催化剂降落式裂解反应油化设备以及利用该设备制备汽油、轻油的方法技术

本发明专利技术是关于以废合成树脂为原料的催化剂降落式裂解反应器以及利用该反应器制造汽油、轻油的方法。一般由热裂解废合成树脂所得到的汽油和轻油存在有难以解决的问题，如汽车的启动性和加速性、轻油的流动性等，还有收率低、炭的产生量大等问题。本发明专利技术解决了上述热裂解反应的问题，通过提供催化剂降落式裂解反应器，可制备出优质的汽油及轻油。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
催化剂降落式裂解反应油化设备以及利用该设备制备汽油、轻油的方法
本专利技术是关于以废合成树脂为原料的催化剂降落式裂解反应器及利用该反应器制备汽油、轻油的方法。具体地讲，本专利技术是关于高分子热裂解反应技术(韩国特许第191075号：利用废乙烯的汽油及柴油的制备方法及其装置)和利用镍、铜、氧化铝催化剂及氧分解的技术(韩国专利第288731号：利用废乙烯和废塑料的汽油及柴油的制备方法及其装置)的改良。
技术介绍
一般来讲，废树脂脱氢是指将废树脂分子内的氢原子进行分离，以减少原料中氢的含量。废树脂经脱氢、油化后，所生成的油的数量及质量变化如下。废合成树脂脱氢后，一经油化，在产生大量的芳香族物质尤其是苯类物质的同时，还产生大量的烯烃。这样的物质易碳化，所以原料转化成油的比率降低，降低了所生成油的品质。为什么脱氢会导致油品质量的下降？首先是考察一下韩国的油品质量标准。在2001年01月01日开始实施的汽油质量标准中规定：芳香族化合物的含量在35％(体积)以下，苯含量在2％(体积)以下，烯烃含量在23％(体积)以下。汽油中芳香族物质、苯、烯烃之类的物质含量越多，那么汽车尾气中致癌物质的含量也越多；轻油中含有如上所述的物质过多，则轻-->油的十六烷指数降低，原料会不完全燃烧，尾气中产生较多的致癌物质。从这一点看，我们认为今后世界各国为了大气环境问题，仍会继续提高该质量标准。现在据说在众多的废树脂油化业界生产汽油、柴油及轻油等。分析一下由废树脂油化设备生产的油的组分可知，不能同时生产柴油和轻油。我们知道，柴油是在汽油之后馏出的油分，其沸点范围在160～325℃左右，轻油的沸点是220～370℃左右，在柴油之后馏出。考察柴油和轻油的沸点范围，在柴油油分中含有一定量的轻油成分，在轻油中含有一定量的柴油成分。在轻油中，沸点小于300℃的油分的含量对燃料消耗率有决定性的作用。沸点小于300℃油分的含量越多，发动机的油消耗量就减少，一般300℃的馏出量必须在50％以下。为此，同时生产柴油和轻油时轻油的质量下降，难以生产符合质量标准的轻油。废树脂的熔融方法：热裂解方法已经用物理化学方法进行了论述，由于废树脂是高分子烃，其分子量极大。从其热裂解特性看，烃的分子量越大，在一定的温度条件下就越容易切断碳之间的结合键，变成低分子。更准确地讲，废合成树脂的高分子烃在200℃时切断碳之间的结合键，而且温度越高，切断越快。由上述理论和实践可知，废合成树脂的高分子烃在温度升至350～370℃时，产生激烈的热裂解反应，生成的物质主要是甲烷、乙烷、乙烯等气体和汽油油分、轻油油分。热裂解反应所得的油品质量低，极难用作发动机燃料。因此，废合成树脂熔融液的温度升温至350～370℃时，热裂解所得的多是低品位的油品。利用流化床催化裂解反应器，可适合废合成树脂的高分子油化设备的如下所述的基本条件。-->这一条件是压力平衡问题。为了流化床催化裂解反应器的安全运行，最好在常压条件下进行。为达到常压条件，精馏塔和流化床催化裂解反应器之间必定产生压力。压力产生的主要原因是精馏塔。如今在众多的废合成树脂高分子油化业界中，所使用的精馏塔的塔板形式是ASPEN形式。这种形式的精馏塔在塔的底部有一定大小的压力产生，因此这种形式的精馏塔不适合用于流化床催化裂化反应器。
技术实现思路
采用热裂解废合成树脂的方法所得的汽油辛烷值低，分类性质尤其是10％的馏出温度和50％的馏出温度高，难以解决汽车的启动性和加速性问题；而轻油中基本上没有异构化的物质，不能解决冬季轻油的流动性问题。热裂解反应器处理原料的速度慢，油品的收率低，炭的产生量多，而且污泥的处理问题产生二次污染。为克服热裂解反应方法的缺陷，我们专利技术了催化剂降落式废合成树脂裂解反应器。在本专利技术的废合成树脂催化裂解反应器中，高效率油化装置以废树脂及废油为基本原料，采用强酸性固体催化剂(一种铝硅酸盐)，仅在数秒内将原料油化，因此碳的生成量极少，收率高，而且由于使用酸性催化剂，生成油品的质量好，可用作发动机用汽油和轻油。裂解反应所必需的热量由在催化剂上形成遮盖层的炭的燃烧热获得，因而可连续地大量生产。采用适合废合成树脂油化设备的固体酸催化剂后可生产优质的汽油油分和优质的轻油油分，其理论根据何在？在汽油中最重要的是辛烷值和挥发性问题。提高汽油辛烷值最理想的物质是在烃的分子结构中有多个分枝的硬质异构烷烃，分枝越多，辛烷值越高，沸点变低。在汽油发动机的启动性问题上起决定作用的物质是馏出温度70℃以下馏出的10％的烃，构成其的各混合物质适合一定的标准值，这样发动机的启动性才好，辛烷值变高。该物质的主-->要成分是烃，是4～5个碳组成的烃的混合物。由下表可查出催化裂解反应和热裂解反应所得物质的分布。                                     表1热裂解及催化裂解十六烷所得烃的分布(裂解温度500℃)产物mol/100mol十六烷C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14热裂解53 130 60 23 9 24 16 13 10 11 9 7 8 5催化裂解5 12 97 102 164 50 8 83 3 2 2 2 2 1如上表所示，催化裂解反应产生的C4、C5、C6烃比热裂解反应产生的多。这也就是说催化裂解反应达到所希望的目的，生成的硬质汽油多，中质汽油少。韩国专利288731号中已对正碳离子做了论述，不再重复。烃分子的异构化反应现象在本质上是由于酸性催化剂的酸性作用引起的。固体酸的酸性是普通硫酸的100倍以上。熔融的废合成树脂熔融液和温度520℃以上的固体酸催化剂接触时，由于催化剂的作用，原料瞬时变化为正碳离子。产生的正碳离子(例如)不稳定，会变成叔正碳离子()，叔正碳离子从其他的分子获得氢离子H-，变成异构化的物质，失去氢离子的另一个分子变为正碳离子。连续重复上述的反-->应形式，使得反应继续进行。热裂解生产的轻油由于流动性的问题，冬季难以使用。轻油的流动性问题与物质的凝固点有关。物质的凝固点低，流动性好，凝固点高，流动性差。但轻油的流动点问题究竟是由怎样的物质决定高低的呢？在不使用流动点抑制剂的条件下，由形成轻油油分的烃分子的结构和大小来决定。形成轻油的烃分子的结构是T型(例如)或者π型(例如)结构较多，则流动点好；在闪点许可值范围内，分子越小，则流动点变低。在热裂解下不会产生有T型或π型分子结构的物质等，在酸性催化剂的作用下发生反应的物质的分子结构有T型或者π型结构。·热平衡分析作为催化裂化反应中产生的碳燃烧热，可以成为催化裂化反应中必须的热量，其理论分析如下所述：1)催化裂化反应温度一般为480～540℃，炭不是由纯粹的碳组成的，可以看作是由含有少量的氢及碳含量多的物质组成的，一般地，其中氢和碳的含量比率为H/C＝10/9，碳的经验分子式是CHN(N＝0.5～1)。在本设备中，300℃的废合成树脂的熔融液处理量是1吨/小时，碳的产生量是9％，即90kg/小时。催化裂化反应在1～4秒内进行，取碳(C)的分子量是12，氢(H2)的分子量是2，氧(O2)的分子量是31.99，氮(N2)的分子量是28。2)碳燃烧量C：90×0.9＝81kg/小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂降落式裂解反应器，其特征是含有以下几个部分：其内部设有蒸汽分散及催化剂冷却器（１１），下部一侧设有量调节阀（１２）、临时储藏一定量催化剂的催化剂临时储存罐（１０）；催化裂化反应器（１），其通过第２催化剂原料混合管线（１６） 和第１催化剂原料混合管线（１８）这两种管线与催化剂临时储存罐（１０）连接，内部设有蒸汽喷射机（２），下部连接废催化剂排出阀（４）及反应器催化剂排除调节阀（５），通过混合液体型原料（废合成树脂熔融液）和催化剂，产生催化裂化反应，生产混合气体；连接在上述催化剂临时储存罐（１０）的上部、其上部又与炭燃烧气体排出管线（１５）相连的、将循环输送的催化剂与空气分离的旋风分离器（１４）；将垂直连接的上述旋风分离器（１４）和催化裂化反应器（１）连接，将催化剂输送到上述旋风分离器（１４ ），再生的催化剂进入再生及输送管线（９）；设置在上述催化剂再生及输送管线（９）的下部、与将高热空气吹入催化剂再生及输送管线（９）内部的热交换器（６）串联连接的循环吹气机（７）。

【技术特征摘要】
KR 2001-7-26 45276/20011、一种催化剂降落式裂解反应器，其特征是含有以下几个部分：其内部设有蒸汽分散及催化剂冷却器(11)，下部一侧设有量调节阀(12)、临时储藏一定量催化剂的催化剂临时储存罐(10)；催化裂化反应器(1)，其通过第2催化剂原料混合管线(16)和第1催化剂原料混合管线(18)这两种管线与催化剂临时储存罐(10)连接，内部设有蒸汽喷射机(2)，下部连接废催化剂排出阀(4)及反应器催化剂排除调节阀(5)，通过混合液体型原料(废合成树脂熔融液)和催化剂，产生催化裂化反应，生产混合气体；连接在上述催化剂临时储存罐(10)的上部、其上部又与炭燃烧气体排出管线(15)相连的、将循环输送的催化剂与空气分离的旋风分离器(14)；将垂直连接的上述旋风分离器(14)和催化裂化反应器(1)连接，将催化剂输送到上述旋风分离器(14)，再生的催化剂进入再生及输送管线(9)；设置在上述催化剂再生及输送管线(9)的下部、与将高热空气吹入催化剂再生及输送管线(9)内部的热交换器(6)串联连接的循环吹气机(7)。2、一种如权利要求1所述的催化剂降落式裂解反应器，其特征在于，连接催化裂化反应器(1)与催化剂再生及输送管线(9)的管线(19)上设有催化剂补充器。3、一种利用如权利要求1所述的催化剂降落式裂解反应器制备汽油、轻油方法，其特征是，催化剂降落式裂解...

【专利技术属性】
技术研发人员：金东春，
申请(专利权)人：金东春，泰克那斯道株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]