TWI306118B - Apparatus for producing gasoline from waste plastics - Google Patents

Description

1306118 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關於一種用於從塑膠廢料產生汽油之裝置 ，並且特別關於一種用於從塑膠廢料產生汽油之裝置，該 裝置使用一種觸媒來持續地處理大量的塑膠廢料。 【先前技術】 已經對一種處理塑膠廢料來產生汽油的技術做了許多 的研究，但是仍未設計出一種經濟有效的系統。 數種從塑膠廢料產生汽油的習知製程中，一種批次型 鬲溫分解製程（batch-type pyrolysis process)可以被 運用來處理塑膠廢料以產生汽油。然而，該批次型高溫分 解製程對以下方面是相當不利的：當該塑膠廢料被分解時 所產生的碳會阻礙該製程中一個均勻的熱分佈，而該塑膠 廢料並未被完全地分解，使該塑膠廢料的一部份在一個反 應器中累積，從而該塑膠廢料的分解並不被人所滿意的完 成。特別地，在一個大規模製程的情形中，從該反應器中 移除剩餘的塑膠廢料是相當困難的。因此，該習知的批次 型高溫分解製程在持續地處理大量的塑膠廢料是不經濟的 〇 同時，現今，有發展一種使用多孔性觸媒來分解塑膠 廢料以製造汽油的製程。然而，在此一製程中，當塑膠廢 料破分解時所產生的碳填滿該觸媒的細孔，而在一段預定 的夺間之後純化該觸媒。該純化之觸媒必需被再生，換言 1306118 重新使用該觸媒來 媒之製程具有的一 再生程序，而該製 之，填滿觸媒細孔的碳必需被除去，以 分解塑膠廢料。因此，該使用多孔性觸 個缺點為：該製程需要一個額外的觸媒 程不適合被運用到一個大規模的工廠。 【發明内容】 因此，本發明是記住上述發生在先 /+A- . 技π中之問題而 伋成的，而本發明的一個態樣是要提 料產生汽油之裝置，該裝置使用_ ===廢 量的塑膠廢料。 種觸媒來持績地處理大 本發明其它的態樣，以及/或優點將部份揭示在下述說明 ’並且在某種程度上從該說明將明顯易見，或者是可以 經由本發明的實施而學習得到。 塑滕及/或其它的態樣由提供—種用於使用觸媒來從 塑膠廢料產生汽油之裝署 於 油之裝置所達成，該觸媒具有-種大致球 ㈣狀，該裳置包括有：一個反應管、一個反應器、一個 刀離皁兀以及—個觸媒再生器；纟中，該反應管用於接收 =的塑膠廢料與觸媒’並將該塑膠廢料與該觸媒混合， :提供j膠廢料與該觸媒之混合物’該觸媒初次分解該 溶化的J膠廢料’該反應器設有一個傳送該混合物之移動 埶η。床、及個加熱由該移動式基床所傳送的混合物之加 ’’’、 從而—次分解在該混合物中之熔化的塑膠廢料；

該分離裝置用於八轴：曰^_ I 、離具有一個預定直徑或是比從該反應器 釋放的混合物—士 紐|y_ 更大的觸媒；而該觸媒再生器設有複數個旋 1306118 轉至，以再生具有該預定直徑或更大的觸媒，該觸媒係從 該分離單元在相當高溫之下所供給，並使再生的觸媒粒子 返回進入該反應管之中。 【實施方式】 /見在將詳細參照本發明之較佳實例，本發明若干實施 例係圖示說明在附圖中。 參照圖1，圖示說明一種依據本發明的用於從塑膠廢 料產生汽油之裝置。 如圖1所示，該裝置包括有：一個反應管1〇、一個反 應器20、一個分離單元5〇以及一個觸媒再生器6〇，其中 炫化的塑膠廢料或疋乙烯基廢料初次在該反應管1 〇中 被分解；帛膠廢料或是乙烯基廢料在該反應1 20中被加 熱，且同時該熔化的塑膠廢料與觸媒的混合物在一個移動 式基床22上被傳送，以二次分解該塑膠廢料；該分離單 元50用於將具有一個預定或更大直徑之觸媒粒子與從該 反應器20所排出的物質分離開來；該觸媒再生器60用來 在相當高溫之下再生該觸媒，並將再生的觸媒粒子送回到 該反應管10之中。該裝置更包括有··一個觸媒傳送裝置 3〇’。該觸媒傳送裝置3M皮裝設在該反應器2()與該觸媒再 生器60之間，以將該觸媒從該反應器20傳送到該分離單 70 50。當該塑谬廢料在該反應管10與該反應H 20中被分 解時所產生的氣體由_個分餾器8〇所回復，並且接著被 1306118 一個從轉廢料產生汽油之裝置料細說明將 中提出。 、 如上述’熔化的塑膠廢料是在反應管1〇中存在觸媒的 )·“兄下被初_人分解。就此點而言’觸媒以一種預定量而被 供、·。：反應s 10巾’使得當一個觸媒儲存槽被定位在該 反應官10上方時，觸媒可以從觸媒儲存槽掉入反應管10 中。另外，被乾燥、被分類及被弄碎的塑膠廢料與乙烯基 廢料（下文稱A “塑膠廢料”）係被熔化、由一個齒輪式 栗所擠s 接著沿著加熱管而被供料到反應f U中。 在此時’耗的塑膠廢料是透過—個㈣而被錢到反應 & 10中的方式為較佳。再者，溶化的塑膠廢料對於被供 料到反應f 1G中的觸媒之容積比為5到i Q的比率為較佳 在本發月中，以矽酸鋁（alumina si i icate )為基質的 球狀固態酸性觸媒作為觸媒是有用的，而觸媒粒子的直徑 較佳疋大』3 mm。在觸媒的分餾（catalytic 與已分解氣體的蒸發熱所需要的能量係從觸媒的熱能所供 、° 個’昆0裝置可以被裝設在反應管1 0中，使得觸媒 可與該等塑膠廢料充份地混合，以均句地將熱能傳送到在 反應管1 〇中的塑膠廢料。在本發明中，一種利用觸媒沉 降機構的多階段式（multi-stage)擋板型（baffle-type )混合裝置被裝設在反應管1〇中。 當該等觸媒微粒在反應管10中形成一種簾幕時，藉著 吸收熱能而4發之具有高沸點的部分可以被輕易地再分解 。因此，5亥反應管10被構型，使得該等觸媒微粒於其中 1306118 形成該簾幕。另外，熔化塑膠廢料與觸媒之初始混合位置 必須對應反應f ίο的一個下方部份，以合意地實施具有 高沸點部分的再分解反應 '然而’假如熔化塑膠廢料與觸 媒的混合位置過度地靠近反應管10底部的話，到達熔化 塑膠廢料的足夠熱傳導並不會發生在反應管1〇中。 同時，從反應器20釋放的一部份氣體可以供料到反 應管10中，用以控制再分解的反應速率。在此時，被供 料到反應管10中的氣體量係由一個閥體26所控制。從反 應器2 0供料到反應管i 〇的氣體被用來控制觸媒在反應管 1 〇中的溫度。 〜

在該反應管1〇中彼此混合的塑膠廢料與觸媒係被供料 到反應器20中。反應器20具有密封的通道形狀，並包括 有移動式基床22。塑膠廢料與觸媒的混合物緩慢地移動， 同時：合物係被放置在移動式基$ 22之上。當混合物在 反應器20中緩慢移動時，塑膝廢料係在存在觸媒的情況 下被刀解（第二分解反應）。在本發明中，導引單元被裝 °又在移動式基床22的橫側處，以防止觸媒偏離移動式基 卜 個自動張緊器（auto-tens i oner )較佳被 裝叹在個運轉該移動式基床22的鼓輪（drum)中，用 以防止鼓輪由於其、、w & μ e 阿，皿的延長而引起鼓輪沒有負載的運轉 此外，必須徂_ 只1、應足夠的熱能到反應器20，用以如所 地分解塑膠廢粗 ., ^ 在熱能集中在一部份的移動式基床 上時，就不能如邮恭，_

〜為地實行塑膠廢料的分解。因此，複數 個加熱器沿著該欲壬L ^移動式基床22被裝設。在本發明中，紅 10 1306118 外線型加熱器是有用的。該等加熱器以一種電子接點較少 ，皿度的方式（electronic contact less temperature control manner) (SCR控制方式）受到控制，以防止該 反應器2 0過載。 该反應器2 0具有三個排氣孔，並且被構型使得氣體可 以被分解與蒸發，即使氣體被凝結且再度供料到反應器2 〇 中也是运樣。此外，反應器20的一個内側的壓力是低於 大氣壓力，以容易將在塑膠廢料分解期間所產生的氣體與 觸媒相分離。當供料到反應器2〇中之空氣與高温油氣相 此合時可能會發生爆炸。因而，反應器2〇被氣密密封。 假如氣體不足以與熔化的塑膠廢料與觸媒之混合物分 離時，熔化塑膠廢料的分解效率會降低。因此，有一個足 以混合該混合物之觸媒攪拌器（caUlyst agitat〇r)的 需要存在，以如所需地將氣體從混合物中蒸發。根據本發 明，15個觸媒攪拌器被裝設在該移動式基床22上。每個 觸媒攪拌器都具有一種犁形形狀。 使用來分解塑膠廢料的觸媒之細孔會被在分解塑膠廢 料期間所產生的碳所阻塞，從而，該觸媒的活性被大大地 降低。因此，觸媒必須被再生，以被重新使用。此外，觸 =再生器60被裴設在反應器2〇上，而觸媒則由觸媒傳送 裝置30垂直地傳送到觸媒再生器6〇之中。詳細地說，已 用過的觸媒被—_在反應$ 2〇 T方部件處的旋轉閥24 移動到觸媒傳送裝置3〇中’且接著由觸媒傳送裝置3〇傳 迗到反應器20上的一個料筒42之中。例如，觸媒傳送裝 1306118 3〇會具有20 m的高度，而觸媒則可以每分鐘i2 傳送速度傳送。此外，觸媒再生器6〇必須能夠忍受高溫 ，因為觸媒從反應器20釋放出來的溫度是大約5〇〇t。再 者，自動張緊器較佳被裝設在觸媒傳送裝置3〇之中，以 防止傳送帶由於高溫而伸長所造成的傳送帶偏離觸媒傳： 裝置30 。 、 旋轉閥2 4係用做將—預定量的觸媒傳送到觸媒傳送裝 置30之中，以在一個固定速度下將觸媒送入用於從塑膜 廢料f生汽油之裝置内。此外，旋轉目24的功用是要防 止大！空氣流入壓力比大氣壓力更低的反應器2〇巾 使用習知旋轉閥的情況中，觸媒很容易在推進器與習 轉閥的内部殼罩之間被壓碎，而該習知旋轉闕的運轉 會因為構成習知旋轉閥的構件會由於高溫而膨服而可能^ 止。為了避免上述習知旋轉閥的缺點，在本發明中，—個 =式的旋轉閥24被用來防止觸媒被壓碎，其 進器與内部殼罩之間的一個間距是習知旋轉閥的兩 “更大的寬度，而該推進器具有一個中央梯度。 a。：：：，觸：從觸媒傳繼3〇被向上供料到料筒 ^點而§，該料筒42作用來防止爆炸，該爆炸 反應器、20所排放的氣體與大量的空氣之間的接 匕外，右干個負載規（load cell) 再：的；!把柄部之中’以偵測該觸媒移動速度的 部與底部部份::Γ=;=連接到料筒42頂 午以防止負載規由於在料筒42中的 12 1306118 觸媒之部份配置所引起的不當操作，並且用來精確地旦、、 觸媒的重量。另外，甚不加& 里娜 外右干個套筒被裝設在該等可撓曲的風 相中’以防止該等可撓曲的 風 所引起的扭曲。 目因為狐度及_的裝載量 5 :傳統上’在塑膠廢料與乙烯基廢料被分解之 ，必須_著到塑膠廢料與乙稀基廢料之雜質，例如: 無機物與泥土。然而，依據本發明，-個分離單元5。； 裝設在該袭置中，使得可以將塑膠廢料供㈣裝置中而= 需清潔塑膠廢料。由觸媒傳送裝置30傳送到料筒42之魎 媒由旋轉閥44供料到分離單元5〇之中。該分離單 係用來筛選具有一預定或較大尺寸的觸媒微粒，且將筛選 過之觸媒微粒供料到觸媒再生器6〇。 此外，该分離單元50被提供有一個過濾器（町咖） ，該過濾器由一種能夠忍受高溫的耐腐蝕之材料所製成。 在此時，β亥過濾器具有！ _或更小尺寸之篩孔，以及 OJmxl.Sm之表面積，其並且以相對於水平成45。的角产 被裝設。 a 通過該分離單元50之觸媒在7〇〇f|J8〇(rc的溫度下由 該觸媒再生器60所再生1觸媒再生器6()燃燒附著到觸 媒的碳，以持續地再生該觸媒。 此外，觸媒再生器60設有10個旋轉室62。由旋轉室 62所形成《渦流有助於完全燃燒㈣。觸㉟在觸媒再生器 60中的保持時間（retenti〇n time)則取決於旋轉室μ 的旋轉速度。觸媒再生器60的旋轉室62可以利用具有鋼 13 1306118 線的二階段式唇狀物密封件而被密封。此外，觸媒再生器 60具有3米長的直徑、15米的長度及7〇噸的重量。 將熱能通到觸媒再生器6〇的燃燒器及燃燒室64具有 4’500, 000大卡的熱容量。此外，依據本發明之裝置設有 將空氣供給到燃燒器的第一鼓風機及將空氣供給到燃燒室 64的第一鼓風機，用以進行觸媒的完全燃燒。觸媒再生 器60的溫度維持在預定溫度範圍之内為較佳，這是因為 當觸媒的溫度高於90(rc時該觸媒會被熔化且觸媒的細孔 會被阻塞。 在觸媒再生器60中燃燒的空氣被釋放通過一個排放鼓 風機。該排放鼓風機被設計成可以忍受高溫，而一個空氣 冷卻器66被裝設在鼓風機之前以減少從觸媒再生器所 排放的氣體體積。通過空氣冷卻器66之氣體在粉塵藉由 乳旋68從氣體去除之後係被排放到觸媒再生器6〇之外。 在本發明中，一種翅管式空氣冷卻器66是有助益的。 觸媒微粒的尺寸大小會由於磨耗而逐漸地減小，因而 设置了觸媒補充裝置34與36，用以將預定量的觸媒連續 地供給到本發明的裝置中。在此時，觸媒補充裝置Μ與 Μ係定位在觸媒傳送裝置30的移動式基床22之上。同^ ，在高溫下將觸媒供料到移動式基床22是非常危險的i 且特別是，並不希望打開運轉中的反應器2〇 ，因為其内 部壓力受到控制。因此，在供料到一個中間槽34之後， 該觸媒被供料到觸媒傳送裝置30的移動式基床22之中， 而該中間槽34是被氣密地密封。就這—點而言，—個壓 1306118 力平衡裝置係裝設在移動式基床22與中間槽34之間，用 以防止中間槽34的上方部份被真空化。 在使用氣旋的情況中，於塑膠廢料分解反應期間由觸 媒所產生的油氣很容易地藉著上升的氣體而與觸媒分離。 然而’在本發明中，一個感應通風鼓風機（induced draft blower )被裝設來代替氣旋，用以產生能夠取代上 升氣體效應的作用力。感應通風鼓風機將反應器2〇中的 壓力降低到小於大氣壓力，以容許從塑膠廢料分解所產生 的氣體能夠快速地與觸媒分離，且被凝結。此外，設有第 一凝結器與第一浪湧槽（surging tank) 82 ，用以回復大 部份的重油成份（heavy 〇i 1 components )，該等重油成 伤被包含在從反應器20分離的油氣中。再者，設有在低 於第一凝結器的溫度下運轉之第二凝結器以及第二浪渴槽 8 4 ，用以回復輕油氣，輕油氣於第一凝結程序期間並未被 凝結。 在此時’第一凝結器具有1 50, 000大卡的冷卻容量， 而第二凝結器具有1 00, 000大卡的冷卻容量。感應通風鼓 風機具有20 BiVmin的容量’且被密封以防止氣體爆炸。 依據本發明用於從塑膠廢料產生汽油之裝置的操作將 於下文中詳細說明。 首先，溶化的塑膠廢料與觸媒被供料到該反應管1〇中 。塑膠廢料與觸媒係藉由在反應f 1Q中的多階段式播板 裂混合裝置而彼此充份地混合’而塑膠廢料係被初次分解 。同時，一部份從反應器20排出的氣體係通過一個閥體 15 1306118 而被供料到反應管1〇中。當供料到反應管1〇中的觸媒 :度相當高時，由控制裝置所控制的閥體26係、增加氣體 抓率。當氣體流率增加時，觸媒溫度係降低，從而，一部 伤的重油係藉由觸媒而被再次分解，並且被回復以增加異 構烷烴（iso-paraffin)的量。因為異構烷烴具有較其他 aw由部份（gasoline fracti〇n)更高的辛烷值，當含在 汽油中的異構烷烴的量增加時，可以改善汽油品質。此外 ，塑膠廢料的分解效率會因為如同重油作用的石蠟（wax )的產生受到抑制而改善。 熔化塑膠廢料與觸媒的混合物從反應管i 〇供料到反 應盗20。供料到反應器20之中的熔化塑膠廢料與觸媒的 混合物在被放在移動式基床22上且由移動式基床Μ所移 動的同時被二次分解。就這一點而言，在移動式基床22 上的觸媒以大約每分鐘1. 5到2米的速度移動，並且停留 在反應器20上大約丨0分到2〇分鐘左右。在塑膠廢料的 二次分解中使用的熱能從靠近移動式基床22的加熱器處 被供給。 此外’觸媒從反應器20處通過安裝在反應器2〇下方 部份處的旋轉閥24而被供料到觸媒傳送裝置3〇中。就 适一點而言，旋轉閥24係用作來將預定量的觸媒供料到 觸媒傳送裝置30，以便於以均勻的速度在本發明裝置各處 移動觸媒。在此時，觸媒傳送裝置30可以達到每小時12 噸的最大傳送速度。 通過觸媒傳送裝置30之觸媒係通過該分離單元5〇而 1306118 料到觸媒再生器60之中。分離單元5〇功用為除去附 ;塑膠廢料之例如是泥土的無機物、於塑膠廢料的分解 反應期間所產生且被附著到塑膠廢料的碳、以及觸媒粉末 。再者’觸媒在觸媒再生器6〇的旋轉室中被移動，:觸 媒再生為60則在高溫下燃燒附著到觸媒的碳，以再生觸 媒0 v從反應管10與反應器20排放的油氣的大部份重油成 份由第一凝結器所凝結，被儲存在浪湧槽82中，且接著 被供料到一個蒸餾程序。於第一凝結程序期間未凝結的輕 油氣則由在較第一凝結器更低的溫度下運作的第二凝結器 所凝結，在第二浪湧槽84 +被收集，且被回復於該浪湧 槽82之中，且接著被供料到蒸餾程序中。由第二凝結器 所凝結之油氣大部份包括有：在汽油成份中的輕油成份， 其使用一種習知的低溫凝結器透過一種低溫氣—液接觸隔 離程序（low temperature gas-iiquid c〇ntact separation process)而被回復。 如從上文的描述很明白的是，本發明提供一種用於從 塑膠廢料產生汽油之裝置，其使用一種觸媒來分解塑膠廢 料’並且對大規模的工廠是有助益的。 本發明已經以一種圖示說明的方式來描述，並且應該 被瞭解的是：所使用的術語意圖做為說明之用而非限制之 目的。本發明之許多的修改與變化按照上述教示而言是可 能的。因此，應該瞭解到：在後附之申請專利範圍的範疇 内’本發明除了被具體描述之外也可以被實施。 17 1306118 【圖式簡單說明】 (一） 圖式部分 本發明上述與其它的態樣及優點從較佳實例的解釋說 明並結合附圖將變得顯明與更容易領會，其中 圖1概略圖示說明一種依據本發明用於從塑膠廢料產 生汽油之裝置。 (二） 元件代表符號 1 0反應管 20反應器 2 2移動式基床 24旋轉閥 26閥體 30觸媒傳送裝置 34觸媒補充裝置（中間槽） 36觸媒補充裝置 42料筒 44旋轉閥 50分離單元 60觸媒再生器 6 2旋轉室 64燃燒室 66空氣冷卻器 18 1306118 66空氣冷卻器 68氣旋 80分餾器 82第一浪湧槽 84第二浪湧槽 19

Claims (1)

1306118 拾、申請專利範圍：

L 一種使用_來從詩廢料產生汽油之裝置，該觸 媒具有-個大致球形的形狀，該裝置包括有： —個反應管，诗gm 政反應官用於接收熔化的塑膠廢料盥該 觸媒’並將該塑膠麻粗血& 膠廢料與該觸媒混合，以提供該塑膠廢料 與該觸媒之一種混人物 ^ ^ 裡芯《物’該觸媒係初次分解該熔化的塑膠 個反應器，該反應器被提供有一個移動式基床與一 個加熱器，該移動式基床用於移動該混合物，而該加埶器 用於加熱由該移動式基床所移動之混合物，從而二次分解 在該混合物中之熔化的塑膠廢料； 一個混合器’其係坐落在該移動式基床的上方部份上 用乂混α〜著s亥移動式基床而被移動的混合物； 一個觸媒傳送裝置，用運送從該反應n排放的觸媒； -個旋轉閥’其係坐落在該反應器與該觸媒傳送裝置 之間❿α肖一的速度將一帛定量的觸媒運送到該觸媒 傳送裝置； ' 、-個分離單元，該分離裝置用於將具有—個預定直徑 或更大的觸媒微粒與經由該觸媒傳送裝置被運送的觸媒分 離開來；以及 一:個觸媒再生器’該觸媒再生器被提供有複數個旋轉 室’以再生具有該預定直徑或更大的觸媒，該觸媒係從該 分離單元在相當高溫之下供給1以將再生的觸媒微粒返 回進入到該反應管之中。 20 1306118 2. 如申請專利範 固第1項之裝置，苴中，一部份去兮 等塑膠廢料被初次分解時新甚^罝丨伤田6亥 到該反應 1。 解夺所產生之氣體從該反應、器被供料 3. 如申請專利範g 第1項之裝置，其中，該觸媒在該 反應管中以一種簾幕形流動。 4·如申睛專利範圍第〗τ5今壯 ι固弟1項之裝置，苴中，確笙 料係在該反應管的下方Λ 八 °』膠廢 万邛件處初始地與該觸媒相接觸。 5. 如申請專利範圍第j瑁夕# 有-個推it H，該推進器、成、、，錢轉閥具 » &成該觸媒的一個中央 、士 用以使觸媒通過其間，而T/ 六释度机， 开间而不會破壞該觸媒。 6. 如申請專利範圍第1 貝裝置，其中，該分離裝置 匕括有·一個過濾器，該過歲 思35 /、有個預定的篩孔尺寸 〇 » 觸媒輸入裝置，以將該觸媒補充到該裝置之中^ 8·如申請專利範圍$ i項之裝置，其中，該觸媒 器在700°c到80or的溫度範圍下被操作。 9.如申請專利範圍f i項之裝置，其中，該觸媒 器被定位在該反應器之上。 、 10.如申請專利範圍帛！項之裝置，其更包括有：一個 分餾裝置’以分餾當該等塑膠廢料被初次盥__ 人一-人分解時所 產生的氣體。 21