RU2804969C1 - Method for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste and device for its implementation - Google Patents
Method for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804969C1 RU2804969C1 RU2022135153A RU2022135153A RU2804969C1 RU 2804969 C1 RU2804969 C1 RU 2804969C1 RU 2022135153 A RU2022135153 A RU 2022135153A RU 2022135153 A RU2022135153 A RU 2022135153A RU 2804969 C1 RU2804969 C1 RU 2804969C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- hydrocarbons
- thermoplastics
- condensation column
- pyrolysis reactor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Группа изобретений относится к переработке отходов термопластов, в частности к термохимической переработке твердых углеводородных материалов. Может использоваться при пиролизе отходов полиэтилена и полипропилена для получения жидких углеводородных продуктов, применяемых в качестве топлива или сырья для органического синтеза.A group of inventions relates to the processing of thermoplastic waste, in particular to the thermochemical processing of solid hydrocarbon materials. It can be used in the pyrolysis of polyethylene and polypropylene waste to produce liquid hydrocarbon products used as fuel or raw material for organic synthesis.
Известен пиролизный комплекс для утилизации углеродосодержащих отходов, по патенту РФ на изобретение RU2434929, С10В 53/02, 2011. Пиролизный комплекс включает пиролизный реактор для термохимического разложения отходов, загрузочное и разгрузочное устройства, блок разделения пиролизного газа на газообразные и жидкие составляющие и автономную топочную камеру совместного сжигания пиролизной жидкости и пиролизного газа, от которой отходят две жаропрочные трубы, подающие бескислородные горячие газы для внешнего и внутреннего нагрева отходов. Недостатком является низкая производительность комплекса и низкое качество выходного продукта с малой долей содержания жидких углеводородов.A pyrolysis complex for the disposal of carbon-containing waste is known, according to the Russian Federation patent for the invention RU2434929, C10B 53/02, 2011. The pyrolysis complex includes a pyrolysis reactor for thermochemical decomposition of waste, a loading and unloading device, a unit for separating pyrolysis gas into gaseous and liquid components and an autonomous combustion chamber co-combustion of pyrolysis liquid and pyrolysis gas, from which two heat-resistant pipes depart, supplying oxygen-free hot gases for external and internal heating of the waste. The disadvantage is the low productivity of the complex and the low quality of the output product with a low content of liquid hydrocarbons.
Известно устройство для термической деструкции отходов полиэтилена и пропилена по патенту на полезную модель RU167118, C08J 11/04, 2016. Устройство содержит узел нагрева полимерного сырья, пиролизную печь и реактор термической деструкции полимерного сырья, устройства загрузки сырья и выгрузки кокса, узел фракционирования продуктов деструкции полимерного сырья, блок теплообменников, оборудование для осуществления термического катализа, а также блок подачи с трубопроводами для циркуляции хладагента. Устройство содержит не менее двух реакторов термической деструкции. Реакторы соединены параллельно. Каждый из реакторов, либо один из них, снабжен мобильной топкой. Топка выполнена с возможностью отсоединения и присоединения к реактору. Узел фракционирования продуктов деструкции содержит ректификационную колонну, которая состоит из насадочной нижней части и дефлегматора, установленного в верхней части. Дефлегматор установлен в верхней части и выполнен в виде кожухотрубного теплообменника. Депарафинизатор ректификационной колонны состоит из насадочной нижней части. В теплообменнике с водяным охлаждением реализована схема противоточного движения фаз с нисходящим потоком парогазовой смеси углеводородов. Устройство содержит гетерогенный катализатор. Недостатком является сложность конструкции и сложность осуществления процесса переработки отходов с использованием устройства. Сложность технологического процесса связана с необходимостью попеременного использования двух реакторов, с необходимостью подключения и отключения мобильных топок реакторов, с использованием катализатора, с необходимостью размещения катализатора в кубе-сборнике, в трубках теплообменника, в трубках дефлегматора депарафинизатора и в трубках дефлегматора ректификационной колонны.A device for thermal destruction of waste polyethylene and propylene is known according to utility model patent RU167118, C08J 11/04, 2016. The device contains a heating unit for polymer raw materials, a pyrolysis furnace and a reactor for the thermal destruction of polymer raw materials, devices for loading raw materials and unloading coke, a unit for fractionating destruction products polymer raw materials, a heat exchanger unit, equipment for thermal catalysis, as well as a supply unit with pipelines for refrigerant circulation. The device contains at least two thermal destruction reactors. The reactors are connected in parallel. Each of the reactors, or one of them, is equipped with a mobile firebox. The furnace is designed to be detachable and connected to the reactor. The fractionation unit for destruction products contains a distillation column, which consists of a packed lower part and a reflux condenser installed in the upper part. The dephlegmator is installed in the upper part and is made in the form of a shell-and-tube heat exchanger. The dewaxing unit of the distillation column consists of a packed lower part. The water-cooled heat exchanger implements a countercurrent phase movement scheme with a downward flow of a vapor-gas mixture of hydrocarbons. The device contains a heterogeneous catalyst. The disadvantage is the complexity of the design and the difficulty of implementing the waste recycling process using the device. The complexity of the technological process is associated with the need to alternately use two reactors, with the need to connect and disconnect mobile reactor furnaces, with the use of a catalyst, with the need to place the catalyst in a collecting cube, in the heat exchanger tubes, in the dewaxing condenser tubes and in the dephlegmator tubes of the distillation column.
Известен способ термической деструкции отходов полиэтилена и полипропилена по патенту Украины на полезную модель UA77844, С10В 53/02, 2013, включающий загрузку предварительно измельченных и обезвреженных отходов в реактор термической деструкции, обогрев реактора термической деструкции топливной горелкой, фракционирование продуктов деструкции в ректификационной колонне с получением газообразного и жидкого топлива, охлаждение продуктов в теплообменниках, выгрузку кокса из реактора термической деструкции. Нагрев и поддержание температуры в кубе ректификационной колонны осуществляют топливными газами, а температуру продуктов деструкции, поступающих в куб колонны, стабилизируют на уровне 320-340°С при охлаждении в теплообменнике. Недостатком является низкое качество выходных продуктов, низкая доля жидких углеводородов в общей массе получаемых продуктов.There is a known method for thermal destruction of waste polyethylene and polypropylene according to the Ukrainian patent for utility model UA77844, C10B 53/02, 2013, including loading pre-crushed and neutralized waste into a thermal destruction reactor, heating the thermal destruction reactor with a fuel burner, fractionating destruction products in a distillation column to obtain gaseous and liquid fuels, cooling of products in heat exchangers, unloading coke from the thermal destruction reactor. Heating and maintaining the temperature in the bottom of the distillation column is carried out with fuel gases, and the temperature of the destruction products entering the bottom of the column is stabilized at 320-340°C during cooling in the heat exchanger. The disadvantage is the low quality of the output products, the low proportion of liquid hydrocarbons in the total mass of the resulting products.
Известен способ термического разложения органического сырья полиэтилена и полипропилена по патенту Украины на полезную модель UA45455, G01G 1/00, 2009. Способ термического разложения органического сырья включает загрузку исходного сырья в печь пиролиза, термическое разложение исходного сырья без доступа воздуха с получением парогазовой смеси, фракционирование парогазовой смеси с выделением газовой смеси и жидкого топлива. Парогазовую смесь, выделяющуюся из печи пиролиза, подвергают каталитическому риформингу, а в качестве катализатора используют высокопористые оксиномолибденовые и оксинокобальтовые гранулы с заполнением ими 9/10 объема камеры каталитической колонны. Риформинг парогазовой смеси в присутствии катализатора осуществляется при температуре 420-510 °С и давлении 0,3 атм. при объемной скорости в пределах от 1 до 6. Недостатком является низкая технологичность способа, применение каталитического риформинга, требующего заполнения катализатором практически всего объема каталитической колонны. There is a known method for the thermal decomposition of organic raw materials of polyethylene and polypropylene according to the Ukrainian patent for utility model UA45455, G01G 1/00, 2009. The method of thermal decomposition of organic raw materials includes loading the feedstock into a pyrolysis oven, thermal decomposition of the feedstock without access of air to obtain a vapor-gas mixture, fractionation vapor-gas mixture with the release of a gas mixture and liquid fuel. The vapor-gas mixture released from the pyrolysis furnace is subjected to catalytic reforming, and highly porous oxynomolybdenum and oxynocobalt granules are used as a catalyst, filling 9/10 of the volume of the catalytic column chamber with them. Reforming of the vapor-gas mixture in the presence of a catalyst is carried out at a temperature of 420-510 °C and a pressure of 0.3 atm. at a space velocity ranging from 1 to 6. The disadvantage is the low processability of the method, the use of catalytic reforming, which requires filling almost the entire volume of the catalytic column with catalyst.
В качестве ближайшего аналога, общего для каждого технического решения из группы заявляемых изобретений, выбран патент РФ на изобретение RU2721701, C08J 11/04, 2020, «Способ деструктивной перегонки отходов полиэтилена и полипропилена и устройство для его осуществления». Способ включает загрузку в первый реактор деструктивной перегонки предварительно очищенных флотацией отходов полиэтилена и полипропилена от примесей, подсоединение и нагрев топки первого реактора деструктивной перегонки, нагрев и поддержание температуры в кубе-сборнике углеводородов отключением-подключением подачи отходящих газов, регулирование температуры выхода парогазовой смеси углеводородов из депарафинизатора подачей воды системы охлаждения в дефлегматор депарафинизатора, отбор парафиновых фракций; фракционирование оставшихся продуктов деструктивной перегонки в ректификационной колоне с получением паровой фазы бензиновой фракции и жидкой фазы дизельной фракции. Способ включает загрузку сырья в следующий реактор деструктивной перегонки, отключение подачи топлива на горелку первого реактора, опускание топки первого реактора и его охлаждение, подсоединение топки следующего реактора и нагрев его, выгрузку твердого углеродистого осадка из охлажденных реакторов деструктивной перегонки. Загрузку реакторов применяют вакуумную, в несколько этапов по циклу: «загрузка реактора сырьем, вакуумирование загруженного объема реактора, нагрев реактора до 110-260°С для разжижения загруженного сырья».As the closest analogue, common to each technical solution from the group of claimed inventions, the RF patent for invention RU2721701, C08J 11/04, 2020, “Method of destructive distillation of waste polyethylene and polypropylene and a device for its implementation,” was chosen. The method includes loading polyethylene and polypropylene waste pre-cleaned from impurities by flotation into the first destructive distillation reactor, connecting and heating the furnace of the first destructive distillation reactor, heating and maintaining the temperature in the hydrocarbon collection cube by disconnecting and connecting the supply of waste gases, regulating the temperature of the outlet of the steam-gas mixture of hydrocarbons from dewaxer by supplying water from the cooling system to the reflux condenser of the dewaxer, selecting paraffin fractions; fractionation of the remaining products of destructive distillation in a distillation column to obtain a vapor phase of a gasoline fraction and a liquid phase of a diesel fraction. The method includes loading raw materials into the next destructive distillation reactor, turning off the fuel supply to the burner of the first reactor, lowering the furnace of the first reactor and cooling it, connecting the furnace of the next reactor and heating it, unloading solid carbonaceous sediment from the cooled destructive distillation reactors. Reactors are loaded using vacuum, in several stages according to the cycle: “loading the reactor with raw materials, evacuation of the loaded volume of the reactor, heating the reactor to 110-260°C to liquefy the loaded raw materials.”
Устройство содержит два реактора деструктивной перегонки, каждый из которых имеет узел загрузки, нижний боковой люк реактора для удаления твердого углеродистого осадка, топку, которая выполнена с возможностью отсоединения от реактора и присоединения к нему, и топливную горелку. Устройство содержит блок разделения продуктов деструктивной перегонки полимерного сырья на составные части. Данный блок состоит из теплообменника водяного охлаждения, куба-сборника углеводородов, депарафинизатора с массообменными насадками, заполненными катализатором, ректификационной колонны. Ректификационная колонна содержит дефлегматор и концентрационную секцию с массообменными насадками, заполненными катализатором. В качестве катализатора в массообменных насадках использованы беститановые никельсодержащие сплавы. Устройство содержит систему трубопроводов отходящих газов, сборники продуктов деструктивной перегонки, сборники парафиновых фракций, установленную в системе охлаждения емкость оборотной воды, сборник углеродистого осадка, сборник отделенной воды. Продуктами деструктивной перегонки являются фракции дизельного топлива, бензиновой фракции, газовой фракции, The device contains two destructive distillation reactors, each of which has a loading unit, a lower side hatch of the reactor for removing solid carbonaceous sediment, a firebox that can be detached from the reactor and connected to it, and a fuel burner. The device contains a unit for separating products of destructive distillation of polymer raw materials into their component parts. This block consists of a water-cooled heat exchanger, a hydrocarbon collection cube, a dewaxing unit with mass transfer nozzles filled with a catalyst, and a distillation column. The distillation column contains a reflux condenser and a concentration section with mass transfer packings filled with a catalyst. Titanium-free nickel-containing alloys are used as catalysts in mass transfer packings. The device contains a system of exhaust gas pipelines, collections of destructive distillation products, collections of paraffin fractions, a circulating water container installed in the cooling system, a collection of carbonaceous sediment, and a collection of separated water. The products of destructive distillation are fractions of diesel fuel, gasoline fraction, gas fraction,
Недостатком способа является сложность технологического процесса, которая вызывает многокопмонентность и сложность конструкции устройства. Использование двух реакторов термической деструкции, которые работают попеременно, обуславливает режим периодической работы устройства. Это приводит к необходимости нагрева-охлаждения реакторов и использованию катализаторов, что значительно усложняет процесс переработки отходов полиэтилена и полипропилена. Кроме того, сложность способа обусловлена и необходимостью вакуумной загрузки реакторов, при которой загрузку и вакуумирование производят в несколько этапов. А конструкция устройства усложняется наличием системы вакуумирования.The disadvantage of this method is the complexity of the technological process, which causes the multi-component nature and complexity of the device design. The use of two thermal destruction reactors, which operate alternately, determines the periodic operation of the device. This leads to the need for heating and cooling reactors and the use of catalysts, which significantly complicates the process of recycling polyethylene and polypropylene waste. In addition, the complexity of the method is also due to the need for vacuum loading of reactors, in which loading and evacuation are carried out in several stages. And the design of the device is complicated by the presence of a vacuum system.
Технической задачей заявляемой группы изобретений является повышение технологичности получения жидких углеводородов из отходов термопластов.The technical objective of the claimed group of inventions is to improve the manufacturability of producing liquid hydrocarbons from waste thermoplastics.
Техническим результатом заявляемых изобретений является упрощение процесса получения жидких углеводородов из отходов термопластов при обеспечении высокой доли жидких углеводородов в получаемом продукте.The technical result of the claimed inventions is to simplify the process of producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste while ensuring a high proportion of liquid hydrocarbons in the resulting product.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе получения жидких углеводородов из отходов термопластов, включающем подачу отходов термопластов, термическую деструкцию термопластов в пиролизном реакторе, подачу образовавшейся газовой фазы углеводородов в конденсационную колонну, удаление из пиролизного реактора оставшихся продуктов термической деструкции термопластов, разделение в конденсационной колонне углеводородов на газообразную и жидкую фракцию, удаление их из конденсационной колонны, согласно изобретению, подачу отходов термопластов производят с помощью экструдера, подающего отходы в печь, в которой проводят их предварительную пластификацию, полученную в печи пластичную массу направляют в пиролизный реактор, в котором термическую деструкцию термопластов проводят при температуре 550-600°С и при постоянном давлении 0,4-1,0Мпа, разделение образовавшейся газовой фазы углеводородов проводят в конденсационной колонне при постоянном давлении 0,4-1,0Мпа.The technical result is achieved by the fact that in the inventive method for producing liquid hydrocarbons from waste thermoplastics, including the supply of waste thermoplastics, thermal destruction of thermoplastics in a pyrolysis reactor, supply of the resulting gas phase of hydrocarbons to the condensation column, removal of the remaining products of thermal destruction of thermoplastics from the pyrolysis reactor, separation in the condensation column column of hydrocarbons into gaseous and liquid fractions, removing them from the condensation column, according to the invention, the supply of waste thermoplastics is carried out using an extruder that feeds the waste into the furnace, in which they are pre-plasticized, the plastic mass obtained in the furnace is sent to a pyrolysis reactor, in which thermal The destruction of thermoplastics is carried out at a temperature of 550-600°C and at a constant pressure of 0.4-1.0 MPa, the separation of the resulting gas phase of hydrocarbons is carried out in a condensation column at a constant pressure of 0.4-1.0 MPa.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения жидких углеводородов из отходов термопластов, содержащем пиролизный реактор, снабженный узлом загрузки сырья, патрубком отвода газообразных продуктов и узлом удаления жидких продуктов, конденсационную колонну, снабженную узлом слива жидких продуктов и патрубком отвода газообразных продуктов, согласно изобретению, узел загрузки сырья пиролизного реактора соединен с выходом печи пластификации, вход которой соединен с экструдером, конденсационная колонна соединена с пиролизным реактором соединительным патрубком с образованием объединенного внутреннего пространства, на патрубке отвода газообразных продуктов конденсационной колонны установлен газовый регулятор давления, выполненный с возможностью поддержания постоянного давления на его входе.The technical result is achieved by the fact that in a device for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste, containing a pyrolysis reactor equipped with a raw material loading unit, a pipe for removing gaseous products and a unit for removing liquid products, a condensation column equipped with a drain unit for liquid products and a pipe for removing gaseous products, according to According to the invention, the raw material loading unit of the pyrolysis reactor is connected to the outlet of the plasticization furnace, the inlet of which is connected to the extruder, the condensation column is connected to the pyrolysis reactor by a connecting pipe to form a combined internal space, a gas pressure regulator is installed on the outlet pipe of the gaseous products of the condensation column, designed to maintain a constant pressure at its inlet.
Технический результат обеспечивается за счет того, что в устройстве использован экструдер, выход которого соединен со входом печи пластификации. Это позволяет при осуществлении способа производить предварительный нагрев отходов термопластов и переводить сырье в пластичное состояние перед загрузкой его в пиролизный реактор. За счет этого исключается необходимость применения вакуумной загрузки. Пластичная масса, подпираемая свежим потоком полимеров из экструдера, является затвором, препятствует движению пиролизных газов из реактора на вход в устройство и препятствует попаданию воздуха в пиролизный реактор. Кроме того, подача сырья с помощью экструдера упрощает процесс его загрузки в реактор и обеспечивает непрерывную подачу сырья для осуществления непрерывного технологического процесса с использованием одного пиролизного реактора. Проведение термической деструкции термопластов при температуре 550-600°С и при постоянном давлении 0,4-1,0Мпа оказывает влияние на селективность при пиролизе органических соединений, уменьшая долю легких углеводородов. Проведение термической деструкции под давлением повышает концентрацию углеводородов в реакционной зоне реактора, вследствие чего увеличивается выход жидких углеводородов и уменьшается количество лёгких углеводородов, таких как метан, этан, пропан, бутан. Оптимальные значения давления для проведения термической деструкции определены экспериментально. В ходе экспериментов установлено, что при давлении в пиролизном реакторе меньше чем 0,4Мпа доля легких углеводородов увеличивается выше допустимых значений. Верхний предел давления обусловлен требованиями прочности и надежности конструкции. Увеличение давления свыше 1,0Мпа может вызвать повреждение корпуса реактора. Разделение газовой фазы углеводородов в конденсационной колонне при постоянном давлении 0,4-1,0 Мпа так же позволяет увеличить на выходе долю жидких углеводородов в конечном продукте. Возможность улучшения качества получаемого продукта за счет увеличения в нем доли жидких углеводородов под воздействием постоянного давления позволяет не использовать для этих целей катализатор в заявляемом способе. Отказ от применения катализатора позволяет упростить технологический процесс. Кроме того, использование одного реактора, связанного с экструдером, позволяет осуществлять процесс непрерывно в отличие от ближайшего аналога, где процесс в каждом реакторе периодический. При непрерывном процессе отсутствует необходимость нагрева-охлаждения реактора и необходимость применения катализатора. Установка в заявляемом устройстве газового регулятора давления на патрубке отвода газообразных продуктов конденсационной колонны и использование регулятора давления, выполненного с возможностью поддержания постоянного давления на его входе, позволяет устанавливать и поддерживать необходимое давление внутри конденсационной колонны. А соединение конденсационной колонны с пиролизным реактором с образованием объединенного внутреннего пространства позволяет установить оптимальное давление внутри реактора. Таким образом, технологический процесс получения жидких углеводородов упрощается за счет следующего: применение экструдера, связанного с печью пластификации позволяет обеспечить непрерывность процесса и упростить процедуру загрузки сырья; применение регулятора давления позволяет установить необходимое давление внутри пиролизного реактора, способствующее увеличению доли жидких углеводородов, упростить технологический процесс, отказаться от использования катализатора. The technical result is achieved due to the fact that the device uses an extruder, the output of which is connected to the input of the plasticization oven. This allows, when implementing the method, to preheat thermoplastic waste and convert the raw material into a plastic state before loading it into the pyrolysis reactor. This eliminates the need for vacuum loading. The plastic mass, supported by a fresh flow of polymers from the extruder, acts as a gate that prevents the movement of pyrolysis gases from the reactor to the entrance to the device and prevents air from entering the pyrolysis reactor. In addition, feeding raw materials using an extruder simplifies the process of loading them into the reactor and provides a continuous supply of raw materials for a continuous process using a single pyrolysis reactor. Carrying out thermal destruction of thermoplastics at a temperature of 550-600°C and at a constant pressure of 0.4-1.0 MPa affects the selectivity in the pyrolysis of organic compounds, reducing the proportion of light hydrocarbons. Carrying out thermal destruction under pressure increases the concentration of hydrocarbons in the reaction zone of the reactor, as a result of which the yield of liquid hydrocarbons increases and the amount of light hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane decreases. The optimal pressure values for thermal destruction have been determined experimentally. During the experiments, it was found that at a pressure in the pyrolysis reactor of less than 0.4 MPa, the proportion of light hydrocarbons increases above the permissible values. The upper pressure limit is determined by the requirements of strength and reliability of the structure. An increase in pressure above 1.0 MPa can cause damage to the reactor vessel. Separation of the gas phase of hydrocarbons in a condensation column at a constant pressure of 0.4-1.0 MPa also makes it possible to increase the output proportion of liquid hydrocarbons in the final product. The possibility of improving the quality of the resulting product by increasing the proportion of liquid hydrocarbons in it under the influence of constant pressure makes it possible not to use a catalyst for these purposes in the inventive method. Refusal to use a catalyst allows simplifying the technological process. In addition, the use of a single reactor connected to the extruder allows the process to be carried out continuously, in contrast to the closest analogue, where the process in each reactor is periodic. With a continuous process, there is no need to heat and cool the reactor and there is no need to use a catalyst. Installation in the inventive device of a gas pressure regulator on the outlet pipe of gaseous products of the condensation column and the use of a pressure regulator configured to maintain a constant pressure at its inlet makes it possible to establish and maintain the required pressure inside the condensation column. And connecting the condensation column to the pyrolysis reactor to form a combined internal space allows you to set the optimal pressure inside the reactor. Thus, the technological process for producing liquid hydrocarbons is simplified due to the following: the use of an extruder associated with a plasticization furnace makes it possible to ensure continuity of the process and simplify the procedure for loading raw materials; The use of a pressure regulator allows you to set the required pressure inside the pyrolysis reactor, which helps increase the proportion of liquid hydrocarbons, simplify the technological process, and eliminate the use of a catalyst.
На фигуре схематично представлено устройство для получения жидких углеводородов из отходов термопластов.The figure schematically shows a device for producing liquid hydrocarbons from waste thermoplastics.
Устройство для получения жидких углеводородов из отходов термопластов состоит из экструдера 1, подающего полимерное сырье в печь пластификации 2, пиролизного реактора 3, соединенного через соединительный патрубок 4 с конденсационной колонной 5 и газового регулятора давления. В качестве газового регулятора давления используют клапан-редуктор 6, поддерживающий постоянное давление «до себя».A device for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste consists of an extruder 1 that supplies polymer raw materials to a plasticization furnace 2, a pyrolysis reactor 3 connected through a connecting pipe 4 to a condensation column 5 and a gas pressure regulator. As a gas pressure regulator, a valve-reducer 6 is used, which maintains constant pressure “up to itself”.
Способ получения жидких углеводородов из отходов термопластов осуществляют следующим образом.The method for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste is carried out as follows.
Полимерное сырье в виде гранул полиэтилена и полипропилена непрерывно подают экструдером 1 в печь пластификации 2, соединенную с выходом экструдера 1. Подобные устройства применяют при формировании полимеров. В данном случае его применяют для подачи и пластификации сырья. Скорость подачи сырья регулируют скоростью вращения шнека экструдера 1. В печи 2 поднимают температуру полимерной массы до 120-190°С, до придания материалу пластичных свойств. В результате непрерывной работы экструдера 1, с контролируемой скоростью вращения шнека, поступаемый поток свежего сырья проталкивает ранее загруженную массу. На выходе из экструдера создается запор, препятствующий движению пиролизных газов из реактора на вход в установку и препятствующий попаданию воздуха в пиролизный реактор 3, где деструкция полимеров должна проходить без доступа воздуха. Пластичную массу полимеров, полученную в печи пластификации 2 подают в пиролизный реактор 3, где под воздействием температуры в 550-600°С и давления в 0,4-1,0 МПа происходит термическая деструкция полимеров до низкомолекулярных углеводородов. Из пиролизного реактора 3 низкомолекулярные углеводороды поступают в конденсационную колонну 5 по соединительному патрубку 4. В процессе пиролиза из примесей углеводородов в незначительном количестве образуются олигомеры и оседают на дне реактора 3 в виде битумоподобной массы. Эту массу периодически удаляют с помощью крана, установленного на дне реактора 3. Необходимое давление в 0,4-1,0 МПа в объединенном пространстве пиролизного реактора 3 и конденсационной колонны 5 устанавливают и поддерживают с помощью клапана-редуктора 6, установленного на патрубке отвода газов конденсационной колонны 5. Могут использовать клапаны-редукторы. В конденсационной колонне 5 поддерживают температуру 10-30°С. Колонна 5 снабжена рубашкой с теплоносителем, что обеспечивает требуемую температуру. В конденсационной колонне 5 проводят конденсацию углеводородов и разделение на газообразную и жидкую фракции. Газообразные продукты удаляют из конденсационной колонны через клапан-редуктор 6. Сконденсированную жидкую фракцию углеводородов периодически, по мере накопления, сливают через кран в нижней части конденсационной колонны 5. Полученная жидкая фракция углеводородов является конечным продуктом и применяется в качестве топлива или сырья для органического синтеза.Polymer raw materials in the form of granules of polyethylene and polypropylene are continuously fed by extruder 1 into a plasticization oven 2 connected to the outlet of extruder 1. Similar devices are used in the formation of polymers. In this case, it is used for feeding and plasticizing raw materials. The feed rate of raw materials is controlled by the speed of rotation of the extruder screw 1. In furnace 2, the temperature of the polymer mass is raised to 120-190°C until the material is given plastic properties. As a result of the continuous operation of the extruder 1, with a controlled screw rotation speed, the incoming flow of fresh raw materials pushes the previously loaded mass. At the exit of the extruder, a constipation is created that prevents the movement of pyrolysis gases from the reactor to the entrance to the installation and prevents air from entering the pyrolysis reactor 3, where the destruction of polymers must take place without air access. The plastic mass of polymers obtained in the plasticization furnace 2 is fed into the pyrolysis reactor 3, where under the influence of a temperature of 550-600°C and a pressure of 0.4-1.0 MPa, thermal destruction of the polymers to low molecular weight hydrocarbons occurs. From the pyrolysis reactor 3, low-molecular hydrocarbons enter the condensation column 5 through the connecting pipe 4. During the pyrolysis process, oligomers are formed from hydrocarbon impurities in small quantities and settle at the bottom of the reactor 3 in the form of a bitumen-like mass. This mass is periodically removed using a tap installed at the bottom of the reactor 3. The required pressure of 0.4-1.0 MPa in the combined space of the pyrolysis reactor 3 and the condensation column 5 is set and maintained using a valve-reducer 6 installed on the gas outlet pipe condensing column 5. Reducer valves can be used. In the condensation column 5 the temperature is maintained at 10-30°C. Column 5 is equipped with a coolant jacket, which ensures the required temperature. In the condensation column 5, hydrocarbons are condensed and separated into gaseous and liquid fractions. Gaseous products are removed from the condensation column through a valve-reducer 6. The condensed liquid hydrocarbon fraction is periodically, as it accumulates, drained through a tap at the bottom of the condensation column 5. The resulting liquid hydrocarbon fraction is the final product and is used as fuel or raw material for organic synthesis.
Пример 1.Example 1.
Полигонный полиэтилен высокого давления (ПВД) заранее измельченный и очищенный от примесей загружали непрерывно в экструдер, оборудованный печью пластификации 2. Нагревали его до температуры 190°С до перехода в пластичное состояние. Полученную пластичную массу подавали в пиролизный реактор, где поддерживали температуру 590°С. В пиролизном реакторе проводили термическую деструкцию полимеров до низкомолекулярных углеводородов, которые направляли из реактора в газообразном виде в конденсационную колонну. В конденсационной колонне поддерживали температуру в 25°С за счет внешней рубашки с теплоносителем-водой. Давление в конденсационной колонне поддерживали на уровне 0,4 Мпа кланом-редуктором. Образовавшиеся легкие углеводородные газы выводили через клапан-редуктор в виде газового потока. А сконденсированную жидкую фракцию углеводородов сливали через кран из нижней части конденсационной колонны. В результате проведения процесса образовалось 86 масс.% жидкой фракции углеводородов от исходной массы ПВД. Polygon high-density polyethylene (HDPE), pre-shredded and cleared of impurities, was continuously loaded into an extruder equipped with a plasticization oven 2. It was heated to a temperature of 190°C until it entered a plastic state. The resulting plastic mass was fed into a pyrolysis reactor, where the temperature was maintained at 590°C. In the pyrolysis reactor, thermal destruction of polymers was carried out to low molecular weight hydrocarbons, which were sent from the reactor in gaseous form to the condensation column. The temperature in the condensation column was maintained at 25°C due to an external jacket with coolant water. The pressure in the condensation column was maintained at 0.4 MPa using a pressure reducer. The resulting light hydrocarbon gases were removed through a reducer valve in the form of a gas stream. And the condensed liquid fraction of hydrocarbons was drained through a tap from the bottom of the condensation column. As a result of the process, 86 wt.% of the liquid fraction of hydrocarbons from the initial mass of LDPE was formed.
Пример 2.Example 2.
Полигонный полиэтилен высокого давления (ПВД) заранее измельченный и очищенный от примесей загружали непрерывно в экструдер, оборудованный печью пластификации 2. Нагревали его до температуры 190°С до перехода в пластичное состояние. Далее полученную пластичную массу подавали в пиролизный реактор, где поддерживали температуру 600°С. В реакторе происходила термическая деструкция полимеров до низкомолекулярных углеводородов, которые далее поступали в конденсационную колонну. В конденсационной колонне поддерживали температуру 30°С за счет внешней рубашки с теплоносителем-водой. Давление в конденсационной колонне поддерживали на уровне 0,6 Мпа клапаном-редуктором. Образовавшиеся легкие углеводородные газы выводили через клапан-редуктор в виде газового потока. Сконденсированную жидкую фракцию углеводородов сливали через кран из нижней части конденсационной колонны. В результате проведения процесса образовалось 92 масс.% от исходной массы ПВД жидкой фракции углеводородов. Polygon high-density polyethylene (HDPE), pre-shredded and cleared of impurities, was continuously loaded into an extruder equipped with a plasticization oven 2. It was heated to a temperature of 190°C until it entered a plastic state. Next, the resulting plastic mass was fed into a pyrolysis reactor, where the temperature was maintained at 600°C. In the reactor, thermal destruction of polymers occurred to low molecular weight hydrocarbons, which then entered the condensation column. The temperature in the condensation column was maintained at 30°C due to an external jacket with coolant water. The pressure in the condensation column was maintained at 0.6 MPa by a pressure reducer valve. The resulting light hydrocarbon gases were removed through a reducer valve in the form of a gas stream. The condensed liquid hydrocarbon fraction was drained through a tap from the bottom of the condensation column. As a result of the process, 92 wt.% of the initial mass of the liquid fraction of hydrocarbons was formed.
Таким образом, заявляемая группа изобретений позволяет повысить технологичность получения жидких углеводородов из отходов термопластов при обеспечении высокой доли жидких углеводородов в получаемом продукте.Thus, the claimed group of inventions makes it possible to improve the manufacturability of obtaining liquid hydrocarbons from thermoplastic waste while ensuring a high proportion of liquid hydrocarbons in the resulting product.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804969C1 true RU2804969C1 (en) | 2023-10-09 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2666812A1 (en) * | 2012-05-21 | 2013-11-27 | Z.M. Marpo sp.j. M. Przygodski I Wspólnicy | Method and apparatus for recycling of organic waste preferably used tires using microwave technique |
| GB2565831A (en) * | 2017-04-25 | 2019-02-27 | Windsor Hamilton Stephen | Apparatus for depolymerisation of waste plastics |
| RU2698663C1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-08-28 | Станислав Викторович Дьячук | Method of processing secondary raw materials based on polyethylene, intended for use in anticorrosive coating of pipelines |
| CN110818943A (en) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 浙江理工大学 | Method for preparing waste polyester particles containing micropores by gas foaming |
| RU2721701C1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-05-21 | Ремзи Искандерович Сейдаметов | Method for destructive distillation of polyethylene and polypropylene wastes and device for implementation thereof |
| RU2787125C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Туропласт" (ООО "Туропласт") | Method for recycling of polyethylene-based secondary raw materials intended for application of insulation, shells, and protective covers of cables, and polymer composition obtained by such a method |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2666812A1 (en) * | 2012-05-21 | 2013-11-27 | Z.M. Marpo sp.j. M. Przygodski I Wspólnicy | Method and apparatus for recycling of organic waste preferably used tires using microwave technique |
| GB2565831A (en) * | 2017-04-25 | 2019-02-27 | Windsor Hamilton Stephen | Apparatus for depolymerisation of waste plastics |
| RU2698663C1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-08-28 | Станислав Викторович Дьячук | Method of processing secondary raw materials based on polyethylene, intended for use in anticorrosive coating of pipelines |
| RU2721701C1 (en) * | 2019-01-22 | 2020-05-21 | Ремзи Искандерович Сейдаметов | Method for destructive distillation of polyethylene and polypropylene wastes and device for implementation thereof |
| CN110818943A (en) * | 2019-11-13 | 2020-02-21 | 浙江理工大学 | Method for preparing waste polyester particles containing micropores by gas foaming |
| RU2787125C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Туропласт" (ООО "Туропласт") | Method for recycling of polyethylene-based secondary raw materials intended for application of insulation, shells, and protective covers of cables, and polymer composition obtained by such a method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1920030B1 (en) | Olefin production utilizing whole crude oil feedstock | |
| US6979757B2 (en) | Olefin production utilizing whole crude oil and mild controlled cavitation assisted cracking | |
| CA2694352C (en) | Olefin production utilizing a feed containing condensate and crude oil | |
| US9376632B2 (en) | Apparatus for conducting thermolysis of plastic waste and method of thermolysis in continuous manner | |
| EP2435368B1 (en) | Method of production of high-value hydrocarbon products from waste plastics | |
| EP1707614A1 (en) | Thermal or catalytic cracking process for hydrocarbon feedstocks and corresponding system | |
| EA032185B1 (en) | Sequential cracking process | |
| US11807813B2 (en) | Installation for the production and a method of producing oil, gas and char for a coal black from elastomers, especially rubber waste, in the process of continuous pyrolysis | |
| US20150361010A1 (en) | Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene | |
| US20240010921A1 (en) | Conversion of waste plastics to petrochemicals | |
| RU2804969C1 (en) | Method for producing liquid hydrocarbons from thermoplastic waste and device for its implementation | |
| WO2013119187A2 (en) | Method for thermal decomposition of organic material and equipment for implementation of this method | |
| EP2792729A1 (en) | Process for hydroprocessing a liquid feed comprising hydrocarbons into fuel components | |
| RU2318859C1 (en) | Plant for performing thermal destruction of petroleum residues (embodiments) | |
| RU2699807C2 (en) | Installation for slow thermal conversion of fuel oil | |
| US20230332051A1 (en) | Integrated mixed plastic pyrolysis with heavy oil product thermal cracking | |
| NL2032930B1 (en) | Methods and apparatuses for plastics pyrolysis | |
| WO2005097448A1 (en) | A method and a plant for continuous processing waste plastic materials into a hydrocarbon mixture | |
| US11859132B2 (en) | Process and an apparatus for conversion of waste plastic pyrolysis oil into valuable products | |
| WO2024074660A1 (en) | Staggered heat exchangers for cracking hydrocarbons | |
| WO2023178157A1 (en) | Chemical recycling facility with electric process equipment | |
| CA2849003C (en) | Cascading processor | |
| PL220056B1 (en) | Method for thermal destruction of waste oil and plastic products, and a device for thermal destruction of the waste oil and plastic products | |
| EA040349B1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR HYDROCARBON VAPOR PRODUCTION | |
| EA040414B1 (en) | METHOD AND INSTALLATION FOR IMPLEMENTATION OF STEAM CRACKING OF HYDROCARBONS |