CN112955525B 用于生产烃的塑料材料解聚方法及其设备 （普罗伊尔有限责任公司）

2021.04.23PCT/IB2019/0590702019.10.23WO2020/084522EN2020.04.30US8674154B2,2014.03.18CN201116299Y,2008.09.17JP2017019912A,2017.01.26本发明涉及一种用于废塑料材料解聚的方法和一种适用于在所述方法中使废塑料材料解2i.在无氧气氛中将包含废塑料材料的混合物装入包含至少一个螺杆挤出机(1)的进料流出物的区域的体积小于所述反应器总体积的20以尽量减少在所述反应器内产生的气体的停留时间，并且借助于在所述反应器主体外部的夹套(5)中的熔融盐流将所述反应器器(2)配有连接到所述反应器(2)的底部且具有位置高于所述反应器内部存在的液浴液位2.根据权利要求1所述的方法，其中包含废塑料材料的混合物为主要由废塑料材料组3.根据权利要求1所述的方法，其中液浴上方可用于所述气体流出物的区域的体积小4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预处理步骤还包括减少废塑料材料尺寸至不iii.在气相中解聚的步骤中，其中将步骤ii之后离开所述反应器(2)的气体流出物送入至少一个二级反应器(10)中，在其中进行在450至500℃下的温度持续少于1秒的加热周8.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其残渣通过包括外部加热的螺杆输送器(6)的排出系统朝所述反应3的烃的馏分B和/或包含在大气压力和2015.根据权利要求14所述的方法，其中具有5至8个碳原子的烃的馏分B和气体馏分C至少之一至少部分被用于产生整个方法所需电能和/或16.根据权利要求14所述的方法，其中具有5至8个碳原子的烃的馏分B和气体馏分C至少之一全部被用于产生整个方法所需电能和/或17.一种用于进行根据权利要求1-16中任一项所述的方法的来自挤出机的废塑料材料包括可用于形成聚合物液浴的下部区域和可接收由所述聚合物液浴的解聚衍生的气体流减少反应器内部产生的气体流出物的停留时间；连接到反应器(2)的底部且排放头位于反应器内部存在的聚合物液浴液面的上方用于除去解聚后形成的固体残渣的螺杆输送器安装在支撑件上，所述支撑件围绕与所述反应器的壁相距10-30cm的轴线旋转，利用弹簧4[0001]本发明涉及用于生产烃的废塑料材料的解聚方法和适于在所述方法中塑料材料(PET)、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯大利，大部分来自城市废物的塑料废物由COREPLA供应链财团管理的CSS(Centridi塑料的城市废物的活动超出了60％的指示性极限后在经济上不再5[0010]这种“无用和有害”的材料以简化的方式但为了易于理解而在本文中称为[0016]另一方面，使燃料油(类似于柴油燃料)来至少部分替代矿物来源的(即从石油生6[0022]本发明的目的是提供一种基本上没有上述方法的缺点的废塑料材料的热解聚方[0024]i.在无氧气氛中将包含废塑料材料或主要由废塑料材料组成的混合物装入包括至少一个螺杆挤出机(1)的进料系统，可选地通过在位于挤出腔室外部的合适的夹套(1a)[0025]ii.将上一步骤中来自所述挤出机的所述塑料材料直接装入至少一个反应器(2)方可用于所述气体流出物的区域的体积小于总体积的20优选小于所述反应器总体积的15以尽量减少所述反应器内产生的气体的停留时间，并且借助于在所述反应器主体外部的夹套中的熔融盐流将所述反应器(2)加热至约300至约400℃,所述夹套连接至用于运位置高于所述反应器内部液浴液位的排放头的螺杆输送器(6)，用于除去解聚后形成的固成聚合物液浴的下部区域和可接收有所述聚合物液浴的解聚衍生的气体流出物的上部区域，其体积小于所述反应器(2)内部总体积的20优选低于所述反应器总体积的15以尽可能减少所述反应器内部产生的气体流出物的停留时间；连接到反应器(2)的底部且排放头位于反应器内部存在的聚合物液浴液面的上方的螺杆输送器(6)；以及在反应器主体[0032]图2b示出了可用于根据本发明的方法中的具有固体排出系统的解聚反应器的示7[0037]图7示出了用于根据本发明的方法的设备的一部分的示意性实施例，其包括在先分或物质的意思是除所述一种或多种具体指出的物质之外还可以所述混合物中所含分子中普遍存在的碳原子[0043]本发明的方法适合于与液体和可能的气体烃的生产完全[0044]可以进料到根据本发明的方法的塑料废物可以具有不同该简化的预处理可以包括用于调整和标准化所进料塑料材料的尺寸的聚合物(这些聚合物中的每一种在进料到根据本发明的方法的反应器中的废塑料材料中的8[0054]根据本发明的方法的步骤ii是一个在不存在氧的情况下待处理的废塑料材料中能存在的氧气的量低于通过可在相关案例中使用并且是本领域技术人员已知的分析技术根据本发明方法的能量消耗(指示性地但非排他性地，在PLASMIX情况下处理的每千克材9[0070]用根据本发明的方法获得的液体燃料的其他可能用途并[0076]在根据本发明的方法的步骤i中的合适的动力挤出机中加热并软化后，构成进料到方法的废塑料材料的成分混杂的聚合物混合物进料到这些反应器中，并加热至约300至约400℃的温度。每个反应器的加热借助于由加热到约450至约550℃的温度并通过包围整[0080]在大气压力和20‑30℃的温度下也会产生一部分气体流出物，以及一部分基本上由烃组成的馏分，所述烃的组成为最小碳原子数等于5(C5)到最大碳原子数等于16(C16)，[0081]根据本发明的方法的一个优选实施方案提供了将来自解聚过程的流出物(在室温下变成液体)分馏成两个馏分：馏分(A)包括具有9至16的碳原子数的烃，对应于柴油燃料[0090]能量自耗是指将过程中产生的烃用作燃料，以生产过程中自身使用的热能和/或[0096]·在方法的各个步骤中以及因此在实施方法的设备的各个点中，内部气氛的组[0099]所述根据本发明方法的步骤i优选地首先通过装料系统进行，所述装料系统允许用一系列可串联实现以获得协同作用的有利措施来获得[0102]废塑料的加热是通过在挤出机(1)的外表面上进行充分的供热来实现的，最好是通过在合适的夹套(1a)中循环热载体(熔融所述气体可能含有可能存在于所进料的塑料混合物中的[0110]-形成活动的塑料塞，该塞以稍微过压(20-100mBar)的压力将脱气区域与反应器[0111]装入的塑料材料的表观密度可能非常不同：从非常低的密度(小于50kg/m3)到[0112]到挤出机的计量和进料螺杆(11)的特殊设计以及挤出机螺杆第一部分的设计确具有减小的尺寸的螺杆轴和/或通过延长第一部分(即挤出机的装载步骤)中的螺距，来实以便粉碎塑料材料并向前沿材料被进料的相反方向推动，消除塑料材料中滞留的所有气[0116]在进料和软化过程中加热聚合物混合物所需的热能部分地由混合物本身与挤出之类的材料的存在，所述材料可能由于螺杆与螺杆壁之间的距离大于5mm而填充存在于材[0117]从外部加热挤出机(1)的目的还在于形成增稠且致密的废塑料材料，所述废塑料中使用的挤出机中，将材料加热至约180℃,即，加热至低于大多数塑料聚合物的裂[0121]由挤出机提供的废塑料材料的解聚反应器是垂直轴具有圆柱形截面的反应器[0122]塑料材料的不均匀混合物在反应器(2)内呈液体形式，并保持在约300℃至400℃[0123]解聚过程主要沿着反应器的内壁进行。当接近壁时(在接近熔融盐温度的温度进一步的断裂或也与液相反应。一旦它们到达表面，这样形成的物质就会在比液浴温度(300℃-400℃)稍高的温度下产生基本上由烃[0129]-反应器壁金属的特性，适合于确保在存在化学侵蚀性物质的情况下也保持所提[0134]-在液浴上方的区域具有最小的体积，以尽可能减少在反应器内部产生的气体的[0139]-将反应器内部的温度变化保持在一个点与另一个点之间的最大差值不超过3℃刮刀利用弹簧(9)维持为相对于挡块(stops)进行对接(inabutment)，所述挡块可以调节[0146]根据本发明的反应器(2)包括外部夹套(5)，液态盐(即熔融盐)流过该外部夹套出现异常情况下，所有盐都在重力作用下落入位于所述反应器下方的熔融盐的安全罐中。熔融温度范围为约100℃至约250℃,优选熔融盐包含硝酸钠和硝酸钾的混合物，或由硝酸[0148]在根据本发明的方法一个优选的实施方案中，在反应器(2)中累积的固体残渣通过包括螺杆输送器(6)的排出系统朝反应器(2头位于反应器内部的液浴液面上方。螺杆用于排出在反应器内部的过程中积聚的固体组部气氛和固体残渣的管理系统的惰性气氛之间的分离)位于在反应器内部存在的液体塑料个反应器内的固体残渣累积占液浴体积的三[0151]为了保持根据本发明的方法在受控条件下的连续运行(在多个热解聚反应器的情的固体物料，所述固体物料保持高温(450℃-550℃)并在冷却箱的空气中具有很强的反应性(解聚反应释放的碳绝对是无水的并且在没有火焰的情况下与空气中存在的氧气立即反始通过预处理步骤制备步骤i中使用的混合物的步骤，所述预处理步骤包括分离包含非塑成氧气，可以将熔融盐从加热锅炉中排出的烟雾与合适的烟雾/空气交换器一起使用以产[0164]作为非限制性实施例，待解聚的材料通过依次的三个进料斗(4)被送入反应器[0167]iii.气相中解聚的步骤，其中步骤ii融盐流在外壳侧通过管束。所述管束对由主反应器产生的气体施加非常快速的加热循环[0169]随后的冷凝步骤优选地在紧接二级反应器(10)下游的至少两个冷凝器(12)中进主要由大于C16的长链烃组成的冷凝液送入一级反应器进行进[0172]·第三冷凝器由液体洗涤器组成。冷凝和冷却的液体用于洗涤和冷却进入的气的内部包括可用于形成聚合物液浴的下部区域和可接收由所述聚合物液浴的解聚衍生的反应器(2)的底部且排放头位于反应器内部存在的聚合物液浴液面的上方的螺杆输送器[0183]表3–物料平衡-涉及9,000吨/年的PLASMIX处理设备的数据(该数据是指示性的，放物是特殊的非危险废物(基本上是废塑料中存在的煤灰和可能的矿物质投料，或中和未[0191]为了简单起见，参考了一个完整的产能为9000吨/年的预处理设备(更保守的假入在内的因素，根据本发明的方法除了从生态的角度和废物的升级看具有巨大的优势之[0198]根据本发明的方法在环境保护方面是特别有利的(它避免了将塑料废物释放到海面，竞争技术的效率(例如在焚化炉或水泥厂中使用)则大大降低(焚化炉的总体效率通常[0200]使用试验是通过一个实验设备进行的，该设备包括一个