CN109562301A - 用于将塑料转化为燃料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于热裂化塑料材料、特别是废物材料的原料的方法，其包括以下步骤：熔化所述原料，将熔化的原料输送于热解室(2)中，其中将所述熔化的原料在基本上经氧气吹扫的环境中加热以将其转化为热解气体，所述方法进一步包括以下步骤：驱使来自所述热解室(2)的热解气体进入盘式回流塔(3)中，所述盘式回流塔(3)包括位于其上端的部分冷凝器(3a)，使所述盘式回流塔中冷凝的热解气体返回至所述热解室(2)中，蒸馏从所述回流塔的所述部分冷凝器排出的热解气体(4)，以提供一种或多种燃料产物。

Description

用于将塑料转化为燃料的方法

本发明涉及用于将塑料材料、特别是废塑料材料转化为液体烃、特别是柴油燃料的方法。

热解(或热分解)是一种已知的方法，其中通过在分批式反应器中，在不存在氧气或空气的情况下，在400至480℃的温度下热裂化，将塑料材料转化为液体烃。

塑料原料可能是纯聚合塑料废物、混合塑料废物(包括可能被粘性标签材料弄脏)、残余内容物……。已知来自垃圾的塑料废物通常含有约70重量％的聚烯烃，如聚乙烯和聚丙烯，约15％的苯乙烯聚合物，约10％的聚氯乙烯和5％的其它塑料，其它塑料可以是聚氨酯、聚酯、聚酰胺……。在热转化方法的上游实施几个清洁和分选步骤，以获得主要由聚烯烃组成的原料，其中含有少量聚苯乙烯和尽可能低含量的PVC。

然后，通常将塑料原料在约300至350℃的温度下混合并预熔化，通常借助于装配有加热系统以及可能的惰性吹扫气体(如氮气)系统的挤出螺杆进行。

然后将预熔化的混合物输送至热解室，所述热解室在惰性气体吹扫下被填充以确保氧气的去除。热解过程是半分批过程，并且当热解室中存在期望量时，停止热解室的进料。然后在搅拌的同时将混合物加热至高达通常300和900℃的温度，并转化为从热解室中连续提取的气相。碳质焦炭也作为热解室中的副产物形成。在塑料材料的热解完成后，有必要等到焦炭冷却，直至它可从热解室中提取并取出，使得该室可再次用于后续批次。

热解室出口处的气体混合物通常含有包含1至30个或甚至更多个碳原子的烃化合物的混合物。为了获得适合用作燃料、通常是柴油的烃混合物，有必要对热解步骤后获得的粗制产物进行一些后处理。

根据燃料产品的规格，一方面，需要通过去除较轻质的馏分来增加混合物的闪点，另一方面，还必须去除较重质的馏分，以降低混合物的最终沸点。

EP 1577366公开了用于将废塑料材料热催化转化为可再用的燃料、尤其是柴油燃料的方法，其包括塑料材料的热解步骤，其中将来自热解室的出口气体直接进给至催化转化器，在该催化转化器中，气体的分子结构在结构和形式上发生改变，然后将所得气体转移至一个或多个冷凝器中，以将气体蒸馏并冷却成几个馏分。

出口气体从热解室直接转移以供催化转化，其中重质产物和焦炭可能被出口气体夹带，这可能导致催化剂的污损。

US 20090321317公开了用于加工塑料和有机流体(如原油、蒸煮油、脂肪等)的混合物的方法，其中所述混合物被充分熔化。去除杂质和未熔化的材料，并将液体熔体转移至热裂化反应器中，用于将聚合物化合物转化为气相。可将气相转移至逆流蒸馏塔(其为含有金属主体填料以增加反应表面的填充塔)和任选的部分冷凝器中，其中长链烃(含有大于24个碳原子)被冷凝并全部送回裂化反应器，而包含1至22个碳原子的化合物的气态混合物在由骤冷塔组成的冷却器中被冷凝。

当在工业规模上实施时，该方法可能有几个缺点。首先，去除和排放杂质和未熔化的物质将提取大量的材料并降低所述方法的产率，并且将需要特定的技术。其次，没有提到焦炭的形成，并且该方法并未考虑夹带的固体向前通过热解室并污损下游装备、特别是填充逆流蒸馏塔的问题，这将引起严重的停工时间。

US 5738025公开了用于热裂化废塑料的方法，其中将废塑料的预熔化混合物进给至热解反应器中，在该反应器中，废塑料在350至450℃的温度下被加热，以转化为蒸气状产物，该蒸气状产物被引入常压分馏塔和冷凝器中，以便从高沸点产物中分离挥发性化合物。挥发性化合物被送至焚烧炉和洗涤器，而部分底部产物被送回裂化反应器，另一部分被进给至催化转化器，以产生期望的烃类分馏和重排。然后将所得产物送至接收罐，在那里从液体烃分离轻质产物。

该方法由两个不同的裂化步骤组成，包括催化裂化，这相当复杂，并且会产生额外的成本。并未考虑热解下游、尤其是催化转化器中的焦炭夹带问题。分馏塔下游的冷凝器不是部分冷凝器。热解气体夹带的所有焦炭然后可能存在于送至催化转化器的底部蒸馏产物中，从而引起催化剂的污损。

WO2011077419公开了用于处理废塑料以提供燃料产物的方法，其中将塑料材料在无氧气氛中熔化，然后热解以提供热解气体。热解气体被引导至装配有向下倾斜并被冷却夹套包围的板的接触器，以允许所构成的烃蒸气向上流动，冷凝的重质长链烃流回热解室中，用于进一步的热降解。将从接触器排出的气体进给至常压蒸馏塔，用于较轻质化合物的第一分离步骤。需要第二蒸馏步骤以进一步消除最轻和较重质的化合物。

在该方法中，包围接触器的空气冷却夹套不提供足够有效的冷却。此外，向下倾斜的板元件的设计不促进接触器中的足够湍流。因此，接触器可能允许长链化合物和焦炭被热解气体夹带，从而引起常压蒸馏塔、尤其是在塔的填充元件上的污损。此外，在蒸馏塔的补充物中存在长链化合物引起最终液体烃的最终沸点的增加，除非实施重质物(蜡)从常压蒸馏至热解的再循环，否则这不能通过随后的真空蒸馏步骤被完全校正，从而引起热解室中的蜡污损、蜡积聚以及随后在所述热解步骤中的温度控制问题。

因此，需要塑料的热转化方法，该方法可加工混合的废原料，具有有限的污损问题，以便能够在有限的维护问题下在工业规模上实施。

令人惊讶地，我们已发现，通过在热解室的出口放置盘式回流塔，可以简单的方式从混合塑料废物的热解过程中获得适合用作柴油燃料的液体烃。从回流塔的部分冷凝器排出的气体可被进一步冷凝并送至闪蒸步骤。最终产物是可用作燃料、特别是柴油燃料的液体烃混合物。

所述方法避免使用催化转化步骤，以及在填充塔中进行的其它蒸馏步骤。减少了由于热解室下游夹带焦炭所致的污损问题，且限制了停工时间。根据本发明的方法具有降低的复杂性以及投资和操作成本。

发明内容

本发明涉及用于热裂化塑料材料、特别是废物材料的原料的方法，其包括以下步骤：熔化所述原料，将熔化的原料输送于热解室(2)中，其中将所述熔化的原料在基本上经氧气吹扫的环境中加热，以将其转化为热解气体，所述方法进一步包括以下步骤：

驱使来自所述热解室(2)的热解气体进入盘式回流塔(3)中，所述盘式回流塔(3)包括位于其上端的部分冷凝器(3a)，

使所述盘式回流塔中冷凝的热解气体返回至所述热解室(2)中，

蒸馏从所述回流塔的所述部分冷凝器排出的热解气体(4)，以提供一种或多种燃料产物。

基本上经氧气吹扫的环境意指惰性气氛，意味着用惰性气体、优选氮气吹扫热解室。通常，热解室的气态气氛的氧含量将含有小于1.5重量％、或优选小于0.5重量％的氧。

从热解室连续提取热解气体，以在热解室中维持250至300毫巴、通常约为270毫巴的压力，并将其直接进给至盘式回流塔。

热解气体的蒸馏使得能够在不可冷凝气体、轻质烃和重质烃之间进行分离；不可冷凝的气体通常是氢、一氧化碳和二氧化碳、甲烷、乙烷，且更通常为具有1至4个碳原子的烃。轻质烃通常是在大气压力下沸点低于150℃或包含小于9个碳原子的烃，而重质烃意指在大气压力下沸点为140℃或150℃至380℃或包含9至25个碳原子的烃。

通常，从热解气体(4)的蒸馏中获得的重质产品适用于柴油共混。

根据本发明的盘式回流塔(3)是装配有错流塔盘的塔，所述错流塔盘被设计成确保上升的蒸气和向下流动的液体之间的最佳接触，以及塔的横截面中的均匀热分布，因此最大限度地提高热/质传递效率和从位于所述回流塔上端的部分冷凝器排出的热解气体的适当组成。部分冷凝器放置成使得冷凝产物通过重力直接沿回流塔向下流动。

回流塔的塔盘可以是不锈钢塔盘。塔盘被设计用于液体蒸气错流。它们通常是表面接近回流塔的内部横截面的水平塔盘。

优选地，每个塔盘设置有一个降液管部(17)，以允许液体向下通过各级。为了促进夹带焦炭的良好洗涤，从而防止塔和下游方法的污损，重要的是向所有塔盘适当地进给液体。降液管确保塔盘上滞留适当的液体。

在根据本发明的方法中，蒸气和液体之间的良好接触不仅使得较长链烃能够被有效冷凝并送回热解室，而且还确保离开回流塔的蒸气基本上不含夹带的焦炭粒子，从而降低了下游装置的污损。

通常，根据本发明的方法的回流塔包括最少2个、优选最少3个此类塔盘。

部分冷凝器是一种热交换器，它将冷凝来自回流塔的部分顶部产物(其被送回该回流塔)并使部分顶部产物以蒸气形式排出。回流塔(3)顶部的部分冷凝器(3a)冷凝被送回塔和热解室的较长链烃，并允许较轻质的烃(通常含有1至25个碳原子)被送至该方法的下游步骤。部分冷凝器(3a)位于回流塔(3)的上端，这意味着它位于塔的所有塔盘上方，使得冷凝产物将通过重力直接沿回流塔向下流动。部分冷凝器可在回流塔内，或者直接连接至回流塔。

通常，进入回流塔的热解气体将处于380℃至450℃的温度，且从部分冷凝器排出的顶部气体产物将处于250℃至280℃的温度。

通常，在根据本发明的方法中，回流塔的10％至30％重量的顶部产物将被冷凝并送回回流塔，而剩余部分将以蒸气的形式排出部分冷凝器。这是通过来自部分冷凝器和回流塔高度上方由于塔盘所致的有效传热来实现的。

这确保了最终烃产品的最佳性质，并且由于通过向下流动的液体进行有效的焦炭洗涤，从而对热解下游的焦炭夹带进行了最佳控制。

在根据本发明的方法的优选实施方案中，盘式回流塔包括浮阀塔盘(16)。回流塔的错流塔盘可以是装配有防污固定阀(顶部带盖的孔)的浮阀塔盘，该阀被设计用于蒸气向上通过所述孔。浮阀塔盘是优选的，因为它们具有通过向下流动的液体提供有效的焦炭洗涤的优异能力。

在根据本发明的方法的优选实施方案中，回流塔的上部塔盘是升气管式塔盘 (chimney tray)(15)。升气管式塔盘是设计用于将液体分配至塔的下部的塔盘。在这种塔盘中不发生气液交换，确保来自回流塔的出口气体中不夹带液体，或夹带有限的液体。通常，升气管式塔盘是除了包括允许蒸气上升的水平管的升气管之外没有孔的塔盘，有板设置在其上端上方，且装配有用于液相向下流动的降液管。

优选地，在根据本发明的方法中，盘式回流塔包括上部塔盘和部分冷凝器之间的除雾器垫(14)。因此，通过除雾器最终保留最细的焦炭粒子，所述除雾器通常由不锈钢网构成，并置于盘式回流塔的升气管式塔盘上方。所述除雾器被理想地设计成易于移除以进行清洁。

在根据本发明的方法的优选实施方案中，回流塔的部分冷凝器是管式热交换器(13)。管式热交换器提供了最佳的冷却表面，以便获得良好产品质量和焦炭洗涤所期望的回流速率。

在优选的实施方案中，在根据本发明的方法中，回流塔的部分冷凝器使用水或矿物油作为冷却介质。水可以是冷冻水，其中可任选地添加二醇，在大约5℃的温度下进入冷凝器。矿物油，例如热油，由于它们较高的沸点而将是优选的，较高的沸点避免了管内的汽化和随后对管的损坏。此类热油的一个实例是由Therminol商业化的Therminol 66。

在优选的实施方案中，根据本发明的方法包括在回流塔(3)的底部注入液体水或烃的步骤。

该液体注入用于补充部分冷凝器的冷却能力。这不仅会改进冷却，而且还会使焦炭粒子聚结，这将更容易保留在液相中和回流塔的除雾器中。可注入通常处于5至20℃的温度的液体水。液体水可被液体烃(例如在根据本发明的方法的步骤(c)中蒸馏热解气体后获得的重质烃)替代。液体烃是优选的，因为它们将具有比水小的膨胀，并且将在回流塔中引起更小的压力扰动。

所述液体注入可以是周期性的或连续的。在周期性注入的情况下，当从回流塔的部分冷凝器排出的热解气体的温度超过特定阈值时，可触发该注入。

在实施方案中，根据本发明的方法包括在冷凝器(7a)中冷凝从回流塔(3)的部分冷凝器(3a)排出的热解气体(4)、然后蒸馏所述气体的步骤。

在根据本发明的方法的优选实施方案中，从盘式回流塔的部分冷凝器排出的气体的蒸馏是闪蒸。

闪蒸是简单的单元分离，并且是指经历压力降低的液体物流在分布于闪蒸容器或闪蒸槽中时的部分气化。气化相富含较轻质的化合物，并且液相含有较重质的化合物。闪蒸步骤的优点是非常简单的过程，其在含有最少内部元件的闪蒸容器(或闪蒸塔)中进行，所述闪蒸容器的大部分内部体积是空的，因此与例如完全填充有内部构件的填充蒸馏塔相比，降低了污损风险。通常，闪蒸是一步分离过程，而不是在蒸馏塔中进行的多级蒸馏过程，所述蒸馏塔的大部分内部体积填充有界面单元，例如填充元件。

在实施方案中，根据本发明的方法的闪蒸步骤包括冷凝处于闪蒸塔(7)的顶部处的气相(7b)和部分再循环所述闪蒸塔的上部中的冷凝轻质烃(10b)。闪蒸塔的上部在此意指位于所述塔的高度的上六分之一处，并且高于存在于所述塔中的任何潜在内部构件。

在实施方案中，根据本发明的方法的闪蒸步骤包括在位于闪蒸塔的上中部中的塔盘(7d)中提取烃馏分，并使所述烃馏分再循环，优选低于提取高度，优选通过喷雾所述烃馏分。上中部在此意指位于塔的一半高度上方，优选位于塔的顶部三分之一中。

在实施方案中，根据本发明的方法的闪蒸步骤包括在闪蒸塔的下部中，在闪蒸塔的底部获得的液体重质烃(7c)，优选通过喷雾所述重质馏分而部分再循环。下部意指位于塔的高度的下三分之一处。

这些再循环步骤允许更好地控制闪蒸容器的温度。

液体烃的喷雾还将有助于吸收夹带和形成的焦油，以及残留的夹带的焦炭粒子，并将它们在闪蒸塔底部的再沸器系统中浓缩，在该系统中它们可更容易地被去除。

在根据本发明的方法的实施方案中，可使在闪蒸塔的底部获得的部分重质液体烃再循环至回流塔中。

本发明还涉及用于根据上述公开方法热裂化塑料材料、特别是废塑料材料的原料的设备，且该设备包括：

混合和熔化装置(1)，

热解室(2)，

连接至所述热解室(2)的气体出口的回流塔(3)，

其中所述回流塔(3)包括错流塔盘和位于所述回流塔的上端的部分冷凝器(3a)。

错流塔盘是设计成用于确保塔内气液接触和热传递的塔盘。通常，它们是面积接近塔的横截面的水平塔盘。部分冷凝器如上文所述。

在根据本发明的设备的优选实施方案中，错流塔盘包括降液管(17)。降液管是将来自上部塔盘的液体流引导至下部塔盘的管道，且将确保每个塔盘上滞留良好的液体，以及因此对气相夹带的任何焦炭的良好洗涤。通常，降液管的横截面面积占塔盘面积的小于20％。

在根据本发明的设备的最优选实施方案中，回流塔的错流塔盘是浮阀塔盘(16)。错流塔盘可以是例如浮阀塔盘、筛盘、泡罩塔盘。浮阀塔盘因其优越的防污损作用而被优选。

在根据本发明的设备的实施方案中，回流塔的上部塔盘是升气管式塔盘(15)。升气管式塔盘是设计用于将液体分布至塔下部的塔盘。在这种塔盘中不发生气液交换，确保来自回流塔的出口气体中不夹带液体，或夹带有限的液体。通常，升气管式塔盘是除了包括允许蒸气上升的水平管的升气管之外没有孔的塔盘，有板设置在其上端上方，且装配有用于液相向下流动的降液管。

在根据本发明的设备的实施方案中，除雾器垫(14)，优选可去除的除雾器垫，位于盘式回流塔的顶部，部分冷凝器下方。最后焦炭粒子的最终保留可通过由不锈钢网构成并置于回流塔的升气管式塔盘上方的除雾器进行。所述除雾器被理想地设计成易于移除以进行清洁；

在根据本发明的设备的实施方案中，回流塔(3)的部分冷凝器(3a)是管式热交换器。所述热交换器优选使用冷冻水或热油、更优选热油作为冷却介质。

在根据本发明的设备的实施方案中，回流塔进一步包括位于塔的底部的液体注入系统(19)。

在优选的实施方案中，根据本发明的设备包括位于盘式回流塔的部分冷凝器下游的闪蒸塔(7)。

在优选的实施方案中，根据本发明的设备包括位于盘式回流塔(3)的部分冷凝器(3a)和闪蒸塔(7)之间的冷凝器(7a)。

在根据本发明的设备的实施方案中，所述闪蒸塔(7)包括位于其上端的冷凝器(10a)和回流罐(10)，以及用于使所述闪蒸塔的上部中的所述回流罐的冷凝轻质烃(10b)再循环的再循环回路。

在根据本发明的设备的实施方案中，所述闪蒸塔包括在所述闪蒸塔的所述上中部中用于提取液体烃馏分的塔盘(7d)，所述塔盘连接至用于将所述烃馏分再循环至所述闪蒸塔中的再循环回路，优选低于所述提取高度，所述再循环回路优选装配有用于在所述闪蒸塔中喷雾所述液体的喷嘴(7e)。

在根据本发明的设备的实施方案中，所述闪蒸塔包括用于在所述闪蒸塔的所述底部获得的液体重质烃(7c)的再循环回路，所述再循环回路优选装配有用于在所述闪蒸塔中喷雾所述液体的喷雾喷嘴(7e)。

再循环液体的喷雾将确保焦油溶解和所述焦油在闪蒸塔的底部产物中的浓缩。这样，焦油将不会引起闪蒸容器或任何下游元件的污损，并且可能在浓缩焦油的底部产物中更容易被消除。在闪蒸塔的液体进料中或在底部产物罐(9)(柴油罐)中注入焦油聚结添加剂，可帮助进一步分离和消除焦油。

附图说明-实例

将通过对一些实施方案的以下描述来进一步说明本发明，所述实施方案以举例方式提供给附图，其中：

图1表示根据本发明的塑料热裂化的方法图，

图2表示根据本发明的盘式回流塔，

图3是回流塔的浮阀塔盘中的阀和其对蒸气/液体/固体流的影响的详细视图。

图4是在根据本发明的方法中的闪蒸后获得的燃料产物沸点范围(左曲线)与利用现有技术方法获得的燃料产物沸点范围(右曲线)相比较的曲线图。

图5表示根据本发明的闪蒸塔。

附图标记：

1.将熔融塑料进给至两个反应器的挤出机

2.热解反应器

3.盘式回流塔

3a.部分冷凝器

4.至闪蒸塔的柴油、轻质油和合成气蒸气(热解气体)

5.焦炭输送螺杆

6.焦炭冷却螺杆

7.闪蒸塔

7a.冷凝器

7b.处于蒸馏塔的顶部的气相

7c.在蒸馏塔的底部获得的重质液体烃

7d.用于提取液体烃的塔盘(轻质油塔盘)

7e.喷雾喷嘴

7f.填充元件

8.柴油排出口

9.柴油箱

10.轻质油排出-回流罐

10a.冷凝器

10b.冷凝轻质烃

11.轻质油箱

12.至洗涤器/熔炉的合成气

13.部分冷凝器(管式热交换器)

14.除雾器

15.升气管式塔盘

16.浮阀塔盘

17.降液管

18.塔

19.水/液烃注入

20.向上通过阀的蒸气流

21.水平穿过塔盘的液体流

22.由于蒸气流中的涡旋所致向下的焦炭固体流

23.带盖固定阀

24.塔盘

25.向上上升的蒸气撞击盖的下侧-引起流中的涡旋

26.从蒸气中洗涤出来的焦炭固体流

将废塑料材料干式清洁并加工成颗粒状或片状形式，所述废塑料材料通常主要含有聚烯烃(其通常为70％至90％(重量百分比)的低密度聚乙烯(LDPE)、5％至10％的聚丙烯(PP))与少量(通常各小于5％)苯乙烯聚合物、聚氯乙烯和少量其它塑料(其可能是聚氨酯、聚酯、聚酰胺)。然后将其在挤出机(1)中在约300℃的温度下加热，然后将熔融塑料进给至热解室(2)中。这是在氮气吹扫下进行的，确保没有氧气进入系统。将熔融塑料维持在300℃至400℃的温度，直至热解室完全进料。

在热解室(2)中，在搅动下，在氮气吹扫的系统中将塑料材料加热至最高380℃至450℃的温度，并且在热解期间维持该温度。熔化的塑料材料被热裂化成热解气体，并且在热解室中同时发生焦炭的形成。

实施根据本发明的方法的工业设施通常含有至少两个热解室(2)，因为所述方法是半分批方法。由于一个热解室是活动的，因此焦炭的蒸煮和去除在另一热解室中进行。

随着熔化塑料的热解正在完成，搅动器上的负载增加，显示焦炭干燥正在进行，且批次即将结束。然后可进行焦炭的蒸除(cook off)循环，其中将焦炭进一步加热至高于450℃，以完成干燥并从其中去除剩余的气体。

出于安全原因，干燥的焦炭然后必须在气密环境中冷却并从热解室中取出。焦炭可例如通过气密阀从热解室运送至螺旋输送器单元(5)，所述螺旋输送器任选地用外部冷却夹套(6)冷却。

当热解反应正在进行时，随着热解气体上升通过盘式回流塔(3)和部分冷凝器(3a)，热解气体被连续地从热解室中提取。通过控制将热解室(2)连接至盘式回流塔(3)的热解气体的出口阀，将热解室中的压力维持在约270毫巴。

部分热解气体在部分冷凝器(3a)中冷凝，该部分冷凝器(3a)是例如使用约5℃的冷冻水作为冷却介质的管式热交换器。这些冷凝的气体首先通过升气管式塔盘(15)回落至盘式回流塔中，所述升气管式塔盘被设计成将这些冷凝的液体产物向下分配至塔的其它塔盘，所述其它塔盘是浮阀塔盘(16)。液体通过降液管(17)从一个浮阀塔盘转移至下面的浮阀塔盘。浮阀塔盘被设计成确保下落的冷凝液体和上升的热解气体之间的良好接触和热传递，使得较长链烃组分被有效地送回回流塔的底部，然后送回热解室用于进一步裂化。

塔盘通常是不锈钢塔盘，其中已经提供了用盖(23)覆盖的阀或孔。这些不仅对液体气体转移非常有效，而且对向下流动的液体洗涤气体夹带的焦炭粒子也非常有效。从塔盘下面升起的蒸气撞击盖(23)的下侧，引起流中的漩涡(25)并使焦炭保留在盖的所述下侧上，其中它们将被水平(21)流动穿过塔盘和向下(22)流动的液体洗掉。确保塔盘上滞留良好液体的降液管(17)的存在也改进了焦炭洗涤的效率。

最后焦炭粒子的最终保留通过由不锈钢网构成并置于回流塔的升气管式塔盘上方的除雾器(14)进行。所述除雾器被理想地设计成易于移除以进行清洁。

从部分冷凝器(3a)排出的热解气体(4)具有260℃至280℃的温度。为了补充部分冷凝器的冷却能力，可在回流塔(19)的底部注入通常处于5至20℃的温度的一些液体水。这不仅会改进冷却，而且还会使焦炭粒子聚结，这将更容易保留在液相中和回流塔的除雾器中。如果使用水，则其可在闪蒸塔的回流罐(10)的底部被分离并回收。液体水可被液体烃(例如在从部分冷凝器排出的热解气体蒸馏后获得的重质烃)替代。液体烃是优选的，因为它们在回流塔(3)中具有更小的膨胀，并且在回流塔中引起更小的压力扰动。

所述液体注入可以是周期性的或连续的。在周期性注入的情况下，当从回流塔的部分冷凝器排出的热解气体(4)的温度超过特定阈值时，可触发该注入。

将在260℃至280℃的温度下从部分冷凝器排出的气体(4)在约130℃至150℃的温度下冷却，热解气体(4)的冷凝和冷却可在设施的管道系统中自然发生。优选地，这在冷凝器7a中进行。

然后将所得到的含有包含约1至25个碳原子的烃的液体或更确切地说饱和的气体液体混合物进给至闪蒸塔(7)，其中轻质馏分被气化，且较重质的馏分保持为液体。

回流罐(10)设置在闪蒸容器的顶部。来自回流罐的合成气或不可冷凝气体(12)被送至涤气器和熔炉。液体部分(11)是轻质油和水，尤其是如果在该过程中已发生液体水注入(19)。

重质馏分(柴油)在柴油罐(11)中的闪蒸容器底部回收。可对所述柴油实施进一步的分离步骤，例如固体分离、焦油分离和任选的真空蒸馏步骤，以去除较轻质的馏分并校正闪点。

闪蒸塔是冷凝器(7a)中冷凝后进给的饱和液体气体混合物经历压力降低的塔。闪蒸塔通常在接近大气压力的压力下操作。

闪蒸塔不含内部元件，或含有非常少的内部元件，因此降低了污损风险。根据本发明，闪蒸塔的内部体积或大部分内部体积是空的，不含内部构件(通常塔的至少50％、或80％或90％内部体积不含内部构件)。

通常，当闪蒸塔含有内部元件时，不存在除下文列出的内部元件之外的其它内部元件。

从顶部开始，闪蒸塔可含有用于来自回流罐(10)的液体烃的再循环装置；用于所述再循环液体的液体分布盘；帮助防止液体夹带的最小填充元件层(7f)；用于提取液体烃的轻质油盘(7d)，所述轻质油盘位于所述塔的中部，优选位于所述塔的顶部三分之一处，并连接至用于所述液体的再循环回路，优选低于所述提取高度，所述再循环回路装配有用于喷雾再循环液体的喷雾喷嘴；和在下部，以及用于在所述塔的底部获得的重质烃的再循环回路，所述再循环回路也装配有喷雾再循环重质烃的喷雾喷嘴。

所述再循环和喷雾有助于控制塔的温度，并且还将焦油在塔的底部中浓缩。

为了避免疑问，闪蒸塔不是界面单元，所述界面单元填充有设计用于增加其表面积的内部元件，如填充元件。

考虑到盘式回流塔在将长链烃回流用于热解方面的效率，简单的闪蒸步骤提供了适用于燃料共混(如例如用于重质馏分的柴油共混)或用作化学原料或加热油的烃。这具有降低被焦炭和焦油污损风险的优点，因为闪蒸容器是不含有内部构件或含有至少很少内部构件的空容器。

图4比较了在使用如专利申请号WO2011077419中所述的接触器代替根据本发明的盘式回流塔的方法中，在根据本发明的方法的闪蒸步骤之后获得的产物的性质与在复杂的常压蒸馏之后获得的产物的性质。可以看出，根据本发明的方法提供了具有较低终沸点和较有利沸点分布的烃(左曲线)。

可进一步去除较轻质的化合物，例如通过将所述产物送至真空蒸馏步骤。

同样考虑到盘式回流塔在焦炭洗涤方面的效率，根据本发明的方法可在最少的用于清洗和维护的中断下运行。已连续运行多达100批次而没有此类中断，相比之下，利用现有技术方法连续运行约30批次，在现有技术方法中，必须停止设施以去除蒸馏塔中的填充有焦炭的塔填充内部构件。

与现有技术的接触器或回流系统相比，使用盘式回流塔改进了工业设施的可用性，通常每年处理约4000吨塑料，这是因为塔盘设计由于蒸气流的洗涤而将焦炭粒子敲回至热解反应器中。

热解中的每批焦炭产率(计算为热解后获得的焦炭千克数和热解室中进给的塑料千克数之间的比率)从平均5％增加至平均10％，表明焦炭的保留增加。

Claims (21)

1.用于热裂化塑料材料原料的方法，所述塑料材料原料特别是废物材料原料，所述方法包括以下步骤：熔化所述原料，将所述熔化的原料输送到热解室(2)中，在其中将所述熔化的原料在基本上经氧气吹扫的环境中加热，以将其转化为热解气体，所述方法进一步包括以下步骤：

驱使来自所述热解室(2)的热解气体进入盘式回流塔(3)中，所述盘式回流塔(3)包括位于其最上端的部分冷凝器(3a)，

使在所述盘式回流塔中冷凝的热解气体返回至所述热解室(2)中，

蒸馏从所述盘式回流塔的所述部分冷凝器排出的热解气体(4)，以提供一种或多种燃料产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述盘式回流塔包括浮阀塔盘(16)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述回流塔包括在上部塔盘和所述部分冷凝器之间的除雾器垫(14)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述回流塔的所述部分冷凝器是管式热交换器(13)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括在所述盘式回流塔(3)的底部注入液体水或液体烃的步骤。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括在冷凝器(7a)中冷凝从所述回流塔的所述部分冷凝器(3a)排出的热解气体(4)、然后蒸馏所述气体的步骤。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过闪蒸来蒸馏从所述部分冷凝器排出的热解气体。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述闪蒸步骤包括在闪蒸塔(7)的顶部冷凝气相(7b)，以及部分再循环在所述闪蒸塔的上部的冷凝的轻质烃(10b)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述闪蒸步骤包括在位于所述闪蒸塔的上中部的塔盘(7d)中提取烃馏分，并优选通过喷雾所述烃馏分使所述烃馏分在所述闪蒸塔中再循环，所述再循环位置优选低于所述提取的高度。

10.根据权利要求7至9所述的方法，其中所述闪蒸步骤包括在所述闪蒸塔的下部中，将在所述闪蒸塔的底部获得的液体重质烃(7c)部分再循环，优选通过喷雾所述重质馏分而进行所述部分再循环。

11.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述热裂化塑料材料原料、特别是废塑料材料原料的设备，其包括：

混合和熔化装置(1)，

热解室(2)，

连接至所述热解室(2)的气体出口的回流塔(3)，

其中所述回流塔包括错流塔盘和位于所述回流塔最上端的部分冷凝器(3a)。

12.根据权利要求11所述的设备，其中错流塔盘包括降液管(17)。

13.根据权利要求11至12所述的设备，其中错流塔盘是浮阀塔盘(16)。

14.根据权利要求11至13所述的设备，其中所述回流塔的上部塔盘是升气管式塔盘(15)。

15.根据权利要求11至14所述的设备，其中所述回流塔(3)的所述部分冷凝器(3a)是管式热交换器(13)。

16.根据权利要求11至15所述的设备，其中所述回流塔进一步包括位于所述塔的底部的液体注入系统(19)。

17.根据权利要求11至16所述的设备，其包括位于所述盘式回流塔的所述部分冷凝器下游的闪蒸塔(7)。

18.根据权利要求17所述的设备，其包括位于所述盘式回流塔(3)的所述部分冷凝器(3a)和所述闪蒸塔(7)之间的冷凝器(7a)。

19.根据权利要求17至18所述的设备，其中所述闪蒸塔(7)包括位于其最上端的冷凝器(10a)和回流罐(10)，以及用于在所述闪蒸塔的上部使所述回流罐的冷凝轻质烃(10b)再循环的再循环回路。

20.根据权利要求17至19所述的设备，其中所述闪蒸塔包括在所述闪蒸塔的上中部用于提取液体烃馏分的塔盘(7d)，所述塔盘连接至用于将所述烃馏分再循环至所述闪蒸塔中的再循环回路，所述再循环的位置优选低于所述提取的高度，所述再循环回路优选装配有用于在所述闪蒸塔中喷雾所述液体的喷嘴(7e)。

21.根据权利要求17至20所述的设备，其中所述闪蒸塔包括用于在所述闪蒸塔的底部获得的液体重质烃(7c)的再循环回路，所述再循环回路优选装配有用于在所述闪蒸塔中喷雾所述液体的喷雾升汽管(7e)。