由塑料生产碳氢燃料制造技术

本文公开了一种在由塑料生产碳氢燃料中所使用的窑(100)。窑(100)包括与反应室(130)流体连通的洗涤器(200)，洗涤器(200)配置用于冷凝反应室气体产物流(501)中高于预定上碳氢化合物范围的碳氢化合物，以使其返回反应室(130)用于在不存在氧气的情况下进一步加热。本文还公开了将废塑料转化成以柴油或类似物的商业有用形式的方法。该方法包括利用第一提取步骤和第二提取步骤处理在热解处理中由塑料所产生的粗燃料，第一提取步骤包括逆流液‑液提取，第二提取步骤包括逆流提取来自第一提取步骤的溶剂。

Production of hydrocarbon fuels from plastics

A kiln (100) used in the production of hydrocarbon fuel from plastics is disclosed. The kiln (100) includes a scrubber (200) connected with the reaction chamber (130), and the scrubber (200) is configured for a hydrocarbon in the gas production logistics (501) of the condensation reaction chamber (501), which is higher than the predetermined hydrocarbon range of the upper hydrocarbon, so that it returns to the reaction chamber (130) for further heating in the absence of oxygen. The method of converting waste plastics into commercial and useful forms of diesel or analogues is also disclosed. The method includes using the first extraction step and the second extraction step to deal with the crude fuel produced by the plastic in the pyrolysis process. The first extraction step includes the extraction of the countercurrent liquid, and the second extraction step includes a countercurrent extraction of the solvent from the first extraction step.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由塑料生产碳氢燃料相关申请的交叉引用本专利申请要求以下澳大利亚临时专利申请的优先权：AU2015904828，于2015年11月24日提交，名称为“由塑料生产碳氢燃料中所使用的窑”；AU2016901654，于2016年5月5日提交，名称为“塑料衍生燃料及其制造方法”；以及AU2016902869，于2016年7月21日提交，名称为“塑料衍生燃料及其制造方法II”，其公开内容通过引用整体并入本文。
本公开总体涉及由废塑料材料生产碳氢燃料。
技术介绍
塑料是典型地由长链有机聚合物形成的材料。由于生产成本相对较低且制造容易，因此塑料材料在世界各地被用于各种产品中，其包括大量一次性产品，如包装。随着由塑料材料制成的一次性产品的消耗增加，相关的废塑料材料也增加，由于塑料材料在送至填埋场情况下的寿命长，导致环境问题。与倾倒废塑料有关的其他问题包括土壤污染和不育。塑料回收是回收废料或废塑料并且将该材料再加工成有用产品的过程。然而，与金属回收不同，塑料材料的回收由于经济效益低而具有挑战性。由于长链有机聚合物的化学性质使得它们难以加工，塑料的回收面临更多困难。此外，废塑料材料通常需要分拣成用于单独再循环处理的各种塑料树脂类型，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)。由于塑料由含有氢和碳的长链有机聚合物形成，因此已经开发了用于将长链聚合物转化为较短长度的碳氢燃料产物(例如汽油或柴油)的工艺。这些工艺通常涉及塑料材料的热解以将长链聚合物还原成较小链长的聚合物。目前用于将塑料材料加工成碳氢燃料产品的技术通常导致蜡和焦油类产品的产生，这些产品会污染工艺中使用的设备和管道。另外，引入系统或在反应过程中形成的颗粒材料的存在在冷凝时可导致低纯度的难以处理的类似污泥的产物的形成。此外，总体需要在热解反应之后直接冷凝的碳氢化合物再加热以分离出所需的碳氢化合物。塑料填埋处置的替代方法是焚烧。然而，这形成了如炉子损坏和有害气体排放以及恶臭的问题。社会不断增长的环保意识已经将焚烧视为一种大体上不受欢迎并且不可持续的废塑料处理方法。在美国，1995年制定了规定回收和再利用塑料的责任的“包装回收利用法”。鉴于这些情况，近来已经做出多种尝试将塑料废物作为资源进行再利用。然而，在该法颁布后的二十年中，实际上只有8％的塑料废物得到回收利用。显然地，存在关于提高回收率的环境驱动。然而，后勤和持续的社会因素仍然决定着绝大多数塑料废物被倾倒，甚至更糟地被焚烧。进一步的考虑是，向全球供应需求不断增加的塑料的矿物成本占每年全球原油消耗量的约7％。简而言之，生产塑料需要以油为代价——除非该塑料在达到其商业目的后油可以回收，否则我们的全球矿物债务只会增加。日本专利技术人伊藤润一推广了通过塑料热解将废塑料转化为燃料油的想法。热解是在没有氧气的情况下在升高的温度下对如塑料的有机材料进行热化学分解。它涉及化学成分和物理相的同时变化，并且是不可逆的。通常在400-900℃的温度范围内，在小的过压下进行热解。例如，该工艺广泛用于炼油厂中以从石脑油中获得低分子量单体，并且可用于燃料生产的废塑料加工，作为其焚化或填埋的替代方法。在这个过程中，塑料材料的长聚合物分子在热和压力的帮助下被分解成短链碳氢化合物。从本质上说，该工艺模仿了有机材料在几千甚至几百万年内分解成油的性质。在短时间内在密闭的厌氧系统中通过强热来实现热解过程。可以使用催化剂来降低温度并且增加产率。其他可热解的物质是生物质、废轮胎、润滑油、煤和石油残留物；废轮胎热解是其中最普及的和最有利可图的。热解的基本过程如下进行：(1)切碎步骤，其中废物必须分离，并且在可行的情况下清洁。然后将其切碎以加速反应并且确保反应完全。(2)无氧加热步骤，其中在无氧反应器中以受控方式加热切碎的材料。在此操作中最关键的因素之一是维持恰当的温度(塑料约430℃)和加热速率，因为它们限定了最终产品的质量和数量。(3)冷凝步骤，其中通过使从反应器出来的气体经过冷凝管或直接将其鼓入水中而冷凝。(4)蒸馏步骤，其中所得的油混合物可用作炉油，但对于发动机而言不够纯。为了能够将其用作发动机燃料，需要通过分馏或一些其他净化手段从混合物中提取和纯化所需产物。热解的一些好处是该过程不会产生有害污染物，并且副产物可以用作运行该装置的燃料。就塑料而言，可通过废塑料热解提取的一些有价值的燃料和溶剂是汽油、煤油、柴油、苯、液化石油气、甲苯和二甲苯。此外，热解过程相对高效，因为一公斤废物可产生高达1升的燃料。通过直接比较，焚烧相同数量的塑料会产生三公斤二氧化碳。无水热解可用于生产类似于来自塑料废物的柴油的液体燃料，与传统柴油相比，其十六烷值较高，硫含量较低。使用热解从废弃塑料中提取燃料是再循环后的第二最佳选择，在环境上比填埋更优，并且可以帮助减少对国外化石燃料和地理提取的依赖。此外，塑料衍生的柴油燃料可以以商业销售和消费上足够纯的形式获得。另一方面，这些技术仍然处于初级阶段——并且本领域已知的目标是找到从废塑料获得燃料的更高效的手段。欧洲专利申请0620264A2公开了一种用废塑料制造润滑油的工艺。该工艺利用惰性固体流化床中的裂化工艺并且用例如氮气流化。将裂化产物在含有金属组分的氧化铝催化剂或其他难熔金属氧化物载体上加氢处理，然后可选催化异构化。然而，总产率低于预期。所教导的异构催化剂部分导致该结果。不存在使用更好的异构催化剂的教导。而且，EP0620264A2未教导生产高产率重质润滑油的工艺。已知用于从废塑料和高沸点碳氢化合物制备低沸点碳氢化合物的许多方法。US4,851,601描述了在反应釜(竖直或水平)中的热解反应，其中釜的外壁在高温下被加热，而其中的物质间接被加热。在这种方法中，当反应器直接在高温下加热时，外壁容易变形。由于局部过热，物质容易在内壁上烧结，使得反应的转化率和反应器的寿命大大降低。另外，反应器传热系数相对较低，反应残余物难以排出，固定床中的催化反应需要单独供热。这些是现有技术中反应釜的共同缺点。在一些特殊领域使用的螺旋反应器与上述类似。工作时间接传递热量。反应器的外壁直接在高温下加热，使反应器中的物质间接加热。因此，传热系数并不理想。同样可以理解的是，在该方法本身产生大量受污染的废溶剂的情况下，从塑料中提取柴油的方法的可行性是受限的。因此，提供用于再生或再循环提取方法中使用的废溶剂的手段也是有利的。因此，在优选形式中，当前公开构思的一个或多个实施例能够作为有效的独立连续(或者在需要的情况下甚至是批量)工艺操作，当即提供从废塑料提取柴油并且回收用于进行提取的溶剂。尽管在下文中参考具体示例描述了本文公开的一般原理，但本领域技术人员将会理解的是，它们可以具体化为许多其他形式。本说明书中包含的文件、动作、材料、设备、物品等的任何说明不得视为承认任何或所有这些事项因为它在本申请的每个权利要求的优先权日之前已经存在构成现有技术基础的一部分，或者是与本公开相关的领域中的普通常识。
技术实现思路
在整个说明书中，术语“包含(comprise)”或如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变形将被理解为暗示包括所陈述的要素、整体或步骤、或要素、整体或步骤的组，但不排除任何其他要素、整数或步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在由塑料生产碳氢燃料中所使用的窑，所述窑包括：反应室；进料口，所述进料口用于将塑料原料供给到所述反应室中；加热器，所述加热器用于加热所述反应室；以及洗涤器，所述洗涤器与所述反应室直接流体连通；其中所述窑配置为使所述反应室中的所述塑料原料在不存在氧气的情况下被加热，由此将所述塑料原料的至少一部分分解成包含适合用作燃料的碳氢化合物的反应室气体产物流，并且其中所述洗涤器配置用于使所述反应室气体产物流中高于预定上碳氢化合物范围的碳氢化合物移除以使其返回所述反应室以用于在不存在氧气的情况下进一步加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.23 AU 2015904828;2016.05.05 AU 2016901654;1.一种在由塑料生产碳氢燃料中所使用的窑，所述窑包括：反应室；进料口，所述进料口用于将塑料原料供给到所述反应室中；加热器，所述加热器用于加热所述反应室；以及洗涤器，所述洗涤器与所述反应室直接流体连通；其中所述窑配置为使所述反应室中的所述塑料原料在不存在氧气的情况下被加热，由此将所述塑料原料的至少一部分分解成包含适合用作燃料的碳氢化合物的反应室气体产物流，并且其中所述洗涤器配置用于使所述反应室气体产物流中高于预定上碳氢化合物范围的碳氢化合物移除以使其返回所述反应室以用于在不存在氧气的情况下进一步加热。2.根据权利要求1所述的窑，其中离开所述反应室的所述反应室气体产物流的温度在进入所述洗涤器之前基本不下降。3.根据权利要求1或2所述的窑，其中所述洗涤器配置为使离开所述洗涤器的洗涤器气体流处于小于350℃的温度。4.根据前述权利要求中任一项所述的窑，其中所述窑是包括圆柱形外壳的圆柱形卧式窑，并且所述反应室包括同心地定位在所述圆柱形外壳中的内管。5.根据权利要求4所述的窑，其中所述加热器包括热流介质，所述热流介质在所述中心内管和所述外壳之间限定的环形空间中流动，以使热源介质加热所述内管的外表面。6.根据权利要求5所述的窑，其中所述内管的所述外表面包括用于增加从所述热源介质到所述反应室的传热效率的多个涡流发生器。7.根据前述权利要求中任一项所述的窑，进一步包括用于在所述反应室中搅拌所述塑料原料的搅拌器。8.根据前述权利要求中任一项所述的窑，进一步包括在所述反应室中的催化剂。9.根据前述权利要求中任一项所述的窑，进一步包括用于从所述反应室去除废颗粒料的废颗粒出口。10.一种用于由塑料生产碳氢燃料的系统，所述系统包括根据前述权利要求中任一项所述的窑。11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括用于回收预定碳氢化合物范围内的碳氢化合物的至少一个碳氢化合物回收装置。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个碳氢化合物回收装置是以下中的一个或多个：配置用于冷凝来自碳氢化合物气流的柴油范围的碳氢化合物的分馏塔；配置用于冷凝来自碳氢化合物气流的汽油范围的碳氢化合物的冷凝器；和/或配置用于冷凝来自碳氢化合物气流的液化石油气(LPG)范围的碳氢化合物的压缩装置。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述分馏塔与所述洗涤器的气体出口流体连通。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述分馏塔进一步配置用于将至少一部分冷凝的柴油转移到所述洗涤器以用作洗涤液。15.根据权利要求12-14中任一项所述的系统，进一步包括用于从由所述分馏塔冷凝的所述柴油范围的碳氢化合物中去除水的真空塔。16.根据权利要求12-15中任一项所述的系统，其中所述冷凝器与所述分馏塔的气体出口流体连通。17.根据权利要求12-16中任一项所述的系统，其中所述压缩装置与所述冷凝器的气体出口流体连通。18.一种在由塑料生产碳氢燃料中所使用的总成，所述总成包括：窑，所述窑包括：反应室；进料口，所述进料口用于将塑料原料供给到所述反应室中；以及加热器，所述加热器用于加热所述反应室；其中所述窑配置为使所述反应室中的所述塑料原料在不存在氧气的情况下被加热，由此将所述塑料原料的至少一部分分解成包含适合用作燃料的碳氢化合物的反应室气体产物流，洗涤器，所述洗涤器与所述反应室流体连通，其中所述洗涤器配置用于使所述反应室气体产物流中高于预定上碳氢化合物范围的碳氢化合物移除并且使被移除的所述碳氢化合物返回所述反应室以用于在不存在氧气的情况下进一步加热；以及碳氢化合物回收装置，所述碳氢化合物回收装置与所述洗涤器流体连通以接收所述反应室气体产物流的剩余部分，所述碳氢化合物回收装置配置用于从所述剩余部分中移除预定碳氢化合物范围内的碳氢化合物。19.一种从塑料中获取燃料的方法，所述方法包括使一定量的塑料进行热解处理，由此将所述塑料的至少一部分转化为粗燃料；并通过以下方式提取直接可用...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝文·杜利，
申请(专利权)人：综合绿色能源新加坡PTE有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG