TWI389940B - Scrap recovery equipment and methods for waste petrochemical products - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種廢石化產品裂解回收設備及方法,尤指一種將廢石化產品(包含廢塑膠等有機產品)以加熱裂解的方式,達到回收有利用價值之各種油品者。
台灣近年來由於工業發達,塑膠、橡膠類等石化產品使用量激增,這些使用後的廢棄物不是被任意棄置就是送到垃圾掩埋場,由於石化產品掩埋時不易腐化的特性加上台灣地小人稠可供掩埋的土地資源有限,若採取直接焚化又容易造成空氣污染及產生戴奧辛問題,因此塑膠、橡膠類及有機溶劑廢棄物處理常令環保單位頭痛。
熱裂解(pyrolysis)資源回收技術可以將固態或液態有機廢棄物如廢輪胎、廢橡膠、廢石化產品(PP、PE、PS...)、廢電路板、廢電線電纜、廢動植物油、廢機油、及油泥等有機廢棄物在低、中溫、缺氧環境下裂解轉化為具有附加價值之重油、輕質燃油、石油氣及焦碳等可利用能源。熱裂解能以環保的方式處理廢棄物問題,此外裂解資源化處理後所產生的物質可以再利用,經濟效益高,熱裂解過程的缺氧環境不易產生戴奧辛及二次污染,堪稱為最佳資源化處理技術之一。
由於廢石化產品屬高分子聚合物,係由單聚物原料加上觸媒於高壓低溫條件聚合,因此利用熱裂解方法將其反方向解聚得到流動性佳之化學品,也就是將其液體化,因此,傳統的熱裂解方式必須將廢棄物加熱至少達400
℃才能裂解完成,因為有機廢棄物熱導性非常低,加熱升溫時間很長,處理量不易擴大,相對很不經濟。傳統熱裂解液化技術流程必須先將廢石化產品進行初步分類後並予以碎化處理,且施加壓力減少廢石化產品之體積再將其壓製成團塊狀,藉由壓力及高溫將其液化後提煉出重油,此傳統方法缺點為產能率低且操作成本高,且僅止於提煉出重油以及殘餘物,無法一次精餾出提供一般大眾所使用之精緻油品,故因此一直無法普及商業化應用。
本發明之第一目的,在於提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其係藉廢石化產品裂解設備將廢石化產品回收分解,並分餾的方式再生出可運用之油品,達到資源回收再利用之目的。
本發明之另一目的,在於提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其廢石化產品無須經過破碎處理可直接可置入裂解反應爐中予以加熱分解,達到精簡操作步驟進而降低回收成本的目的。
本發明之又一目的,在於提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其中,於裂解反應爐中之出口處設置內含有金屬過濾網之一油氣閥,可達到令過濾並去除氣態及液態之粗雜質,以避免管線阻塞及反應爐壓力過大的目的。
本發明之再一目的,在於提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其中,於裂解反應爐中設置一導熱網,不僅達到令廢石化產品於裂解反應爐中均勻受熱,更進一步在清理時有效過濾清除內部之雜質(焦化殘渣),以降低運轉清理時間進而避免管線阻塞的目的。
本發明之更一目的,在於提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其中,該廢石化產品經熱裂解後所分解之氣體可集中收集並提供裂解反應爐加溫燃燒之燃料來源。
為達上述之目的,本發明係提供一廢石化產品裂解回收設備及方法,其係包括有:一裂解反應爐、一過濾器、一第一冷卻器、一一百目過濾器、一第二冷卻器、一油氣收集器、一第一油水分離器、一基礎裂解油槽、一第一真空泵浦、一分餾爐、一第三冷卻器、一第二油水分離器、一成品油槽、一第二真空泵浦、一氣體洗滌塔、一瓦斯集氣槽、以及一各種類產品油槽。該裂解反應爐更包括有:一反應爐、一燃燒爐、一導熱網、以及一油氣閥。該分餾爐更包括有:一細緻過濾器。
首先,於該裂解反應爐之反應爐內倒入預設比例之一液態廢棄物,再將廢石化產品置入該反應槽中,並配合一起始劑加以混合後加熱至預設溫度。當該反應爐加熱到達預設之溫度時,隨即啟動該第一真空泵浦以及該第二真空泵浦將該廢石化產品所熱裂解之石油氣透過該油氣閥內之金屬過濾網予以抽取並由該過濾器去除其內部之雜質’且經由該第一冷卻器予以降溫,藉由該一百目過濾器將該裂解油以及未冷凝之石油氣再次過濾,且透過該第二冷卻器再次將尚未冷凝之石油氣予以冷凝成裂解油型態並注入該油氣收集器內予以收集。
該油氣收集器將該裂解油以及尚未冷凝完成之石油氣集中,並將該石油氣另外導入該氣體洗滌塔中再次予以冷凝收集,且將該石油氣冷凝後之裂解油導流回該油氣收集器內,並同時將該氣體洗滌塔內之氣體導入該瓦斯集氣槽內,可供應該裂解反應爐之燃燒爐所使用燃料者。
利用該第一油水分離器將該油氣收集器中之裂解油所含之水分及雜質予以分離釋出,並注入該基礎裂解油槽內,且運用該第一真空泵浦將該基礎裂解油槽內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽內,可提供該裂解反應爐所需之燃料。
該基礎裂解油槽內之裂解油透過該分餾爐精餾,且藉由該細緻過濾器過濾雜質,經由該第三冷卻器將該精餾出之油品加以冷卻,透過該第二油水分離器再次將水份釋出,並分別注入不同之該成品油槽內,進而將該成品油槽內所精餾後之各類油品分流至各種類產品油槽內,形成各種不同之油品並加以存放者。
為了能更清楚地描述本發明所提出之廢石化產品裂解回收設備及方法,以下將配合圖示詳細說明之。
請參閱圖一所示,圖一為本發明廢石化產品裂解回收設備配置示意圖。其中,廢石化產品裂解回收設備1係可將廢石化產品3裂解為可回收使用之油品,其包括有:一裂解反應爐10、一過濾器11、一第一冷卻器12、一一百目過濾器13、一第二冷卻器14、一油氣收集器15、一第一油水分離器16、一基礎裂解油槽17、一第一真空泵浦18、一分餾爐19、一第三冷卻器20、一第二油水分離器21、一成品油槽22、一第二真空泵浦23、一氣體洗滌塔24、一瓦斯集氣槽25、以及一各種類產品油槽26。該裂解反應爐10更包括有:一反應爐101、一燃燒爐102、一導熱網103、以及一油氣閥104。該分餾爐19更包括有:一細緻過濾器191。
該裂解反應爐10之該導熱網103其目的在於該裂解反應爐10之反應爐101內過濾廢石化產品3裂解時所產生之雜質,並且可促使該反應爐101在裂解反應之熱傳導更為均勻,進一步提升廢石化產品3裂解後所生之殘渣清理效率。
於本發明廢石化產品裂解回收設備1中,首先係將該導熱網103以相對兩側之勾環卡接於該反應爐101之內部,以一液態廢棄物倒入該反應爐101中,再將廢石化產品3置入該反應爐101內且加入一起始劑予以混合後,並將該反應爐101以氣密性封蓋加以密封,進而以該裂解反應爐10之該燃燒爐102進行加熱。該廢石化產品3無須經過破碎處理,僅需將非塑膠材質以目視判別篩選挑出後,直接倒入該反應爐101內與該液態廢棄物以及該起始劑一併進行熱裂解過程。於本較佳實施例中,該裂解反應爐10之反應爐101容積量大致為8000公斤~9000公斤。
該液態廢棄物佔該反應爐101容積之比例最佳為15%~25%,且該液態廢棄物可以是廢機油、廢油渣、廢油泥、廢樹脂、以及廢溶劑所構成。於本較佳實施例中,倒入該反應爐101中之該液態廢棄物大致為1800公升~2000公升。
該起始劑係可令該裂解油於20℃溫度以下不致產生臘化之現象,可避免造成該廢石化產品裂解回收設備1管路產生堵塞之現象,且該起始劑佔該反應爐容積之比例最佳為0.5%~1%。該起始劑所包含之成分比例最佳為:正已烷(Hexane)與通用溶劑共40%~50%、異丙醇(lsopropylalcohol)20%~30%、以及二甲苯(xylene)25%~35%。於本較佳實施例中,該起始劑大致為45公升~55公升。
當該裂解反應爐10之該反應爐101透過該燃燒爐102加熱至80℃時,可令該反應爐101內部壓力大致達到1.5kgw/㎡,係可將該固態之廢石化產品3於該反應爐101內做進一步壓縮處理。
當該反應爐101由75℃加熱至150℃中,亦即裂解溫度(degradation temperature)達到進行第一階段熱裂解時,係將該廢石化產品3由固態裂解為液態,並持續加熱大致於140℃~150℃時可使該廢石化產品3呈固態、液態、及氣態三種型態並存;其中,該氣態係為白色蒸汽狀之石油氣,其所含成份為水份、較輕分子碳氫化合物氣體、以及微量粉塵污染物。
該反應爐101持續升溫由150℃加熱至430℃之過程中,亦即裂解溫度達到進行第二階段熱裂解時,使該廢石化產品3大部分由液態轉換成氣態,也就是說呈現出白色蒸汽狀之石油氣,並於到達400℃~430℃時保持一預設時間,待白色之蒸汽狀石油氣呈黑灰色蒸汽狀之石油氣,此時該黑灰色蒸汽狀之石油氣所含成份大致為:少量的水份、較重分子碳氫化合物氣體、粉塵污染物(雜質)、以及焦化物,即停止該燃燒爐102之運作,且利用該燃燒爐102之餘溫使該反應爐101內之殘渣去除殘留之石油氣,以形成固態之焦炭,其主要成分為土壤、碳化物、微量較重分子碳氫化合物及以及焦化物所構成。
於第二階段熱裂解開始的同時,可開啟該裂解反應爐10上之該油氣閥104,進而同步啟動該第一真空泵浦18、以及該第二真空泵浦23,透過該油氣閥104內含之金屬過濾網將該廢石化產品3所熱裂解之石油氣予以抽取,可初步過濾並去除內含之粗雜質,以避免管線阻塞及反應爐壓力過大,並經由該過濾器11再次去除其內部之細微雜質,且利用該第一冷卻器12予以降溫,再藉由該一百目過濾器13將該裂解油以及未冷凝之石油氣再次過濾,透過該第二冷卻器14再次將尚未冷凝之石油氣予以冷凝成裂解油型態,運用該油氣收集器15將該裂解油以及尚未冷凝完成之石油氣集中,並將該石油氣另外導入該氣體洗滌塔24中再次予以冷凝收集。
將該導入該氣體洗滌塔24內之石油氣再次予以降溫冷凝,且令該石油氣冷凝後之裂解油導流回該油氣收集器15內,並同時將該氣體洗滌塔24內之殘餘之氣體導入該瓦斯集氣槽25內,可作為供應該裂解反應爐10之該燃燒爐102所使用之燃料者。
利用該第一油水分離器16將該油氣收集器15中之裂解油所含之水分及雜質予以分離釋出,並注入該基礎裂解油槽17內,且運用該第一真空泵浦18將該基礎裂解油槽17內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽25內集中。
將該基礎裂解油槽17內之裂解油透過該分餾爐19精餾,且藉由該細緻過濾器191過濾雜質,經由該第三冷卻器20將該精餾出之油品加以冷卻,透過該第二油水分離器21再次將水份釋出,並分別注入不同之該成品油槽22內,此時該成品油槽22所儲存之油品種類大致可分為四種:溶劑、汽油、柴油、以及燃料油等等,且分別將該成品油槽22內所精餾後之各類油品依性質及需求不同分流至該各種類產品油槽26內做各別的儲存。
運用該第二真空泵浦23將各別之該成品油槽22內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽25內,利用該瓦斯集氣槽25內所收集之氣體提供該裂解反應爐10工作時所需之燃料。該瓦斯集氣槽25內所收集之氣體可以是:一氧化碳(CO)、氫氣(H2)、以及甲烷(CH4)等,可直接提供該燃燒爐102所需之燃料,或進行間接混燒(co-firing),作為該燃燒爐102的輔助燃料,亦可稱為為煤氣(coalgas)。
本發明一種廢石化產品裂解回收方法,其中,係包括有下列步驟:首先,將該導熱網置入該裂解反應爐之該反應爐內,並以該液態廢棄物倒入該反應爐中,再將廢石化產品置入該反應爐內且加入該起始劑予以混合後,將該反應爐以氣密性封蓋加以密封,進而以該裂解反應爐之該燃燒爐進行加熱;接著,開啟該裂解反應爐上之該油氣閥,進而同步啟動該第一真空泵浦以及該第二真空泵浦並透過該油氣閥將該廢石化產品所熱裂解之石油氣予以抽取並經由該過濾器去除其內部之雜質;然後,將前述之石油氣經由該第一冷卻器予以降溫,同時將該石油氣冷凝成裂解油型態,再藉由該一百目過濾器將該裂解油以及未冷凝之石油氣再次過濾,且透過該第二冷卻器再次將尚未冷凝之石油氣予以冷凝成裂解油型態;之後,將該導入該氣體洗滌塔內之石油氣再次予以收集冷凝,且將該石油氣冷凝後之裂解油導流回該油氣收集器內,並同時將該氣體洗滌塔內之氣體導入該瓦斯集氣槽內;再來,利用該第一油水分離器將該油氣收集器中之裂解油所含之水分及雜質予以分離釋出,並注入該基礎裂解油槽內,且運用該第一真空泵浦將該基礎裂解油槽內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽內;之後,將該基礎裂解油槽內之裂解油透過該分餾爐精餾,且藉由該細緻過濾器過濾雜質,經由該第三冷卻器將該精餾出之油品加以冷卻,透過該第二油水分離器再次將水份釋出,並分別注入不同之該成品油槽內,且分別將該成品油槽內所精餾後之各類油品分流至各種類產品油槽內;以及然後,運用該第二真空泵浦將各別之該成品油槽內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽內,利用該瓦斯集氣槽內所收集之氣體以提供該裂解反應爐燃燒時所需之燃料。
綜上所述,本發明廢石化產品裂解回收設備及方法,其中,該廢石化產品裂解回收設備1於該裂解反應爐10之該反應爐101內係置入一導熱網103,將該廢石化產品3倒入並配合預設比例之液態廢棄物以及起始劑混合後加熱至預設溫度,透過加熱裂解的方式將該廢石化產品3分解成石油氣,經過反覆的過濾、冷卻、油水分離、以及分餾的處理,令該石油氣冷凝為裂解油以及氣體型態,並將該裂解油精餾成各種不同之油品分別儲放,同時可將該氣體收集於瓦斯集氣槽25內,可提供該裂解反應爐10之燃燒爐102加熱所需之燃料者。藉由前述技術,本發明之廢石化產品裂解回收設備及方法,其廢石化產品無須經過破碎處理即可直接可置入裂解反應爐中予以加熱分解,達到精簡操作步驟進而降低回收成本的目的;並且,該導熱網可令廢石化產品於裂解反應爐中均勻受熱,更進一步過濾內部之雜質,進而避免管線阻塞,確實有效改善了習用技術之缺失。
以上所述係利用較佳實施例詳細說明本發明,而非限制本發明之範圍。大凡熟知此類技藝人士皆能明瞭,適當而作些微的改變及調整,仍將不失本發明之要義所在,亦不脫離本發明之精神和範圍。
1...廢石化產品裂解回收設備
3...廢石化產品
10...裂解反應爐
101...反應爐
102...燃燒爐
103...導熱網
104...油氣閥
11...過濾器
12...第一冷卻器
13...一百目過濾器
14...第二冷卻器
15...油氣收集器
16...第一油水分離器
17...基礎裂解油槽
18...第一真空泵浦
19...分餾爐
191...細緻過濾器
20...第三冷卻器
21...第二油水分離器
22...成品油槽
23...第二真空泵浦
24...氣體洗滌塔
25...瓦斯集氣槽
26...各種類產品油槽
圖一係為本發明廢石化產品裂解回收設備配置示意圖。
1...廢石化產品裂解回收設備
3...廢石化產品
10...裂解反應爐
101...反應爐
102...燃燒爐
103...導熱網
104...油氣閥
11...過濾器
12...第一冷卻器
13...一百目過濾器
14...第二冷卻器
15...油氣收集器
16...第一油水分離器
17...基礎裂解油槽
18...第一真空泵浦
19...分餾爐
191...細緻過濾器
20...第三冷卻器
21...第二油水分離器
22...成品油槽
23...第二真空泵浦
24...氣體洗滌塔
25...瓦斯集氣槽
26...各種類產品油槽
Claims (17)
- 一種廢石化產品裂解回收方法,其步驟包括有:(A)提供一裂解反應爐,將一導熱網置入該裂解反應爐之一反應爐內,並以一液態廢棄物倒入該反應爐中,再將廢石化產品置入該反應爐內且加入一起始劑予以混合後,該反應爐以氣密性封蓋加以密封,進而以該裂解反應爐之一燃燒爐進行加熱;(B)開啟該裂解反應爐上之一油氣閥,進而同步啟動一第一真空泵浦、以及一第二真空泵浦,透過該油氣閥內所包含之金屬過濾網將該廢石化產品所熱裂解之石油氣予以初步過濾抽取,並經由一過濾器再次去除其內部之細微雜質;(C)將步驟(B)之石油氣經由一第一冷卻器予以降溫,同時將該石油氣冷凝成裂解油型態,再藉由一一百目過濾器將該裂解油以及未冷凝之石油氣再次過濾,且透過一第二冷卻器再次將尚未冷凝之石油氣予以冷凝成裂解油型態;(D)藉由一油氣收集器將步驟(C)之該裂解油以及尚未冷凝完成之石油氣加以集中,並將該石油氣另外導入一氣體洗滌塔中再次予以冷凝收集;(E)利用一第一油水分離器將該油氣收集器中之裂解油所含之水分及雜質予以分離釋出,並注入一基礎裂解油槽內,且運用一第一真空泵浦將該基礎裂解油槽內所產生之氣體導入一瓦斯集氣槽內;(F)將該基礎裂解油槽內之裂解油透過一分餾爐精餾,且藉由一細緻過濾器過濾雜質,經由一第三冷卻器將該精餾出之油品加以冷卻,透過一第二油水分離器再次將水份釋出,並分別注入不同之一成品油槽內,且分別將該成品油槽內所精餾後之各類油品分流至各種類產品油槽內;以及(G)運用一第二真空泵浦將各別之該成品油槽內所產生之氣體導入該瓦斯集氣槽內,利用該瓦斯集氣槽內所收集之氣體提供該裂解反應爐燃燒時所需之燃料。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該步驟(A)更包括有:(A1)將該反應爐加熱至80℃時,該反應爐內部壓力係達到1.5kgw/m2 ,係將該固態廢石化產品做進一步壓縮;(A2)該反應爐由75℃加熱至150℃中進行第一階段熱裂解,係將該廢石化產品由固態裂解為液態,並於140℃~150℃時該廢石化產品呈固態、液態、及氣態三種型態並存;其中,氣態則為白色蒸汽狀之石油氣;以及(A3)該反應爐持續由150℃加熱至430℃中進行第二階段熱裂解,並於400℃~430℃時保持一預設時間,待白色之蒸汽狀石油氣呈黑灰色,隨即停止該燃燒爐運作,且利用該燃燒爐餘溫使該反應爐內之殘渣去除石油氣,以形成固態之焦炭。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該步驟(A)之廢石化產品無須經過破碎處理,係直接置入該反應爐內,並將該反應爐施以氣密性封蓋處理。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該步驟(A)之該液態廢棄物佔該反應爐容積之比例最佳為15%~25%。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該液態廢棄物係包括下列其中之一:廢機油、廢油渣、廢油泥、廢樹脂、以及廢溶劑所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該步驟(A)之該起始劑係令該裂解油於20℃溫度以下不致產生臘化之現象,且該起始劑佔該反應爐容積之比例最佳為0.5%~1%。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,該起始劑所包含之成分比例最佳為:正已烷與通用溶劑共40%~50%、異丙醇20%~30%、以及二甲苯25%~35%。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢石化產品裂解回收方法,其中,步驟(D)更包括有:(D1)將該導入該氣體洗滌塔內之石油氣再次予以收集冷凝,且將該石油氣冷凝後之裂解油導流回該油氣收集器內,並同時將該氣體洗滌塔內之氣體導入該瓦斯集氣槽內;以及(D2)該氣體洗滌塔內所導入該瓦斯集氣槽內之氣體,係亦提供該裂解反應爐之燃燒爐所使用燃料者。
- 一種廢石化產品裂解回收設備,其係包括有:一裂解反應爐,其更包括有一反應爐、以及一燃燒爐,且於該反應爐內設有一導熱網,用以過濾廢石化產品裂解時所產生之粗雜質;一過濾器,係將廢石化產品經由該反應爐初步裂解後產生之石油氣加以過濾,並以一第一冷卻器將其冷凝,透過一一百目過濾器再次過濾,且以一第二冷卻器再次予以冷卻成為裂解油後注入一油氣收集器中;一第一油水分離器,係將該油氣收集器之該裂解油中所包含之水份分離釋出,並注入一基礎裂解油槽內;一分餾爐,係將該基礎裂解油槽內之該裂解油精餾,並經過一細緻過濾器且以一第三冷卻器加以冷卻;以及一第二油水分離器,再次將精餾後之油品中所包含之水份釋出,並分別注入一成品油槽內;其中,於該裂解反應爐之該反應爐內置入廢石化產品,並配合預設比例之一液態廢棄物以及一起始劑混合後加熱,將廢石化產品裂解並精餾出各種油品者。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,更包括有:一瓦斯集氣槽,係提供該裂解反應爐之該燃燒爐所需之燃料;一第一真空泵浦,係將該油氣收集器中未凝結之氣體導入該瓦斯集氣槽內集中;一第二真空泵浦,係將各成品油槽內未凝結之氣體導入該瓦斯集氣槽內集中;以及一氣體洗滌塔,係將該油氣收集器中未凝結之石油氣導入該氣體洗滌塔內再次冷凝,並將該冷凝後之裂解油導回該油氣收集器中,而尚未冷凝之氣體則導入該瓦斯集氣槽內予以集中。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該導熱網係以相對兩側之勾環卡接於該反應爐之內部。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,更包括有一各種類產品油槽,其係將該廢石化產品經分餾爐所分餾出之油品透過各別之該成品油槽分流,並將分餾出之油品加以歸類存放者。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該廢石化產品無須經過破碎處理,係直接置入該反應爐內予以熱裂解者。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該液態廢棄物佔該反應爐容積之比例最佳為15%~25%。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該液態廢棄物可以是廢機油、廢油渣、廢油泥、廢樹脂、以及廢溶劑所構成。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該起始劑佔該反應爐容積之比例最佳為0.5%~1%。
- 如申請專利範圍第9項所述之廢石化產品裂解回收設備,其中,該起始劑係令該裂解油於20℃溫度以下不致產生臘化之現象,其所包含之成分比例最佳為:正已烷與通用溶劑共40%~50%、異丙醇20%~30%、以及二甲苯25%~35%。
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