PL235839B1 - Sposób otrzymywania wysokojakościowych frakcji węglowodorowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób termicznego rozkładu mieszaniny węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 pochodzących z reaktora rozkładu termicznego, w którym prowadzi się proces pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych w temperaturze od 420 do 450 st. C, charakteryzujący się tym, że mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 w fazie lotnej kieruje się do ogrzewanego, autonomicznego (niezwiązanego z układem frakcjonującym) reboliera/separatora, z którego następuje ewakuacja frakcji węglowodorowej od długości łańcucha od C1 do C24 w fazie lotnej, a pozostała frakcja węglowodorowa od długości łańcucha od C25 do C56 pozostaje w separatorze do czasu jej dalszej degradacji pod wpływem temperatury, przy czym w reboilerze/separatorze utrzymuje się temperaturę od 500 do 550 st C, korzystnie 550 st. C, natomiast temperaturę mieszaniny węglowodorów ewakuowanej z autonomicznego reboilera/separatora utrzymuje się w przedziale od 300 do 320 st. C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznego rozkładu i separacji mieszaniny węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 w fazie lotnej pochodzących z reaktora rozkładu, w temperaturze wyższej niż temperatura w reaktorze rozkładu, w ogrzewanym, autonomicznym (niezwiązanym z układem frakcjonującym) rebolierze/separatorze, z którego następuje ewakuacja frakcji węglowodorowej o długości łańcucha od C1 do C24 w fazie lotnej, a pozostała frakcja węglowodorowa o długości łańcucha od C25 do C56 pozostaje w separatorze do czasu jej dalszej degradacji pod wpływem temperatury.

Dotychczas opisane rozwiązania w zakresie termicznego rozkładu odpadowych tworzyw sztucznych prowadzą do wytworzenia szerokiej frakcji węglowodorowej, która pomimo szeregu atrakcyjnych cech technologicznych i użytkowych posiada niektóre parametry poniżej oczekiwań odbiorców i użytkowników (szczególnie w zakresie temperatury zapłonu i temperatury krzepnięcia). Opisany w zgłoszeniu sposób pozwala na otrzymywanie wysokojakościowych olejów opałowych, w wielu obszarach znacznie przewyższający stosowane dotychczas oleje opałowe. Przedmiotem wynalazku jest także urządzenie do realizacji tego sposobu.

W stanie techniki znane są sposoby przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych. Znany jest przykładowo z opisu patentowego PL178639 sposób przetwarzania starych i odpadowych tworzyw sztucznych, polegający na depolimeryzacji materiałów wsadowych do fazy przepompowalnej i lotnej. W procesie tym, po przeprowadzonej depolimeryzacji, fazę lotną rozdziela się na fazę gazową i kondensat, który poddaje się standardowej rafinacji, natomiast fazę pompowalną, po oddzieleniu fazy lotnej poddaje się uwodornieniu, zgazowaniu niskotemperaturowemu lub kombinacji tych procesów. Opisany sposób depolimeryzacji jest procesem katalitycznym, przebiegającym w warunkach burzliwego przepływu, w obecności gazu obojętnego, z dodatkiem rozpuszczalników odpadowych, zużytych olejów lub frakcji z rafinacji ropy naftowej.

Sposób ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, zwłaszcza poliolefinowych, prezentuje polskie zgłoszenie patentowe P.352341, według którego proces termokatalitycznej destrukcji prowadzi się w sposób ciągły, a uplastyczniony wsad formuje się w wymienniku w postać jednorodnego słupa rdzeniowego, opadającego grawitacyjnie, który od dołu upłynnia się i dozuje do reaktora (stabilizatora).

Inny wariant termokatalitycznego procesu destrukcji odpadowych tworzyw sztucznych podaje opis wynalazku PL191341, zgodnie z którym znany proces termodegradacji odpadów poliolefinowych prowadzi się w temperaturze 250-450°C w obecności katalizatora z grupy glinokrzemianów, z rozdzieleniem otrzymanych produktów na drodze frakcjonowanej kondensacji i zawróceniem do procesu gazowych produktów ubocznych stanowiących źródło ciepła. Wprowadzony do reaktora wsad w postaci stałej lub ciekłej, miesza się z olejem technologicznym w stosunku wagowym 100 - 1:1, zaś katalizator podaje się do reaktora w postaci zawiesiny w oleju technologicznym w ilości od 0,1 do 5% masowych w stosunku do ilości tworzywa. Z kolei wsad w formie zawiesiny zmielonych lub zgranulowanych odpadów stanowi od 1 do 20% masowych w stosunku do oleju technologicznego.

Sposób termodestrukcji odpadowych tworzyw sztucznych opisano w zgłoszeniu WO95/03375. Polega on na stopieniu tworzyw sztucznych przed wprowadzeniem ich do reaktora, gdzie następuje degradacja w temperaturze 400-550 st. C. Proponuje się powtórne wprowadzanie do reaktora frakcji niskowrzącej wydzielonej przez destylację z produktów rozkładu.

Niezwykle ciekawie prezentuje się sposób produkcji wysokiej jakości oleju napędowego z odpadowych tworzyw sztucznych opisany w zgłoszeniu IE86376. Polega on na tym, że frakcja ciężka węglowodorów jest odseparowywana od frakcji oleju napędowego w kolumnie próżniowej a następnie ciężką frakcję w fazie pompowalnej zawraca się do reaktora rozkładu w celu dalszej degradacji.

Pomimo wielu rozwiązań w obszarze zagospodarowania odpadów tworzyw sztucznych na drodze ich termicznego rozkładu, niewiele z nich są w stanie produkować wysokiej jakości paliwo - olej grzewczy lub napędowy. Do najistotniejszych problemów znanych rozwiązań należą problemy z separacją i frakcjonowaniem węglowodorów pochodzących z procesu degradacji odpadowych tworzyw sztucznych. W większości znanych rozwiązań w wyniku degradacji odpadowych tworzyw sztucznych otrzymuje się szeroką frakcję węglowodorową niespełniającą norm UE dla paliw, w tym dla oleju grzewczego ciężkiego i lekkiego, a co za tym idzie użyteczność takich paliw jest bardzo ograniczona a stosowanie niebezpieczne.

PL235 839 Β1

Celem wynalazku jest zatem dostarczenie ulepszonego sposobu termicznego przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, dzięki zastosowaniu autonomicznego reboilera/separatora, dzięki któremu możliwe jest otrzymanie wysokiej jakości oleju grzewczego w procesie pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych.

Przedmiotem wynalazku jest sposób termicznego rozkładu bez udziału tlenu mieszaniny węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 pochodzących z reaktora rozkładu, w którym odbywa się proces pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych w temperaturze od 420 do 450 st. C., polegający na tym, że mieszanina węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 w fazie lotnej korzystnie w temperaturze nie wyższej niż temperatura w reaktorze jest kierowana do ogrzewanego, autonomicznego (niezwiązanego z układem frakcjonującym) reboliera/separatora, z którego następuje ewakuacja frakcji węglowodorowej o długości łańcucha od C1 do C24 w fazie lotnej, a pozostała frakcja węglowodorowa o długości łańcucha od C25 do C56 pozostaje w separatorze do czasu jej dalszej degradacji pod wpływem temperatury. Temperatura w rebolierze/separatorze jest wyższa niż temperatura w reaktorze i wynosi od 500 do 550 st. C., korzystnie 550 st. C. Barierę dla węglowodorów o długości łańcucha od C25 do C56 stanowi zestaw pierścieni Rashiga lub Białeckiego i demistora w układzie separacyjnym reboilera. Stosowanie autonomicznego reboilera/separatora w procesie pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych umożliwia uzyskania mieszaniny węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C24, która może być dalej rozdzielona w prostej, atmosferycznej kolumnie frakcjonującej na dwie frakcje: 1) C1 do C9 oraz 2) C10 do C24. Frakcja C10 do C24 po schłodzeniu w układzie kondensacji jest olejem grzewczym/napędowym. Stosowanie autonomicznego reboilera/separatora jest rozwiązaniem korzystniejszym niż zawracania fazy ciekłej szerokiej mieszaniny węglowodorów po wstępnym ochłodzeniu do temp. 300-320 st. C. z uwagi na znacznie lepszą wydajność energetyczną i wysoką precyzję w separacji węglowodorów.

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania.

Przykład 1

Do reboilera/separatora podłączono strumień mieszaniny węglowodorów w fazie lotnej pochodzący z reaktora rozkładu, do którego wprowadzano surowiec o średnim składzie: 67% polietylenu, 18% polipropylenu, 5% polistyrenu, o temperaturze w punkcie wejścia do bocznej ściany reboilera pomiędzy 370 a 380 st. C. Reboiler podłączono do atmosferycznej kolumny frakcjonującej do której wprowadzono otrzymaną z autonomicznego reboilera/separatora mieszaninę węglowodorów. W ciągu 2 godzin pracy całej z kolumny frakcjonującej otrzymano jedną frakcję węglowodorową w postaci ciekłej, która została skierowana do chłodnicy rurowej i jedną w postaci gazowej, która została skierowana do układu kondensacji. Parametry ciekłej frakcji węglowodorowej były następujące:

Tabela 1

Parametr	Jednostka	Wartość
Gęstość w temp 15	kg/m3	820
Skład frakcyjny
<150°C	% v/v	0,2
>150°C	% v/v	99,8
95 % v/v destyluje do	st. C	338
Skład grupowy
węglowodory nasycone	% v/v	63,0
węglowodory nienasycone	% v/v	46,7
węglowodory aromatyczne	% v/v	0,3

Claims (2)

1. Sposób termicznego rozkładu mieszaniny węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 pochodzących z reaktora rozkładu termicznego, w którym prowadzi się proces pirolizy odpadowych tworzyw sztucznych w temperaturze od 420 do 450 st. C., znamienny tym, że mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C56 w fazie lotnej kieruje się do ogrzewanego, autonomicznego (niezwiązanego z układem frakcjonującym) reboliera/separatora, z którego następuje ewakuacja frakcji węglowodorowej o długości łańcucha od C1 do C24 w fazie lotnej, a pozostała frakcja węglowodorowa o długości łańcucha od C25 do C56 pozostaje w separatorze do czasu jej dalszej degradacji pod wpływem temperatury, przy czym w reboilerze/separatorze utrzymuje się temperaturę od 500 do 550 st. C., korzystnie 550 st. C., natomiast temperaturę mieszaniny węglowodorów ewakuowanej z autonomicznego reboilera/separatora utrzymuje się w przedziale od 300 do 320 st. C.

2. Sposób termicznego rozkładu mieszaniny węglowodorów wg zastrzeżenia 1, znamienny tym, że mieszaninę węglowodorów o długości łańcucha od C1 do C24, rozdziela się dalej w prostej, atmosferycznej kolumnie frakcjonującej na dwie frakcje: C1 do C9 oraz C10 do C24.