CN103589454A

CN103589454A - 一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法

Info

Publication number: CN103589454A
Application number: CN201310606829.1A
Authority: CN
Inventors: 王胜强; 严黎; 张馨予; 王庆; 武祝民; 于宏兵
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开了一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法。其制备过程如下：将废塑料热解油与一定浓度的碱性水溶液按照一定质量比例混合，在温度75～350℃下加热0.5～10小时，冷却到50～70℃温度后，静止油水两相分离后，热解油中加入负载了杂多酸或氯化铁的硅基吸附剂，在50～90℃下反应吸附0.5～5小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油。本发明将废塑料热解油中的杂质脱除，油品质量得到了明显改善，解决了废塑料处理后热解油中杂质含量高，作为燃料燃烧严重污染大气环境的问题，能够产生显著的经济效益和社会效益具，有广泛的应用前景。本发明具有投资少，操作成本低的特点，还可以应用于其它有机固废热解油的改质处理领域。

Description

一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法

技术领域：

本发明是涉及固体废弃物处理利用和能源领域的一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法。

技术背景：

目前我国固体废弃物年产量已达到2.5亿吨，其中塑料废弃物约占8～9％，其中可适合用于热解法制备液体燃料的聚烯烃塑料约占塑料废弃物总量的78％。然而我国废塑料的处理方式主要是填埋和焚烧为主，这两种处理方法还存在许多问题，塑料废弃物质轻又体积庞大，它们被填埋后不分解，造成土地板结，妨碍作物呼吸和吸收养分，使之减产；塑料废弃物中的有毒添加剂和聚氯乙烯还会富集于蔬菜和粮食及动物体内；塑料废弃物在燃烧时排放出的CO、氯乙烯单体(VCM)、HCL、甲烷、NOx、SO₂、烷烃、烯烃、芳烃、含油污泥、粉尘等污染物会污染水体和空气，含氯塑料焚烧释放二噁英等有害物质。所以我国的固体废塑料有很大的回收利用空间，除部分废塑料可通过机械循环再生外，其他可用热解法热解制备燃料油，不但解决大量废塑料存在造成的环境压力，而且还可以还原为石油原料，从而实现废塑料资源的再生利用。

废塑料燃烧时，发热量高达33.6～42MJ／kg，比煤高，主要转化为燃料油加以利用。我国燃料油消费的主要方式是以燃烧加热为主，少量用于生产原料，具有较强的节约和替代潜力。我国燃料油消费主要集中在发电、交通运输、冶金、化工、轻工等行业。其中电力行业的用量最大，占消费总量的32％；其次是石化行业，主要用于化肥原料和石化企业的燃料，占消费总量的25％；第三是交通运输行业，主要是船舶燃料，占消费总量的22％；近年来需求增加最多的是建材和轻工行业(包括平板玻璃、玻璃器皿、建筑及生活陶瓷等制造企业)，占消费总量的14％；钢铁部门的燃料油消费占全部消费量的比例为7％左右。因此利用废塑料热解制燃料油具有广阔的前景。

目前塑料废弃物的组成部分主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂(PF)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSF)和氨基树脂等。塑料废弃物通常采用热解油化技术加以回收，即通过加热或加入一定的催化剂使废塑料分解，获得主要为C1～C14的气体、热解油和固体残渣，能最有效地回收资源。因此，废塑料热解油化技术是以石油为原料的石油化学工业制造塑料制品的逆过程。PE、PP、PS、PVC等热塑性塑料当加热到300～500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，其中，PVC加热到约200℃时发生脱氯反应，进一步加热发生断链反应。PEP、ABS树脂含有氮、氯等元素，热解时会产生有害气体或腐蚀性气体。废塑料热解油热值较高，有很高的利用价值，但是现有技术仍存在不足，导致难以商业化推广。废弃塑料的成分过于复杂，油品质量杂质含量较高，作为燃料油燃烧需要专门的焚烧装置和尾气处理系统，这是主要问题所在。因此废塑料热解油燃烧利用的关键在于脱除热解油中的卤素、氮、硫等杂质，制备清洁燃料油。

发明内容：

本发明的目的是提供一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法，特点是将废塑料热解油中的杂质脱除，油品质量得到了明显改善，解决了废塑料处理后热解油中杂质含量高，作为燃料燃烧严重污染大气环境的问题。

本发明所述的废塑料热解油制备清洁燃料油的过程如下：

将废塑料热解油与一定浓度的碱性水溶液按照一定比例混合，在温度75～350℃下加热0.5～10小时，冷却到50～70℃温度后，静止油水两相分离。上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了杂多酸或氯化铁的硅基吸附剂，在50～90℃下反应吸附0.5～5小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油。

本发明的优点：

本发明将废塑料热解油中的杂质脱除，油品质量得到了明显改善，解决了废塑料处理后热解油中杂质含量高，作为燃料燃烧严重污染大气环境的问题，能够产生显著的经济效益和社会效益具，有广泛的应用前景。本发明具有投资少，操作成本低的特点，还可以应用于其它有机固废热解油的改质处理领域。

具体实施方式：

1.实施例1

将20％质量浓度的氢氧化钠水溶液和废塑料热解油以质量比1：2.0于75℃温度下反应5h后，冷却到50℃后，静止油水两相分离。上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了磷钨酸的硅胶吸附剂，磷钨酸与硅胶的质量比为0.2：1。负载磷钨酸后吸附剂与热解油按照质量比0.05：1，在50℃下反应吸附1小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油，燃料油中氯、溴、氮和硫元素含量均小于6ppm。

2.实施例2

将70％质量浓度的氢氧化钾水溶液和废塑料热解油以质量比1：20于350℃温度下反应0.5h后，冷却到70℃后，静止油水两相分离。上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了磷钼酸的SBA-15吸附剂，磷钼酸与SBA-15的质量比为0.1：1。负载磷钼酸后吸附剂与热解油按照质量比0.02：1，在70℃下反应吸附0.5小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油，燃料油中氯、溴、氮和硫元素含量均小于3ppm。

3.实施例3

将3％质量浓度的氢氧化钡水溶液和废塑料热解油以质量比1：10于150℃温度下反应10h后，冷却到70℃后，静止油水两相分离。上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了硅钨酸的MCM-41吸附剂，硅钨酸与MCM-41的质量比为0.5：1。负载硅钨酸后吸附剂与热解油按照质量比0.2：1，在90℃下反应吸附5小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油，燃料油中氯、溴、氮和硫元素含量均小于8ppm。

4.实施例4

将25％质量浓度的氢氧化钙水溶液和废塑料热解油以质量比1：2.0于200℃温度下反应5h后，冷却到70℃后，静止油水两相分离。上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了氯化铁的硅胶吸附剂，氯化铁与硅胶的质量比为0.05：1。负载氯化铁后吸附剂与热解油按照质量比0.1：1，在50℃下反应吸附1小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油，燃料油中氯、溴、氮和硫元素含量均小于10ppm。

Claims

1.一种废塑料热解油制备清洁燃料油的方法，其特征在于，过程如下：

(1)将废塑料热解油与一定浓度的碱性水溶液按照一定比例混合，在温度75～350℃下加热0.5～10小时，冷却到50～70℃温度后，静止油水两相分离。

(2)上述热解油放入反应器，热解油中加入负载了杂多酸或氯化铁的硅基吸附剂，在50～90℃下反应吸附0.5～5小时，然后过滤分离，得到清洁燃料油。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱性水溶液为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或氢氧化钙。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱性水溶液质量浓度为3.0％～70％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱性水溶液和热解油的质量比为1：2.0～1：20。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硅基吸附剂为硅胶、SBA系列和MCM系列吸附剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的杂多酸是磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载的杂多酸或氯化铁与吸附剂的质量比为0.05：1～0.5：1。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载后的吸附剂与热解油的质量比为0.02：1～0.2：1。