[發明專利]一種廢塑料催化熱解制備多產物的系統及方法

在審

• 申請號: 202310503450.1
• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116333774A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 陳漢平;肖皓宇;史臻;王賢華;楊海平;陳應泉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C10G1/08
• 分類號: C10G1/08;C10B53/07
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 石夢雅;張彩錦

1.一種廢塑料催化熱解制備多產物的系統，其特征在于，該系統包括塑料基碳源耦合配風單元、催化劑循環沉積單元、熱解油冷凝單元和氫循環富集單元，其中：

所述塑料基碳源耦合配風單元包括進料器(12)、熱解器(11)和配風箱(10)，所述進料器(12)與熱解器(11)的入口連接，用于向熱解器(11)輸送廢塑料以對其進行熱解并產生熱解氣；所述配風箱(10)的入口分別與熱解器(11)和氫循環富集單元的出口連接，用于收集熱解氣和富氫循環氣，該配風箱(10)的出口與催化劑循環沉積單元連接，用于將所述熱解氣與富氫循環氣的混合氣送入催化劑循環沉積單元；

所述催化劑循環沉積單元包括連續式催化反應組件(1)和顆粒分離器(2)，所述連續式催化反應組件(1)的入口與配風箱的出口連接，并且其內部設置有催化劑，用于對所述混合氣進行沉積得到碳納米管、富氫氣和可冷凝氣；所述顆粒分離器(2)的一端與連續式催化反應組件(1)的出口連接，其另一端與熱解油冷凝單元的入口連接，用于分離碳納米管并將富氫氣和可冷凝氣送入熱解油冷凝單元；

所述熱解油冷凝單元的出口與氫循環富集單元連接，用于對所述可冷凝氣進行冷凝獲得熱解油并將富氫氣送入氫循環富集單元；

所述氫循環富集單元包括穩壓罐(7)和儲氣罐(9)，所述穩壓罐(7)的入口與熱解油冷凝單元連接，其出口分別與配風箱(10)和儲氣罐(9)連接，用于收集富氫氣并分別提供富氫循環氣和富氫氣；所述儲氣罐(9)用于對多余的所述富氫氣進行儲存，進而實現廢塑料催化熱解制備碳納米管、熱解油和富氫氣。

2.如權利要求1所述的廢塑料催化熱解制備多產物的系統，其特征在于，所述連續式催化反應組件(1)包括反應器、設置在所述反應器內部的開度調節器(1.2)、下沉管道(1.3)以及插入反應器的催化劑進料反應柱(3)，所述反應器的底部開有流化進氣噴口(1.1)，用于與配風箱的出口連接以送入混合氣；所述開度調節器(1.2)將反應器分為下部的生長區和上部的篩分區，其包括兩個對稱且向內傾斜設置的擋板，并且所述擋板的底端與下沉管道(1.3)的入口連接；所述下沉管道(1.3)貼緊反應器內壁；所述催化劑進料反應柱(3)用于向生長區提供催化劑；工作時，生長區內混合氣在催化劑上沉積形成催化劑-碳納米管的混合顆粒，部分混合顆粒在混合氣的帶動下進入篩分區，達到預設積碳量的混合顆粒與富氫氣、可冷凝氣共同進入顆粒分離器(2)，未達到預設積碳量的混合顆粒在開度調節器(1.2)的導流下沉積并通過下沉管道(1.3)送回生長區實現循環催化。

3.如權利要求2所述的廢塑料催化熱解制備多產物的系統，其特征在于，所述擋板與豎直方向的夾角為30°～60°。

4.如權利要求1所述的廢塑料催化熱解制備多產物的系統，其特征在于，所述熱解油冷凝單元包括依次連接的重質油分離器(4)、輕質油分離器(5)、液體油分離器(22)和儲油倉(23)，所述重質油分離器(4)的內部設置有表面式換熱器(17)，用于析出重質油；所述輕質油分離器(5)的內部設置有多級冷凝器(20)，用于析出輕質油并送入液體油分離器(22)，同時輕質油分離器(5)的上部設置有出風口，用于與氫循環富集單元連接以送入富氫氣；所述液體油分離器(22)用于對所述輕質油進行分離提純得到芳烴化合物并送入儲油倉(23)儲存。

5.一種利用如權利要求1～4任一項所述系統進行廢塑料催化熱解制備多產物的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1將廢塑料通過進料器(12)送入熱解器(11)進行熱解并產生熱解氣，所述熱解氣通過第一進氣管(26)進入配風箱(10)，同時氫循環富集單元將富氫循環氣通過第二進氣管(25)送入配風箱(10)；

S2配風箱(10)將熱解氣與富氫循環氣的混合氣送入連續式催化反應組件(1)，并在催化劑的作用下進行沉積得到碳納米管、富氫氣和可冷凝氣，利用顆粒分離器(2)將碳納米管分離并將富氫氣和可冷凝氣送入熱解油冷凝單元；

S3利用所述熱解油冷凝單元對可冷凝氣進行冷凝獲得熱解油并將富氫氣送入穩壓罐(7)；

S4穩壓罐(7)將所述富氫氣作為富氫循環氣送入配風箱(10)，并將多余的富氫氣送入儲氣罐(9)進行儲存。