溶解釜燃烧再用；在油水分离器底部排出的水作循环水用。

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