废塑料的部分氧化制造技术

一种联合液化和气化的方法，将粒度减小最少的大块颗粒状含卤的废塑料转化为合成气和不可浸提、玻璃状对环境无毒的炉渣。该方法包括熔化和裂解大块颗粒状含卤的废塑料，形成一较低沸点、较低分子量含卤的油的组合物，然后在急冷气化器中进行部分氧化制备出合成气。产生的任何有害气体、液体或固体可以净化为具有商用价值的副产物或再循环至本方法中，而不会将有害物质释放到环境中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请要求的优先权为美国临时申请60/021878；60/021879和60/021885，申请日均为7月17日，1996。本专利技术涉及一种环保方法，即将废塑料转化为有价值的气体产物和对环境无毒的炉渣，尤其涉及一种排出最小量液体的联合的液化和气化方法，即将大块含卤的废塑料转化为液态烃质原料，该原料可以用于部分液化反应器制备合成气，主要是一氧化碳和氢，以及不可浸提的对环境无毒的炉渣。废塑料，尤其是含卤素的废塑料，特别是那些氯含量较高的废塑料，已成为非常难处理的问题，因为倾倒或埋填这些物质，受到严格的环境限制。焚烧废塑料是可行的，只有当按照对于含氯气体和毒性副产物颗粒的严格环境限制进行处理时。Gerhardus等人的加拿大专利2130019涉及一种热解废塑料然后进行部分氧化制备合成气的方法。然而，在部分氧化之前必须将废塑料进行脱卤，因为当冷却和压缩伴随合成气产物而形成的含卤蒸汽是，如不经过脱卤作用将出现严重腐蚀问题。主要以氯化氢形式的含卤蒸汽，是从液化废塑料过程中产生的气体降解产物中进行压缩。脱卤作用特别是部分氧化前的脱氯作用，是一重要的概念，因为加拿大专利依赖于部分氧化气化产物的辐射冷却。因此，氯化氢或含卤蒸汽的存在将在加拿大专利方法中使用的设备中出现严重腐蚀的问题。Rabe等人的德国专利DE4412360A1公开了一种在气化反应中再循环混合及污染的废塑料制备一氧化碳和氢气的方法。德国专利利用液化和气化步骤，但没有提到处理含卤废塑料的问题。这里使用的部分氧化反应器也可以指“部分氧化气化器”或简单的“气化器”，这些术语经常等同或交替使用。本专利技术使用的部分氧化反应器通常也指“急冷气化器”。部分氧化的反应温度通常为约900℃-2000℃，优选约1200℃-1600℃。压力通常为约1-250大气压，优选为约5-200大气压，更优选为约20-80大气压。部分氧化反应器公开在Davis等人的US4823741，Segerstrom等人的US4889540，Sternling的US4959080和4979964，Leininger的US5281243以及Brooker等人的US5554202和5545238中。本专利技术涉及一种联合液化和气化的方法，该方法用于将粒度减小最少的大块颗粒状含卤的废塑料转化为合成气和不可浸提的对环境无毒的玻璃状炉渣。此方法包括熔化和裂解大块颗粒状的含卤废塑料，形成一较低沸点、低分子量的含卤油状组合物，再在急冷气化器中进行部分氧化制备合成气。任何产生的危险气体、液体或固体均可精制成具有工业价值的副产物，或者再循环至本方法中，而不会将危险物质释放到环境中。附图为本方法中液化和部分氧化阶段的简单示意图。本专利技术是一种改进的环保的液化方法，该方法用于将含有高的或可变卤含量的废塑料转化为烃质原料，该原料用于急冷气化器中进行部分液化反应制备合成气或主要包括一氧化碳和氢气的“合成气”。液化方法一个重要的优点在于，它能将大块含高卤的废塑料转化为含有少量减少粒度的热裂解油，或在液化之前去卤。在液化作用中由废塑料制备的裂解油，作为部分氧化反应中烃质反应剂的主要来源用于制备合成气。液化产物包括液化中在熔化和裂解温度下不会蒸发的热裂解油。热裂解油也称为“重油”。液化作用也生成可冷凝蒸汽，称为“冷凝气体”或“冷凝液”，以及在液化方法的冷却条件下不会冷凝的不可冷凝蒸汽。现已发现，废塑料化学组成的较宽变化不反映在热裂解油的化学组成中。因此，热裂解油或重油的化学组成较废塑料相比变化非常小，而冷凝液和/或不可冷凝气体的化学组成与废塑料原料的化学组成较为一致。这是一个重要的因素，因为热裂解油是由约70％(重量)-80％(重量)的气化器原料组成。因此，固定的组成是很重要的。可以通过混合减少冷凝液中化学组成的变化。不可冷凝气体的组成变化可以通过使用这些气体作为液化方法中使用的加入设备的燃料进行处理。本专利技术方法能够将液化了的含卤废塑料部分氧化成具有微量液体卸出的有用合成气，并且对环境无毒。“环境无毒”指的是基本上没有有毒的气体，液体或固体释放到环境中。该方法设计为自容，不释放任何有毒的蒸汽、液体或固体。这样，没有危险的蒸汽、液体或颗粒固体进入环境。炉渣副产物是玻璃状的且不可浸提，可用于埋填或建造。术语“玻璃状炉渣”指一种炉渣，化学地或物理地结合自由状态下有害环境的元素和/或化合物。这些结合的元素和/或化合物能抵抗从炉渣中浸提。因此，这里生成的玻璃状炉渣对环境无毒。在液化之前传统方法中大块废塑料降低粒度也许是废塑料回收操作中最昂贵的一个方面。本专利技术方法的主要优点在于，仅需要对碎塑料进行尽可能少地降低粒度。粒度减小至平均粒度约18英寸，是将废塑料供给液化步骤所需的。然而，希望粒度减小至平均粒径为约6英寸，优选约2英寸，这样有助于通过磁性除去碎塑料中含有的金属污染物或组分。这些微粒尺寸表示大块颗粒废塑料已经过粒度减小最少，并且可方便地传送，如通过泵抽大块颗粒废塑料至液化容器中。相反，传统的液化方法要求将废塑料的粒度减小到小于1厘米。这通常需要昂贵的研磨和其它设备以及特殊的条件，以防止由于这样研磨操作产生的机械热引起塑料的熔化和烧结。因此，本专利技术的特征在于“坚固”，因为它有较强的能力液化和部分氧化具有粒度降低最少的废塑料。这种无需将颗粒尺寸细小化，是本专利技术的一个重要的特性和优点。本专利技术方法的另一个优点在于，熔化和裂解废塑料形成热的液体或油所需要的热量，大体上完全由本方法操作步骤中回收的热值提供。因此，本方法的特征也在于大体上或完全自发。脱卤作用的现有技术条件比起根据本专利技术进行简单的熔化，减小粘度和裂解操作要限制的多。这是因为现有技术方法操作产生的液体产物中，含卤量小于200ppm，优选小于50ppm。本专利技术中，液化过程中发生的脱卤作用是偶然的，不需要的，甚至不是特别希望的。现有技术裂解和操作是为了脱卤，而本专利技术裂解和操作主要是降低废塑料形成的裂解油的粘度。传统的脱卤作用制备出污染的氢卤酸气流，其中含有有机物质如有机酸，芳香剂，酯，醛，二元醇等。这种氢卤酸气流仅适合于焚烧回收纯的氢卤酸或盐，不适合用作为酸，因为其中含有有机馏分。也不可以用作为燃料或有机原料，因为卤素对燃烧设备有腐蚀，需要烟道气清洗以防止氢卤酸的发射，如HCl。如果用作为有机原料，卤素能是催化剂中毒并且污染产物。除了本专利技术外，塑料脱卤中的酸流必须焚烧生成无有机物的酸。本专利技术方法中使用的废塑料，可以来源于已用于包装，构造，建筑，电子和纺织工业的热塑塑料或热固塑料。最常见的这些物质是废弃物或不再需要的废塑料，已用于家庭或工业日常使用的物件的制备，如容器，包装材料，家用器件，体育设备和玩具。废塑料也可以来源于错误的批量制造和许多塑料物件的制备中的残余物。因此塑料废物可以简单地表征为不能再生或经济再使用的废弃塑料。本方法容许所有家用的废塑料。本专利技术可以使用的废塑料包括聚烯烃，乙烯基树脂如聚氯乙烯，聚乙烯基乙酸酯，聚乙烯醇。此外也可以使用聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚亚甲基氧化物，聚丙烯酸酯，聚氨基甲酸酯，聚酰胺，聚酯和硬环氧树脂。参照附图，将大块含卤的废塑料2送入熔化器3，其中在基本无氧条件下及熔化废塑料形成含卤废塑料2和热油14的熔融的粘稠混合物4所需的最小温度下，使废塑料2和热油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液化方法，用于将大块的含卤废塑料转化为液体含烃原料进行部分氧化反应，在有反应区和冷却区的急冷气化器中制备合成气，该方法包括：（ａ）在足以制备出含卤废塑料和热油的熔融粘稠混合物以及第一废气的第一温度下，在熔化区中加入大块含卤的废塑料， 直接与热油载热体接触；（ｂ）在足以制备出粘度减小的含卤的裂解油组分的第二温度下在加热区中加入熔融粘稠的油／塑料的混合物；（ｃ）在急冷气化器的反应区中加入裂解油，作为无催化剂部分氧化反应中主要的含烃反应物来制备合成气，其中包括选自下组 的气体；一氧化碳，氢气，二氧化碳，水蒸气，硫化氢，硫化羰，卤化氢及甲烷；以及玻璃状无毒的炉渣；（ｄ）在气化器的急冷区中加入合成气，其中合成气与含有中和剂的急冷水接触中和氢卤酸，由此形成了从急冷水中分离和回收的冷凝的卤化物盐，及无卤的合成 气。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD温特，PE布里克豪斯，RF泰利，JS史蒂文森，GJ梅约特，JS卡斯曼，BV克洛克，
申请(专利权)人：德士古发展公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]