專(zhuān)利名稱(chēng)：在部分氧化工藝中采用化學(xué)回收直接處置塑料廢物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助化學(xué)回收塑料材料直接處置塑料廢物的方法，該塑料材料是用于石油化工工藝中的原料。本發(fā)明尤其涉及回收塑料廢物作為原料進(jìn)入部分氧化工藝的反應(yīng)器單元，該部分氧化工藝是在有氧存在的條件下，以蒸汽作為調(diào)節(jié)劑，在高溫和高壓下進(jìn)行的，該部分氧化工藝包括氣化、廢熱回收以及在含有未燃燒碳和煤灰的煙灰泥漿形成的過(guò)程中，在洗滌器單元中去除碳。
至今，回收塑料廢物的研究活動(dòng)大部分集中在塑料的再熔化和再利用，以和原塑料材料競(jìng)爭(zhēng)，然而，這種用途的處理和再加工造價(jià)是非常昂貴的，使得這些塑料材料不能與原塑料材料競(jìng)爭(zhēng)。最近的研究趨勢(shì)是循環(huán)回到化工工藝的上游。在聚合階段或在聚合階段前加工這種材料，使其再生為碳?xì)浠衔镌?。然而，使用這種方法很難實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，使得這種回收方法要克服昂貴的載體的必要性越來(lái)越增加。
因此曾建議研制一種原料制備單元，可以將其加在現(xiàn)有的、工業(yè)石油加工裝置或石油化工生產(chǎn)裝置的前面。采用化學(xué)或熱處理方法對(duì)回收的塑料材料進(jìn)行再加工，以解聚長(zhǎng)鏈分子，得到適合于在石油化工裝置中加工的液體進(jìn)料。
此外，根據(jù)歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)0474，626，回收的塑料廢物用作制造合成氣-氫氣和一氧化碳的碳?xì)浠衔餁饣に嚨脑?。由于這種原氣中含有許多雜質(zhì)，所以這種原氣要經(jīng)過(guò)凈化后才能作為原材料和進(jìn)料，用于基本化學(xué)制品如氨和甲醇的生產(chǎn)。
在高壓下氣化這種塑料廢物并使這一過(guò)程連續(xù)進(jìn)行是生產(chǎn)成功運(yùn)行的先決條件。根據(jù)上述專(zhuān)利申請(qǐng)，重油剩余物被加熱到150-250℃，輸送到一個(gè)擠壓機(jī)/混合器中，在這里與塑料粒料或顆粒初步混合在一起，這些塑料粒料或顆粒已經(jīng)被油處理過(guò)，這使得液態(tài)混合物的制備要在比現(xiàn)有的在后續(xù)反應(yīng)器中的壓力要高的壓力下進(jìn)行。塑料顆粒/油混合物通過(guò)一管子壓入反應(yīng)器中，在有蒸汽和氧存在的條件下，氣化成合成氣體。
在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)，流體原料的溫度在50-150℃之間，粘度至少為300℃st，最好是500℃st，反應(yīng)器中的壓力是15-35巴。
然而，這種方法不能用于連續(xù)的，部分氧化氣化工藝。它沒(méi)給出處理未燃燒的碳/煤灰剩余物的問(wèn)題的方案，而未燃燒的碳/煤灰又占很大的比例。根據(jù)目前的工藝設(shè)計(jì)，未燃燒的碳被回收并連續(xù)循環(huán)到進(jìn)料，但是隨著碳/煤灰剩余物的循環(huán)，大量的塑料廢物將被氣化，原料中的雜質(zhì)將非常高，使得這一過(guò)程最終將停止，除非大量地放出。
此外，如上述歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)所描述的那樣，要包括一個(gè)額外的步驟，使用擠壓機(jī)/混合器，使部分氧化裝置添加了不希望添加的設(shè)備并使其復(fù)雜化。
油/塑料混合物的粘度取決于塑料的種類(lèi)和數(shù)量以及基油的初始粘度。因此，為了避免使混合物的粘度過(guò)高，塑料廢物濃度的任何增加，都必須通過(guò)粘度小的、更加昂貴的基油來(lái)平衡，通常希望粘度在250-300℃st以下。
已經(jīng)有人提出通過(guò)熱處理的方法來(lái)減小塑料對(duì)燃料粘度的影響的想法，根據(jù)先前的經(jīng)驗(yàn)，這種運(yùn)行將要嚴(yán)重地阻塞熱交換器。
本發(fā)明的重要目的是提供一種克服上述不足的塑料廢物的化學(xué)回收方法，首先本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)的一次生產(chǎn)工藝，由此減少對(duì)未燃燒碳/煤灰剩余物循環(huán)的需求，這將對(duì)許可進(jìn)入反應(yīng)器的雜質(zhì)有很大的適應(yīng)性。
此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種工藝，其中含有回收的塑料廢物的原料能直接輸入反應(yīng)器，而不會(huì)有粘度問(wèn)題和由此導(dǎo)致的不經(jīng)濟(jì)的缺欠。
最后，本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種回收的塑料廢物一次連續(xù)氣化工藝，采用更直接的途徑降低塑料處置和預(yù)處理的造價(jià)和所消耗的時(shí)間，使得塑料材料可以直接使用而無(wú)需任何特殊的預(yù)處理。
在使用重油和溶液狀的塑料(聚烯烴)混合物作模擬試驗(yàn)的過(guò)程中，采用在部分氧化氣化反應(yīng)器中經(jīng)常使用的條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粘度隨塑料材料的濃度從大約10%和更高令人驚奇地增加。當(dāng)濃度增加到15-22%(以重量計(jì))，粘度增加了40倍。
因此，即使不超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最大粘度，向氣化反應(yīng)器輸入高濃度的聚合物廢物也是不行的。
碳?xì)浠衔镌系牟糠盅趸に囋缭诒臼兰o(jì)五十年代就已經(jīng)發(fā)展起來(lái)了，并且已經(jīng)商業(yè)化了，眾所周知的工藝如Shell氣化工藝和Texaco氣化工藝已經(jīng)在一些工業(yè)化裝置上使用了。
通常，這種以回收的塑料和其他碳?xì)浠衔餅樵系臍饣に嚢ㄈ齻€(gè)重要步驟-氣化，在有氧氣和調(diào)節(jié)劑存在的情況下，原料被轉(zhuǎn)化成原合成氣體。
-回收廢熱，從離開(kāi)反應(yīng)器的熱氣體中得到高壓蒸汽，以及-去除碳，采用多級(jí)水洗從反應(yīng)器出流氣體中除去剩余的碳。
由此，氣化器中未燃燒的碳將形成一種碳的泥漿，一種含有煙灰和大量煤灰的懸浮水溶液，這取決于所用的原料，這種碳的泥漿需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工和回收。
這種工藝存在一個(gè)嚴(yán)重的缺陷就是一定百分?jǐn)?shù)量的原料沒(méi)有被汽化，它們以煙灰的形式存在，與相當(dāng)量的來(lái)自重碳?xì)浠衔镌系拿夯一旌显谝黄稹?br> 從碳分離步驟得到的煙灰/煤灰泥漿通常含有0.5-3%的未燃燒碳和0.1-2%的煤灰，煤灰中含有大量的Ni、Fe和V以及cl和顏料，還有在塑料材料生產(chǎn)中使用的其他無(wú)機(jī)物質(zhì)。
如果不回流未燃燒的碳和煤灰，氣化工藝的總效率將得到改進(jìn)，原料中雜質(zhì)的量將顯著地增加，因?yàn)橛捎谶@種物質(zhì)的回流，雜質(zhì)沒(méi)有逐漸積累。
采用一種改進(jìn)的過(guò)濾步驟能夠避免這種回流來(lái)自碳/煤灰去除步驟的煙灰/水泥漿首先在向溶液中加入絮凝劑之后，進(jìn)行一個(gè)沉淀處理。在低于80-75℃的低溫下進(jìn)行過(guò)濾，最好是在20-60℃的溫度范圍內(nèi)，將這種含有來(lái)自塑料材料燃燒過(guò)程中的雜質(zhì)的煙灰泥漿水通入可移動(dòng)的濾帶之間，施加一恒定的線性壓力，直到濾餅的含水量小于80%，不再是像肥皂樣的或糊狀的而是得到一種容易分離以及適于隨后的運(yùn)輸和處理的濾餅或顆粒塊。
現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明，提供了一種采用上述的一次工藝化學(xué)回收塑料廢物的方法，油和塑料材料直接被送入氣化反應(yīng)器，而無(wú)需任何化學(xué)的或熱的預(yù)處理來(lái)斷裂分子鏈。
油原料可以包含各種各樣的廢剩余物以及油，如高芳香油，PCB以及其它的來(lái)自石油化工工業(yè)的廢產(chǎn)品，它們目前通過(guò)高溫焚燒的方法來(lái)處置。
當(dāng)油和塑料材料混合在一起時(shí)，分別將油和塑料材料直接輸入反應(yīng)器燃燒器，可以避免上述提到的問(wèn)題。
本發(fā)明的基本特征如后面的權(quán)利要求1-6中所限定的，通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，其它重要的方面將會(huì)清楚。


圖1是使用油/塑料原料的氣化工藝的常規(guī)流程圖。
塑料廢材料15和油12直接被輸送到氣化單元的反應(yīng)器13中，在有氧氣16存在的情況下，使用蒸汽17為調(diào)節(jié)劑，在40-60巴的壓力和1300-1500℃的溫度下進(jìn)行氣化和部分氧化。經(jīng)過(guò)廢熱回收單元14后，氣體通過(guò)一個(gè)除碳裝置1，在該裝置中，用水洗滌除去未燃燒的碳和煤灰。來(lái)自碳/煤灰分離裝置1的所形成的煙灰/煤灰泥漿水最初穿過(guò)一個(gè)冷卻器2，以使其溫度從大約95℃降低到20-60℃。然后將泥漿送入一煙灰泥漿罐3中，之后穿過(guò)一個(gè)混合池4，以便從源5中加入絮凝。使用兩種絮凝劑，一種商標(biāo)為Praestol 611BC(陽(yáng)離子型)的帶正電荷的聚電解質(zhì)和一種商標(biāo)為Praestol 2440(陰離子型)的帶負(fù)電荷的聚電解質(zhì)，兩者都是白色的聚丙烯酰胺顆粒。兩種絮凝劑的比例可以在很寬的范圍內(nèi)改變，但是最好陽(yáng)離子型與陰離子型絮凝劑的比在1-50.5-2范圍內(nèi)。
絮凝劑的加入總量調(diào)整到60-100ppm的范圍內(nèi)，陽(yáng)離子與陰離子絮凝劑的比是1.51，絮凝劑以0.1-0.3%的水溶液的形式加入到泥漿中。
當(dāng)泥漿穿過(guò)沉淀池6時(shí)被初次脫水，然后穿過(guò)過(guò)濾單元7，在該裝置中，在兩個(gè)垂直移動(dòng)的濾帶之間受到擠壓，最后借助于卷筒的擠壓一起擠壓濾帶并施加一個(gè)恒定的壓力，直到濾餅的含水量降低到＜80%，來(lái)自過(guò)濾裝置7的濾液借助于泵和管路10回流到煙灰分離單元1中。
之后將濾餅放在一個(gè)可移動(dòng)的傳送帶上，以平均厚度大約為2mm的干燥餅或片送入燃燒單元8中，其產(chǎn)物9可以毫無(wú)問(wèn)題地進(jìn)行處理和進(jìn)一步的加工。油和回收的塑料的比可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)改變，塑料的上限可以達(dá)到40-50%(以重量計(jì))或更高，在塑料廢物中雜質(zhì)含量的危險(xiǎn)性小于已知的回收工藝的危險(xiǎn)性。甚至含有氯的塑料材料(PVC)也可以允許到一定的含量，由于高溫，任何一種有機(jī)氯化合物都將被分解，生成的鹽酸可以根據(jù)本發(fā)明用中和的方法在工藝內(nèi)部處理掉。
權(quán)利要求
1.借助于改進(jìn)的部分氧化、氣化工藝化學(xué)回收塑料廢物材料的方法，包括氣化、廢熱回收和在洗滌單元中去除碳，在該過(guò)程中生成了一種含有未燃燒碳和煤灰的煙灰泥漿水，其特征在于將塑料廢材料和油原料直接輸入反應(yīng)器中，從生成的氣體中分離未燃燒的碳和煤灰，并從氣化過(guò)程中除去，由此建立一個(gè)連續(xù)的一次部分氧化工藝，而無(wú)需回流碳/煤灰剩余物。
2.如權(quán)利要求1所述的回收塑料廢物的方法，其特征在于液態(tài)形式的塑料廢物材料和油原料作為兩種獨(dú)立的流體輸送到反應(yīng)器燃燒器中。
3.如權(quán)利要求1所述的回收塑料廢物的方法，其特征在于對(duì)來(lái)自除碳單元的煙灰/水泥漿進(jìn)行過(guò)濾，形成含干物質(zhì)至少為20%的濾餅，上述濾餅被加工成為回收的煤灰，含有少量的碳。
4.如權(quán)利要求1所述的回收塑料廢物的方法，其特征在于過(guò)濾之前，向煙灰泥漿中加入兩種聚電解質(zhì)絮凝劑，一種是陽(yáng)離子型的聚電解質(zhì)，另外一種是陰離子型的聚電解質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的回收塑料廢物的方法，其特征在于將泥漿冷卻到低于80℃的溫度，然后進(jìn)行過(guò)濾，直到含水量減小到按重量計(jì)低于80%。
6.如權(quán)利要求1所述的回收塑料廢物的方法，其特征在于絮凝劑的加入總量為60-100ppm，陽(yáng)離子聚電解質(zhì)與陰離子聚電解質(zhì)的比保持在1-50.5-2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助改進(jìn)的部分氧化、汽化工藝化學(xué)回收塑料廢物材料的方法，包括汽化、廢熱回收和在洗滌器單元中去除碳，在該過(guò)程中生成了一種含有未燃燒碳和煤灰的煙灰水泥漿，將塑料廢物材料和油原料一起直接輸送到反應(yīng)器中，分離未燃燒的碳和煤灰，然后從汽化工藝中徹底除去，由此建立了一個(gè)連續(xù)的一次部分氧化工藝，而無(wú)需回流碳/煤灰剩余物。來(lái)自除碳單元的煙灰/水泥漿經(jīng)過(guò)過(guò)濾后成了一種干物質(zhì)含量至少為20％的濾餅，上述濾餅被加工成可回收的灰分。
文檔編號(hào)C01B3/36GK1092097SQ9312133
公開(kāi)日1994年9月14日 申請(qǐng)日期1993年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月11日
發(fā)明者W·科瓦力克, H·J·馬茨, W·索耶茲 申請(qǐng)人:挪威海德羅公司