RU2789298C1 - Method and device for production of hydrocarbons of polymer waste - Google Patents
Method and device for production of hydrocarbons of polymer waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789298C1 RU2789298C1 RU2021127920A RU2021127920A RU2789298C1 RU 2789298 C1 RU2789298 C1 RU 2789298C1 RU 2021127920 A RU2021127920 A RU 2021127920A RU 2021127920 A RU2021127920 A RU 2021127920A RU 2789298 C1 RU2789298 C1 RU 2789298C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- polymer
- catalyst
- reactor
- waste
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Изобретение относится к способу получения углеводородов из полимерных отходов посредством каталитического крекинга полимерсодержащей смеси с предварительным получением из полимерных отходов полимерсодержащей смеси, содержащей раствор целевого полимера в смеси жидких углеводородов.The invention relates to a method for producing hydrocarbons from polymeric wastes by means of catalytic cracking of a polymer-containing mixture with preliminary production of a polymer-containing mixture from polymeric wastes containing a solution of the target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Ввиду большого количества полимерных отходов, в настоящее время остро стоит вопрос переработки полимерных отходов во избежание загрязнения окружающей среды. Также, является желательным получать из полимерных отходов продукты, которые могут быть в дальнейшем использованы в различных областях техники.Due to the large amount of polymer waste, the issue of processing polymer waste is currently acute in order to avoid environmental pollution. It is also desirable to obtain products from polymer waste that can be further used in various fields of technology.
Из патента US4175211 (МПК C07С 3/26, опубл. 20.11.1979) известен способ переработки полимерных отходов, включающий расплавление полимерных отходов в присутствии тяжелого рециклового газойля с последующим каталитическим крекингом с использованием дисперсного катализатора. Одним из недостатков данного способа является отсутствие эффективного отделения целевых полимеров от нецелевых продуктов. Еще одним недостатком способа согласно уровню техники, является необходимость проведения каталитического крекинга при высоких температурах, что приводит к существенно повышенным требованиям к энергетике процесса и к пониженному выходу конечного коммерческого продукта. Следующим недостатком данного способа является прямая загрузка дисперсного катализатора в виде частиц в реактор каталитического крекинга, при которой неизбежны потери катализатора, связанные с его уносом технологическими потоками, что требует большего расхода катализатора и, в целом, негативно сказывается на общей эффективности процесса.From patent US4175211 (IPC
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В основу изобретения положена задача создания такого способа получения углеводородов из полимерных отходов, который за счет эффективного отделения целевых полимеров от нецелевых продуктов и за счет использования катализатора, обеспечивающего возможность проводить каталитический крекинг при пониженных температурах, позволяет существенным образом снизить требования к энергетике процесса и увеличить выход конечного коммерческого продукта. The invention is based on the task of creating such a method for producing hydrocarbons from polymer waste, which, due to the effective separation of target polymers from non-target products and through the use of a catalyst that makes it possible to carry out catalytic cracking at low temperatures, can significantly reduce the energy requirements of the process and increase the yield final commercial product.
Одним из технических результатов настоящего изобретения является обеспечение способа получения углеводородов из полимерных отходов с высокой эффективностью, в частности, за счет конверсии полимеров, содержащихся в полимерных отходах.One of the technical results of the present invention is to provide a process for producing hydrocarbons from waste polymers with high efficiency, in particular by converting polymers contained in waste polymers.
Другим техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение эффективного использования катализатора при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси.Another technical result of the present invention is to ensure efficient use of the catalyst in the catalytic cracking of a polymer-containing mixture.
Еще одним техническим результатом настоящего изобретения является эффективная очистка/отбор целевых полимеров из полимерных отходов.Another technical result of the present invention is the efficient purification/selection of target polymers from polymer waste.
Указанная задача решается, а технические результаты достигаются посредством способа получения углеводородов из полимерных отходов по настоящему изобретению.This problem is solved, and the technical results are achieved by means of a method for producing hydrocarbons from polymer waste according to the present invention.
Настоящее изобретение относится к способу получения углеводородов из полимерных отходов, включающему:The present invention relates to a process for producing hydrocarbons from polymeric waste, including:
а) нагрев предварительно измельченных полимерных отходов в присутствии смеси жидких углеводородов до температуры, достаточной для перехода по меньшей мере одного целевого полимера из полимерных отходов в раствор, но меньшей температуры перехода в раствор остальных компонентов полимерных отходов, для получения полимерсодержащей смеси, содержащей раствор по меньшей мере одного целевого полимера в смеси жидких углеводородов;a) heating the pre-crushed polymer waste in the presence of a mixture of liquid hydrocarbons to a temperature sufficient to transfer at least one target polymer from the polymer waste into solution, but lower than the transition temperature into the solution of the remaining components of the polymer waste, to obtain a polymer-containing mixture containing a solution of at least at least one target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons;
б) каталитический крекинг полимерсодержащей смеси в присутствии находящегося в ультрадисперсном состоянии катализатора при температуре по меньшей мере 360ºС с получением смеси жидких и газообразных углеводородов.b) catalytic cracking of a polymer-containing mixture in the presence of a catalyst in an ultrafine state at a temperature of at least 360°C to obtain a mixture of liquid and gaseous hydrocarbons.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором целевой полимер представляет собой полиолефин.In one embodiment, a process is provided wherein the target polymer is a polyolefin.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором температуру перехода фракций полимерных отходов, содержащих полиэтилен, полипропилен, в жидкую фазу поддерживают в интервале от 200 до 250 ºС.According to one embodiment, a method is proposed in which the transition temperature of polymeric waste fractions containing polyethylene, polypropylene into the liquid phase is maintained in the range from 200 to 250 ºС.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором нерастворенные примеси содержат, фтор и азотсодержащие соединения.According to one embodiment, a process is provided wherein the undissolved impurities comprise fluorine and nitrogen containing compounds.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, дополнительно включающий фильтрацию и/или сепарацию полимерсодержащей смеси до ее подачи на стадию каталитического крекинга с отделением от нее остальных фракций полимерных отходов, содержащих механические и нерастворенные в смеси жидких углеводородов примеси.According to one embodiment, a method is proposed that additionally includes filtering and/or separating the polymer-containing mixture before it is fed to the catalytic cracking stage with separation from it of the remaining fractions of polymer waste containing mechanical and undissolved impurities in the mixture of liquid hydrocarbons.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором катализатор получен диспергированием в гомогенизаторе предшественника катализатора в смеси жидких углеводородов, причем предшественник представляет собой металлоорганическое соединение. В одном из вариантов осуществления смесь жидких углеводородов может представлять собой смесь жидких углеводородов с этапа б). According to one embodiment, a process is provided wherein the catalyst is prepared by dispersing in a homogenizer a catalyst precursor in a mixture of liquid hydrocarbons, the precursor being an organometallic compound. In one embodiment, the liquid hydrocarbon mixture may be the liquid hydrocarbon mixture from step b).
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором металлорганическое соединение выбрано из группы, состоящей из металлсодержащих солей С16-С32 карбоновых кислот и их смесей, причем металл выбран из группы, состоящей из никеля, кобальта, молибдена.In one embodiment, a method is provided wherein the organometallic compound is selected from the group consisting of metal salts of C16-C32 carboxylic acids and mixtures thereof, wherein the metal is selected from the group consisting of nickel, cobalt, molybdenum.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором катализатор имеет размер частиц менее 8 ангстрем.In one embodiment, a process is provided wherein the catalyst has a particle size of less than 8 angstroms.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором полиолефин представляет собой полиэтилен или полипропилен.In one embodiment, a process is provided wherein the polyolefin is polyethylene or polypropylene.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, дополнительно содержащий этап в) возврат по меньшей мере части смеси жидких углеводородов, полученных на этапе б), на этап а).According to one embodiment, a method is provided further comprising step c) returning at least a portion of the mixture of liquid hydrocarbons obtained in step b) to step a).
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе б) обеспечивают контур рециркуляции полимерсодержащей смеси с внесенным катализатором.According to one embodiment, a method is provided wherein in step b) a catalyst-laden polymer-containing mixture recirculation loop is provided.
Настоящее изобретение также относится к способу выделения целевого полимера из полимерных отходов, включающий:The present invention also relates to a method for isolating a target polymer from waste polymer, comprising:
а) обеспечение измельченных полимерных отходов,a) providing shredded polymer waste,
б) нагрев измельченных полимерных отходов в присутствии смеси жидких углеводородов до температуры, достаточной для перехода по меньшей мере одного целевого полимера из полимерных отходов в раствор, но меньшей температуры перехода в раствор остальных компонентов полимерных отходов, с получением полимерсодержащей смеси, содержащей раствор по меньшей мере одного целевого полимера в смеси жидких углеводородов.b) heating the crushed polymer waste in the presence of a mixture of liquid hydrocarbons to a temperature sufficient to transfer at least one target polymer from the polymer waste into solution, but lower than the transition temperature into the solution of the remaining components of the polymer waste, to obtain a polymer-containing mixture containing a solution of at least one target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором смесь жидких углеводородов представляет собой смесь жидких углеводородов, полученную в результате каталитического крекинга полимерсодержащей смеси.In one embodiment, a process is provided wherein the liquid hydrocarbon mixture is a liquid hydrocarbon mixture resulting from the catalytic cracking of a polymer-containing mixture.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, дополнительно включающий фильтрацию и/или сепарацию полимерсодержащей смеси с отделением от нее остальных фракций полимерных отходов, содержащих механические и нерастворенные в смеси жидких углеводородов примеси.According to one embodiment, a method is proposed that additionally includes filtering and/or separating a polymer-containing mixture with separation from it of the remaining fractions of polymer waste containing mechanical and undissolved impurities in a mixture of liquid hydrocarbons.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором смесь жидких углеводородов представляет собой тяжелые углеводородные фракции, получаемые при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси.According to one embodiment, a process is provided wherein the liquid hydrocarbon mixture is a heavy hydrocarbon fraction obtained by catalytically cracking a polymer-containing mixture.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором целевой полимер представляет собой полиолефин.In one embodiment, a process is provided wherein the target polymer is a polyolefin.
Далее, настоящее изобретение относится к способу каталитического крекинга полимерсодержащей смеси, полученной из полимерных отходов, способ включает:Further, the present invention relates to a method for catalytically cracking a polymer-containing mixture obtained from polymer waste, the method includes:
а) обеспечение полимерсодержащей смеси, содержащей по меньшей мере один полимер,a) providing a polymer-containing mixture containing at least one polymer,
б) каталитический крекинг полимерсодержащей смеси в присутствии находящегося в ультрадисперсном состоянии катализатора при температуре по меньшей мере 360ºС с получением смеси жидких и газообразных углеводородов,b) catalytic cracking of a polymer-containing mixture in the presence of a catalyst in an ultrafine state at a temperature of at least 360ºС to obtain a mixture of liquid and gaseous hydrocarbons,
причем катализатор получен диспергированием в гомогенизаторе предшественника катализатора в смеси жидких углеводородов.moreover, the catalyst is obtained by dispersion in the homogenizer of the catalyst precursor in a mixture of liquid hydrocarbons.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором смесь жидких углеводородов представляет собой смесь жидких углеводородов, полученную в результате каталитического крекинга полимерсодержащей смеси.In one embodiment, a process is provided wherein the liquid hydrocarbon mixture is a liquid hydrocarbon mixture resulting from the catalytic cracking of a polymer-containing mixture.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором смесь жидких углеводородов представляет собой тяжелые углеводородные фракции, получаемые при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси.According to one embodiment, a process is provided wherein the liquid hydrocarbon mixture is a heavy hydrocarbon fraction obtained by catalytically cracking a polymer-containing mixture.
Согласно одному варианту осуществления предложен способ, дополнительно включающий контур рециркуляции полимерсодержащей смеси с внесенным катализатором.According to one embodiment, a method is provided, further comprising a catalyst-loaded polymer mixture recycle loop.
Также, настоящее изобретение относится к устройству получения углеводородов из полимерных отходов, включающему:Also, the present invention relates to a device for producing hydrocarbons from polymer waste, including:
реактор-смеситель, выполненный с возможностью нагрева предварительно измельченных полимерных отходов в присутствии смеси жидких углеводородов до температуры, достаточной для перехода по меньшей мере одного целевого полимера из полимерных отходов в раствор, но меньшей температуры перехода в раствор остальных компонентов полимерных отходов, для получения полимерсодержащей смеси, содержащей раствор по меньшей мере одного целевого полимера в смеси жидких углеводородов,a mixing reactor configured to heat pre-crushed polymer waste in the presence of a mixture of liquid hydrocarbons to a temperature sufficient to transfer at least one target polymer from polymer waste to solution, but lower than the transition temperature of the remaining components of polymer waste into solution, to obtain a polymer-containing mixture containing a solution of at least one target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons,
реактор-испаритель, выполненный с возможностью приема полимерсодержащей смеси из реактора-смесителя и проведения каталитического крекинга полимерсодержащей смеси в присутствии находящегося в ультрадисперсном состоянии катализатора при температуре по меньшей мере 360ºС с получением смеси жидких и газообразных углеводородов, иan evaporator reactor configured to receive a polymer-containing mixture from a mixing reactor and conduct catalytic cracking of the polymer-containing mixture in the presence of a catalyst in an ultrafine state at a temperature of at least 360 ° C to obtain a mixture of liquid and gaseous hydrocarbons, and
гомогенизатор, выполненный с возможностью диспергирования предшественника катализатора в смеси жидких углеводородов для подачи в реактор-испаритель.a homogenizer configured to disperse the catalyst precursor in a mixture of liquid hydrocarbons to be fed to the evaporator reactor.
Согласно одному варианту осуществления предложено устройство, дополнительно включающее фильтр и/или первый сепаратор, выполненные с возможностью приема полимерсодержащей смеси из реактора-смесителя и отделения от нее примесей.According to one embodiment, a device is provided, further comprising a filter and/or a first separator configured to receive a polymer-containing mixture from a mixing reactor and separate impurities from it.
Согласно одному варианту осуществления предложено устройство, дополнительно включающее теплообменник, выполненный с возможностью приема полимерсодержащей смеси из реактора-смесителя с обеспечением ее дополнительного нагрева. Теплообменник выполнен с возможностью приема паро-газовой смеси из реактора-испарителя с обеспечением ее охлаждения.According to one embodiment, a device is provided, further including a heat exchanger configured to receive a polymer-containing mixture from a reactor-mixer to provide additional heating. The heat exchanger is configured to receive the vapor-gas mixture from the reactor-evaporator to ensure its cooling.
Согласно одному варианту осуществления предложено устройство, дополнительно включающее печь огневого нагрева, выполненную с возможностью приема полимерсодержащей смеси с внесенным катализатором, причем в устройстве обеспечен контур рециркуляции полимерсодержащей смеси с внесенным катализатором из реактора-испарителя в печь огневого нагрева и обратно в реактор-испаритель.According to one embodiment, a device is provided further comprising a fired heating furnace configured to receive a catalyst-loaded polymer-containing mixture, wherein the device is provided with a recirculation circuit of the catalyst-loaded polymer-containing mixture from the evaporator reactor to the flammable furnace and back to the evaporator reactor.
Согласно одному варианту осуществления предложено устройство, дополнительно включающее второй сепаратор, выполненный с возможностью приема паро-газовой смеси из реактора-испарителя с обеспечением ее разделения на фракции с получением смеси жидких углеводородов, причем в устройстве обеспечен первый контур подачи смеси жидких углеводородов, отделенной от паро-газовой смеси в сепараторе, в реактор-смеситель и второй контур подачи смеси жидких углеводородов, отделенной от паро-газовой смеси в сепараторе, в реактор-испаритель.According to one embodiment, a device is proposed that additionally includes a second separator, configured to receive a vapor-gas mixture from a reactor-evaporator to ensure its separation into fractions to obtain a mixture of liquid hydrocarbons, wherein the device is provided with a first circuit for supplying a mixture of liquid hydrocarbons separated from steam - gas mixture in the separator, into the reactor-mixer and the second circuit for supplying a mixture of liquid hydrocarbons, separated from the vapor-gas mixture in the separator, into the reactor-evaporator.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. иллюстрирует упрощенную блок-схему способа получения углеводородов из полимерных отходов по настоящему изобретению.Fig. illustrates a simplified flowchart of the process for producing hydrocarbons from waste polymers of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Сырьем для способа согласно настоящему изобретению являются полимерные отходы различного вида и назначения, включая, не ограничиваясь этим, полимерную тару различного назначения, упаковки различных продуктов и прочие бытовые и промышленные полимерные отходы.The raw materials for the method according to the present invention are polymer waste of various types and purposes, including, without limitation, polymer containers for various purposes, packaging of various products, and other household and industrial polymer waste.
Исходное сырье подвергают первоначальной очистке от крупных нежелательных компонентов, примесей с последующим измельчением в шредерах. Далее, измельченное сырье очищается от мелких металлических примесей, например, с помощью сепаратора(ов), например, магнитного сепаратора(ов) с последующей обработкой в пресс-отжиме и дробителе и сушкой, например, в барабанной каскадной сушке для удаления влаги с помощью горячего воздуха с обеспечением низкого уровня содержания влаги, в частности до 5% масс, предпочтительно менее 3% масс. The feedstock is subjected to initial purification from large unwanted components, impurities, followed by grinding in shredders. Further, the crushed raw material is cleaned of small metal impurities, for example, using a separator(s), for example, a magnetic separator(s), followed by processing in a press wringer and crusher and drying, for example, in a drum cascade dryer to remove moisture using hot air to ensure a low level of moisture content, in particular up to 5% of the mass, preferably less than 3% of the mass.
Обработанное, как указано выше, сырье транспортируют, например, шнековым транспортером по линии 11 в по меньшей мере один реактор 1, в частности, реактор-смеситель 1. Описанные выше шаги способа являются широкоизвестными и понятными для специалиста в данной области техники, поэтому они не описаны подробно в настоящей заявке.The raw material treated as above is transported, for example, by a screw conveyor along
В реакторе 1 полимерное сырье подвергают расплавлению в присутствии смеси жидких углеводородов с получением полимерсодержащей смеси, содержащей раствор по меньшей мере одного целевого полимера в смеси жидких углеводородов.In the
В частности, нагрев предварительно измельченных полимерных отходов в присутствии смеси жидких углеводородов проводят до температуры, достаточной для перехода по меньшей мере одного целевого полимера из полимерных отходов в раствор, но меньшей температуры перехода в раствор остальных компонентов полимерных отходов, включая полимеры отличные от целевого полимера/целевых полимеров, для получения полимерсодержащей смеси, содержащей раствор по меньшей мере одного целевого полимера в смеси жидких углеводородов. В неограничивающих изобретение вариантах его осуществления, нагрев проводят и температура в реакторе составляет от 200 до 250 ºС. Понятно, что температурный интервал нагрева в реакторе может быть изменен в зависимости от целевых полимеров, а также от характера и состава полимерных отходов.In particular, the heating of pre-crushed polymer waste in the presence of a mixture of liquid hydrocarbons is carried out to a temperature sufficient for the transition of at least one target polymer from polymer waste into solution, but lower than the transition temperature of the remaining components of polymer waste into solution, including polymers other than the target polymer/ target polymers, to obtain a polymer-containing mixture containing a solution of at least one target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons. In non-limiting embodiments of the invention, heating is carried out and the temperature in the reactor is from 200 to 250 ºС. It is clear that the temperature range of heating in the reactor can be changed depending on the target polymers, as well as on the nature and composition of the polymer waste.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что применение расплавления полимерных отходов в смеси жидких углеводородов с обеспечением полимерсодержащей смеси, содержащей раствор целевого полимера в смеси жидких углеводородов, позволяет осуществить селекцию по меньшей мере одного целевого полимера путем его избирательного растворения в смеси жидких углеводородов, тем самым обеспечивая очистку сырья от нецелевых компонентов. Применение указанной температуры также дополнительным образом обеспечивает селекцию по меньшей мере одного целевого полимера.The inventors of the present invention have found that the use of melting polymer waste in a mixture of liquid hydrocarbons, providing a polymer-containing mixture containing a solution of a target polymer in a mixture of liquid hydrocarbons, allows the selection of at least one target polymer by selectively dissolving it in a mixture of liquid hydrocarbons, thereby providing purification raw materials from non-target components. The use of said temperature also additionally ensures the selection of at least one target polymer.
В целом, согласно настоящему изобретению полимерсодержащая смесь по существу представляет собой раствор, содержащий по меньшей мере один целевой полимер и смесь жидких углеводородов. В частности, полимерсодержащая смесь может представлять собой расплав, вязкость которого понижена посредством включения смеси жидких углеводородов. За счет указанного включения смеси жидких углеводородов обеспечивается возможность транспортировки полимерсодержащей смеси насосами и последующей механической фильтрации для отделения нежелательных примесей, например, частиц бумаги, картона, металла, а также нерастворимых при указанных условиях частиц других полимеров.In General, according to the present invention, the polymer-containing mixture is essentially a solution containing at least one target polymer and a mixture of liquid hydrocarbons. In particular, the polymer-containing mixture may be a melt, the viscosity of which is reduced by the inclusion of a mixture of liquid hydrocarbons. Due to the specified inclusion of a mixture of liquid hydrocarbons, it is possible to transport the polymer-containing mixture by pumps and subsequent mechanical filtration to separate undesirable impurities, for example, particles of paper, cardboard, metal, as well as particles of other polymers insoluble under the specified conditions.
В общем случае согласно настоящему изобретению под целевым полимером понимается полиолефин, в частности, полиэтилен, полипропилен или их смесь. Однако настоящее изобретение не ограничивается указанными полимерами, и могут быть использованы другие полимеры полиолефинового ряда, например, полибутилен, в зависимости от характера и состава полимерных отходов. В общем случае согласно настоящему изобретению смесь жидких углеводородов представляет собой тяжелые углеводородные фракции, получаемые при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси. При старте процесса способа по настоящему изобретению возможно применение отдельного растворителя в качестве смеси жидких углеводородов, например, дизельного топлива, в частности, дизельного топлива с низким содержанием серы.In general, according to the present invention, the target polymer is understood to mean a polyolefin, in particular polyethylene, polypropylene or a mixture thereof. However, the present invention is not limited to these polymers, and other polymers of the polyolefin series, such as polybutylene, may be used, depending on the nature and composition of the waste polymer. In general, according to the present invention, the mixture of liquid hydrocarbons is a heavy hydrocarbon fraction obtained by catalytic cracking of a polymer-containing mixture. When starting the process of the method according to the present invention, it is possible to use a separate solvent as a mixture of liquid hydrocarbons, for example, diesel fuel, in particular diesel fuel with a low sulfur content.
Температуру в реакторе 1 доводят до необходимого значения и поддерживают за счет циркуляции теплоносителя, разогретого в печи 3 огневого нагрева.The temperature in the
После проведения селекции целевых полимеров в реакторе 1 для обеспечения улучшенной очистки полимерсодержащей смеси, полимерсодержащую смесь направляют по линии 14 на фильтрацию в фильтр 4 и/или на сепарацию в сепаратор (не показан) для отделения нежелательных примесей.After selecting the target polymers in the
После фильтрации полимерсодержащую смесь, полученную в реакторе 1, транспортируют, например, при помощи насоса (не показан) по линии 16 и 12 в реактор-испаритель 2 для проведения каталитического крекинга. After filtration, the polymer-containing mixture obtained in the
В реакторе-испарителе 2 полимерсодержащая смесь подвергается каталитическому крекингу.In the reactor-
Вместе с полимерсодержащей смесью в реактор-испаритель 2 также подают катализатор. Согласно настоящему изобретению, катализатор представляет собой предшественник К катализатора, который диспергирован до ультрадисперсного состояния при помощи гомогенизатора 5 в смеси жидких углеводородов. Здесь и далее в настоящем изобретении под ультрадисперсным состоянием понимаются частицы, размер которых менее 100 нанометров. Данный термин является употребимым в данной области техники, что следует, например, из открытого источника Википедия.Together with the polymer-containing mixture, a catalyst is also fed into the reactor-
Указанная смесь предшественника К катализатора и смеси жидких углеводородов может представлять собой раствор, лиозоль, или дисперсию. Предшественник К катализатора в смеси жидких углеводородов при воздействии высокой температуры в реакторе-испарителе 2 подвергается преобразованию в частицы катализатора, которые в свою очередь участвуют в процессе каталитического крекинга.Said mixture of catalyst precursor K and mixture of liquid hydrocarbons may be a solution, a lyosol, or a dispersion. The catalyst precursor K in the mixture of liquid hydrocarbons, when exposed to high temperature in the
Авторы изобретения обнаружили, что применение подобного метода получения катализатора и подачи его в реактор позволяет избежать потерь катализатора, связанного с подачей катализатора непосредственно в реактор. Также, по видимому, применение гомогенизатора 5 позволяет разбить образующиеся при обычном растворении мицеллы, что, в свою очередь, позволяет снизить размер образующихся в результате термического распада предшественника К катализатора частиц катализатора до размера менее 8 ангстрем, в частности, 1-8 ангстрем, при этом применение столь малых размеров частиц катализатора позволяет увеличить число активных центров катализатора и увеличить время жизни катализатора, так как агломерация таких частиц на начальной стадии происходит существенно медленнее.The inventors have found that using this method of preparing the catalyst and feeding it to the reactor avoids the loss of catalyst associated with feeding the catalyst directly to the reactor. Also, apparently, the use of
Применение находящегося в ультрадисперсном состоянии катализатора позволяет размещать частицы катализатора по существу во всем рабочем объеме реактора. Авторы изобретения обнаружили, что это позволяет осуществлять процесс каталитического крекинга при низких температурах, при которых согласно знаниям известного уровня техники, проведение каталитического крекинга невозможно, либо чрезвычайно малоэффективно. The use of an ultrafine catalyst allows the catalyst particles to be placed in essentially the entire working volume of the reactor. The inventors have found that this allows the catalytic cracking process to be carried out at low temperatures, at which, according to the knowledge of the prior art, catalytic cracking is impossible or extremely inefficient.
Каталитический крекинг полимерсодержащей смеси согласно изобретению, проводят при температуре 360-425°С, предпочтительно, при температуре 400-425°С. Результаты экспериментов показали, что при применении находящегося в ультрадисперсном состоянии катализатора указанная температура проведения каталитического крекинга позволяет эффективным образом проводить этот процесс с получением паро-газовой смеси углеводородов с получением необходимого коммерчески востребованного состава. В неограничивающем варианте осуществления изобретения, продукты реакции каталитического крекинга включают парафины, изопарафины, ароматические соединения, нафтены, олефины. В частности, состав продуктов реакции каталитического крекинга включает от 30 до 50 мас.% парафинов, от 5 до 10 мас.% изопарафинов, от 20 до 30 мас.% ароматических соединений, от 5 до 10 мас.% нафтенов, от 5 до 10 мас.% олефинов. Однако специалисту в данной области будет понятно, что продукты реакции каталитического крекинга зависят от характера и состава полимерных отходов, а также температурного режима проведения процесса. Catalytic cracking of the polymer-containing mixture according to the invention is carried out at a temperature of 360-425°C, preferably at a temperature of 400-425°C. The results of the experiments showed that when using a catalyst in an ultradispersed state, the specified temperature for catalytic cracking makes it possible to effectively carry out this process to obtain a vapor-gas mixture of hydrocarbons with the necessary commercially demanded composition. In a non-limiting embodiment of the invention, catalytic cracking reaction products include paraffins, isoparaffins, aromatics, naphthenes, olefins. In particular, the composition of the catalytic cracking reaction products includes from 30 to 50 wt.% paraffins, from 5 to 10 wt.% isoparaffins, from 20 to 30 wt.% aromatic compounds, from 5 to 10 wt.% naphthenes, from 5 to 10 wt.% olefins. However, a person skilled in the art will understand that the reaction products of catalytic cracking depend on the nature and composition of the polymer waste, as well as the temperature regime of the process.
В общем случае, согласно настоящему изобретению смесь жидких углеводородов, используемая при получении катализатора, представляет собой тяжелые углеводородные фракции, получаемые при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси. Однако возможно применение и других применимых жидких углеводородов, например, дизельного топлива, в частности, дизельного топлива с низким содержанием серы. In general, according to the present invention, the mixture of liquid hydrocarbons used in the preparation of the catalyst is a heavy hydrocarbon fraction obtained by catalytic cracking of the polymer-containing mixture. However, other useful liquid hydrocarbons are also possible, for example diesel fuel, in particular diesel fuel with a low sulfur content.
Подогрев реактора-испарителя 2 может осуществляться посредством печи 8 огневого нагрева. Полимерсодержащую смесь, полученную в реакторе 1, можно подавать в реактор-испаритель 2 через печь 8 огневого нагрева для ее нагревания. Специалисту в данной области техники понятно, что нагрев смеси может осуществляться и другими, известными в данной области техники способами, например, посредством теплообменника. После печи 8 огневого нагрева полимерсодержащая смесь направляется, например, через трубопровод в реактор-испаритель 2, при этом в трубопровод добавляют указанную смесь предшественника К катализатора и направляют в реактор-испаритель 2. Также, возможна подача указанной смеси предшественника К катализатора напрямую в реактор-испаритель 2. Полимерсодержащая смесь, подвергаемая процессу каталитического крекинга в реакторе-испарителе 2 и содержащая частицы катализатора, может быть направлена в печь огневого нагрева 8, и, затем, снова направлена в реактор-испаритель 2 по линии 28 с обеспечением контура рециркуляции, который может быть замкнутым. Дополнительно, применение указанной схемы перегрева расплава с использованием контура рециркуляции позволяет избежать значительного перегрева смеси в печи огневого нагрева 8 и не требует других методов поддержания температуры кубового остатка реактора-испарителя 2. Также, частица катализатора может покинуть реактор-испаритель 2 только с кубовым остатком уже после достижения значительного размера частиц. Таким образом, за счет обеспечения контура рециркуляции в реакторе 2 происходит накопление катализатора, где одна и та же частица катализатора в процессе своей жизни многократно проходит через печь огневого нагрева 8 и реактор-испаритель 2. За счет этого, возможно повысить эффективность использования катализатора и эффективность процесса в целом.Heating of the reactor-
В целом, предшественник К катализатора представляет собой металлоорганическое соединение, в частности, металлсодержащую соль С16-С32 карбоновых кислот или их смеси, причем металл выбран из группы, состоящей из никеля, кобальта, молибдена.In general, catalyst precursor K is an organometallic compound, in particular a metal-containing salt of C16-C32 carboxylic acids or mixtures thereof, the metal being selected from the group consisting of nickel, cobalt, molybdenum.
Смесь жидких углеводородов, применяемая при растворении полимерных отходов и получении катализатора может представлять собой тяжелые углеводородные фракции, получаемые при каталитическом крекинге полимерсодержащей смеси, в частности, имеющие температуру кипения выше 200°С, в частности, выше 225°С, и температуру начала кипения от 300°С. В неограничивающем изобретение варианте его осуществления, паро-газовая смесь, получаемая при крекинге полимерсодержащей смеси, направляется по линии 27 в по меньшей мере один сепаратор 7 для разделения на газовую фазу, легкие жидкие фракции и тяжелые жидкие фракции. При этом, часть тяжелых фракций может быть возвращена в технологический процесс для указанных выше целей по линиям (контурам) 71 и 72, остальная часть смешивается с легкими жидкими фракциями для получения углеводородной жидкости, представляющей собой продукт для дальнейшего использования. В неограничивающем изобретение варианте его осуществления, паро-газовая смесь, получаемая при крекинге полимерсодержащей смеси, может направляться по линии 26’ в дополнительный реактор 2’ изомеризации, в котором проводят каталитические процессы изомеризации углеводородной структуры в сторону изо-компонентов и/или депарафинизации (деструкции) нормальных парафинов. Реактор 2’ изомеризации может представлять собой каталитический реактор с гетерогенным пористым катализатором типа ZSM, типа MFI и подобные. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что применение дополнительного реактора 2’ изомеризации способствует дополнительному улучшению эксплуатационных показателей получаемых продуктов и дополнительно способствует получению углеводородов из полимерных отходов с высокой эффективностью. В неограничивающем изобретение варианте его осуществления, паро-газовая смесь, получаемая при крекинге полимерсодержащей смеси и подвергшаяся изомеризации в реакторе 2’ изомеризации, может направляться по линии 26 в теплообменник 6, в который также направляется полимерсодержащая смесь из реактора 1, для теплообмена, при котором, соответственно, полимерсодержащая смесь подвергается дополнительному нагреву, а паро-газовая смесь подвергается охлаждению для улучшения сепарации на отдельные фракции, что позволяет дополнительным образом повысить эффективность процесса. Паро-газовая смесь, получаемая при крекинге полимерсодержащей смеси, может также напрямую направляться в теплообменник 6 в отсутствие реактора 2’ изомеризации или параллельно с ним.The mixture of liquid hydrocarbons used in the dissolution of polymeric wastes and the preparation of the catalyst may be heavy hydrocarbon fractions obtained by catalytic cracking of the polymer-containing mixture, in particular, having a boiling point above 200°C, in particular above 225°C, and an initial boiling point of 300°C. In a non-limiting embodiment of the invention, the vapor-gas mixture obtained by cracking the polymer-containing mixture is sent via
Авторы настоящего изобретению также обнаружили, что наиболее оптимальные условия проведения каталитического крекинга полиолефинов представляют собой температуру от 380 до 425 °С, давление от минус 0,1 до 5 Мпа избыточное, предпочтительно, от минус 0,1 до 0,5 Мпа и концентрацию катализатора - от 0,005 до 0,02% мас. (по металлу). Данные условия позволяют дополнительным образом повысить эффективность процесса.The authors of the present invention also found that the most optimal conditions for catalytic cracking of polyolefins are a temperature of 380 to 425 ° C, a pressure of minus 0.1 to 5 MPa, preferably minus 0.1 to 0.5 MPa, and a catalyst concentration - from 0.005 to 0.02% wt. (for metal). These conditions make it possible to additionally increase the efficiency of the process.
В неограничивающем изобретение варианте его осуществления, в результате каталитического крекинга полимерсодержащей смеси, в частности, содержащей полиолефин(ы), получают широкую фракцию углеводородов от метана до углеводородов с температурой кипения свыше 400 С различного группового состава: олефины, парафины, ароматические соединения, а также водород, СО, СО2. В неограничивающем изобретение варианте его осуществления, получают следующее соотношение между фракциями: газовая фракция 5-15% мас., низкокипящая фракция нк-225ºС 20-30% мас. и высококипящая фракция 150-кк ºC 50-80% мас.In a non-limiting embodiment of the invention, as a result of catalytic cracking of a polymer-containing mixture, in particular, containing polyolefin(s), a wide fraction of hydrocarbons is obtained from methane to hydrocarbons with a boiling point above 400 C of various group composition: olefins, paraffins, aromatic compounds, and also hydrogen, CO, CO2. In a non-limiting embodiment of the invention, the following ratio between fractions is obtained: gas fraction 5-15% wt., low-boiling fraction NK-225ºС 20-30% wt. and high-boiling fraction 150-kk ºC 50-80% wt.
Далее приведены примеры осуществления способа получения углеводородов из полимерных отходов согласно изобретению. The following are examples of the implementation of the method for producing hydrocarbons from polymer waste according to the invention.
Примеры Examples
В реактор-смеситель загружали полимерсодержащее сырье и проводили его расплавление с обеспечением раствора полимерсодержащего сырья в смеси жидких углеводородов. Температуру в реакторе-смесителе поддерживали в интервале 200-250 ºС. Размельченное сырье полиолефинов непрерывно или порционно загружали в реактор-смеситель до полного растворения полиолефинов в смеси жидких углеводородов и далее направляли на фильтрацию для отделения примесей. Расход сырья составлял 0,5 час-1. В качестве сырья использовали полимерные отходы, содержащие полиэтилен (ПЭ). Далее, полученный раствор направляли в реактор-испаритель для проведения каталитического крекинга. Условия и результаты проведения каталитического крекинга приведены в таблице 1.The polymer-containing raw material was loaded into the mixer-reactor and melted to provide a solution of the polymer-containing raw material in a mixture of liquid hydrocarbons. The temperature in the reactor-mixer was maintained in the range of 200-250 ºС. The crushed raw material of polyolefins was continuously or in portions loaded into a mixing reactor until the polyolefins were completely dissolved in a mixture of liquid hydrocarbons and then sent to filtration to separate impurities. The consumption of raw materials was 0.5 hour -1 . Polymer waste containing polyethylene (PE) was used as a raw material. Next, the resulting solution was sent to the evaporator reactor for catalytic cracking. The conditions and results of catalytic cracking are shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
% мас.Concentration to-ra,
% wt.
°С*nk-225
°С*
°С*150-kk
°С*
нк-225°С- фракция с концом кипения 225°Сnc-225°С - fraction with end of boiling 225°С
150-кк °С- фракция с началом кипения 150°С150-kk °С - fraction with the onset of boiling 150°С
Представленные примеры показывают, что благодаря применению способа по настоящему изобретению можно обеспечить эффективный способ получения углеводородов из полимерных отходов (высокая конверсия ПЭ) с оптимальным использованием катализатора.The examples presented show that by using the process of the present invention it is possible to provide an efficient process for the production of hydrocarbons from waste polymers (high PE conversion) with optimum catalyst utilization.
Claims (29)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP22873273.1A EP4406998A1 (en) | 2021-09-23 | 2022-09-19 | Method and device for producing hydrocarbons from polymer waste |
PCT/RU2022/050298 WO2023048600A1 (en) | 2021-09-23 | 2022-09-19 | Method and device for producing hydrocarbons from polymer waste |
JP2024518596A JP2024533697A (en) | 2021-09-23 | 2022-09-19 | Method and apparatus for producing hydrocarbons using polymer waste |
CN202280064761.6A CN117980388A (en) | 2021-09-23 | 2022-09-19 | Method and apparatus for producing hydrocarbons from polymer waste |
CA3232882A CA3232882A1 (en) | 2021-09-23 | 2022-09-19 | Method and device for obtaining hydrocarbons from polymer waste |
US18/614,991 US20240228887A1 (en) | 2021-09-23 | 2024-03-25 | Method and device for producing hydrocarbons from polymer waste |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2789298C1 true RU2789298C1 (en) | 2023-02-01 |
Family
ID=
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4175211A (en) * | 1977-03-14 | 1979-11-20 | Mobil Oil Corporation | Method for treatment of rubber and plastic wastes |
RU2110535C1 (en) * | 1997-10-29 | 1998-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОДЕСТ" | Method of treating organic industrial and domestic polymeric waste |
RU2257955C2 (en) * | 2000-01-27 | 2005-08-10 | Баттелл Мемориал инститьют | Catalyst, method for preparation thereof, and reactions involving it |
RU2262519C1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-10-20 | ЗАО Каспийская нефтеперерабатывающая компания | Rubber-containing waste processing method |
RU2262520C1 (en) * | 2004-06-25 | 2005-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный университет (ГОУ ВПО Белгородский государственный университет) | Method for processing organic polymeric waste |
RU2275397C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК "Технохим" | Method of processing rubber-containing and other industrial and domestic organic wastes into chemical raw materials and motor fuel components |
RU2496587C2 (en) * | 2011-12-15 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method of organic and polymer wastes processing |
RU2589155C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method of processing organic polymer wastes |
RU2687975C1 (en) * | 2015-06-30 | 2019-05-17 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Cleaning method of polluted polymers |
RU2699065C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН) | Catalyst for heavy crude oil refining process and method of its preparation (versions) |
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4175211A (en) * | 1977-03-14 | 1979-11-20 | Mobil Oil Corporation | Method for treatment of rubber and plastic wastes |
RU2110535C1 (en) * | 1997-10-29 | 1998-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОДЕСТ" | Method of treating organic industrial and domestic polymeric waste |
RU2257955C2 (en) * | 2000-01-27 | 2005-08-10 | Баттелл Мемориал инститьют | Catalyst, method for preparation thereof, and reactions involving it |
RU2262519C1 (en) * | 2004-05-31 | 2005-10-20 | ЗАО Каспийская нефтеперерабатывающая компания | Rubber-containing waste processing method |
RU2262520C1 (en) * | 2004-06-25 | 2005-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Белгородский государственный университет (ГОУ ВПО Белгородский государственный университет) | Method for processing organic polymeric waste |
RU2275397C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК "Технохим" | Method of processing rubber-containing and other industrial and domestic organic wastes into chemical raw materials and motor fuel components |
RU2496587C2 (en) * | 2011-12-15 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Method of organic and polymer wastes processing |
RU2589155C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method of processing organic polymer wastes |
RU2687975C1 (en) * | 2015-06-30 | 2019-05-17 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Cleaning method of polluted polymers |
RU2699065C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН) | Catalyst for heavy crude oil refining process and method of its preparation (versions) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет им. А.М. Горького". ИОНЦ "Экология природопользования". Химический факультет кафедра высокомолекулярных соединений. ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРОВ И СОЗДАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Екатеринбург 2008. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6130358B2 (en) | Method and apparatus for energy efficient treatment of secondary resources | |
CN107746722A (en) | The method and apparatus that a kind of cracking waste plastics prepare gasoline and diesel oil | |
RU2789298C1 (en) | Method and device for production of hydrocarbons of polymer waste | |
WO2020248534A1 (en) | Method for preparing fuel oil by means of high-pressure thermal conversion of waste plastics | |
CN105713641B (en) | The flame retardant waste plastic pyrolysis catalytic debrominate of bromine system prepares the device and method of pyrolysis oil | |
WO2024187799A1 (en) | System and method for preparing liquid hydrocarbons from waste plastics | |
US20240228887A1 (en) | Method and device for producing hydrocarbons from polymer waste | |
CN105693500B (en) | A method of recovery of benzoic acid and crude terephthalic acid from PTA oxidation residua | |
EP3144345B1 (en) | Thermal decomposition method for organic substances | |
EA047242B1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HYDROCARBONS FROM POLYMER WASTE | |
Dai et al. | Recent advances in polyolefinic plastic pyrolysis to produce fuels and chemicals | |
CN1285776A (en) | Process for conversion of mixed plastic waste | |
KR20020072889A (en) | the pyrolysis waste recycling method and system | |
CN113372949B (en) | Method for removing asphalt in raw oil | |
EP1013991A1 (en) | A method and apparatus for recovering energy of waste classification incineration | |
EP3959294B1 (en) | Oiling method | |
CN210065653U (en) | Cracking equipment for rubber particle and electronic garbage cracking oil refining | |
CN209383708U (en) | Implement the system for reducing the method for oily sludge pyrolysis residue oil content | |
CN115956113A (en) | Method and process arrangement for producing hydrocarbons and use | |
CN108264917B (en) | Hydrolysis hydrogenation process of biomass | |
WO2023221910A1 (en) | System and method for green conversion from plastic waste to oil | |
JPH0386791A (en) | Manufacture of low boiling-point hydrocarbon oil | |
WO2024139624A1 (en) | Waste plastic treatment method and device | |
KR100759583B1 (en) | Pyrolysis waste recycling method and system | |
WO2024139623A1 (en) | Waste plastic treatment method and device |