一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法。该反应系统包括：催化裂解反应器、催化剂再生器、外取热器、待生剂提升管、再生剂提升管、干法脱氯反应器和油品回收塔。该方法为采用所述的用于废塑料流化催化裂解的反应系统对废塑料进行流化催化裂解的方法。本发明专利技术的系统及方法能够对废塑料颗粒进行流化催化裂解的同时还能使失活的催化剂及时得到再生与循环，同时固体废塑料颗粒能够连续进料且不易堵塞进料管，还能够提高废塑料的裂解效率，改善产品分布，进而能够得到更多高价值的油品。值的油品。值的油品。

【技术实现步骤摘要】
一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法，属于废塑料处理


技术介绍

[0002]目前，塑料在各个领域广泛使用，但随着塑料制品的快速更新淘汰以及塑料垃圾的丢弃产生了大量的废塑料。若废塑料不能得到有效的回收利用，白色污染问题会愈发严重，这对生物的生存和发展造成了严重的威胁。
[0003]现阶段废塑料的处理方法主要包括填埋法、机械回收法、焚烧法和裂解法等。
[0004]填埋法是处理废塑料比较常用的方法，但废塑料较难降解，若填埋存储时间过长，塑料中的添加剂等物质会渗出并污染土壤甚至地下水。填埋过程中还会产生CH4等温室气体，并且需要的土地空间投入较大，造成填埋法成本高、效率低、污染重，已经不适用于大规模处理废旧塑料制品。
[0005]机械回收法使用物理手段回收废塑料，但在废塑料的机械回收再生处理过程中，需要清洗、分类和运输等过程，能耗较大。通过机械处理回收的塑料产品机械性能较差，这是由塑料本身和其中添加剂的老化导致的，回收再生产的塑料制品在强度和耐性等方面与新塑料制品相差较远。
[0006]焚烧法处理废塑料能获取大量热量，可将其作为补充能源缓解化石燃料短缺的问题。但废塑料焚烧会产生多环芳烃化合物、重金属化合物、CO以及其它有害物质，对水、空气以及土壤造成污染。此外在焚烧过程中需要配备气体分离装置以及除酸装置等，所需投资较高，因此焚烧法不适合作为大量废塑料处理的主要方法。
[0007]裂解法主要包括热裂解法和催化裂解法。在高温绝氧或少氧条件下，可采用热裂解法使废塑料分子中C
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C键和C
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H键断裂，得到不同种类的低分子烃类物质，经过后续处理可获得不同馏分的燃料油和燃料气。热裂解法操作简单，与焚烧法相比，热裂解法在很大程度上避免了温室气体及其他有毒物质的排放，但其反应温度高，时间长，裂解产物中汽柴油馏分含量低，含蜡和杂质多，需要进一步的改质。催化裂解法将催化剂与废塑料混合并进行升温，在催化剂作用下废塑料中的大分子裂解为小分子产物。近年来，利用催化裂解法处理废塑料在业内得到关注。
[0008]CN114479900A公开了一种废塑料的催化裂解方法和系统，对废塑料进行充分的溶解和脱杂预处理后再进行催化裂解，得到了低碳烯烃等产物。CN113604244A公开了一种用于废塑料原位催化热解的系统及方法，采用热载体与废塑料充分混合后再进行催化热解的方法提高了液相裂解产物的收率，并实现了催化剂和热载体的回收与循环。CN114479949A公开了一种两段式废塑料热裂解装置及热裂解系统，采用热裂解器与催化重整固定床反应器连接的两段式反应装置，提高了气相产品的质量，降低了反应能耗。CN101050372A公开了一种流化床中含氯塑料废弃物资源化全组分利用的方法，该方法利用废塑料裂解与脱氯剂再生组成的双流化床耦合系统进行处理，将热载体砂子和脱氯剂CuO加入裂解流化床，通过
螺旋加料器将固态废塑料颗粒投入裂解流化床内，底部鼓入空气使物料处于流化状态，在200
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280℃进行脱氯，脱氯剂CuO和热载体砂子在完成脱氯阶段后通过连接管输送至再生流化床，在350
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450℃通入O2使脱氯剂再生并去除热载体表面焦炭，并收集Cl2产物，再生后的脱氯剂与热载体返回裂解流化床继续参与裂解，脱氯阶段结束后关闭两流化床之间的连接，提高裂解流化床内温度对废塑料进行热裂解，裂解产物导出反应器进行收集，得到不含氯的油品产物。但是，该技术存在以下缺点：(1)该技术在对废塑料热裂解的过程中没有使用催化剂，使反应温度较高，反应时间较长，且不能选择性地得到裂解产物，增加了生产成本，降低了产品附加值；(2)该技术中废塑料通过螺旋加料器投入流化床，进料过程中废塑料容易软化变得难以流动，导致进料困难且时间长后容易出现入料口堵塞从而影响生产效率；(3)该技术未设置裂解产物的分馏单元，产品附加值较低，增大了后续利用的难度；(4)该技术的两流化床之间的连接管容易堵塞，造成设备故障；(5)该技术的操作步骤繁琐，废塑料的脱氯阶段和裂解阶段的起始以及两流化床之间通道的开合需要不停控制，自动化水平较低；(6)废塑料中PVC中氯含量较高，如果采用该方法脱氯后产生了大量Cl2，除氯则需要增加吸收氯气的装置以及大量的脱氯剂，成本较高且工艺复杂，不易于工业化实施。
[0009]因此，研发出一种新型的用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法，成为了本领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0010]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统及方法。本专利技术的系统和方法能够对废塑料颗粒进行流化催化裂解的同时还能使失活的催化剂及时得到再生与循环，同时固体废塑料颗粒能够连续进料且不易堵塞进料管，还能够提高废塑料的裂解效率，进而能够得到更多高价值的油品。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统，该反应系统包括：催化裂解反应器、催化剂再生器、外取热器、待生剂提升管、再生剂提升管、干法脱氯反应器和油品回收塔；
[0012]其中，所述催化裂解反应器包括：反应器壳体、第一加料设备、第二加料设备、第一二级旋风分离器以及汽提器；
[0013]所述第一加料设备包括第一料仓、第一旋转阀加料器和第一下料管；所述第二加料设备包括第二料仓、第二旋转阀加料器和第二下料管；
[0014]所述第一料仓和所述第二料仓设置于所述反应器壳体顶部的外部；所述第一料仓的底部通过所述第一旋转阀加料器连接所述第一下料管，所述第一料仓的下部设置有第一保护气入口、顶部设置有第一保护气出口；所述第二料仓的底部通过所述第二旋转阀加料器连接所述第二下料管，所述第二料仓的下部设置有第二保护气入口、顶部设置有第二保护气出口；
[0015]所述第一二级旋风分离器设置有进气口、排灰口和出气口；
[0016]所述反应器壳体的内部包括上部的悬浮区和下部的鼓泡流化床区；所述第一二级旋风分离器设置于所述反应器壳体内部的悬浮区；所述鼓泡流化床区填装有催化剂；
[0017]所述反应器壳体的顶部设置有第一进料口和第二进料口；所述第一下料管和所述第二下料管分别通过所述第一进料口和所述第二进料口与所述反应器壳体内部的鼓泡流
化床区连通；
[0018]所述反应器壳体的上部设置有油气产物出口；所述第一二级旋风分离器的出气口通过管线连接于所述油气产物出口；
[0019]所述反应器壳体的侧壁设置有再生后催化剂入口，并且所述再生后催化剂入口位于所述鼓泡流化床区；
[0020]所述反应器壳体的底部设置有流化介质入口和所述汽提器；
[0021]所述汽提器的顶部与所述反应器壳体的底部连通，所述汽提器的下部设置有汽提气入口，所述汽提器的底部设置有失活催化剂出口；
[0022]所述催化剂再生器的内部包括上部的稀相区和下部的密相区，所述催化剂再生器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于废塑料流化催化裂解的反应系统，该反应系统包括：催化裂解反应器、催化剂再生器、外取热器、待生剂提升管、再生剂提升管、干法脱氯反应器和油品回收塔；其中，所述催化裂解反应器包括：反应器壳体、第一加料设备、第二加料设备、第一二级旋风分离器以及汽提器；所述第一加料设备包括第一料仓、第一旋转阀加料器和第一下料管；所述第二加料设备包括第二料仓、第二旋转阀加料器和第二下料管；所述第一料仓和所述第二料仓设置于所述反应器壳体顶部的外部；所述第一料仓的底部通过所述第一旋转阀加料器连接所述第一下料管，所述第一料仓的下部设置有第一保护气入口、顶部设置有第一保护气出口；所述第二料仓的底部通过所述第二旋转阀加料器连接所述第二下料管，所述第二料仓的下部设置有第二保护气入口、顶部设置有第二保护气出口；所述第一二级旋风分离器设置有进气口、排灰口和出气口；所述反应器壳体的内部包括上部的悬浮区和下部的鼓泡流化床区；所述第一二级旋风分离器设置于所述反应器壳体内部的悬浮区；所述鼓泡流化床区填装有催化剂；所述反应器壳体的顶部设置有第一进料口和第二进料口；所述第一下料管和所述第二下料管分别通过所述第一进料口和所述第二进料口与所述反应器壳体内部的鼓泡流化床区连通；所述反应器壳体的上部设置有油气产物出口；所述第一二级旋风分离器的出气口通过管线连接于所述油气产物出口；所述反应器壳体的侧壁设置有再生后催化剂入口，并且所述再生后催化剂入口位于所述鼓泡流化床区；所述反应器壳体的底部设置有流化介质入口和所述汽提器；所述汽提器的顶部与所述反应器壳体的底部连通，所述汽提器的下部设置有汽提气入口，所述汽提器的底部设置有失活催化剂出口；所述催化剂再生器的内部包括上部的稀相区和下部的密相区，所述催化剂再生器的顶部设置有烟气出口，所述催化剂再生器的侧壁设置有失活催化剂入口并且所述失活催化剂入口位于所述密相区，所述催化剂再生器的底部设置有再生介质入口和再生后催化剂出口，所述催化剂再生器的侧壁设置有再生介质返回口并且所述再生介质返回口位于所述稀相区，所述催化剂再生器的侧壁设置有热催化剂出口和冷催化剂入口，并且所述热催化剂出口和所述冷催化剂入口位于所述密相区；所述待生剂提升管的一端连接于所述汽提器底部的失活催化剂出口，所述待生剂提升管的另一端连接于所述催化剂再生器侧壁的失活催化剂入口；所述再生剂提升管的一端连接于所述催化剂再生器底部的再生后催化剂出口，所述再生剂提升管的另一端连接于所述反应器壳体侧壁的再生后催化剂入口；所述外取热器包括：外取热器壳体，所述外取热器壳体的内部设置有换热管，上部设置有再生介质出口和热催化剂入口，下部设置有残渣出口和冷催化剂出口，底部设置有流化介质入口；所述外取热器壳体的再生介质出口通过管线连接于所述催化剂再生器的再生介质返回口，所述外取热器壳体的热催化剂入口通过管线连接于所述催化剂再生器的热催化剂出
口，所述外取热器壳体的冷催化剂出口通过管线连接于所述催化剂再生器的冷催化剂入口；所述干法脱氯反应器内设置有浸渍碱液的干基蜂窝状载体；所述干法脱氯反应器的底部设置有油气入口，顶部设置有脱氯后油气出口；所述干法脱氯反应器底部的油气入口通过管线连接于所述反应器壳体上部的油气产物出口；所述油品回收塔的顶部设置有可燃富气出口，侧壁设置有脱氯后油气入口，底部设置有液体油品出口；所述油品回收塔侧壁的脱氯后油气入口通过管线连接于所述干法脱氯反应器顶部的脱氯后油气出口。2.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述第一下料管和所述第二下料管的内壁均设置有保温层；优选地，所述第一保护气和所述第二保护气包括氮气；更优选地，所述第一保护气和所述第二保护气的温度为常温。3.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述催化裂解反应器的鼓泡流化床区填装的催化剂包括工业FCC废催化剂；优选地，所述催化裂解反应器的流化介质包括水蒸气；优选地，所述反应器壳体的底部的流化介质入口的数量为2个；优选地，所述汽提气包括水蒸气。4.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述催化剂再生器内部的稀相区设置有第二二级旋风分离器，所述第二二级旋风分离器设置有进气口、排灰口和出气口，所述第二二级旋风分离器的出气口通过管线连接于所述催化剂再生器顶部的烟气出口；优选地，所述催化剂再生器的再生介质包括空气。5.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述待生剂提升管在靠近所述汽提器底部的失活催化剂出口的位置设置有空气入口，使用空气起到动力输送的作用推动失活的催化剂通过所述待生剂提升管进入所述催化剂再生器；优选地，所述再生剂提升管在靠近所述催化剂再生器底部的再生后催化剂出口的位置设置有水蒸气入口，使用水蒸气起到动力输送的作用推动再生后的催化剂通过所述再生剂提升管重新进入所述催化裂解反应器，进而继续参与催化裂解反应。6.根据权利要求1所述的反应系统，其中，所述外取热器还包括：汽包，所述汽包设置于所述外取热器壳体的外部，所述换热管通过管线连接于所述汽包，采用循环水作为换热介质；优选地，所述汽包设置有冷水入口、水蒸气出口、循环水出口和循环水入口，所述换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳长涛，王金可，马跃，张永民，王菁，靳知远，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：