[發明專利]一種塑料廢棄物定向制備高值化產品的熱解-分離集成裝置及工藝

有效

• 申請號: 202011332895.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112760116B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 袁浩然;程磊磊;顧菁;王亞琢;陳勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所;南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）
• 主分類號: C10G1/10
• 分類號: C10G1/10;C10G1/02;C10G1/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

1.使用塑料廢棄物定向制備高值化產品的熱解-分離集成裝置制備高值化產品的工藝，其特征在于，所述的塑料廢棄物定向制備高值化產品的熱解-分離集成裝置，包括進料系統、熱解反應系統、冷凝分離系統、熱解氣凈化系統、產物收集系統、排渣系統；進料系統包括儲料倉和螺旋輸送器，熱解反應系統包括振蕩濾網、恒溫器、熱解反應器和加熱裝置，熱解反應器內部設置有加熱裝置，冷凝分離裝置包括恒溫冷凝器和保溫管路，熱解氣凈化系統包括靜電分離器，產物收集系統包括第一液體收集罐、第二液體收集罐和氣體收集罐，儲料倉底部與螺旋輸送器連通，螺旋輸送器與熱解反應器連接，熱解反應器底部與排渣系統連通，熱解反應器頂部設置有振蕩濾網，振蕩濾網外部設置有恒溫器，恒溫器頂部設置有保溫管路，保溫管路一端與恒溫器連通，另一端與恒溫冷凝器頂部連通，恒溫冷凝器底部與第一液體收集罐連通，第一液體收集罐通過管路與靜電分離器連通，靜電分離器底部與第二液體收集罐連通，第二液體收集罐分別與氣體收集管路和熱解氣循環管路連通；熱解反應器上部的恒溫器通過使高沸點大分子物質冷凝附著于振蕩濾網表面，從而限制其流出反應器，振蕩濾網則通過特定機械振動將高沸點大分子物質送回反應器內部繼續反應；

所述的工藝，包括以下步驟：

（1）塑料廢棄物熱解：螺旋輸送器將儲料倉內的塑料廢棄物送入熱解反應器，熱解反應器內設置有X類型催化劑的催化劑模塊，塑料廢棄物在熱解反應器內發生催化熱解反應；將恒溫器溫度設定為Y1℃，沸點低于Y1℃溫度的熱解產物通過振蕩濾網和恒溫器進入保溫管路，沸點高于Y1℃的大分子量產物則繼續在熱解反應器發生裂解直至生成小分子量產物；熱解反應器內的殘渣進入排渣系統，所述的X類型催化劑為活性炭或沸石，所述的X類型催化劑與塑料廢棄物的質量比為1:1~20；

（2）液體產物冷凝分離：根據對目標產物的分離要求設置恒溫冷凝器數目，將恒溫冷凝器溫度設定為Y2℃，進入保溫管路的熱解產物進入恒溫冷凝器，熱解產物沸點在Y1℃~Y2℃區間內的產物經冷凝保存于第一液體收集罐內；

（3）熱解氣收集或循環：從第一液體收集罐流出的熱解氣進入靜電分離器，熱解氣在靜電分離器內進行氣液分離，殘余液體產物保存于第二液體收集罐中，經靜電分離器后的熱解氣分別與氣體收集管路和熱解氣管路連通，從第二液體收集罐中流出的低沸點烴類循環至熱解反應器繼續參與重整反應轉化為高值化目標產物。

2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的X類型催化劑為ZSM-5。

3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的第二液體收集罐通過熱解氣管路與熱解反應器連通，所述的熱解氣管路上設置有氣泵和加熱熱解氣的預熱器；所述的螺旋輸送器底部設置有載氣流通管路，所述的載氣流通管路分別與螺旋輸送器底部和預熱器連通。

4.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的恒溫冷凝器包括第一恒溫冷凝器和第二恒溫冷凝器，將第一恒溫冷凝器溫度設定為Y2℃，第二恒溫冷凝器溫度設定為Y3℃，其中Y2＞Y3；進入第一保溫管路的熱解產物進入第一恒溫冷凝器，熱解產物沸點在Y1℃~Y2℃區間內的熱解產物經冷凝保存于第一液體收集罐內，從第一液體收集罐中流出的熱解產物繼續通過第二保溫管路進入第二恒溫冷凝器，熱解產物沸點在Y2℃~Y3℃區間內的產物經冷凝保存于第三液體收集罐內，從第三液體收集罐流出的熱解氣進入靜電分離器繼續下一步步驟。

5.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的經靜電分離器后的熱解氣分別與氣體收集管路和熱解氣管路連通，氣體收集管路上設置有依次連接的第一閥門和氣體收集罐，熱解氣管路包括依次連接的第二閥門、氣泵和預熱器，當開通第一閥門，關閉第二閥門時，熱解氣進入氣體收集罐儲存，當關閉第一閥門、開通第二閥門時，熱解氣通過氣泵與熱解反應器連通作為循環氣繼續參與熱解反應；根據對目標產物的需求不同，以氮氣、熱解氣或二者的混合氣作為循環氣，循環氣選擇的規則如下：目標產物包含較多芳香烴時，以熱解氣或包含較大比例熱解氣的混合氣作為循環氣；目標產物包含較少芳香烴時，以惰性氣體或包含較小比例熱解氣的混合氣作為循環氣。

6.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的熱解反應器選自錐形噴動床反應器、反應釜、流化床反應器和微波反應器中的一種。