PL182689B1 - Sposób i urządzenie do termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych z zastosowaniem katalizatorów w reaktorze ciągłego działania, znamienny tym, że przeróbkę polimerów węglowodorowych prowadzi się w reaktorze w postaci zbiornika (1' 1), stanowiącym laminarny reaktor ciągłego działania, na dnie (1' a) którego umieszcza się reakcyjne złoże nieorganiczne (2) o rozwiniętej powierzchni właściwej (3), domieszkowane pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków i podgrzewa się do temperatury od 280 do 440°C, za pomocą elementu grzewczego (4), po czym dawkuje się surowiec stanowiący poliolefiny w postaci ciekłej poprzez przewód (1' b), przy czym temperaturę procesu utrzymuje się stałądla określonej szybkości podawania surowca, zaś poprzez wylot (1' c) odprowadza się produkt przeróbki polimerów węglowodorowych do chłodnicy w celu kondensacji i schłodzenia do temperatury umożliwiającej retencję produktu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych i urządzenie do termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych, stosowane zwłaszcza do przeróbki w paliwo ciekłe takie jak olej opałowy i podobne.

182 689

Znane są sposoby termicznego rozpadu związków organicznych węgla z wytworzeniem gazowych i ciekłych nośników energii w procesach przeróbki ropy naftowej jak również węgla kamiennego. Procesy takie zachodzą w obecności katalizatorów lub bez stosowania katalizatorów, w procesach termicznych wysoko i niskociśnieniowych z dostępem powietrza lub bez dostępu powietrza. W wyniku tych procesów uzyskiwane są gazowe i ciekłe paliwa oraz produkty stałe również o charakterze nośników energii. Procesami takimi sąkarking katalityczny Beringsa i Fischera - Tropscha zgazowywania paliw kopalnych i podobnych. Energia tkwiąca w odpadowych polimerach węglowodorowych jest dotychczas trudna do wykorzystania głównie z powodu kłopotów wynikających z ekologicznych skutków procesu spalania takich materiałów w różnego rodzaju paleniskach. Liczne próby przeróbki takich materiałów z termoplastycznych tworzyw sztucznych napotykają na barierę tkwiącą w parametrach fizykochemicznych tych materiałów w temperaturach sprzyjających takiej przeróbce. Ciecze o wysokiej lepkości uzyskiwane przy podwyższeniu temperatury destylują w drodze rozkładu, a uzyskiwane w wyniku tego procesu produkty posiadają cechy zmienne zarówno w czasie trwania procesu jak również w związku ze składem surowcowym przerabianych polimerów Liczne prace badawcze przeprowadzone na polimerach mająna celu przede wszystkim standaryzację procesu pod kątem zapewnienia stabilnych produktów bez względu na rodzaj stosowanych surowców polimerowych.

Znane urządzenie ma postać reaktora walcowego ze złożem katalitycznym o dużej objętości, ogrzewane przeponowo za pomocą elementu grzewczego do temperatury umożliwiającej prowadzenie procesu.

Wadą takiego urządzenia jest niska sprawność procesu przeróbki surowca oraz duża bezwładność czasowa.

Celem wynalazku jest uzależnienie składu produktów polimerowych w procesie wyłącznie od temperatury, korzystnie w procesie bezciśnieniowym.

Sposób według wynalazku polega na tym, że przeróbkę polimerów węglowodorowych prowadzi się w reaktorze w postaci zbiornika, stanowiącym laminarny reaktor ciągłego działania, na dnie którego umieszcza się reakcyjne złoże nieorganiczne o rozwiniętej powierzchni właściwej, domieszkowane pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków i podgrzewa się do temperatury od 280 do 440 °C, za pomocą elementu grzewczego, po czym dawkuje się surowiec stanowiący poliolefiny w postaci ciekłej poprzez przewód wlotowy, przy czym temperaturę procesu utrzymuje się stałą dla określonej szybkości podawania surowca, zaś poprzez wylot odprowadza się produkt przeróbki polimerów węglowodorowych do chłodnicy w celu kondensacji i schłodzenia do temperatury umożliwiającej retencję produktu.

Korzystne jest, jeśli odpady poliolefin stanowiąpolietylen i/lub polipropylen i/lub polistyren i/lub polimetakrylan metylu, zaś reakcyjne złoże nieorganiczne składa się z mikroporowatego materiału nieorganicznego domieszkowanego pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków takich jak Al, Si, Cr, Fe, Ca, Co, Ni, Mg. Ponadto, jeśli szybkość dozowania surowca w stanie ciekłym uzależniona jest od ilości energii dostarczanej za pomocą elementu grzewczego 4 i pozostaje w równych proporcjach z ilością dostarczanego surowca.

Urządzenie według wynalazku wyróżnia się tym, że reaktor stanowi laminarny reaktor ciągłego działania w postaci zbiornika, na dnie którego umieszczone jest reakcyjne złoże nieorganiczne o rozwiniętej powierzchni, domieszkowane pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków.

Korzystne jest w urządzeniu, jeśli zbiornik ma kształt graniastosłupa prawidłowego o podstawie wieloboku, lub stożka ściętego o podstawie kołowej lub stożka ściętego o podstawie wieloboku, albo cylindra. Ponadto jeśli reaktor zaopatrzony jest w czujnik temperatury i zawór bezpieczeństwa.

Dogodnie jest jeśli reakcyjne złoże nieorganiczne składa się z mikroporowatego materiału nieorganicznego, domieszkowanego pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków takich jak Al, Si, Cr, Fe, Ca, Co, Ni, Mg. ...

Zgodnie z wynalazkiem, nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie złoża nieorganicznego o rozwiniętej powierzchni właściwej, domieszkowanego pierwiastkami i/lub związkami

182 689 pierwiastków takich jak Al, Si, Cr, Fe, Ca, Co, Ni, Mg stabilizuje proces termicznego rozpadu polimerów węglowodorowych i umożliwia uzyskanie produktów ciekłych o charakterze paliwa syntetycznego ze stosunkowo wysoką zawartościąpaliw niskowrzących zbliżonych chemicznie do ciężkich benzyn uzyskiwanych z ropy naftowej. Proces taki prowadzi się w reaktorze, stanowiącym reaktor laminarny ciągłego działania i bezciśnieniowo. Sposób i urządzenie umożliwiają działania ochronne w odniesieniu do zalegających w środowisku odpadów poliolefinowych takich jak polietylen, polipropylen, poliestyren, polimetakrylan metylu i wytwarzanie nośników energii wykorzystywanych w wielu dziedzinach techniki. Ponadto w urządzeniu doprowadzany surowiec w stanie ciekłym umożliwia precyzyjne jego dozowanie do złoża reakcyjnego, w którym szybkość procesu uzależniona jest od ilości energii dostarczanej do reaktora, a która pozostaje w równych proporcjach z ilością dostarczanego surowca. Ponadto, urządzenie zapewnia uzyskanie wymogów stawianych parametrom wymiany ciepła w miejscu gdzie element grzewczy przekazuje energię do stacjonarnego złoża reakcyjnego, jak również samemu złożu reakcyjnemu w którym szczególnie ważny jest równomierny rozkład temperatur, zbliżony do temperatury zadanej.

Przykład stosowania sposobu jest bliżej objaśniony w oparciu o rysunek, który obrazuje przykład wykonania urządzenia, przedstawiający laminarny reaktor w przekroju osiowym w ujęciu schematycznym.

Sposób przeróbki polimerów węglowodorowych polega na tym, że w reaktorze stanowiącym zbiornik 1'1, w którym dno 1'a jest wykonane z miedzi, umieszcza się reakcyjne złoże nieorganiczne 2 o rozwiniętej powierzchni 3, składające się z mikroporowatego materiału nieorganicznego domieszkowanego związkami chromu i żelaza. Po nagrzaniu reaktora za pomocą elementu grzewczego 4 do temperatury 390°C dawkuje się odpady poliolefin w postaci ciekłej, stanowiących polietylen i/lub polipropylen, i/lub polistyren i/lub polimetakrylan metylu, wstępnie stopionych w piecu / nie pokazanym na rysunku / i wtłacza się do reaktora, poprzez otwór do podawania surowca przewodem wlotowym 1'b za pomocąpompy zębatej / nie uwiodcznionej na rysunku / tak, aby wysokość poziomu ciekłych poliolefin nie przekraczała 50 mm. Równocześnie strumień energii elementu grzewczego 4 dobiera się za pomocą czujnika temperatury 5 tak, aby początkowa temperatura złoża reakcyjnego 2 stabilizowana była z dokł^^t^moiśt^iią ’ + 2°C, przy szybkości podawania surowca wynoszącej około 100kg/h. W wyniku skondensowania produktów otrzymuje się ciecz klarowną o lekko żółtawym zabarwieniu, która swoim składem odpowiada niskowrzącemu olejowi opałowemu. Skład frakcyjny oleju umożliwia jego dalszą obróbkę z wydzieleniem paliw odpowiadających benzynie i olejowi opałowemu. Wytwarzane w procesie paliwo ciekłe jest w ilościach uzależnionych od ilości energii doprowadzonej do elementu grzewczego 4. Ilość surowca dozowana jest przez przewód wlotowy 1'b automatycznie do reaktora z uwzględnieniem stałego poziomu mieszaniny reakcyjnej. Wylot 1'c do chłodnicy służy do odprowadzania produktu przeróbki polimerów węglowodorowych, w celu kondensacji i schłodzenia do temperatury umożliwiającej retencję produktu.

W urządzeniu pokazanym na rysunku, reaktor stanowi laminamy reaktor ciągłego działania w postaci dzielonego zbiornika 1'1, na dnie 1'a którego, wykonanego z miedzi, umieszczone jest nieorganiczne złoże reakcyjne 2 o rozwiniętej powierzchni 3, składające się z mikroporowatego materiału nieorganicznego domieszkowanego związkami pierwiastków. Reaktor zaopatrzony jest w przewód wlotowy 1'b do podawania surowca. Zbiornik 1'1 ma kształt stożka ściętego o podstawie kołowej. Reaktorjest ponadto zaopatrzony w otwór wylotowy 1'c do chłodnicy i zawór bezpieczeństwa 1'd oraz czujnik temperatury 5. Podział zbiornika 1'1 umożliwia jego czyszczenie po zakończonym procesie przeróbki.

Reaktor laminamy z uwagi na charakter penetracji surowca do złoża i odprowadzenie produktu jest reaktorem w którym nie występuje przepływ burzliwy, to znaczy nie występuje zjawisko poprzecznego mechanicznego mieszania strumieni medium ciekłego, lecz wymiana masy w objętości reakcyjnej zachodzi wskutek procesu dyfuzji oraz ruchów konwekcyjnych związanych z gradientem temperatur, zgodnie z przepływem, to jest przesyłem równoległym warstw medium ciekłego.

182 689

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych z zastosowaniem katalizatorów w reaktorze ciągłego działania, znamienny tym, że przeróbkę polimerów węglowodorowych prowadzi się w reaktorze w postaci zbiornika (1' 1), stanowiącym laminarny reaktor ciągłego działania, na dnie (1' a) którego umieszcza się reakcyjne złoże nieorganiczne (2) o rozwiniętej powierzchni właściwej (3), domieszkowane pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków i podgrzewa się do temperatury od 280 do 440°C, za pomocą elementu grzewczego (4), po czym dawkuje się surowiec stanowiący poliolefiny w postaci ciekłej poprzez przewód (1' b), przy czym temperaturę procesu utrzymuje się stałą dla określonej szybkości podawania surowca, zaś poprzez wylot (1' c) odprowadza się produkt przeróbki polimerów węglowodorowych do chłodnicy w celu kondensacji i schłodzenia do temperatury umożliwiającej retencję produktu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpady poliolefin stanowią polietylen i/lub polipropylen i/lub polistyren i/lub polimetakrylan metylu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcyjne złoże nieorganiczne (2) składa się z mikroporowatego materiału nieorganicznego domieszkowanego pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków takich jak Al, Si, Cr, Fe, Ca, Co, Ni, Mg.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybkość dozowania surowca w stanie ciekłym uzależnionajest od ilości energii dostarczanej za pomocą elementu grzewczego (4) i pozostaje w równych proporcjach z ilością dostarczanego surowca.
5. 5. Urządzenie do termicznej przeróbki polimerów węglowodorowych, zawierające reaktor ciągłego działania, podgrzewany za pomocą elementu grzewczego, zaopatrzony w otwór do podawania surowca oraz wylot produktu do chłodnicy i znamienne tym, że reaktor ciągłego działania, stanowi laminarny reaktor w postaci zbiornika (1'1), na dnie (1' a) którego umieszczone jest reakcyjne złoże nieorganiczne (2) o rozwiniętej powierzchni właściwej, domieszkowane pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że reakcyjne złoże nieorganiczne (2) składa się z mikroporowatego materiału nieorganicznego domieszkowanego pierwiastkami i/lub związkami pierwiastków takich jak Al, Si, Cr, Fe, Ca, Co, Ni, Mg.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (1' 1) ma kształt graniastosłupa prawidłowego o podstawie wieloboku.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (1' 1) ma kształt stożka ściętego o podstawie kołowej.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (1' 1) ma kształt stożka ściętego o podstawie wieloboku.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik (1'1) ma kształt cylindra.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że reaktor zaopatrzony jest w czujnik temperatury (5).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że reaktor zaopatrzony jest w zawór bezpieczeństwa (1' d).