一种废塑料的热解处理方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种废塑料的热解处理方法和系统，废塑料在废塑料挤压脱水脱氯单元，进行分段脱水脱氯，得到脱氯废塑料。所得脱氯废塑料进入废塑料脱杂质处理单元，与预处理剂、溶剂油接触进行脱杂质处理，所得流出物经固液分离，得到不溶物和脱杂含塑溶液，脱杂含塑溶液进入热解单元进行热解得到热解油，热解油中金属含量、氯含量和硅含量均很低，有效减少了废塑料中杂质对后续处理单元的影响作用。本发明专利技术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。社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种废塑料的热解处理方法和系统


[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热解处理方法和系统。

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]废塑料化学转化是实现废塑料快速回收和转化的有效手段，特别是热塑性废塑料通过热解工艺能得到油品和气体，因此，热解工艺是目前废塑料化学转化的主要工艺路径之一。
[0005]CN106635115B公开了一种利用混合废塑料垃圾高效清洁制油的方法及水热反应系统，所述方法包括在温度为160～300℃及压力为20～220bar的条件下，使用碱性水溶液对混合废塑料垃圾进行热水解处理；所述混合废塑料垃圾含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)中的一种或多种，及PET，选择性的该混合废塑料垃圾还可包括聚氯乙烯(PVC)；将水热处理后的物料中的水相与固相进行分离，将分离得到的固相进行制油。本申请不仅避免了混合废塑料中的PET、PVC对油品质的不利影响，能高效清洁制油，还可产生高附加值的产品，例如TA粉末或颗粒，PS再生塑料。
[0006]CN108456328A公开了一种废塑料的处理方法，包括：将废塑料、改性催化剂、反应溶剂加入到催化裂解反应器中混合均匀，然后进行催化裂解反应，其特征在于：所述的改性催化剂为改性剂氧化物改性的HZSM
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5和HY复合型分子筛催化剂，改性剂选自Sn、Fe、Ti和Zn中的一种或多种，所述的反应溶剂为四氢萘和正十六烷的混合物，所述的催化裂解反应条件如下：反应温度为150
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300℃，反应时间为120
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240分钟，反应在搅拌下进行，搅拌速率为600
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1000转/分钟，反应中通入氢气，氢分压为4
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7MPa。
[0007]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，现有技术的热解工艺主要存在的问题是热解油品质不达标，特别是其中Cl、Si杂质含量高。热解油中的Cl主要来自于废塑料中的PVC分解，多为小分子有机氯，在后续的油品加工过程中易分解形成HCl而造成严重的腐蚀。现有技术中针对热解油脱氯主要采用加氢方式将有
机氯转化为HCl后再与碱性物质中和，但这一方面产生了大量的固废，另一方面消耗了大量的氢气资源并提高了催化剂成本。热解油中的Si主要来自于硅油、硅树脂、硅橡胶粉末等高分子添加剂的分解以及SiO2等无机添加剂，主要为烷基环氧硅烷，是后续加工工艺催化剂的毒物，会导致催化剂永久性失活。
[0008]因此，仍然迫切需要一种新的废塑料处理技术，用以解决现有技术中废塑料热解油中有害元素Cl、Si杂质含量高，致使后续工艺过程管线和设备易腐蚀、催化剂易失活的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术是为了解决现有技术中废塑料热解油中有害元素Cl、Si杂质含量高，导致后续工艺过程管线和设备易腐蚀、催化剂易失活的问题。从而提供一种废塑料的热解处理方法和系统。
[0010]本专利技术的第一方面提供一种废塑料的热解处理方法，包括以下步骤：
[0011](1)废塑料挤压脱水脱氯单元，废塑料进入废塑料挤压脱水脱氯单元，先在T1温度下脱水，然后在T2温度下脱氯，T2温度比T1温度高50～360℃，得到脱氯废塑料，
[0012](2)步骤(1)所得脱氯废塑料进入废塑料脱杂质处理单元，与预处理剂、溶剂油接触进行脱杂质处理，所得流出物经固液分离，得到不溶物和脱杂含塑溶液，所述脱杂含塑溶液中金属含量小于5μg/g、氯含量小于20μg/g、硅含量小于3μg/g；所述预处理剂选自腐殖土、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，
[0013](3)步骤(2)所得脱杂含塑溶液进入热解单元的热解反应器，与热解催化剂接触，在350～550℃温度下进行热解反应，得到半焦和热解油气，热解油气经分离后，得到焦粉、热解气和热解油。
[0014]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。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，废塑料在进入废塑料挤压脱水脱氯单元前进行粗破碎，破碎后的废塑料粒度为1～200mm，优选为1～50mm。在本专利技术一个实施方式中，在破碎前进行清洗和干燥。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，废塑料挤压脱水脱氯单元中，废塑料在压力作用下，在T1温度下先将水分挤出，然后进一步加热至T2温度，使得PVC分解并排出含氯化合物，如HCl，得到脱氯废塑料。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，在废塑料挤压脱水脱氯单元中，T1温度范围为0～50℃，T2温度范围为100～350℃，挤压的压力范围为5～30MPa。
[0018]在优选的情况下，T1温度范围为0～20℃，T2温度范围为200～300℃，挤压的压力范围为10～20MPa。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，废塑料挤压脱水脱氯单元中可采用外置换热装置的螺旋挤塑机，所述的外置换热装置为两段式换热装置，一段为控制脱水过程T1温度的制冷
保冷装置，另一段为控制脱氯过程T2温度的加热保温装置。脱除的水分主要以液体的形式外排，脱除的含氯化合物进入HCl吸附装置，与吸附剂接触进行回收，所述吸附剂选自水、碱液、盐水、固体碱性物中的一种或几种。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，在步骤(2)中，废塑料脱杂质处理单元的处理条件为：温度为250～410℃，压力为0.1～5MPa，脱氯废塑料的停留时间为10～60min。在优选的情况下，废塑料脱杂质处理单元的处理条件为：温度为320～390℃，压力为0.5～4.0MPa，脱氯废塑料的停留时间为15～45min。
[0021]在本专利技术中，术语“腐殖土”指垃圾填埋场挖掘出的废塑料夹带的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废塑料的热解处理方法，包括以下步骤：(1)废塑料挤压脱水脱氯单元，废塑料进入废塑料挤压脱水脱氯单元，先在T1温度下脱水，然后在T2温度下脱氯，T2温度比T1温度高50～360℃，得到脱氯废塑料，(2)步骤(1)所得脱氯废塑料进入废塑料脱杂质处理单元，与预处理剂、溶剂油接触进行脱杂质处理，所得流出物经固液分离，得到不溶物和脱杂含塑溶液，所述脱杂含塑溶液中金属含量小于5μg/g、氯含量小于20μg/g、硅含量小于3μg/g；所述预处理剂选自腐殖土、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，(3)步骤(2)所得脱杂含塑溶液进入热解单元的热解反应器，与热解催化剂接触，在350～550℃温度下进行热解反应，得到半焦和热解油气，热解油气经分离后，得到焦粉、热解气和热解油。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挤压脱水脱氯单元前进行粗破碎，破碎后的废塑料粒度为1～200mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在废塑料挤压脱水脱氯单元中，T1温度范围为0～50℃，T2温度范围为100～350℃，挤压的工作压力范围为5～30MPa。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在废塑料挤压脱水脱氯单元中，T1温度范围为0～20℃，T2温度范围为200～300℃，挤压的工作压力范围为10～20MPa。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废塑料挤压脱水脱氯单元脱除的含氯化合物进入HCl吸附装置，与吸附剂接触进行回收，所述吸附剂选自水、碱液、盐水、固体碱性物中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，废塑料脱杂质处理单元的处理条件为：温度为250～410℃，压力为0.1～5MPa，脱氯废塑料的停留时间为10～60min。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，废塑料脱杂质处理单元的处理条件为：温度为320～390℃，压力为0.5～4.0MPa，脱氯废塑料的停留时间为15～45min。9.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。10.根据权利要求9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。11.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。12.根据权利要求1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、腐殖土、半焦、活性炭中的一种或几种，以及任选的碱性氧化物；优选所述半焦为步骤(4)热解单元所得半焦。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中固液分离的操作温度为250～410℃；
所述脱杂含塑溶液中金属含量小于3μg/g、氯含量小于1μg/g、硅含量小于1μg/g。14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中热解反应器的反应温度为450～500℃，反应压力为0.1～5MPa，停留时间为10～30min。15.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹亮，张哲民，王树青，习远兵，李子锋，侯吉礼，李红伟，王志强，夏国富，徐润，崔龙鹏，王鹏飞，
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：