CN1171427A - 塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置,其特征在于塑料垃圾与DR－裂1型催化剂在150—400℃裂解后,通过冷凝装置进行气液分离,混合液与DR－2烷基催化剂在70—300℃条件下进行第二次裂解并通过冷凝分离出汽油、柴油,所说的装置包括裂化器、裂解器、冷凝器等,本发明产品回收率达76%以上,其中汽油38—45%,柴油22—28%,液化气为13%左右,本法可较彻底解决塑料垃圾污染和充分发挥塑料垃圾的作用。
Description
本发明涉及一种用废旧塑料生产液、气体燃料技术领域，具体地说是一种用塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置。
近年来，随着塑料工业的发展，塑料制品的应用领域越来越广泛，已进入到工业、农业、医药、食品业及人们生活中的各个领域，由此而带来的塑料垃圾越来越多，由于塑料的化学性质稳定，难以自然净化，因此塑料垃圾对环境的污染越来越严重。为解决这一问题，不少科技工作者在这方面做了大量研究工作，如将废旧塑料粉碎加热后，再行捏合加工成新的塑料制品。这种处理方法虽可暂时减少一些塑料垃圾的污染，使一部份废旧塑料得到应用，但就整体而言，其未改变塑料的性质，且废旧塑料使用一两次后就无法再使用，不能从根本上解决塑料垃圾污染问题。为了较彻底解决塑料污染，人们常常采用焚烧的办法来处理塑料垃圾，这种处理方法除废旧塑料得不到合理应用外，还会严重污染大气。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既可解决塑料垃圾污染，又可利用塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法及其装置。本发明主要是根据构成塑料主要成份是己烯、丙烯及其衍生物的特点，利用催化剂在一定的压力、温度条件下，使不饱和的烯烃中的双键断裂，将烯烃类的塑料转化为烷烃类化合物，并使其构成乙烷-11烷为主的烷烃即汽油和12-17烷烃即柴油，同时将烯烃裂化的低碳化合物，转化为丙烷、丁烷和戌烷作燃气，燃气经过冷却在特定的压力下液化装罐成液化气。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
将塑料垃圾与DR-裂1催化剂置于裂化器中，150～400℃条件下裂化10-15分钟，裂化油气管出来的油气经冷凝装置进行冷却和气液分离，搜集可燃气体和混合液。混合液与DR-2烷基催化剂置于裂解器中，70～300℃条件下进行第二次裂解，通过冷凝装置冷却分离。分别搜集汽油、柴油。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比，三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸铵＝4～6∶3～5∶0.5～2，另添加上述三种组份总重量的2-3倍的高岭土作分散剂，混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列组份及重量比混合而成，高锰酸钾∶硫酸亚铁＝1～3∶7～9。
可燃气体，经除尘、干燥、除湿后，冷却至0-5℃，在14.5kg/cm2条件下液化装罐。
设计一塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置，包括加热装置，裂化器、冷凝器、裂解器。加热装置(源)为煤碳炉或电炉或蒸气任一种，加热装置上方设有一卧柱形裂化器，二者通过建材砌块或钢铁支架连接成一体，裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴，轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连，裂化器一端上侧设有进料斗和催化剂进料斗，并通过料道与裂化器相连，料道内均设有螺旋推料器，裂化器的另一端设有感温仪、油气输出管和排渣管。油气输出管与冷凝器一端连接，排渣管游离端置于一盛水容器中，以防外界空气倒流入裂解器内，裂化器上方设有余热道，以利煤烟或余热通过其排出，余热道内绞接有控制活门，余热道侧面设有带控制活门的旁通道，以便控制余热道内余热通过量，余热道上设有一包裹余热道的裂解器，裂解器上方设有进料管、感温仪和油气输出管，油气输出管与冷凝器一端相连，裂解器下方设有一排蜡口。
裂化器以双层结构为佳，其外层最好为铸铁管件，以防热源直接作用于裂解器，使裂解物受热力不均一，同时又大大延长裂化器使用寿命。
裂解器部位的余热道以若干纵向排列的金属管为佳，以便裂解器各部位温度均一。
附图及图面说明如下：
图1为塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置结构示图，图2为本发明工艺流程图。
下面根据附图结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：如图2所示，将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内，通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂，二者比例可根据实际情况调整，本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的10％，在150℃条件下裂化15分钟，边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进，从油气管出来的油气通过冷凝器冷却，进行气、液分离，所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种，本实施例选用套管式冷凝器。将搜集到的混合液和气体分别进行处理；即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内，并加入混合液5％重量的DR-2烷基催化剂，70-300℃进行第二次裂解，裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油(在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油，19-300℃为柴油)。 第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥，冷却至0～5℃，再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐，本实例选用的除尘器为水式除尘器，即密闭容器下部盛水，气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出，本实施例选用的干燥器，为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比，三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸＝4∶3.5∶0.5；另添加上述三种组份总重量的2倍即16重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成；高猛酸钾∶硫酸亚铁＝1∶8混合均匀。
实施例2：将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内，通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂，二者比例可根据实际情况调整，本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的13％，在200℃条件下裂化13分钟，边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进，从油气管出来的油气通过冷凝器冷却，进行气、液分离，所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种，本实施例选用蛇形式冷凝管。将搜集到的混合液和气体分别进行处理；即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内，并加入混合液6％重量的DR-2烷基催化剂，70-300℃进行第二次裂解，裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油，在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油，19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥，冷却至5℃，再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐，本实例选用的除尘器为水式除尘器，即密闭容器下部盛水，气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出，本实施例选用的干燥器，为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比，三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸＝5∶4∶1；另添加上述三种组份总重量的2.5倍即25重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成；高猛酸钾∶硫酸亚铁＝2∶7混合均匀。
实施例3：将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内，通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂，二者比例可根据实际情况调整，本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的15％，在300℃条件下裂化12分钟，边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进，从油气管出来的油气通过冷凝器冷却，进行气、液分离，所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种，本实施例选用冷凝塔。将搜集到的混合液和气体分别进行处理；即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内，并加入混合液7％重量的DR-2烷基催化剂，70-300℃进行第二次裂解，裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油，在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油，19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥，冷却至2℃，再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐，本实例选用的除尘器为水式除尘器，即密闭容器下部盛水，气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出，本实施例选用的干燥器，为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比，三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸＝5.5∶3∶1.5；另添加上述三种组份总重量的3倍即30重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成；高猛酸钾∶硫酸亚铁＝3∶9混合均匀。
实施例4：将塑料垃圾(即废弃的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料)通过进料斗置于裂化器内，通过催化剂进料斗加入DR-裂1型催化剂，二者比例可根据实际情况调整，本实施例选用的DR-裂1型催化剂重量为塑料垃圾重量的16％，在400℃条件下裂化10分钟，边裂化边通过裂化器内的螺旋推料轴将料向另一端推进，从油气管出来的油气通过冷凝器冷却，进行气、液分离，所说的冷凝器可以是蛇形冷凝管、套管式冷凝器或冷却塔任一种，本实施例选用套管式冷凝器。将搜集到的混合液和气体分别进行处理；即混合液通过进料泵和进料管置于裂解器内，并加入混合液8％重量的DR-2烷基催化剂，70-300℃进行第二次裂解，裂解出的油气通过冷凝装置分别搜集汽油、柴油，在70-190℃温度段裂解的产物通过冷凝装置分离的液体为汽油，19-300℃为柴油。第一次裂化后的气体主要为丙烷、丁烷和戌烷。搜集到的燃气通过除尘器除尘后再通过干燥器除湿干燥，冷却至0℃，再通过压缩机在14.5kg/cm2条件下压缩液化装罐，本实例选用的除尘器为水式除尘器，即密闭容器下部盛水，气体通入水中后在容器上部设有气体输出管输出，本实施例选用的干燥器，为一充填有石灰或氯化钙干燥剂的柱形管体。
所说的DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比，三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸＝6∶5∶2；另添加上述三种组份总重量的2倍即26重量份的高岭土作分散剂混合均匀。
所说的DR-2烷基催化剂由下列是组份及重量比构成；高猛酸钾∶硫酸亚铁＝3∶8混合均匀。
实施例5：如图1所示，设计一塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置，其包括加热装置，裂化器、冷凝器、裂解器等，加热装置为煤碳炉1，也可用电炉或蒸气作加热(源)装置，本实施例选用煤碳炉，煤碳炉的炉排上部为燃烧室3，下部为出灰口2，加热装置的上方设有一卧柱形裂化器4，二者通过建材砌块如砖，水泥块等堆砌或钢铁支架相连成一体，裂化器为单层或双层结构，以双层结构为佳，既可使裂解物受热均匀，又可大大延长裂化器使用寿命。本实施例选用双层结构，二层间设有间隙，裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴5，轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连，本实施例选用皮带轮。裂化器的一端上侧设有进料斗7和进催化剂进料斗8，并通过料道与裂化器相连，料道内均设有螺旋推料器6、9，裂化器的另一端设有油气输出管19和排渣管20及感温仪21，油气输出管设于裂化器上方，并与冷凝器一端相连，冷凝器为蛇形冷凝管或冷却塔或套筒式冷凝器任一种，本实施例选用后者。排渣管游离端置于一盛水容器中，以防外界空气倒流入裂化器内，裂化器上方设有余热道10，道口部为喇叭状，以利煤烟或余热通过其排出，余热道内绞接有控制活门11，余热道侧面设有带控制活门12的旁通道13，以便控制余热道内余热通过量。余热道上设有一包裹其的裂解器14，裂解器上方设有一进料管15，进料管与进料泵相连，以便将第一次裂解后的混合液送进裂解器内，裂解器上方还设有感温仪16和油汽输出管17，油气输出管17与冷凝器的一端相连，裂解器底部设有一排蜡口17。
裂解器部位的余热道以若干纵向排列的金属管替代余热道，以利裂解器更好利用余热和各部位温度均一。
从上述情况可知，本发明的目的是可以实现的，塑料垃圾主要是废弃的己烯，丙烯及其衍生物如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，其在催化剂DR-裂1型催化剂、150-400℃条件发生裂解，并经DR-2烷基催化剂在70-300℃温度条件下进一步裂解，使烯烃键断裂并离析出一部份碳原子，游离出H原子经重新组合使一部份生成丙烷、丁烷、戌烷等可燃气体，一部分成生己烷-11烷烃即汽油，以及12-17烷烃即柴油。气体经压缩成液化气。经实际试验和中试生产，产品回收率达到76％以上，其中汽油为38-45％，柴油22-28％，液化气为133％左右。用上述方法生产的汽油成本为700元/T，柴油为650元/T，液化气3.5元/kg，较其它方法生产的汽油、柴油、液化气成本低，并较彻底解决了塑料垃圾对环境的污染。
本发明方法、设备简单可靠，投资回收率高，一般投资45万元，3个月可形成一定规模生产能力。年利税可达200-300万元。
Claims (7)
1、一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法，包括裂化、裂解、冷凝、分离等工艺过程，其特征在于将塑料垃圾与DR-裂1型催化剂置于裂化器中，在150-400℃条件下裂化10-15分钟，由裂化器油气输出管出来的油气经冷凝装置进行冷却和气、液分离，搜集可燃气体和混合液，混合液与DR-2烷基催化剂置于裂解器中，70-300℃进行第二次裂解，裂解后的油气通过冷凝装置冷却分离，分别搜集汽油、柴油；
DR-裂1型催化剂包括下列组份及重量比混合而成；三氧化二铝∶硅酸铝∶钼酸铵＝4～6∶3～5∶0.5～2，另添加上述三种组份总重量的2-3的重量比的高岭土作分散剂，混合均匀；
所说的DR-2烷基催化剂由下列组份及重量比混合而成，高锰酸钾∶硫酸亚铁＝1～3∶7～9。
2、根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法，其特征在于塑料垃圾与DR-裂1型催化剂二者的最佳重量比为；塑料垃圾：DR-裂1型催化剂＝100∶13～16。
3、根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法，其特征在于混合液与DR-2烷基催化剂二者最佳重量比为混合液∶DR-2烷基催化剂＝100∶6～7。
4、根据权利要求1所说的塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的方法，其特征在于燃气经除尘、干燥、除湿后，冷却至0～5℃，在14.5kg/cm2条件下液化装罐。
5、一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置，包括加热装置、裂化器、冷凝装置、裂解器，加热装置为煤碳炉或电炉或蒸气任一种，加热装置上方设有一卧柱形裂化器，二者通过建材砌块或钢铁支架连接成一体，裂化器内设有带螺旋形叶片的推料轴，轴的一端通过皮带轮或齿轮与动力装置相连，裂化器一端上侧设有进料斗和催化剂进料斗，并通过料道与裂化器相连，料道内均设有螺旋推料器，裂化器的另一端设有感温仪、油气输出管和排渣管，油气输出管与冷凝器一端连接，排渣管游离端置于一盛水容器中，裂化器上方设有余热道，余热道内绞接有控制活门，余热道侧面设有带控制活门的旁通道，余热道上设有一包裹余热道的裂解器，裂解器上方设有进料管、温感仪和油气输出管，油气输出管与冷凝器一端相连，裂解器下方设有一排蜡口。
6、根据权利要求5所说的一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置，其特征在于所说的的裂解器为双层结构、二层间设有间隙。
7、根据权利要求5所说的一种塑料垃圾生产汽油、柴油、燃气的装置，其特征在于裂解器部位余热道由若干纵向排列的金属管替代余热道。
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1996
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