MXPA01010840A

MXPA01010840A - Un metodo para transformacion de desperdicios de poliolefinas en hidrocarburos y una planta para transporte de los mismos.

Info

Publication number: MXPA01010840A
Application number: MXPA01010840A
Authority: MX
Inventors: Henryk Zmuda
Original assignee: Henryk Zmuda
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2002-05-06
Also published as: HUP0200078A2; PE20010089A1; WO2000064998A1; ID30451A; US20030185730A1; SK15272001A3; JP2002543236A; CZ20013791A3; AU776901B2; NZ514978A; PT1212387E; IS6113A; ZA200108350B; DE60026014D1; KR20010106138A; AU3577900A; PL188936B1; ATE317886T1; KR100474396B1; SK285956B6

Abstract

Un tema de la invencion es un metodo para transformacion de desperdicios de poliolefinas en hidrocarburos y una planta para transporte de los mismos. De acuerdo con el metodo, la materia prima desintegrada se somete en un reactor al calentamiento progresivo a temperatura inferior a 600°C junto con un catalizador elegido de un grupo que comprende cementos, silicatos e impregnados de resinas de metales pesados y mezclas de los mismos, donde se usa un catalizador en una cantidad inferior a 30% p.p., de preferencia en una cantidad de 5-10% p.p., calculando con base en la materia prima de poliolefina. Una planta para transformacion de desperdicios de poliolefinas en hidrocarburos, que comprende un reactor en forma de tanque vertical integrado con un sistema de calentamiento de una camara de combustion (1) que rodea un tanque desde abajo y la camara (8) se calienta con por lo menos un quemador (9), suministrado con productos de reaccion, y en la camara de combustion se colocan, simetricamente distribuidos en una circunferencia del tanque,, de preferencia en varias hileras, tubos de calentamiento (10) que atraviesan el interior del tanque arriba del nivel de una cuna superior de un mezclador (6) y que son dirigidos hacia fuera a traves de la membrana de criba (7) a la camara de salida de gases de combustion.

Description

ON MÉTODO PARA TRANSFORMACIÓN DE DESPERDICIOS DE POLIOLEFIN?S EN HIDROCARBUROS Y UNA PLANTA PARA TRANSPORTE DE LOS MISMOS El tema de la invención es un método catalítico para transformación de desperdicios de póliolefinas en productos de hidrocarburos, por ejemplo la gasolina, el aceite diesel y petróleo Crudo, y una planta para transportar los mismos. Un desarrollo de producción de poliolefinas y su uso en caso toda línea de vida ocasiona un aumento consecuente de desperdicios relacionados, recolectados en los basureros, donde ocupan gran espacio relativamente con su peso. Una resistencia química de poliolefinas los hace estables durante cientos de años, mientras no sucumben a la destrucción, convirtiéndose en una carga particularmente contaminante del medio ambiente. En la actualidad el problema de hacer productivos los desperdicios de poliolefina es el tema de una prioridad especial y es un elemento muy importante de una protección natural del medio ambiente. Los métodos utilizados a la fecha, como combustión y gasificación están generando más problemas de los que solucionan. Hasta ahora, son los métodos más caros de utilización de desperdicios plásticos y todas las investigaciones par,a hacerlos menos costosos dan como resultado una catástrofe ecológica. Dicha situación causa que los países que están al cuidado de la ecología, no permitan una combustión de los desperdicios plásticos. Se conocen algunos métodos de descomposición térmica de poliolefinas a hidrocarburos en la gama de temperaturas entre T50-850°C. También se ha revelado los métodos que combinan una pirólisis de alta temperatura con conversión catalítica consecuente de productos pirolíticos para gasolina, aceite diesel y petróleo crudo. En los métodos conocidos los catalizadores se usaron en una forma de ceolitas, como fue descrito en la Patente de Estados Unidos N°. 4 016 218. El más popular es el uso de la forma de hidrógeno ceolita ZMS-5, como se conoce a partir de la patente de Estados Unidos 3 702 886. También se revela el uso de otras ceolitas, por ejemplo ZMS-11 (US 3709979) , ZMS-12 (US 3832449), ZMS-23 (US 4076842), Z S-35 (US 4016245) y ZMS-48 (US 4375573) . En los métodos conocidos y usados también se aplican catalizadores en una forma de ceolitas con átomos de metal, por ejemplo el platino. La imperfección básica de los catalizadores de tipo ceolita es su sensibilidad al clorhidrato, que ocasiona iestrucción de un catalizador en concentraciones superiores a 200 ppm en un producto. Considerando el hecho de que los desperdicios plásticos siempre contienen cloruro de polivinilq, la aplicación de catalizadores de tipo ceolita costosos es económicamente desventajosa. La descripción de la patente americana N°. US 4 584 421 y la solicitud de patente europea N° . 0276081 A2 revela una descomposición térmica de las poi.iolefinas y un proceso catalíticos de la conversión de los productos usando ceolitas. Sin embargo en ese método también se tienen que seleccionar y separar los polímeros con contenido de cloruro, cuya operación hace incosteable todo el proceso. La publicación de la patente Alemana No. DE-A-196 41 743 es acerca de un método para, convertir los desechos de poliolefinas en hidrocarburos, en el cual los desechos de poliolefinas áon tratadas a temperaturas de 180 a 620°C, de preferencia de 300 a 450°C ante la presencia de metales pesados de silicato que se usan como catalizador en cantidades de hasta 30% del peso, en base al desecho de poliolefinas. LQS métodos especificados anteriormente permitían obtener hidrocarburos en una producción de 60 - 94% y los hidrocarburos obtenidos comprendían principalmente cadenas hasta de C39. Además de lo anterior un producto contenía una gran parte e sustancias gaseosas, que ocasionaron frecuentes interrupciones de un proceso e hicieron forzosa la limpieza del reactor, perturbando e interrumpiendo una operación continua entre las reparaciones generales de mantenimiento. Los reactores usados en los métodos conocidos para llevar a cabo la reacción tenían por lo general una forma del típico reactor de químicos en una forma de tanque cilindrico, integrado con un sistema de dosificación, sistema de calentamiento y un mezclador de baja velocidad, que evitaba sedimentación de la mezcla de reacción. Un análisis del material de información relacionado con una técnica anterior permitió una conclusión, que una solución tecnológica ideal es un método de descomposición de poliplefinas a bajas temperaturas en el proceso de un solo paso, realizado en una fase líquida de polímero licuado, mientras que el catalizador usado es clorhidrato, resistente y de bajo costo. El objetivo anterior se logra en el método de acuerdo con la invención, usando cementos como catalizador. Además, se ha descubierto que los silicatos y calofonatos de metales pesados son resistentes a la hidroclorina y son los catalizadores ideales para romper las uniones de C-C en las cadenas de poliolefinas a bajas temperaturas . En un método de acuerdo con la invención la materia prima de poliolefina desintegrada se somete a un reactor al calor progresivo a la temperatura inferior a 600°C junto con un catalizador seleccionado de un grupo que comprende cementos, silicatos y calofonatos de metales pesados y mezclas de los mismos, donde un catalizador se usa en una cantidad inferior a 30% por peso, de preferencia en una cantidad de 5-10% por peso, calculando con base a un peso de materia prima de poliolefiná. La reacción tiene un curso particularmente preferido en las temperaturas en la gama entre 300 - 450°C. Preferentemente, Cromo Cr3+, hierro Fe3+, níquel Ni2+, cobalto Co2+, manganeso Mn2+, Cadmio Cd2+, Cobre Cu2+ y Zinc Zn2+ se usan impregnados de resinas. También, es preferible, cuando el silicato de Cromo Cr3+, hierro Fe3+, níquel Ni2+, cobalto Co2+, manganeso Mn2+, Cadmio Cd2+, Cobre Cu2+, Zinc Zn2+ y plomo Pb2+ se usan como un añadido a ese cemento y/o metales pesados de silicato. Un catalizador puede contener una mezcla de dos o más metales pesados de silicato y/o impregnados de resinas. Usar cemento con la mezcla de silicato de cromo y/o níquel en una cantidad de hasta 20% por peso, calculando para el peso de cemento da como resultado el curso particularmente preferible de reacción con producción casi teórica. De preferencia, si el catalizador se deposita en óxido de aluminio A1202 como agente (catalítico) .

En un método de acuerdo con la invención el catalizador s,e puede reciclar y usar muchas veces. El método se puede llevar a cabo en un proceso periódico o continuo. Usando un método acorde con la invención, polietileno BD y AD, polipropileno, poliisobutileno, poliestireno y un caucho natural y sintético se pueden transformar. Un proceso de la transformación de los desperdicios de poliolefinas a hidrocarburos líquidos se realiza en una planta de acuerdo con la invención, que comprende por lo menos un reactor con forma de tanque vertical, integrado con un orificio de carga de entrada, conectado a una materia prima de poliolefinas y dispositivo de dosificación de catalizador, tubo de salida de gases de combustión, tubo receptor del producto, mezclador y membrana de criba y un sistema de calentamiento en una forma de cámara de combustión que rodea un tanque desde abajo y la cámara se calienta con por lo menos un quemador, suministrado con productos de reacción y en la cámara de combustión se ubican, distribuidos simétricamente en una circunferencia del tanque, de preferencia en varias hileras, tubos de calentamiento, que pasan a través del interior del tanque arriba del nivel de una cuña superior de un mezclador y que son dirigidos hacia fuera a través de la membrana de criba a la cámara de salida de gases de pómbustión. La planta comprende también un condensador para condensación de un producto, un tanque de amortiguador de producto primario y una columna de destilación. Los productos de la reacción que salen del reactor a través de un tubo de salida se enfrían y condensan y después son dirigidos a un tanque de compensación, calentados hasta 40°C. Se logra la regulación preferida de un proceso cuando un tanque de compensación tiene integrado un sensor de nivel, incluido en un sistema de regulación automática de dispositivo dosificador de materia prima, asegurando que se mantiene un nivel de contenido de reactor en el mismo margen. Desde un tanque de compensación un producto se dirige a una columna de destilación, donde se separan fracciones de varias temperaturas de ebullición. La introducción de tubos de calentamiento arriba del mezclador permite mezclado más eficiente, en especial de una zona inferior, una distribución uniforme de un catalizador en una masa de reacción y reduce notablemente la formación de aglomerados y coke. Una planta de acuerdo con la invención se presenta en el dibujo anexado en una forma de realización ejemplificativa de la invención.

Una planta comprende un reactor 1 de acuerdo con la invención, con forma de tanque vertical, suministrado con un orificio de carga de entrada 2, conectado a un dispositivo dosificador de materia prima de poliolefina y catalizador 3, tubo de salida de gases de combustión 4, tubo receptor de producto 5, mezclador 6 y una membrana de criba 7 y un sistema de calentamiento en forma de cámara de combustión 8 que rodea un tanque 1 desde abajo y la cámara de combustión 8 es calentada por lo menos por un quemador 9 abastecido con productos de reacción, y en la cámara de combustión 8 se ubican, distribuidos simétricamente en una circunferencia del tanque de reactor, de preferencia en hileras, tubos de calentamiento 10, que atraviesan el interior del tanque arriba del nivel de una cuña superior de un mezclador 6 y que son dirigidos hacia fuera a través de u,na membrana de criba 7 a la cámara de salida de gases de combustión. La planta comprende también un condensador 11 para una condensación de productos, un tanque de compensación de producto primario 12 y una columna de destilación 13. Los productos de reacción, que salen del reactor a través de un tubo receptor de producto, son dirigidos a un condensador 11 en donde son enfriados y condénsados y después son dirigidos al tanque de compensación 12, que es calentado a 40°C. Un tanque de compensación 12 es suministrado con un sensor de nivel incluido en un sistema de regulación automática de dispositivo dosificador de materia prima 3, que asegura la conservación de un nivel de contenido en el reactor 1 en el mismo margen, lo que logra la regulación preferida de un proceso. Desde el tanque de compensación 12 el producto primario es dirigido a la columna de destilación 13, donde fracciones de diferentes temperaturas de ebullición se separan. Un método de acuerdo con la invención que permite la utilización de desperdicios de poliolefinas, contaminación especialmente estable del medio ambiente y que forma un producto ecológico totalmente valioso, que es una materia prima para la producción de los materiales de hidrocarburos deseados. Como resultado se producen hidrocarburos de baja masa molecular de C a C20 con un alto grado de isomerización. Con relación a los productos petroquímicos un producto obtenido en un método acorde con la invención, no contiene ninguna cantidad de azufre o metales pecados. Este producto puede ser una materia prima para la producción de gasolinas, aceite diesel y petróleo crudo ecológico. Ejemplo X . En el reactor acorde con la invención, integrado de un mezclador 6, una unidad dosifícadora de serpentín 3, tubo de salida 5 para recibir un producto de destilación, conectado a un enfriador de agua 11, se colocaron 180 kgs de residuos de láminas delgadas de polietileno aglomerado y polipropileno (1:1). 15 kgs de cemento blanco Pórtland se agregaron al reactor y el contenido se calentó a fusión. Después que el contenido se hace plástico, se encendió el mezclador y se calentó a 350°C y después se conservó en esa temperatura por un momento, la formación del producto se interrumpió. Después de la condensación de todo el producto en un tanque de compensación; se obtuvieron 179 kgs de aceite viscoso cuyas propiedades se muestran en la Tablas la y Ib. Tabla la Propiedades físicas de un producto Tabla Ib Análisis básico de un producto Ejemplo 2. Al reactor 1 integrado con un mezclador 6, una unidad dosificadqra de serpentín 3 y un tubo de salida 5 para recibir 15 kgs de producto de destilación de un cemento Pórtiand y 150 kgs de desperdicios de poliolefinas en forma de recipientes de producto de leche en trozos, se agregaron botes y botellas de aceite de motor. El contenido del reactor 1 se calentó hasta que se derritió y después se puso a funcionar el mezclador. La mezcla de reacción se calentó hasta 390°C y se conservó en esta temperatura, hasta que se agitó. Un producto que se destila de una mezcla de reacción se condensó en un condensador 11/enfriador de agua/. Se obtuvo como producto 148 kgs de una masa café amarillenta, que se solidificó después de algún tiempo. La masa resultante fue sometida a una destilapión cuyo curso se da en la Tabla 2. Tabla 2 Curso de destilación del producto primario Ejemplo 3. El reactor 1 se calentó muy despacio hasta que el contenido se derritió. Después de agregar 5% de silicato de cromo un mezclador 6 se puso a funcionar y una temperatura se incrementó lentamente a 390°C. Conforme una mezcla de reacción se redujo se dosificaron trozos de poliolefina en un reactor. El tiempo de un dispositivo dosificador 3 de materia prima se reguló mediante el nivel de un producto primario de un tanque de compensación. Durante el curso de la reacción la cantidad de una mezcla de reacción se conservó en el margen de 75-80% de un volumen de trabajo de reactor. Después del enfriamiento y la condensación de un producto se obtuvo una mezcla de hidrocarburos . A continuación se presentan resultados de las temperaturas de ebullición actuales, como se determinan en un aparato Podbielniak, tipo Hyper Col Serie 3800, de acuerdo con la norma de ASTM D 2892. A 170°C 40,1% p.v. (gasolina) De 170°C a 300°C 30,2% p.v. (aceite diesel NI) De 300°C a 350°C 10,1% p.v. (aceite diesel N2) Arriba de 350°CÍ 15,9% p.v. Pérdida por destilación 3% p.v. Un contenido resumido de fracciones de combustible en un producto es 81,1% y es mayor ? e un contenido de dichas fracciones eri aceite de petróleo natural. Ejemplo 4. Al reactor 1 integrado con un mezclador 6, tubo receptor de destilado 5 y un sistema de calentamiento, se agregaron 150 kgs de desperdicios de polietileno en trozos y 10 kgs de resinato de cobalto. Se calentó el contenido hasta que se derritió y después se puso en marcha el mezclador 6. Mientras todavía se mezclaba el contenido del reactor 1 se llevó hasta 400°C y a un producto destilado. Un la Tabla 4 se presenta el curso de la destilación. Tabla 4 Curso de destilación del producto primario de calentamiento-enfriamiento, un mezclador 6 y un tubo de salida, se agregaron 150 kgs de desperdicios de poliolefinas en trozos con 2 kgs de resinatos de manganeso depositados en óxido de aluminio. Después de que se alcanzó una temperatura de 200°C y el contenido se derritió, se puso en marcha el mezclador y una masa de reacción se calentó lentamente hasta 380°C, destilando un producto. En la Tabla 5 se presenta un curso de la destilación. Tabla 5 Curso de destilación del producto primario Tabla 6 Propiedades físico-químicas de una fracción correspondiente de gasolina de producto de degradación catalítica, resultado de un método acorde co? la invención Tabla 7 Propiedades físico-químicas de una fracción correspondiente de aceite diesel de producto de degradación catalítica, resultado de un método acorde con la invención Tabla 8 Propiedades físico-químicas de un residuo sobrante después de la destilación de fracciones de combustible de un producto de degradación catalítica, resultado de un método acorde con la invención 1?

Claims

Reivindicaciones 1. Un método para transformación de desperdicios de poliolefina en hidrocarburos, en donde una materia prima de poliolefina en trozos se somete a un calentamiento progresivo con un catalizador en un reactor cerrado, y un producto después de la condensación es sometido a una destilación, que se caracteriza en que, la materia prima de poliolefina desintegrada es sometida en un reactor al calentamiento progresivo a la temperatura debajo de 600°C junto con un catalizador elegido de un grupo que comprende cementos silicatos y /o resinatos de metales pesados y mezclas de los mismos, preferentemente con un añadido de silicatos de metales pesados, donde un catalizador se usa en cantidad inferior a 30% p.v., de preferencia en una cantidad de 5-10% p.v., calculando con base a un peso de la materia prima de poliolefina.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza en que, una reacción se lleva a cabo en una gama de temperaturas entre 300-450°C.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza en que, se usa un catalizador en la cantidad de 5-10% p.v., calculando con base en un peso de la materia prima de poliolefina.
4. Un método de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza en que se selecciona cuando menos un catalizador de un grupo de Cromo Cr3+ impregnado de resinas, hierro Fe3+ impregnado de resinas, níquel Ni2+ impregnado de resinas, cobalto Co2+ impregnado de resinas, manganeso Mn + impregnado de resinas, Cadmio Cd2+ impregnado de resinas, Cobre Cu2+ impregnado de resinas, Zinc Zn2+ impregnado de resinas y plomo Pb2+ impregnado de resinas.
5. Un método de acuerdo a las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza en qué como añadido, se selecciona cuando meno= un compuesto de un grupo y se usa el silicato de Cromo Cr3+, silicato de hierro Fe3+, silicato de níquel Ni2+, silicato de cobalto Co2+, silicato de manganeso Mn2+, silicato de Cadmio Cd2+, silicato de Cobre Cu2+ y silicato de Zinc Zn2+
6. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, que se caracteriza en que un catalizador incluye cemento blanco y/o cemento portland y/o cemento puzzolanic o una mezcla de cuando menos dos de dichas substancias.
7. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, que se caracteriza en que como catalizador, se usa una mezcla que contiene cemento blanco y Cromo Cr3+ impregnado de resinas, de preferencia con un añadido de silicato de Cr3+, en una cantidad de hasta el 20% p.v. calculándola de acuerdo a la masa de un cemento.
8. Un método de acuerdo a la reivindicaciones 1 - 7, que se caracteriza en que como catalizador es depositado en Oxido de Aluminio A1203.
9. Un método de acuerdo a la reivindicación 1, que se caracteriza en que, el proceso puede correr en un periodo o en forma continua.
10. Una planta para transformación de desperdicios de poliolefinas en hidrocarburos, que comprende un reactor en forma de tanque vertical integrado con un orificio de carga de entrada, conectado a un dispositivo dosificador de materia prima de poliolefina y catalizador, tubo receptor de vapor de producto, un mezclador y un sistema de regulación de nivel líquido y una columna de destilación, que se caracteriza en que, se suministra un reactor con un sistema de calentamiento en forma de una cámara de combustión ( Q ) que rodea un tanque desde abajo y la cámara (8) se calienta con por lo menos un quemador (9) , suministrado con productos de reacción, y en la cámara de combustión se colocan, simétricamente distribuidos en una circunferencia de dicho tanque, de preferencia en varias hileras, tubos dfe calentamiento (10) que atraviesan el interior del tanque arriba de un mezclador (6) y que son dirigidos hacia fuera a través de la membrana de criba (7) a la cámara de salida de gases de combustión.
11. Una planta de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza en que, un tanque de compensación (22) es integrado con un sensor de nivel, incluido en un sistema de regulación automática de dispositivo dosificador de materia prima (3) .