CN101845317A - 一种二氧化碳与废塑料综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二氧化碳与废塑料综合利用的方法，以废塑料为原料，通入CO2气体与氢气，促进废塑料的熔化、裂解，再在催化剂存在的情况下发生液化催化反应，制备出附加值高的汽油、柴油。提高废塑料的利用价值，同时可以进行固碳，减少温室气体对环境造成的污染，生产出的成品汽油与成品柴油可直接作为燃料油使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳与废塑料综合利用的方法，属于化学工程技术领域。
背景技术
目前，随着石油工业的发展，石油产品中塑料产品越来越多，塑料已经成为人类生活中不可缺少的材料之一。但随着塑料产品品种数量的日益增多，废旧塑料也随之日益增加，一些不能使用的废旧塑料也就是塑料垃圾埋在地下，几年不腐烂，影响土质，若加以燃烧，则产生大量有毒气体，污染环境，因此，废旧塑料的处理已成为人类急需解决的问题之一。
二氧化碳是一种温室气体，目前的全球变暖被认为主要是由于二氧化碳引起的。近年来二氧化碳固化研究已日益受到人们的关注，目前国内学者对二氧化碳研究较多的是用二氧化碳催化加氢制取低级烯烃。但二氧化碳的性质不活泼，要使其反应需从外部导入一定的能量，同时催化剂表面的酸碱位可以和二氧化碳配位，有利于二氧化碳活化合成有机化合物。以二氧化碳为氧化剂与甲烷、乙烷、丙烷等低级烯烃合成汽油等也是二氧化碳固化的一条重要途径。
公开号为CN 1141331A中公开了一种废塑料转化汽柴油及汽油加氢精制工艺的方法。该法是一种由废塑料制取汽油、柴油的方法，尤其是以PE、PP、PS废塑料制取高级汽油、柴油的方法，该方法包括：(1)废塑料裂解步骤，该步骤在沸腾床裂解炉中，采用铝铁裂解催化剂，将废塑料裂解成汽、柴油，(2)加氢精制步骤，该步骤采用镍加催化剂，对步骤(1)产生的裂解汽油进行加氢精制，(3)调配步骤，该步骤将步骤(1)所产生的裂解柴油和步骤(2)产生的加氢汽油，加入环戊二茂铁添加剂。
公开号为CN 1180057C中公开了一种用废塑料炼制汽油、柴油的方法，在反应釜内加入了甲醇、氧化铝，两者重量之比为10∶1，将废塑料加入反应釜，使废塑料浸泡在甲醇里，然后在常压下将反应釜升温至200-400℃进行裂解反应，冷却生成液体混合燃料油；将所述液体混合燃料油引入催化热分解釜内，经催化热分解、分馏、冷却得到汽油、柴油，具有节省热用燃料，缩短反应时间的优点。
公开号为CN 1360008A中公开了一种采用等离子体转化甲烷和二氧化碳制汽油的方法。该法是在一定温度、压力下通过进气嘴向等离子体反应器通入惰性气体10min，而后从进气嘴通入二氧化碳和甲烷的混合气体；同时在高压电极上加上交流电压，此时在固态催化剂层产生气体阻挡放电等离子体，使混合气体转化成汽油。
迄今为止未见到以二氧化碳和废塑料为原料合成汽油、柴油的相关报道，以二氧化碳和废塑料为原料制取柴油不仅可以减少温室气体，缓减废塑料对环境造成的压力，另外，中国的石油消耗量已经成为仅次于美国的第二大石油消费国，但中国的石油产量短时间内不会有大幅度的提高。以二氧化碳和废塑料为原料制取汽油、柴油还可以增加我国汽油、柴油产量，加速经济的快速发展。也给固碳技术的发展提供一条好的技术途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种废塑料与二氧化碳综合利用的方法，以废塑料为原料，通入CO2气体与氢气，促进废塑料的熔化、裂解，再在催化剂存在的情况下发生液化催化反应，制备出附加值高的汽油、柴油。提高废塑料的利用价值，而且同时可以进行固碳，减少温室气体对环境造成的污染。生产出的成品汽油与成品柴油可直接作为燃料油使用。
本发明的制备工艺技术路线如图1所示，按以下步骤完成
1、原料的预处理：以废塑料为原料，先进行分选，再用有机溶剂清洗后粉碎至粒度为6-10mm；所述废塑料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀树脂的废塑料；
2、将经过预处理的废塑料通过给料机加入温度为350-450℃的分解反应器，在分解反应器中，废塑料同时进行熔化、裂解，在反应过程中按每千克废塑料通入1m3体积百分浓度为2～5％的CO2气体和2m3体积百分浓度为5～10％的H2，反应时间为30-40min，CO2气体促进了废塑料的熔化、裂解，且废塑料在熔化、裂解的过程中其生成物与CO2、氢气发生反应，重新聚合，形成汽油、柴油的前驱体；
3、将所得到汽油与柴油前驱体连续不断的通入带有搅拌器的温度为400-800℃液化催化反应器，加入原料重量的8-10％的催化剂，不断搅拌使其发生液化催化反应，使前驱体进一步裂解形成汽油和柴油的混合物；所述催化剂为Al2O3或Fe2O3；
在第2、与第3过程中发生的主要化学反应如下所示：
(C2H4)n→nC2H4
(CH2HCCl)n→n CH2HCCl
(C3H6)n→nC3H6
(C8H8)n→nC8H8
C2H4+CO2+H2→C8H18+C2H6O+H2O
C2H4+CO2+H2→C8H18+CH4O+H2O
C3H6+CO2+H2→C8H18+CH4O+H2O
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C8H8+CO2+H2→C16H34+CH4O+H2O
C8H8+CO2+H2→C16H34+C2H6O+H2O
CH2HCCl+CO2+H2→C16H34+CH4O+HClO
CH2HCCl+CO2+H2→C16H34+C2H6O+HClO
4、将汽油、柴油的混合物通入加热炉加热到400～500℃后通入分馏塔，根据汽油与柴油的沸点不同，使汽油与柴油的混合物分离，其中要求加料量不超过分馏塔容积的3/4，分馏塔内压力不超过0.03MPa，则可分离出汽油、柴油、及部分重油的气态物；
5、将汽油、柴油及部分重油的气态物分别自上而下通入管式冷凝反应器，温度降至常温，则可生成液态的汽油、柴油及部分重油。
6、将5中所得产品分别通过油水分离器(除水效率≥99％)，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油可返回3中，经过液化催化反应器重新分解制汽油、柴油。本发明的主要优点有
(1)提高废塑料的利用价值；
(2)固碳过程中产生了高的附加值；
(3)所生的汽油、柴油达到了工业化应用的标准；
(4)二种废物得到了综合利用，即可取得经济效益，也有明显的社会效益。
附图说明
图1为废塑料与二氧化碳综合利用制备汽油、柴油的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：选取废塑料，用酒精进行清洗除杂。然后粉碎至粒度为6-10mm，通过螺旋给料机加入温度为380-420℃的分解反应器，在分解反应器中，废塑料同时进行熔化、分解、合成，在反应过程中按每千克废塑料通入1m3体积百分浓度为3％的CO2气体和2m3体积百分浓度为8％的H2，待反应30min后，废塑料熔化、裂解后与二氧化碳气体、氢气发生反应，这时就形成了汽油、柴油的前驱体。连续不断的通入带有搅拌器的温度为550-600℃液化催化反应器，加入原料重量的8％的Al2O3催化剂，形成汽油、柴油的混合物；通过常压加热炉加热到450℃后再通入分馏塔内压力为0.01MPa的分馏塔，根据汽油与柴油沸点的不同，分离出汽油、柴油、及部分重油的气态物；分别自上而下地通入降至室温的管式冷凝反应器，生成液态的汽油、柴油及部分重油。最后将所得产品分别通过油水分离器，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油重返回液化催化反应器重新分解制汽油、柴油。经过循环分解后，汽油与柴油总共得率为85％。制取的汽油与柴油，经检验汽油辛烷值为91，可直接作为90#汽油使用，柴油的十六烷值为45，可以普通柴油车上直接使用。
实施例2：选取废塑料，用酒精进行清洗，尽可能地除去不必要的杂质。然后加入塑料粉碎机，粉碎至粒度为8-10mm，通过螺旋给料机加入温度为380-420℃的分解反应器，在分解反应器中，废塑料同时进行熔化、分解、合成。反应过程按每1000g废塑料通入1m3体积百分浓度为3％的CO2与2m3体积百分浓度为6％的H2，待反应40min后，废塑料熔化、裂解后与二氧化碳气体、氢气发生反应，这时就形成了汽油、柴油的前驱体。连续不断的通入带有搅拌器的温度为600-650℃液化催化反应器，加入原料重量的10％的Fe2O3催化剂，形成汽油、柴油的混合物；通过常压加热炉加热到450℃后再通入分馏塔内压力为0.02MPa的分馏塔，根据汽油与柴油沸点的不同，分离出汽油、柴油、及部分重油的气态物；分别自上而下地通入降至室温的管式冷凝反应器，生成液态的汽油、柴油及部分重油。最后将所得产品分别通过油水分离器，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油重返回液化催化反应器重新分解制汽油、柴油。经过循环分解后，汽油与柴油总共得率为85％。制取的汽油与柴油经检验汽油辛烷值为92，可直接作为90#汽油使用，柴油的十六烷值为48，可直接在普通柴油车上使用。
Claims (3)
1.一种二氧化碳与废塑料综合利用的方法，其特征在于：其按以下步骤完成，
1)、原料的预处理：以废塑料为原料，先进行分选，再用有机溶剂清洗后粉碎至粒度为6-10mm；所述废塑料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀树脂的废塑料；
2)、将经过预处理的废塑料通过给料机加入温度为350-450℃的分解反应器，在分解反应器中，废塑料同时进行熔化、裂解，在反应过程中按每千克废塑料通入1m3体积百分浓度为2～5％的CO2气体和2m3体积百分浓度为5～10％的H2，反应时间为30-40min，CO2气体促进了废塑料的熔化、裂解，且废塑料在熔化、裂解的过程中其生成物与CO2、氢气发生反应，重新聚合，形成汽油、柴油的前驱体；
3)、将所得到汽油与柴油前驱体连续不断的通入带有搅拌器的温度为400-800℃液化催化反应器，加入原料重量的8-10％的催化剂，不断搅拌使其发生液化催化反应，使前驱体进一步裂解形成汽油和柴油的混合物；所述催化剂为Al2O3或Fe2O3；
4)、将汽油、柴油的混合物通入加热炉加热到400～500℃后通入分馏塔，根据汽油与柴油的沸点不同，使汽油与柴油的混合物分离，其中要求加料量不超过分馏塔容积的3/4，分馏塔内压力不超过0.03MPa，则可分离出汽油、柴油、及部分重油的气态物；
5)、将汽油、柴油及部分重油的气态物分别自上而下通入管式冷凝反应器，温度降至常温，则可生成液态的汽油、柴油及部分重油。
6)、将5中所得产品分别通过油水分离器，制得成品汽油、成品柴油及部分重油，重油可返回3中，经过液化催化反应器重新分解制汽油、柴油。
2.根据权利要求1所述的废塑料与二氧化碳综合利用的方法，其特征在于：所述废塑料的主要成分是含聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙稀和/或聚苯乙稀树脂的废塑料。
3.根据权利要求1所述的废塑料与二氧化碳综合利用的方法，其特征在于：所述催化剂为Al2O3或Fe2O3。
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| CN110229685A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-13 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种废塑料高压热转化制备燃油的方法 |
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| CN1199081A (zh) * | 1997-05-09 | 1998-11-18 | 汪润章 | 利用废弃塑料生产汽柴油的方法及其设备 |
| US20030019789A1 (en) * | 2000-03-20 | 2003-01-30 | Ho-Jun Kwak | Method and system for continuously preparing gasoline, kerosene and diesel oil from waste plastics |
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2010
- 2010-06-13 CN CN2010101995606A patent/CN101845317B/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN101845317B (zh) | 2012-10-31 |
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