CN1923957A - 废塑料热裂解制取柴油的设备和工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废塑料热裂解制取柴油的方法及其设备，通过带加热套的螺旋进料***，将熔融废塑料加入到采用内外复合式远红外加热***的热裂解反应釜中，利用远红外的加热能力，通过加热设备和搅拌设备的共同作用，达到较高的传热效率，降低加热强度，从而降低废塑料与加热器接触面的温度，减少接触面上因高温裂解产生的结焦，并通过排渣***，将裂解产生的碳粉及原料中带入的不能裂解的杂质，及时排出反应釜，减少焦渣聚集的几率，并将排出物中无机杂质滤出，剩余有机物制成可供燃烧的粗燃料油；通过以上方式，达到不降低反应速度的同时，延缓结焦的目的。

Description

废塑料热裂解制取柴油的设备和工艺方法
技术领域
本发明涉及一种利用废塑料为原料，生产柴油，并副产石脑油等产品的工艺方法及所需的设备。主要应用于废塑料的环保回收，并提供燃料油品。
背景技术
废塑料裂解制备燃料的技术是对固体废弃物中塑料废弃物进行回收，并循环利用的一种方法，这种技术的原理早已经被证实是可行的，实验室设备的运行已得到大量的实验数据。在世界各国，都有相关的技术报道，有关专利已经很多。但现有的废塑料裂解制备油品工业化应用，主要采用外部明火直接热裂解反应釜的反应方式，这种加热方式存在传热速度慢，裂解不完全等问题。如果单纯提高加热温度，则会出现局部过热，易结焦等等，普遍存在着连续生产性不好，热裂解设备容易结焦，产出油品质量低下，存在二次污染等问题。正是这些问题的存在，制约了这种技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废塑料热裂解制取柴油的设备和工艺方法，以保证装置运行的连续性，降低设备结焦速度，延长设备运行时间，提高油品的质量，防止产生二次污染。
本发明提供了一种热裂解反应釜，包括釜体，在釜体上部左右两侧分别设有进料口及出料口，另外在加热釜内部及外部同时设有远红外加热器，在加热釜中央设置有搅拌器。上述热裂解反应釜，其中还包括有螺旋进料***，在该进料***外部带有加热套，因此，在进料前可将原料预热。
反应釜外部采用远红外加热套加热，内部呈环行均匀分布2到3排远红外加热棒，搅拌桨叶分布在加热棒间隙中。
另外，在反应釜下部还安装有排渣***，排渣***由三个截止阀和两段排渣管组成，在反应釜下部中央有排渣口，通过三道阀门的间隔开启和关闭，将高温反应后的残渣安全的排出。
同时本发明提供了一种废塑料热裂解制取柴油的方法，包括以下步骤：
1.废塑料预处理；去除大量混杂的沙土、石块及金属等不能反应的杂质；
2.经步骤1处理后的废塑料经螺旋进料***加热到150℃到220℃后，进入热裂解反应釜，在反应釜中加热到360℃到450℃，在釜内进行非催化条件下热裂解反应。同时不能裂解的杂质，及时排出反应釜；
3.步骤2的反应产物混合油进入到分离精制***进行分离和精制。
在上述步骤2中优选处理后的废塑料在进入热裂解反应釜前，先进行预加热，优选采用螺旋进料方式，以使原料受热均匀，减少局部结焦。具体而言，优选采用带加热套的螺旋进料***进料。
上述步骤2中裂解生成的粗制混合油，经冷凝后油气分离，裂解气作为精制反应加热燃料，混合油混和氢气后，通过管式加氢反应器，经过加氢精制，气液分离及分馏等步骤，得到合格的柴油和石脑油；分离出的氢气循环使用，瓦斯气作为燃料供加热使用。整个过程中产生的污染物是烟气和少量含油污水，烟气由瓦斯充分燃烧产生，通过余热回收后，低温烟气可以直接排放；含油污水经油水分离装置分离后，油送入排渣***制成粗燃料油，水返回***循环利用；利用上述方法，达到无二次污染的目的。
本发明为达到上述目的，涉及到的技术方案：通过带加热套的螺旋进料***，将一定温度下熔融的废塑料，加入到采用内外复合式远红外加热***的热裂解反应釜中，利用远红外对塑料的加热能力，通过合理分布的加热设备和特殊搅拌设备的共同作用下，达到较高的传热效率，降低加热强度，从而降低废塑料与加热器接触面的温度，减少接触面上因高温裂解产生的结焦，并通过排渣***，将裂解产生的碳粉及原料中带入的不能裂解的杂质，及时排出反应釜，减少焦渣聚集的几率，并将排出物中无机杂质滤出，剩余有机物制成可供燃烧的粗燃料油；通过以上方式，达到不降低反应速度的同时，延缓结焦的目的。裂解生成的粗制混合油，经冷凝后油气分离，裂解气作为精制反应加热燃料，混合油混和氢气后，加热到一定温度，在一定压力下，通过管式加氢反应器，经过加氢精制，气液分离及分馏等步骤，得到合格的柴油和石脑油；分离出的氢气循环使用，瓦斯气作为燃料供加热使用。整个过程中产生的污染物是烟气和少量含油污水，烟气由瓦斯充分燃烧产生，通过余热回收后，低温烟气可以直接排放；含油污水经油水分离装置分离后，油送入排渣***制成粗燃料油，水返回***循环利用；利用上述方法，达到无二次污染的目的。
本发明的有益效果是，在废塑料热裂解生产油品的实验原理基础上，提出了较完善的工业化生产的工艺流程及相关设备，实现工业装置连续进料，连续反应，连续排渣的连续性生产，得到柴油产品，并副产石脑油、粗燃料油；利用经济实用的方式，杜绝了二次污染的产生，真正实现了环保回收塑料废弃物，生产合格油品的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1内外复合远红外线热裂解反应釜；
图2废塑料热裂解制取柴油工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行更进一步的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示内外复合远红外线热裂解反应釜，主要由反应釜壳体3搅拌器4以及远红外加热套5和远红外加热棒7组成。反应釜上部开有进料口2和出料口9，下部中央有排渣口8。远红外加热棒7呈环行分布，搅拌桨叶分布在加热棒间隙中。通过外壁远红外加热套5及远红外加热棒7的加热，搅拌器4通过其搅拌器桨叶6，在搅拌电机1的带动下，对物料进行搅拌，使物料达到360℃到450℃，进行熔融裂解反应，生成的轻质油经物料出口9蒸出，反应剩余残渣经排渣口8排除。
如图2所示废塑料经过破碎，去除金属杂质，清洗干燥等预处理后，输送到料仓11，作为原料储备，料仓11中的废塑料通过风力输送***12输送到进料斗13中，带加热设备的螺旋进料器14将进料斗13中的废塑料，边熔融边加入到热裂解反应釜15中，熔融态的废塑料进入反应釜后，在均匀分布在反应釜外壁远红外加热套和内部远红外加热棒的加热下，达到360℃至450℃的裂解反应温度，高分子聚合物裂解为较低分子量的瓦斯气、混合油及重质油，并产生部分焦碳。由于塑料对热的传导性很差，要保证原料能及时融化、裂解，可以通过提高加热温度方法解决，但简单提高加热温度，容易造成加热器表面温度局部过高，大量积碳，进而降低传热效率，减弱加热效果。为此反应釜通过外壁和内部加热器的合理分布和搅拌器的合理布局，降低加热器单位面积上的加热强度，达到在较低的加热温度下，满足反应所需的热量供应，同时降低加热器表面的结焦速度。反应生成的焦碳，以及原料中带入的不能反应的杂质，由反应釜底部排出，将排出的混合有焦碳和杂质的重油与冷却得到的混合油混合，过滤掉杂质后，得到粗燃料油，作为副产品送出装置。
反应生成的油气，经分馏塔16的分馏后，从塔顶抽出250℃至350℃混合油气，这部分油气经换热器和水冷却***冷却后，在油气分离罐中分离成瓦斯气和混合油。瓦斯气送至瓦斯罐收集后，作为加热炉的燃料。混合油经加氢精制得精制混合油。精制过程为混合油经进料泵加压后，与氢气混合后，经换热器换热，再经过加热炉的加热，达到精制进料的温度要求，油气和氢气的混合物进入管式加氢精制反应器，在催化剂的作用下，发生烯烃饱和等精制反应，反应后的产物，经换热器及冷却***的冷却，在高分罐中分离出未反应的氢气，在低分罐中，瓦斯气和精制混合油分离，氢气去氢气循环***循环使用，瓦斯气去瓦斯罐，作为加热炉燃料。
精制混合油经分馏进料泵输送，经换热器换热，加热炉加热到220℃到260℃，油气进入分馏塔，分离出的石脑油组分从塔顶抽出，经冷却***冷却后，得到成品石脑油，在石脑油中间罐暂时储存后，送出装置；塔底油经冷却***冷却后，得到柴油，在柴油中间罐暂时储存后，送出装置。
辅助***包括氢气循环***、氢气发生***及水***和工业风***。

Claims (10)

1.一种热裂解反应釜，包括釜体，在釜体上部左右两侧分别设有进料口及出料口，其特征在于：在加热釜内部及外部同时设有远红外加热器，在加热釜中央设置有搅拌器。
2.按照权利要求1所述的热裂解反应釜，其特征在于：其中包括有螺旋进料***，在该进料***外部带有加热套。
3.按照权利要求1或2所述的热裂解反应釜，其特征在于：反应釜外部远红外加热器采用远红外加热套加热，内部远红外加热器呈环行均匀分布2到3排远红外加热棒。
4.按照权利要求1或2所述的热裂解反应釜，其特征在于：在热裂解反应釜下部安装有排渣***，排渣***由三个截止阀和两段排渣管组成，在反应釜下部中央有排渣口，通过三道阀门的间隔开启和关闭，将高温反应后的残渣安全的排出。
5.一种废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)废塑料预处理；去除大量混杂的沙土、石块及金属等不能反应的杂质；
(2)经步骤(1)处理后的废塑料进入热裂解反应釜，在反应釜中加热到360℃到450℃，在釜内进行非催化条件下热裂解反应，同时不能裂解的杂质，及时排出反应釜；
(3)步骤(2)的反应产物混合油进入到分离精制***进行分离和精制。
6.按照权利要求5所述的废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于：在上述步骤(2)中处理后的废塑料在进入热裂解反应釜前，先预加热到150℃到220℃。
7.按照权利要求5所述的废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于：所说热裂解反应釜预采用带加热套的螺旋进料***进料。
8.按照权利要求5所述的废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于：
上述步骤(2)中热裂解反应所生成的产物为粗制混合油，经冷凝后油气分离，裂解气作为精制反应加热燃料，混合油混和氢气后，通过管式加氢反应器，经过加氢精制，气液分离及分馏，得到合格的柴油和石脑油。
9.按照权利要求8所述的废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于：加氢精制，气液分离及分馏所分离出的氢气循环使用，瓦斯气作为燃料供加热使用。
10.按照权利要求5所述的废塑料热裂解制取柴油的方法，其特征在于：整个过程中产生的污染物是烟气和少量含油污水，烟气由瓦斯充分燃烧产生，通过余热回收后，低温烟气可以直接排放；含油污水经油水分离装置分离后，油送入排渣***制成粗燃料油，水返回***循环利用。
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