CN117126680B - 一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺和装置 - Google Patents
一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺和装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,包括以下步骤:S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,得到塑料碎片;S2、将塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室中并密封处理,得到固体物质与液体物质的混合物并固液分离;S3、将液体物质引入浓缩室内浓缩结晶,并置于裂解炉中裂解,收集烃类气体;S4、将固体物质引入第二超临界反应室中加入软化水,在密封条件下反应收集流体混合物;S5、对烃类气体冷凝处理,得到第一烃油;对流体混合物离心分离,得到第二烃油。本发明通过超临界水处理工艺结合浓缩裂解处理工艺处理废弃塑料,提高了烃油的品质,保证了烃油的稳定性,同时将废弃塑料转化为有价值的烃油产品,实现了废弃物资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及液态烃混合物的制备领域,尤其涉及从橡胶或橡胶废料制备领域,具体涉及一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺和装置。
背景技术
塑料包装材料具有重量轻、强度大、抗冲击性好、化学性能稳定、韧性好且防腐蚀等优点,对减轻我国的资源、能源压力起到了不可替代的作用。但塑料包装材料有一个致命的弱点,即自然降解时间长,导致其废弃物长期存在。因此,提出了塑料回收再生技术来处理塑料的不易降解问题。塑料回收再生技术指的是对于塑料进行回收再生的科学技术,有熔融再生,热裂解,能量回收,回收化工原料及其他等方法。
塑料通常由线性聚合物和芳香环聚合物组成。线性聚合物是由线性排列的重复单元组成的聚合物,例如聚乙烯和聚丙烯。芳香环聚合物是由芳香环结构组成的聚合物,例如聚苯乙烯和聚苯醚。这些聚合物可以通过化学反应将单体分子连接在一起形成塑料。
而在现有的超临界处理过程中,首先,线性聚合物由于高温高压的条件,其聚合物链可能会发生断裂,导致产生低烃化合物,从而降低了烃油的品质。这些低烃化合物可能包括烷烃和烯烃,它们通常具有较低的分子量和较高的挥发性,会导致烃油的能量密度和稳定性降低。
其次,在热处理过程中,虽然聚乙烯和聚丙烯的外表面在热分解条件下被分解,但其未暴露的内部可能会转化为焦炭或炭,导致无法保证烃油的纯度。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提供一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺和装置。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为10~35cm的塑料碎片;
S2、将塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室中并进行密封处理,反应产生得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
S3、将所述液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,并置于裂解炉中进行裂解,收集产生的烃类气体;
S4、将所述固体物质引入第二超临界反应室中,加入软化水,在密封条件下进行反应后,收集产生的流体混合物;
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理15~20min,得到第一烃油;对S4中的流体混合物进行离心分离,得到第二烃油。
本发明一个较佳实施例中,在所述S1中,所述废弃塑料包括线性聚合物和芳香环聚合物的混合物,其中线性聚合物为聚乙烯和聚丙烯中的一种或多种,芳香环聚合物为聚苯乙烯和聚苯醚中的一种或多种。
本发明一个较佳实施例中,在所述S2中,反应产生得到固体物质与液体物质的混合物具体包括以下步骤:
S21、将所述第一超临界反应室内的温度调整至200~290℃,压力调整至22~30MPa;
S22、所述第一超临界反应室的运行时间为5~8min,得到固体物质与液体物质的混合物。
本发明一个较佳实施例中,在所述S3中,进行反应时,所述裂解炉的温度设置为320~620℃,炉内压力为0.03~0.11MPa。
本发明一个较佳实施例中,在所述S4中,反应后收集产生的流体混合物具体包括以下步骤:
S41、将所述第二超临界反应室内的温度调整至410~470℃,压力调整至35~50MPa;
S42、所述第一超临界反应室的运行时间为110~130min,收集产生的流体混合物。
本发明一个较佳实施例中,在所述S2中,塑料碎片与软化水加入所述第一超临界反应室的质量比为0.5~2:1;在所述S4中,所述固体物质与软化水加入所述第二超临界反应室的质量比为0.2~1:1。
本发明一个较佳实施例中,在所述S3中,还包括:在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
本发明一个较佳实施例中,在所述S5中,对S4中的流体混合物进行离心分离包括以下步骤:
S51、将流体混合物放入离心管中,设置离心机的转速为700~900r/min,离心时间为7~9min;
S52、离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
本发明还提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的装置,包括:装置主体,以及设置在所述装置主体内部的超临界反应部和浓缩裂解部;
所述超临界反应部包括:第一超临界反应室以及第二超临界反应室;所述第一超临界反应室与所述第二超临界反应室内均设置有高温高压设备;所述第一超临界反应室顶部设置有进料口,所述第二超临界反应室一侧设置有出液口;
所述第一超临界反应室包括:由上至下依次设置的孔隙由大致小的若干筛板组;所述筛板组包括第一筛板、第二筛板以及第三筛板;
所述浓缩裂解部包括:浓缩设备和裂解设备,以及一侧设置的若干集烃气管;
所述第一超临界反应室设置在所述浓缩裂解部和所述第二超临界反应室之间;所述第一超临界反应室与所述浓缩裂解部连接处,以及所述浓缩裂解部与所述第二超临界反应室连接处均设置有控制阀门。
本发明一个较佳实施例中,所述筛板为倾斜布设在所述浓缩裂解部内,所述浓缩裂解部与所述筛板连接处设置有所述控制阀门。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷,本发明具备以下有益效果:
本发明提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺和装置,将废弃塑料经过粉碎处理,并通过超临界水处理结合浓缩裂解处理工艺,提高了烃油的品质,同时保证了烃油的稳定性,同时整个工艺将废弃塑料转化为有价值的烃油产品,实现了废弃物资源化利用,具有环保意义。
本发明将塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室中进行密封处理,可以在超临界水的条件下进行反应,提高反应速率和效果;同时解决了现有技术中线性聚合物由于高温高压的条件,其聚合物链可能会发生断裂,从而烃油品质因低烃化合物降低的问题;提高了烃油的能量密度,维持了烃油的稳定性;同时固液分离可以分离出固体物质和液体物质,方便后续处理。
本发明通过将液体物质进行浓缩结晶,可以提高产率和纯度;通过裂解炉中的裂解反应可以将液体物质转化为烃类气体,方便收集和利用;对烃类气体进行冷凝处理,可以将烃类气体转化为液体烃油,方便储存和使用。
本发明在浓缩结晶的同时将固体物质引入第二超临界反应室中进行反应,可以进一步转化固体物质为流体混合物,并对流体混合物进行离心分离,可以分离出第二烃油,进一步提高烃油的产率和纯度,提高废弃塑料的资源化利用效率。
本发明通过第一次超临界水处理可以将线性聚合物与芳香环聚合物分离开来,从而使得废弃塑料中大部分的低烃化合物分离出来,减少了对后续处理过程的干扰,这样一来,可以提高烃油的纯度和质量。
本发明将固体物质引入第二超临界反应室中,加入软化水进行反应后,收集产生的流体混合物;通过这一步骤,可以进一步将废弃塑料中的残余有机物转化为烃类物质,形成第二烃油。这样一来,废弃塑料的利用率得到了显著提高,资源得到了更好地回收利用。
本发明将超临界水处理结合浓缩裂解处理工艺,通过超临界水处理对线性聚合物进行处理,临界水处理可以使聚乙烯和聚丙烯分子链断裂,生成较短的碳链分子,降低了线性聚合物中的分子量,减少了烃油中烷烃和烯烃的含量;并结合裂解工艺将部分碳链分子氧化为CO2和H2O等气体,从而减少焦炭的产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图;
图1是本发明的优选实施例一的流程图;
图2是本发明的优选实施例五的整体立体结构图;
图3是本发明的优选实施例五的剖面立体结构图;
图4是本发明的优选实施例五的筛板组的剖面立体结构图;
图5是本发明的优选实施例五的筛板组的结构示意图;
图中:1、装置主体;2、超临界反应部;21、第一超临界反应室;211、进料口;22、第二超临界反应室;221、出液口;3、浓缩裂解部;31、筛板组;32、集烃气管;311、第一筛板;312、第二筛板;313、第三筛板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例对粉碎为尺寸为10cm的塑料碎片进行处理:
本实施例提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,如图1所示,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为10cm的塑料碎片;
S2、将质量比为0.5:1的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中并进行密封处理,将第一超临界反应室(21)内的温度调整至200℃,压力调整至22MPa;反应5min后停止加热,得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
固体物质具体为塑料碎片中芳香环聚合物的残留固体颗粒,液体物质是指线性聚合物溶解在软化水的溶解液。
本步骤将塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中进行密封处理,可以在超临界水的条件下进行反应,提高反应速率和效果,提高了烃油的能量密度,维持了烃油的稳定性;同时固液分离可以分离出固体物质和液体物质,方便后续处理。
S3、将液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为320℃,炉内压力为0.03MPa,收集产生的烃类气体;在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
本步骤通过将液体物质进行浓缩结晶,可以提高产率和纯度;通过裂解炉中的裂解反应可以将液体物质转化为烃类气体,方便收集和利用;对烃类气体进行冷凝处理,可以将烃类气体转化为液体烃油,方便储存和使用。
S4、将固体物质引入第二超临界反应室(22)中,加入软化水,固体物质与软化水的质量比为0.2:1,在密封条件下将第二超临界反应室(22)内的温度调整至410℃,压力调整至35MPa,进行反应110min后,收集产生的流体混合物;流体混合物为烃油与软化水的混合溶液。
本步骤在浓缩结晶的同时将固体物质引入第二超临界反应室(22)中进行反应,可以进一步转化固体物质为流体混合物,并对流体混合物进行离心分离,可以分离出第二烃油,进一步提高烃油的产率和纯度,提高废弃塑料的资源化利用效率。
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理15min,得到第一烃油;
对S4中的流体混合物进行离心分离,设置离心机的转速为700r/min,离心时间为7min,离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
本步骤通过第一次超临界水处理可以将线性聚合物与芳香环聚合物分离开来,从而使得废弃塑料中大部分的低烃化合物分离出来,减少了对后续处理过程的干扰,这样一来,可以提高烃油的纯度和质量。
对本实施例中的第一烃油和第二烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表1。
本实施例将超临界水处理结合浓缩裂解处理工艺,通过超临界水处理对线性聚合物进行处理,临界水处理可以使聚乙烯和聚丙烯分子链断裂,生成较短的碳链分子,降低了线性聚合物中的分子量,减少了烃油中烷烃和烯烃的含量;并结合裂解工艺将部分碳链分子氧化为CO2和H2O等气体,从而减少焦炭的产生。
实施例二
本实施例对粉碎为尺寸为20cm的塑料碎片进行处理:
本实施例提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为20cm的塑料碎片;
S2、将质量比为1.1:1的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中并进行密封处理,将第一超临界反应室(21)内的温度调整至250℃,压力调整至26MPa;反应5min后停止加热,得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
固体物质具体为塑料碎片中芳香环聚合物的残留固体颗粒,液体物质是指线性聚合物溶解在软化水的溶解液。
S3、将液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为450℃,炉内压力为0.06MPa,收集产生的烃类气体;在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
S4、将固体物质引入第二超临界反应室(22)中,加入软化水,固体物质与软化水的质量比为0.5:1,在密封条件下将第二超临界反应室(22)内的温度调整至435℃,压力调整至42MPa,进行反应120min后,收集产生的流体混合物;流体混合物为烃油与软化水的混合溶液。
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理17min,得到第一烃油;
对S4中的流体混合物进行离心分离,设置离心机的转速为790r/min,离心时间为7.8min,离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
对本实施例中的第一烃油和第二烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表1。
实施例三
本实施例对粉碎为尺寸为30cm的塑料碎片进行处理:
本实施例提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为30cm的塑料碎片;
S2、将质量比为1.8:1的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中并进行密封处理,将第一超临界反应室(21)内的温度调整至270℃,压力调整至28MPa;反应8min后停止加热,得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
固体物质具体为塑料碎片中芳香环聚合物的残留固体颗粒,液体物质是指线性聚合物溶解在软化水的溶解液。
S3、将液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为560℃,炉内压力为0.08MPa,收集产生的烃类气体;在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
S4、将固体物质引入第二超临界反应室(22)中,加入软化水,固体物质与软化水的质量比为0.8:1,在密封条件下将第二超临界反应室(22)内的温度调整至455℃,压力调整至47MPa,进行反应125min后,收集产生的流体混合物;流体混合物为烃油与软化水的混合溶液。
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理18min,得到第一烃油;
对S4中的流体混合物进行离心分离,设置离心机的转速为850r/min,离心时间为8.3min,离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
对本实施例中的第一烃油和第二烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表1。
实施例四
本实施例对粉碎为尺寸为35cm的塑料碎片进行处理:
本实施例提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为35cm的塑料碎片;
S2、将质量比为2:1的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中并进行密封处理,将第一超临界反应室(21)内的温度调整至290℃,压力调整至30MPa;反应8min后停止加热,得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
固体物质具体为塑料碎片中芳香环聚合物的残留固体颗粒,液体物质是指线性聚合物溶解在软化水的溶解液。
S3、将液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为620℃,炉内压力为0.11MPa,收集产生的烃类气体;在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
S4、将固体物质引入第二超临界反应室(22)中,加入软化水,固体物质与软化水的质量比为1:1,在密封条件下将第二超临界反应室(22)内的温度调整至470℃,压力调整至50MPa,进行反应130min后,收集产生的流体混合物;流体混合物为烃油与软化水的混合溶液。
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理20min,得到第一烃油;
对S4中的流体混合物进行离心分离,设置离心机的转速为900r/min,离心时间为9min,离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
对本实施例中的第一烃油和第二烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表1。
实施例五
本实施例提供了一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的装置,如图2所示,为本实施例的装置整体立体结构图,包括:装置主体(1),以及设置在装置主体(1)内部的超临界反应部(2)和浓缩裂解部(3)。
图3是本实施例的装置剖面立体结构图;超临界反应部(2)包括:第一超临界反应室(21)以及第二超临界反应室(22);第一超临界反应室(21)与第二超临界反应室(22)内均设置有高温高压设备;第一超临界反应室(21)顶部设置有进料口(211),第二超临界反应室(22)一侧设置有出液口(221)。
图4是本实施例的筛板组(31)的剖面立体结构图;第一超临界反应室(21)包括:由上至下依次设置的孔隙由大致小的若干筛板组(31);筛板组(31)包括第一筛板(311)、第二筛板(312)以及第三筛板(313);
图5是本实施例的筛板组(31)的结构示意图;筛板为倾斜布设在浓缩裂解部(3)内,浓缩裂解部(3)与筛板连接处设置有控制阀门。
浓缩裂解部(3)包括:浓缩设备和裂解设备,以及一侧设置的若干集烃气管(32)。
第一超临界反应室(21)设置在浓缩裂解部(3)和第二超临界反应室(22)之间;第一超临界反应室(21)与浓缩裂解部(3)连接处,以及浓缩裂解部(3)与第二超临界反应室(22)连接处均设置有控制阀门。
本实施例通过在同一装置内设置不同功能的处理室,将超临界水处理工艺与浓缩裂解处理工艺在同一装置中共存,实现了对废弃塑料物的一体化处理,同时可以减少设备占地面积和投资成本,提高了设备的经济性和可行性。
本装置使用时,首先将废弃塑料通过进料口(211)投入装置主体(1)内部,并通入软化水,调节高温高压设备进行反应,反应结束后,筛板组(31)上存在若干固体物质,在第一超临界反应室(21)底部存在液体物质;
此时打开浓缩裂解部(3)与第一超临界反应室(21)连接处的控制阀门,使液体物质进入浓缩裂解部(3)内,进行浓缩处理与裂解处理,待处理完成后,由集烃气管(32)将烃类气体排出收集,进行冷凝;在浓缩裂解处理的同时,打开第一超临界反应室(21)与第二超临界反应室(22)连接处的控制阀门,使固体物质进入第二超临界反应室(22)中,加入软化水调节高温高压设备进行反应,反应结束后,收集产生的流体混合物,进行后续分离。
对比例一
本对比例仅通过超临界水处理工艺对废弃塑料进行处理来制备烃油:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为10cm的塑料碎片;
S2、将质量比为1:5的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室(21)中并进行密封处理,将第一超临界反应室(21)内的温度调整至425℃,压力调整至30MPa;反应120min后停止加热,得到固体物质与液体物质的混合物,并进行固液分离;
固体物质具体为塑料碎片中的残渣,液体物质是指烃油与软化水的混合液体。
对混合液体进行离心分离,设置离心机的转速为700r/min,离心时间为7min,离心结束后,对上油层进行收集,得到烃油。
对本对比例中的烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表1。
实验例一
对实施例一至实施例四与对比例一中的第一烃油和第二烃油的混合物提取具有代表性的式样进行分析,通过比重瓶法测试烃油的密度,通过乌氏粘度计测试烃油的粘度,结果见表1。
表1 混合物式样分析
由表1可知,在实施例1至实施例4中,随着温度和压力的增加,使得烃油的密度增加,粘度略微增加,并且烃油内烷烃和烯烃的含量越来越少;随着烃油内烷烃和烯烃的含量越来越少,烃油的密度逐渐增加,粘度也逐渐变大。
而对废弃塑料仅仅通过超临界水处理工艺制备的烃油即对比例1,烃油内存在烷烃和烯烃,导致降低了烃油的密度,从而影响了烃油的能量密度和稳定性。
对比例二
本对比例仅通过裂解对废弃塑料进行处理来制备烃油:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为20cm的塑料碎片;
S2、将质量比为1.1:1的塑料碎片与ZSM-5催化剂置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为450℃,炉内压力为0.06MPa,收集产生的烃类气体;在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测;烃类气体进行冷凝处理17min,得到烃油。
实验例二
本实验例在实施例一至实施例四与对比例二的基础上,用1吨废弃塑料(聚乙烯为500kg,聚苯乙烯为500kg)生产烃油,对烃油提取具有代表性的式样进行分析,结果见表2。
表2 生产烃油分析
由表2可知,在实施例1至实施例4中,通过使用超临界水处理+热裂解此种分解方式,可以有效降低裂解炉内结焦情况,同时烃油的产量增加,气体的产量减少,残炭的含量也同时减少。
将实施例4与对比例2进行比较,使用使用超临界水处理+热裂解此种分解方式使得结焦情况有所改善,同时烃油的产量增加了6.1%,产生的气体减少了5.6%,残炭的含量减少了3.1%。
通过上述实验的对比,说明使用本申请的方法处理废弃塑料,焦化和残炭率低,气体产率低,烃油产物收率高。
本发明将超临界水处理结合浓缩裂解处理工艺,通过超临界水处理对线性聚合物进行处理,临界水处理可以使聚乙烯和聚丙烯分子链断裂,生成较短的碳链分子,降低了线性聚合物中的分子量,减少了烃油中烷烃和烯烃的含量;并结合裂解工艺将部分碳链分子氧化为CO2和H2O等气体,从而减少焦炭的产生。
以上依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (5)
1.一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1、对废弃塑料进行清洗后晾干进行粉碎,将其粉碎为尺寸为10~35cm的塑料碎片;
S2、将质量比为0.5~2:1的塑料碎片与软化水引入第一超临界反应室中并进行密封处理,反应产生得到固体物质与液体物质的混合物,将所述第一超临界反应室内的温度调整至200~290℃,压力调整至22~30MPa,所述第一超临界反应室的运行时间为5~8min,并进行固液分离,得到固体物质与液体物质;
S3、将所述液体物质引入浓缩室内进行浓缩结晶,并置于裂解炉中进行裂解,裂解炉的温度设置为320~620℃,炉内压力为0.03~0.11MPa,收集产生的烃类气体;
S4、将所述固体物质引入第二超临界反应室中,加入软化水,固体物质与软化水的质量比为0.2~1:1,将所述第二超临界反应室内的温度调整至410~470℃,压力调整至35~50MPa,所述第二超临界反应室的运行时间为110~130min,在密封条件下进行反应后,收集产生的流体混合物;
S5、对S3中的烃类气体进行冷凝处理,得到第一烃油;对S4中的流体混合物进行离心分离,得到第二烃油。
2.根据权利要求1所述的一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,其特征在于:在所述S1中,所述废弃塑料包括线性聚合物和芳香环聚合物的混合物,其中线性聚合物为聚乙烯和聚丙烯中的一种或两种,芳香环聚合物为聚苯乙烯和聚苯醚中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,其特征在于:在所述S3中,还包括:在收集产生的烃类气体后,对裂解炉内壁进行结焦检测。
4.根据权利要求1所述的一种废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺,其特征在于:在所述S5中,对S4中的流体混合物进行离心分离包括以下步骤:
S51、将流体混合物放入离心管中,设置离心机的转速为700~900r/min,离心时间为7~9min;
S52、离心结束后,对上油层进行收集,得到第二烃油。
5.一种用于权利要求1-4任一项所述的废弃塑料超临界水和裂解处理制备烃油的工艺的装置,包括:装置主体,以及设置在所述装置主体内部的超临界反应部和浓缩裂解部,其特征在于,
所述超临界反应部包括:第一超临界反应室以及第二超临界反应室;所述第一超临界反应室与所述第二超临界反应室内均设置有高温高压设备;所述第一超临界反应室顶部设置有进料口,所述第二超临界反应室一侧设置有出液口;
所述第一超临界反应室包括:由上至下依次设置的孔隙由大至小的若干筛板组;所述筛板组包括第一筛板、第二筛板以及第三筛板;
所述浓缩裂解部包括:浓缩设备和裂解设备,以及一侧设置的若干集烃气管;
所述第一超临界反应室设置在所述浓缩裂解部和所述第二超临界反应室之间;所述第一超临界反应室与所述浓缩裂解部连接处,以及所述第一超临界反应室与所述第二超临界反应室连接处均设置有控制阀门。
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JPH1067991A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラスチック廃棄物の油化方法及び装置 |
CN105916966A (zh) * | 2013-03-15 | 2016-08-31 | 泰拉能源公司 | 用于进行碳质原料热化学转化为反应产物的方法和系统 |
CN108559543A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-21 | 天津大学 | 超临界水热处理废塑料和秸秆混合物生产烃油的工艺 |
Non-Patent Citations (1)
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超临界水在降解废弃物及资源化中的应用;葛红光等;化学工业与工程技术;第26卷(第5期);第4-6页 * |
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