CN111040794B - 一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废塑料处理技术领域，提供了一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺，该系统包括第一螺旋给料机、喷动流化床、第一分离器、冷凝器、焙烧流化床、第二分离器和精馏塔。第一螺旋给料机的外壁上具有第一夹套；喷动流化床的第一入口与第一螺旋给料机的出口连通；第一分离器的入口与喷动流化床的出口连通；冷凝器的重质油出口与喷动流化床的第二入口连通；第二分离器的入口与焙烧流化床的出口连通。本发明提供的一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺，能使积碳催化剂再次具备催化能力，实现了催化剂的重复利用；将传统的外加热方式改为内加热，减少结焦现象的发生；不需要采用催化改质塔，减少了运行成本和系统的复杂性。

Description

一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺

技术领域

本发明涉及废塑料处理技术领域，具体涉及一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺。

背景技术

随着现代工业的发展，每年都会产生大量的废塑料等废弃物。废塑料在自然环境下不易降解，并且通常都含有毒物质，焚烧和填埋处理都会对环境造成较大危害。目前，对废塑料进行回收处理并热解制油是最好的方式。

我国主要采用槽式反应器和管式反应器用于废塑料热解制油。目前对废塑料进行处理的传统装置和设备存在许多问题：使用过的催化剂与杂质一起排出，无法重复利用；外加热的方式极易造成反应器内的废塑料受热不均，进而产生大量焦炭残渣，残渣粘附于器壁和釜底，导致结焦现象的发生；催化裂解反应产生的重质油品质无法仅通过精馏处理得以提升，因此需采用催化改质塔，提高了运行成本，并增加了系统的复杂性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺，使催化剂能够循环利用；采用内加热方式使反应器内的废塑料受热均匀，减少结焦现象的发生；不使用催化改质塔就能提升重质油的品质，减少运行成本和系统的复杂性。

根据本发明的一个方面，提供一种废塑料连续高效热解制油系统，包括：第一螺旋给料机、喷动流化床、第一分离器、冷凝器、焙烧流化床、第二分离器和精馏塔；

所述第一螺旋给料机的外壁上具有第一夹套；

所述喷动流化床的第一入口与所述第一螺旋给料机的出口连通；

所述第一分离器的入口与所述喷动流化床的出口连通，所述第一分离器的气体出口与冷凝器的入口连通，所述第一分离器的固体出口与焙烧流化床下部的第一入口连通；

所述冷凝器的重质油出口与所述喷动流化床的第二入口连通，所述冷凝器的油气混合物出口与所述精馏塔的入口连通，所述喷动流化床的第二入口位于第一入口的上方；

所述第二分离器的入口与所述焙烧流化床的出口连通，所述第二分离器的气体出口与烟囱连通，所述第二分离器的固体出口与所述喷动流化床的第二入口连通；

所述精馏塔的液体出口与储油罐连通，所述精馏塔的气体出口与焙烧流化床中部的第二入口和所述喷动流化床底部的第三入口均连通。

进一步地，还包括增压泵和喷嘴，所述增压泵的入口与所述第一螺旋给料机的出口连通，所述增压泵的出口与所述喷嘴的入口连通，所述喷嘴的出口与所述喷动流化床的第一入口连通。

进一步地，还包括倾斜设置的第二螺旋给料机，所述第二螺旋给料机的上端的入口与所述第一分离器的固体出口连通，所述第二螺旋给料机的下端的出口与所述焙烧流化床下部的第一入口连通。

进一步地，所述第二螺旋给料机的轴心线与水平面的夹角为15-75°。

进一步地，还包括鼓风机，所述第二螺旋给料机的外壁上具有第二夹套，所述冷凝器的外壁上具有第三夹套，所述鼓风机的出气口与所述第二夹套的入口连通、所述第二夹套的出口与所述第三夹套的入口连通、所述第三夹套的出口与所述第一夹套的入口连通，所述第一夹套的出口与所述焙烧流化床底部的第三入口连通。

进一步地，还包括空气预热器，所述空气预热器的入口与所述第二分离器的气体出口连通，所述空气预热器的出口与所述烟囱连通，所述空气预热器的换热管的入口与所述第三夹套的出口连通，所述空气预热器的换热管的出口与所述第一夹套的入口连通。

进一步地，还包括烟气处理装置，所述烟气处理装置的入口与所述空气预热器的出口连通，所述烟气处理装置的出口与所述烟囱连通。

根据本发明的第二个方面，提出了一种废塑料连续高效热解制油的工艺，可应用于上述废塑料连续高效热解制油系统，包括以下步骤：

废塑料进入第一螺旋给料机，并在第一螺旋给料机内被加热成塑料熔融物；

所述塑料熔融物经过增压后进入喷动流化床，并在所述喷动流化床内发生催化裂解反应，催化裂解反应产生积碳催化剂和油气混合物；

所述积碳催化剂和所述油气混合物进入第一分离器内进行分离，分离出所述积碳催化剂和所述油气混合物；

分离后的积碳催化剂进入焙烧流化床内进行焙烧处理，得到再生的催化剂，且焙烧处理的过程中产生热烟气；

所述再生的催化剂和所述热烟气进入第二分离器内进行分离，分离出所述再生的催化剂和所述热烟气；

所述再生的催化剂进入喷动流化床；

所述热烟气通过烟囱排出；

所述油气混合物进入冷凝器内进行冷凝，得到重质油和其它组分；

所述重质油回流至喷动流化床；

所述其它组分进入精馏塔内进行精馏处理，精馏处理产生轻质油和裂解气；

所述轻质油进入储油罐储存；

所述裂解气进入喷动流化床和焙烧流化床；

空气经过增压后吸收积碳催化剂、油气混合物和热烟气的热量，得到受热空气；

所述受热空气对废塑料进行加热后进入焙烧流化床。

本发明的有益效果：本发明提供的一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺，通过焙烧流化床对积碳催化剂表面的碳进行燃烧，使得积碳催化剂再次具备催化能力，实现了催化剂的重复利用；将焙烧处理后的催化剂送入喷动流化床作为热源和催化源，将传统的外加热方式改为内加热，减少了结焦现象的发生；油气混合物中的重质油回流至喷动流化床进一步催化裂解，不需要采用催化改质塔，减少了运行成本和系统的复杂性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

附图标记：1-第一螺旋给料机、11-第一夹套、2-喷动流化床、3-第一分离器、4-冷凝器、41-重质油出口、42-油气混合物出口、43-第三夹套、5-焙烧流化床、6-第二分离器、7-精馏塔、8-烟囱、9-储油罐、10-增压泵、12-喷嘴、13-第二螺旋给料机、131-第二夹套、14-鼓风机、15-空气预热器、151-换热管、16-烟气处理装置、17-引风机、18-回料阀。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本发明提供一种废塑料连续高效热解制油系统，包括第一螺旋给料机1、喷动流化床2、第一分离器3、冷凝器4、焙烧流化床5、第二分离器6和精馏塔7。

第一螺旋给料机1的外壁上具有第一夹套11，第一夹套11内可以通入热介质，从而对第一螺旋给料机1内的物质进行加热。喷动流化床2的第一入口与第一螺旋给料机1的出口连通。

废塑料进入第一螺旋给料机1后在第一夹套11的加热下成为塑料熔融物，塑料熔融物在第一螺旋给料机1内的旋转叶片的推动下沿轴向前进，进入喷动流化床2。喷动流化床2内预先铺设有催化剂，上述催化剂包括用于催化裂解反应的催化剂和用于催化改质反应的催化剂，是这两种催化剂的混合物。催化剂促进塑料熔融物在喷动流化床2内发生催化裂解反应，催化裂解反应将塑料熔融物转变为油气混合物，并使催化剂的表面覆盖积碳，成为积碳催化剂，失去催化能力。

优选第一分离器3为旋风分离器，第一分离器3的入口与喷动流化床2的出口连通，第一分离器3的气体出口与冷凝器4的入口连通，第一分离器3的固体出口与焙烧流化床5下部的第一入口连通。

冷凝器4的重质油出口41与喷动流化床2的第二入口连通，冷凝器4的油气混合物出口42与精馏塔7的入口连通，喷动流化床2的第二入口位于第一入口的上方。

第一分离器3将油气混合物从气体出口排入到冷凝器4内。在冷凝器4的作用下，油气混合物中的重质油发生冷凝，并沿管壁向下流动，最后从重质油出口41排出，经过收集槽从第二入口回流到喷动流化床2内进行催化改质。油气混合物中的其它组分从油气混合物出口42排出并进入精馏塔7内进行精馏处理。

精馏塔7的液体出口与储油罐9连通，精馏塔7的气体出口与焙烧流化床5中部的第二入口和喷动流化床2底部的第三入口均连通。

精馏处理产生轻质油和裂解气。轻质油从液体出口进入储油罐9储存。裂解气从气体出口排出，经过引风机17增压后，一部分进入喷动流化床2作为流化介质，促进催化裂解反应的进行，另一部分进入焙烧流化床5内燃烧放热。

积碳催化剂从第一分离器3的固体出口排出，并经过焙烧流化床5下部的第一入口进入焙烧流化床5。积碳催化剂在焙烧流化床5内进行焙烧处理。焙烧处理的温度达到800-900℃，将积碳催化剂表面的积碳充分燃烧，使得催化剂重新具备催化功能，实现催化剂的再生，焙烧处理的过程中会产生热烟气。

第二分离器6同样优选为旋风分离器，第二分离器6的入口与焙烧流化床5的出口连通，第二分离器6的气体出口与烟囱8连通，第二分离器6的固体出口与喷动流化床2的第二入口连通。

第二分离器6将再生的催化剂从固体出口排出，经过回料阀18后进入喷动流化床2，回料阀18起着开关的作用，方便工人控制再生的催化剂进入喷动流化床2的量。再生的催化剂由于经过焙烧处理，因此温度达到800-900℃，进入喷动流化床2后充当热源和催化源，以内加热的方式促进塑料熔融物发生催化裂解反应，并且同时促进催化改质重质油。热烟气通过烟囱8排出。

在一个实施例中，还包括增压泵10和喷嘴12。增压泵10的入口与第一螺旋给料机1的出口连通，增压泵10的出口喷嘴12的入口连通，喷嘴12的出口与喷动流化床2的第一入口连通。

第一螺旋给料机1内的塑料熔融物首先进入增压泵10内增压，然后喷嘴12将增压后的塑料熔融物进行雾化。随后将塑料熔融物就以小液滴的形式喷射进入喷动流化床2内，增加了塑料熔融物与喷动流化床2内的催化剂的接触面积，提高了塑料熔融物的催化裂解反应速率。

在一个实施例中，还包括倾斜设置的第二螺旋给料机13。第二螺旋给料机13的上端的入口与第一分离器3的固体出口连通，第二螺旋给料机13的下端的出口与焙烧流化床5下部的第一入口连通。

这样第二螺旋给料机13内的积碳催化剂就能在重力的作用下自然向下移动，依靠自身重力实现密封，有利于防止焙烧流化床5内的热烟气反窜进入第一分离器3。

在一个实施例中，第二螺旋给料机13的轴心线与水平面的夹角为15-75°。在此角度范围内，积碳催化剂在依靠重力向下移动的同时，也能较好的实现密封，防止焙烧流化床5内的热烟气反窜进入第一分离器3。

在一个实施例中，还包括鼓风机14。第二螺旋给料机13的外壁上具有第二夹套131，冷凝器4的外壁上具有第三夹套43，鼓风机14的出气口与第二夹套131的入口连通、第二夹套131的出口与第三夹套43的入口连通、第三夹套43的出口与第一夹套11的入口连通，第一夹套11的出口与焙烧流化床5底部的第三入口连通。

鼓风机14鼓入的常温空气进入第二夹套131，与第二螺旋给料机13内的积碳催化剂交换热量，吸收积碳催化剂的热量；然后进入第三夹套435充当冷源，与冷凝器4内的油气混合物交换热量，促进油气混合物中的重质油冷凝，同时吸收油气混合物的热量；此时空气的温度已经足够高，再进入第一夹套11内充当热源，加热第一螺旋给料机1内的废塑料，使其成为塑料熔融物；最后进入焙烧流化床5，支持燃烧，促进焙烧处理的进行。这一循环充分利用了积碳催化剂、油气混合物的热量。

在一个实施例中，还包括空气预热器15。空气预热器15的入口与第二分离器6的气体出口连通，空气预热器15的出口与烟囱8连通，空气预热器15的换热管151的入口与第三夹套43的出口连通，空气预热器15的换热管151的出口与第一夹套11的入口连通。

热烟气从第二分离器6的气体出口排出后进入空气预热器15内，鼓风机14鼓入的空气在第二夹套131和第三夹套43吸热后，进入换热管151内，与热烟气再进行热量交换，进一步提高鼓风机14鼓入的空气的热量，有利于后续进入第一夹套11内对废塑料的加热。换热管151采用蛇形布置，从而增加与热烟气接触的面积，提高换热效率。空气预热器15充分利用了热烟气的热量。

在一个实施例中，还包括烟气处理装置16。烟气处理装置16的入口与空气预热器15的出口连通，烟气处理装置16的出口与烟囱8连通。

由于热烟气内含有较多的有害物质，直接排放会污染空气和环境，因此在排出前需要烟气处理装置16对其进行净化处理，有利于保护空气和环境。

图2为上述废塑料循环处理系统的工艺流程图，该工艺包括以下步骤：

S10：废塑料进入第一螺旋给料机1，第一螺旋给料机11的外壁上具有夹套，废塑料在夹套内的热介质的加热下被加热成为塑料熔融物。

S20：塑料熔融物经过增压后进入喷动流化床2，并在喷动流化床2内发生催化裂解反应，催化裂解反应将塑料熔融物转变为油气混合物，并使预先铺设在喷动流化床2内的催化剂的表面覆盖积碳，成为积碳催化剂。催化裂解反应最终产生积碳催化剂和油气混合物。

S30：积碳催化剂和油气混合物进入第一分离器3内进行分离，分离出积碳催化剂和油气混合物。

S40：分离后的积碳催化剂进入焙烧流化床5内进行焙烧处理，焙烧处理将积碳催化剂表面的积碳燃烧，得到再生的催化剂，且焙烧处理的过程中产生热烟气。

S50：再生的催化剂和热烟气进入第二分离器6内进行分离，分离出再生的催化剂和热烟气。

S60：再生的催化剂进入喷动流化床2，实现催化剂的循环。

S70：热烟气通过烟囱8排出。

S80：油气混合物进入冷凝器4内进行冷凝，冷凝作用下，油气混合物中的重质油和其它组分分离开。

S90：重质油回流至喷动流化床2内与再生的催化剂混合，进行催化改质。

S100：其它组分进入精馏塔7内进行精馏处理，精馏处理将其它组分转变为轻质油和裂解气。

S110：轻质油进入储油罐9储存。

S120：裂解气进入喷动流化床2和焙烧流化床5，进入喷动流化床2的裂解气充当流化介质，进入喷动流化床2内的裂解气燃烧，促进焙烧处理的进行。

S130：空气经过增压后与积碳催化剂、油气混合物和热烟气进行间接接触式换热，吸收热量，得到受热空气。

S140：受热后的空气对废塑料进行加热后进入焙烧流化床5支持燃烧，促进焙烧处理的进行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

Claims (3)

1.一种废塑料连续高效热解制油系统，其特征在于：包括第一螺旋给料机、喷动流化床、第一分离器、冷凝器、焙烧流化床、第二分离器和精馏塔；

所述第一螺旋给料机的外壁上具有第一夹套；

所述喷动流化床的第一入口与所述第一螺旋给料机的出口连通；

所述第一分离器的入口与所述喷动流化床的出口连通，所述第一分离器的气体出口与冷凝器的入口连通，所述第一分离器的固体出口与焙烧流化床下部的第一入口连通；

所述冷凝器的重质油出口与所述喷动流化床的第二入口连通，所述冷凝器的油气混合物出口与所述精馏塔的入口连通，所述喷动流化床的第二入口位于第一入口的上方；

所述第二分离器的入口与所述焙烧流化床的出口连通，所述第二分离器的气体出口与烟囱连通，所述第二分离器的固体出口与所述喷动流化床的第二入口连通；

所述精馏塔的液体出口与储油罐连通，所述精馏塔的气体出口与焙烧流化床中部的第二入口和所述喷动流化床底部的第三入口均连通；

还包括增压泵和喷嘴，所述增压泵的入口与所述第一螺旋给料机的出口连通，所述增压泵的出口与所述喷嘴的入口连通，所述喷嘴的出口与所述喷动流化床的第一入口连通；

还包括倾斜设置的第二螺旋给料机，所述第二螺旋给料机的上端的入口与所述第一分离器的固体出口连通，所述第二螺旋给料机的下端的出口与所述焙烧流化床下部的第一入口连通；

还包括鼓风机，所述第二螺旋给料机的外壁上具有第二夹套，所述冷凝器的外壁上具有第三夹套，所述鼓风机的出气口与所述第二夹套的入口连通、所述第二夹套的出口与所述第三夹套的入口连通、所述第三夹套的出口与所述第一夹套的入口连通，所述第一夹套的出口与所述焙烧流化床底部的第三入口连通；

还包括空气预热器，所述空气预热器的入口与所述第二分离器的气体出口连通，所述空气预热器的出口与所述烟囱连通，所述空气预热器的换热管的入口与所述第三夹套的出口连通，所述空气预热器的换热管的出口与所述第一夹套的入口连通。

2.根据权利要求1所述的一种废塑料连续高效热解制油系统，其特征在于：所述第二螺旋给料机的轴心线与水平面的夹角为15-75°。

3.根据权利要求1所述的一种废塑料连续高效热解制油系统，其特征在于：还包括烟气处理装置，所述烟气处理装置的入口与所述空气预热器的出口连通，所述烟气处理装置的出口与所述烟囱连通。