SK283104B6

SK283104B6 - Spôsob získavania chemických surovín a/alebo kvapalných zložiek palív z použitých alebo odpadových plastov a použitie vyrobeného depolymerizátu

Info

Publication number: SK283104B6
Application number: SK419-97A
Authority: SK
Inventors: Rolf Holighaus; Klaus Niemann; Claus Strecker
Original assignee: Veba Oel Ag
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 2003-02-04
Also published as: BG101423A; NO971486L; PL185814B1; AU688145B2; CN1159821A; PL319453A1; BG63346B1; DK0784661T3; WO1996010619A1; GR3027760T3; FI971375A; DE59502919D1; EP0784661A1; RU2151163C1; SK41997A3; JPH10506662A; JP3462216B2; ES2120770T3; ZA958364B; US5789636A

Abstract

Spôsob získavania chemických surovín a kvapalných zložiek palív z použitých alebo odpadových plastov, pri ktorom sa použité alebo odpadové plasty depolymerizujú pri zvýšenej teplote, prípadne za prídavku pomocnej kvapalnej fázy, rozpúšťadla alebo zmesi rozpúšťadiel, a vzniknuté plynné a kondenzovateľné depolymerizačné produkty - kondenzát, ako aj vzniknutá ťažká fáza obsahujúca čerpateľné viskózne depolymerizačné produkty - depolymerizát sa odvádzajú v oddelených čiastkových prúdoch a kondenzát, ako aj depolymerizát sa spracovávajú vzájomne oddelene, pričom aspoň čiastkový prúd depolymerizátu sa spoločne s uhlím podrobí koksovaniu, zavádza sa do tepelného zhodnotenia alebo sa zhodnotí ako redukčné činidlo vo vysokopecnom procese. Ďalej je možné depolymerizát použiť ako prísadu k bitúmenu a bitúmen obsahujúcim produktom.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získavania chemických surovín a/alebo kvapalných zložiek palív z použitých alebo odpadových plastov a použitia vyrobeného depolymerízátu.

Doterajší stav techniky

V patentovej prihláške DE-A-43 11 034.7 je opísaný spôsob depolymerizácie použitých alebo odpadových plastov pri zvýšenej teplote, pripadne za prídavku pomocnej kvapalnej fázy, rozpúšťadla alebo zmesi rozpúšťadiel, pričom produkty spôsobu depolymerizácie sa v podstate delia do troch hlavných produktových prúdov:

1. Depolymerizát v množstve medzi 15 a 85 % hmotn., vztiahnuté na vsadenú zmes plastov, ktorý sa vždy podľa zloženia a príslušných požiadaviek môže deliť hydrogenáciou ťažkej fázy, tlakovým splyňovaním, nízkotepelnou karbonizáciou (pyrolýzou) a/alebo inými procesmi a použitím privádzaných čiastkových prúdov produktu.

Ide pritom prevažne o ťažké uhľovodíky vrúce pri > 480 °C, ktoré obsahujú všetky inertné látky, ako sú hliníkové fólie, pigmenty, plnivá, sklené vlákna, vnesené do procesu s použitými a odpadovými plastmi.

2. Kondenzát v množstve 10 až 80, výhodne 20 až 50 % hmotn., vztiahnuté na vsadenú zmes plastov, ktorý vrie v oblasti medzi 25 °C a 520 °C a môže obsahovať až asi 1000 ppm organicky viazaného chlóru.

Kondenzát je možné premeniť napr. hydrogenáciou na pevných obchodne dostupných Co-Mo- alebo Ni-Mo-katalyzátoroch na vysoko cenný syntetický surový olej (Syncrude) alebo tiež priamo zavádzať do chlór tolerujúcich chemicko-technických alebo na rafináciu obvyklých spôsobov ako uhľovodíky obsahujúcu základnú zložku.

3. Plyn v množstve asi 5 až 20 % hmotn., vztiahnuté na použitú zmes plastov, ktorý vedľa metánu, etánu, propánu a butánu tiež môže obsahovať plynné halogenovodíky, ako je predovšetkým chlorovodík, ako aj ľahko prchavé, chlór obsahujúce uhľovodíkové zlúčeniny.

Chlorovodík je možné napr. vymyť vodou z plynného prúdu za získania 30 % vodnej kyseliny chlorovodíkovej. Zvyšný plyn môže byť hydrogenovaný v hydrogenácii ťažkej fázy alebo v hydrogenačnom zariadení zbavený organicky naviazaného chlóru a napr. byť vedený do spracovania rafinačného plynu. Výhodne sa pritom parametre spôsobu volia tak, aby vznikal v čo možno najvyššom podiele kondenzát.

Pritom sa parametre procesu valia prednostne tak, aby vznikal čo najvyšší podiel kondenzátu.

Jednotlivé prúdy produktu, predovšetkým kondenzát, môžu byť potom použité v dôsledku ich ďalšieho spracovania v zmysle znovuzhodnotenia surovín, napr. ako suroviny na výrobu olefínov v etylénových jednotkách.

Výhoda spôsobu spočíva v tom, že anorganické vedľajšie zložky použitých, prípadne odpadových plastov sa koncentrujú v ťažkej fáze, zatiaľ čo tieto látky neobsahujúci kondenzát môže byť ďalej spracovávaný menej prácnym spôsobom. Predovšetkým optimálnym nastavením parametrov spôsobu - teploty a doby zdržania - sa môže dosiahnuť to, že jednak vzniká relatívne vysoký podiel kondenzátu a jednak zostáva viskózny depolymerizát ťažkej fázy za podmienok spôsobu čerpateľný. Ako použiteľné priblíženie pritom platí, že zvýšenie teploty o 10 °C pri strednej dobe zdržania zvýši výťažok produktov, prechádzajúcich do prchavej fázy, o viac ako 50 %. Závislosť doby zdržania pre dve typické teploty ukazuje obr. 6.

Výhodná oblasť teploty pre spôsob depolymerizácie činí 150 až 470 °C. Zvlášť vhodná je oblasť od 250 do 450 °C. Doba zdržania môže činiť 0,1 až 20 h. Všeobecne sa ako dostačujúca preukázala oblasť od 1 do 10 h. Tlak je menej kritickou veličinou. Môže byť výhodné uskutočňovať spôsob za zníženého tlaku, napr. ak musia byť odvádzané prchavé zložky z prevádzkových dôvodov. Tiež relatívne vysoké tlaky sú použiteľné, vyžadujú však zvýšené náklady na zariadenie. Všeobecne by mal byť tlak v oblasti od 0,01 do 300 bar, predovšetkým 0,1 až 100 bar. Spôsob možno dobre uskutočňovať za normálneho tlaku alebo mierne nad ním, napr. pri asi 2 bar, čo výrazne znižuje náklady na zariadenie. Aby bol depolymerizát čo najviac odplynený a aby sa podiel kondenzátu ešte zvýšil, uskutočňuje sa spôsob výhodne za mierne zníženého tlaku až asi 0,2 bar.

Depolymerizácia môže byť uskutočňovaná v bežnom reaktore, napr. reaktore, ktorým je miešaný kotol, ktorý zodpovedá požadovaným parametrom procesu, ako je tlak a teplota. Vhodné reaktory sú opísané v nezverejnených nemeckých patentových prihláškach P 44 17 721.6 a P 44 28 355.5. Výhodne sa obsah reaktora kvôli ochrane pred prehriatím vedie cez uzavretý obehový systém v reaktore. Tento obehový systém zahrnuje vo výhodnej forme uskutočnenia pec/tepelný výmenník a výkonné čerpadlo. Výhodou tohto spôsobu je, že sa vysokým obehovým prietokom prúdu cez vonkajšiu pec/tepelný výmenník dosahuje, že jednak potrebné teplotné prehriatie materiálu, nachádzajúceho sa v obehovom systéme, zostáva nízke a jednak výhodné prestupové pomery v peci/výmenníku umožňujú mierne teploty stien. Takto sa v širokom rozsahu zabráni miestnemu prehriatiu, a teda nekontrolovanému rozkladu a tvorbe koksu. Vyhrievanie obsahu reaktora prebieha tak pomerne veľmi šetrne.

Vyšší obehový prúd možno dosiahnuť výhodne výkonnými obehovými čerpadlami. Tieto však majú, rovnako ako ďalšie citlivé prvky obehového systému, tú nevýhodu, že nie sú odolné proti erózii.

Proti tomu je možné brániť sa tým, že obsah reaktora odvádzaný do obehového systému pred svojím výstupom do odvádzacicho vedenia prechádza stúpačkou integrovanou do reaktora, kde sa odlúčia hrubé pevné častice so zodpovedajúcou vyššou rýchlosťou klesania.

Reaktor je usporiadaný tak, že odvádzacie zariadenie na obeh (obehový systém) leží v dráhe stúpania na v podstate kvapalný obsah reaktora. Vhodným nastavením rýchlosti stúpania, v podstate stanovenou dimenzovaním dráhy stúpania a určením obehového prúdu môžu byť z obehu vyradené častice s vyššou rýchlosťou klesania, ktoré sú pre eróziu podstatné. Dráha stúpania vnútri reaktora môže byť vytvorená vo forme rúrky, ktorá je v reaktore umiestnená v podstate zvislo (pozri obr. 1).

Namiesto rúrky môže byť dráha stúpania tiež realizovaná tak, že deliaca stena rozdelí reaktor na segmenty (pozri obr. 2).

Rúrka, prípadne deliaca stena nekončí s vekom reaktora, ale zasahuje cez plniacu výšku. Odo dna reaktora je rúrka, prípadne deliaca stena vzdialená tak, že obsah reaktora môže bez zábran a bez väčšej turbulcncic prúdiť do stúpacej dráhy.

Odvod pevných látok sa uskutočňuje na dne reaktora spoločne s množstvom depolymerízátu, ktoré má byť vedené na ďalšie spracovanie. Tým, že sa sedimentované inertné látky pokiaľ možno plne odstránia z reaktora, jc zariadenie na odber depolymerízátu výhodne umiestnené v spodnej oblasti, predovšetkým pri dne reaktora.

Aby sa ďalej podporilo čo možno najúplnejšie odstránenie inertných látok, je reaktor výhodne v oblasti dna na spodku zúžený, napr. kónický alebo je na jeho špičke vytvorený kužeľový plášť.

Podstata vynálezu

Predmetom vynálezu je spôsob získavania chemických surovín a/alebo kvapalných zložiek palív z použitých alebo odpadových plastov, pri ktorom sa použité alebo odpadové plasty depolymerizujú pri zvýšenej teplote, prípadne za prídavku pomocnej kvapalnej fázy, rozpúšťadla alebo zmesi rozpúšťadiel, a vzniknuté plynné a kondenzovateľné depolymerizačné produkty - kondenzát, ako aj vzniknutá ťažká fáza obsahujúca čerpateľné viskózne depolymerizačné produkty - depolymerizát sa odvádzajú v oddelených čiastkových prúdoch a kondenzát, ako aj depolymerizát sa spracovávajú vzájomne oddelene, pričom podľa jedného variantu vynálezu sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu zavádza ku koksovateľnému uhliu a spoločne s uhlím sa podrobí skoksovanie, podľa ďalších variantov sa zavádza do tepelného zhodnotenia alebo sa zavádza ako redukčné činidlo do vysokopecného procesu. Predmetom vynálezu je tiež použitie takto vyrobeného depolymerizátu, uvedené podrobne ďalej, zahrnujúce tiež použitie depolymerizátu ako prísady k bitúmenu a bitúmen obsahujúcim produktom.

Podľa jedného spôsobu vynálezu sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu spoločne s uhlím podrobí skoksovaniu. Nie každé uhlie je vhodné na výrobu vysoko hodnotného koksu. Taký koks, napríklad hutnícky koks, musí byť čo možno v hrubých kusoch a s malým oterom. Musí vykazovať najnižšiu pevnosť, s ktorou je možné dosiahnuť vyhovujúce nasýpanie do vysokej pece bez toho, aby sa koks poď tiažou násypu rozpadol a v dôsledku toho bola vysoká pec upchatá. Vhodné uhlie je napríklad spekavé mastné uhlie z rúrskej oblasti alebo tiež plynové uhlie. Takéto spekavé uhlie je obmedzene použiteľné a drahšie ako napríklad energetické uhlie.

S prekvapením bolo zistené, že pri procese koksovania sa spekajú tiež horšie spekavé druhy uhlia, keď sa pridá depolymerizát. Počas vysokoteplotného koksovacieho procesu, ktorý obvykle prebieha v oblasti medzi 900 až asi 1400 °C za uzavretia prístupu vzduchu, vznikajú z použitého depolymerizátu často produkty koksovania so spojivovými vlastnosťami, ktoré prispievajú k spečeniu uhlia. Analogicky to platí pre koksovanie hnedého uhlia na výrobu hnedouhoľného koksu napr. v nístejových peciach. Požadovaný účinok spečenia sa dosiahne, ak sa depolymerizát a uhlie použijú v pomere 1 : 200 až 1 : 10. Ako zvlášť výhodná sa ukázala oblasť od 1 : 50 do 1 : 20.

V ďalšom spôsobe podľa vynálezu sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu podrobí tepelnému zhodnoteniu. Pod tepelným zhodnotením sa rozumie oxidácia substrátu s využitím pritom vznikajúceho tepelného zafarbenia. Oxidácia depolymerizátu výhodne prebieha v elektrárňach a cementárňach. Na základe svojho vysokého energetického obsahu a svojho v porovnaní s použitými alebo odpadovými plastmi relatívne nízkeho obsahu chlóru pri súčasnej vyššej homogenite je depolymerizát vhodným palivom na použitie v elektrárňach všetkých typov, ako aj v cementárňach. Pritom môže byť depolymerizát použitý ako v kvapalnom stave rozprašovaním pri teplotách nad 200 °C, napr. ako náhrada za ťažký vykurovací olej, alebo tiež vnášaný v pevnej forme napr. drvený alebo mletý.

V ďalšom spôsobe podľa vynálezu sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu zavádza ako redukčné činidlo do vysokopecného procesu. Depolymerizát môže tiež tu byť použitý ako náhrada za ťažké vykurovacie oleje, ktoré sa na tento účel obvykle používajú. Pritom sa rovnako ako pri tepelnom zhodnotení ukázal ako zvláštna prednosť relatívne malý obsah chlóru v depolymerizáte - menši ako 0,5 % hmotn.

Depolymerizát môže byť taktiež výhodne použitý ako spojivová prísada pri koksovaní uhlia, ako redukčné činidlo pri vysokopecných procesoch a ako palivo vo vykurovacích zariadeniach, elektrárňach a cementárňach.

Ďalej sa môže depolymerizát použiť ako prísada k bitúmenu a bitúmen obsahujúcim produktom. Polymérom modifikované bitúmeny sa používajú v mnohých oblastiach stavebného priemyslu, špeciálne v materiáloch na tesnenia striech a vo výstavbe ciest. Polymérmi obsiahnutými v depolymerizáte sa zlepšujú vlastnosti bitúmenu ako je ťažnosť, prieťažnosť a obrusnosť. Depolymerizát vytvára na základe svojej zostatkovej reaktivity pri spoločnom nahrievaní s bitúmenmi a bitúmenovými derivátmi chemické väzby. To je sčasti príčinou uvedených a požadovaných zlepšení vlastností. Týmto modifikovaním môže byť zlepšená flexibilita za studená, ako aj stabilita materiálov, obsahujúcich bitúmen. Primiešaním polymérov môže byť rovnako dosiahnuté zlepšenie elastických vlastností bitúmenu a priľnavosti na minerálny plniaci materiál. Chemická reakcia s bitúmenom má navyše tú výhodu, že napr. pri skladovaní za tepla nedochádza k žiadnemu rozdeľovaniu zmesi alebo je silne obmedzené. Zostatková reaktivita depolymerizátu môže byť zvýšená zavedením funkčných skupín, napríklad spôsobom podľa európskych patentových prihlášok EP 0 327 698, EP 0 436 803 a EP 0 537 638. Pripadne môžu takto modifikované bitúmeny alebo bitúmen obsahujúce produkty tiež obsahovať zosieťovacie činidlo (pozri EP 0 537 638 Al).

Ako prakticky uskutočniteľná sa ukázala prísada 1 až 20 hmotn. dielov depolymerizátu na 100 hmotn. dielov bitúmenu. Zvlášť výhodná je prísada 5 až 15 hmotn. dielov depolymerizátu na 100 hmotn. dielov bitúmenu.

Výhodne sa použije depolymerizát, ktorý je aspoň z väčšej časti zbavený hrubých anorganických pevných častíc, predovšetkým kovového hliníka.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 predstavuje depolymerizačné zariadenie v zmysle príkladov uskutočnenia.

Obr. 2 predstavuje variant reaktora podľa obr. 1.

Obr. 3 predstavuje blokovú schému spôsobu v depolymerizačnom zariadení s dvoma nádobami.

Obr. 4 predstavuje zväčšený prierez časťou zariadenia podľa obr. 3.

Obr. 5 predstavuje ďalší variant spôsobu podľa obr. 3.

Obr. 6 predstavuje závislosť vznikajúceho množstva destilátu v hmotn. % od doby zdržania v hod. pre dve typické teploty.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Do zariadenia podľa obr. 1 obsahujúceho reaktor 1 sa do reaktora 1 zo zásobníka 13 zavádzajú použité a odpadové plasty cez podávacie zariadenie 18 pomocou plynotesné uzavretého dávkovacieho zariadenia 14, napr. pneumatickou cestou. Ako také dávkovacie zariadenie je napríklad vhodný tumiketový uzáver. Depolymerizát s obsiahnutými inertnými látkami môže byť odoberaný cez zariadenie 7 na dne reaktora. Pridávanie plastu, ako aj odber depolymerizátu sa výhodne uskutočňuje kontinuálne a je usporiadané tak, že je udržovaná približná plniaca výška 3 obsahu reaktora. Cez zariadenie 4 sa odvádzajú vznikajúce plyny a kondenzovateľné produkty z oblasti hlavy reaktora. Cez odvádzacie vedenie 16 k obehovému systému sa obsah reaktora cez čerpadlo 5 vedie k šetrnému zahrievaniu v peci/tepelnom výmenníku 6 a prepadom 17 sa recirkuluje do reaktora 1. V reaktore 1 je zvislo umiestnená rúrka 20, ktorá vytvára stúpaciu dráhu 2 pre reaktorový obehový prúd.

Prúd depolymerizátu odoberaný z reaktora je o faktor 10 až 40 menší ako obehový prúd. Tento prúd depolymerizátu sa napr. vedie do mokrého mlyna 9, aby sa previedli v ňom obsiahnuté inertné zložky na veľkosť potrebnú na ďalšie spracovanie. Prúd depolymerizátu môže ale tiež byť vedený cez ďalšie deliace zariadenie 8, kde sa ďalej zbavuje inertných častíc. Vhodné deliace zariadenia sú napríklad hydrocyklóny alebo dekantér. Inertné zložky 11 môžu potom byť odoberané oddelene a napríklad vedené ku znovuzhodnoteniu. Je tiež možné zavádzať časť cez mokrý mlyn, prípadne deliace zariadenie spätne cez čerpadlo 10 opäť do reaktora. Zostávajúca časť sa ďalej spracováva napr. hydrogenáciou ťažkej fázy, nízkotepelnou karbonizáciou alebo splyňovaním 12. Časť depolymerizátu môže byť odoberaná vedením 15 priamo z obehového systému a vedená na ďalšie spracovanie.

Variant reaktora 1 je znázornený na obr. 2, ktorý predstavuje podobne zostavený reaktor ako na obr. 1 s tým rozdielom, že stúpacia dráha nie je vytvorená rúrkou, ale reaktorovým segmentom, ktorý je od zostávajúceho reaktora oddelený deliacou stenou 19.

Pri použití použitých plastov a plastov z domového odpadu sú inertné zložky 11 odlúčené deliacim zariadením 8 prevažne zložené z hliníka, ktorý týmto spôsobom môže byť odvádzaný k materiálovému znovuzhodnoteniu. Odlúčenie a znovuzhodnotenie hliníka otvára navyše možnosť tiež úplne materiálovo zhodnotiť vrstvené obaly. Zhodnotenie môže byť uskutočnené spoločne s plastovými obalmi. To poskytuje výhodu, že sa nemusí uskutočňovať delenie týchto obalových materiálov. Vrstvené obaly pozostávajú obvykle z papiera alebo lepenky spojených s plastovou a/alebo hliníkovou fóliou. V reaktore sa plastový podiel skvapalní, papier, prípadne lepenka sa rozloží na primárne vlákna, ktoré vďaka svojmu malému sklonu k sedimentácii nasledujú kvapalinu. Hliník môže byť v širokom rozsahu získaný oddelením. Plast a papier sa po uskutočnenej depolymerizácii zavádzajú do zhodnotenia surovín.

Spôsob uskutočnenia vynálezu v depolymerizačnom zariadení s dvoma nádobami, ktoré môžu pracovať na rozdielnej úrovni teplôt je znázornený na obr. 3. Prvá depolymerizačná nádoba 28 je napríklad vybavená miešadlom 33, aby do prítomného horúceho depolymerizátu mohli byť rýchlo zamiešané použité a odpadové plasty, zavádzané násypníkom 31. Zaradená druhá depolymerizačná nádoba 1 zodpovedá reaktoru z obrázka 1. Obeh na šetrné zahriatie, v podstate tvorený čerpadlom 5 a pecou/tepelným výmenníkom 6, je preto chudobný na pevné látky. Depolymerizát včítane pevných zložiek sa odoberá z dna reaktora. Pomer množstva pevná látka/kvapalina na odoberacom zariadení 7 nádoby 1 môže ležať medzi 1 : 1 a 1 : 1000.

Výhodne je za odoberacím zariadením 7 bezprostredne umiestnená spádová dráha 21 s v podstate pravouhlým rozvetvením 22.

Spádová dráha 21 a rozvetvenie 22 môžu byť vytvorené ako rúrka tvaru T.

Rozvetvenie môže byť navyše vybavené mechanickými uzatváracími pomocnými prostriedkami 23.

Cez rozvetvenie 22 môže byť odvádzaný prúd za prítomných podmienok v podstate kvapalných zložiek depo lymerizátu. Cez čerpadlo 27 je možné aspoň čiastočne odvádzať depolymerizát na ďalšie spracovanie alebo je možné ho aspoň čiastočne zavádzať späť vedením 23 do reaktora 1.

Odvádzané množstva môže činiť až tisícnásobok množstva vypustených pevných látok. V extrémnom prípade a prípadne prechodne nemusí byť cez rozvetvenie 22 odvádzané nič. Určením množstva depolymerizátu odvádzaného cez rozvetvenie 22 je možné zaistiť vhodné pomery prúdenia na bezpečné vynášanie pevných látok. Súčasne by mal byť odvádzaný prúd stanovený tak, aby pevné častice pokiaľ možno neboli strhávané v podstatnom objeme. Výhodne činí pomer vypúšťaného množstva pevných látok k zavádzanému množstvu 1 : 50 až 1 : 200.

Spádová dráha 21, prípadne spádová rúrka je vo zvláštnom uskutočnení na spodnom konci vybavená výpustom 24. Nad týmto výpustom je umiestnené prídavné zariadenie 25 na výplachový olej.

Technická alternatívu spôsobu, pri ktorej je za spádovou dráhou 21 priamo zaradené oddeľovacie zariadenie 26, na ktoré je výhodne pripojené prídavné zariadenie 25 na výplachový olej, je znázornená na obr. 5.

Prídavným zariadením 25 sa pridáva výplachový olej s vyššou hustotou, ako je hustota depolymerizátu v množstve, ktoré vyvolá nepatrnú v smere hore smerovanú rýchlosť prúdenia kvapaliny vnútri spádovej dráhy medzi prídavným zariadením 25 a rozvetvením 22. Dosiahne sa tak to, že spádová dráha 21, prípadne spádová rúrka pod rozvetvením 22 je vždy naplnená relatívne čerstvým výplachovým olejom. V tejto časti spádovej dráhy 21 existuje takzvané stabilné rozvrstvenie s výplachovým olejom. Ak nie je cez rozvetvenie 22 odvádzané nič, stúpa výplachový olej v spádovej dráhe 21 a nakoniec dosiahne do reaktora 1.

Zatiaľ čo sa výhodne hlavné množstvo organických zložiek depolymerizátu odvádza rozvetvením 22, sú v depolymerizáte obsiahnuté prevažne anorganické pevné častice, ktoré vykazujú vynikajúcu rýchlosť klesania, pretlačované výplachovým olejom naplnenou časťou spádovej dráhy 21. Navyše sa vo výplachovom oleji vymyjú, prípadne rozpustia organické zložky depolymerizátu ešte nalepené na pevných časticiach.

Rozdiel hustoty medzi depolymerizátom a výplachovým olejom by mal činiť najmenej 0,1 g/ml, výhodne 0,3 až 0,4 g/ml. Depolymerizát vykazuje pri teplote 400 °C hustotu obvykle 0,5 g/ml. Ako vhodný výplachový olej môže byť napríklad použitý na 100 °C zahriaty vákuový plynový olej s hustotou asi 0,8 g/ml.

Dĺžka výplachovým olejom naplnenej spádovej dráhy 21 sa určí tak, aby pevné častice na spodnom konci spádovej dráhy 21 boli aspoň z veľkej časti zbavené nalepených organických depolymerizátových zložiek. Je tiež závislá od typu, zloženia, teploty, ako aj prechádzajúcich množstiev depolymerizátu a použitého výplachového oleja. Odborník môže relatívne jednoduchým spôsobom stanoviť optimálnu dĺžku výplachovým olejom naplnenej časti spádovej dráhy 21.

Ako je znázornené na obr. 3, sú častice pevných látok vynášané s časťou výplachového oleja cez výpust 24. Výpust 24 slúži na tlakové oddelenie predchádzajúceho a nasledujúceho zariadenia. Výhodne sa použije turniketový výpust. Sú ale tiež vhodné na tento účel iné typy výpustov ako napr. taktové výpusty. Vynášaná zmes vykazuje obsah pevných častíc asi 40 až 60 % hmotn.

Účelne nasleduje za výpustom 24 ďalšie oddeľovacie zariadenie 26 na oddeľovanie výplachového oleja a častíc pevných látok.

Výhodne sa ako oddeľovacie zariadenie 26 použije lopatkový transportér alebo dopravníková závitovka. Tieto sú v smere podávania umiestnené šikmo smerom hore. Vý hodne je uhol k horizontálnej polohe od 30 do 60°, predovšetkým asi 45°.

Iný variant spôsobu je znázornený na obr. 5. Tu prechádzajú častice pevných látok po pretlačení spádovou dráhou 21 ihneď do oddeľovacieho zariadenia 26. Cez plynovú vrstvu, napr. z dusíka a prídavkom výplachového oleja sa v oddeľovacom zariadení 26 nastaví požadovaná hladina kvapaliny 34. Častice pevných látok zbavené výplachového oleja sa potom vynášajú cez výpust 24 napr. tumiketovým výpustom alebo taktovým výpustom.

Na obr. 3 je schematicky znázornená odvodňovacia závitovka 26, ktorá môže fungovať ako vhodné oddeľovacie zariadenie. Vedením 30 môže byť tiež pridávaný výplachový olej nižšej hustoty, napr. stredný destilačný olej. Tým sa ťažší výplachový olej premyje od častíc pevných látok. Nízkoviskózny ľahký výplachový olej je možné jednoducho a bez väčších ťažkostí aspoň v širokom rozsahu oddeliť od častíc pevných látok. Použitý výplachový olej môže byť odvádzaný cez vedenie 29 alebo aspoň čiastočne zavádzaný do depolymerizátu odvádzaného cez rozvetvenie 22. Oddeľovacie zariadenie 26 tu výhodne pracuje za atmosférických podmienok. Takto oddelené častice pevných látok sa vynášajú cez vedenie 11a môžu byť zavádzané na spätné zhodnotenie.

Ak sa ako použité a odpadové plasty použijú hmoty z odpadu z domácností, je pevná látka vystupujúca vedením 11 prevažne tvorená kovovým hliníkom, ktorý môže byť vedený k nasledujúcemu látkovému zhodnoteniu tohto materiálu.

Obrázok 4 predstavuje zväčšený prierez na obr. 3 uvedeného usporiadania spádovej dráhy 21 a rozvetvenia 22 v tvare T. Rovnako sú znázornené mechanické odlučovacie pomocné prostriedky 23 a schematicky šípkami vyznačené pomery prúdenia.

S depolymerizátom sa po oddelení plynu a kondenzátu jednoducho zaobchádza, pretože zostáva nad 200 °C dobre čerpateľný a v tejto forme predstavuje dobrý východiskový materiál pre nasledujúce stupne spôsobu a ďalšie účely použitia.

Depolymerizát môže byť ale tiež vedený k stuhnutiu pomocou takzvaného chladiaceho pásu a tým uvedený do pevnej formy. Vhodné sú napr. nekonečné pásy z nehrdzavejúcej ocele. Prebiehajú obvykle pod ťahom cez vratné bubny alebo vratné kotúče. Produkt môže prípadne byť uvedený pomocou plošnej dýzy ako film do prednej oblasti chladiaceho pásu. Spodná strana chladiaceho pásu sa postrekuje chladiacou kvapalinou, pričom však produkt nie je zmáčaný. Týmto chladením pásu dochádza tiež pri produkte, ktorý sa na ňom nachádza, k poklesu teploty a tuhnutiu. Navyše ku chladeniu zospodu môže byť depolymerizát chladený prívodom vzduchu zhora. Vytvorený pevný film môže byť na konci chladiaceho pásu drvený napr. pomocou bežného drviaceho valca alebo pomocou mriežkového drviaceho zariadenia. Pre nasledujúce spracovanie alebo tiež skladovanie sa ukázalo byť výhodné, keď rozdrvené kusy nie sú väčšie ako veľkosť dlane. Prípadne môžu byť rozdrvené kusy ďalej rozdrobené, prípadne rozomleté.

Depolymerizát môže byť v čerpateľnej forme použitý priamo v nasledujúcich stupňoch spôsobu alebo môže byť vedený na iné použitie. Ak je nutné medziskladovanie, malo by prebiehať v tankoch, v ktorých sa depolymerizát udržuje na teplotách, pri ktorých zostáva dobre čerpateľný, obvykle nad 200 °C. Ak je požadované dlhšie skladovanie, ponúka sa skladovať depolymerizát v pevnej forme. V drvenej forme môže byť depolymerizát transportovaný, skladovaný a vedený na nasledujúci proces a použitie analogicky ako fosílne palivo kamenné uhlie.

Príklad 1

Depolymerizácia použitých plastov

Do miešaného kotla ako reaktora s obsahom 80 m³, ktorý je vybavený obehovým systémom s kapacitou 150 m³/h, sa kontinuálne pneumaticky zavádza 5 t/h premiešaných aglomerovaných častíc plastu so stredným priemerom častíc 8 mm. Pri zmesi plastov ide o materiál, ktorý pochádza z domáceho odpadu „Duales Systém Deutschland (DSD)“ a typicky obsahuje 8 % PVC.

Zmes plastov sa depolymerizuje v reaktore pri teplotách medzi 360 °C a 420 °C. Pritom vznikajú štyri frakcie, ktorých jednotlivé množstvá v závislosti od teploty reaktora sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke:

I	II	III	IV
T	plyn	kondenzát	depolymerizát	HCI
(°C)	(hmotn. %)	(hmotn. %)	(hmotn. %)	(hmotn. %)
360	4	13	81	2
380	8	27	62	3
400	11	39	46	4
420	13	47	36	4

Prúd depolymerizátu III sa odvádza kontinuálne. Viskozita depolymerizátu činí 200 mPas pri 175 °C.

Príklad 2

Depolymerizát zo spracovania odpadových plastov zo zberu domáceho odpadu DSD podľa príkladu 1 sa primieša v rôznych pomeroch ku koksovateľnému uhliu. Zmesi sa koksujú v pokusnej koksovacej peci.

Boli získané koksy s ďalej opísanými vlastnosťami:

Číslo pokusu	1	2	3	4
pomer
uhlie/depolymerizát	100:0	99 : 1	98:2	95 :5
CRI-index	29	28	27	27
CSR-index	59	61	62	63
pevnosť koksu M 40 (v %)	73	76	77	78
oter koksu M 10 (v %)	8	7	6	5

Hodnoty ukazujú, že prídavok depolymerizátu zlepšuje pevnosť koksu (M 40) a znižuje sklon k oteru (M 10). Ďalej sa znižuje splyňovacia reaktivita (CRI-index) sprevádzaná zlepšenou pevnosťou koksu po splynení (CRI-index) za prídavku depolymerizátu.

CRI: Coke Reaction Index

CSR: Coke Strength aňer Reaction Index

M 40: MICUM-Test40

M 10: MICUM-Test 10

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob získavania chemických surovín a/alebo kvapalných zložiek palív z použitých alebo odpadových plastov, pri ktorom sa použité alebo odpadové plasty depolymerizujú pri zvýšenej teplote, prípadne za prídavku pomocnej kvapalnej fázy, rozpúšťadla alebo zmesi rozpúšťadiel, a vzniknuté plynné a kondenzovateľné depolymerizačné produkty - kondenzát, ako aj vzniknutá ťažká fáza obsahujúca čerpateľné viskózne depolymerizačné produkty - depolymerizát sa odvádzajú v oddelených čiastkových prúdoch a kondenzát, ako aj depolymerizát sa spracovávajú vzájomne oddelene, vyznačujúci sa tým, že sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu zavádza ku koksovatcľncmu uhliu a spoločne s uhlím sa podrobí skoksovaniu.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že depolymerizát a uhlie sa použijú v pomere 1 : 200 až 1 : 10, výhodne 1 : 50 až 1 : 20.
3. Spôsob podľa predvýznaku nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa aspoň čiastkový prúd depolymerizátu podrobí oxidácii s využitím pritom vznikajúceho tepelného zafarbenia.
4. Spôsob podľa predvýznaku nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa aspoň čiastkový prúd depolymcrizátu zavádza ako redukčné činidlo do vysokopecného procesu.
5. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa depolymerizát spracováva ako čerpateľná hmota s teplotou nad 200 °C alebo ako po ochladení výhodne rozomletá alebo rozdrvená pevná látka.
6. Použitie depolymerizátu vyrobeného spôsobom podľa predvýznaku nároku 1 ako paliva do vykurovacích zariadení, elektrárni a cementárni, ako redukčného činidla vo vysokopecných procesoch a tiež ako spojovacej prísady pri koksovaní uhlia.
7. Použitie depolymerizátu vyrobeného spôsobom podľa predvýznaku nároku 1 ako prísady k bitúmenu a bitúmen obsahujúcim produktom.
8. Použitie podľa nároku 7, kde sa na 100 hmotnostných dielov bitúmenu pridáva 1 až 20, výhodne 5 až 15 hmotnostných dielov depolymerizátu.
9. Použitie podľa niektorého z nárokov 6 až 8, pričom sa použije depolymerizát, ktorý je aspoň z väčšej časti zbavený hrubých anorganických pevných častíc.