一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法技术

本发明专利技术公开了一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法，包括以下步骤：首先将需要回收的物品进行粉碎，浸泡在溶剂之中。浸泡一段时间等回收物软化后，进一步搅拌，粉碎。然后，将待回收物和溶剂通过高压泵注入管式反应器内，然后通过螺旋送料设备将溶剂中不溶的待回收物从管式反应器一端向另一端输送。管式反应器内有着温度梯度，待回收物注入端为低温区域，无法被溶解物质的排出端为高温区域。在低温区域被液态溶剂溶解或在高温区域被超临界流体溶剂溶解、热解的可回收有机物随溶剂以液态形式从管式反应器的低温区域排出。最后对排出溶剂中的有机物进行分离回收。排出溶剂中的有机物进行分离回收。排出溶剂中的有机物进行分离回收。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法


[0001]本专利技术涉及一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法。主要用途为萃取及热解收集油砂、油页岩、油泥中原油，从废轮胎、废塑料、废硅胶回收有机物，溶解无机纤维复合材料中树脂以回收无机纤维。

技术介绍

[0002]目前，主要的商业化处理且回收含有有机物废物的方法是常规热裂解。不过通过溶剂分解有机物然后再进行后续回收已经成为有机物回收领域一个非常有前景的发展方向。高温超临界流体溶剂萃取有潜力回收高分子有机物合成单体，相对于单纯的热裂解更能减少碳排放。
[0003]溶剂萃取回收油砂、油页岩、油泥中的原油是一种常规回收原油的方法。而溶剂，例如甲苯、二甲苯、二氯甲烷等溶剂也可以溶胀废轮胎、废塑料，然后进行回收利用。然而，目前溶剂溶解回收还存在着许多问题。例如低于溶剂沸点进行萃取或溶解，除了使用溶剂量较大的缺点之外，最大的问题在于无法完全溶解原油中的高分子有机物或溶解高度交联的高分子有机化合物，溶解度十分有限。此外，如果萃取物内含有结合水、自由水，那么在常压条件下便难以与有机溶剂混溶，影响溶解效率。上述问题也有相应的解决方案，例如增加温度从而提高溶解度；高温裂解，将高分子有机物解聚或热解为分子量更低一些的有机物，然后再被溶剂溶解；增加水在萃取剂中的溶解度；采用混合溶剂溶解等。超临界流体萃取可以同时实现上述解决方案。
[0004]通过超临界流体萃取回收有机物的方式早已被人们所关注。早在20世纪80年代人们便开始着重研究用超临界甲苯、超临界水萃取茂名页岩油资源。后来随着二氧化碳超临界设备的普及，通过超临界二氧化碳萃取回收有机物的方法也被学界广泛研究。近些年来，超临界丁醇、丙酮被发现对碳纤维、玻璃纤维复合材料的热固性环氧树脂具有很好的解聚作用，从而实现对无机纤维材料的高效回收再利用。
[0005]基于过去的研究结果，高温超临界流体对油砂、油页岩、油泥中的原油具有很高的溶解度和高温裂解的作用，因此有很高的萃取率。对于废轮胎、废塑料，废树脂，超临界流体也具有很好的解聚作用，从而回收有机物和对应的无机材料。常规热解方案往往只能得到燃料油。而与热裂解方案不同的是，超临界流体萃取回收的有机物精馏之后可以得到附加值更高的有机物原料，而且回收温度更低，加热更加均匀，回收率更高。
[0006]虽然目前超临界流体溶解效率高，但是往往无法连续化溶解。这导致整体系统效率较低。此外，高温超临界流体降解有机物时无法把单体及时排出，导致产生二聚体甚至更高聚物，降低了热裂解效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法，该方法操作工艺简单，可以采用超临界溶剂高效快速萃取、热解回收有机物。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：
[0009]首先，将含有有机物的待回收固态物质破碎，然后通过搅拌与溶剂充分混合，并保持一定温度。该步骤主要目的是通过溶剂溶解和溶胀部分待回收固态物质中的有机物，并且通过搅拌进一步破碎待回收固体物质。保持一定温度是为了尽可能提高溶解和溶胀的效率。
[0010]所述含有有机物的待回收固态物质包括油砂、油页岩、油泥；聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚合物塑料、聚甲基丙烯酸酯塑料、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚合物塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料、聚对苯二甲酸丁酯塑料、聚酰胺塑料、聚碳酸酯塑料、聚甲醛塑料、聚苯醚塑料、聚氨酯塑料；环氧树脂与酚醛树脂基体复合无机纤维材料；轮胎、有机硅橡胶。
[0011]所述溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氧六环、苯胺、二丙胺、二异丙胺、环己酮、环己烷、苯、苯甲醛、甲苯、二甲苯、正己烷、正戊烷、四氢呋喃、丙酮、甲基乙基酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙腈、水、二氧化碳中一种或多种上述溶剂的组合。其中有机溶剂主要作用为溶解。像芳香族化合物、二氧化碳和水在高温条件下比较稳定，可用于溶解及高温裂解有机物。
[0012]所述搅拌混合所需保持的温度处于室温和溶剂常压沸点之间。使该搅拌步骤处于常压状态。
[0013]所述溶剂中可以含有催化剂，包括氧化铝、分子筛、氟化铵、四丁基氟化铵。
[0014]第二步，通过高压泵将上一步骤搅拌均匀的混合物连续注入有一定压力的管式反应器之中。
[0015]所述管式反应器中的压力高于溶剂的临界压力。当溶剂为单一溶剂时，临界压力比较好确定，可以通过查阅文献确定。当溶剂为多种混合溶剂时，可以采用实验测定的方式确定，也可以采用经验公式进行计算后确定。计算公式可参考《The Properties of Gases And Liquids》第五版第五章中的公式。
[0016]第三步，管式反应器注入混合物的一端为低温区域，混合物中的不溶物由管式反应器的另一端排出，不溶物排出端为高温区域且有加热装置与高温高压溶剂注入。
[0017]所述高温区域的温度以及注入溶剂的温度均高于溶剂的临界温度。与确定临界压力一样，当溶剂为单一溶剂时，临界温度比较好确定，可以通过查阅文献确定。当溶剂为多种混合溶剂时，可以采用实验测定的方式确定临界温度，也可以采用经验公式进行计算后确定。计算公式可参考《The Properties of Gases And Liquids》第五版第五章中的公式。
[0018]需要指出的是，一般200℃之前是待回收固体中水分挥发和部分有机物溶解。300℃以后主要发生解聚和分解反应，400℃以上会出现碳化以及有机溶剂显著裂解。一般温度达到550℃足以溶解裂解除焦炭之外的绝大多数有机物。因此，加热需要根据所需回收的有机物而定。一般超临界流体裂解有机物温度处于350
‑
400℃比较合适，一般不超过550℃，极限为650℃。
[0019]高温高压溶剂注入是为了用含有回收有机物浓度较低的溶剂对高温区域残留的固体物质进行萃取和热解，使得溶剂含有回收有机物的浓度梯度为从高温区域向低温区域递增，摆脱间歇式溶剂萃取过程中对溶剂物料比这一参数的要求。
[0020]第四步，管式反应器中的螺旋送料装置将待回收的固态物质从管式反应器一端的
低温区域输送至管式反应器另一端的高温区域。
[0021]由于高温区域和低温区域的存在，管式反应器中存在着温度梯度。螺旋送料的方向与温度上升的方向一致，螺旋送料的速度决定了待回收固体物质加热的速率。螺旋送料装置除了输送待回收的固态物质之外还可以有着搅拌，增加管式反应器径向的对流换热的作用，同时也降低了管式反应器轴向的对流作用。
[0022]第五步，待回收的固体从低温区域输送至高温区域的过程中，固体含有的有机物逐渐被溶剂溶解或热解。
[0023]第六步，管式反应器内含有可回收有机物的液态溶剂从管式反应器低温区域排液口排出管式反应器，不溶物被输送至排出口排出管式反应器。
[0024]所述管式反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界流体连续萃取及热解回收有机物的方法，此方法包括以下步骤：(1)将含有有机物的待回收固态物质破碎，然后通过搅拌与溶剂充分混合，并保持一定温度。(2)通过高压泵将上一步骤搅拌均匀的混合物连续注入有一定压力的管式反应器之中。(3)管式反应器注入混合物的一端为低温区域，混合物中的不溶物由管式反应器的另一端排出，不溶物排出端为高温区域且有加热装置与高温高压溶剂注入。(4)管式反应器中的螺旋送料装置将待回收的固态物质从管式反应器一端的低温区域输送至管式反应器另一端的高温区域。(5)待回收的固体从低温区域输送至高温区域的过程中，固体含有的有机物逐渐被溶剂溶解或热解。(6)管式反应器内含有可回收有机物的液态溶剂从管式反应器低温区域排液口排出管式反应器，不溶物被输送至排出口排出管式反应器。(7)从含有可回收有机物的液态溶剂中分离需要的有机物，需要进一步裂解的有机物可从管式反应器高温区域注入。(8)通过冷凝器回收与不溶物一同排出管式反应器的溶剂，并收集不溶物。2.按照权利要求1的方法，所述含有有机物的待回收固态物质包括油砂、油页岩、油泥；聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚合物塑料、聚甲基丙烯酸酯塑料、乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚合物塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料、聚对苯二甲酸丁酯塑料、聚酰胺塑料、聚碳酸酯塑料、聚甲醛...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢序，
申请(专利权)人：卢序，
类型：发明
国别省市：