DE23186720T1 - Verfahren zur herstellung von biokraftstoff durch umwandlung einer mit überkritischem wasser gemischten kunststoffmaterialschmelze - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bioöls, wobei das Verfahren das Folgende umfasst:Extrudieren von polymerem Material in einem Extruder, um dadurch einen Schmelzstrom zu bilden, der das polymere Material umfasst, wobei der Schmelzstrom aus dem Extruder mit einer Temperatur zwischen 280° und 380°C und einem Druck zwischen 220 bar und 300 bar austritt,Bereitstellen eines wässrigen Lösungsmittelstroms, der vom Schmelzstrom getrennt ist,Inkontaktbringen des Schmelzstroms mit dem wässrigen Lösungsmittelstroms, um ein Reaktionsgemisch zu bilden,Behandeln des Reaktionsgemischs in einem Reaktorbehälter bei einer Reaktionstemperatur und einem Reaktionsdruck über einen Zeitraum, der für die Umwandlung des gesamten oder eines Teils des im Reaktionsgemisch vorhandenen polymeren Materials in ein Produkt, das das Bioöl umfasst, geeignet ist, undAblassen des Drucks und Abkühlen des Produkts,wobei der Strom des wässrigen Lösungsmittels überkritisch ist und vor der Kontaktierung mehr als 90 % überkritisches Wasser enthält,wobei das Reaktionsgemisch vor der Behandlung mindestens 40 Gew.-% des polymeren Materials umfasst,wobei die Reaktionstemperatur einschließlich 375°C bis einschließlich 550°C beträgt und wobei der Reaktionsdruck einschließlich 50 bar bis einschließlich 300 bar beträgt.
Claims (17)
- Ein Verfahren zur Herstellung eines Bioöls, wobei das Verfahren das Folgende umfasst: Extrudieren von polymerem Material in einem Extruder, um dadurch einen Schmelzstrom zu bilden, der das polymere Material umfasst, wobei der Schmelzstrom aus dem Extruder mit einer Temperatur zwischen 280° und 380°C und einem Druck zwischen 220 bar und 300 bar austritt, Bereitstellen eines wässrigen Lösungsmittelstroms, der vom Schmelzstrom getrennt ist, Inkontaktbringen des Schmelzstroms mit dem wässrigen Lösungsmittelstroms, um ein Reaktionsgemisch zu bilden, Behandeln des Reaktionsgemischs in einem Reaktorbehälter bei einer Reaktionstemperatur und einem Reaktionsdruck über einen Zeitraum, der für die Umwandlung des gesamten oder eines Teils des im Reaktionsgemisch vorhandenen polymeren Materials in ein Produkt, das das Bioöl umfasst, geeignet ist, und Ablassen des Drucks und Abkühlen des Produkts, wobei der Strom des wässrigen Lösungsmittels überkritisch ist und vor der Kontaktierung mehr als 90 % überkritisches Wasser enthält, wobei das Reaktionsgemisch vor der Behandlung mindestens 40 Gew.-% des polymeren Materials umfasst, wobei die Reaktionstemperatur einschließlich 375°C bis einschließlich 550°C beträgt und wobei der Reaktionsdruck einschließlich 50 bar bis einschließlich 300 bar beträgt.
- Das Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der Extruder ein Einschneckenextruder, ein Mehrschneckenextruder, ein gegenläufiger Mehrschneckenextruder, ein gleichläufiger Mehrschneckenextruder, ein Doppelschneckenextruder, ein gegenläufiger Doppelschneckenextruder, ein gleichläufiger Doppelschneckenextruder, ein ineinandergreifender Schneckenextruder, ein Radialextruder oder eine walzenartige Extruderpresse ist. - Das Verfahren nach
Anspruch 1 oderAnspruch 2 , wobei das Verfahren ferner das Entlüften von Gasen und/oder Dämpfen aus einer oder einer Reihe von Öffnungen in einem Zylinder des Extruders umfasst. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , ferner umfassend die Zugabe einer Base zu einem oder mehreren der Folgenden: dem polymeren Material vor der Extrusion, dem Schmelzstrom, dem wässrigen Lösungsmittelstroms und/oder dem Reaktionsgemisch, wobei: die Base eine zusätzliche Komponente zu dem polymeren Material und dem wässrigen Lösungsmittel ist, in der Reaktionsmischung die Anzahl der Mole der Base, die pro 100 g des Polymermaterials zugesetzt werden, zwischen dem 0,5-fachen und dem 1,5-fachen der Gesamtzahl der Mole der Halogenen pro 100 g des Polymermaterials liegt, und die Base die Metallhalogenide in der Reaktionsmischung ausfällt und ihre Entfernung erleichtert. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei der Extruder direkt mit einer hydrothermalen Reaktorvorrichtung verbunden ist, so dass der Schmelzstrom in einem kontinuierlichen Strom in den Reaktor fließen kann. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei vor dem Extrudieren: (i) das polymere Material unter Verwendung eines oder mehrerer der folgenden Verfahren vorbehandelt wird: Mahlen, Zerkleinern, Pelletieren, Granulieren, Flockieren, Pulverisieren, Schreddern, Mahlen, Komprimieren/Expandieren, Rühren, Waschen, Flotieren, Entfernen von Materialien, die Halogene enthalten, gegebenenfalls durch Infrarot- oder Röntgenfluoreszenzdetektion und Druckgasklassifizierung/-abweisung und/oder Behandlung mit einem pulsierenden elektrischen Feld (PEF); und/oder (ii) das polymere Material in Gegenwart von Wasser extrudiert wird, und das Wasser weniger als 5 Gew.-% (feuchte Basis) des Gesamtgewichts des polymeren Materials ausmacht. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei das polymere Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polyethylen (PE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polypropylen (PP), Polyester, Poly(ethylenterephthalat) (PET), Poly(milchsäure) (PLA), Poly(vinylchlorid) (PVC), Polystyrol (PS), Polyamid, Nylon, Nylon 6, Nylon 6,6, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Poly(ethylenvinylalkohol) (E/VAL), Poly(Melamin-Formaldehyd) (MF), Poly(Phenol-Formaldehyd) (PF), Epoxide, Polyacetal (Acetal), Polyacrylate (Acryl), Polyacrylnitril (PAN), Polyamid-Imid (PAI), Polyaryletherketon (PAEK), Polybutadien (PBD), Polybutylen (PB), Polycarbonat (PC), Polydicyclopentadien (PDCP), Polyketon (PK), Polykondensat, Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), Polyethylenchlorinate (PEC), Polyimid (PI), Polymethylpenten (PMP), Poly(phenylenoxid) (PPO), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamid (PTA), Polysulfon (PSU), Polyurethan (PU), Poly(vinylidenchlorid) (PVDC), Poly(tetrafluorethylen) (PTFE), Poly(fluoroxyalkan) (PFA), Poly(siloxane), Silikone, Thermoplaste, wärmehärtende Polymere, Naturkautschuk, Reifenkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM), Chloropren-Kautschuke, Acrylnitril-Butadien-(Nitril-)Kautschuke, Polyacrylat-Kautschuke, Ethylen-Acryl-Kautschuke, Styrol-Butadien-Kautschuke, Polyester-Urethan-Kautschuke, Polyether-Urethan-Kautschuke, Fluorsilikon-Kautschuke, Silikon-Kautschuke und Copolymere, synthetische polymere Materialien, natürlich vorkommende polymere Materialien, Kunststoffe und Mischungen davon. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei das Reaktionsgemisch vor der Behandlung weniger als 70 Gew.-% des polymeren Materials umfasst. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei das polymere Material umfasst: weniger als etwa 5 Gew.-% Stickstoff; weniger als etwa 1 Gew.-% Halogene insgesamt; ein molares Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff (H/C) von mehr als 2,15; oder Kombinationen davon. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , wobei der wässrige Lösungsmittelstrom vor dem Inkontaktbringen Folgendes umfasst: (i) mehr als 95% überkritisches Wasser oder 100% überkritisches Wasser; oder (ii) zwischen 1 Gew.-% und 10 Gew.-% Alkohol, oder zwischen 2 Gew.-% und 10 Gew.-% Alkohol. - Das Verfahren nach
Anspruch 10 , wobei der Alkohol Ethanol, Methanol oder eine Mischung ist, die Ethanol und Methanol umfasst. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , wobei das Verfahren das Folgende umfasst: (i) Abtrennen einer oder mehrerer gasförmiger, wässriger, Bioöl- und/oder Wachskomponenten von dem Produkt, und/oder (ii) Abtrennung einer oder mehrerer Fraktionen eines Bioöls und/oder einer oder mehrerer Fraktionen einer Wachskomponente von dem Produkt. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis12 , wobei das Verfahren das Abtrennen und Recyceln von Folgendem umfasst: (i) eine Fraktion des Produkts, die ein Wachs oder ein wachsartiges Öl mit einem Siedepunkt über 370°C atmosphärischem Äquivalent-Siedepunkt (AEBP) umfasst; und/oder (ii) eine Fraktion des Produkts mit einem Siedepunkt im Bereich eines Naphtha-Siedebereichs, eines Schwer-Naphtha-Siedebereichs, eines Kerosin-Siedebereichs, eines Diesel-Siedebereichs, eines Schwer-Gasöl-Siedebereichs oder eines Vakuum-Gasöl-Siedebereichs, und das Verbrennen der abgetrennten Naphtha-Fraktion, um Wärme für den Reaktorbehälter bereitzustellen. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis13 , wobei das Reaktionsgemisch einen zusätzlichen Katalysator umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Basenkatalysator, einem Säurekatalysator, einem Wassergas-Shift-Katalysator, einem Alumino-Silikat-Katalysator, einem Sulfid-Katalysator und einer beliebigen Kombination davon, wobei der zusätzliche Katalysator nicht von einer anderen Komponente des Reaktionsgemischs oder einer Gefäßwand einer Reaktorvorrichtung abgeleitet ist und sich nicht in situ während des Verfahrens bildet. - Das Verfahren nach
Anspruch 14 , wobei: (i) der zusätzliche Katalysator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumformiat, Kaliumformiat, einem Eisensalz oder einer Kombination davon ; und/oder (ii) der zusätzliche Katalysator dem Reaktionsgemisch zugesetzt wird, nachdem das Reaktionsgemisch die Reaktionstemperatur erreicht hat, oder nachdem das Reaktionsgemisch die Reaktionstemperatur und den Reaktionsdruck erreicht hat. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis15 , wobei das Öl ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus paraffinischem Öl, Gasöl, Rohöl, synthetischem Öl, Kohleöl, Bioöl, Schieferöl, Kerogenöl, Mineralöl, weißem Mineralöl und aromatischem Öl. - Das Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis16 , wobei das Reaktionsgemisch vor der Behandlung: (i) weniger als 10 Gew.-% lignozellulosehaltiges Material, Kohle, Koks, Torf, Kerogen, Teersand, Ölschiefer, Schieferteer, Asphalt, Asphaltin, Naturbitumen oder bituminösen Sand umfasst; oder (ii) keine lignozellulosehaltigen Stoffe, Kohle, Koks, Torf, Kerogen, Teersand, Ölschiefer, Schieferteer, Asphalt, Asphaltin, Naturbitumen oder bituminösen Sand umfasst.
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