RU2655925C2 - Способ получения стирола из отходов полистирола - Google Patents

Способ получения стирола из отходов полистирола Download PDF

Info

Publication number
RU2655925C2
RU2655925C2 RU2016131020A RU2016131020A RU2655925C2 RU 2655925 C2 RU2655925 C2 RU 2655925C2 RU 2016131020 A RU2016131020 A RU 2016131020A RU 2016131020 A RU2016131020 A RU 2016131020A RU 2655925 C2 RU2655925 C2 RU 2655925C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polystyrene
temperature
reactor
waste
styrene
Prior art date
Application number
RU2016131020A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016131020A (ru
RU2016131020A3 (ru
Inventor
Ольга Анатольевна Пахманова
Константин Игоревич Дементьев
Тимур Ахметович Паланкоев
Сергей Вячеславович Антонов
Саламбек Наибович Хаджиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2016131020A priority Critical patent/RU2655925C2/ru
Publication of RU2016131020A publication Critical patent/RU2016131020A/ru
Publication of RU2016131020A3 publication Critical patent/RU2016131020A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2655925C2 publication Critical patent/RU2655925C2/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/22Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by depolymerisation to the original monomer, e.g. dicyclopentadiene to cyclopentadiene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/18Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material
    • C08J11/20Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with organic material by treatment with hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения стирола из отходов полистирола, включающему растворение отходов полистирола в органическом растворителе, введение полученного раствора в реактор и разложение полистирола в отсутствие катализатора при повышенной температуре и атмосферном давлении. Способ характеризуется тем, что в качестве органического растворителя используют легкий газойль каталитического крекинга или тяжелый газойль каталитического крекинга, или их смесь, полистирол растворяют в количестве 5-15 мас.% по отношению к исходному сырью при температуре 70-120°C, обеспечивающей полное растворение полистирола, разложение проводят в проточном реакторе при температуре 450-550°C, атмосферном давлении и объемной скорости подачи сырья в реактор 4-36 ч-1. Технический результат - обеспечение полной утилизации отходов полистирола, повышение выхода стирола - до 86 мас.%, снижение загрязнения окружающей среды отходами полистирола. 2 табл., 11 пр.

Description

Изобретение относится к области химии, а именно к химической переработке полимерных отходов, и может быть использовано в нефтепереработке и нефтехимии для утилизации отходов полистирола различных марок с получением из него стирола.
Актуальность и важность разработки эффективного способа переработки отходов полистирола определяется, с одной стороны, их широкой распространенностью, а с другой стороны, высокой стойкостью к разложению и гниению в условиях окружающей среды, в результате чего отходы полистирола постоянно накапливаются в окружающей среде.
Существующие методы утилизации отходов полистирола не получили широкого распространения. Вторичной переработке можно подвергать только технологические отходы производства полистирола (обрезки, лом), доля которых в общем объеме полистирольных отходов крайне мала, кроме того, качество вторичных изделий в результате переработки ухудшается, количество циклов вторичной переработки для полистирола ограничено. Сжигание наносит вред окружающей среде газообразными выбросами и выбросами аэрозолей, а также не сопровождается получением полезных продуктов.
Альтернативой этим методам являются способы термической и каталитической переработки полистирола с получением полезных продуктов. Одним из возможных подходов, с точки зрения экономии углеводородных ресурсов и бережного отношения к окружающей среде, является проведение декомпозиции полистирола в нефтяных фракциях, производимых промышленностью, с получением исходного мономера - стирола. Такой подход обладает рядом преимуществ:
- максимальным возвратом углеводородного сырья в производство полистирола;
- расширением ресурсной базы производства полистирола за счет отходов;
- удешевлением процесса производства полистирола за счет использования вторичного стирола, полученного из отходов;
- минимальными капитальными затратами на получение стирола;
- возможность интеграции процесса крупномасштабной переработки отходов полистирола на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.
Известно техническое решение, изложенное в заявке JP 11199875, которое состоит в том, что полистирол в измельченном или расплавленном виде подают в реактор автоклавного типа, где происходит реакция разложения при температуре 300-700°C и при пониженном давлении 20-100 мм рт. ст. После разложения пар отводят, конденсируют и подвергают разделению на стирол и более тяжелую часть. По окончании процесса из реактора выгружают остаточное масло, представляющее собой продукты осмоления полимера. Достигают выхода 49 мас.% стирола в расчете на исходный полимер.
Данный способ обладает рядом недостатков: полимер необходимо измельчать или расплавлять, что требует подвода энергии. Проведение реакции в автоклаве обуславливает периодичность процесса, что технически сложно и экономически невыгодно. Для проведения процесса требуется создание низкого давления, что достаточно трудоемко; наконец, выход стирола невысок.
Известно техническое решение, описанное в JP 2001335514. По нему разложение полистирола осуществляют в реакторе периодического действия в присутствии воды, взятой по отношению к полистиролу в 1÷50-кратном избытке, при температуре 200-550°C и давлении 250-400 атм в течение 0,1-60 мин. После реакции продукт выгружают и отделяют от воды. Выход стирола на полистирол достигает в этом случае 60 мас.%.
В этом способе также имеются недостатки, обусловленные как периодичностью процесса, так и необходимостью создания крайне высокого давления, что накладывает специальные требования на оборудование. Выход стирола при этом также невысок.
Известно техническое решение, описанное в патенте US 5072068. Согласно решению измельченный полистирол подается в пиролизатор, представляющий собой реактор автоклавного типа, в котором имеется катализатор, состоящий из оксидов металлов, в количестве 0,02-0,05 частей на 100 частей полистирола. Реакция разложения проводится ступенчато при температуре 250-500°C при подаче инертного газа (гелий, азот, диоксид углерода, пар) при использовании давления 0,13-2 атм. Пары из реактора улавливаются и конденсируются, выход стирола составляет 70-75 мас.% на введенный полистирол.
Помимо недостатков, присущих методам, изложенным выше (необходимость применения низкого давления, периодичность процесса), данный способ требует использования катализатора, что удорожает процесс. Кроме того, катализатор со временем дезактивируется, что обуславливает необходимость осуществления его регенерации.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения стирола из отходов полистирола, описанный в заявке JP 10298345, согласно которому полистирол растворяют в стироле в количестве до 50%, после чего в периодическом реакторе проводится разложение полистирола при температуре 330-380°C под высоким вакуумом. После разделения часть стирола может быть снова использована для растворения сырьевого полистирола. Выход мономера составляет до 80% на исходный полистирол.
Основным недостатком описанного решения является (помимо периодичности процесса и необходимости организации вакуума) использование стирола в качестве растворителя. Стирол как материал весьма дорог, обращение с ним затруднено из-за высокой склонности к полимеризации даже при комнатной температуре, что обуславливает трудности в эксплуатации оборудования и необходимость его периодической чистки.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка простого способа утилизации отходов полистирола, возможного для реализации в виде непрерывного процесса на существующих предприятиях нефтепереработки и нефтехимии, не требующего применения вакуума, сложного оборудования, катализатора и дорогих растворителей, и позволяющего осуществлять полную конверсию отходов полистирола с высоким выходом стирола.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения стирола из отходов полистирола, включающий растворение отходов полистирола в органическом растворителе, введение полученного раствора в реактор и разложение полистирола в отсутствие катализатора при повышенной температуре и атмосферном давлении, при этом в качестве органического растворителя используют легкий газойль каталитического крекинга или тяжелый газойль каталитического крекинга, или их смесь, полистирол растворяют в количестве 5-15 мас.% по отношению к исходному сырью при температуре 70-120°C, обеспечивающей полное растворение полистирола, разложение проводят в проточном реакторе при температуре 450-550°C, атмосферном давлении и объемной скорости подачи сырья в реактор 4-36 ч-1.
Предлагаемое техническое решение позволяет:
1) полностью утилизировать отходы полистирола;
2) получить дополнительно стирол в количестве до 86 мас.% на исходный полистирол,
3) снизить загрязнение окружающей среды отходами полистирола.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение, но никоим образом не ограничивают его.
Во всех примерах разложение раствора полистирола в нефтяной фракции проводят в реакторе проточного типа. В качестве органического растворителя используют нефтяные фракции - легкий и тяжелый газойли каталитического крекинга Московского НПЗ, а также их смеси. Характеристики нефтяных фракций приведены в таблице 1.
Figure 00000001
Пример 1.
В шприц-дозатор загружают сырье - тяжелый газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 110°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 4 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 2.
В шприц-дозатор загружают сырье - тяжелый газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 12,5 мас.% отходов полистирола при температуре 90°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 3.
В шприц-дозатор загружают сырье - тяжелый газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 80°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 475°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 4.
В шприц-дозатор загружают сырье - тяжелый газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 5 мас.% отходов полистирола при температуре 120°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 5.
В шприц-дозатор загружают сырье - легкий газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 15 мас.% отходов полистирола при температуре 120°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 16 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 6.
В шприц-дозатор загружают сырье - легкий газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 15 мас.% отходов полистирола при температуре 100°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 500°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 7.
В шприц-дозатор загружают сырье - легкий газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 15 мас.% отходов полистирола при температуре 80°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 450°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 8
В шприц-дозатор загружают сырье - легкий газойль каталитического крекинга, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 70°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 9
В шприц-дозатор загружают сырье - смесь легкого и тяжелого газойлей каталитического крекинга в соотношении 50:50, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 80°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 10
В шприц-дозатор загружают сырье - смесь легкого и тяжелого газойлей каталитического крекинга в соотношении 30:70, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 100°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 11
В шприц-дозатор загружают сырье - смесь легкого и тяжелого газойлей каталитического крекинга в соотношении 70:30, в котором предварительно растворяют 10 мас.% отходов полистирола при температуре 80°C, и вводят его в реактор. Осуществляют разложение полистирола при температуре 550°C, объемной скорости подачи сырья 36 ч-1 и атмосферном давлении. Результаты приведены в табл. 2.
Figure 00000002
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает экономически эффективную утилизацию отходов полистирола с возвращением углеводородного сырья (стирола) в производство полистирола с соответствующим увеличением сырьевой базы и может быть реализовано без применения сложного оборудования, дорогих растворителей и катализатора на существующих предприятиях нефтепереработки и нефтехимии.
Применение разрабатываемой технологии позволит решить проблему утилизации отходов полистирола с высокоселективным получением исходного мономера - стирола - успешно, и с наименьшими затратами, а также с одновременным улучшением экологической ситуации.

Claims (1)

  1. Способ получения стирола из отходов полистирола, включающий растворение отходов полистирола в органическом растворителе, введение полученного раствора в реактор и разложение полистирола в отсутствие катализатора при повышенной температуре и атмосферном давлении, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют легкий газойль каталитического крекинга или тяжелый газойль каталитического крекинга, или их смесь, полистирол растворяют в количестве 5-15 мас.% по отношению к исходному сырью при температуре 70-120°C, обеспечивающей полное растворение полистирола, разложение проводят в проточном реакторе при температуре 450-550°C, атмосферном давлении и объемной скорости подачи сырья в реактор 4-36 ч-1.
RU2016131020A 2016-07-28 2016-07-28 Способ получения стирола из отходов полистирола RU2655925C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131020A RU2655925C2 (ru) 2016-07-28 2016-07-28 Способ получения стирола из отходов полистирола

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016131020A RU2655925C2 (ru) 2016-07-28 2016-07-28 Способ получения стирола из отходов полистирола

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016131020A RU2016131020A (ru) 2018-02-01
RU2016131020A3 RU2016131020A3 (ru) 2018-04-26
RU2655925C2 true RU2655925C2 (ru) 2018-05-30

Family

ID=61174050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016131020A RU2655925C2 (ru) 2016-07-28 2016-07-28 Способ получения стирола из отходов полистирола

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655925C2 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1265189A1 (ru) * 1984-08-15 1986-10-23 Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева Способ мономеризации полимерных отходов производства стирола и полистирола и устройство дл его осуществлени
JPH0873647A (ja) * 1994-08-31 1996-03-19 Shizuoka Univ ポリスチレンからスチレンを回収するための方法
RU2355675C2 (ru) * 2003-06-03 2009-05-20 Рем Гмбх Унд Ко.Кг Способ и устройство для деполимеризации

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1265189A1 (ru) * 1984-08-15 1986-10-23 Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева Способ мономеризации полимерных отходов производства стирола и полистирола и устройство дл его осуществлени
JPH0873647A (ja) * 1994-08-31 1996-03-19 Shizuoka Univ ポリスチレンからスチレンを回収するための方法
RU2355675C2 (ru) * 2003-06-03 2009-05-20 Рем Гмбх Унд Ко.Кг Способ и устройство для деполимеризации

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016131020A (ru) 2018-02-01
RU2016131020A3 (ru) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Putra et al. A review of microwave pyrolysis as a sustainable plastic waste management technique
Pedersen et al. Improving the circular economy via hydrothermal processing of high-density waste plastics
JP7130632B2 (ja) 種々のスチームクラッカ構成を使用する、混合プラスチックからの高価値化学物質の最大化
Wong et al. Conversion of low density polyethylene (LDPE) over ZSM-5 zeolite to liquid fuel
Lopez et al. Influence of tire formulation on the products of continuous pyrolysis in a conical spouted bed reactor
WO2018224482A1 (de) Recyclingverfahren für styrol-haltige kunststoffabfälle
Lopez-Urionabarrenechea et al. Upgrading of chlorinated oils coming from pyrolysis of plastic waste
Abdul-Raouf et al. Thermochemical recycling of mixture of scrap tyres and waste lubricating oil into high caloric value products
Kaminsky et al. Olefins from wastes
US11613623B2 (en) Catalytic pyrolysis of polystyrene into aromatic rich liquid product using spherical catalyst
Ma et al. Influence of zeolites and mesoporous catalysts on catalytic pyrolysis of brominated acrylonitrile–butadiene–styrene (Br-ABS)
Sogancioglu et al. Investigation of the effect of polystyrene (PS) waste washing process and pyrolysis temperature on (PS) pyrolysis product quality
Lee Pyrolysis of waste polystyrene and high-density polyethylene
KR100265273B1 (ko) 폐플라스틱의 유화방법 및 장치
Rajmohan et al. Perspectives on bio-oil recovery from plastic waste
RU2655925C2 (ru) Способ получения стирола из отходов полистирола
RU2522615C2 (ru) Способ совместной переработки нефтяных фракций и полимерных отходов
Barbooti Thermogravimetric and pyrolytic investigations on scrap tires
Costa et al. Validation of the application of the pyrolysis process for the treatment and transformation of municipal plastic wastes
JP5111246B2 (ja) プラスチックの処理方法
JP2007291281A (ja) プラスチックの処理方法
CN114507541B (zh) 一种废塑料制备低碳烯烃的方法和系统
KR100759583B1 (ko) 폐플라스틱의 유화방법 및 이 방법을 위한 반응기
Sarker et al. Hydrocarbon Compounds Fuel Recover from LDPE/HDPE/PP/PS Waste Plastics Mixture Using Zinc Oxide Catalyst
Rashid et al. Fuel oil and home heating oil produce from polystyrene and polypropylene waste plastics mixture