CN105524642B - 氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废聚烯烃裂解领域，具体地，涉及一种氢氧燃烧法直接加热裂解石废聚烯烃的装置及方法。本发明所述装置，包括氢氧燃烧器(1‑3)和高温裂解反应装置(1‑1)，所述氢氧燃烧器(1‑3)与高温裂解反应器(1‑1)相连通，所述高温裂解反应装置(1‑1)包括高温裂解反应器(2‑1)，所述高温裂解反应器(2‑1)包括上下连接的混合器(2‑1a)和反应器(2‑1b)；所述混合器(2‑1a)相对的两侧壁沿切线方向分别设置有过热水蒸汽入口(3‑1)与气液混合物料入口(3‑3)，所述混合器(2‑1a)顶部沿轴向方向设置有气态物料入口(3‑2)。本发明利用过热水蒸汽与物料切向或轴向混合方式，可以有效避免混合不均带来的过裂解或裂解不完全。
Description
技术领域
本发明涉及废聚烯烃裂解领域，具体地，本发明涉及一种氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的装置及方法。
背景技术
聚烯烃属用途广泛的大宗塑料产品。有资料显示，2011年中国的塑料消费量已达到占世界消费总量1/4强的近6000万吨，成为世界第一大塑料消费国。与此同时，由于塑料制品尤其是塑料包装的使用寿命普遍较短，大量废塑料造成了日益严重的“白色污染”。废塑料中，以聚乙烯和聚丙烯为代表的聚烯烃的占比通常可达60～70％，废聚烯烃的处理因此成为废塑料处理中的一个主要方面。
填埋、焚烧和回收利用是目前国内外废塑料处理的主要方法。填埋和焚烧处理虽在多数国家仍占有较高份额，但随着废塑料量的逐年增长和环保管理的日益严格，填埋和焚烧处理开始受到挑战。填埋的土地成本日益昂贵，在某些地方甚至根本无地可选；焚烧因有毒烟气的排放而受到周围居民的抵制。
废聚烯烃的回收利用是可持续利用石油资源的一种最佳方式。将废聚烯烃通过高温裂解回收单体烯烃不仅能实现石油烃资源的循环利用，也有望扩大裂解原料来源，在一定程度上缓解当前大型乙烯装置普遍存在的原料不足问题。
烃类热裂解是目前制取小分子烯烃的主流方法。高反应温度和短停留时间有利于提高烯烃产率并减少副产物的生成，这就要求对裂解反应施加很高强度的热量供给。从传热的角度，热裂解可分为直接加热裂解(Directly heated pyrolysis)和间接加热裂解(Indirectly heated pyrolysis)，前者指热源不经传热介质将热量直接传给裂解原料，后者则需通过传热介质(反应管壁)向裂解原料传递热量。采用管式裂解炉的蒸汽裂解(Steamcracking)技术是间接加热裂解的典型代表，绝大多数小分子烯烃都是采用此法生产的。作为蒸汽裂解技术的核心，管式裂解炉技术经过长期的不断改进，性能已近完善。出于减少因炉管内壁结焦导致的传热恶化和压降增大的原因，石脑油仍是占主导地位的裂解原料。
出于扩大裂解原料来源的目的，近年来人们对裂解技术提出了多种改进，其中既有间接加热裂解技术，也有直接加热裂解技术。
美国专利US7744747B2、US7578929B2、US6743961B2等公布的裂解技术的特点在于可将原油等重质原料用于蒸汽裂解，但均需前处理工艺将其中的轻质馏分蒸发出来，再用裂解炉对轻质馏分进行裂解。这在一定程度上摆脱了原油加工流程对裂解工序的束缚，但实际使用的裂解原料仍是原油中的轻质馏分，实质上并未扩大裂解原料的来源。美国专利US4136015和US4256565公布的裂解技术的特点在于将高温燃烧气体用作热载气体，采用直接加热裂解重质油。此类技术虽然能在裂解装置中直接裂解重油甚至原油，但是为了实现热载气体与裂解原料的高效混合和快速裂解，往往需要借助复杂的装置或其他技术手段。
近来有人提出选择性氢燃烧技术，将间接加热改为直接加热，使得热裂解反应在绝热反应器中进行，不需要外加热源。比如中国专利CN 101875591A，该技术借助选择性氢燃烧催化剂，将氢气、氧气和烃类原料混合物流引入氢催化燃烧装置，使其中的氢气进行催化燃烧反应，将物流加热，加热后的物流进入绝热反应装置发生热裂解反应。该技术需要多级氢催化燃烧装置和绝热反应装置串联以提高烯烃产率，而且情燃烧需要借助催化剂，必然增加了成本，且过程不好控制。
出于裂解废聚烯烃回收单体烯烃的目的，近年来也提出了多种一步法和两步法裂解技术。
美国专利US532691/5136117公布的裂解废塑料回收单体乙烯的方法为典型的一步法裂解，此法将加热至高温的固体颗粒与废聚烯烃颗粒直接接触，使之快速升温裂解。为了获得高升温速率和较好的混合传热效果，此法对原料的粒度有严格要求。中国专利CN95110364.4、美国专利US5639937和US5731483等公布的裂解废塑料回收单体烯烃的方法则属两步法裂解，即首先在较低的裂解温度下，将固体废塑料转化为液体裂解原料；第二步为高温裂解，将液体原料裂解为小分子烯烃。上述专利中，第二步高温裂解均采用传统的管式裂解炉，这对第一步产生的液体裂解原料有相当严格的要求，一般需将液体裂解原料控制在相当于石脑油馏分的范围内。
发明内容
鉴于现有裂解废聚烯烃回收单体烯烃技术存在的不足，本发明的目的是提供一种两步法裂解废聚烯烃的装置和工艺。本发明将废聚烯烃经第一步温和裂解得到的液态烃作为裂解原料(以下简称裂解原料)，采用氢氧燃烧产生的过热水蒸汽，直接加热裂解原料制取单体小分子烯烃。该工艺具有裂解原料来源广泛，原料之间切换灵活，烯烃产率高，除焦操作简单等优点。
本发明提供了一种氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的装置，包括氢氧燃烧器1-3和高温裂解反应装置1-1，所述氢氧燃烧器1-3与高温裂解反应装置1-1相连通，所述高温裂解反应装置1-1包括高温裂解反应器2-1，所述高温裂解反应器2-1包括上下连接的混合器2-1a和反应器2-1b；
所述混合器2-1a和反应器2-1b的内部连接有可上下移动的可移动热电偶2-13；所述反应器2-1内部反应区与可上下移动的急冷装置2-11a相连；
所述混合器2-1a相对的两侧壁沿切线方向分别设置有过热水蒸汽入口3-1与气液混合物料入口3-3，所述混合器2-1a顶部沿轴向方向设置有气态物料入口3-2；其中所述过热水蒸汽入口3-1与氢氧燃烧器1-3相连。
根本发明的装置，还包括聚烯烃温和裂解炉1-5与高温裂解反应装置1-1相连通，用于温和裂解废聚烯烃制得液态烃。
如果裂解原料为粘度很大的液态烃时，可以在装置中加设预热气化装置1-4，设置于高温裂解反应装置1-1与聚烯烃温和裂解炉1-5之间。
根据上述装置，在加设预热气化装置1-4时，所述混合器2-1a的气态物料入口3-2与气液混合物料入口3-3分别连接于原料预热气化装置1-4。
根据上述装置，所述氢氧燃烧器1-3与除焦再生反应器1-2相连。
上述混合器外设置有混合器加热保温套2-24，所述反应器外设置有反应管外保温层2-4。
上述所述高温裂解装置中的混合器和反应器可以用不锈钢或其他耐高温材料制成。
本发明还提供了一种氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的方法，该方法优选基于上述裂解废聚烯烃的装置，具体包括以下步骤：
1)将废聚烯烃进行温和裂解制得液态烃，将液态烃作为裂解原料；
2)将氢气和氧气输送进入氢氧燃烧器，燃烧生成过热水蒸汽，使过热水蒸汽的温度区间为800～2000℃；
其中，氢气和氧气之间质量比为1:5～1:8，氢气保持一定的过量；
3)将过热水蒸汽和裂解原料分别输送进入高温裂解反应装置，过热水蒸汽与裂解原料在高温裂解反应装置的混合区中迅速混合形成裂解反应物料，并使裂解反应物料瞬间升温至裂解反应温度750～1000℃；其中，上述预热后的裂解原料与过热水蒸汽在混合区内混合方式为：水蒸汽切向进入高温裂解反应装置的混合区，裂解原料沿轴向或切向进入高温裂解反应装置的混合区与高温水蒸汽混合；在水蒸汽入口处设置喷嘴以提高水蒸汽进入反应器的线速度，以加强混合效果；
上述水蒸汽与裂解原料的质量比可以为20:1～4:1，优选10:1～5:1，具体可以根据不同的原料进行调整；
4)裂解反应物料在高温裂解反应装置的混合区和反应区中发生裂解反应，生成裂解产物；
5)通过急冷***将裂解产物的温度降至500℃以下，从而终止裂解反应的进行。
在直接加热裂解废聚烯烃的工艺中，原料与热载气体迅速混合实现热量传递对于提高烯烃产率、防止副产物的产生是非常重要的。本发明方法中，采用特定的进样方式(切向+切向或者切向+轴向)促成高温水蒸汽与原料的迅速混合，在极短的时间内实现热量由热载气体到裂解原料的传递。具体而言，如果裂解原料进入反应装置之前是气态，则采用轴向进入方式，如果是气液混合态或液态，则采用切向进入方式。为加强混合效果，在水蒸汽入口设置喷嘴，提高水蒸汽流速，这样水蒸汽以切向方式高速进入反应器，形成涡流，除与原料迅速混合以外，还可以有效防止管壁结焦。
根据本发明的氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的方法，步骤1)所述废聚烯烃的温和裂解，可以使用本领域公知的任何温和裂解技术实现，也可以优选使用以下技术方案：
a.从废聚烯烃中分离去除聚氯乙烯等易释放有害气体的成分后，将废聚烯烃塑料粉碎造粒，优选粒径范围2～4mm；
b.将废聚烯烃颗粒加入聚烯烃温和裂解炉后，将聚烯烃温和裂解炉密闭并用氮气(N2)或其他惰性气体吹扫排出空气，以保证裂解反应在惰性气氛中进行；
c.设定反应温度范围360～450℃，优选390～420℃，升温速率2～20℃·min-1，开启搅拌并开始加热，搅拌速率200～400rpm。
d.达到设定的反应温度后，保温停留1～120min，优选20～90min，使裂解反应持续进行。
e.达到上述保温时间后，停止加热，采用自然冷却或水夹套急冷终止裂解反应，制得液态烃。
上述废聚烯烃温和裂解与高温裂解可以连续进行，这样可以实现整过过程的连续运行，也可以使用温和裂解先制备裂解原料，然后再对制备的裂解原料进行高温裂解，这样可以实现两套装置的异地操作。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，如果废聚烯烃温和裂解后的裂解原料为粘度很大的液态烃时，所述步骤4)将裂解原料先输送进入预热汽化装置，预热汽化装置内温度为200～600℃，获得预热后的裂解原料；所述裂解原料预热后全部转变为气态物料或气液混合物料；将过热水蒸汽和预热后的裂解原料分别输送进入高温裂解反应装置，即使预热后的裂解原料参与裂反应。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，优选地，所述步骤4)裂解反应停留时间为0.01～0.2s。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，所述废聚烯烃包括但不限于聚乙烯或聚丙烯或者二者的混合物。
所述裂解原料为废聚烯烃经温和裂解后的液态烃，也可以是此液态烃与一种或多种石油烃的混合物，所述石油烃包括但不限于乙烷、丙烷、石油气、石脑油、汽油、柴油、渣油和原油等。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，所述步骤3)可以使用喷射装置沿轴向或切向方向输送裂解原料和过热水蒸汽。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，所述步骤2)可以用水或裂解反应过程回收的低温水蒸汽对过热水蒸汽进行温度调节。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，所述步骤5)的急冷***采用直接水冷或间接水冷方式均可。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，步骤5)所得裂解产物可以经冷却及废热回收***冷却至室温后进入分离***。
上述裂解废聚烯烃的方法中，高温裂解反应装置运行一段时间后，在反应器内壁形成结焦，高温裂解反应装置将进入除焦再生程序，高温裂解反应装置与氢氧燃烧器的连接切换为除焦再生反应器(这里的除焦再生反应器可以与高温裂解反应装置是同一种设备)与氢氧燃烧器的连接。过热水蒸汽输送进入除焦再生反应器，调整过热水蒸汽的温度，使除焦操作温度控制在900～1100℃。除焦产生的气体补充进入制氢***，生产氢气。除焦时间与反应器内径大小有关，当前实验室反应器内径为30mm，运行了两个月上不需要清焦，也就是说，适当增加反应器内径，还可以延长清焦时间。本发明的除焦目的，其一是清除管壁残留，使得反应不受影响，其二，可以将焦转化为氢气等有用气体。一般在高温裂解反应启动两个月后，切换为除焦程序。上述切换通过阀门实现，当需要切换时，关闭进料阀门，打开除焦水蒸汽阀门。
除焦发生以下反应：
C+H2O(gas)＝CO+H2(高温)
上述除焦再生程序生成的气体温度范围为200～400℃。
根据本发明的裂解废聚烯烃的方法，所述除焦***、冷却***余热可以回收用于调节过热水蒸汽出口温度。
本发明的有益效果是：
1.在本发明的方法中，通过氢氧燃烧产生的过热水蒸汽为裂解反应提供热量，对于整个反应***而言，该过程是绝热的过程，从而避免了蒸汽裂解工艺过程中复杂的传热过程；
2.在本发明方法中，利用过热水蒸汽与物料切向或轴向混合方式，可以有效避免混合不均带来的过裂解或裂解不完全；
3.在本发明方法中，可以针对原料的特性采取不同进料方式，从而实现对不同物料裂解反应进行温度控制。
附图说明
图1为本发明的裂解废聚烯烃的流程图。
图2为本发明的高温裂解***示意图。
图3为本发明的高温裂解反应器示意图；其中，A混合器段，B、C、D分别为反应器的上、中、下段。
图4为本发明的高温裂解反应器混合段示意图。
图5为本发明的高温裂解反应器混合段俯视图(含气液混合物料入口)。
图6为本发明的高温裂解反应器混合段俯视图(含气态物料入口)。
附图标记
1-1：高温裂解反应装置 1-2：除焦再生反应器 1-3：氢氧燃烧器
1-4：预热汽化装置 1-5：聚烯烃温和裂解炉 1-6：急冷***
1-7：冷却及废热回收*** 1-8：补充氢气 1-9：氧气
1-10：裂解用过热水蒸汽 1-11：除焦用过热水蒸汽
1-12：预热后的裂解原料 1-13：吹扫及载气 1-14：液态石油烃
1-15：温和裂解得到的液态烃
1-16：废聚烯烃 1-17：裂解气 1-18：废热回收水
1-19：调温用纯净水 1-20：裂解气去分离***
1-21：制氢*** 1-22：液态烃直接进料路径
1-23：混合进料路径 1-24：制氢***氢气 1-25：除焦产生的气体
2-1：高温裂解反应器 2-1a：混合器 2-1b：反应器
2-2：反应管 2-3：反应管外加热丝 2-4：反应管外保温层
2-5：原料储罐 2-6：去离子水储罐 2-7：原料进料泵
2-8：蠕动泵 2-9：原料预热炉
2-10：过热水蒸汽发生器 2-11a：急冷装置 2-11b：冷凝装置
2-12：仪器温度控制器 2-13：可移动的热电偶
2-14：原料进样口热电偶 2-15：预热炉热电偶 2-16：线路加热用热电偶
2-17：汽液分离罐 2-18：气体流量计 2-19：气体采样分析
2-20：气体放空 2-21：冷却水出口
2-22：吹扫气体质量流量控制器 2-23：物料线路加热保温套
2-24：混合器加热保温套 2-25：急冷水出水 2-26：急冷水进水
3-1：过热水蒸汽入口 3-2：气态物料入口 3-3：气液混合物料入口。
具体实施方式
本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
如图1所示，本发明的氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的方法，包括以下步骤：
1)将废聚烯烃进行温和裂解制得液态烃，将液态烃作为裂解原料；
2)将裂解原料通过吹扫及载气1-13输送进入预热汽化装置1-4，预热汽化装置1-4内温度为200～600℃，裂解原料预热后全部转变为汽态或汽液混合态的预热后的裂解原料1-12(当裂解原料为粘度很大的液态烃时，进行此步骤，如果裂解原料为粘度很小，可以不预热直接参与步骤4))；
3)将氢气(补充氢气1-8)和氧气1-9输送进入氢氧燃烧器1-3，燃烧生成裂解用过热水蒸汽1-10，可用适量过热回收水1-18或调温用纯净水1-19对过热水蒸汽进行温度调节，使过热水蒸汽的温度区间为800～2000℃，过热水蒸汽中允许存在过量氢气。
4)将过热水蒸汽和步骤2)获得的预热后的裂解原料1-12分别输送进入高温裂解反应装置1-1，将裂解用过热水蒸汽1-10与预热后的裂解原料1-12在高温裂解反应装置1-1的混合区中迅速混合形成裂解反应物料，并使裂解反应物料瞬间升温至裂解反应温度750～1000℃；其中，上述预热后的裂解原料与过热水蒸汽在混合区内混合方式为：水蒸汽切向进入高温裂解反应装置的混合区，预热后的裂解原料沿轴向或切向进入高温裂解反应装置的混合区与高温水蒸汽混合；
5)裂解反应物料在高温裂解反应装置的混合区和反应区中发生裂解反应，生成裂解产物(即裂解气1-17)；裂解反应停留时间为0.01～0.2s；通过调整物料流速、裂解原料与水蒸汽的比例、急冷装置1-6的位置，可对裂解反应停留时间进行调整；
6)通过急冷***1-6将裂解产物的温度降至500℃以下，从而终止裂解反应的进行。
步骤6)所得裂解产物可以经冷却及废热回收***1-7冷却至室温后进入分离***1-20。
上述裂解废聚烯烃的方法中，废聚烯烃1-16先通过聚烯烃温和裂解炉1-5裂解为废聚烯烃裂解液体产物(即温和裂解得到的液态烃1-15)，废聚烯烃裂解液体产物作为裂解原料，可以通过液态烃直接路径1-22直接进入预热气化装置1-4中进行预热，也可以通过混合进料路径1-23将液态烃与石油烃混合进料。
上述裂解废聚烯烃的方法中，高温裂解反应装置1-1运行一段时间后，在反应器内壁形成结焦，高温裂解反应装置1-1将进入除焦再生程序，高温裂解反应装置-1与氢氧燃烧器1-3的连接切换为除焦再生反应器1-2与氢氧燃烧器1-3的连接。过热水蒸汽输送进入除焦再生反应器1-2，调整过热水蒸汽的温度，使除焦操作温度控制在900～1100℃。除焦产生的气体1-25温度范围为200～400℃，可以补充进入制氢***1-21，生成制氢***氢气1-24。所述制氢***氢气1-24可以进入氢氧燃烧器1-3参与过热水蒸汽的制备。
上述除焦***、冷却***余热可以回收用于调节过热水蒸汽出口温度。
如图2、3所示，本发明的用于上述氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的装置，包括氢氧燃烧器1-3、预热气化装置1-4和高温裂解反应装置1-1，所述氢氧燃烧器1-3和预热气化装置1-4分别与高温裂解反应装置1-1相连通，所述高温裂解反应装置1-1包括高温裂解反应器2-1，所述高温裂解反应器2-1包括上下连接的混合器2-1a和反应器2-1b；所述混合器2-1a和反应器2-1b的内部连接有可上下移动的热电偶2-13；所述反应器2-1b内部反应区与可上下移动的急冷装置2-11a相连；所述混合器2-1a相对的两侧壁沿切线方向分别设置有过热水蒸汽入口3-1与气液混合物料入口3-3，所述混合器2-1a顶部沿轴向方向设置有气态物料入口3-2；其中所述过热水蒸汽入口3-1与氢氧燃烧器1-3相连。
如果裂解原料为粘度很大的液态烃时，可以在装置中加设预热气化装置1-4，与高温裂解反应装置1-1相连通。在加设预热气化装置1-4时，所述混合器2-1a的气态物料入口3-2与气液混合物料入口3-3分别连接于原料预热气化装置1-4。
具体地，所述高温裂解反应器2-1包括混合器2-1a和反应器2-1b，反应器2-1b由反应管2-2(管内径30mm)，反应管外加热炉丝2-3，反应管管外保温套2-4构成。如图3所示，高温裂解装置中，混合器设有一个加热区(A)，反应器设有三个加热区(B、C、D)，加热区的作用是避免裂解反应器的热量过度散失。高温裂解反应器的混合器上端与进料管路连接。在进料口设有原料进样口热电偶2-14，用于测定进料温度。进料管路与原料预热炉2-9相连，为避免已汽化的裂解原料再次冷却，在这一段管路外设有物料线路加热保温套2-23，线路加热用热电偶2-16用于监测管路温度。裂解原料置于原料储罐2-5中，使用原料进料泵2-7将裂解原料输送至预热炉2-9，预热炉将裂解原料加热并汽化。去离子水置于去离子水储罐2-6中，使用蠕动泵2-8将去离子水输送进入过热水蒸汽发生器2-10(即氢氧燃烧器1-3)。过热水蒸汽发生器出口与高温裂解反应器直接连接。为使裂解反应在惰性气氛下进行，在进料管路一侧连接有惰气管路，吹扫气体治疗流量控制器2-22作为氮气质量流量控制器，在吹扫和反应阶段控制氮气流量。裂解反应器中设有可上下移动的急冷装置2-11a，2-25为急冷水进水，2-26为急冷水出水。裂解反应器中还设置有可移动的热电偶2-13可上下移动，用于测定反应区的温度。裂解原料汽化后在混合器中与切向进入的过热水蒸汽迅速混合达到裂解反应温度，并引发裂解反应。急冷装置可在极短时间内冷却反应物料，并终止反应的进行。反应产物和水蒸汽的混合物流从反应器下端排出，经冷凝装置2-11b冷却至室温，气体产物经过气体流量计2-18计量流量。气体采样口2-19用于过程中采样测试。裂解气经气体放空2-20排出。汽液分离罐2-17下端冷却水出口2-21将冷凝水和液体产物排出。本发明所述装置的上述各热电偶均与仪器温度控制器2-12相连接，用于温度控制。
本发明采用图4-6所示的混合方式，即汽化的裂解原料经气态物料入口3-2沿轴向进入混合器，过热水蒸汽通过过热水蒸汽入口3-1沿切向进入混合器。图5适用于较高粘度裂解原料进料，即气液混合原料通过气液混合物料入口3-3切向进入混合器，与同样切向进入的过热水蒸汽混合。
实施例1废聚烯烃温和裂解液体产物的高温裂解
本实施例所用废聚烯烃为高密度聚乙烯/聚丙烯混合物，所述裂解原料为高密度聚乙烯/聚丙烯混合物的温和裂解产物蒸馏后得到的沸点<380℃馏分。温和裂解采用1L封闭反应釜，设定裂解温度400℃，升温速率3～5℃·min-1，恒温停留时间40～90min。将温和裂解得到的液体产物蒸馏取沸点<380℃馏分。本实施例所用裂解方法及装置如上述所述。
本实施例在表1所示的条件下对裂解原料进行高温裂解。本实施例裂解结果示于表2。
由表2可以看出，聚烯烃裂解液具有很好的裂解性能，获得的乙烯和丙烯的摩尔含量较高。随着裂解温度的提高，乙烯、丙烯生成速率增加。
表1实施例1的高温裂解条件
表2实施例1的高温裂解结果
实施例2废聚烯烃温和裂解蜡状产物与轻柴油混合物的高温裂解
本实施例所用废聚烯烃为高密度聚乙烯/聚丙烯混合物，所述裂解原料为高密度聚乙烯的温和裂解得到的粘稠软固体状石蜡与轻柴油按一定比例形成的混合物料。温和裂解采用1L封闭反应釜，设定裂解温度400℃，升温速率3～5℃·min-1，恒温停留时间。本实施例所用轻柴油同实施例2，采用的高温裂解***同实施例1。
本实施例在表3所示的条件下对裂解原料进行高温裂解。本实施例裂解结果示于表4。
表4显示，蜡状产物与石油烃混合具有很好的裂解特性，由于蜡状产物的碳数分布较为集中，且产率较高，这样可以使得有更多聚烯烃转化为低碳烯烃。但是蜡状产物与石油烃的混合比例不宜过高，一般不超过50％(质量百分含量)。
表3实施例3的高温裂解条件
表4实施例3的高温裂解结果
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (17)
1.一种氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的装置，包括氢氧燃烧器(1-3)和高温裂解反应装置(1-1)，所述氢氧燃烧器(1-3)与高温裂解反应装置(1-1)相连通，其特征在于，所述高温裂解反应装置(1-1)包括高温裂解反应器(2-1)，所述高温裂解反应器(2-1)包括上下连接的混合器(2-1a)和反应器(2-1b)；
所述混合器(2-1a)和反应器(2-1b)的内部连接有可上下移动的可移动热电偶(2-13)；所述反应器(2-1)内部反应区与可上下移动的急冷装置(2-11a)相连；
所述混合器(2-1a)相对的两侧壁沿切线方向分别设置有过热水蒸汽入口(3-1)与气液混合物料入口(3-3)，所述混合器(2-1a)顶部沿轴向方向设置有气态物料入口(3-2)；其中所述过热水蒸汽入口(3-1)与氢氧燃烧器(1-3)相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括聚烯烃温和裂解炉(1-5)与高温裂解反应装置(1-1)相连通。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括预热气化装置(1-4)，设置于高温裂解反应装置(1-1)与聚烯烃温和裂解炉(1-5)之间。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述混合器(2-1a)的气态物料入口(3-2)与气液混合物料入口(3-3)分别连接于原料预热气化装置(1-4)。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述氢氧燃烧器(1-3)与除焦再生反应器(1-2)相连。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述氢氧燃烧器(1-3)与除焦再生反应器(1-2)相连。
7.一种基于权利要求1所述装置的氢氧燃烧法直接加热裂解废聚烯烃的方法，包括以下步骤：
1)将废聚烯烃进行温和裂解制得液态烃，将液态烃作为裂解原料；
2)将氢气和氧气输送进入氢氧燃烧器，燃烧生成过热水蒸汽，使过热水蒸汽的温度区间为800～2000℃；
3)将过热水蒸汽和裂解原料分别输送进入高温裂解反应装置，过热水蒸汽与裂解原料在高温裂解反应器的混合区中迅速混合形成裂解反应物料，并使裂解反应物料瞬间升温至裂解反应温度750～1000℃；其中，上述裂解原料与过热水蒸汽在混合区内混合方式为：水蒸汽切向进入高温裂解反应装置的混合区，裂解原料沿轴向或切向进入高温裂解反应装置的混合区与高温水蒸汽混合；
4)裂解反应物料在高温裂解反应器的混合区和反应区中发生裂解反应，生成裂解产物；
5)通过急冷***将裂解产物的温度降至500℃以下，从而终止裂解反应的进行。
8.根据权利要求7所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述步骤3)将裂解原料先输送进入预热汽化装置，预热汽化装置内温度为200～600℃，获得预热后的裂解原料；将过热水蒸汽和预热后的裂解原料分别输送进入高温裂解反应装置。
9.根据权利要求7所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述裂解原料预热后全部转变为气态物料或气液混合物料。
10.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述步骤1)中氢气和氧气之间质量比为1:5～1:8。
11.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述步骤2)中水蒸汽与裂解原料的质量比为20:1～4:1。
12.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述步骤3)裂解反应停留时间为0.01～0.2s。
13.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述废聚烯烃包括聚乙烯或聚丙烯或者二者的混合物。
14.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述步骤1)用水或裂解反应过程回收的低温水蒸汽对过热水蒸汽进行温度调节。
15.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，步骤4)所得裂解产物经冷却及废热回收***冷却至室温后进入分离***。
16.根据权利要求7-9任一所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，所述高温裂解反应器内壁形成结焦，高温裂解反应装置与氢氧燃烧器的连接切换为除焦再生反应器与氢氧燃烧器的连接，进入除焦再生程序；所述过热水蒸汽输送进入除焦再生反应器，调整过热水蒸汽的温度，使除焦操作温度控制在900～1100℃，产生气体。
17.根据权利要求16所述的裂解废聚烯烃的方法，其特征在于，除焦再生程序生成的气体温度范围为200～400℃。
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