CN101333303B - 超临界二甲苯降解塑料的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废旧塑料的降解方法，特别是超临界二甲苯降解塑料的方法。本方法是将塑料和二甲苯加入高压反应釜中，在氮气保护下，连续进行超临界流体转化处理，得到小分子有机化合物——液体燃料。该方法能降解多种废弃塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛树脂、聚氯乙烯、ABS等，降解时间短，液体燃料产率高，简化液体燃料后处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧塑料的降解方法，特别是超临界二甲苯降解塑料的方法。
背景技术
随着我国经济社会的发展和人民生活水平的提高，塑料制品的需要量不断增加，也就有大量的塑料废弃物产生，给我们生存的环境造成危害。国内废旧塑料种类繁多，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛树脂、聚氯乙烯、ABS等，因此寻找一种降解这些种类繁多废旧塑料的方法是十分必要的。降解废旧塑料在我国的研究和开发迅速发展，已有许多相关专利问世。如中科院山西煤炭化学研究所公开的一种聚乙烯废塑料降解制油的方法发明专利(CN1189537C)给出了水与废塑料聚乙烯在一定比例，温度380～500℃，压力23～45MPa条件下反应1～30分钟制取油的方法。中科院山西煤炭化学研究所公开的一种聚丙烯废塑料降解制燃料油的方法发明专利(CN1247742C)给出了水与废塑料聚丙烯按重量比1～10∶1，在温度380～450℃，压力30～48MPa条件下反应1～60分钟制取燃料油的方法。东北电力株式会社、三菱重工业株式会社公开的将废塑料转化成油的方法和系统发明专利(CN1197813C)给出了一种将粉状塑料和水组成浆料放到管状反应器中，在使水处于或接近其超临界区域的条件下降解粉状塑料和从反应产物回收油的方法等。这些专利给出的均是降解某一种塑料并从中制油的方法，而没有给出一种适合多种塑料降解的方法。我们生活中塑料的种类是繁多的，因此给出一种降解多种塑料的方法是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超临界二甲苯降解塑料的工艺方法，该方法能适合多种废旧塑料降解，降解时间短，液体燃料产率高，简化了液体燃料后处理工艺。
1、本发明的工艺步骤如下：
(1)将二甲苯与废弃塑料混合后加入反应器中，在氮气保护下，在混合二甲苯的临界温度和压力以上进行超临界降解反应；
(2)高压反应釜中获得的产物，通过管道输送到换热器中，将余热传给输入的二甲苯流体再利用，降温至125℃～135℃时，分离出二甲苯液体，进行循环使用；
(3)剩余气体继续冷却至35℃以下常温，可以得到轻油和不能冷凝的气体，气体收集后用于化工原料或燃料，剩余液体输送到分离器内分离出固体残渣、其它杂质和油品。
具体的工艺步骤如下：
(1)按二甲苯在反应器中的填充率为10～60％计，将重量比为2～12∶1的二甲苯与废弃塑料加入反应器中，废弃塑料应破碎成粒度0.02mm～2mm。在氮气保护下，使反应温度达到350～470℃，反应压力达到8～45MPa后，反应5～45分钟。
(2)高压反应釜中获得的液态燃料为高温高压气体和液体，通过管道输送到换热器中，将余热利用传给输入的二甲苯流体；再将反应产物输送到降温减压冷却器中，冷却到145～155℃，排出二甲苯和降解的小分子有机物气体，这些混合气体继续降温冷却到125～135℃，回收到二甲苯液体，循环利用；
(3)剩余气体继续冷却到35℃以下常温，可以得到轻油和不能冷凝的气体，气体收集后用于化工原料或燃料。剩余液体输送到分离器内分离出固体残渣、其它杂质和油品，降解率达到75～96％。
2、本发明的积极效果：
(1)当二甲苯的温度T和压力P分别高于它的临界温度Tc和临界压力Pc时，此时的二甲苯称为超临界二甲苯，是介于气体与液体之间的一种特殊的状态。超临界二甲苯具有一般超临界流体的黏度小，扩散系数大，传质阻力小等性质特点，同时超临界流体还具有较小的介电常数。
(2)废弃塑料在超临界二甲苯中溶胀、溶解形成小粒子分散在超临界二甲苯中，产生均相或拟均相的混合物，如同单一流体相行为，消除或减少了机械混合设备，另一方面单一流体相行为大大降低了传质阻力，有利于快速均相反应。
(3)超临界二甲苯对废旧塑料的高溶解能力使废旧塑料分解产生的油能迅速溶剂化并在其中扩散、稀释，使缩合或结炭反应难以发生，为废旧塑料的分解提供了良好的反应环境。
具体实施方式
实施例1
首先将废弃塑料聚氯乙烯用重量百分比为15％的稀醋酸溶液进行净化处理60min，然后在60～90℃的温度条件下干燥、粉碎成0.05mm，然后按二甲苯和废弃塑料重量比6∶1的比例称取原料，使其充分混合后输送到高压反应釜。混合后的原料经高温高压反应釜内的加热设备加热到工艺温度380℃和压力20MPa后，进行超临界降解转化反应，反应30min后停止加热。超临界反应后的产物经过与热利用换热器和冷却降压设备后，温度降为150℃，压力降为0.25MPa，分离出二甲苯气体和其它有机物气体，继续降温至130℃，分离出二甲苯液体，进行循环使用。继续冷却降温至常温，通过分离设备分离出液体燃料轻油和不能冷凝的气体。反应器中剩余的液体也同时进行冷却降温，降至35℃，输送到分离设备分离出液体燃料和固体残渣、杂质。降解率为92.3％。
实施例2
首先将废弃塑料酚醛树脂用重量百分比为15％的稀醋酸溶液进行净化处理60min，然后在60～90℃的温度条件下干燥、粉碎成0.2mm，然后按二甲苯和废弃塑料重量比5∶1的比例称取原料，使其充分混合后输送到高压反应釜。混合后的原料经高温高压反应釜内的加热设备加热到工艺温度400℃和压力22MPa后，进行超临界降解转化反应，反应30min后停止加热。超临界反应后的产物经过与热利用换热器和冷却降压设备后，温度降为150℃，压力降为0.25MPa，分离出二甲苯气体和其它有机物气体，继续降温至130℃，分离出二甲苯液体，进行循环使用。继续冷却降温至常温，通过分离设备分离出液体燃料轻油和不能冷凝的气体。反应器中剩余的液体也同时进行冷却降温，降至35℃，输送到分离设备分离出液体燃料和固体残渣、杂质，降解率为89.1％。
实施例3
首先将废弃塑料ABS用重量百分比为15％的稀醋酸溶液进行净化处理60min，然后在60～90℃的温度条件下干燥、粉碎成1.0mm，然后按二甲苯和废弃塑料重量比7∶1的比例称取原料，使其充分混合后输送到高压反应釜。混合后的原料经高温高压反应釜内的加热设备加热到工艺温度430℃和压力25MPa后，进行超临界降解转化反应，反应30min后停止加热。超临界反应后的产物经过与热利用换热器和冷却降压设备后，温度降为150℃，压力降为0.25MPa，分离出二甲苯气体和其它有机物气体，继续降温至130℃，分离出二甲苯液体，进行循环使用。继续冷却降温至常温，通过分离设备分离出液体燃料轻油和不能冷凝的气体。反应器中剩余的液体也同时进行冷却降温，降至35℃，输送到分离设备分离出液体燃料和固体残渣、杂质，降解率为87.7％。
实施例4
首先将废弃塑料聚乙烯用重量百分比为15％的稀醋酸溶液进行净化处理60min，然后在60～90℃的温度条件下干燥、粉碎成1.5mm，然后按二甲苯和废弃塑料重量比3∶1的比例称取原料，使其充分混合后输送到高压反应釜。混合后的原料经高温高压反应釜内的加热设备加热到工艺温度350℃和压力12MPa后，进行超临界降解转化反应，反应10min后停止加热。超临界反应后的产物经过与热利用换热器和冷却降压设备后，温度降为150℃，压力降为0.25MPa，分离出二甲苯气体和其它有机物气体，继续降温至130℃，分离出二甲苯液体，进行循环使用。继续冷却降温至常温，通过分离设备分离出液体燃料轻油和不能冷凝的气体。反应器中剩余的液体也同时进行冷却降温，降至35℃，输送到分离设备分离出液体燃料和固体残渣、杂质，降解率为95.3％。
Claims (5)
1.一种超临界二甲苯降解塑料的方法，其特征是工艺步骤如下：
⑴将二甲苯与废弃塑料混合后加入反应器中，在氮气保护下，在二甲苯的临界温度和压力以上进行超临界降解反应；
⑵高压反应釜中获得的产物，通过管道输送到换热器中，将余热传给输入的二甲苯流体再利用，降温至125℃～135℃时，分离出二甲苯液体，进行循环使用；
⑶剩余气体继续冷却至35℃以下常温，得到轻油和不能冷凝的气体，气体收集后用于化工原料或燃料，剩余液体输送到分离器内分离出固体残渣、其它杂质和油品。
2.按照权利要求1所述的超临界二甲苯降解塑料的方法，其特征是：反应器中超临界降解反应的温度采用350℃～470℃，压力为8 Mpa～45Mpa，反应时间在5～45分钟。
3.按照权利要求2所述的超临界二甲苯降解塑料的方法，其特征是：二甲苯与废弃塑料混合后加入反应器的重量比为2～12：1。
4.按照权利要求2所述的超临界二甲苯降解塑料的方法，其特征是：废弃塑料反应前应破碎成粒度0.02mm～2mm。
5.按照权利要求2所述的超临界二甲苯降解塑料的方法，其特征是：进行超临界降解反应时，二甲苯在反应器中的填充率为10～60%。
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