专利名称：用废聚苯乙烯生产苯乙烯和其副产品的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明为一种苯乙烯的制备方法，特别是涉及一种用废聚苯乙烯生产苯乙烯和其副产品的方法及设备。
传统的苯乙烯生产方法是利用石油经催化、裂化，从中分离出苯、甲苯、乙烯等，先加成再经脱氢、精馏分离得到苯乙烯，随着石油的紧缺和国民经济的不断发展，苯乙烯供不应求的矛盾越来越显著。
由苯乙烯聚合而成的聚苯乙烯有着广泛的用途，如快餐餐具;电器、仪器仪表、高档家俱的包装材料等，具有卫生、装饰、防震、防破损的作用，但是，由于上述材料的使用只能是一次性的，随之而来的就是给社会环境带来严重污染，如铁路两侧丢弃的一次性泡沫塑料饭盒、垃圾站到处可见的电器包装垫等，这类废弃物的最大特点就是不会自行腐烂，所以，如何处理这些塑料垃圾就成为人们急待解决的问题。
目前，虽然有不少的厂家、研究单位都在探索对废聚苯乙烯的综合利用，有的也已实现了将废聚苯乙烯裂解制苯乙烯单体的过程，但是，从规模上看，它们一次只能处理几十公斤，从工艺上看，没有一个好的、针对裂解过程中产生的集于釜底的结焦层的解决办法，这样每做一次裂解，就要清理一次釜底，使生产不能连续化。
本发明是提供一种用废聚苯乙烯制备苯乙烯及其副产品的方法，以达到不仅能提高苯乙烯的产量，还可以变废为宝，变污染为清洁的目的。
本发明的另一个目的是提供一种可以实现连续生产，在废聚苯乙烯裂解过程中自动除焦的苯乙烯及其副产品的生产方法。
本发明的另一个目的是提供一套上述苯乙烯和其副产品的生产方法所用的设备。
本发明的工艺方法是将废聚苯乙烯引入裂解炉中用锚式带刮板的搅拌器搅拌在常压或减压(如0.01-0.05MPa)和如300-400℃的条件下裂解，炉顶出来的裂解气体经冷凝器冷凝成为裂解液，炉底为裂解反应残余物，
裂解反应完成后降下炉体安装的升降式出料管，在加压下将裂解残余物及杂质排出，将裂解液送入分离设备进行分离，得到苯乙烯及其副产品。在裂解前，可将聚苯乙烯进行热缩或机械消泡增密、破碎和/或预融。在裂解中还可以使用催化剂。
所述增密、破碎和预融过程，是为了使物料进料方便，有利于物料在炉中的融化，及在裂解过程中能够充分裂解。
当融化的物料进入裂解炉后，由于物料呈胶冻状，再加上未完全融化的废聚苯乙烯生物料，使传热效果较差，反应很慢;同时，由于废物料很脏，夹杂着很多泥沙，再加上物料在裂解过程中本身就有碳粉生成，当泥沙、焦粉与物料及裂解产物混在一起时，很容易形成如沥青公路般坚硬的结焦层，使热传导效率下降90%以上，是影响裂解反应时间、苯乙烯产率、能源利用率和裂解炉寿命的主要原因。采用锚式带刮板的搅拌器，不仅可使催化剂与物料接触均匀，增加热传导，减少裂解反应时间，还可以使焦层一形成就被刮掉，不能形成较厚的结焦层，影响裂解反应过程。可以当裂解反应在常压或减压300-400℃的条件下，裂解时间约4小时，裂解产出量达总投料量的80-90%时，停止加热，反应基本完成，炉底会存有一些泥沙、裂解残余物及杂质，如不及时清除，会在炉内结焦，为了避免上述现象发生，同时避免出料管与炉火或烟道气接触，使其内部的残液及残渣碳化，堵塞出料管，可采用升降式出料管安装在炉体顶上或侧面，将出料管降下，可用0.15-0.25MPa的蒸汽加压将残液沿出料管压出炉外。所述从裂解炉出来的气体经冷凝而得到的裂解液可用一精馏塔由塔顶采出比苯乙烯沸点低的轻组分，如苯、甲苯、乙苯等，塔底采出液进入另一精馏塔，从塔底采出比苯乙烯沸点高的重组分，如异丙苯、焦油等，从塔顶得到符合国标(GB3915-90)要求的99.0%以上的苯乙烯产品。分离出的轻组分苯、甲苯及乙苯等可重新用做化工原料，分离出的重组分可经制漆炉进一步分离，提取出异丙苯和α-甲基苯乙烯的混合物，残余物可用于生产防锈漆或防水涂料。
本发明的用废聚苯乙烯生产苯乙烯及其副产品的方法可进一步用附图加以说明。
附
图1是表示用废聚苯乙烯生产苯乙烯及其副产品的工艺流程图。原料经增密、破碎、预融、催化裂解过程和分离过程得到轻组分、苯乙烯和重组分。
本发明的利用废聚苯乙烯生产苯乙烯的方法，具有原料来源充足、价格低廉、投资少、见效快的优点，而且流程短、技术先进，主要产品苯乙烯的质量可以达到国家标准(GB3915-90)，副产品具有多种用途。
本发明的生产方法所用的设备包括带有锚式带刮板的搅拌器和升降式出料管的裂解炉及分离设备。还可进一步包括烘箱、破碎机和制漆炉。
所述烘箱用于将废聚苯乙烯消泡增密。
所述破碎机是为了进料方便，将增密后的物料粉碎，使其易于在炉中融化。
所述裂解炉可包括变速电机、炉体、进料口、锚式带刮板的搅拌器、可升降式出料管、裂解气体出口、真空管、蒸汽管。在裂解过程中，由于废聚苯乙烯本身所带的泥沙、裂解过程中产生的碳粉、物料及裂解产物混在一起很容易形成结焦层，从而影响到热传导效率、裂解反应时间，苯乙烯产率及裂解炉寿命，采用锚式带刮板的搅拌器，不仅能避免上述现象的发生，而且还可以使物料与催化剂接触均匀，增加热传导，减少裂解反应时间。当裂解反应基本完成后，降下可升降式出料管，加压放出易于结焦的泥沙、裂解残余物等杂质，保证下一个裂解过程继续进行。
所述分离设备可将裂解炉出来的裂解液分成沸点比苯乙烯低的轻组分、沸点比苯乙烯高的重组分和苯乙烯产品。
所述制漆炉可将沸点比苯乙烯高的重组分做进一步深加工，分离出异丙苯等后，残留物中加入助剂及辅料得到防锈漆或防水涂料。
所述本发明的生产方法所用设备还可以进一步包括预融炉，它可将要进入裂解炉的物料先进行加热融化，使其后的裂解过程加快，减少操作时间。
所述本发明的生产方法所用的设备还可以进一步包括用于分离提纯的两个精馏塔，第一精馏塔的塔顶主要采出沸点比苯乙烯低的轻组分;在第二精馏塔的塔顶可以得到含量在99.0%(重量)以上的苯乙烯产品，塔底主要得到沸点比苯乙烯高的重组分。精馏可采用常压或减压精馏，还可将阻聚剂如对苯二酚加到进料中。
附图2表示的是裂解炉的示意图，标号1为炉体;2为锚式带刮板的搅拌器;3是变速电机;4是升降式出料管;5是进料口实施例将500Kg废发泡的聚苯乙烯经热缩增密、破碎、预融后，与0.125Kg的催化剂铜粉一同进入裂解炉中，常压搅拌下点火升温至320℃裂解开始。当观察到从裂解炉中出来的裂解液量达到进料量的85-90%时，停止加热，用0.2MPa的蒸汽利用升降式出料管将裂解残余物及杂质50Kg排出，得到裂解液450Kg。将裂解液送入第一精馏塔，在塔顶采出比苯乙烯沸点低的轻组分67.5Kg，塔底采出液进入第二精馏塔，由塔顶得到含量达到GB3915-90标准的苯乙烯315Kg，将塔底采出的比苯乙烯沸点高的重组分送入制漆炉，分离得到异丙苯和α-甲基苯乙烯共13.5Kg，其残液加入助剂及辅料可得防锈漆100Kg。
上述工艺流程所用设备包括烘箱、破碎机、预融炉、带有锚式带刮板的搅拌器及升降式出料管、加压蒸汽入口、进料口和裂解气体出口的裂解炉和两个精馏塔及制漆炉。
权利要求
1.一种用废聚苯乙烯生产苯乙烯和其副产品的方法，包括将废聚苯乙烯在常压或减压300-400℃下进行裂解，其裂解液经分离后得到苯乙烯及其副产品，其特征在于裂解是在裂解炉中的锚式带刮板的搅拌器的搅拌下进行的，裂解过程中，由裂解中产生的碳粉、物料带来的泥沙、物料本身和/或裂解产物等构成的结焦层一经形成就被搅拌器上的刮板刮掉，裂解后的残余物和/或杂质等用降下的可升降的出料管加压排出炉外。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于废聚苯乙烯裂解前进行增密、粉碎和/或预融
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于裂解时使用铜粉催化剂。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于用0.15-0.25MPa的蒸汽压将裂解后的残余物和/或杂质等通过降到底部的出料管压出炉外。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于从裂解炉出来的裂解液经第一精馏塔，由塔顶采出沸点比苯乙烯低的轻组分，塔底采出液进入第二精馏塔，由第二精馏塔的塔顶得到含量在99.0%以上的苯乙烯产品，塔底采出液中主要为沸点比苯乙烯高的重组分。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于第二精馏塔的塔底采出液在制漆炉中进行深加工，分离出异丙苯和α-甲基苯乙烯的混合物，其残留物加入助剂可制得防锈漆或防水涂料
7.如权利要求1至6中任何一个所述的方法的设备，其特征在于包括含有锚式带刮板的搅拌器和可升降的出料管的裂解炉以及分离设备。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于包括用于增密的烘箱、用于粉碎的粉碎机和预融炉。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于其分离设备包括两个精馏塔，即用于分离出沸点比苯乙烯低的轻组分的第一精馏塔，用于得到含量在99.0%以上的苯乙烯产品的第二精馏塔。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于包括用于将第二精馏塔的塔底采出液进行深加工的制漆炉。
全文摘要
本发明是用废聚苯乙烯生产苯乙烯和其副产品的方法及其设备。本生产方法是将废聚苯乙烯经热缩增密、破碎后，与催化剂一同进入裂解炉，在裂解炉中采用锚式带刮板的搅拌器及可升降的出料管，解决了裂解过程中炉底易结焦，从而影响热传导、苯乙烯产率、裂解炉寿命等问题。
文档编号C07C15/46GK1088568SQ9311801
公开日1994年6月29日 申请日期1993年10月8日 优先权日1993年10月8日
发明者郭宝森, 蔡林, 杨祖荣 申请人:北京市海淀区中大环境技术研究所