【発明の詳細な説明】
発明の名称
プラスチツク液化用のガス処理方法
発明の背景
１．技術分野
本発明は廃棄プラスチツク材料の液化中に発生されるオフガス流から高分子量
低溶融点炭化水素蒸気を除去する方法、特に液化プロセス用のヒーター燃料とし
てオフガス蒸気流を利用する方法に関する。
２．従来技術
減少する天然資源ならびに経済的な問題がプラスチック材料のスクラップまた
は廃棄プラスチツク材料のごとき不純な資源から有機供給材料の使用を増大する
に至っている。
廃棄プラスチック材料またはスクラッププラスチツク材料は充填剤および補強
材料のような、関連の無機物質を含んでいるかまたは含んでいない少なくとも１
つの固体炭素系熱可塑性材料および／または熱硬化性材料からなっている。かか
るプラスチック材料は廃用になった設備、家庭用容器、包装、工業上の廃棄源、
リサイクルセンターおよび処分された自動車から引き出され得る。スクラッププ
ラスチツクはシート、フィルム、押し出し成形品、成形品、強化プラスチツク、
ラミネートおよび発砲プラスチツクからなっている。スクラッププラスチツクの
混合物は廃棄源により互いに異なると共に充填剤、触媒、顔料および強化剤とし
てプラスチツクに組み込まれた不燃性の無機物質の存在により互いに異なってい
る。
合成ガスまたはシンガスと言われている水素と一酸化炭素の混合ガスを発生さ
せるために特にスクラッププラスチック材料を部分酸化反応用の液体炭化水素供
給材料に変えることが所望されている。シンガス（合成ガス）は他の有用な有機
化合物を作るのに使用できると共に燃料として動力を発生するのに使用すること
ができる。
部分酸化反応は自由流動で未包装の非触媒急冷ガス化装置で行うことができる
。反応温度は約１８００°Ｆないし約３０００°Ｆであり、反応圧力は約１ない
し約１００気圧、好ましくは約３０ないし約８０気圧である。
発明の概要
本発明は部分酸化反応用の液体供給材料として役立つオイルを発生させために
固体廃棄プラスチツク材料の液化中に発生された高分子量高溶融点の炭化水素蒸
気オフガス流を除去する方法に関する。炭化水素蒸気オフガス流はオフガス中に
含有されている高分子量炭化水素の溶融点以上の凝縮温度で水噴霧と直接接触さ
せられる。これはワックスと言われている高溶融点炭化水素の凝縮および好都合
な除去を生じる。低温度で凝縮可能な炭化水素を除去するために低い凝縮温度で
１つまたはそれ以上の次の凝縮工程が行なわれる。残りの凝縮していない蒸気は
次いで廃棄プラスチツク材料の液化用のヒーター燃料として役立つように再循環
される。
図面の簡単な説明
図はオフガス凝縮作業を簡単化して略示する概略図である。
発明を実施するための最良の形態
粒子状廃棄プラスチツク材料や、ハロゲンを含有している粒子状廃棄プラスチ
ツク材料は合成ガスを発生させるために急冷ガス化装置で部分酸化反応用の供給
材料として適するオイル組成物に熱分解によって変換させることができる。
粒子状廃棄プラスチツク材料、とくに大量の廃棄プラスチツク材料の液化は、
オイル溶融媒体中で廃棄プラスチツク材料の溶融粘性混合物を発生させるために
高温オイル溶融媒体と直接接触させることにより廃棄プラスチツク材料を溶融す
ることを伴っている。廃棄プラスチツク材料の溶融は分子量を変化する炭化水素
蒸気と、二酸化炭素と、水蒸気とを含むオフガス蒸気をも発生する。廃棄プラス
チツク材料の性質に依存して、酸ハライドおよびハロ炭化水素もオフガス蒸気中
に含まれている。
本発明の重要な態様は凝縮可能な炭化水素を回収しかつ微粒子状のスクラップ
プラスチツク材料の液化に使用されるヒーターに燃料を供給するように未凝縮の
炭化水素蒸気を使用するために粒子状廃棄プラスチツク材料の液化中に発生され
るオフガスを処理することにある。
オフガス蒸気は約２１０°Ｆないし約２８０°Ｆ程度の温度において凝縮する
ワックスと言われている高分子量の炭化水素を含んでいる多様の分子量の凝縮可
能な炭化水素の混合物を含有している。オフガスは約２００°Ｆの温度で凝縮し
、約２００°Ｆの温度以下で炭化水素ワックスが固化する低い分子量の凝縮可能
な炭化水素をも含んでいる。
それゆえ、廃棄プラスチツクの液化からの炭化水素含有オフガスに炭化水素ワ
ックスの溶融点以下の温度を受けさせることにより、凝縮された液体炭化水素と
、固化されるかまたは非常に粘性を有する炭化水素ワックスとの混合物を生じさ
せることかできる。固化されたワックスは凝縮装置中に重大な詰まりおよび汚れ
を
生じさせると共にガス化装置パイプラインおよびその設備の遮断の問題を発生す
る。
オフガス蒸気からの高分子量炭化水素ワックスをワックスの溶融点以上の凝縮
温度で最初に凝縮および分離することがガス化装置パイプラインおよびその設備
中の遮断および詰まりの問題を回避することができる。
凝縮可能なワックスがオフガスから凝縮されかつ除去された後、オフガス温度
はオフガスの組成に依存して、必要とされるその後の多くの冷却および凝縮工程
において低分子量の凝縮可能な炭化水素を凝縮しかつ除去するようにさらに低温
にさせることができる。オフガス処理はオフガスから水およびあらゆる酸ハライ
ド蒸気、とくに塩化ハロゲン（ＨＣｌ）の除去を含んでいる。
したがって、本発明は炭化水素の溶融点に依存して段階的に凝縮可能な炭化水
素を除去することを含んでおり、その結果低い溶融点の凝縮可能な炭化水素蒸気
を除去するために低い温度で連続的な炭化水素の凝縮以前に高分子ワックスがオ
フガス蒸気から除去される。
本発明は図に関して容易に理解することができ、図において、オフガス炭化水
素蒸気流２は溶融粘性オイル混合物とオフガス流２とを生じさせるため高温オイ
ル液化装置中の粒子状廃棄プラスチツク材料の溶融の副産物であり、オフガス流
２を約２１０℃ないし２８０℃の温度に冷却するためにオフガス流２は水噴霧４
と直接接触させられる。
オフガス流２の噴霧冷却はワックスの溶融点以上の温度で高融点、高分子量の
炭化水素ワックスを凝縮し、それによりワックスを液化するが、しかし結晶化ま
たは固化はしない。水の霧の形状にすることができる水噴霧４に関する他の目的
を生じさせるために水と、未凝縮の炭化水素蒸気と、凝縮された炭化水素ワック
ス流６との混合物を発生させるためにオフガスの温度変化を減ずることにあり、
炭化水素ワックス流６は約２１０°Ｆ乃至約２１０°Ｆの温度に維持された凝縮
物収容装置８に入る。
水噴霧４は好ましくは急冷ガス化装置（図示せず）を出る合成ガス用の浄化媒
体として使用された浄化水を処理するために利用されているアンモニア除去装置
（図示せず）から出るアンモニア濃縮水流から供給される。
凝縮された炭化水素ワックスは残りの未凝縮のオフガスから分離されそしでワ
ックス流１０において凝縮物収容装置８を出て、約６０°Ｆないし約１４０°Ｆ
の温度に維持されている第２凝縮物収容装置12に入る。第１凝縮物収容装置８は
凝縮された液体炭化水素ワックス流１０が収容装置８から収容装置１２に重力に
より流れ得るように第２凝縮物収容装置１２の上方に物理的に配置されている。
高分子量炭化水素ワックスが除かれた未凝縮の蒸気流１４は約８０°Ｆないし
約１４０°Ｆの温度で凝縮物収容装置８を出て、そして炭化水素と、水と、二酸
化炭素と、酸ハライドを含有している。蒸気流１４が熱交換器１６を通過すると
き、別の炭化水素蒸気が残りの未凝縮の蒸気との混合物を形成するように凝縮し
、約６０°Ｆないし約１４０°Ｆの温度に維持されている第２凝縮物収容装置１
２に入る蒸気流１８として出ていく。収容装置１２において、蒸気流１８からの
実質上ワックスなしの炭化水素と、水、水素ハライド、アルコール、グリコール
、アルデヒド、有機酸、エステル等の多くの極性化学種とが残りの未凝縮の炭化
水素蒸気から分離されかつ高分子量の凝縮物ワックス流１０と結合され、結合さ
れた凝縮物を形成し、ワックス流２０として凝縮物収容装置１２を出ていく。
未凝縮の蒸気流２２は蒸気流１８から分離されかつ凝縮物収容装置１２の頂部
に直接取り付けられ得る浄化装置２４を通すことにより凝縮物収容装置１２を出
ていく。蒸気流２２に接触させかつ塩化ハロゲンのごとき微量の酸ハライドを除
去しそして収容装置１２に戻されるメタノールを形成するように蒸気流２２中に
同様に存在するクロロメタンで反応させるために浄化装置２４には腐食性または
水酸化アンモニウム浄化溶液を供給させることができる。浄化装置２４からの過
剰な浄化溶液はまた凝縮物収容装置１２に直接戻される。
浄化装置２４を出ていく未凝縮の蒸気流２２は間接的な熱交換器２６で約４０
°Ｆないし約８０°Ｆの温度に冷却される。主として４ないし１０炭素原子を含
有している有機化合物と水とからなる凝縮物流２８を形成するように別の揮発性
物質が蒸気流２２から凝縮し、該凝縮物流２８はポンプ３２に入る結合流３０を
形成するため凝縮物収容装置１２を出ていく凝縮物流２０と結合させるように熱
交換器２６を出ていく。ポンプ３２は凝縮物を貯蔵所に周期的に放出するか、又
は化学的供給材料として又はガス化プロセスへの供給物の１部分として使用する
ために凝縮物を周期的に放出する。冷却された未凝縮の炭化水素蒸気流３４は熱
交換器２６を出て、そして約１０°Ｆないし約５０°Ｆの温度にさらに冷却され
る熱交換器３６に入り、そこで蒸気流３８が凝縮し凝縮物流３８は２〜５の炭素
原子を含んでいる炭化水素とハロ炭化水素からなっており、凝縮物収容装置１２
に入る。凝縮物流３８のすべてまたは１部分は結合流３０と結合されかつ上述し
たごとくポンプ３２を通って放出される。
残りの冷却された未凝縮の炭化水素蒸気流４０は約１０°Ｆないし約５０°Ｆ
の温度で熱交換器３６を出て熱交換器４２に入りそして約−４０°Ｆないし約１
０°Ｆの温度で冷却された炭化水素蒸気流４４として出る。この蒸気流４４は残
っている微量の有機ハライドを除去するために吸収装置４６に入り、そして次い
で冷却媒体として熱交換器３６を通って再循環される炭化水素蒸気流４８として
出て、そして廃棄プラスチツク液化作業（図示せず）中の微粒子状廃棄プラスチ
ツク材料を溶融する液化ヒーター用の燃料として役立つように、約２０°Ｆない
し６０°Ｆの温度で温められた炭化水素蒸気流５０として出ていく。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Title of invention
Gas treatment method for plastic liquefaction
Background of the Invention
1. Technical field
The present invention provides a method for converting high molecular weight from offgas streams generated during the liquefaction of waste plastic materials.
Methods for removing low melting point hydrocarbon vapors, especially as heater fuel for liquefaction processes
To use an off-gas vapor stream.
2. Conventional technology
Decreasing natural resources as well as economic problems are
Increases use of organic feedstock from impure resources such as waste plastic materials
Has been reached.
Waste plastic or scrap plastic material is filler and reinforcement
At least one containing or not containing related inorganic substances, such as materials
One solid carbon-based thermoplastic and / or thermosetting material. Heel
Plastic materials are used equipment, household containers, packaging, industrial waste sources,
Can be withdrawn from recycling centers and disposed vehicles. Scrap
Plastics include sheets, films, extruded products, molded products, reinforced plastics,
Consists of laminate and firing plastic. Scrap plastic
Mixtures differ from one another depending on the waste source and can be used as fillers, catalysts, pigments and reinforcing agents.
Differ from each other due to the presence of incombustible inorganic substances incorporated in the plastic.
You.
Generates a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide, called synthesis gas or syngas.
Liquid plastics for the partial oxidation reaction
It is desirable to turn it into a feedstock. Syngas (syngas) is another useful organic
Can be used to make compounds and used to generate power as fuel
Can be.
The partial oxidation reaction can be performed in a free-flowing, unpackaged, non-catalytic quenching gasifier
. The reaction temperature is about 1800 ° F to about 3000 ° F and the reaction pressure is about 1
About 100 atm, preferably about 30 to about 80 atm.
Summary of the Invention
The present invention is directed to generating an oil that serves as a liquid feed for a partial oxidation reaction.
High molecular weight, high melting point hydrocarbon vapors generated during the liquefaction of solid waste plastic materials.
Gas removal method. Hydrocarbon vapor off-gas stream in off-gas
Direct contact with water spray at condensation temperatures above the melting point of contained high molecular weight hydrocarbons
Can be done. This is the condensation and convenience of high melting point hydrocarbons called waxes
Elimination. At low condensation temperatures to remove low temperature condensable hydrocarbons
One or more subsequent condensation steps are performed. The remaining uncondensed vapor
It is then recycled to serve as a heater fuel for the liquefaction of the waste plastic material
Is done.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The figure is a simplified diagram schematically illustrating the off-gas condensation operation.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Particulate waste plastic material or particulate waste plastic containing halogen
Tusk material is supplied for partial oxidation reaction in a quench gasifier to generate synthesis gas
It can be converted by pyrolysis into an oil composition suitable as a material.
Liquefaction of particulate waste plastic materials, especially large amounts of waste plastic materials,
To generate a molten viscous mixture of waste plastic material in an oil melting medium
Melts waste plastic material by direct contact with hot oil melting medium
It is accompanied by that. Melting of waste plastic material changes molecular weight hydrocarbons
It also generates off-gas steam including steam, carbon dioxide, and water vapor. Waste plus
Depending on the nature of the material, acid halides and halohydrocarbons may also be present in the offgas vapor.
Included in.
An important aspect of the present invention is the recovery of condensable hydrocarbons and particulate scrap.
Uncondensed so as to fuel the heater used to liquefy the plastic material
Generated during the liquefaction of particulate waste plastic material to use hydrocarbon vapors
To process off-gas.
Off-gas vapor condenses at temperatures on the order of about 210 ° F. to about 280 ° F.
Condensation of various molecular weights including high molecular weight hydrocarbons called wax
It contains a mixture of functional hydrocarbons. Offgas condenses at a temperature of about 200 ° F
Low molecular weight condensable, solidifies hydrocarbon wax at temperatures below about 200 ° F
It also contains various hydrocarbons.
Therefore, hydrocarbon waste gas from hydrocarbon liquefaction of waste plastics
By exposing it to a temperature below the melting point of the
Solidifies or forms a mixture with a hydrocarbon wax that is very viscous
I can make it. The solidified wax can cause significant clogging and soiling in the condenser.
To
Cause problems with shutting down gasifier pipelines and equipment.
You.
Condensation of high molecular weight hydrocarbon wax from off-gas vapor above the melting point of the wax
Gasifier pipeline and equipment first condensing and separating at temperature
Interception and clogging problems can be avoided.
After the condensable wax has been condensed and removed from the offgas, the offgas temperature
The number of subsequent cooling and condensation steps required, depending on the composition of the offgas
Lower temperature to condense and remove low molecular weight condensable hydrocarbons in
Can be made. Off-gas treatment involves the removal of water and any acid halide from off-gas.
The removal of vapors, especially halogen chloride (HCl).
Therefore, the present invention relates to a hydrocarbon which can be condensed stepwise depending on the melting point of the hydrocarbon.
Condensable hydrocarbon vapor with low melting point
Polymer wax is turned on before continuous hydrocarbon condensation at low temperature to remove
Removed from fugas vapor.
The present invention can be readily understood with reference to the figures, in which an off-gas hydrocarbon
The raw vapor stream 2 is a high temperature oil to produce a molten viscous oil mixture and an offgas stream 2.
Is a by-product of the melting of particulate waste plastic material in
The offgas stream 2 is cooled by a water spray 4 to cool it to a temperature of about 210 ° C. to 280 ° C.
Is brought into direct contact with
The spray cooling of the off-gas stream 2 has a high melting point and a high molecular weight at a temperature higher than the melting point of the wax.
The hydrocarbon wax condenses, thereby liquefying the wax, but not crystallizing.
Or do not solidify. Other purposes for water spray 4 which can be in the form of a water mist
To produce water, uncondensed hydrocarbon vapors and condensed hydrocarbon wax
To reduce the temperature change of the off-gas in order to generate a mixture with the stream 6;
The hydrocarbon wax stream 6 is condensed at a temperature of about 210 ° F. to about 210 ° F.
The object storage device 8 is entered.
The water spray 4 is preferably a purifying medium for syngas exiting the quench gasifier (not shown).
Ammonia removal device used to treat purified water used as body
(Not shown).
The condensed hydrocarbon wax is separated from the remaining uncondensed off-gas and
Exiting the condensate containment device 8 in a stream 10 to about 60 ° F. to about 140 ° F.
Into the second condensate storage device 12 maintained at a temperature of. The first condensate storage device 8
The condensed liquid hydrocarbon wax stream 10 is moved from the storage device 8 to the storage device 12 by gravity.
It is physically located above the second condensate storage device 12 so that it can flow more.
The uncondensed vapor stream 14 from which the high molecular weight hydrocarbon wax has been removed is between about 80 ° F.
Exits the condensate storage unit 8 at a temperature of about 140 ° F. and contains hydrocarbon, water, and diacid
It contains carbonized acid and acid halide. When the steam flow 14 passes through the heat exchanger 16
Another hydrocarbon vapor condenses to form a mixture with the remaining uncondensed vapor
, A second condensate storage device 1 maintained at a temperature of about 60 ° F. to about 140 ° F.
It exits as vapor stream 18 entering 2. In the containment device 12,
Hydrocarbons with virtually no wax, water, hydrogen halides, alcohols and glycols
And many polar species such as aldehydes, organic acids, esters, etc.
Separated from the hydrogen vapor and combined with the high molecular weight condensate wax stream 10 and combined
The condensate is formed and exits the condensate storage device 12 as a wax stream 20.
The uncondensed vapor stream 22 is separated from the vapor stream 18 and
The condensate storage device 12 exits by passing through a purification device 24 which can be directly attached to the
To go. Contacting the vapor stream 22 and removing trace acid halides such as halogen chloride
Into the vapor stream 22 to form methanol that is removed and returned to the containment device 12.
Purifier 24 is also corrosive or reactive to react with chloromethane that is also present.
An ammonium hydroxide cleaning solution can be provided. Excess from the purifier 24
Excess cleaning solution is also returned directly to the condensate storage device 12.
The uncondensed vapor stream 22 exiting the purifier 24 is passed through an indirect heat exchanger 26 to about 40
It is cooled to a temperature of about 80 ° F to about 80 ° F. Mainly containing 4 to 10 carbon atoms
Another volatile so as to form a condensed stream 28 comprising organic compounds and water
Material condenses from the vapor stream 22 and the condensed stream 28 forms a combined stream 30 entering a pump 32.
The heat is combined with the condensate stream 20 exiting the condensate storage device 12 to form
Exits exchanger 26. Pump 32 periodically discharges condensate to a reservoir, or
Is used as a chemical feed or as part of a feed to a gasification process
To periodically release condensate. The cooled uncondensed hydrocarbon vapor stream 34 is heat
Exits exchanger 26 and is further cooled to a temperature of about 10 ° F. to about 50 ° F.
Into a heat exchanger 36 where the vapor stream 38 condenses and the condensed stream 38 contains 2-5 carbon
A condensate containing device 12 comprising a hydrocarbon containing atoms and a halohydrocarbon;
to go into. All or a portion of the condensate stream 38 is combined with the combined stream 30 and described above.
It is discharged through the pump 32 as if.
The remaining cooled uncondensed hydrocarbon vapor stream 40 is between about 10 ° F. and about 50 ° F.
Exits heat exchanger 36 and enters heat exchanger 42 at a temperature of about -40 ° F to about 1 ° C.
It exits as a hydrocarbon vapor stream 44 cooled at a temperature of 0 ° F. This steam flow 44 remains
Enters absorber 46 to remove traces of organic halides, and then
As a hydrocarbon vapor stream 48 which is recirculated through heat exchanger 36 as a cooling medium at
Particulate waste plastic exiting and during waste plastic liquefaction (not shown)
No more than about 20 ° F to serve as fuel for liquefaction heaters to melt the material
And exits as a hydrocarbon vapor stream 50 warmed at a temperature of 60 ° F.
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フロントページの続き
(31)優先権主張番号 ０８／８８７，９７８
(32)優先日 平成９年７月３日(1997．7．3)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ
Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ
，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ
，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｊ
Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ
，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，
ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ
Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(31) Priority claim number 08 / 887,978
(32) Priority Date July 3, 1997 (7.3.1997)
(33) Priority country United States (US)
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S
D, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG)
, KZ, MD, RU, TJ, TM), AM, AT, AU
, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ,
DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, J
P, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT
, LU, LV, MD, MG, MN, MW, MX, NO,
NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SI, S
K, SL, TJ, TT, UA, US, UZ, VN