用于分解合成的聚合物的方法和用于執(zhí)行該方法的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分解合成的聚合物、尤其是聚烯烴的 方法、一種根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于執(zhí)行該方法的設(shè)備或裝置以及一種根據(jù)權(quán)利要求 23所述的借助該方法制造的成品油。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于合成的聚合物、例如聚烯烴的合成材料在現(xiàn)今的生活中是不可或缺的。在消 費品工業(yè)中大規(guī)模地使用聚烯烴、如聚乙烯（PE)或聚丙烯（PP)作為包裝材料。雖然采取 極大努力以再次利用、即回收利用這類合成材料，但是始終存在有效地利用或者再次使用 在包裝中加工的聚烯烴的需求。
[0003] 因此例如已在歐盟國家中、挪威和瑞士再次利用2008年產(chǎn)生的合成材料垃圾生 活塑料垃圾中的51. 3% (12. 8Mt)并且剩余量（12.IMt)已絕大部分在垃圾場中清除或者 更小的份額輸送給燃燒設(shè)備而沒有獲得能量。再次獲得的合成材料垃圾要么已輸送用于能 量獲?。ê铣刹牧侠钏芰侠?0%或者7. 4Mt)，要么已輸送用于回收利用（合成 材料垃圾生活塑料垃圾的21. 3%或者5. 3Mt)。在垃圾焚燒垃圾焚化爐中的能量獲取達到 6. 8兆噸的合成材料垃圾（這相應于最終消費廢物的27. 3% )。通過在垃圾焚燒垃圾焚化 爐中燃燒塑料垃圾產(chǎn)生的能量獲取也稱作為報廢再利用。在此首先是清除垃圾。
[0004] 在2006年和2008年間，合成材料垃圾的再次使用所占的份額整體上提高，其中回 收利用所占的份額與能量獲取所占的份額相比更強地提高。
[0005] 合成材料垃圾的能量獲取和回收利用所占的份額在歐盟國家之間是強烈不同的。 因此在挪威、瑞典、德國、丹麥、比利時和瑞士，達到85 %和99. 5 %之間的能量獲取率。這在 這些國家中尤其基于垃圾場中清除合成材料垃圾的廣泛的限制。
[0006] 如所提到的那樣，合成材料垃圾的大部分不僅被輸送給垃圾焚燒垃圾焚化爐以用 于能量使用的目的，而且同樣被回收?；厥绽寐蕪娏遗c不同的塑料類型相關(guān)。因此瓶子和 工業(yè)薄膜中的40%以及箱和盒中的90%之上被回收。相反，剩余的混合塑料中的少于10% 在歐盟中被回收。在歐盟中在2008年，家用和商用的包裝材料的總回收利用率為29%，并 且再次利用率估計約為58%。
[0007] 在用于聚合物合成材料合成材料的回收設(shè)備中，廢舊合成材料以團塊的形式提 供，所述廢舊合成材料包含至少92%的聚合物合成材料。這種團塊經(jīng)過如下工作步驟：團 塊打開、粉碎、分離金屬/礦物的組成組分、分離生物物質(zhì)、分離含木質(zhì)素的物質(zhì)、分離氯化 塑料、清洗、干燥和分離成聚乙烯份額和聚丙烯份額。純聚乙烯份額和純聚丙烯份額在有資 格的回收公司中被加工為再生粒并且隨后再次輸送給工業(yè)循環(huán)。不可單種分離的廢廢舊合 成材料此時完全不再使用或者僅不充分地使用，所述舊合成材料垃圾匹配于回收過程，但 是盡管如此還是包含超過90 %的聚烯烴份額。
[0008] 在再次使用合成材料垃圾時通常的問題在于所使用的合成材料的組分。因此存在 使用在消費領(lǐng)域中的塑料產(chǎn)物、例如典型由不同的聚乙烯、例如硬質(zhì)聚乙烯（HDPE)或者聚 對苯二甲酸乙二醇酯（PET)構(gòu)成的瓶子，其中由純聚合物構(gòu)成的合成材料垃圾現(xiàn)在已經(jīng)大 部分被回收和再次使用。
[0009] 相反，回收利用由不同的聚合物、例如聚乙烯或者聚丙烯的混合物構(gòu)成的合成材 料垃圾是有問題的。LDEP(低密度聚乙烯）、HDEP(高密度聚乙烯）和PP(聚丙烯）大約形 成球狀合成材料垃圾的一半。
[0010] 即使以回收利用或者燃燒以獲取能量的形式再利用合成材料垃圾在最近幾年中 有所增長，但是始終存在對用于利用合成材料垃圾的改進的方法的需求，尤其因為世界范 圍的消耗因新工業(yè)化國家而極大上升。有意義地再利用合成材料垃圾也是必要的，因為由 原油或者天然氣構(gòu)成的通常對于制造塑料而使用的初始產(chǎn)物受到限制。
[0011] 因此已經(jīng)描述了過去用于將合成材料垃圾分解、即合成材料垃圾轉(zhuǎn)化為基于合成 材料的烴的不同的方法途徑。
[0012] 因此，從US4, 584, 421中已知一種方法，在所述方法中，合成材料或者塑料碎肩 在存在適當?shù)拇呋瘎?、例如沸石催化劑時經(jīng)受熱降解或者熱分解并且在此轉(zhuǎn)化為液態(tài)的烴 油。在該方法中塑料碎肩首先熔化并且緊接著在440°C和470°C之間的溫度中熱分解，并且 氣態(tài)的熱分解產(chǎn)物引入具有350攝氏度至470攝氏度之間的溫度的催化劑床中。在此，進 行第二熱分解并且制造由低級烴、尤其是(：5至C29的烴構(gòu)成的油。由塑料碎肩制造的低級 烴的分子量在135至190的范圍中。
[0013] 從EP1745115B1中已知用于從塑料材料中獲得分餾的烴的另一種方法和設(shè)備。 在此處所描述的方法中，首先將由合成材料垃圾、尤其是出自硬塑料份額和軟塑料份額的 聚丙烯塑料、聚乙烯塑料和聚苯乙烯塑料構(gòu)成的壓緊塊在熔槽中加熱，其中引起第一液相 和第一氣相的構(gòu)成。液相和第一氣相緊接著在蒸發(fā)罐中被運輸，在所述蒸發(fā)罐中所述液相 和第一氣相再次被加熱以構(gòu)成第二液相和第二氣相。第二液相又轉(zhuǎn)移到輔助加熱器中并且 在那里在繼續(xù)熱輸入的條件下被進一步加熱，使得引起第三氣相的構(gòu)成。出自蒸發(fā)罐的第 二氣相和出自輔助加熱器的第三氣相轉(zhuǎn)移到分裂塔中，在所述分裂塔中，長鏈的烴進一步 斷裂（分裂）成短鏈的烴。由烴所形成的成品油的產(chǎn)量在75%至90%之間，其中，該產(chǎn)量 與所輸入的塑料種類有關(guān)。
[0014] 從DE197 22 586A1中已知另一種方法，所述另一種方法描述了用于從廢舊合成 材料中獲得鏈烷烴和/或微石蠟的方法和裝備。該方法僅用于產(chǎn)生鏈烷烴和/或微石蠟。
[0015] 然而現(xiàn)今已知的用于從合成材料垃圾中分解合成的聚合物的方法關(guān)于所制造的 成品油的可使用性或可應用性不是最佳的并且是需要改進的。處理未預先分類、未清潔和 未預先團聚的廢舊合成材料現(xiàn)今在方法工藝方面在工業(yè)設(shè)備中是無法掌控的或者是難于 掌控的。此外，迄今為止從未預處理的廢舊合成材料中獲得清楚限定的、純的且可良好使用 的最終產(chǎn)物的目的在工業(yè)上尚未成功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 因此，本發(fā)明的目的是，提供一種用于具有提高的效率和產(chǎn)物產(chǎn)量、尤其具有所制 造的成品油的改進的可使用性的分解合成材料垃圾的方法。
[0017] 該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實現(xiàn)。
[0018] 相應地，提供一種用于分解例如能夠存在于合成材料垃圾中的合成的聚合物、尤 其是聚烯烴方法，所述方法包括下述步驟：
[0019]a)制造合成的聚合物的、尤其是干燥的合成的聚合物的熔體；
[0020] b)借助于將聚合物熔體引導穿過至少一個熔體過濾器來清潔所述聚合物熔體；
[0021] c)將已清潔的聚合物熔體轉(zhuǎn)移到至少一個第一反應器中，其中將已清潔的聚合物 熔體在加熱到在300°C至370°C之間、優(yōu)選340°C至360°C、尤其優(yōu)選350°C的溫度上的情況 下在至少一個第一反應器中從反應器的下部區(qū)域引導到上部區(qū)域中，其中聚合物在至少一 個第一反應器中分裂為低聚物；
[0022] d)將在至少一個第一反應器中形成的低聚物混合物轉(zhuǎn)移到至少一個第二反應器 中，其中將低聚物混合物在加熱到在380°C至450°C之間、優(yōu)選400°C至430°C、尤其優(yōu)選 410°C的溫度上的情況下在至少一個第二反應器中從反應器的下部區(qū)域被引導到上部區(qū)域 中，其中低聚物在至少一個第二反應器中在存在至少一種粘土礦物作為解聚催化劑時分解 為短鏈的烴；
[0023]e)將在至少一個第二反應器中形成的短鏈的烴導出到至少一個預冷凝器中，其中 從至少一個第二反應器中離開的短鏈的烴（C3->C22)在至少一個預冷凝器中冷卻；以及
[0024]f)將在至少一個預冷凝器中冷卻的短鏈的烴引入到至少一個主冷凝器中，其中從 至少一個預冷凝器離開的短鏈的烴在至少一個主冷凝器中液化。
[0025] 尤其優(yōu)選的是，分解由合成的聚合物構(gòu)成的混合物、尤其是由聚烯烴、如聚乙烯 (PE)和聚丙烯（PP)構(gòu)成的混合物。
[0026] 相應地，當前的方法實現(xiàn)了加工非單種的生活塑料垃圾_合成材料垃圾，所述生 活塑料垃圾-合成材料垃圾尤其來源于不可分離的混合垃圾。當前的方法的特別的優(yōu)點在 于：聚乙烯和聚丙烯的混合比當前是不重要的。因此能夠使用所有的聚乙烯種類和所有的 聚丙烯種類的所有任意的混合比；耗費地分離聚烯烴廢物是不必要的。
[0027] 當前的方法的另一個優(yōu)點在于：基于聚烯烴分解為具有限定組分的短鏈的烴，形 成呈燃料油和汽油餾分形式的載能體并且同時清除合成材料垃圾。
[0028] 此外，通過制造限定的燃料油餾分和汽油餾分來儲存能量，所述能量在 需要時是可取用的，例如通過在停車采暖裝置（Standheizung)或者中央供暖站 (Blockheizkraftwerken)中燃燒來取用。與此相反，雖然在大部分使用的垃圾焚燒裝置中 清除合成材料垃圾，然而該方法是成本密集的并且僅作為副產(chǎn)物產(chǎn)生能量。
[0029] 當前的方法產(chǎn)生合成油（鏈烯烴）和汽油從而產(chǎn)生能銷售的產(chǎn)物，所述能銷售的 產(chǎn)物存在于汽油燃料和燃油的領(lǐng)域中。如所描述的那樣，合成的油和汽油產(chǎn)物由聚烯烴 (PE/PP)類型的合成材料垃圾餾分通過溫和進行的低溫熱解或者熱分解利用優(yōu)化的停留時 間控制、優(yōu)化的溫度控制和優(yōu)化的反應器頭部溫度控制來有針對性地產(chǎn)生。
[0030] 所使用的合成的聚合物或輸入物超過95%由聚乙烯和聚丙烯混合物構(gòu)成。該合成 材料垃圾在當前的方法的一個實施方式中首先被碾碎并且隨后經(jīng)受金屬沉淀、非金屬沉淀 和重物質(zhì)沉淀。在其它的步驟中，分離氯化塑料（除氯）、消除可能包含的纖維素、清洗、壓 出、干燥和壓縮。因處理而出現(xiàn)的廢料、如礦物、金屬、纖維物質(zhì)、紙和塑料相應地被清除或 者生物廢料能夠隨著洗滌用水排出。
[0031] 之前所描述的、處理的廢舊合成材料從現(xiàn)在起作為松散的且已清潔的合成材料碎 肩存在，所述合成材料碎肩經(jīng)受預成塊從而獲得一致性，所述一致性實現(xiàn)了到當前的方法 中的輸入。
[0032] 在當前方法的一個實施方式中，被處理的、預成塊的聚合物在擠出機中、尤其在雙 螺桿擠出機中，在直至300°C的溫度下熔化。被處理的聚合物利用配給單元作為輸送裝置連 續(xù)地被引入到擠出機中，其中所使用的配給單元實現(xiàn)了聚合物到擠出機中的質(zhì)量受控的輸 送。在配給裝置中同時實現(xiàn)了聚合物的進一步干燥和預熱。調(diào)節(jié)被處理的聚合物到擠出機 中的輸送在此根據(jù)在至少一個第一反應器和至少一個第二反應器中的聚合物分解來進行， 例如利用料位測量裝置（例如呈稱重裝置的形式）進行。
[0033] 通過在擠出機中加熱和熔化聚合物同時引起移除可能包含在聚合物中的殘留濕 氣以及引起脫氣。
[0034] 在當前方法的另一變型形式中，在擠出機出口處的聚合物熔體的黏度為I. 5XIO6 至 2XIO6mPas(300°C)、優(yōu)選 1.5XIO6mPas(300°C) 〇
[0035] 聚合物熔體的黏度在考慮熱降解的條件下在相應的