一种废塑料的催化裂解方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种废塑料的催化裂解方法和系统。废塑料经过废塑料预处理单元进行处理后得到脱杂含塑溶液；所得脱杂含塑溶液进入催化裂解单元，与任选的催化裂解原料一起与催化裂解催化剂接触进行反应，反应流出物经分离后得到包括低碳烯烃的催化裂解产物。本发明专利技术将废塑料制备成烯烃单体，使废塑料进行闭合循环，真正实现了塑料的循环利用。本发明专利技术不仅有助于解决“白色污染”，而且在生产过程中排污小，环保性好，降低碳排放，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。益和经济效益。益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种废塑料的催化裂解方法和系统


[0001]本专利技术涉及固体废塑料处理
，具体涉及一种废塑料的催化裂解方法和系统。

技术介绍

[0002]塑料工业的发展给社会发展做出了巨大的贡献，目前我国的年塑料生产量已经高达1.2亿吨左右，其中绝大多数经过一次使用后即丢弃到环境中。据统计，我国的废塑料产量约为240～480万吨/年；到2035年全球约有80亿吨废塑料存在于自然环境中，由于塑料完全降解需要200～500年，因此废塑料的不断累积不仅造成了严重的环境污染，甚至影响了自然环境中的生态平衡。
[0003]现有的废塑料处理技术主要有填埋和焚烧两种方式，填埋除了占用大量土地外，极易造成二次污染，并不能从本质上解决问题；而目前国内有能够处理废塑料的垃圾焚烧发电厂仅约400个，如将所有废塑料采用垃圾焚烧发电的方式解决，预计仍需建设1000个以上，这明显是不可行的。此外，废塑料物理回收工艺成本高，经济价值低，企业获利不足且回收过程中易造成二次污染，均导致废旧塑料资源回收发展较慢。
[0004]现阶段，废塑料化学转化被认为是唯一能实现可持续发展的工艺。其中的热解工艺因其环保性、高收益率等优点被各国的研究人员和企业所关注。然而对混合废塑料而言，废塑料热解工艺的油收较低，且由于废塑料组成复杂，本身含有大量的杂原子；在塑料生产过程中也会添加大量有机或无机的各类添加剂以提高塑料性能；塑料在丢弃过程中易粘连大量的杂质等原因，现有的热解技术生产的热解油中存在杂质，特别是Cl、Si等杂质含量高等问题。Cl元素极易导致废塑料热解油在后续加工过程中产生腐蚀，而Si则易导致催化剂彻底失活，从而提高了生产成本，降低了热解工艺的附加值。有研究人员也开展了废塑料气化方面的研究，利用废塑料制备合成气，然后通过FT合成制备成其它产品，该路线的经济性有待考量。
[0005]废塑料中的主要种类，如PE、PP、PS等均为小分子烯烃聚合而成，特别是PE和PP其结构和组成与石蜡基原油具有相似性，如果能够将这部分废塑料通过处理再次变为单体，则可真正实现塑料的闭合循环，实现塑料制品的可持续发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决现有废塑料热解工艺中油收率低、产品不达标、产品附加值较低，且热解油无法直接进行后加工等问题，提供一种废塑料的催化裂解方法和系统。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种废塑料的催化裂解方法，包括以下步骤：
[0008](1)废塑料进入废塑料预处理单元，与预处理剂、溶剂油接触进行预处理反应，预处理后物料经固液分离单元，分离为不溶物和脱杂含塑溶液，所述脱杂含塑溶液中氯含量为小于20μg/g、硅含量为小于3μg/g；所述预处理剂为腐殖土、赤泥、炼油装置废催化剂、高岭土、半焦、活性炭、气化灰渣中的一种或几种，以及任选的碱性氧化物；
[0009](2)步骤(1)所得脱杂含塑溶液进入催化裂解单元，与催化裂解催化剂接触进行反应，反应流出物经分离后至少得到低碳烯烃产物，所述催化裂解催化剂为金属氧化物型催化裂解催化剂、沸石型催化裂解催化剂中的一种或多种。
[0010]在本专利技术中，所述废塑料为新鲜生活垃圾中废塑料、工农业生产中废塑料、陈化垃圾中废塑料中的一种或几种，可以是上述废塑料初步加工形成的废塑料棒、废塑料粒、废塑料片等中的一种或几种，优选无法物理回收再生的品质较差废塑料，废塑料的种类为PE、PP、PS、PVC中的一种或多种。
[0011]在本专利技术一个实施方式中，废塑料在进入废塑料预处理单元前进行清洗、干燥和破碎，破碎后的废塑料粒度为1～200mm，优选为1～50mm。
[0012]在本专利技术的一个实施方式中，在步骤(1)中，废塑料预处理单元的反应条件为：反应温度为250～410℃，压力为0.1～5MPa，废塑料的停留时间为10～60min。在优选的情况下，废塑料预处理单元的反应条件为：反应温度为280～390℃，压力为0.5～4.0MPa，废塑料的停留时间为15～45min。
[0013]在本专利技术一个实施方式中，溶剂油的馏程范围为80～550℃，溶剂油中总芳烃含量高于50质量％，单环芳烃含量高于20质量％；在优选的情况下，溶剂油中单环芳烃含量高于40质量％。溶剂油与废塑料的重量比例为1:10～10:1，在优选的情况下，溶剂油与废塑料的重量比例为1:1～7:1。
[0014]在本专利技术一个实施方式中，预处理剂的粒径范围为75～150μm；预处理剂与废塑料的重量比例为1:10～2:1，优选为1:7～1:5。
[0015]在本专利技术优选的一个实施方式中，所述预处理剂为废催化裂化催化剂、催化裂解单元废催化裂解催化剂、腐殖土、活性炭中的一种或几种，以及任选的碱性氧化物。
[0016]在本专利技术中，“任选的”含义是可选组分的意思。在本专利技术其中一个的实施方式中，预处理剂中除了其他组分外，还含有碱性氧化物。
[0017]本专利技术所述的腐殖土为垃圾填埋场挖掘出的废塑料夹带的由植物物质及各类有机垃圾腐烂后形成的混合物。
[0018]所述半焦为煤、生物质、废塑料等含碳物质在350～600℃条件下热解生成的固体产物。
[0019]所述气化灰渣为煤、半焦、焦炭、生物质、石油焦、废塑料等含碳物质在高于600℃、常压或加压条件下与气化剂反应后剩余的固体产物。
[0020]在本专利技术所述废塑料预处理单元中，将废塑料中氯杂质、硅杂质和金属杂质进行脱除，其中硅杂质是以塑料加工过程中添加的有机硅高分子的原始形态脱除，有效避免了硅杂质对后续加工单元催化剂的影响作用。通过降低废塑料中的氯含量，有效避免了氯杂质对后续加工装置的影响作用。
[0021]在本专利技术优选的一个实施方式中，所得脱杂含塑溶液中总金属含量小于5μg/g，氯含量小于10μg/g，硅含量小于2μg/g。
[0022]在本专利技术其中一个实施方式中，还包括步骤(3)：
[0023](3)步骤(1)所得不溶物进入抽提单元，与有机溶剂接触进行溶剂抽提，所得产物经分离后，得到固相物料和液相物料，固相物料在预处理剂回收单元经处理后，至少部分作为循环预处理剂返回步骤(1)；液相物料在溶剂回收单元，进行析出处理和分离，得到固体
塑料颗粒和回收的有机溶剂。
[0024]在优选的情况下，有机溶剂选自苯、甲苯、三氯甲烷、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二硫化碳、四氢呋喃、汽油中的一种或几种。
[0025]在本专利技术中，抽提单元中设置溶剂抽提塔或静态混合抽提器中的一种或几种，抽提单元的具体操作条件与所选有机溶剂相匹配，抽提的目的是脱除外排固相物料上粘附的溶剂油，降低外排固体物料总量，最终达到减排的目的。
[0026]在本专利技术的一个实施方式中，预处理剂回收单元包括筛分、再生处理方式中的一种或几种。
[0027]在本专利技术的一个实施方式中，在溶剂回收单元中，所述析出处理选自反萃取、简单蒸馏、闪蒸、精馏中一种或几种方式。具体操作温度根据所选溶剂种类及配比灵活调控。
[0028]本专利技术对固液分离单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废塑料的催化裂解方法，包括以下步骤：(1)废塑料进入废塑料预处理单元，与预处理剂、溶剂油接触进行预处理反应，预处理后物料经固液分离单元，分离为不溶物和脱杂含塑溶液，所述脱杂含塑溶液中氯含量为小于20μg/g、硅含量为小于3μg/g；所述预处理剂为腐殖土、赤泥、炼油装置废催化剂、高岭土、半焦、活性炭、气化灰渣中的一种或几种，以及任选的碱性氧化物；(2)步骤(1)所得脱杂含塑溶液进入催化裂解单元，与催化裂解催化剂接触进行反应，反应流出物经分离后至少得到低碳烯烃产物，所述催化裂解催化剂为金属氧化物型催化裂解催化剂、沸石型催化裂解催化剂中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废塑料为新鲜生活垃圾中废塑料、工农业生产中废塑料、陈化垃圾中废塑料中的一种或几种，废塑料的种类为PE、PP、PS、PVC中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废塑料在进入废塑料预处理单元前进行清洗、干燥和破碎，破碎后的废塑料粒度为1～200mm，优选为1～50mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废塑料预处理单元的反应条件为：反应温度为250～410℃，压力为0.1～5MPa，废塑料的停留时间为10～60min。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，废塑料预处理单元的反应条件为：反应温度为280～390℃，压力为0.5～4.0MPa，废塑料的停留时间为15～45min。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，溶剂油的馏程范围为80～550℃，溶剂油中总芳烃含量高于50质量％，单环芳烃含量高于20质量％；溶剂油与废塑料的重量比例为1:10～10:1。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，溶剂油中单环芳烃含量高于40质量％；溶剂油与废塑料的重量比例为1:1～7:1。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预处理剂的粒径范围为75～150μm；预处理剂与废塑料的重量比例为1:10～2:1，优选为1:7～1:5。9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述预处理剂为废催化裂化催化剂、催化裂解单元废催化裂解催化剂、腐殖土、活性炭中的一种或几种，以及任选的碱性氧化物。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤(3)：(3)步骤(1)所得不溶物进入抽提单元，与有机溶剂接触进行溶剂抽提，所得产物经分离后，得到固相物料和液相物料，固相物料在预处理剂回收单元经处理后，至少部分作为循环预处理剂返回步骤(1)；液相物料在溶剂回收单元，进行析出处理和分离，得到固体塑料颗粒和回收的有机溶剂。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，有机溶剂选自苯、甲苯、三氯甲烷、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二硫化碳、四氢呋喃、汽油中的一种或几种。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，预处理剂回收单元包括筛分、再生处理方式中的一种或几种。13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在溶剂回收单元中，所述析出处理选自反萃取、简单蒸馏、闪蒸、精馏中一种或几种方式。14.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹亮，夏国富，魏晓丽，侯吉礼，徐润，李红伟，王志强，王树青，王鹏飞，吴治国，吴玉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：