ES2759939B2 - PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY - Google Patents
PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY Download PDFInfo
- Publication number
- ES2759939B2 ES2759939B2 ES201931033A ES201931033A ES2759939B2 ES 2759939 B2 ES2759939 B2 ES 2759939B2 ES 201931033 A ES201931033 A ES 201931033A ES 201931033 A ES201931033 A ES 201931033A ES 2759939 B2 ES2759939 B2 ES 2759939B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- stage
- raw material
- process according
- thermal cracking
- plastic waste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
- C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
- C08J11/10—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
PROCEDIMIENTO PARA CONVERTIR RESIDUOS PLÁSTICOS ENPROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO
PRODUCTOS LÍQUIDOS ÚTILES EN LA INDUSTRIA PETROQUÍMICAUSEFUL LIQUID PRODUCTS IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY
Campo de la invenciónField of the invention
La presente invención se refiere de manera general al campo del reciclaje de residuos, y más concretamente a un procedimiento para la obtención de líquidos de pirólisis de alto valor añadido para su uso como materia prima en la industria petroquímica.The present invention relates generally to the field of waste recycling, and more specifically to a process for obtaining high added value pyrolysis liquids for use as raw material in the petrochemical industry.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
El consumo cada vez mayor de materiales plásticos ha provocado un incremento en el volumen de sus residuos. Su gestión es motivo de creciente preocupación social debido al agotamiento del espacio destinado a vertederos, la pérdida de materias primas potenciales y la inevitable contaminación medioambiental. La magnitud del problema puede estimarse de forma aproximada a partir de las cifras de consumo de plásticos, ya que muchas de las aplicaciones de los materiales plásticos se caracterizan por tener una vida útil corta (Lopez et al., 2017; Panda et al., 2010).The increasing consumption of plastic materials has caused an increase in the volume of their waste. Its management is a source of growing social concern due to the depletion of landfill space, the loss of potential raw materials and the inevitable environmental contamination. The magnitude of the problem can be roughly estimated from plastic consumption figures, since many of the applications of plastic materials are characterized by having a short useful life (Lopez et al., 2017; Panda et al., 2010).
Desde la segunda mitad del siglo XX, la producción de materiales plásticos ha crecido de forma exponencial, ya que ha impulsado el desarrollo de innovaciones pioneras que han permitido mejorar la calidad de vida y bienestar de la sociedad (Al-Salem et al., 2009). Hoy en día, están presentes en un gran número de productos industriales y de consumo, de manera que resulta difícil imaginar la vida diaria sin ellos (Hestin et al., 2015; Lopez et al., 2017; Park et al., 2019; Wang et al., 2015) . Según los últimos datos publicados por Plastics Europe (Plastics - the Facts 2018), la producción mundial de plásticos pasó de 1,5 millones de toneladas (Tm) en 1950 a 348 Tm en 2017, de los que solamente 64,4 Tm se produjeron en Europa (18,5%). Se calcula que en el supuesto de que se mantenga la situación actual la producción mundial de plásticos podría triplicarse de aquí a 2050. Durante el año 2017, el polietileno y el polipropileno continuaron siendo los polímeros más demandados, siendo la industria del envase el principal usuario final de este tipo de polímeros (39,7%; 2017) y, por lo tanto, este sector es también responsable de la mayor parte del flujo de residuos plásticos generados (62% del flujo total de residuos plásticos post-consumo en Europa) . Esto también se debe a que los plásticos de envases tienen un ciclo de vida mucho más corto comparado con otro tipo de productos plásticos (Achilias et al., 2007).Since the second half of the 20th century, the production of plastic materials has grown exponentially, as it has driven the development of pioneering innovations that have made it possible to improve the quality of life and well-being of society (Al-Salem et al., 2009 ). Today, they are present in a large number of industrial and consumer products, so it is difficult to imagine daily life without them (Hestin et al., 2015; Lopez et al., 2017; Park et al., 2019; Wang et al., 2015). According to the latest data published by Plastics Europe (Plastics - the Facts 2018), world plastics production went from 1.5 million tons (Tm) in 1950 to 348 Tm in 2017, from which only 64.4 Mt were produced in Europe (18.5%). It is estimated that on the assumption that the current situation continues, world plastics production could triple between now and 2050. During 2017, polyethylene and polypropylene continued to be the most demanded polymers, with the packaging industry being the main user end of this type of polymers (39.7%; 2017) and, therefore, this sector is also responsible for most of the flow of plastic waste generated (62% of the total flow of post-consumer plastic waste in Europe) . This is also due to the fact that packaging plastics have a much shorter life cycle compared to other types of plastic products (Achilias et al., 2007).
Según los últimos datos publicados por Plastics Europe (Plastics - the Facts 2018), en la Unión Europea se generaron 27,1 Tm de residuos plásticos en el año 2016. De este total, el 27,3% (7,4 Tm) se depositó en vertederos, el 41,6% (11,3 Tm) se valorizó energéticamente y el 31,1% (8,4 Tm) se recicló (principalmente mediante reciclado mecánico). La tasa de vertido en España (46,4%; 2,3 Tm) se sitúa por encima de la media europea (27,3%) . De forma análoga a lo que ocurre en Europa, la mayor cantidad de residuos plásticos recogidos en España en el año 2016 correspondieron también a residuos de envases (1,5 Tm), de los cuales el 38,2% tuvo como destino final el vertedero.According to the latest data published by Plastics Europe (Plastics - the Facts 2018), the European Union generated 27.1 tonnes of plastic waste in 2016. Of this total, 27.3% (7.4 tonnes) were deposited in landfills, 41.6% (11.3 Tm) was recovered energetically and 31.1% (8.4 Tm) was recycled (mainly through mechanical recycling). The landfill rate in Spain (46.4%; 2.3 Tm) is above the European average (27.3%). In a similar way to what happens in Europe, the largest amount of plastic waste collected in Spain in 2016 also corresponded to packaging waste (1.5 Tm), of which 38.2% was destined for the landfill .
En este contexto surge por tanto la necesidad de evolucionar hacia una sociedad mucho más eficiente en el uso de los recursos, fomentando acciones de prevención, reciclado y valorización. Desde el punto de vista de la utilización eficiente de los recursos, es especialmente importante evitar la eliminación de residuos plásticos en los vertederos, ya que supone una pérdida evidente de recursos. Sin embargo, como se ha comentado anteriormente, el porcentaje de depósito de residuos plásticos en los vertederos españoles sigue siendo elevado debido a la falta de alternativas adecuadas. En conclusión, los residuos plásticos, por su composición y su origen derivado del petróleo y, por lo tanto, de una materia prima agotable, son un recurso valioso. De acuerdo a las políticas europeas en materia de medio ambiente se deben impulsar las medidas necesarias para desarrollar métodos de tratamiento que permitan la obtención de nuevos productos o su conversión en una importante fuente de energía. Se debe avanzar hacia una economía circular, baja en carbono y eficiente en el uso de los recursos.In this context therefore arises the need to evolve towards a society much more efficient in the use of resources, promoting prevention, recycling and recovery actions. From the point of view of the efficient use of resources, it is especially important to avoid the disposal of plastic waste in landfills, since it represents an obvious loss of resources. However, as mentioned above, the percentage of deposit of plastic waste in Spanish landfills continues to be high due to the lack of adequate alternatives. In conclusion, plastic waste, due to its composition and origin derived from petroleum and, therefore, from an exhaustible raw material, is a valuable resource. In accordance with European environmental policies, the necessary measures must be promoted to develop treatment methods that allow the obtaining of new products or their conversion into an important source of energy. Progress must be made towards a circular economy, low in carbon and efficient in the use of resources.
Los principales constituyentes de los residuos plásticos post-consumo son las poliolefinas: polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE). Estos cuatro polímeros representan el 67% del total de plásticos presentes en los residuos sólidos urbanos (RSU). Otros plásticos existentes en los RSU son el poliestireno (PS, 13,3%), poli(cloruro de vinilo) (PVC, 10,3%) y poli(tereftalato de etileno) (PET, 5,3%). Actualmente, la principal vía de reciclado para recuperar el valor intrínseco de estos polímeros es el reciclado mecánico (Ellen MacArthur Foundation, 2016; European Parliamentary Research Service Blog, 2017; Ragaert et al., 2017) , que consiste en lavar, triturar y fundir los residuos plásticos para volver a generar granza de plástico recuperado, que posteriormente por moldeo o inyección se transforma en nuevos objetos de plástico reciclado. A pesar de ser la principal vía de reciclado, existen barreras técnicas y económicas para la aplicación del reciclado mecánico (Dahlbo et al., 2018). La granza de plástico recuperado debe cumplir las exigencias de seguridad para la salud y medio ambiente según la aplicación a la que se destine. Debido a la baja compatibilidad de los diferentes tipos de plástico, las propiedades de los plásticos reciclados mecánicamente suelen ser inferiores a las de los polímeros vírgenes. Además, el reciclado mecánico sólo es aplicable a materiales termoplásticos (PE, PP, etc.) y requiere llevar a cabo la separación de los distintos tipos de plásticos para obtener un residuo plástico de alta pureza, es decir, que no esté contaminado con otras fracciones de plásticos u otros materiales para poder garantizar la calidad del producto final. En muchas ocasiones este grado de separación no es técnicamente posible debido a la composición del flujo de residuos plásticos, color o contaminación asociada. Por otro lado, es importante destacar que el reciclado mecánico no se puede llevar a cabo indefinidamente, ya que tras sucesivas etapas de calentamiento y moldeado del plástico, éste pierde progresivamente sus propiedades. Desde un punto de vista económico, el reciclado mecánico no es siempre económicamente viable, ya que el coste del proceso de reciclado no queda cubierto por los beneficios obtenidos por la venta del plástico reciclado. En general, el coste medio de reciclado mecánico se sitúa en torno a 450-800 € por tonelada de plástico procesada. Durante las operaciones de pretratamiento y clasificación, se suele producir una merma del material del 35%. El rendimiento del reciclado mecánico del material restante es de aproximadamente el 75%. Por tanto, teniendo en cuenta todo lo anterior, por cada tonelada de residuo plástico procesado se obtendrán menos de 500 kg de plástico reciclado. El precio de mercado de los plásticos reciclados varía en torno a 650-1000 € por tonelada, valor que, teniendo en cuenta el rendimiento del proceso, se transforma en 350-500 € por tonelada de residuo plástico procesado (Hestin et al., 2015). Por lo tanto, en muchas ocasiones los costes del reciclado mecánico son mayores que los beneficios obtenidos por la venta del plástico reciclado.The main constituents of post-consumer plastic waste are polyolefins: high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), polypropylene (PP) and linear low-density polyethylene (LLDPE). These four polymers represent 67% of the total plastics present in municipal solid waste (MSW). Other plastics in MSW are polystyrene (PS, 13.3%), poly (vinyl chloride) (PVC, 10.3%) and polyethylene terephthalate (PET, 5.3%). Currently, the main recycling route to recover the intrinsic value of these polymers is mechanical recycling (Ellen MacArthur Foundation, 2016; European Parliamentary Research Service Blog, 2017; Ragaert et al., 2017), which consists of washing, crushing and melting plastic waste to re-generate recovered plastic pellets, which are later transformed into new recycled plastic objects by molding or injection. Despite being the main recycling route, there are technical and economic barriers to the application of mechanical recycling (Dahlbo et al., 2018). Plastic pellets Recovered must meet the safety requirements for health and the environment according to the application to which it is intended. Due to the low compatibility of different types of plastics, the properties of mechanically recycled plastics are often inferior to those of virgin polymers. In addition, mechanical recycling is only applicable to thermoplastic materials (PE, PP, etc.) and requires carrying out the separation of the different types of plastics to obtain a high purity plastic waste, that is, it is not contaminated with other fractions of plastics or other materials in order to guarantee the quality of the final product. On many occasions this degree of separation is not technically possible due to the composition of the plastic waste stream, color or associated contamination. On the other hand, it is important to note that mechanical recycling cannot be carried out indefinitely, since after successive stages of heating and molding the plastic, it progressively loses its properties. From an economic point of view, mechanical recycling is not always economically viable, since the cost of the recycling process is not covered by the profits obtained from the sale of recycled plastic. In general, the average cost of mechanical recycling is around € 450-800 per ton of plastic processed. During pretreatment and sorting operations, there is usually a 35% waste of material. The yield from mechanical recycling of the remaining material is approximately 75%. Therefore, taking into account all the above, for each ton of plastic waste processed, less than 500 kg of recycled plastic will be obtained. The market price of recycled plastics varies around € 650-1000 per ton, a value that, taking into account the performance of the process, it is transformed into € 350-500 per ton of processed plastic waste (Hestin et al., 2015). Therefore, in many cases the costs of mechanical recycling are greater than the benefits obtained from the sale of recycled plastic.
Además, la carencia de un marco claro para aplicar la condición de fin de residuo supone también una barrera para la comercialización de los materiales plásticos reciclados. Teniendo en cuenta las barreras del reciclado mecánico, en la actualidad solamente dos tipos de polímeros procedentes de RSU se reciclan mecánicamente: HDPE y PET. El reciclado mecánico de otro tipo de residuos plásticos no es económicamente viable debido a la falta de cantidad (producción constante) y/o calidad (homogeneidad) , siendo necesario considerar otras alternativas de gestión sostenible. Esto es especialmente importante, para el caso del plástico en película (principalmente polietileno de baja densidad), ya que es el polímero más abundante en los residuos plásticos post-consumo (Dahlbo et al., 2018; Diaz-Silvarrey y Phan, 2016; Horodytska et al., 2018; Kunwar et al., 2016).In addition, the lack of a clear framework to apply the end-of-waste condition is also a barrier to the commercialization of recycled plastic materials. Taking into account the barriers of mechanical recycling, currently only two types of polymers from MSW are mechanically recycled: HDPE and PET. The mechanical recycling of other types of plastic waste is not economically viable due to the lack of quantity (constant production) and / or quality (homogeneity), making it necessary to consider other sustainable management alternatives. This is especially important in the case of film plastic (mainly low-density polyethylene), since it is the most abundant polymer in post-consumer plastic waste (Dahlbo et al., 2018; Diaz-Silvarrey and Phan, 2016; Horodytska et al., 2018; Kunwar et al., 2016).
La principal alternativa al reciclado mecánico es el reciclado químico, un proceso más complejo y costoso pero que permite tratar plásticos muy degradados o heterogéneos. El objetivo del reciclado químico o terciario es la transformación de los residuos plásticos en cadenas de hidrocarburos que puedan emplearse como materias primas para la industria petroquímica o como combustibles. Los métodos pueden ser químicos o termoquímicos, dependiendo del tipo de polímero, y se pueden clasificar en cinco grandes grupos: despolimerización química o solvólisis (hidrólisis, alcohólisis, glicólisis, aminólisis, etc.), gasificación con mezclas de oxígeno/vapor de agua para la obtención de gas de sintesis (CO+H2) que puede utilizarse como materia prima petroquímica o para la producción de energía, craqueo térmico, craqueo catalítico e hidrocraqueo.The main alternative to mechanical recycling is chemical recycling, a more complex and costly process that allows treating highly degraded or heterogeneous plastics. The objective of chemical or tertiary recycling is the transformation of plastic waste into hydrocarbon chains that can be used as raw materials for the petrochemical industry or as fuels. The methods can be chemical or thermochemical, depending on the type of polymer, and can be classified into five large groups: chemical depolymerization or solvolysis (hydrolysis, alcoholysis, glycolysis, aminolysis, etc.), gasification with oxygen / water vapor mixtures for the obtaining synthesis gas (CO + H 2 ) that can be used as a petrochemical raw material or for energy production, thermal cracking, catalytic cracking and hydrocracking.
De los procesos anteriormente indicados, el proceso de craqueo térmico (también denominado pirólisis) se perfila como una de las alternativas más prometedoras para el tratamiento de residuos plásticos (principalmente LDPE) (Czajcynska et al., 2017; Diaz-Silvarrey y Phan, 2016; Khoo, 2019; Lopez et al., 2017, Sharuddin et al., 2016; Singh et al., 2019; Sriningsih et al., 2014; Syamsiro et al., 2014; Park, 2019) . Para la obtención de líquidos de pirólisis de alta calidad, que puedan utilizarse como combustibles de automoción y/o como materia prima para la obtención de nuevos productos, se ha recurrido al empleo de catalizadores, para disminuir la temperatura de operación y el tiempo de residencia, mejorando la calidad del producto líquido obtenido (Santos et al., 2018) . Sin embargo, los procesos de craqueo catalítico directo presentan también importantes limitaciones, tales como la dificultad de recuperar el catalizador después de su uso, lo que incrementa los costes de operación (Santos et al., 2018), o el elevado contenido en olefinas de los productos obtenidos (Escola et al., 2011) . Además, el contacto directo del catalizador con los residuos plásticos provoca su rápida desactivación por deposición de coque y envenenamiento debido a la presencia de elementos, tales como cloro, azufre, nitrógeno y metales contenidos en algunos de los aditivos utilizados para mejorar las propiedades de los polímeros (Escola et al., 2011; López et al., 2011).Of the aforementioned processes, the thermal cracking process (also called pyrolysis) is emerging as one of the most promising alternatives for the treatment of plastic waste (mainly LDPE) (Czajcynska et al., 2017; Diaz-Silvarrey and Phan, 2016 ; Khoo, 2019; Lopez et al., 2017, Sharuddin et al., 2016; Singh et al., 2019; Sriningsih et al., 2014; Syamsiro et al., 2014; Park, 2019). To obtain high-quality pyrolysis liquids, which can be used as automotive fuels and / or as raw material to obtain new products, catalysts have been used to reduce the operating temperature and residence time. , improving the quality of the liquid product obtained (Santos et al., 2018). However, direct catalytic cracking processes also have important limitations, such as the difficulty of recovering the catalyst after use, which increases operating costs (Santos et al., 2018), or the high olefin content of the products obtained (Escola et al., 2011). In addition, the direct contact of the catalyst with plastic waste causes its rapid deactivation by coke deposition and poisoning due to the presence of elements, such as chlorine, sulfur, nitrogen and metals contained in some of the additives used to improve the properties of the polymers (Escola et al., 2011; López et al., 2011).
Como alternativa al proceso de craqueo catalítico directo, algunos autores han planteado la realización de un proceso en dos etapas (Artetxe et al., 2012; Escola et al., 2014; Park et al., 2019; Syamsiro et al., 2014), una primera etapa de craqueo térmico, seguido de una segunda etapa de mejora catalítica de la calidad de los líquidos de pirólisis. Este proceso en dos etapas permite resolver el problema de la rápida desactivación del catalizador comentado anteriormente, sin embargo, aumenta la complejidad y los costes operacionales del proceso.As an alternative to the direct catalytic cracking process, some authors have proposed carrying out a two-stage process (Artetxe et al., 2012; Escola et al., 2014; Park et al., 2019; Syamsiro et al., 2014), a first stage of thermal cracking, followed by a second stage of catalytic improvement of the quality of the pyrolysis liquids. This two-stage process allows solving the problem of rapid deactivation of the catalyst discussed above, however, it increases the complexity and operational costs of the process.
El documento ES2706283T3 se refiere a un proceso para la conversión de material plástico en combustible diésel. Se usan plásticos heterogéneos como materia prima para realizar su pirólisis y posteriormente se transfieren los gases obtenidos a un medio de convertidor catalítico para alterar su estructura molecular.Document ES2706283T3 refers to a process for the conversion of plastic material into diesel fuel. Heterogeneous plastics are used as raw material to carry out their pyrolysis and subsequently the gases obtained are transferred to a catalytic converter medium to alter their molecular structure.
El documento US2018010050A1 se refiere a un método para recuperar hidrocarburos de residuos plásticos, en particular residuos ricos en poliolefinas, por medio de craqueo termolítico que comprende fundir el residuo plásticos en dos dispositivos de calentamiento, en el que una corriente de recirculación derivada del reactor de craqueo y purificada en un sistema de separador se mezcla con el residuo plástico fundido del dispositivo de calentamiento. La corriente de plástico mixta se calienta adicionalmente en el segundo dispositivo de calentamiento, y desde ahí se guía al interior del reactor de craqueo, en el que se someten a craqueo los materiales de plástico, y por medio de destilación posterior se separan en componentes de bajo punto de ebullición y diésel.Document US2018010050A1 refers to a method to recover hydrocarbons from plastic waste, in particular waste rich in polyolefins, by means of thermolytic cracking that comprises melting the plastic waste in two heating devices, in which a recirculation stream derived from the reactor of Cracked and purified in a separator system is mixed with the molten plastic residue from the heating device. The mixed plastic stream is further heated in the second heating device, and from there it is guided into the cracking reactor, in which the plastic materials are cracked, and by means of subsequent distillation they are separated into components of low boiling point and diesel.
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un procedimiento alternativo que permita convertir residuos plásticos (principalmente LDPE), que en la actualidad principalmente se depositan en vertedero, en líquidos de pirólisis de alta calidad y valor añadido, que puedan utilizarse como materia prima para la industria petroquímica para la producción de nuevos plásticos u otros productos (disolventes, extractantes, hidrocarburos, etc.), sin utilizar ningún tipo de catalizador. Es deseable además que el procedimiento presente un rendimiento mejorado y un coste reducido en comparación con procedimientos alternativos conocidos en el estado de la técnica.Therefore, there is still a need in the art for an alternative procedure that makes it possible to convert plastic waste (mainly LDPE), which is currently mainly landfilled, into high-quality, value-added pyrolysis liquids that can be used as material. premium for industry petrochemical plant for the production of new plastics or other products (solvents, extractants, hydrocarbons, etc.), without using any type of catalyst. It is further desirable that the process has improved performance and reduced cost compared to alternative processes known in the state of the art.
Sumario de la invenciónSummary of the invention
Para resolver el problema técnico anterior, la presente invención da a conocer un procedimiento para convertir residuos plásticos en productos líquidos útiles en la industria petroquímica, que comprende obtener un líquido de pirólisis mediante las etapas de:To solve the above technical problem, the present invention discloses a method for converting plastic waste into liquid products useful in the petrochemical industry, which comprises obtaining a pyrolysis liquid by means of the steps of:
a) realizar la fusión y homogeneización de materia prima de residuos plásticos de manera continua; b) realizar el craqueo térmico de la materia prima fundida procedente de la etapa a) en un reactor de craqueo térmico; ya) carry out the fusion and homogenization of raw material of plastic waste continuously; b) carrying out the thermal cracking of the molten raw material from stage a) in a thermal cracking reactor; Y
c) someter a enfriamiento rápido productos volátiles procedentes de la etapa b);c) subjecting volatile products from stage b) to rapid cooling;
mediante lo cual se obtiene a la salida de la etapa c) un flujo de salida formado por líquido de pirólisis útil en la industria petroquímica así como gases permanentes de alto poder calorífico.whereby an outlet flow formed by pyrolysis liquid useful in the petrochemical industry as well as permanent gases of high calorific value is obtained at the exit of step c).
A continuación se proporciona una descripción detallada de algunas realizaciones preferidas del procedimiento según la presente invención. Sin embargo, no se pretende que dicha descripción detallada limite de ninguna manera el alcance de protección buscado por la presente invención, definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas y los equivalentes técnicos de las mismas. A detailed description of some preferred embodiments of the process according to the present invention is provided below. However, such detailed description is not intended to limit in any way the scope of protection sought by the present invention, defined solely by the appended claims and technical equivalents thereof.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas Según una realización preferida, la presente invención se refiere a un procedimiento de pirólisis en continuo y sin catalizador para convertir residuos plásticos, preferiblemente película de polietileno de baja densidad y polipropileno, en productos líquidos de alto valor añadido útiles para utilizarse como materia prima en la industria petroquímica para la obtención de nuevos productos, preferiblemente nuevos plásticos.Detailed Description of the Preferred Embodiments According to a preferred embodiment, the present invention relates to a catalyst-free, continuous pyrolysis process for converting plastic waste, preferably low-density polyethylene film and polypropylene, into high-value-added liquid products useful for used as raw material in the petrochemical industry to obtain new products, preferably new plastics.
El procedimiento comprende obtener un líquido de pirólisis mediante las etapas de:The procedure comprises obtaining a pyrolysis liquid through the steps of:
a) realizar la fusión y homogeneización de materia prima de residuos plásticos de manera continua; b) realizar el craqueo térmico de la materia prima fundida procedente de la etapa a) en un reactor de craqueo térmico; ya) carry out the fusion and homogenization of raw material of plastic waste continuously; b) carrying out the thermal cracking of the molten raw material from stage a) in a thermal cracking reactor; Y
c) someter a enfriamiento rápido productos volátiles procedentes de la etapa b);c) subjecting volatile products from stage b) to rapid cooling;
mediante lo cual se obtiene a la salida de la etapa c) un flujo de salida formado por líquido de pirólisis útil en la industria petroquímica así como gases permanentes de alto poder calorífico.whereby an outlet flow formed by pyrolysis liquid useful in the petrochemical industry as well as permanent gases of high calorific value is obtained at the exit of step c).
Además, según la realización preferida de la presente invención, el procedimiento comprende una etapa previa de acondicionamiento de la materia prima de residuos plásticos, antes de la etapa a), para eliminar compuestos no deseados y homogeneizar la materia prima.Furthermore, according to the preferred embodiment of the present invention, the process comprises a previous stage of conditioning the plastic waste raw material, before stage a), to eliminate unwanted compounds and homogenize the raw material.
La etapa previa de acondicionamiento de la materia prima de residuos plásticos (preferiblemente balas de película de plástico procedentes de plantas de tratamiento de residuos sólidos urbanos) es un punto clave para mejorar la eficiencia y estabilidad operacional del procedimiento y obtener líquidos de pirólisis de alta calidad y composición constante, factores necesarios para garantizar un mercado final del producto. Según una realización preferida de la presente invención, la etapa previa de acondicionamiento comprende una etapa seleccionada de separación óptica, trituración, cribado, separación magnética y/o de Foucault, centrifugación, separación densimétrica, aglomeración y cualquier combinación de las mismas. De este modo, se eliminan de la materia prima compuestos no deseados, tales como fracción orgánica, papel, cartón, metal, vidrio, etc.The previous stage of conditioning of the plastic waste raw material (preferably plastic film bales from municipal solid waste treatment plants) is a key point to improve the efficiency and operational stability of the process and obtain high quality pyrolysis liquids and composition constant, factors necessary to guarantee a final market for the product. According to a preferred embodiment of the present invention, the pre-conditioning step comprises a selected step of optical separation, grinding, screening, magnetic and / or Foucault separation, centrifugation, density separation, agglomeration and any combination thereof. In this way, unwanted compounds, such as organic fraction, paper, cardboard, metal, glass, etc., are removed from the raw material.
La etapa previa de acondicionamiento según la realización preferida también comprende la aglomeración o densificación de la materia prima hasta una densidad de 200-450 kg/m3.The pre-conditioning step according to the preferred embodiment also comprises agglomeration or densification of the raw material to a density of 200-450 kg / m3.
El producto acondicionado obtenido tras la etapa previa de acondicionamiento, y que servirá como materia prima para la etapa a) tal como se describe en más detalle a continuación en el presente documento, es un aglomerado que contiene más del 90% en peso de polietileno de baja densidad, un tamaño de entre 10 y 30 mm y un contenido máximo en humedad del 15% en peso. El resto del material puede comprender polietileno de alta densidad y polipropileno (siendo la suma de ambos polímeros inferior al 10% en peso), menos del 5% en peso de poliestireno y menos del 2% en peso de otros plásticos, tales como poli (tereftalato de etileno) y poli(cloruro de vinilo) .The conditioned product obtained after the previous conditioning stage, and which will serve as raw material for stage a) as described in more detail hereinafter, is an agglomerate containing more than 90% by weight of polyethylene of low density, a size between 10 and 30 mm and a maximum moisture content of 15% by weight. The remainder of the material may comprise high-density polyethylene and polypropylene (the sum of both polymers being less than 10% by weight), less than 5% by weight of polystyrene and less than 2% by weight of other plastics, such as poly ( ethylene terephthalate) and poly (vinyl chloride).
Además, el producto acondicionado comprende preferiblemente un poder calorífico inferior (PCI) mayor de 9500 kcal/kg, un contenido en carbono mayor del 80% en peso y un contenido en hidrógeno mayor del 13% en peso.Furthermore, the conditioned product preferably comprises a lower calorific value (PCI) greater than 9500 kcal / kg, a carbon content greater than 80% by weight and a hydrogen content greater than 13% by weight.
Tras el acondicionamiento en la etapa previa anteriormente descrita, se somete la materia prima de residuos plásticos (en este caso el producto acondicionado) al procedimiento de conversión propiamente dicho según la presente invención. Tal como se mencionó anteriormente, dicho procedimiento comprende tres etapas.After conditioning in the previous stage described above, the raw material of plastic waste (in this case the conditioned product) is subjected to the conversion procedure itself according to the present invention. As mentioned above, said procedure comprises three stages.
En la primera etapa (etapa a) se realiza la fusión y homogeneización de la materia prima de residuos plásticos de manera continua, mediante extrusora que introduce la materia prima de forma cíclica en secuencia alterna en dos cámaras de trasvase previamente inertizadas (preferiblemente con nitrógeno) , provistas de medios de agitación, con el fin de obtener un proceso continuo. Así, la etapa a) se divide preferiblemente en las siguientes subetapas:In the first stage (stage a) the melting and homogenization of the plastic waste raw material is carried out continuously, by means of an extruder that introduces the raw material in a cyclical way in alternating sequence in two transfer chambers previously inerted (preferably with nitrogen) , provided with means of agitation, in order to obtain a continuous process. Thus, stage a) is preferably divided into the following substages:
- en primer lugar, llenar una primera cámara de trasvase;- firstly, fill a first transfer chamber;
- cuando dicha primera cámara de trasvase está llena, detener el llenado de la primera cámara de trasvase y comenzar a llenar una segunda cámara de trasvase;- when said first transfer chamber is full, stop filling the first transfer chamber and start filling a second transfer chamber;
- de manera simultánea con el llenado de la segunda cámara de trasvase, calentar la materia prima en la primera cámara de trasvase y presurizar con nitrógeno; - tras alcanzar la temperatura y presión apropiadas, alimentar la materia prima fundida al reactor de craqueo de la etapa b); y- simultaneously with the filling of the second transfer chamber, heat the raw material in the first transfer chamber and pressurize with nitrogen; - after reaching the appropriate temperature and pressure, feeding the molten raw material to the cracking reactor of step b); Y
- repetir de manera cíclica las etapas anteriores, alternando el llenado, calentamiento y presurización de las cámaras de trasvase primera y segunda.- Cyclically repeat the previous stages, alternating filling, heating and pressurization of the first and second transfer chambers.
Preferiblemente, durante la etapa a) se calienta la materia prima en las cámaras de trasvase hasta alcanzar una temperatura de entre 270-310°C, con el objetivo de disminuir la viscosidad del material, y se presuriza con nitrógeno hasta alcanzar un valor de presión de entre 1 5 barg por encima de la presión de funcionamiento del reactor de craqueo térmico de la etapa b) , descrita más adelante. Preferably, during stage a) the raw material is heated in the transfer chambers until reaching a temperature of between 270-310 ° C, with the aim of reducing the viscosity of the material, and is pressurized with nitrogen until reaching a pressure value of between 1 5 barg above the operating pressure of the thermal cracking reactor of stage b), described later.
Una vez alcanzadas las condiciones de trabajo de la primera cámara de trasvase, se procede a la alimentación de la materia prima fundida desde esta cámara de trasvase a la etapa b) de craqueo térmico por gradiente de presión. Durante el tiempo de acondicionamiento de la materia prima de la primera cámara de trasvase y alimentación al reactor de craqueo térmico, se realiza el llenado de la segunda cámara de trasvase y el procedimiento comienza de nuevo.Once the working conditions of the first transfer chamber have been reached, the molten raw material is fed from this transfer chamber to stage b) of pressure gradient thermal cracking. During the conditioning time of the raw material from the first transfer chamber and feed to the thermal cracking reactor, the second transfer chamber is filled and the process begins again.
El uso del sistema de doble cámara de trasvase permite homogeneizar y estabilizar la operación, ya que al tener una doble cámara se pueden amortiguar posibles fallos o cambios en las condiciones del material que se alimenta desde la extrusora. Además, este sistema permite el uso de un gradiente de presión para realizar el trasvase del polímero fundido prescindiendo de elementos mecánicos como tornillos sinfín, etc.The use of the double transfer chamber system makes it possible to homogenize and stabilize the operation, since having a double chamber can cushion possible failures or changes in the conditions of the material that is fed from the extruder. In addition, this system allows the use of a pressure gradient to transfer the molten polymer, dispensing with mechanical elements such as endless screws, etc.
Según una realización de la invención, las cámaras consisten en depósitos cilíndricos construidos en acero con fondo klopper y el sistema de calentamiento de estos depósitos puede realizarse mediante gases calientes procedentes del quemador (empleado para el aprovechamiento energético del gas generado durante el proceso de craqueo térmico) o mediante una camisa de aceite térmico.According to one embodiment of the invention, the chambers consist of cylindrical tanks made of steel with a klopper bottom and the heating system of these tanks can be carried out by means of hot gases from the burner (used for the energy use of the gas generated during the thermal cracking process ) or by means of a thermal oil jacket.
En la segunda etapa (etapa b) se realiza el craqueo térmico de la materia prima fundida procedente de la etapa a) en un reactor de craqueo térmico. El craqueo térmico se realiza preferiblemente en unas condiciones de temperatura de entre 375-525°C, a una presión de entre 1-20 barg y con un tiempo de residencia de entre 0,5 y 5 h (definido como la cantidad de material en el interior del reactor en kg divido entre la velocidad de alimentación en kg-h-1).In the second stage (stage b) the thermal cracking of the molten raw material from stage a) is carried out in a thermal cracking reactor. Thermal cracking is preferably carried out under temperature conditions of between 375-525 ° C, at a pressure of between 1-20 barg and with a residence time of between 0.5 and 5 h (defined as the amount of material in the inside of the reactor in kg divided by the feed rate in kg-h-1).
Más preferiblemente, las condiciones de craqueo térmico son una temperatura de entre 400-450°C, una presión de entre 1-10 barg y un tiempo de residencia de entre 0,5-2 h.More preferably, the thermal cracking conditions are a temperature between 400-450 ° C, a pressure between 1-10 barg and a residence time of between 0.5-2 h.
Para la realización del procedimiento según la realización preferida de la presente invención, el reactor de la etapa de craqueo térmico es un reactor continuo de tanque agitado (denominado reactor de mezcla completa). El craqueo es exclusivamente térmico, en ausencia de cualquier catalizador, de modo que se evita el riesgo asociado a su desactivación (por deposición de coque y envenenamiento debido a la presencia de elementos, tales como cloro, azufre, nitrógeno y metales contenidos en algunos de los aditivos utilizados para mejorar las propiedades de los polímeros), consumo, recuperación y gestión como residuo del mismo. Esto permite adicionalmente reducir los costes asociados con el procedimiento de la presente invención.To carry out the process according to the preferred embodiment of the present invention, the reactor of the thermal cracking stage is a continuous stirred tank reactor (called complete mixing reactor). Cracking is exclusively thermal, in the absence of any catalyst, so that the risk associated with its deactivation is avoided (by deposition of coke and poisoning due to the presence of elements, such as chlorine, sulfur, nitrogen and metals contained in some of the additives used to improve the properties of polymers), consumption, recovery and management as a waste thereof. This further enables the costs associated with the process of the present invention to be reduced.
Según la realización preferida de la presente invención, para la realización de la etapa de craqueo térmico no es necesario el uso de ningún gas de arrastre inerte. La presión que se consigue en el reactor de forma autógena, con los propios gases formados durante la degradación del material polimérico, es suficiente para impulsar los productos volátiles producidos hasta la siguiente etapa c) del procedimiento.According to the preferred embodiment of the present invention, the use of any inert carrier gas is not necessary to carry out the thermal cracking step. The pressure that is achieved in the reactor autogenously, with the gases themselves formed during the degradation of the polymeric material, is sufficient to drive the volatile products produced to the next stage c) of the process.
Para la realización del procedimiento de la presente invención mediante procedimiento continuo, el procedimiento comprende además extraer en continuo un sólido generado durante el craqueo térmico de la etapa b). Esta extracción puede realizarse mediante dispositivos mecánicos, tales como por ejemplo una centrífuga o un sistema de filtración en caliente. El polímero líquido craqueado, libre de sólidos, se recircula nuevamente al reactor de craqueo térmico de la etapa b) , manteniendo en todo momento el nivel de llenado del mismo constante. To carry out the process of the present invention by means of a continuous process, the process also comprises continuously extracting a solid generated during the thermal cracking of step b). This extraction can be carried out by mechanical devices, such as for example a centrifuge or a hot filtration system. The cracked liquid polymer, free of solids, is recirculated back to the thermal cracking reactor of stage b), keeping its fill level constant at all times.
Según una realización de la invención, el sistema de extracción de sólido es específicamente diseñado para un reactor a presión permitiendo separar el sólido de la fase líquida y devolver el producto libre de sólido al reactor manteniendo el nivel constante. Este sistema consta de un intercambiador de calor, un tanque pulmón, un filtro de seguridad, un filtro automático con una malla de 1 - 40 micras, sistema de bombeo hacia el reactor, un segundo intercambiador de calor y sistema auxiliar de limpieza y mantenimiento.According to one embodiment of the invention, the solid extraction system is specifically designed for a pressure reactor, allowing the solid to be separated from the liquid phase and returning the solid-free product to the reactor, keeping the level constant. This system consists of a heat exchanger, a buffer tank, a safety filter, an automatic filter with a 1-40 micron mesh, a pumping system to the reactor, a second heat exchanger and an auxiliary cleaning and maintenance system.
En la tercera etapa del procedimiento (etapa c) , se realiza el enfriamiento rápido de productos volátiles procedentes de la etapa b) de craqueo térmico. El enfriamiento rápido se realiza, por ejemplo, mediante el uso de intercambiadores de carcasa y tubos (utilizando como agente refrigerante una mezcla de agua y monoetilenglicol al 30% en vol.) o mediante enfriamiento directo o "quenching" empleando los líquidos de pirólisis generados en el propio proceso. Como resultado del enfriamiento de la etapa c), se obtiene un flujo de salida a una temperatura inferior a 80°C, más preferiblemente inferior a 50°C, formado por líquidos de pirólisis y gases permanentes. Los líquidos de pirólisis se recogen en un tanque provisto de un sistema mecánico de agitación, en el que se almacenan en atmósfera inerte y a una temperatura superior al punto de niebla para evitar la congelación de las parafinas.In the third stage of the process (stage c), the rapid cooling of volatile products from stage b) of thermal cracking is carried out. Rapid cooling is carried out, for example, by using shell and tube exchangers (using as a cooling agent a mixture of water and monoethylene glycol at 30% by volume) or by direct cooling or "quenching" using the pyrolysis liquids generated. in the process itself. As a result of the cooling of step c), an outlet flow is obtained at a temperature lower than 80 ° C, more preferably lower than 50 ° C, formed by pyrolysis liquids and permanent gases. The pyrolysis liquids are collected in a tank equipped with a mechanical stirring system, in which they are stored in an inert atmosphere and at a temperature above the cloud point to prevent the paraffins from freezing.
Como resultado del craqueo térmico en las condiciones idóneas se obtienen líquidos de pirólisis de alta calidad formados por una mezcla de hidrocarburos con un índice de bromo bajo de entre 20-35 g Br2/100 g muestra, lo que indica que la concentración de olefinas es baja y la repercusión sobre la estabilidad a la oxidación es positiva, así como un bajo contenido en heteroátomos (N, S, O, Cl, Br) y metales, lo que es particularmente positivo para su uso en procesos catalíticos posteriores de la industria petroquímica.As a result of thermal cracking under the ideal conditions, high quality pyrolysis liquids are obtained, formed by a mixture of hydrocarbons with a low bromine number of between 20-35 g Br2 / 100 g sample, which indicates that the olefin concentration is low and the impact on oxidation stability is positive, as well as a low content of heteroatoms (N, S, O, Cl, Br) and metals, which is particularly positive for use in downstream catalytic processes in the petrochemical industry.
Como resultado del craqueo térmico se obtienen, además de los líquidos de pirólisis, gases permanentes formados por H2 e hidrocarburos C1-C6, (principalmente gas rico en compuestos C4), de alto poder calorífico, similar al del butano comercial.As a result of thermal cracking, in addition to the pyrolysis liquids, permanent gases formed by H 2 and C 1 -C 6 hydrocarbons (mainly gas rich in C4 compounds) are obtained, with a high calorific value, similar to that of commercial butane.
Según una realización preferida de la presente invención, los gases permanentes se llevan a un quemador utilizado para cubrir los requerimientos energéticos del propio procedimiento. Debido a la cantidad y calidad del gas generado durante el craqueo térmico, el procedimiento resulta autosuficiente desde un punto de vista energético e incluso puede llegar a ser excedentario, en cuyo caso, el gas sobrante no utilizado para cubrir los requerimientos energéticos del procedimiento se llevará a un motor alternativo de combustión interna para producción de electricidad.According to a preferred embodiment of the present invention, the permanent gases are taken to a burner used to cover the energy requirements of the process itself. Due to the quantity and quality of the gas generated during thermal cracking, the procedure is self-sufficient from an energy point of view and may even become surplus, in which case, the excess gas not used to meet the energy requirements of the procedure will be to a reciprocating internal combustion engine for electricity production.
A continuación se describe un ejemplo práctico de implementación del procedimiento según la presente invención, facilitado únicamente a modo de ejemplo ilustrativo y en ningún modo limitativo del procedimiento según la presente invención.A practical example of the implementation of the process according to the present invention is described below, provided solely by way of illustrative example and in no way limiting the process according to the present invention.
EJEMPLO 1EXAMPLE 1
En este ejemplo, se llevó a cabo el procedimiento de la invención en una planta piloto que comprendía un reactor continuo de acero inoxidable de 250 l de capacidad calentado por resistencias eléctricas y dotado de agitación mecánica. Como materia prima se utilizó polietileno de baja densidad en formato granza preparado según el procedimiento descrito en el presente documento a partir de balas de película de plástico blanco de la linea todo uno de la planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU) de Zaragoza (recuperadas por triaje manual en cabina de voluminosos). Se fundieron 500 kg de materia prima en atmosfera inerte y se calentaron a275°C. Se presurizó la cámara de fusión con nitrógeno y se trasvasó el materialal reactor de craqueo térmico por gradiente de presión a una velocidad de 40kg/h, manteniendo constante el nivel de llenado del reactor durante todo el procedimiento. Se llevó a cabo el craqueo a aproximadamente 420°C y a una presión autógena de 6 bar, con agitación a 50 rpm, en estado estacionario durante varias horas. El producto liquido resultante del craqueo térmico es una mezcla de hidrocarburos con un contenido bajo en olefinas (indice de bromo: 31 g/100 g de muestra) y contaminantes (véase la tabla 1). El contenido en agua es inferior a 130 ppm y el contenido en compuestos aromáticos es de aproximadamente el 32% en peso. In this example, the process of the invention was carried out in a pilot plant comprising a continuous stainless steel reactor of 250 l capacity heated by electrical resistances and equipped with mechanical stirring. As raw material, low-density polyethylene was used in pellet format prepared according to the procedure described in this document from bales of white plastic film from the all-one line of the urban solid waste (MSW) treatment plant in Zaragoza (recovered by manual sorting in the bulky cabin). 500 kg of raw material were melted in an inert atmosphere and heated to 275 ° C. The fusion chamber was pressurized with nitrogen and the material was transferred to the pressure gradient thermal cracking reactor at a rate of 40kg / h, keeping the reactor fill level constant throughout the process. Cracking was carried out at about 420 ° C and at an autogenous pressure of 6 bar, with stirring at 50 rpm, at steady state for several hours. The liquid product resulting from thermal cracking is a mixture of hydrocarbons with a low olefin content (bromine number: 31 g / 100 g of sample) and contaminants (see table 1). The water content is less than 130 ppm and the aromatics content is approximately 32% by weight.
Tabla 1. Contaminantes de los líquidos de pirólisis obtenidos por craqueo térmico según el ejemplo 1.Table 1. Contaminants in pyrolysis liquids obtained by thermal cracking according to example 1.
El gas de craqueo térmico obtenido según la realización del ejemplo 1 está formado mayoritariamente por cis-2-buteno (aproximadamente el 30% en vol.) y tiene un poder calorífico similar al del butano comercial (11.000 kcal/kg). La densidad del gas es de aproximadamente 1,8 kg/Nm3 y el peso molecular medio es de aproximadamente 41 g/mol.The thermal cracking gas obtained according to the embodiment of Example 1 is mainly made up of cis-2-butene (approximately 30% by volume) and has a calorific value similar to that of commercial butane (11,000 kcal / kg). The density of the gas is approximately 1.8 kg / Nm3 and the average molecular weight is approximately 41 g / mol.
Por tanto, el procedimiento según la presente invención proporciona varias ventajas con respecto a las alternativas conocidas de la técnica anterior. Una ventaja principal es la posibilidad de realizar el procedimiento de pirólisis sin la necesidad de un arrastre auxiliar con gas nitrógeno y sin necesidad de contar con una fuente exterior de energía. La presión que se consigue en el reactor de craqueo de forma autógena, con los propios gases que se generan al aportar calor, es suficiente para impulsar el producto gaseoso hasta la etapa c) de enfriamiento (en el caso de la parte condensable) o hasta un quemador o motor de combustión interna en el caso de los gases permanentes. En el resto de procedimientos de pirólisis de la técnica anterior, que se realizan a presión atmosférica o a vacío en el reactor principal, este arrastre se consigue con nitrógeno, lo cual supone mayor gasto y además reduce el poder calorífico del gas dificultando su utilización como combustible. En el caso del procedimiento planteado, este gas tiene un poder calorífico similar al del butano comercial, lo cual, sumado a que se genera en una cantidad importante (8 - 15% en peso de la alimentación), propicia que el procedimiento sea autosuficiente desde el punto de vista energético e incluso puede llegar a ser excedentario, en cuyo caso se quemará el gas sobrante en un motor alternativo de combustión interna para producir electricidad.Thus, the process according to the present invention provides several advantages over the alternatives known from the prior art. A main advantage is the possibility of carrying out the pyrolysis process without the need for an auxiliary nitrogen gas entrainment and without the need for an external source of energy. The pressure that is achieved in the autogenous cracking reactor, with the gases that are generated when supplying heat, is sufficient to drive the gaseous product up to cooling stage c) (in the case of the condensable part) or to a burner or internal combustion engine in the case of permanent gases. In the rest of the prior art pyrolysis procedures, which are carried out at atmospheric pressure or under vacuum in the main reactor, this entrainment is achieved with nitrogen, which means greater expense and also reduces the calorific value of the gas, making it difficult to use as fuel . In the case of the proposed procedure, this gas has a calorific value similar to that of commercial butane, which, added to the fact that it is generated in a significant amount (8 - 15% by weight of the feed), makes the process self-sufficient from the energy point of view and can even become surplus, in which case the excess gas will be burned in an alternative internal combustion engine to produce electricity.
Otra ventaja que ofrece el procedimiento de la presente invención es que no necesita catalizador para su funcionamiento, con lo cual se evita el riesgo de su desactivación, el consumo y la gestión como residuo del mismo. Además, las condiciones de procedimiento propician que se obtengan unos líquidos de pirólisis de alto valor añadido con un índice de bromo bajo, lo que indica que la concentración de olefinas es baja y la repercusión sobre la estabilidad a la oxidación es positiva.Another advantage offered by the process of the present invention is that it does not need a catalyst for its operation, thereby avoiding the risk of its deactivation, consumption and management as a waste thereof. Furthermore, the process conditions are conducive to obtaining high added value pyrolysis liquids with a low bromine number, which indicates that the olefin concentration is low and the impact on oxidation stability is positive.
Otra ventaja del procedimiento según la presente invención es un contenido en heteroátomos (N, S, O, Cl, Br) y metales muy bajo del producto obtenido, lo cual es particularmente positivo para su utilización en procedimientos catalíticos posteriores de la industria petroquímica. Esto se debe a la combinación de dos factores, la etapa previa de acondicionamiento realizada para asegurar que el material de alimentación cumpla los requisitos exigidos por el procedimiento y el modo en el que se realiza el craqueo térmico, con el que se consigue que muchas de las sustancias no deseadas que no se han conseguido eliminar en la etapa previa de acondicionamiento se queden retenidas en el sólido.Another advantage of the process according to the present invention is a very low content of heteroatoms (N, S, O, Cl, Br) and metals of the product obtained, which is particularly positive for its use in subsequent catalytic processes of the petrochemical industry. This is due to the combination of two factors, the previous conditioning stage carried out to ensure that the feed material meets the requirements of the procedure and the way in which thermal cracking is carried out, with which it is achieved that many of the unwanted substances that have not been eliminated in the previous conditioning stage remain retained in the solid.
Aunque se ha descrito la presente invención con referencia a realizaciones preferidas de la misma, el experto en la técnica entenderá que pueden aplicarse modificaciones y variaciones a dichas realizaciones sin por ello alejarse del alcance de protección conferido por las siguientes reivindicaciones. Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that modifications and variations may be applied to said embodiments without thereby departing from the scope of protection conferred by the following claims.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201931033A ES2759939B2 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201931033A ES2759939B2 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2759939A1 ES2759939A1 (en) | 2020-05-12 |
ES2759939B2 true ES2759939B2 (en) | 2021-06-14 |
Family
ID=70483337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201931033A Active ES2759939B2 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2759939B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2832598A1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-06-10 | Gaia Oil & Energy S L | Installation and manufacturing process of biofuels from plastic waste (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2510339A1 (en) * | 1974-03-19 | 1975-09-25 | Schindler & Co Jacques | WASTE INCINERATION METHODS |
DE4423394C1 (en) * | 1994-07-05 | 1996-03-28 | Baufeld Oel Gmbh | Selective thermal cracking of polyethylene@-polypropylene@ mixt. esp. waste |
SK287556B6 (en) * | 2008-06-19 | 2011-02-04 | Martin Bajus | Method for production motor fuels from polymer materials |
PL211917B1 (en) * | 2008-10-31 | 2012-07-31 | Bl Lab Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | System for conducting thermolysis of waste plastic material and the method of continuous conducting of the thermolysis |
US8420875B1 (en) * | 2012-01-05 | 2013-04-16 | Rational Energies, LLC | Conversion of waste plastics to liquid hydrocarbon products |
EP2814909B1 (en) * | 2012-02-15 | 2023-01-18 | Neste Oyj | Dual stage, zone-delineated pyrolysis apparatus |
US9725655B2 (en) * | 2013-09-13 | 2017-08-08 | Virens Energy, Llc | Process and apparatus for producing hydrocarbon fuel from waste plastic |
US9624439B2 (en) * | 2014-08-10 | 2017-04-18 | PK Clean Technologies | Conversion of polymer containing materials to petroleum products |
PL3247775T3 (en) * | 2015-01-19 | 2020-12-14 | Bluealp Innovations B.V. | Method and system for transferring plastic waste into a fuel having properties of diesel/heating oil |
-
2019
- 2019-11-21 ES ES201931033A patent/ES2759939B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2759939A1 (en) | 2020-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101280875B1 (en) | Rotary kiln type oil recycling device for high polymer waste materials | |
CN101230284B (en) | Delayed coking treatment method for waste plastics and treatment device thereof | |
ES2560013T3 (en) | Procedure for the energy efficient preparation of secondary deposits | |
EP1707614A1 (en) | Thermal or catalytic cracking process for hydrocarbon feedstocks and corresponding system | |
EP3311969A1 (en) | Device for thermally decomposing polyethylene and polypropylene waste | |
Yousef et al. | Pyrolysis of all layers of surgical mask waste as a mixture and its life-cycle assessment | |
PL218781B1 (en) | Method for production of high-quality hydrocarbon products from waste plastics and a system for the method for production of high-quality hydrocarbon products from waste plastics | |
CN106795437A (en) | Carbon dioxide produced by hydropyrolysis is used for the purposes of technique inerting | |
Alla et al. | Conversion of plastic waste to liquid fuel | |
ES2759939B2 (en) | PROCEDURE TO CONVERT PLASTIC WASTE INTO LIQUID PRODUCTS USEFUL IN THE PETROCHEMICAL INDUSTRY | |
EP3312223A1 (en) | Method for thermally decomposing polyethylene and polypropylene waste | |
JP6112580B2 (en) | Apparatus and method for material processing of raw materials | |
AU2010296083A1 (en) | Pyrolysis apparatus and methods using same | |
ES2909894T3 (en) | Process and apparatus for the thermocatalytic conversion of polymeric materials | |
CN205473592U (en) | Plastic waste cracking refining equipment | |
EP2834323A1 (en) | System and method for converting plastic/rubber to hydrocarbon fuel by thermo-catalytic process | |
CN107201243A (en) | Cracking waste plastics oil refining process and equipment | |
ES1303701U (en) | A multi-stage pyrolysis furnace for the decomposition of organic materials and a hydrocarbon product production system provided with such a furnace (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) | |
CN103992811A (en) | Method and system for preparing liquid fuel and electricity from low-rank coal and natural gas | |
US20200331169A1 (en) | Heat and Energy Integrated Continuous Process for Plastic Waste Recovery | |
ES2706283T3 (en) | Process and plant for the conversion of residual material into liquid fuel | |
JP2009242485A (en) | Method for producing light oil from waste plastic | |
CN201190149Y (en) | Horizontal type system for preparing hydrocarbon fuel from cracking organics and biomass | |
KR100759583B1 (en) | Pyrolysis waste recycling method and system | |
KR0176743B1 (en) | Fuel manufacturing method and apparatus using waste plastic |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2759939 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20200512 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2759939 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20210614 |