用于制造石油产品的方法、设备、控制器和系统技术方案

本发明专利技术描述了用于热解制造石油产品的混合塑料原料的方法和设备。在一个例子中，一种用于制造石油产品的方法包括将混合聚合物材料的原料装入反应器设备。在使原料在无氧操作中前进穿过所述反应器设备的同时向所述原料施加热。通过控制所述反应器容器内的温度梯度来控制输入至所述反应器设备的能量以制造石油气体产品。该方法涉及受控的包括裂化和重组反应的现场化学反应，以在反应器容器中将原料的固体含烃部分转化成熔融流体和气体，并制造排出反应器容器的气态石油产品。来自于热解方法的被分离的固体残渣也被从反应容器排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造石油产品的方法、设备、控制器和系统相关申请的相互参照本申请要求2017年3月29日提交的、申请号为15/473,569、名称为“用于制造石油产品的方法、设备、控制器和系统”的美国专利技术申请以及2016年3月30日提交的申请号为62/315,639、名称为“用于制造石油产品的热解方法、设备和系统”的美国临时申请的权益，其所有内容以引用方式并入。
本专利技术一般涉及从包含聚合物的原料(feedstock)制造石油产品的方法、设备和系统，以及实现该方法的设备和系统。本专利技术还涉及管控该制造石油产品的方法的控制器。
技术介绍
在石油工业，商业上可行的液体产品由各种各样的原材料制造。这些材料必须有效地转化并具有稳定的质量以满足市场价格和质量要求。塑料废料通常在垃圾填埋场进行处理或焚烧以获得热值，因为对聚合物进行经济地分类以及稳定地将材料转化成可替代的(fungible)液体产品存在困难。垃圾填埋和焚烧对于该能量充足的原料而言都会带来环境危害以及低价值和/或高成本的解决方案。热解法(pyrolysisprocess)是热分解法(thermaldecomposition)的一个例子，其已经在将塑料废料流有效地转化成能够随后凝结成液体以进一步加工成石油产品和石化产品方面显示出具有前景。热解技术一直不能够将废料流中的所有塑料进行转化，从而需要在原料准备过程中进行某种程度的分拣，因此降低了经济可行性。另外，由于塑料废料流的变化，许多热解技术一直不能够制造稳定的可升级为能够一贯地达到需要的工业规格的最终产品。此类不合规格的产品需要进一步的消耗大量能量的加工，从而进一步降低经济可行性。虽然目前存在若干种用于产生石油产品的方法，但这些方法在能耗、产品产率和所制造的产品质量方面存在缺陷。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，一种用于制造石油产品的方法包括：将包含混合聚合物材料的原料装入反应器设备的反应器容器中；在使原料在无氧操作中前进通过所述反应器设备的同时向所述反应器容器施加热；控制输入至所述反应器容器的能量并控制所述反应器容器内的温度梯度以制造可凝结的(condensable)石油气体产品。制造可凝结的石油气体产品的方法包括被管控以在所述反应器容器中将原料转化成固体惰性残渣，熔融流体和气体，以及制造排出所述反应器容器的可凝结的石油气体产品的现场(insitu)化学反应。在本专利技术的另一方面，一种用于制造石油产品的方法包括：将包含混合聚合物材料的原料装入具有多个连续的(sequential)反应器区的反应器设备中；在使所述原料和从所述原料产生的产品前进穿过所述反应器设备的同时向所述反应器容器施加热；独立地控制输入至所述反应器设备的所述多个连续的反应器区的每一个区的热能并控制所述反应器设备的所述多个连续的反应器区的每一个区中的温度梯度。在本专利技术的另一方面，一种用于实现混合聚合物材料的热裂化的反应器设备包括反应器容器，环绕所述反应器容器的外护罩(outershroud)，限定出在所述反应器设备的所述反应器容器和所述外护罩之间的输送废气的通道或送气室(plenum)。在另一个示例性实施方式中，反应器设备包括在所述反应器容器和所述外护罩之间延伸的内壁，以限定出第一反应器区的第一通道和第二反应器区的第二通道或送气室，以在所述反应器设备的所述反应器容器和所述外护罩之间分别输送废气。本专利技术的另一方面提供一种用于在反应器设备中控制热裂化(thermalcracking)和重组(recombination)反应的装置，所述装置包括在每个反应器区中的质量流量(massflowrate)和温度分布的手动或自动控制。在本专利技术的另一方面，一种用于制造石油产品的系统包括：反应器设备和控制器，所述控制器与所述反应器设备通讯以控制制造石油产品的方法。所述控制器传送和接收至所述反应器设备的信号以控制所述反应器设备的若干操作参数，所述操作参数包括所述反应器容器内沿至少两个轴线的温度分布。在本专利技术的另一方面，用于控制制造石油产品的方法的控制器包括第一控制端口，所述第一控制端口用于从第一反应器区接收数据，以及第一通讯端口，所述第一通讯端口用于将数据传送至所述反应器设备的所述第一反应器区。计算装置包括与所述第一控制端口和所述第一通讯端口通讯的处理单元，且所述处理单元包括控制逻辑。所述控制逻辑能够接受包括所述第一反应器区中的气体产品的温度读数的所述第一控制端口的数据信号，并确定下列中的至少一个：所述第一反应器区中的热输入速率；以及所述第一反应器区中的排出所述反应器设备的废气和气体产品中的至少一种的质量流量。附图说明参照附图阅读下面的描述，本专利技术的前述和其它特征对于所属领域的技术人员而言将变得显而易见。图1是根据本专利技术一个例子的用于制造石油产品的方法的示意性流程图；图2是根据本专利技术一个例子的用于制造石油产品的系统的剖视示意图；图3是根据本专利技术另一个例子的用于制造石油产品的系统的剖视示意图；图4a和图4b是根据本专利技术一个例子的示出实现制造石油产品的系统的控制器的方法的流程图；图5是根据本专利技术一个例子的示出温度与可凝结石油气产品重量损失百分比的关系图，所述可凝结石油气产品在具有71％的自由容积(freevolume)的反应器中采用三种不同的混合聚合物的进料组成制造；图6是根据本专利技术一个例子的示出温度与可凝结石油气产品重量损失百分比的关系图，所述可凝结石油气产品在具有88％的自由容积的反应器中采用两种不同的混合聚合物的进料组成制造；图7是根据本专利技术一个例子的示出温度与可凝结石油气产品重量损失百分比的关系图，所述可凝结石油气产品在具有97％的自由容积的反应器中采用一种混合聚合物的进料组成制造；图8为根据本专利技术一个实施方式示出可凝结石油气产品的变化和平均百分比变化的图，所述可凝结石油气产品在具有71％的自由容积和88％的自由容积的反应器中制造；图9是根据本专利技术一个示例性实施方式的示出温度与可凝结石油气产品重量损失百分比的关系图，所述可凝结石油气产品在具有71％、88％、97％和99％的自由容积的反应器中制造；图10为根据本专利技术的一个例子示出由制造石油产品的方法制造的气体流的可凝结部分的液体石油色谱追踪的图。具体实施方式本专利技术的用于制造石油产品的方法、反应器设备和系统的各种各样的例子一般涉及将混合聚合物材料，包括但不限于混合聚合物废料，转化成可替代的石油产品的稳定质量产出的方法和设备。这些可替代的石油产品包括但不限于石脑油(naphtha)、馏分油(例如柴油)和瓦斯油(例如重油和蜡)。本申请中的用于制造石油产品的方法可以产出至少50％、在另一个例子中约50％至约90％、在另一个例子中约60制约90％，以及在另一个例子中约70％至约90％的可替代的产品。本申请的方法的示例性实施方式基于由所述方法产生的气体产品，可产出至少约55％，约60％至约90％，在另一个例子中约70％至约92％的可凝结气体。制造石油产品的方法涉及热解包含混合聚合物的原料和在反应器容器内部产生固体惰性残渣、熔融流体和气体的现场反应。固体惰性残渣流和气体产品流从反应器中排出。原料至可凝结和不可凝结气体产品的质量转化发生在反应器容器内部。高达约100重量％的可凝结气体产品转化成有用的燃料产品，且高达约100重量％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造石油产品的方法，包括：将包含混合聚合物材料的原料装入反应器设备的反应器容器中；向反应器容器施加热并将使原料转化为熔融材料，同时在无氧操作中使所述熔融材料前进穿过所述反应器设备；以及控制输入至所述反应器容器的能量并控制所述反应器容器内的温度梯度以制造石油气体产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 US 62/315,639;2017.03.29 US 15/473,5691.一种制造石油产品的方法，包括：将包含混合聚合物材料的原料装入反应器设备的反应器容器中；向反应器容器施加热并将使原料转化为熔融材料，同时在无氧操作中使所述熔融材料前进穿过所述反应器设备；以及控制输入至所述反应器容器的能量并控制所述反应器容器内的温度梯度以制造石油气体产品。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器容器的自由容积为至少约40％。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法不包含添加的催化剂。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是半连续或连续方法，并且其中所述原料的组成在方法过程中变化。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是半连续或连续方法，并且其中所述原料的进料速率在方法过程中变化。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度梯度为所述反应器容器的底表面的温度与沿所述反应器的顶部的石油气体产品的温度之间的温差，且所述温度梯度的范围为50℃至450℃。7.根据权利要求1所述的方法，其中在气体出口端口离开所述反应器的所述石油气体产品的温度范围为约315℃至约510℃。8.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述反应器的所述石油气体产品的压力的范围为约0psig至约50psig。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器容器在方法过程中不旋转。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度梯度通过将气体沿所述反应器容器的外表面输送而进行控制。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法是半连续或连续的，并且所述原料的质量输入速率的范围为约100Kg/小时至约5000Kg/小时。12.根据权利要求1所述的方法，其中由所述方法获得的可替代的气体产品的范围为所述原料的50重量％至98重量％。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器中的所述温度梯度通过将气体在第一通道中沿所述反应器设备的所述反应器容器输送而进行控制。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器设备沿所述反应器设备的水平轴线包括多个连续的反应器区，且当所述熔融材料前进通过所述反应器设备的所述反应器容器时前进通过所述多个连续的反应器区。15.根据权利要求14所述的方法，输入至所述反应器设备的能量通过控制在所述多个连续的反应器区的每一个中的能量分布进行控制，以控制由所述原料的裂解产生的裂化和重组反应。16.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个反应器区的每一个中的能量分布通过控制所述多个反应器区的每一个内的温度梯度进行控制。17.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个反应器区的每一个内的温度梯度通过使废气在第一通道内沿所述反应器设备的第一反应器区输送，以及使废气在第二通道内沿所述反应器设备的第二反应器区输送而进行控制。18.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个反应器区包括第一反应器区和第二反应器区，并且通过第一热源将热能施加至所述反应器容器的所述第一反应器区，且通过第二热源将热能施加至所述反应器容器的所述第二反应器区。19.根据权利要求14所述的方法，包括在将熔融和液体材料加热并前进至所述反应器容器的所述多个连续的反应器区的每一个的过程中搅拌所述熔融和液体材料。20.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊·沙贝尔，理查德·A·施瓦茨，查尔斯·W·格瑞斯宾，默罕默德·A·简恩瑟，约瑟夫·D·亨泽尔，
申请(专利权)人：瑞思珀利弗洛公司，
类型：发明
国别省市：美国,US