CN1074447C - 用废塑料和或重油生产汽油柴油的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用废塑料和或重油生产汽油柴油的方法及设备。本发明方法包括原料与热载体直接混合发生传热和裂化反应以及经过热裂解，催化裂解，分馏等过程。并公开了发明方法中使用的催化剂。本发明的设备主要包括挤塑机，槽形螺旋反应器，燃烧室，固定床，气化室，分离箱，旋风分离器及烃油收集装置。

Description

用废塑料和或重油生产汽油柴油的方法和设备

本发明涉及用废塑料，高沸点烃生产低沸点烃油的方法和设备。特别地通过热裂解和催化裂解从废塑料和重油中制取汽油柴油的方法和设备。

有关以废塑料和高沸点烃为原料生产低沸点烃的方法已有很多报导，在特开平4-50929(10)7-166171和3-86790及昭和60-58485,63-132995,63-178195及USP4851601和EP-A-0607862(申请人为MAZDA MOTOR CORPORATION)中均采用釜式[立或卧]反应器进行热裂解反应，釜外壁直接高温加热，釜内壁物料间断受热，釜壁两侧温差大，釜外壁易受高温烧坏变形，釜内壁易局部过热结焦，影响产品转化率和设备寿命，传热效果差，排渣清渣难。而且，固定床催化反应需要另供热量。这是当今用釜式反应器裂解有机高分子化合物和聚烯烃的弱点。某些特种行列使用螺旋反应器，同样属于间接传热，即：筒体外壁直接高温加热，筒内物料间接受热，传热效率差。特别是螺杆易受热弯曲变形，导致螺杆两端难密封，筒内裂解气体外泄，螺杆螺旋装配在圆形料筒中心，筒内上部没有气化空间，影响反应进行。有的在真空和氮气保护条件下反应。重油渣油裂解常采用传统的减压延迟焦化和流化催化方法，蒸汽耗量高，投资大，操作复杂。

本发明目的就是要克服上述缺点，提供从废塑料和高沸点烃中制取汽油柴油的方法及设备。具体地说，将无机颗粒状热载体连续循环地进入螺旋反应器内与原料直接接触传热发生热裂化，产生的气相烃入固定床发生催化反应，将废塑料和高沸点烃转化成汽油柴油。本发明具有反应传热快，耗能少，设备不结焦，渣中不含油，成品转化率高和投资少的特点。本发明是如下是实现的。

本发明的方法包括：先将热载体在燃烧室中加热燃烧升至高温，再用螺旋输送机送入槽形螺旋反应器中。将所述的废塑料挤入(或将重油渣油泵入)密封的槽形螺旋反应器中，并直接与热载体混合发生热裂化反应，分解成气相烃和残渣。气相烃进入固定床中，并与固定床中的催化剂发生催化反应生成小分子气相烃，按传统的方法收集气相烃得到汽油柴油。无机热载体和裂解残渣形成的混合物受螺杆推动流入气化室，经螺旋输送机进入分离箱。用风机把高温烟道气送入分离箱，不停地将混合物吹入旋风分离器中，收集固体混合物，分离出气体。用螺旋输送机将上述固体混合物送入燃烧室进行燃烧。在燃烧室里，混合物中的有机物被燃烧净，无机颗粒状热体又被加热至高温，并循环地落入槽形反应器内给反应器供热。上述过程中，热载体始终处于被加热-放热-被加热的连续循环状态，以确保槽形反应器内有足够的热量。

上述方法中，热裂解反应和催化裂解反应可维持常压或高于常压，催化裂解反应是在置于气化室内部的催化固定床上进行，催化反应所需热量由高温气化室内部热量供给。所用催化剂为DL-1型催化剂。

本发明的设备主要包括挤塑机，槽形螺旋反应器，燃烧室，气化室，贮备罐，储料罐，固定床，分离箱，旋风分离器及烃油收集装置。所述槽形反应器包括；长圆柱形壳体，固定在地面上不动。壳体下部是半圆形并配置螺旋杆搅拌器，壳体内的螺旋杆搅拌器用电磁电动机驱动，也可用非磁力的通常方法驱动。挤塑机和热载体入口配置在槽形螺旋反应器上部一端，气化室配置在另一端。固定床，其垂直配置于气化室内部上方与反应器的气相产物出口相通，分离箱下部经螺旋输送机与气化室的底部相连接，分离箱的顶部通过管道与旋风分离器中部相连接。旋风分离器下部经螺旋输送机与燃烧室的上部相通。所述的燃烧室包含有油、气燃烧嘴和空气喷嘴。燃烧室下部连接贮备罐的上部，贮备罐的下部经螺旋输送机与槽形螺旋反应器顶部相通。

本发明的设备进一步包括烃油分馏装置，均属于本领域中常规使用的汽油柴油分离装置，包括：分馏塔，冷凝器，油水分离器和水封罐等。

附图的简要说明

图一是本发明的设备流程图：

本发明祥述：

本发明的目的之一是提供一种用废塑料和/或重油生产汽油柴油的方法及设备。包括：先将无机小颗粒热载体在燃烧室中用燃料油(或可燃性气体)燃烧加热升至高温，再用螺旋输送机连续循环不停地将高温热载体送到槽形螺旋反应器中。用螺旋式(或往复式)挤塑机将所述的废塑料推入(或将重油渣油泵入)密封的槽形螺旋反应器中，并直接与热载体在反应器中混合发生传热并进行热裂化反应，物料在螺杆旋转和推动下从反应器内入料口一端移向另一端，原料不断地分解成气相烃和残渣。气相烃经气化室进入固定床中，与固定床中的催化剂发生催化反应生成小分子气相烃，小分子气相烃经分馏塔分馏，再按传统的收集提纯方法得到汽油柴油；无机小颗粒状热载体和裂解残渣形成的混合物受螺杆推动流入气化室，经螺旋输送机进入分离箱。用风机吸进高温气体，并送入分离箱，不停地将混合物从分离箱中吹入旋风分离器内，用储料罐收集固体混合物，分离出的气体中含有无机尘粒，经旋风除尘器后排出装置。用螺旋输送机将上述固体混合物送入燃烧室。在燃烧室里，混合物中的有机物被燃烧净，无机尘粒随高温烟气排出，无机颗粒状热载体又被加热至高温并落入贮备罐，经螺旋输送机连续循环的送入槽形反应器给反应器供热。

上述过程中，热载体始终处于被加热-放热-被加热的连续循环状态，即，热载体在燃烧室内被加热升温-螺旋反应器中放热降温-又在燃烧室内被加热升温的过程。以确保槽形反应器内有足够的热量。

上述方法中，热裂解反应和催化裂解反应可维持常压或高于常压，热载体进入螺旋反应器时的温度控制在500-1000℃，最好在600-700℃。热载体离开螺旋反应器时温度控制在400-800℃，最好在500-600℃，催化裂解反应是在置于气化室内部的催化固定床上进行，催化反应所需热量由高温气化室内部热量供给，催化反应温度控制在250-600℃，最好在300-400℃，所用催化剂选用DL-1型，其组成(重量)配方：CHO-1为8％(商品名，中国齐鲁石化厂生产)；REY24％；硅铝摩尔比为12∶1的丝光沸石为25％和ZSM-5催化剂43％。热载体可选用颗粒状硅和/或铝的氧化物或化合物，其颗粒直径一般在0.1-5.0毫米，最好在0.5-2.0毫米。可用本发明处理的原料还包括：原油、渣油、重油及其它有机高子化合物。具体地，本发明的方法包括步骤：

1，先将直径为0.1-3.0毫米的颗粒状三氧化二铝50％(W％)和二氧化硅50％(W％)组成的物质作为热载体，在燃烧室中用燃料油(或回收裂解气体)和空气燃烧加热升温至500-1000℃后落入贮备罐中，再用螺旋输送机连续循环不停地将热载体送到槽形螺旋反应器中。

2，用螺旋式(或往复式)挤塑机将所述的废塑料推入(或将重油渣油泵入)密封的槽形螺旋反应器中，并直接与热载体在反应器中混合发生传热并进行热裂化反应，物料在螺杆旋转和推动下从槽形螺旋反应器内的物料入孔一端移向另一端，原料受热后不断地分解成气相烃和残渣。气相烃进入气化室内的固定床中发生催化反应生成小分子气相烃，小分子气相烃经分馏塔分馏，再按传统的收集提纯方法得到汽油柴油。

3，无机热载体和热裂解残渣组成的混合物受反应器内的螺杆推动进入气化室底部，经螺旋输送机进入分离箱。用风机吸进高温气体，并送入分离箱，不停地将上述混合物从分离箱中吹入旋风分离器内。金属，石块等落入分离箱底部被分离除去，旋风分离器收集的固体混合物落入储料罐中，分离出的气体含中有无机尘粒，经除尘器分离后排出装置。

4，用螺旋输送机将储料罐中的固体混合物推入燃烧室。在燃烧室里，混合物中的有机物被燃烧净，无机尘粒随高温烟气排出，无机颗粒状热载体又被加热至高温并落入贮备罐，经螺旋输送机连续循环的送入槽形螺旋反应器给反应器中的裂解反应提拱热。

上述过程中，热载体始终处于被加热-放热-被加热的连续循环状态。以确保槽形反应器内有足够的热量。

本发明的另一目的是提供实现上述方法的设备，本发明的设备主要包括挤塑机，槽形螺旋反应器，燃烧室，贮备罐，储料罐，气化室，分离箱，旋风分离器及烃油收集装置。所述的槽形螺旋反应器包括；长圆柱形壳体，它固定在地面上不动。壳体下部是半圆形并配置螺旋杆搅拌器，壳体内的螺旋杆搅拌器间接受外围的磁力电动机驱动，壳体内的物料无任何泄漏。挤塑机和热载体入口分别配置在槽形反应器上部一端；气化室配置在槽形反应器另一端；固定床，其垂直配置于气化室内部上方，其进口与槽形反应器的气相产物出口相通，其出口接分馏塔。气化室的底部与分离箱中部通过螺旋输送器相连接。分离箱的底部是储罐，收集废金属和石块等。分离箱的顶部通过管道与旋风分离器中部相连接。旋风分离器上部接旋风除尘器，旋风分离器下部接储料罐上部，储料罐下部经螺旋输送机并与燃烧室的上部相通。所述的燃烧室包含有油、气燃烧嘴和空气喷嘴。燃烧室下部连接贮备罐的上部，贮备罐的下部经螺旋输送机与槽形螺旋反应器上部相通。

本发明的设备进一步包括烃油分馏装置，均属于本领域中常规使用的汽油柴油分离装置，包括：分馏塔，冷凝器，油水分离器和水封罐等。下面结合附图对本发明的设备进行进一步的描述。

参见图一，本发明的设备主要包括挤塑机(2)，槽形螺旋反应器(21)，燃烧室(9)，气化室(22),贮备罐(4 0),储料罐(5),分离箱(25)，旋风分离器(11)，分馏塔(28)，冷凝器(29,33)，油水分离器(30,38)和水封罐(31)等。所述的槽形螺旋反应器(21)包括；长圆柱形壳体(21)，固定在地面上不动。壳体(21)下部是半圆形并配置螺旋杆搅拌器(37)，槽形反应器(21)上部是汽化空间。壳体(21)内的螺旋杆搅拌器(37)间接受外围的磁力电动机(1,19)驱动。螺旋杆搅拌器(37)一端用圆形挡板(20)支撑并与磁力电动机(19)隔开，另一端由中心带有圆孔(36)的十字钢架支撑固定。壳体(21)内螺旋搅拌器(37)因受外界磁力的间接驱动不会因螺杆的旋转造成壳体(21)内的物料有任何向外泄漏。挤塑机(2)与槽形螺旋反应器(21)之间装有阀门(17)。挤塑机(2)和热载体(4)入口分别配置在槽形螺旋反应器(21)上部一端。气化室(22)配置在槽形反应器(21)另一端。固定床(23)，其垂直配置于气化室(22)内部上方，其进口与槽形螺旋反应器(21)的气相产物出口相通，其出口接分馏塔(28)。气化室(22)的底部与分离箱(25)中部通过螺旋输送机(3)相连接。分离箱(25)的底部是储罐(26)，收集废金属和石块等。分离箱(25)的顶部通过管道与旋风分离器(11)中部相连接。旋风分离器(11)上部接旋风除尘器(13)，旋风分离器(11)下部接储料罐(5)上部，储料罐(5)下部经螺旋输送机(3)并与燃烧室(9)的上部相通。所述的燃烧室(9)包含有油的燃烧嘴(8)，可燃气的燃烧嘴(6)和空气喷嘴(7)。燃烧室(9)下部连接贮备罐(40)的上部，贮料罐(40)的下部经另一螺旋输送机(3)与槽形螺旋反应器(21)上部相通。分馏塔(28)顶部连接汽油冷凝器(29)进口，冷凝器(29)出口连接汽油油水分离器(30)上部，油水分离器(30)顶部与水封罐(31)相通，水封罐(31)顶部与燃烧室(9)的燃气喷嘴(6)相连通。油水分离器(30)下部连接汽油储罐(35)。分馏塔(28)中部装有汽提罐(32)。汽提罐(32)连接柴油冷凝器(33)进口。冷凝器(33)出口连接柴油油水分离器(38)上部，油水分离分离器(38)下部连接柴油储罐(34)。下面结合附图对本发明的方法进行进一步的说明。

先将直径为0,1-3毫米的颗粒状硅酸铝作为热载体(4)装入储料罐(5)中，用螺旋输送机(3)定速的推入燃烧室(9)中。将燃料油(或回收裂解尾气)和空气经各自的喷嘴(6,7,8,)同时喷入燃烧室(9)中，热载体(4)在燃烧室(9)中被加热升至500-1000℃并落入贮备罐(40)中，再用螺旋输送机(3)连续循环不停地将热载体(4)送到槽形螺旋反应器(21)中。用螺旋式(或往复式)挤塑机(2)将所述的废塑料推入或将重油经入孔(18)泵入密封的槽形螺旋反应器(21)中，并直接与热载体(4)在槽形螺旋反应器(21)内混合并发生传热，进行热裂化反应。物料在螺杆(37)旋转和推动下从反应器(21)内一端移向另一端。原料受热后不断地分解成气相烃和残渣。气相烃经汽化区进入气化室(22)内的固定床冲(23)中，并与固定床中的DL-1型催化剂发生催化反应生成小分子气相烃，小分子气相烃经分馏塔(28)分馏，再按传统的收集提纯方法得到汽油柴油。热载体(4)和热裂解残渣组成的混合物(16)受反应器(21)内的螺杆(37)推动流入气化室(22)底部，此时混合物(16)的温度控制在400-800℃，受螺旋输送机(3)推动进入分离箱(25)。用风机(27)吸进高温气体经入孔(39)送入分离箱(25)，不停地将上述混合物(16)从分离箱(25)中吹入旋风分离器裁(11)内。金属，石块等落入分离箱(25)底部，经孔(26)被分离除去，旋风分离器(11)收集的固体混合物(16)落入储料罐(5)中。分离出的气体中含有原料带入的无机尘粒，无机尘粒经除尘器(13)分离后从储灰箱(14)经孔(15)排出装置。用螺旋输送机(3)将储料罐(5)中的固体混合物(16)推入燃烧室(9)。在燃烧室(9)里，混合物(16)中的有机物被烧净，无机尘粒随高温烟气抽走。热载体(4)又被加热至500-1000℃并落入贮备罐(40)中，经螺旋输送机(3)连续循环的送入槽形螺旋反应器(21)给反应器内的反应供热。

上述过程中，热载体(4)始终处于被加热-放热-被加热的连续循环状态。

以下通过具体实施例更详细地说明本发明，但本发明并不受其限制。

                实施例

先将2000公斤直径为0.3毫米的颗粒状硅酸铝作为热载体(4)装入储料罐中(5)，用螺旋输送机(3)定速的推入燃烧室(9)中。将0号柴油(或回收裂解尾气)和空气经各自的喷嘴(6,7,8,)同时喷入燃烧室(9)中燃烧，热载体(4)在燃烧室(9)中被加热升温到600-700℃，并落入贮备罐(40)中，再用螺旋输送机(3)连续循环不停地将热载体(4)送到槽形螺旋反应器(21)中。用螺旋式(或往复式)挤塑机(2)将1400KG北京冬天的废塑料(PP25％,PS25％,PE50％)推入密封的槽形螺旋反应器(21)中，并直接与热载体(4)在槽形螺旋反应器(21)内混合并发生传热，进行热裂化反应。废塑料在挤塑机的推动下从反应器(21)的原料进口一端移向连接汽化室的另一端。反应器的原料进口温度控制600-700℃，反应器的残渣出口温度控制在500-600℃。废塑料受热后不断地分解成气相烃和残渣。气相烃经汽化区进入气化室(22)内的固定床(23)中，并与固定床(23)中的DL-1型催化剂发生催化反应。催化反应温度控制在280-380℃。生成小分子气相烃，小分子气相烃经分馏塔(28)分馏，再按传统的收集提纯方法最后得到汽油柴油。热载体(4)和热裂解残渣组成的混合物(16)受反应器(21)内的螺杆(37)推动流入气化室(22)底部，经螺旋输送机(3)推动进入分离箱(25)。用风机(27)吸进高温气体，经入孔(39)送入分离箱(25)，不停地将上述混合物(16)从分离箱(25)中吹入旋风分离器(11)内。废塑料中含有的金属，石块等落入分离箱(25)底部经孔(26)被分离除去，旋风分离器(11)收集的固体混合物(16)落入储料罐(5)中。分离出的气体含有废塑料带入的无机尘粒，经除尘器(13)分离后从储灰箱(14)经孔(15)排出装置。用螺旋输送机(3)将储料罐(5)中的固体混合物(16)推入燃烧室(9)。在燃烧室(9)里，混合物(16)中的含油残渣被烧净，无机尘粒随高温烟气抽走。热载体(4)又被燃烧加热至600-700℃并落入贮备罐(40)中，经螺旋输送机(3)连续循环的送入槽形螺旋反应器(21)内给反应器内的裂解反应供热。

上述方法中，热载体(4)始终处于被加热-放热-被加热的连续循环运转过程中，以确保槽形螺旋反应器(21)内的裂解反应所需足够的热量。实践已经证明，生产时设备内不须补充热载体，除非已被正常磨损需要补充。上述工艺参数及生产结果如下：废塑料(W％)：1400KG PP为350KG(25％),PS为350KG(25％)，

                PE为700KG(50％)工作压力：          0.05-0.1MPA热载体进反应器温度：600-700℃热载体出反应器温度：500-600℃催化反应温度：      280-380℃催化剂：            DL-1型催化剂反应产物：汽油：630KG(40％),  RON为93,5。汽油组份(重量％)：  烷烃19.9％，环烷烃12％，稀烃48％，

                芳烃9.9％，其它10.2％。柴油：420KG(35％)， 十六烷值为52。柴油组份(重量％)：  烷烃15％，环烷烃8％，稀烃55％，

                芳烃10％，其它12％。无机残渣：          140KG(10％)。可燃气体：          210KG(15％)，返回到燃烧室中燃烧。

Claims (9)

1，一种用废塑料和/或重油生产汽油柴油的方法，包括：先将无机热载体在燃烧室中加热升至高温，再均匀地进入槽形螺旋反应器中；将所述的废塑料挤入和/或将重油渣油泵入密封的槽形螺旋反应器中，让原料与热载体直接混合发生传热和裂化反应，分解生成气相烃和残渣，气相烃离开槽形螺旋反应器，进入固定床，并与固定床中的催化剂发生催化反应生成小分子的气相烃，气相烃进入分馏塔分馏，经冷凝得到汽油柴油；无机热载体和裂解残渣形成的混合物经槽形螺旋反应器内的螺旋推动作用排出反应器外；用风机把上述混合物吹入燃烧室中；在燃烧室里，混合物中的有机物被燃烧净，无机热载体又被加热至高温，并落入槽形反应器内给裂解反应供热。

2，根据权利要求1的方法，其特征是所述的催化剂是DL-1型催化剂。

3，根据权利要求2的方法，其特征是所述的DL-1型催化剂重量组成配方为：CHO-1占8％；REY占24％；硅铝比为12∶1的丝光沸石占25％和ZSM-5催化剂43％。

4，根据权利要求1的方法，其特征是所述的热裂解反应和催化裂解反应可维持常压或高于常压。

5，根据权利要求1的方法，其特征是所述的热载体属于颗粒状硅或/和铝的氧化物或化合物。

6，根据权利要求1的方法，其特征是所述热载体在进入槽形螺旋反应器时的温度为500-1000℃，热载体离开螺旋槽形反应器时的温度为400-800℃。

7，根据权利要求1的方法，进一步包括收集分馏塔后的烃油的步骤。

8，一种用废塑料和/或重油生产汽油柴油的设备，包括挤塑机、槽形螺旋反应器、燃烧室、贮备罐、储料罐、固定床、气化室、分离箱、旋风分离器及烃油收集装置；所述槽形螺旋反应器包括：长圆柱形壳体，它固定在地面上不动，壳体下部是半圆形内配置螺旋杆搅拌器，螺旋杆搅拌器间接受外界磁力电动机驱动，也可以采用非磁力的通常方法驱动；挤塑机和热载体入口分别配置在槽形螺旋反应器上部的原料入口一端，气化室配置在另一端；所槽形螺旋反应器上部的原料入口一端，气化室配置在另一端；所述的固定床，其垂直配置于气化室内部上方与槽形螺旋反应器的气相产物出口相通；固定床出口接烃油收集装置；气化室的底部经螺旋输送机与分离箱中部相连接，分离箱的顶部通过鼓风机的出口管道与旋风分离器中部相连接；旋风分离器下部经螺旋输送机与燃烧室的上部相通；风机的进口与燃烧室的顶部尾气出口相接；所述的燃烧室包含有油、气燃烧嘴和空气喷嘴，燃烧室下部连接贮备罐的上部，贮备罐下部经螺旋输送机与槽形螺旋反应器上的热载体入口相通。

9，根据权利要求8所述的设备，其特征在于烃油收集装置包括：分馏塔、冷凝器、油水分离器和水封罐。