CN114746530A - 从含塑料的废物和有机液体中裂解长链烃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法，该方法包括：提供含有长链烃的材料；将一定量的含有长链烃的材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链；并且，对于所述的温度高于裂解温度的一定量的材料，使所述一定量的材料暴露于比该一定量的材料的温度高不超过50℃的热量。本发明还提供了一种用于执行本发明的设备。

Description

从含塑料的废物和有机液体中裂解长链烃
技术领域
本发明总体上涉及一种处理用过的塑料和聚烯烃的方法和设备。
背景技术
虽然未处理的废塑料已经对环境造成了问题，但是它们也提供了一种至少部分地替代通常从原油和其它化石燃料来源中回收的烃的资源。在将废塑料用作资源时，已知的工艺往往产生较大量的不太受欢迎的烟灰(即，重质烃和/或固体碳)，而具有较短的链长度的轻质烃在工业中要受欢迎得多。
WO 2016/116114 A1涉及一种在不使用催化剂的情况下通过纯粹的热解裂解从塑料废物、尤其是富含聚烯烃的废物中回收烃的方法，该方法包括在两个加热装置中熔化塑料废物，其中源自裂解反应器并在分离系统中被纯化的循环物流与来自加热装置的熔融塑料废物混合。混合的塑料物流在第二加热装置中被进一步加热，并被从该装置导入裂解反应器，在该裂解反应器中塑料材料被裂解，并通过随后的蒸馏被分离成柴油和低沸化合物。
US 10,160,920 B2说明了一种用于在级联的裂解装置中对烃原料进行热裂解的顺序裂解工艺，其中所述烃原料在炉中被加热至预定的最高温度，并在级联裂解中热裂解，从而减少焦炭的形成。
附图说明
附图不是按比例绘制的。
图1示出了用于裂解长链烃的组件；和
图2示出了分离结构和释放结构的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了本发明的一个实施例的用于裂解长链烃的组件10。在进一步说明所述的实施例的细节之前，下面陈述本发明的总体方面。
根据第一方面，一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法包括：
-提供含有长链烃的材料；
-将一定量的含有长链烃的材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链；和
-对于所述的温度高于裂解温度的一定量的材料，使所述一定量的材料暴露于比该材料的温度高不超过50℃的热量。
已经发现，通过使含有长链烃的材料暴露于比该材料的温度高不到50℃的温度，会显著减少固体碳、烟灰和不太有用的重质烃的形成。通常，使所述一定量的材料受热会发生在加热区中。虽然下面的说明将涉及一定量的材料，但是应理解，该材料是一定量的含有长链烃的材料，它经历裂解过程，并且随着裂解过程的深入进行而由此变成含有越来越多的短链烃的材料。此外，所述方法被认为是一种在同一时间点具有不同等级的裂解材料的连续工艺。在本申请的背景下，裂解指通常通过断开碳-碳键将较长链或较复杂结构的烃分解成较短链或较不复杂结构的烃。
在一些实施例中，在受热的同时调节所述一定量的含有长链烃的材料的压力，以限制气体含量。在通常利用泵或挤出机(例如布置在加热区之前的螺旋钻)将所述含有长链烃的材料送过加热区时，在加热结构之后布置一个压力控制阀就足够了，该压力控制阀节制材料流，从而在加热区内形成压力。同一种物质的气体的导热性通常比其液体的导热性低。压力越高，液体的沸点就越高。因此，通过提高压力，物质内部的导热性会提高，从而增强向物质(在此是含有长链烃的材料)的热传递。
在一些实施例中，在受热的同时，将含有长链烃的材料的压力调节到10至35巴，优选调节到20巴。所提出的范围在提高导热性与含有长链烃的材料发生裂解的趋势之间提供了良好的平衡。
在一些实施例中，在加热材料的同时提供添加剂，直到该材料能够充分流动，该添加剂优选是抗氧化剂，该添加剂尤其用于在裂解长链聚合物后向链端提供氢化物，该添加剂优选含有丁基化羟基甲苯(BHT)和/或沸石。因此，在含有长链烃的材料已经处于提高的压力下时，无需引入添加剂。此外，在早期引入的情况下，当含有长链烃的材料即将裂解时，将添加剂与该材料充分混合。
在一些实施例中，所述方法还包括在使所述一定量的材料受热后降低该材料的压力。也就是说，在所述含有长链烃的材料不再被进一步加热时，可将较短链的材料作为气体蒸发。
在一些实施例中，所述方法还包括在使所述一定量的材料受热之后调节该材料的温度，以调节从所述一定量的材料蒸发的气体的类型。在此背景下，所述气体的类型尤其指该气体的一个分子中所含的碳原子数。
在一些实施例中，通过冷却所述一定量的材料来调节温度。冷却所述一定量的材料通常会使较长链的分子保持液态，从而它们不易蒸发。
在一些实施例中，蒸发的气体经过部分冷凝器，该部分冷凝器被配置成从气体中分离长链烃。因此，允许在受热之后对所述一定量的材料进行分离，例如在分离结构中进行。所述部分冷凝器尤其避免了长链烃的小液滴与气体一起离开分离结构。
在一些实施例中，在蒸发气体后，对所述一定量的材料进行再加热，以裂解剩余的长链烃，再加热温度优选比再加热前的材料温度高不到25℃，将再加热的材料与首次受热的材料混合，再加热的材料与首次受热的材料的混合比优选在5:1和15:1之间，更优选在8:1和10:1之间。因此，对于尚未充分裂解的材料，在一种反馈回路中进行再加热。也就是说，当材料从加热区进入分离结构时，气体蒸发，剩余的含有长链烃的材料被送回以再次加热，从而使长链断裂。然后将剩余的材料送入首次受热的材料中，以使其再次进入分离结构并使气体蒸发。
在一些实施例中，所述方法还包括在使所述一定量的材料受热之后从该材料中分离焦炭。
在一些实施例中，所述一定量的材料在受热之后进入分离容器，在该分离容器中，气体优选经由部分冷凝器蒸发，焦炭经由出口结构分离，该出口结构优选在分离容器内保持液体材料的最低液位，同时在液体材料的最低液位以下具有通向出口结构的分离罐开口。
在一些实施例中，所述出口结构包括锁闭部，该锁闭部可朝分离容器打开以分离焦炭，也可将出口结构从分离容器阻断以释放锁闭部中的焦炭。
在一些实施例中，所述出口结构包括阀门和冷却结构，该阀门和冷却结构保持分离容器内的液体材料的最低液位，并且在焦炭温度下降到低于其燃烧温度时释放焦炭。
在一些实施例中，所述分离容器在通向出口结构的分离罐开口附近提供镇静区。
根据第二方面，提供了一种用于执行上述任何一个实施例的方法的设备。
根据替代或补充上述方面的第三方面，一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法包括：
-在允许短链烃蒸发的分离结构中提供含有长链烃的材料，
-循环来自分离结构的含有长链烃的材料，并将该材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，在与分离结构分开的加热区中，所述材料中的烃链开始裂解成较短的链，
-将材料循环到分离结构中。
前述方面的加热区是与分离结构分开的，因为在加热区中被处理的一定量的材料在分离结构的外部。
在一个实施例中，从分离结构分开的加热区根据分离结构内部的一定量的材料来调节材料的温度。在一些实施例中，从分离结构分开的加热区调节材料的温度，以调节材料的裂解速度。在一些实施例中，所述裂解速度是单位时间段的裂解事件的一个尺度。在另一些实施例中，所述裂解速度是单位材料量的裂解事件的一个尺度。通过调节裂解速度，能够调节短链烃的量，而这又能够调节材料的蒸发，因为裂解的烃的蒸发温度通常比裂解前的相同烃的蒸发温度低。因此，通过提高材料的温度，能够促进材料中的蒸发，并且增大材料的体积。因此，提高材料的温度会提高分离结构内的材料填充水平。
在一些实施例中，蒸发的烃在分离结构中与长链烃分离。在另一些实施例中，蒸发的烃不与来自分离结构的含有长链烃的材料一起循环。通过增加材料的蒸发来增大分离结构中的材料的体积，直到蒸发的烃被分离。由于所述一定量的材料处于气相时的体积远大于该材料处于液相时的体积，因此可通过调节蒸发在很大范围内调节分离结构中的材料的体积。在一些实施例中，在循环进入分离结构之前，在分离结构中从长链烃中分离出的烃被添加到从与分离结构分开的加热区循环的材料中的含有长链烃的材料替代。
根据替代或补充上述方面的第四方面，一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法包括：
-在进料装置中提供含有长链烃的材料，并将进料装置内的材料加热至材料流动性提高的温度，
-将该材料释放到加热结构中，并将所述含有长链烃的材料的温度升高到裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链，其中当所述材料在进料装置内时，向该材料中添加支持裂解的添加剂。
前述方面的添加剂通过防止裂解烃链的重组来支持裂解。在一些实施例中，在裂解后，所述添加剂向开链端提供氢原子。在一些实施例中，所述添加剂是抗氧化剂。在一些实施例中，所述添加剂包含沸石、钙和/或丁基化羟基甲苯(BHT)。已经发现，在进料装置中加入添加剂是有利的，因为在后续阶段中添加这种添加剂可能需要额外的措施，例如单独地加压或加热添加剂。
根据替代或补充上述方面的第五方面，一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法包括：
-提供含有长链烃的材料；
-将一定量的含有长链烃的材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链；和
-保持所述一定量的含有长链烃的材料的压力，以防止材料受热时的蒸发。
如前述方面所述的保持压力包括将压力保持在高于大气压的值，例如在10巴和40巴之间。在一些实施例中，所述压力被保持在大约20巴。所提出的范围在提高从热交换器向含有长链烃的材料导热的导热性与材料发生裂解的趋势之间提供了良好的平衡。
根据替代或补充上述方面的第六方面，一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的设备包括：
-加热结构，其被配置成将一定量的含有长链烃的材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链；和
-背压控制元件，其被配置成保持所述一定量的含有长链烃的材料的压力，以防止材料受热时的蒸发，
其中所述背压控制元件布置在加热结构的输出处。
前述方面的一个实施例包括被配置成防止压力通过其释放的进料装置，例如挤出机。在一些实施例中，所述背压控制元件包括被配置成调节加热结构内的压力的阀门和/或压力传感器。
根据替代或补充上述方面的第七方面，一种用于从一定量的含有不同链长的烃的材料中去除重质烃和固体碳的方法包括：
-在分离结构中提供一定量的含有烃的材料，
-在所述一定量的含有烃的材料中围绕竖直轴线产生涡流，和
-从所述一定量的材料的底部抽取烃并将所抽取的烃导入锁闭室，所述锁闭室在与分离结构内的所述一定量的含有烃的材料的液位相似的高度之间延伸，其中，在抽取时，锁闭室与分离结构流体连通，并使分离结构的包含所述一定量的材料的上表面的顶部和锁闭室的顶部受到相同的流体压力。
在一些实施例中，锁闭室与分离结构流体连通，并且，使分离结构的顶部和锁闭室的顶部受到相同的流体压力会使得分离结构内的液体在该压力下基本上在重力作用下填充锁闭室。在一些实施例中，在将烃释放到随后的容器中或释放到大气中之前使烃冷却。在一些实施例中，通过将含有烃的材料沿切线方向输送到所述一定量的材料中来产生涡流。
根据替代或补充上述方面的第八方面，一种用于从一定量的含有不同链长的烃的材料中去除重质烃和固体碳的设备包括：
-被配置成容纳烃的分离结构，
-该分离结构被配置成在分离结构内的一定量的含有烃的材料中围绕竖直轴线产生涡流，和
-被配置成从分离结构的底部接收烃并在与分离结构相似的高度之间延伸的锁闭室，其中该锁闭室被配置成在接收烃时与分离结构流体连通，并且其中分离结构的顶部和锁闭室的顶部被配置成在接收烃时处于相同的流体压力下。
在一些实施例中，所述锁闭室被配置成在将烃释放到随后的容器中或释放到大气中之前使烃冷却。
请再次参考图1的说明，组件10包括加热结构11和分离结构12。加热结构11与分离结构12连通，以将流体供入分离结构12中。尤其是，加热结构11将含有裂解烃的流体供入分离结构12中。
在一些实施例中，布置有进料装置7，以将含有长链烃的材料(例如废塑料或原油)填充到加热结构11中。在各种实施例中，所述进料装置包括用于储存的部件和/或用于破碎超过预定尺寸的任何固体材料的部件。在一些实施例中，所述预定尺寸是大约100毫米或大约50毫米。在一些实施例中，所述进料装置包括用于加热和/或输送所述含有长链烃的材料的执行装置8。在一些实施例中，所述执行装置是被布置成加热和/或输送所述含有长链烃的材料的螺旋钻8。在一些实施例中，所述螺旋钻移动8材料，并且材料中的内部摩擦导致材料变热并熔化。在另一些实施例中，所述进料装置7包括加热装置，例如电加热器或灌注有加热介质(例如热油)的加热装置。在各种实施例中，加热导致水蒸发。在各种实施例中，所述进料装置7包括泵(例如液环泵)，以通过脱气去除水和/或卤素。进料装置7将含有长链烃的材料输送至加热结构11。
在一些实施例中，向进料装置7内的材料中注入增强和/或优化裂解的添加剂。已经发现，在进料装置7中加入添加剂能使添加剂与材料更均匀地分布。此外，即使添加剂仅在后续阶段中起作用，在进料装置7处注入添加剂也能避免在增加的压力和热量下向材料中注入添加剂所需的结构。在一些实施例中，所述添加剂是抗氧化剂。在一些实施例中，所述添加剂包含沸石、钙和/或丁基化羟基甲苯(BHT)。在各种实施例中，所述添加剂防止裂解的烃链重组。在另一些实施例中，所述添加剂结合例如氯等干扰物。
加热结构11接收含有长链烃的材料。在各种实施例中，所述加热结构包括至少一个加热区1、2、3、4。加热区1、2、3、4被布置成使含有长链烃的材料暴露于有限的温度升高。换句话说，含有长链烃的材料暴露于比该材料的温度高不到预定温度的温度。已经发现，通过限制温度升高，由组件10的操作导致的含有具有所需链长的烃的可用材料的产量增加，并且所产生的固体碳的量受到限制。在各种实施例中，加热区1、2、3、4被布置成使含有长链烃的材料暴露于大约50℃或更低的预定温度。
在下文中，含有长链烃的材料被暴露的温度将被称为暴露温度。但是，根据组件中的位置和含有长链烃的材料的相应温度，所述暴露温度会具有不同的值。
例如，对于进入加热区1、2、3、4并具有大约200℃温度的含有长链烃的材料，加热区1、2、3、4使含有长链烃的材料在加热区1、2、3、4的入口处暴露于250℃或更低的暴露温度。在含有长链烃的材料开始升温时，加热区1、2、3、4使该材料暴露于相应地升高的暴露温度。例如，在含有长链烃的材料被加热到250℃的温度时，加热区1、2、3、4使该材料暴露于最高300℃的暴露温度。
在各种实施例中，加热区1、2、3、4由此提供了一种批量处理过程，在该过程中，在不超过材料温度以上50℃的温度下对一批含有长链烃的材料加热，直到达到预定的最高温度。在使至少一部分长链烃裂解的预定保持时间之后，将含有长链烃的材料释放至组件10下游的装置。在一些实施例中，没有保持时间，即，保持时间接近于零，而是在加热后立即释放材料。
在不同的实施例中，加热区1、2、3、4为含有长链烃的材料提供流动路径。加热区1、2、3、4沿着流动路径连续或逐渐提高暴露温度。在一些实施例中，加热区1、2、3、4为含有长链烃的材料提供第一管。材料通常沿第一方向流过第一管。加热区1、2、3、4还提供第二管，该第二管沿着加热区1、2、3、4的大部分长度与第一管接触，使得热量可从第二管的内部传递到第一管中。第二管为加热介质提供流动路径。
在这些实施例的一部分中，加热介质沿着与第一方向相反的方向流动，使得含有长链烃的材料在沿着第一方向流动的同时被加热，而加热介质沿着第二方向的流动路径冷却。在这些实施例中的一部分中，在加热介质沿着加热区1、2、3、4进入第二管时，加热介质被控制为具有比预定最终温度高不超过50℃的温度，而在进入加热区1、2、3、4时，加热介质具有比含有长链烃的材料的温度高不超过50℃的温度。在一些实施例中，对第二管中的加热介质和/或第一管中的含有长链烃的材料的温度、速度和/或压力进行控制。在一些实施例中，第二管的尺寸使得以预定速度流过其中并具有预定起始速度的加热介质具有预定的温度特性。在一些实施例中，第一管在第二管内同轴延伸。
在一些实施例中，第二管在第一管内同轴延伸。在一些实施例中，第二管围绕在第一管周围。在一些实施例中，第一管在第二管内曲折地形成，并且第一管被布置成使得含有长链烃的材料在邻近加热介质离开第二管的位置的一侧进入第一管，并且该材料在第二管的邻近加热介质进入第二管的位置的一侧离开第一管。
在一些实施例中，加热区1、2、3、4包括多个加热段，每个加热段使含有长链烃的材料暴露于预定温度。这些加热段被配置成使得含有长链烃的材料相继地流过它们之中的每一个。每个加热段使材料暴露于比前一个加热段更高的暴露温度。所述加热段被配置成使得在含有长链烃的材料进入相应的加热段时暴露温度不超过该材料的温度以上50℃。
在图1的实施例中，加热区1、2、3、4包括四个加热段。例如，对于进入第一加热段1并具有大约200℃温度的含有长链烃的材料，加热段1使该含有长链烃的材料暴露于250℃或更低的第一暴露温度。在含有长链烃的材料流过第一加热段1时，该含有长链烃的材料升温，并且其温度接近第一暴露温度。在一些实施例中，第一暴露温度在200℃和370℃之间。在一些实施例中，第一暴露温度在220℃和320℃之间。在一些实施例中，第一暴露温度是大约250℃。
在第一加热段1内是否发生裂解不仅取决于温度，还取决于包含在材料中的长链烃以及有意或无意地包含在材料中的其它物质、以及材料的压力。在某些情况下，在低温下(例如在200℃和250℃之间)基本上不会发生裂解，因为其它参数不会促进裂解。在这种情况下，暴露温度可能比材料温度高50℃以上。在一些实施例中，暴露温度可比实质地发生裂解的最低温度高50℃。
在离开第一加热段1时，材料前进到第一加热段1下游的第二加热段2。第二加热段2使含有长链烃的材料暴露于比第一加热段1更高的暴露温度，即，第二暴露温度。第二暴露温度不超过含有长链烃的材料的温度以上50℃。在各种实施例中，第二暴露温度在250℃和400℃之间。在一些实施例中，第二暴露温度在270℃和370℃之间。在一些实施例中，第二暴露温度是大约300℃。含有长链烃的材料流过第二加热段2，并朝着第二暴露温度升温。
含有长链烃的材料从第二加热段2前进到第二加热段2下游的第三加热段3。第三加热段3使材料暴露于第三暴露温度。第三暴露温度高于第二暴露温度。第三暴露温度不超过材料的温度以上50℃。在各种实施例中，第三暴露温度在300℃和400℃之间。在一些实施例中，第三暴露温度在320℃和380℃之间。在一些实施例中，第三暴露温度是大约370℃。含有长链烃的材料流过第三加热段3，并朝着第三暴露温度升温。
含有长链烃的材料从第三加热段3前进到第三加热段3下游的第四加热段4。第四加热段4使材料暴露于第四暴露温度。第四暴露温度不超过材料的温度以上50℃。第四暴露温度基本上决定了长链烃裂解的最高温度。在一些实施例中，第四暴露温度在350℃和450℃之间。在另一些实施例中，第四暴露温度在380℃和420℃之间。含有长链烃的材料流过第四加热段4，并朝着第四暴露温度升温。
在含有长链烃的材料流过第四加热段4时，一些长链烃被裂解。在一些实施例中，在材料流过第三加热段3时，一些长链烃被裂解。在一些实施例中，在材料流过第二加热段2时，一些长链烃被裂解。在一些实施例中，在材料流过第一加热段1时，一些长链烃被裂解。从原则上说，加热段越热，发生的裂解越多。在大量的长链烃被裂解时，加热段将暴露温度限制在比材料的温度高50℃的最高温度。因此，含有长链烃的材料也含有裂解烃。也就是说，与进入加热区之前的材料相比，具有较短链长的烃的份额增加了。离开第四加热段4的材料被传送至分离结构12。
在各种实施例中，加热段由相同的结构构成，从而可在一系列加热段中的每个位置使用同一个类型的加热段。在各种实施例中，加热段被设计成加热到450℃的温度。在各种实施例中，加热段被设计成在0巴和40巴之间的压力下操作。在各种实施例中，向加热段供应热油作为加热介质。在各种实施例中，选用具有高于加热段的操作温度的沸点和/或低于40℃的凝固温度的热油。
在一些实施例中，第一至第三加热段之中的每一个被布置成仅允许材料在达到某一最低温度时离开，从而下一个加热段的暴露温度不超过进入该下一个加热段的材料的温度以上50℃。换句话说，第一至第三加热段之中的每一个被布置成仅允许材料在达到比相应的随后加热段的暴露温度低不到50℃的温度时离开。
在另一些实施例中，对含有长链烃的材料的吞吐量进行调节，以确保离开第一至第四加热段的材料已经达到特定的相应温度。对于第一至第三加热段，该特定温度比相应的随后加热段的暴露温度低不到50℃。对于第四加热段4，所述特定温度是预定的最高温度。
上述特点也相应地适用于具有更多或更少加热段的加热结构。
在一些实施例中，在加热区1、2、3、4的下游设有背压控制元件5a、5b。背压控制元件5a、5b被布置成调节加热区中的含有长链烃的材料的压力。在各种实施例中，所述背压控制元件控制通过加热区的材料的吞吐量。所述背压控制元件布置在加热区与分离结构12之间。离开背压控制元件5a、5b的含有长链烃的材料被传送至分离结构12。在一些实施例中，所述背压控制元件包括可调阀门5a和压力传感器5b。压力传感器5b被配置成检测加热区中的材料的压力。可调阀门5a被配置成只要压力传感器5b检测到特定范围内的压力就释放材料。在一些实施例中，所述特定范围在10巴和40巴之间。在一些实施例中，所述特定范围是大约20巴。若加热区中的材料具有超出该范围的压力，则阀门5a控制材料的吞吐量。例如，若加热区中的压力降低到压力范围的下限以下，则阀门5a降低吞吐量，直到加热区中的压力升高。若加热区中的压力超过上限，则阀门5a允许更高的吞吐量，直到压力下降。在一些实施例中，阀门5a具有减压阀的结构，即，阀门5a被预加载的弹簧保持在关闭状态，一旦超过预定压力，阀门5a就朝着随后的分离结构12打开，而一旦压力降低到预定压力以下，阀门5a就关闭。在另一些实施例中，阀门5a是闸阀，该闸阀的打开和关闭可调节吞吐量，从而调节由压力传感器5b检测的压力。在一些实施例中，阀门5a被布置成始终允许较小的吞吐量，换句话说，阀门5a被布置成不会完全关闭。
一旦材料通过背压控制元件，材料中的压力就下降。尤其是，由裂解产生的短链烃蒸发成气相，产生含有烃的气体。
含有液体和含烃气体的材料被传送至分离结构12。在分离结构12中，将含有烃的气体从材料的含有较长烃链的液体分离。含有烃的气体从液体中上升。分离结构12释放含有链长等于或小于预定链长的烃的气体。在一些实施例中，分离结构12在其顶部包括气体释放装置。该气体释放装置优选配有部分冷凝器21。
在各种实施例中，分离结构12包括部分冷凝器21、包含烃材料的气-液界面的分离区25、以及用于使重质烃和/或固体碳积聚的沉降区28。在一些实施例中，分离结构12包括包含分离区25的圆柱形中间部分24、以及包含沉降区28的漏斗形底部27，所述漏斗终止于重质烃和/或固体碳的出口。
部分冷凝器21被配置成允许包含具有最大链长的烃的气体通过。部分冷凝器21将含有烃的气体冷却到冷凝温度，这使得特定链长和更长链长的烃冷凝。部分冷凝器使冷凝的烃循环回到液体中。在一些实施例中，所述冷凝温度在270℃和370℃之间。在另一些实施例中，所述冷凝温度是320℃。
在一些实施例中，部分冷凝器21包括为含有烃的气体提供流动路径的冷凝容器22和用于冷却气体的冷却介质(例如热油)的冷却管23。在一些实施例中，冷却管23与冷凝容器22相交。在一些实施例中，冷却管在冷凝容器22内曲折、盘旋和/或螺旋地延伸。在一些实施例中，冷凝容器22和冷却管23被配置成使得气体沿着竖直方向和一个或多个水平方向流动。换句话说，气体不能直线地通过部分冷凝器21。在一些实施例中，冷却管23提供冷却肋和/或挡板，该冷却肋和/或挡板用于增加与气体的接触表面，尤其是导引和/或阻碍部分冷凝器21内的气流。在一些实施例中，部分冷凝器21包括随机布置的冷却肋和/或挡板。在一些实施例中，冷却管23、冷却肋和/或挡板是倾斜的，以导引冷凝的烃远离主气流，例如导引至冷凝容器22的侧面，使其流回或落回到液体中。
因此，部分冷凝器21被布置成使含有链长包括或小于预定链长的烃的气体通过。在一些实施例中，所述预定链长是30个碳原子。在另一些实施例中，所述预定链长是25个碳原子。在另一些实施例中，所述预定链长是22或20个碳原子。链长超过预定链长的烃被循环回到分离结构12内的液体中。
在各种实施例中，分离结构12释放含有链长大于预定链长的烃的液体。分离结构12去除由裂解产生的重质烃和/或固体碳。
在一些实施例中，加热结构11包括再加热区6。含有烃的液体被从分离结构12通过管道送过再加热区6。再加热区6再次加热含有烃的液体，使得更多的长链烃被裂解。在一些实施例中，所述再加热区被布置成提供比含有烃的液体的温度高不超过50℃的暴露温度。有限的暴露温度可限制烃的碳化。在一些实施例中，再加热区6被布置成至少部分地补偿分离结构12中的材料因气体和碳的分离而发生的热损失、以及通过分离结构12的壁和任何管道发生的热损失。在一些实施例中，再加热区6提供380℃至450℃的暴露温度。在另一些实施例中，再加热区6提供390℃至410℃的暴露温度。
在一些实施例中，使含有烃的液体通过过滤器9，以去除颗粒。在一些实施例中，利用被布置成调节液体的流速的泵10输送含有烃的液体。
液体离开再加热区6，并且蒸发含有裂解的烃链的气体。在一些实施例中，不对再加热区6中的液体加压，从而一些裂解的烃已经在再加热区6中蒸发成含有裂解的烃链的气体。在一些实施例中，将离开再加热区6的液体和/或气体供入分离结构12中，以释放蒸发的气体。在一些实施例中，将离开再加热区6的液体和/或气体与离开加热区1、2、3、4的材料混合。在一些实施例中，将离开再加热区6的液体和/或气体与离开背压控制元件5a、5b的材料混合。在一些实施例中，按流量计，离开再加热区6的液体和/或气体与离开加热区1、2、3、4的材料的混合比在5:1和15:1之间，更优选在8:1和10:1之间。在一些实施例中，所述混合比由进料装置7、加热区、背压控制元件和泵10调节。在一些实施例中，向再加热区6供应热油，例如在第一至第四加热段1、2、3、4中使用的热油。在一些实施例中，再加热区6接收具有与第四加热区4相同的温度的热油。
在一些实施例中，再加热区6根据分离结构12内的一定量的材料来调节材料的温度。在一些实施例中，再加热区调节材料的温度，以调节材料的裂解速度。在一些实施例中，所述裂解速度是单位时间段的裂解事件的一个尺度。在另一些实施例中，所述裂解速度是单位材料量的裂解事件的一个尺度。通过调节裂解速度，能够调节材料中的短链烃的量，而这又能够调节材料的蒸发，因为裂解的烃的蒸发温度通常比裂解前的相同烃的蒸发温度低。此外，通过加热材料，更多的材料蒸发。因此，通过提高材料的温度，能够促进材料中的蒸发，并且减少液态材料量。在一些实施例中，这用于调节分离结构12内的液态材料的液位。
在一个示例性实施例中，加热段1、2、3、4、再加热区6和所使用的热油提供以下参数：
Figure BDA0003645052490000131
其中“PM入口温度”表示含有长链烃的材料在被输入到相应的加热段时的温度，“PM出口温度”表示含有长链烃的材料在从相应的加热段输出时的温度，“TO入口温度”表示在此示例性实施例中用作加热介质的热油在被施加到相应的加热段时的温度，“TO出口温度”表示热油在被施加到相应的加热区之后的温度。从该表中能够看出，TO入口温度与PM出口温度之间以及TO出口温度与PM入口温度之间的最大差值不超过50℃。由于热油的流动方向与材料通过相应加热段的流动方向相反，因此暴露温度不会超过材料温度以上50℃。
在各种实施例中，所述含有烃的材料从加热结构11通过入口26进入分离结构12。在一些实施例中，所述入口被配置成将材料沿切向输送到分离区25中。换句话说，材料从偏离圆柱形中间部分24的竖直轴线的位置流入圆柱形中间部分24。因此，导致中间部分内的液体旋转。重质烃和/或固体碳向分离区25的外侧移动。在外侧，重质烃和/或固体碳与分离区25的侧壁(例如圆柱形中间部分24的内壁)发生摩擦。重质烃和/或固体碳减速并沉向底部。在各种实施例中，重质烃和固体碳积聚在沉降区28中。在一些实施例中，漏斗形底部27将重质烃和固体碳导引至重质烃和/或固体碳的出口。
在各种实施例中，沉降区28包括布置在漏斗形底部27上方的分离锥部29。分离锥部29包括形成侧向锥面的薄板，锥的底部面向底部27，锥的顶部面向分离结构12的顶部。在各种实施例中，分离锥部29基本上形成为直圆锥，其顶点与圆柱形中间部分24的竖直轴线相邻或重合。在各种实施例中，分离锥部29具有截头形式，并且包括位于顶点处的开口。分离锥部29被布置成使得在分离锥部29与圆柱形中间部分24和/或漏斗形底部27的内壁之间留有间隙，从而固体碳和/或重质烃可通过该间隙到达出口。所述间隙优选围绕分离锥部29的圆周布置。分离锥部29阻止中间部分24内的旋转液体搅动漏斗形底部27中积聚的重质烃和/或固体碳。这使得重质烃和/或固体碳在出口处堆积得更密集，并且可随着较少量的液态烃去除。
在各种实施例中，通过阀门结构13释放重质烃和/或固体碳，该阀门结构13被配置成调节分离结构12中的填充液位，使其至少保持在预定的最低液位。在各种实施例中，阀门结构13至少包括第一和第二锁闭阀门31、32以及位于第一和第二锁闭阀门31、32之间的锁闭室，其中至少一个阀门在操作期间通常是关闭的。在一些实施例中，控制元件33控制锁闭阀门31、32。在操作期间，邻近底部27的第一锁闭阀门31打开，并允许重质烃和/或固体碳离开分离结构12。重质烃和/或固体碳进入锁闭室。在释放重质烃和/或固体碳之前，第一锁闭阀门31是关闭的。然后，第二锁闭阀门32打开。
图2示出了分离结构12和阀门结构13的一个实施例。图2的阀门结构13包括第一锁闭阀门31、锁闭室34、第二锁闭阀门32和补偿管线35。补偿管线包括补偿阀门36。锁闭室34被布置成在与分离区25和沉降区28相似的高度之间延伸。穿过补偿阀门36的补偿管线35使得分离结构12和锁闭室34在其顶部受到相同的流体压力，从而使分离结构内的液体在压力下填充锁闭室34。
在操作分离结构12时，在分离结构12内始终具有一定液位的液体是有利的。只要第一锁闭阀门31和补偿阀门36打开并且第二锁闭阀门32关闭，锁闭室34的填充液位就与分离结构12的填充液位对应。随着重质烃和/或固体碳在沉降区28中积聚，重质烃和/或固体碳被从分离结构12被冲洗出来并进入锁闭室34。由于锁闭室中的填充液位与分离结构12中的填充液位对应，因此锁闭室34的容量随着填充液位的提高而增加。但是，在分离结构12的填充液位较低时，锁闭室34的容量较低，使得分离结构不会向锁闭室34中完全排放，因此不会排空。在填充锁闭室34时，第一锁闭阀门31和补偿阀门36处于关闭状态。第二锁闭阀门32打开。在各种实施例中，用惰性气体对锁闭室34加压，以驱除重质烃和/或固体碳。在排空锁闭室34时，第二锁闭阀门32处于关闭状态，第一锁闭阀门31和补偿阀门36打开。允许来自沉降区28的更多重质烃和/或固体碳进入锁闭室34。
在各种实施例中，锁闭室34中的重质烃和/或固体碳高于它们的点燃温度。因此，可在重质烃和/或固体碳与空气接触之前对其进行冷却。因此，在一些实施例中，在释放重质烃和/或固体碳之前，将它们送入冷却室中进行冷却。在一些实施例中，重质烃和/或固体碳在其温度下降到低于特定最高温度之后离开冷却室。在一些实施例中，重质烃和/或固体碳的最高温度是点火温度。

Claims (15)

1.一种用于从基于原油的含塑料废物和有机液体中裂解长链烃的方法，包括：
-提供含有长链烃的材料；
-将一定量的含有长链烃的材料加热至裂解温度，在该裂解温度下，材料中的烃链开始裂解成较短的链；和
-对于温度高于裂解温度的一定量的材料，使所述一定量的材料暴露于比该一定量的材料的温度高不超过50℃的热量。
2.如权利要求1所述的方法，在暴露的同时调节所述一定量的材料的压力，以限制气体含量。
3.如权利要求2所述的方法，在暴露的同时将所述一定量的材料的压力调节到10至35巴之间，优选是20巴。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在加热所述一定量的材料的同时提供添加剂，直到该材料能够充分流动，该添加剂是尤其用于在裂解长链聚合物后向链端提供氢化物的抗氧化剂，该添加剂优选含有丁基化羟基甲苯(BHT)和/或沸石。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在使所述一定量的材料受热之后降低该一定量的材料的压力。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在使所述一定量的材料受热之后调节该一定量的材料的温度，以调节从该一定量的材料蒸发的气体。
7.如权利要求6所述的方法，其中通过冷却所述一定量的材料来调节温度。
8.如权利要求6或7中任一项所述的方法，其中所述蒸发的气体经过部分冷凝器，该部分冷凝器被配置成从气体中分离长链烃。
9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中对蒸发气体后的所述一定量的材料进行再加热，以裂解剩余的长链烃，其中再加热温度优选比再加热前的所述一定量的材料的温度高不到25℃，并且其中将所述再加热的一定量的材料与已经第一次受热的另外的材料混合，再加热的材料与已经第一次受热的材料的混合比优选在5:1和15:1之间，更优选在8:1和10:1之间。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在使所述一定量的材料受热之后从该一定量的材料分离焦炭。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一定量的材料在受热之后进入分离容器，在该分离容器中，气体优选经由部分冷凝器蒸发，焦炭经由出口结构分离，该出口结构优选在分离容器内保持液体材料的最低液位，同时在液体材料的最低液位以下具有通向出口结构的分离罐开口。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述出口结构包括锁闭部，该锁闭部朝分离容器打开以分离焦炭，或者将出口结构从分离容器阻断以释放锁闭部中的焦炭。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述出口结构包括阀门和冷却结构，该阀门和冷却结构保持分离容器内的液体材料的最低液位，并且在焦炭温度下降到低于其燃烧温度时释放焦炭。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述分离容器在通向出口结构的分离罐开口附近提供镇静区。
15.一种用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的设备。
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