专利名称：工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法
技术领域：
本发明涉及工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，属于石油化工炼制领域。
背景技术：
自上世纪70年代至今，全世界很多科研人员付出了大量的人力、物力从事于利用废塑料生产汽、柴油的研究，尤其我国，更为突出，光是专利文献的发表就有100份之多，并一致公认采用废塑料生产汽油、柴油技术是一种较好的回收塑料的方法。就目前公开的专利文献看，现有的用废塑料生产汽油、柴油的方法主要是对废塑料采用复杂的催化裂化技术，然后用火直烧，油化后形成粘度较高的液体，通过精馏塔蒸馏得到成品的汽油、柴油。上述方法存在如下不足(1)需要复杂的催化裂化设备；(2)用火直烧时，废塑料在熔融过程中受热不均，温度或高或低，影响塑料裂解深度和出现结焦现象，使成品油质量下降；(3)塑料油化是吸热反应，其物质的导热性能较差，达到热裂化温度的时间较长，换热效果差，出现四壁生焦现象；(4)废塑料油化后形成的液体粘度较高，流动性差，没有减粘装置，这种物料作为精馏塔蒸馏的基础原料，会造成精馏塔的负荷，产生大量的回炼油，使炼油成本增高；(5)废塑料在收集、分拣、掺合过程中会有一定量的泥土、沙石等掺入，没有清除该有害物质的分离装置，造成排渣不彻底，而且不能连续操作；(6)常压或正压操作，使油品的拨出深度和油品转化率降低，浪费能源。
发明内容
本发明的技术解决问题是提供一种不需要复杂的催化裂化设备，可连续生产，油品转化率高，油品质量好，成本低，节约能源的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，从而解决现有废塑料生产汽油、柴油方法存在的缺陷。
本发明的技术解决方案是工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征包括下列步骤(1)将废塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，或聚乙烯、聚苯乙烯，或聚丙烯、聚苯乙烯按比例掺合；(2)将上述掺合好的废塑料推进内有双螺带搅拌器，外装熔盐导热介质夹套的反应釜中加热液化裂解；(3)对反应釜中的废塑料经加热裂解，反应生成的物料进行减粘裂化，裂化气体经冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；(4)同时，反应釜中的塑料熔解液不断地被泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸中，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过固液分离缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内；(5)完成(2)、(3)、(4)步骤中，实施减压蒸馏。
所述步骤(1)中的废塑料中的掺合比例是聚乙烯∶聚丙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.7～0.9，或聚乙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.3～0.5，或聚丙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.3～0.5，其中优选比例是聚乙烯∶聚丙烯∶聚苯乙烯为1∶1∶0.8，或聚乙烯∶聚苯乙烯为1∶0.4～0，或聚丙烯∶聚苯乙烯为1∶0.4。
所述步骤(2)中的反应釜，为槽形反应釜或立式反应釜，熔盐温度为200℃～800℃，优选温度为450℃～550℃。
所述步骤(2)中的塑料加热液化裂解温度为350℃～400℃。
所述步骤(2)中的双螺带搅拌器是外螺带顺时针旋转，内螺带逆时针旋转，外螺带与反应釜内壁间隔为2mm～5mm的双螺带搅拌器。
所述步骤(3)中的减粘方式采用减粘釜或其他缓和的低温裂解方式，其中减粘釜体为卧式圆筒形，釜内纵向火管排列，釜底设有沉积槽，釜上部中央和蒸馏塔相接，釜内塑料液体的减粘温度为250℃～300℃。
所述步骤(4)中的固体分离缸体为锥形体，缸上端出口与反应釜气相出口连接，缸的下端设有螺旋挤压机，缸体锥形切线处设一物料入口，反应釜排渣口经泵与固液分离缸物料入口串接，盐熔分离液的装填量为固液分离缸总容积的2/5～3/5，熔盐温度为350℃～400℃。
所述步骤(5)中的减压蒸馏由机械式真空泵、真空缸、控制阀、真空表组成，其中压力分配为反应釜工作压力-0.02公斤～-0.08公斤，固液分离缸工作压力为-0.02公斤～-0.08公斤，减粘釜工作压力为-0.02公斤～0.08公斤。
本发明与现有技术相比具有的优点如下1.由于掺入一定比例的聚苯乙烯，省去了复杂的催化裂化装置，不用催化剂就可以生产高标号汽油和柴油。
众所周知，废塑料是高分子聚合物，单纯的聚乙烯或聚丙烯塑料，在热裂化过程中，生成的油品以直链烷烃和烯烃为主，如果作为汽油产品，它的辛烷值偏低，若适当地掺入一定比例的聚苯乙烯塑料，就会提高汽油产品中芳烃含量，进而提高了汽油的辛烷值，能够生产车用高标号汽油产品，而对于柴油产品来说，直链烷烃含量高，十六烷值就高，近似直馏柴油产品。因此，实施本发明可在一套生产装置工艺流程中，完全可以生产合格的汽油、柴油两种产品。
2.用熔盐做反应釜中的导热介质，彻底解决了废塑料在熔融过程中受热不均，温度或高或低，影响塑料裂解深度和结焦现象所带来的缺陷。
利用废塑料生产汽油、柴油完全是吸热反应塑料通过吸热方能油化，这一过程为项变过程。但是塑料的导热性能较差，给定的温度或高或低，受热面不均，都将给塑料油化或裂解深度带来影响。为解决这一缺陷，本发明在反应釜夹套内的导热介质是熔盐。熔盐是最理想的导热介质，并在石油、化工领域得到了广泛应用，它可以调成配比，使导热温度从200℃～800℃内进行调整，操作弹性很大。实施本发明用熔盐做导热介质方案，彻底解决了用火直烧所带来的受热面不均，温度或高或低，影响塑料裂解深度和结焦现象所带来的缺陷。
3.本发明反应釜内设有内外双螺带搅拌器，彻底地解决了塑料油化吸热反应中其物质的导热性能较差，易造成反应物料受热不均匀，裂化深度不一致，并伴有局部结焦这一缺陷。
塑料油化是吸热反应，但是其物质的导热性能较差，达到热裂化温度的时间较长，容易造成反应物料受热不均匀，裂化深度不一致，并伴有局部结焦现象。为了解决这一缺陷，本发明在反应釜内设有内外双螺带搅拌器，外螺带顺时针旋转，内螺带逆时针旋转，其在工作时，由于内外螺带相反方向旋转，形成层流撞击，产生湍流，使塑料油得到充分换热，加快了裂解速率，外螺带与槽形反应釜内壁保持有2mm～5mm间隔，外螺带在旋转时随时可以刮去因器壁反应生成的焦炭，由此保证了熔盐向釜内传热效果。
4.采用了减粘措施，降低了油品的粘度，提高了炼厂的轻质油收率，减少了精馏塔的回炼油比。
废塑料油化后形成的液体粘度较高，流动性差，此种物料作为精馏塔蒸馏的基础原料，会造成精馏塔的负荷，产生大量的回炼油，使炼油成本增高。为了解决这一缺陷，采用减粘釜等其他缓和的低温裂解方式，降低油品的粘度，提高炼厂的轻质油收率，降低精馏塔的回炼油。
5.塑料在收集、分拣、掺合过程中如不清洗，会有一定量的泥土、沙石等掺入，该有害物质如不清除，会影响反应釜的操作周期，使之不能连续生产。为解决这一难题，本发明采用固液分离缸起到排出泥土、沙石等泥渣的作用。
本发明是根据有机和无机不相溶的原理，及各种不同物质比重不同的特性而产生的，高温泵经管道源源不断地通过反应釜的排渣口，将反应釜内的物料打入到固液分离缸内，由于油和熔盐不相溶，且油的比重轻于熔盐的比重，因此油便浮升出熔盐液面，通过固液分离缸上的出口进入反应釜气相出口，进入反应釜内。进入固液分离缸的泥土、沙石等残渣，因比重重于熔盐而沉入固液分离缸底部，待沉积到一定量时，螺旋挤压机便将其排出。复而始之，反应釜内的泥土、沙石便置换出来，延长了反应釜的操作周期，使之能连续生产。
6.本发明根据馏分的沸点，随外压的降低而下降的原理实现的，在各个环节实施了减压蒸馏，提高了油品的拨出率，进而提高了油品的转化率，节约了能源。
总之，本发明不需要复杂的催化裂化设备，可连续生产，油品转化率高，油品质量好，且成本低，节约能源，从而解决了现有废塑料生产汽油、柴油技术及设备存在的缺陷，有效治的治理了白色污染，是一种固体废物资源化处理的方法。
图1为本发明中生产汽油、柴油设备的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1第一步，将废塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯按1∶1∶0.8比例掺合，如聚乙烯100公斤、聚丙烯100公斤、聚苯乙烯80公斤；第二步，将按上述比例掺合好的废塑料用液压推进器推进内有双螺带搅拌器，外装有熔盐作为导热介质夹套的槽形或立式反应釜中加热液化裂解，熔盐温度为450℃，反应釜中加热液化裂解温度350℃；第三步，反应釜中的废塑料经加热裂解，反应生成的物料进入减粘釜或其他缓和的低温裂解装置中进行减粘裂化蒸馏，减粘温度为250℃，裂化气体经冷凝器冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；第四步，同时，反应釜中的塑料熔解液经泵持续不断地泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过固液分离缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内；在完成上述各步骤中，实施减压蒸馏，其中反应釜工作压力约为-0.04公斤～-0.06公斤，固液分离缸工作压力约为-0.04公斤～-0.06公斤，减粘釜工作压力为-0.04公斤～0.06公斤。
实施例2第一步，将废塑料聚乙烯、聚苯乙烯按1∶0.4比例掺合，如聚乙烯100公斤、聚苯乙烯40公斤；第二步，将按上述比例掺合好的废塑料用液压推进器推进内有双螺带搅拌器，外装有熔盐作为导热介质夹套的槽形或立式反应釜内，在反应釜中加热液化裂解，熔盐温度为550℃，反应釜中加热液化温度450℃；第三步，反应釜中的废塑料经加热裂解，反应生成的物料进入减粘釜或其他缓和的低温裂解装置中进行减粘裂化蒸馏，减粘温度为300℃，裂化气体经冷凝器冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；第四步，同时，反应釜中的塑料熔解液经泵持续不断地泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内；在完成(2)、(3)、(4)步骤中，实施减压蒸馏，其中反应釜工作压力为-0.04～-0.08公斤，固液分离缸工作压力为-0.04～-0.08公斤，减粘釜工作压力为-0.04～0.08公斤。
实施例3第一步，将聚丙烯、聚苯乙烯等热塑型废塑料按1∶0.4比例掺合比例掺合，如聚丙烯100公斤、聚苯乙烯40公斤；第二步，将按上述比例掺合好的废塑料用液压推进器推进内有双螺带搅拌器，外装有熔盐作为导热介质夹套的反应釜中加热液化，熔盐温度为500℃，反应釜中加热液化温度380℃，第三步，反应釜中的废塑料经加热裂解，反应生成的物料进入减粘釜中进行减粘裂化蒸馏，减粘温度为280℃，裂化气体经冷凝器冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；第四步，同时，反应釜中的塑料熔解液经泵持续不断地泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内；在完成(2)、(3)、(4)步骤中，实施减压蒸馏，其中反应釜工作压力为-0.04～-0.08公斤，固液分离缸工作压力为-0.04～-0.08公斤，减粘釜工作压力为-0.04～0.08公斤。
本发明上述各实施例中工业化用废塑料生产汽油、柴油设备，包括液压进料机1，内有双螺带搅拌器3、外装有熔盐导热介质夹套4的反应釜2，减粘釜5，蒸馏塔6，固液分离缸7，螺旋挤压机8，高温浆液泵9，混合油冷凝器10，混合油接收缸11，真空缸12，真空泵13，精馏塔14，再沸器15，汽油冷凝器16，汽油接收缸17，柴油冷凝器18，柴油接收缸19，计量泵20等主要设备组成，废塑料收集后不需清洗，简单去除泥土、沙石、金属等大块杂质后，将聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，或聚乙烯、聚苯乙烯，或聚丙烯、聚苯乙烯，按本发明方法中介绍的比例掺合，由液压进料机1推进槽形或立式反应釜2内，在负压-0.02～0.08公斤压力及200℃～800℃的温度下熔融，同时反应釜2内双螺带搅拌器3转动，使物料在反应釜2中加快换热裂解，裂解气体通过反应釜2气相出口进入减粘釜5，减粘釜5的釜体为卧式圆筒形，釜内纵向火管排列，釜底设有沉积槽，釜上部中央和蒸馏塔相接，减粘釜2的温度250℃～300℃，负压0.02～0.08公斤压力，从反应釜2出来的裂解气在流通管道会产生聚合反应，大于250℃～300℃沸点的大分子烃形成液态落入减粘釜5中，小于250℃～300℃沸点的气态烃通过蒸馏塔进入混合油冷凝器10，冷凝形成液体流入混合油接收缸11，混合液经计量泵20打入精馏塔14，精馏塔14在再沸器的作用下，塔顶出汽油，汽油气态烃通过汽油冷凝器16冷凝形成液体进入汽油接收缸17，塔中柴油气态烃经柴油冷凝器18冷凝形成液体进入柴油接收缸19，塔底重油进入到固液分离缸7回到反应釜2中再裂解，固体分离缸体7为锥形体，缸上端出口与反应釜2气相出口连接，缸的下端设有螺旋挤压机，缸体锥形切线处设一物料入口，反应釜2排渣口经泵与固液分离缸7物料入口串接，盐熔分离液的装填量为固液分离缸总容积的2/5～3/5，熔盐温度为350℃～400℃。反应釜2内的双螺带搅拌器3在旋转中不停的将带有泥土、沙石的塑料液推向排渣口，高温浆液泵9将塑料液打入固液分离缸中，固液分离后，干净塑料液通过反应釜5气相出口返回反应釜2内，泥土、沙石经沉积一定量后，由螺旋挤压机排出缸外。
权利要求
1.工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征包括下列步骤(1)将废塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，或聚乙烯、聚苯乙烯，或聚丙烯、聚苯乙烯按比例掺合；(2)将上述掺合好的废塑料推进内有双螺带搅拌器，外装熔盐导热介质夹套的反应釜中加热液化裂解；(3)对反应釜中的废塑料经加热裂解，反应生成的物料进行减粘裂化，裂化气体经冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；(4)同时，反应釜中的塑料熔解液被不断地泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸中，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过固液分离缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内；(5)在完成(2)、(3)、(4)步骤中，实施减压蒸馏。
2.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(1)中的废塑料中的掺合比例是聚乙烯∶聚丙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.7～0.9，或聚乙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.3～0.5，或聚丙烯∶聚苯乙烯为0.8～1.2∶0.3～0.5。
3.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(1)中的废塑料中的掺合优选比例是聚乙烯∶聚丙烯∶聚苯乙烯为1∶1∶0.8，或聚乙烯∶聚苯乙烯为1∶0.4～0，或聚丙烯∶聚苯乙烯为1∶0.4。
4.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(2)中的内有双螺带搅拌器，外装熔盐导热介质夹套的反应釜为槽形反应釜或立式反应釜。
5.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述熔盐温度为200℃～800℃，优选温度为450℃～550℃。
6.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(2)中的塑料加热液化裂解温度为350℃～400℃。
7.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(2)中的双螺带搅拌器是外螺带顺时针旋转，内螺带逆时针旋转，外螺带与反应釜内壁间隔为2mm～5mm的双螺带搅拌器。
8.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(3)中的减粘方式采用减粘釜或其他缓和的低温裂解方式，其中减粘釜体为卧式圆筒形，釜内纵向火管排列，釜底设有沉积槽，釜上部中央和蒸馏塔相接，釜内塑料液体的减粘温度为250℃～300℃。
9.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(4)中的固体分离缸体为锥形体，缸上端出口与反应釜气相出口连接，缸的下端设有螺旋挤压机，缸体锥形切线处设一物料入口，反应釜排渣口经泵与固液分离缸物料入口串接，盐熔分离液的装填量为固液分离缸总容积的2/5～3/5，熔盐温度为350℃～400℃。
10.根据权利要求1所述的工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，其特征在于所述步骤(5)中的减压蒸馏的压力分配为反应釜工作压力-0.02公斤～-0.08公斤，固液分离缸工作压力为-0.02公斤～-0.08公斤，减粘釜工作压力为-0.02公斤～0.08公斤。
全文摘要
工业化用废塑料生产汽油、柴油的方法，将废塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，或聚乙烯、聚苯乙烯，或聚丙烯、聚苯乙烯按比例掺合后推进内有双螺带搅拌器，外装熔盐作为导热介质夹套的反应釜中加热液化裂解；对经加热裂解反应生成的物料进行减粘裂化，裂化气体经冷凝形成液体，送精馏塔进行精馏；同时将反应釜中的塑料熔解液不断地泵入内装有熔盐分离液的固液分离缸中，对反应釜中的残渣、泥土有效进行分离，残渣、泥土通过固液分离缸底的螺旋挤压机排出缸外，干净的塑料熔解液返回反应釜内，在完成上述过程中，实施减压蒸馏。本发明不需要复杂的催化裂化设备，可连续生产，油品转化率高，油品质量好，且成本低，节约能源，从而解决了现有废塑料生产汽油、柴油技术中存在的缺陷，有效治地治理了白色污染。
文档编号C10G1/10GK1526793SQ0313466
公开日2004年9月8日 申请日期2003年9月25日 优先权日2003年9月25日
发明者党德润 申请人:北京帅更新能源技术有限公司