PL193462B1 - Sposób i układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych - Google Patents

Abstract

Sposób prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych polegający na katalitycznym krakingu łańcuchów polimerycznych do węglowodorów lekkich, znamienny tym, że proces prowadzi się niezależnie w co najmniej dwóch reaktorach (2) współpracujących z jedną chłodnicą (7) wchodzącą w skład instalacji chłodząco-skraplającej, przy czym rozdrobnione odpady poliolefinowe miesza się z katalizatorem (5) wybranym z grupy obejmującej glinokrzemiany lub aktywowany diatomit i wprowadza się do każdego reaktora krakingu poprzez kurtynę z gazu inertnego (4) a w reaktorze utrzymuje się taki poziom frakcji ciekłej aby proporcja dozowanego odpadowego surowca do mieszaniny reakcyjnej utrzymywała się w granicach od 0,15 do 0,4 części wagowych na 1 część wagową ciekłych węglowodorów. 4. Układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych zawierający instalację chłodzącoskraplającą i reaktor, znamienny tym, że obejmuje wieżową chłodnicę oparów (7) połączoną z zespołem reaktorów zawierającym co najmniej dwa reaktory (2) do krakowania, z których każdy jest wyposażony w śluzę załadowczą (3) z kurtyną gazową (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych, zwłaszcza odpadów przemysłowych z przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz zużytych opakowań.

Znane i stosowane sposoby przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych polegają np. tak jak to opisano w zgłoszeniu patentowym DD 254207 na dodawaniu odpadów polimerowych w postaci rozdrobnionej lub rozpuszczonej do wysoko wrzącego oleju i hydrogenizowaniu tej mieszaniny w obecności wodoru. W patencie DE 2530229 opisano sposób przetwarzania tworzyw sztucznych w produkty użyteczne przez depolimeryzującą obróbkę w rozpuszczalniku pod wysokim ciśnieniem i przy wysokiej temperaturze.

Znany jest z europejskiego zgłoszenia patentowego EP 1 063 273 proces wytwarzania małocząsteczkowych olefin, reaktor do pirolizy węglowodorów i urządzenie do chłodzenia krakowanego gazu. W którym podgrzany i odparowany materiał miesza się z parowym rozcieńczalnikiem i termicznie krakuje uzyskaną mieszaninę w łopatkowym reaktorze obrotowym ciepłem wytwarzanym wewnątrz objętości mieszaniny reakcyjnej na skutek hydrodynamicznych oporów łopatek wirnika obracających się w niej, a następnie chłodzi się produkty krakowania i rozdziela.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 345291 znany jest sposób przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych metodą krakingu polegający na tym, że z zasobnika wprowadza się do kosza zasypowego wytłaczarki lub innego urządzenia podającego rozdrobnione tworzywo sztuczne wraz z katalizatorem krakingowym, które kieruje się do dolnej części reaktora, w którym w temperaturze 380° - 500°C zachodzi kraking łańcuchów polimerycznych tworzywa i utworzenie węglowodorów lekkich, które kieruje się z reaktora do chłodnicy powietrznej, z której mieszanina parowo-cieczowa kieruje się do separatora, z którego frakcję ciekłą zawraca się do krakingu w reaktorze, a fazę parową do chłodnicy wodnej, skąd po kondensacji wprowadza się do separatora, z którego fazę gazową kieruje się do zbiornika gazu krakingowego, zaś frakcję ciekłą rozdziela się w kolumnie destylacyjnej na frakcję benzynową i olej napędowy.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P. 332762 znany jest sposób przekształcania odpadów poliolefinowych w węglowodory oraz instalacja do przekształcania odpadów poliolefinowych w węglowodory. W sposobie tym rozdrobniony surowiec poliolefinowy ogrzewa się i utrzymuje w temp. nie przekraczającej 600°C z katalizatorem, takim jak cement, krzemiany metali ciężkich oraz kalafoniany metali ciężkich. Katalizator stosuje się w ilości do 30% wagowych masy surowca poliolefinowego, korzystnie w ilości 5-10% wagowych w stosunku do masy surowca poliolefinowego. Instalacja obejmuje reaktor, który posiada układ grzewczy w postaci otaczającej go od dołu komory spalinowej ogrzewanej korzystnie przynajmniej jednym palnikiem, zasilanym produktami reakcji, przy czym w komorze spalinowej, symetrycznie na obwodzie reaktora, korzystnie w kilku rzędach, rozmieszczone są przelotowe rury grzewcze, przechodzące przez wnętrze reaktora powyżej górnej krawędzi mieszadła i wyprowadzone poprzez przegrodę sitową do komory odlotowej spalin.

Sposób prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych według wynalazku, polega na tym, że proces prowadzi się niezależnie w co najmniej dwóch reaktorach współpracujących z jedną chłodnicą wchodzącą w skład instalacji chłodząco-skraplającej. Przy czym rozdrobnione odpady poliolefinowe wprowadza się do każdego reaktora krakingu poprzez kurtynę z gazu inertnego, korzystnie dwutlenku węgla lub azotu i miesza z katalizatorem wybranym z grupy obejmującej glinokrzemiany, korzystnie uszlachetniony kaolin lub aktywowany diatomit. Sposób charakteryzuje się tym, że dozowane odpady poliolefinowe rozpuszcza się w reaktorze w ciekłej frakcji węglowodorów, przy czym utrzymuje się taki poziom mieszaniny reakcyjnej aby proporcja dozowanego odpadowego surowca do fazy ciekłej węglowodorów lekkich w reaktorze utrzymywała się w granicach od 0,15 do 0,4 części wagowych na 1 część wagową ciekłych węglowodorów.

Korzystnie proces krakowania prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem, optymalnie w zakresie od 80 do 20 kPa, w celu zmniejszenia temperatury wrzenia ciekłych węglowodorów oraz zwiększenia siły napędowej dyfuzji oparów z reaktora w kierunku chłodnicy.

Układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych obejmuje wieżową chłodnicę oparów, połączoną z zespołem reaktorów zawierającym co najmniej dwa reaktory do krakowania, z których każdy jest wyposażony w śluzę załadowczą z kurtyną gazową.

Zespół reaktorów obejmujący 2 + 8, jednakowych reaktorów, usytuowany jest na obwodzie jednego lub dwóch koncentrycznych względem siebie kół, w osi których usytuowana jest wieżowa chłodnica oparów stanowiąca początek instalacji chłodząco - skraplającej.

PL 193 462 B1

W sposobie istotne jest utrzymywanie odpowiedniego stosunku ilości cieczy w reaktorze do strumienia dozowanego surowca. Pozwala to wykorzystać zjawisko rozpuszczania dozowanych do reaktora poliolefin przez zawarte w mieszaninie reakcyjnej węglowodory. Efektem działania rozpuszczalnika jest osłabienie wiązań wegiel-węgiel polimerowych łańcuchów a tym samym obniżenie energii potrzebnej do ich rozerwania. Zastosowanie kurtyny z gazu inertnego prowadzi do obniżenia emisji węglowodorów i zasadniczo zwiększa bezpieczeństwo operacji.

Układ znajduje zastosowanie zwłaszcza w instalacjach do przetwarzania starych lub odpadowych tworzyw poliolefinowych, przy tym w każdym z reaktorów prowadzony jest niezależnie proces krakingu poliolefin. W wyniku katalitycznej degradacji związków wysokocząsteczkowych powstają węglowodory, które w warunkach prowadzonego procesu oddestylowują z reaktora w postaci oparów w sposób ciągły. Nieskroplone opary z chłodnicy przechodzą do następnych stopni chłodzenia, natomiast skropliny są okresowo przetłaczane pompą do zbiornika magazynowego.

Zaletą układu według wynalazku jest między innymi radialne ustawienie reaktorów wokół chłodnicy, zapewniające zwartość instalacji oraz ułatwiające komunikację ich obsłudze i upraszczające dostawę surowca. Ponadto w przypadkach awarii jednego z reaktorów instalacja zachowuje zdolność przerobu surowca w pozostałych reaktorach. Jednakowe wymiary reaktorów umożliwiają ich unifikację i upraszczają wykonawstwo instalacji.

Układem według wynalazku łatwo można sterować w zależności od ilości surowca przeznaczonego do przerobu. Ponadto bez przerw w pracy instalacji mogą być realizowane sekwencyjne postoje reaktorów niezbędnych dla ich okresowego czyszczenia z depozytu węglowego oraz wymiany katalizatora. Zastosowanie jednej chłodnicy do kilku reaktorów obniża koszty inwestycyjne i eksploatacyjne instalacji.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ instalacji do realizacji sposobu, fig. 2 przedstawia układ zawierający cztery reaktory w zespole, a fig. 3 przedstawia układ zawierający sześć reaktorów w zespole.

Przykład I

Zgodnie ze sposobem prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych rozdrobnione odpady poliolefinowe w formie pakunków wsadowych 1 wprowadza się do przestrzeni parowej reaktora krakingu 2 poprzez śluzę załadowczą 3 wyposażoną w kurtynę gazową 4. Kurtyna uruchamiana jest automatycznie w czasie dozowania surowca. Do jej wytworzenia stosuje się gaz inertny, w postaci dwutlenku węgla, podawany z butli 5. Przez śluzę wprowadza się również porcje katalizatora krakingu 6 w postaci uszlachetnionego kaolinu. Powstające w wyniku krakingu poliolefin węglowodory oddestylowuje się z reaktora 2 i w formie oparów wprowadza do chłodnicy wieżowej 7 chłodzonej powietrzem, a następnie do kaskady skraplaczy 8 i 9 chłodzonych wodą i separatorów 10i 11.W ciągu skraplania oparów zainstalowana jest pompa próżniowa 12, służąca do wytwarzania podciśnienia w układzie, wspomagającego proces destylacji. Gazy, które nie ulegną w instalacji skropleniu uchodzące poprzez zawór upustowy na zbiorniku operacyjnym 13, magazynuje się w zbiorniku gazu 14. Z górnej części chłodnicy 7, separatorów 10 i 11 oraz zbiornika operacyjnego 13, odbiera się kondensat w postaci oleju krakingowego, który magazynowany jest w zbiorniku 15. Olej ten poddaje się rozdziałowi w procesie destylacji na frakcję benzynową oraz oleju napędowego.

Uzyskany z dolnej części chłodnicy gacz poddaje się procesowi odolejenia, w wyniku uzyskuje się frakcję oleju opałowego, a następnie rafinacji w celu wydzielenia z niego stałych parafin.

Przykład II.

Układ obejmuje chłodnicę wieżową 7, wokół której w promieniu 2,75 m od jej osi pionowej, umieszczone są cztery jednakowe reaktory 2. Każdy z nich wyposażony jest w śluzę załadowczą 3 z kurtyną gazową 4. Chłodnica 7, stanowi początek instalacji chłodząco-skraplającej i połączona jest z każdym z reaktorów 2, niezależnie.

Przykład III

Układ jak w przykładzie II, z tym, że wokół chłodnicy wieżowej 7, w promieniu 3,00 m od jej osi umieszczonych jest sześć reaktorów 2.

Claims (5)

1. Sposób prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych polegający na katalitycznym krakingu łańcuchów polimerycznych do węglowodorów lekkich, znamienny tym, że proces prowadzi się niezależnie w co najmniej dwóch reaktorach (2) współpracujących z jedną chłodnicą (7) wchodzącą

PL 193 462 B1 w skład instalacji chłodząco-skraplającej, przy czym rozdrobnione odpady poliolefinowe miesza się z katalizatorem (5) wybranym z grupy obejmującej glinokrzemiany lub aktywowany diatomit i wprowadza się do każdego reaktora krakingu poprzez kurtynę z gazu inertnego (4) a w reaktorze utrzymuje się taki poziom frakcji ciekłej aby proporcja dozowanego odpadowego surowca do mieszaniny reakcyjnej utrzymywała się w granicach od 0,15 do 0,4 części wagowych na 1 część wagową ciekłych węglowodorów.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie krakowania stosuje się katalizator w postaci uszlachetnionego kaolinu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces krakowania prowadzi się pod obniżonym ciśnieniem, korzystnie w zakresie od 80 do 20 kPa.

4. Układ do prowadzenia krakingu odpadów poliolefinowych zawierający instalację chłodzącoskraplającą i reaktor, znamienny tym, że obejmuje wieżową chłodnicę oparów (7) połączoną z zespołem reaktorów zawierającym co najmniej dwa reaktory (2) do krakowania, z których każdy jest wyposażony w śluzę załadowczą (3) z kurtyną gazową (4).

5. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że zespół reaktorów obejmuje 2 + 8, jednakowych reaktorów (2) i usytuowany jest na obwodzie jednego lub dwóch koncentrycznych względem siebie kół, w osi których usytuowana jest wieżowa chłodnica oparów (7).