PL214388B1 - Sposób uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych oraz instalacja do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214388 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 384674 ^{(51) Int.Cl.}

C10G 1/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 12.03.2008

Sposób uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych oraz instalacja do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	TYLISZ JAN, Kazimierz Biskupi, PL
14.09.2009 BUP 19/09	(72) Twórca(y) wynalazku:
	JAN TYLISZ, Kazimierz Biskupi, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.07.2013 WUP 07/13	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Antoni Cieszkowski

PL 214 388 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, zwłaszcza z odpadów poliolefinowych, a także instalacja do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych.

Z polskiego opisu patentowego nr 191 891 znany jest sposób otrzymywania paliw ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, zwłaszcza odpadów poliolefinowych, a także urządzenie do otrzymywania tym sposobem paliw ciekłych. Znany sposób polega na tym, że odpady poddaje się dwufazowemu rozkładowi termicznemu, stapiając je w temperaturze ponad 300°C z zastosowaniem krakingu. Gazowe produkty reakcji doprowadza się do nadciśnieniowej kolumny rektyfikacyjnej, skąd po wzbogaceniu w lotne składniki są kierowane do deflegmatora. Powstający w nim kondensat lżejszych frakcji benzynowych jest częściowo odprowadzany jako produkt gotowy, a częściowo jest zawracany do kolumny jako jej orosienie. Orosienie to spływa w dół kolumny i po wzbogaceniu w cięższe składniki jest częściowo odbierane z jej środkowej części jako lżejsza frakcja oleju opałowego, a pozostałą część orosienia zawraca się u dołu kolumny do zbiornika z filtrem lub odbiera się jako produkt gotowy. Nie skraplające się w deflegmatorze gazy są kierowane do palników. Skroplone produkty najcięższej frakcji o najwyższej temperaturze wrzenia gromadzą się w dolnej części kolumny, po czym ich strumień jest zawracany do zbiornika z filtrem, do którego również doprowadza się strumień stopionego polimeru. Oba strumienie miesza się z sobą, przy czym filtr zatrzymuje zanieczyszczenia lżejsze od stopionego polimeru, natomiast cięższe zanieczyszczenia opadają na dno tego zbiornika.

Z kolei urządzenie do otrzymywania paliw ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, znane z polskiego opisu patentowego nr 191 891, składa się zasadniczo z topielnika odpadów, zbiornika z filtrem do usuwania zanieczyszczeń, z reaktora rurowego, który jest wypełniony katalizatorem i wyposażony w pojemnik na osypujące się pyły, z kolumny rektyfikacyjnej oraz deflegmatora. Wylot topielnika jest przyłączony do zbiornika z filtrem, wylot tego zbiornika ma połączenie z reaktorem rurowym, natomiast wylot reaktora jest przyłączony do dolnej części kolumny rektyfikacyjnej, która łączy się rurociągiem powrotnym ze zbiornikiem wyposażonym w filtr. Szczytowa część kolumny rektyfikacyjnej ma połączenie z deflegmatorem.

Sposób uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, według którego lotne produkty depolimeryzacji tych odpadów, powstałe w wyniku ich rozkładu termicznego, poddaje się co najmniej jednostopniowemu procesowi destylacji w wieży destylacyjnej, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że obróbkę produktów depolimeryzacji odpadów prowadzi się dwustopniowo w wieży destylacyjnej, utworzonej z dwóch kolumn płucząco-chłodzących. Do kolumny pierwszego stopnia doprowadza się opary mieszaniny węglowodorów o temperaturze od 330 do 360°C i ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego oraz dokonuje się w niej kondensacji oparów wrzących w temperaturze powyżej 280°C, a ponadto wytrąca się w tej kolumnie zanieczyszczenia stałe, porwane wraz z oparami z procesu depolimeryzacji, po czym kondensat tej mieszaniny węglowodorów kieruje się do ponownej, głębszej depolimeryzacji. Oczyszczone opary o temperaturze około 280°C poddaje się dalszemu schładzaniu w celu wytworzenia średniej frakcji węglowodorów w fazie ciekłej i lotnej o temperaturze wrzenia od 160 do 370°C. Następnie, obie fazy tej frakcji o temperaturze około 160°C doprowadza się do kolumny drugiego stopnia i poddaje się w niej działaniu pary wodnej o temperaturze powyżej 120°C, która wydmuchuje na szczyt tej kolumny lotną, lekką frakcję węglowodorów o temperaturze wrzenia od 120 do 200°C. Część powstałego w tej kolumnie kondensatu średniej frakcji węglowodorów kieruje się jako orosienie do zraszaczy, umieszczonych w kolumnie pierwszego stopnia, a drugą część schładza się do temperatury około 40°C i w postaci produktu gotowego odprowadza się do zbiornika magazynowego. Lekką frakcję węglowodorów, porwaną przez parę wodną, ponownie schładza się w kolumnie drugiego stopnia, zaś powstały kondensat frakcji lekkiej również odprowadza się do zbiornika magazynowego. Gazowe, nie skondensowane pozostałości frakcji lekkiej poddaje się spaleniu.

Instalacja do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, wyposażona w urządzenia do depolimeryzacji odpadów drogą ich rozkładu termicznego oraz wieżę do destylacji lotnych produktów procesu depolimeryzacji, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wieża destylacyjna składa się z dwóch funkcjonalnie powiązanych z sobą kolumn płucząco-chłodzących pierwszego i drugiego stopnia oraz zespołu dodatkowych chłodnic. W korzystnym rozwiązaniu instalacji według wynalazku kolumna pierwszego stopnia posiada pakietowe wypełnienie, utworzone z pierścieni Białeckiego, dwie dysze zraszające, umieszczone nad i pod pakietowym wypełnieniem, a także

PL 214 388 B1 odkraplacz, usytuowany w szczytowej części tej kolumny. Kolumna drugiego stopnia również posiada wypełnienie pakietowe, utworzone z pierścieni Białeckiego, w szczytowej części ma chłodnicę o charakterze deflegmatora, a jej dolną część stanowi kub dla gromadzenia kondensatu średniej frakcji węglowodorów. Dolna część kolumny pierwszego stopnia ma połączenie z krakerami do termicznej destrukcji odpadów, a jej szczytowa część ma połączenie z kolumną drugiego stopnia za pośrednictwem chłodnic. Szczytowa część kolumny drugiego stopnia posiada odprowadzenie dla kondensatu lekkiej frakcji węglowodorów, a także dla nieskondensowanych gazów, które są kierowane do spalenia w krakerach. Wylot kuba tej kolumny ma połączenie ze zbiornikiem magazynowym za pośrednictwem chłodnicy.

Dzięki zastosowaniu rozwiązań według wynalazku wszelkie mechaniczne zanieczyszczenia oparów są wytrącane w kolumnie pierwszego stopnia, zaś w skład produktów gotowych nie wchodzą mało przydatne frakcje ciężkie o temperaturze wrzenia powyżej 370°C, które są zawracane do powtórnego krakingu.

Przedmiot wynalazku jest ukazany w przykładzie wykonawczym na schemacie, który przedstawia w uproszczeniu instalację do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych.

Instalacja według wynalazku jest wyposażona w wieżę destylacyjną, która składa się z dwóch kolumn płucząco-chłodzących 1 i 2 oraz zespołu dodatkowych chłodnic 3, 4, 5 i 6. Kolumna 1, stanowiąca pierwszy stopień obróbki lotnych produktów depolimeryzacji odpadów, służy przede wszystkim do schładzania oparów węglowodorów do stałej temperatury około 280°C, do wytrącania z nich stałych zanieczyszczeń mechanicznych oraz do skraplania frakcji wrzących w temperaturze powyżej 370°C. Kolumna 1 posiada dwie warstwy pakietowego wypełnienia 7, z których każda jest utworzona z pierścieni Białeckiego „25” o wysokości 1,5 m. Dolna część kolumny 1 ma połączenie z nie pokazanymi na schemacie krakerami, służącymi do termicznej destrukcji odpadów. Powyżej oraz poniżej wypełnienia 7 są umieszczone dysze zraszające 8. W szczytowej części kolumny 1 jest usytuowany odkraplacz 9. Kolumna 2, stanowiąca drugi stopień obróbki lotnych produktów depolimeryzacji odpadów, służy do ich dalszej destylacji. Kolumna ta posiada dwa pakietowe wypełnienia 7, umieszczone jedno nad drugim i utworzone z pierścieni Białeckiego „25” o wysokości 1,5 m. W szczytowej części kolumny 2 znajduje się chłodnica 5, spełniająca funkcję deflegmatora. W dolnej części kolumny 2 jest utworzony kub 10, w którym gromadzi się kondensat średniej frakcji węglowodorów. Górna część kolumny 1 jest połączona ze środkową częścią kolumny 2 za pośrednictwem dwóch chłodnic 3, 4. Szczytowa część kolumny 2 posiada odprowadzenie 11 dla kondensatu lekkiej frakcji węglowodorów, a także dla jej nieskondensowanych oparów. Wylot 12 kuba 10 ma połączenie ze zbiornikiem magazynowym 13 poprzez chłodnicę 6. Lotne produkty depolimeryzacji odpadów o temperaturze od 330 do 360°C i ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego, które powstają w nie pokazanych krakerach, doprowadza się do kolumny 1, w której następuje kondensacja oparów mieszaniny węglowodorów wrzących w temperaturze powyżej 280°C. Kondensat mieszaniny tych węglowodorów zawraca się do ponownej, głębszej depolimeryzacji w nie pokazanych krakerach. Pod wpływem procesu zraszania w kolumnie 1 dochodzi do wytrącenia zanieczyszczeń stałych, które zostały porwane wraz z oparami produktów depolimeryzacji z nie pokazanych krakerów. Oczyszczone oraz wstępnie schłodzone opary węglowodorów o temperaturze około 280°C poddaje się dalszemu schładzaniu w chłodnicach 3 i 4 w celu wytworzenia średniej frakcji węglowodorów o temperaturze wrzenia od 160 do 370°C. Frakcja ta, po osiągnięciu temperatury około 160°C oraz częściowej kondensacji, jest doprowadzana do kolumny 2, w której poddaje się ją działaniu pary wodnej o temperaturze powyżej 120°C, wprowadzanej pod dolny pakiet wypełnienia 7. Para wodna wydmuchuje na szczyt kolumny 2 lotną, lekką frakcję węglowodorów o temperaturze wrzenia od 120 do 200°C w celu osiągnięcia pożądanej temperatury zapłonu ciekłej frakcji średniej. Lekka frakcja węglowodorów ulega ponownemu schłodzeniu w chłodnicy 5 na szczycie kolumny 2, a powstały kondensat tej frakcji odprowadza się jako produkt gotowy do zbiornika magazynowego 14. Gazowe, nieskondensowane pozostałości frakcji lekkiej są kierowane do spalenia w nie pokazanych palnikach krakerów. Część kondensatu średniej frakcji węglowodorów, powstałego w kolumnie 2, jest zawracana do dysz zraszających 8 w kolumnie 1. Drugą część kondensatu gromadzi się w kubie 10, po czym schładza się ją w chłodnicy 6 do temperatury około 40°C i odprowadza do zbiornika magazynowego 13 jako produkt gotowy.

Produktami końcowymi procesów prowadzonych sposobem według wynalazku są dwie zróżn icowane frakcje węglowodorów ciekłych, w tym lekka frakcja benzynowa o temperaturze wrzenia od 120 do 200°C oraz średnia frakcja olejowa o temperaturze wrzenia od 170 do 360°C. Frakcja lekka

PL 214 388 B1 znajduje zastosowanie przede wszystkim jako komponent zmywaczy i rozpuszczalników, natomiast frakcja średnia może być wykorzystywana jako substytut albo komponent oleju opałowego.

Wykaz oznaczeń

1	- kolumna
2	- kolumna
3	- chłodnica
4	- chłodnica
5	- chłodnica
6	- chłodnica
7	- wypełnienie
8	- dysza zraszająca
9	- odkraplacz
10	- kub
11	- odprowadzenie
12	- wylot kuba
13	- zbiornik
14	- zbiornik

Zastrzeżenia patentowe

Claims (3)

1. Sposób uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, według którego lotne produkty depolimeryzacji tych odpadów, powstałe w wyniku ich rozkładu termicznego, poddaje się co najmniej jednostopniowemu procesowi destylacji w wieży destylacyjnej, znamienny tym, że obróbkę produktów depolimeryzacji odpadów prowadzi się dwustopniowo w wieży destylacyjnej, utworzonej z dwóch kolumn płucząco-chłodzących, przy czym do kolumny pierwszego stopnia doprowadza się opary mieszaniny węglowodorów o temperaturze od 330 do 360°C i ciśnieniu zbliżonym do atmosferycznego oraz dokonuje się w niej kondensacji oparów wrzących w temperaturze powyżej 280°C, a ponadto wytrąca się w tej kolumnie zanieczyszczenia stałe, porwane wraz z oparami z procesu depolimeryzacji, po czym kondensat tej mieszaniny węglowodorów kieruje się do ponownej, głębszej depolimeryzacji, natomiast oczyszczone opary o temperaturze około 280°C poddaje się dalszemu schładzaniu w celu wytworzenia średniej frakcji węglowodorów w fazie ciekłej i lotnej o temperaturze wrzenia od 160 do 370°C, a następnie obie fazy tej frakcji o temperaturze około 160°C doprowadza się do kolumny drugiego stopnia i poddaje się w niej działaniu pary wodnej o temperaturze powyżej 120°C, która wydmuchuje na szczyt tej kolumny lotną, lekką frakcję węglowodorów o temperaturze wrzenia od 120 do 200°C, po czym część powstałego w tej kolumnie kondensatu średniej frakcji węglowodorów kieruje się jako orosienie do zraszaczy, umieszczonych w kolumnie pierwszego stopnia, a drugą część schładza się do temperatury około 40°C i w postaci produktu gotowego odprowadza się do zbiornika magazynowego, natomiast lekką frakcję węglowodorów, porwaną przez parę wodną, ponownie schładza się w kolumnie drugiego stopnia, po czym powstały kondensat frakcji lekkiej również odprowadza się do zbiornika magazynowego, a gazowe, nieskondensowane pozostałości frakcji lekkiej poddaje się spaleniu.

2. Instalacja do uzyskiwania węglowodorów ciekłych z odpadów tworzyw sztucznych, wyposażona w urządzenia do depolimeryzacji odpadów drogą ich rozkładu termicznego i wieżę do destylacji lotnych produktów procesu depolimeryzacji, znamienna tym, że wieża destylacyjna składa się z dwóch funkcjonalnie połączonych z sobą kolumn płucząco-chłodzących (1, 2) pierwszego i drugiego stopnia oraz z zespołu dodatkowych chłodnic (3, 4, 5, 6).

3. Instalacja według zastrz. 2, znamienna tym, że kolumna (1) pierwszego stopnia posiada pakietowe wypełnienie (7), utworzone z pierścieni Białeckiego, dwie dysze zraszające (8), umieszczone nad i pod pakietowym wypełnieniem (7), a także odkraplacz (9), usytuowany w szczytowej części tej kolumny, natomiast kolumna (2) drugiego stopnia również posiada wypełnienie pakietowe (7), utworzone z pierścieni Białeckiego, w górnej części ma chłodnicę (5) o charakterze deflegmatora, a jej dolną część stanowi kub (10) dla gromadzenia kondensatu średniej frakcji węglowodorów, przy czym dolna część kolumny (1) pierwszego stopnia ma połączenie z krakerami, a jej szczytowa część ma połączenie z kolumną (2) drugiego stopnia za pośrednictwem chłodnic (3, 4), natomiast szczytowa część kolumny (2) drugiego stopnia posiada odprowadzenie (11) dla kondensatu lekkiej frakcji węgloPL 214 388 B1 wodorów oraz nieskondensowanych gazów, które są kierowane do spalenia w krakerach, zaś wylot (12) jej kuba (10) ma połączenie ze zbiornikiem magazynowym (13) za pośrednictwem chłodnicy (6).

Rysunek