用于分解合成的聚合物的方法和用于执行该方法的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于分解合成的聚合物、尤其是聚烯烃的 方法、一种根据权利要求16所述的用于执行该方法的设备或装置以及一种根据权利要求 23所述的借助该方法制造的成品油。
【背景技术】
[0002] 基于合成的聚合物、例如聚烯烃的合成材料在现今的生活中是不可或缺的。在消 费品工业中大规模地使用聚烯烃、如聚乙烯（PE)或聚丙烯（PP)作为包装材料。虽然采取 极大努力以再次利用、即回收利用这类合成材料，但是始终存在有效地利用或者再次使用 在包装中加工的聚烯烃的需求。
[0003] 因此例如已在欧盟国家中、挪威和瑞士再次利用2008年产生的合成材料垃圾生 活塑料垃圾中的51. 3% (12. 8Mt)并且剩余量（12.IMt)已绝大部分在垃圾场中清除或者 更小的份额输送给燃烧设备而没有获得能量。再次获得的合成材料垃圾要么已输送用于能 量获取（合成材料垃圾生活塑料垃圾的30%或者7. 4Mt)，要么已输送用于回收利用（合成 材料垃圾生活塑料垃圾的21. 3%或者5. 3Mt)。在垃圾焚烧垃圾焚化炉中的能量获取达到 6. 8兆吨的合成材料垃圾（这相应于最终消费废物的27. 3% )。通过在垃圾焚烧垃圾焚化 炉中燃烧塑料垃圾产生的能量获取也称作为报废再利用。在此首先是清除垃圾。
[0004] 在2006年和2008年间，合成材料垃圾的再次使用所占的份额整体上提高，其中回 收利用所占的份额与能量获取所占的份额相比更强地提高。
[0005] 合成材料垃圾的能量获取和回收利用所占的份额在欧盟国家之间是强烈不同的。 因此在挪威、瑞典、德国、丹麦、比利时和瑞士，达到85 %和99. 5 %之间的能量获取率。这在 这些国家中尤其基于垃圾场中清除合成材料垃圾的广泛的限制。
[0006] 如所提到的那样，合成材料垃圾的大部分不仅被输送给垃圾焚烧垃圾焚化炉以用 于能量使用的目的，而且同样被回收。回收利用率强烈与不同的塑料类型相关。因此瓶子和 工业薄膜中的40%以及箱和盒中的90%之上被回收。相反，剩余的混合塑料中的少于10% 在欧盟中被回收。在欧盟中在2008年，家用和商用的包装材料的总回收利用率为29%，并 且再次利用率估计约为58%。
[0007] 在用于聚合物合成材料合成材料的回收设备中，废旧合成材料以团块的形式提 供，所述废旧合成材料包含至少92%的聚合物合成材料。这种团块经过如下工作步骤：团 块打开、粉碎、分离金属/矿物的组成组分、分离生物物质、分离含木质素的物质、分离氯化 塑料、清洗、干燥和分离成聚乙烯份额和聚丙烯份额。纯聚乙烯份额和纯聚丙烯份额在有资 格的回收公司中被加工为再生粒并且随后再次输送给工业循环。不可单种分离的废废旧合 成材料此时完全不再使用或者仅不充分地使用，所述旧合成材料垃圾匹配于回收过程，但 是尽管如此还是包含超过90 %的聚烯烃份额。
[0008] 在再次使用合成材料垃圾时通常的问题在于所使用的合成材料的组分。因此存在 使用在消费领域中的塑料产物、例如典型由不同的聚乙烯、例如硬质聚乙烯（HDPE)或者聚 对苯二甲酸乙二醇酯（PET)构成的瓶子，其中由纯聚合物构成的合成材料垃圾现在已经大 部分被回收和再次使用。
[0009] 相反，回收利用由不同的聚合物、例如聚乙烯或者聚丙烯的混合物构成的合成材 料垃圾是有问题的。LDEP(低密度聚乙烯）、HDEP(高密度聚乙烯）和PP(聚丙烯）大约形 成球状合成材料垃圾的一半。
[0010] 即使以回收利用或者燃烧以获取能量的形式再利用合成材料垃圾在最近几年中 有所增长，但是始终存在对用于利用合成材料垃圾的改进的方法的需求，尤其因为世界范 围的消耗因新工业化国家而极大上升。有意义地再利用合成材料垃圾也是必要的，因为由 原油或者天然气构成的通常对于制造塑料而使用的初始产物受到限制。
[0011] 因此已经描述了过去用于将合成材料垃圾分解、即合成材料垃圾转化为基于合成 材料的烃的不同的方法途径。
[0012] 因此，从US4, 584, 421中已知一种方法，在所述方法中，合成材料或者塑料碎肩 在存在适当的催化剂、例如沸石催化剂时经受热降解或者热分解并且在此转化为液态的烃 油。在该方法中塑料碎肩首先熔化并且紧接着在440°C和470°C之间的温度中热分解，并且 气态的热分解产物引入具有350摄氏度至470摄氏度之间的温度的催化剂床中。在此，进 行第二热分解并且制造由低级烃、尤其是(：5至C29的烃构成的油。由塑料碎肩制造的低级 烃的分子量在135至190的范围中。
[0013] 从EP1745115B1中已知用于从塑料材料中获得分馏的烃的另一种方法和设备。 在此处所描述的方法中，首先将由合成材料垃圾、尤其是出自硬塑料份额和软塑料份额的 聚丙烯塑料、聚乙烯塑料和聚苯乙烯塑料构成的压紧块在熔槽中加热，其中引起第一液相 和第一气相的构成。液相和第一气相紧接着在蒸发罐中被运输，在所述蒸发罐中所述液相 和第一气相再次被加热以构成第二液相和第二气相。第二液相又转移到辅助加热器中并且 在那里在继续热输入的条件下被进一步加热，使得引起第三气相的构成。出自蒸发罐的第 二气相和出自辅助加热器的第三气相转移到分裂塔中，在所述分裂塔中，长链的烃进一步 断裂（分裂）成短链的烃。由烃所形成的成品油的产量在75%至90%之间，其中，该产量 与所输入的塑料种类有关。
[0014] 从DE197 22 586A1中已知另一种方法，所述另一种方法描述了用于从废旧合成 材料中获得链烷烃和/或微石蜡的方法和装备。该方法仅用于产生链烷烃和/或微石蜡。
[0015] 然而现今已知的用于从合成材料垃圾中分解合成的聚合物的方法关于所制造的 成品油的可使用性或可应用性不是最佳的并且是需要改进的。处理未预先分类、未清洁和 未预先团聚的废旧合成材料现今在方法工艺方面在工业设备中是无法掌控的或者是难于 掌控的。此外，迄今为止从未预处理的废旧合成材料中获得清楚限定的、纯的且可良好使用 的最终产物的目的在工业上尚未成功。
【发明内容】
[0016] 因此，本发明的目的是，提供一种用于具有提高的效率和产物产量、尤其具有所制 造的成品油的改进的可使用性的分解合成材料垃圾的方法。
[0017] 该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
[0018] 相应地，提供一种用于分解例如能够存在于合成材料垃圾中的合成的聚合物、尤 其是聚烯烃方法，所述方法包括下述步骤：
[0019]a)制造合成的聚合物的、尤其是干燥的合成的聚合物的熔体；
[0020] b)借助于将聚合物熔体引导穿过至少一个熔体过滤器来清洁所述聚合物熔体；
[0021] c)将已清洁的聚合物熔体转移到至少一个第一反应器中，其中将已清洁的聚合物 熔体在加热到在300°C至370°C之间、优选340°C至360°C、尤其优选350°C的温度上的情况 下在至少一个第一反应器中从反应器的下部区域引导到上部区域中，其中聚合物在至少一 个第一反应器中分裂为低聚物；
[0022] d)将在至少一个第一反应器中形成的低聚物混合物转移到至少一个第二反应器 中，其中将低聚物混合物在加热到在380°C至450°C之间、优选400°C至430°C、尤其优选 410°C的温度上的情况下在至少一个第二反应器中从反应器的下部区域被引导到上部区域 中，其中低聚物在至少一个第二反应器中在存在至少一种粘土矿物作为解聚催化剂时分解 为短链的烃；
[0023]e)将在至少一个第二反应器中形成的短链的烃导出到至少一个预冷凝器中，其中 从至少一个第二反应器中离开的短链的烃（C3->C22)在至少一个预冷凝器中冷却；以及
[0024]f)将在至少一个预冷凝器中冷却的短链的烃引入到至少一个主冷凝器中，其中从 至少一个预冷凝器离开的短链的烃在至少一个主冷凝器中液化。
[0025] 尤其优选的是，分解由合成的聚合物构成的混合物、尤其是由聚烯烃、如聚乙烯 (PE)和聚丙烯（PP)构成的混合物。
[0026] 相应地，当前的方法实现了加工非单种的生活塑料垃圾_合成材料垃圾，所述生 活塑料垃圾-合成材料垃圾尤其来源于不可分离的混合垃圾。当前的方法的特别的优点在 于：聚乙烯和聚丙烯的混合比当前是不重要的。因此能够使用所有的聚乙烯种类和所有的 聚丙烯种类的所有任意的混合比；耗费地分离聚烯烃废物是不必要的。
[0027] 当前的方法的另一个优点在于：基于聚烯烃分解为具有限定组分的短链的烃，形 成呈燃料油和汽油馏分形式的载能体并且同时清除合成材料垃圾。
[0028] 此外，通过制造限定的燃料油馏分和汽油馏分来储存能量，所述能量在 需要时是可取用的，例如通过在停车采暖装置（Standheizung)或者中央供暖站 (Blockheizkraftwerken)中燃烧来取用。与此相反，虽然在大部分使用的垃圾焚烧装置中 清除合成材料垃圾，然而该方法是成本密集的并且仅作为副产物产生能量。
[0029] 当前的方法产生合成油（链烯烃）和汽油从而产生能销售的产物，所述能销售的 产物存在于汽油燃料和燃油的领域中。如所描述的那样，合成的油和汽油产物由聚烯烃 (PE/PP)类型的合成材料垃圾馏分通过温和进行的低温热解或者热分解利用优化的停留时 间控制、优化的温度控制和优化的反应器头部温度控制来有针对性地产生。
[0030] 所使用的合成的聚合物或输入物超过95%由聚乙烯和聚丙烯混合物构成。该合成 材料垃圾在当前的方法的一个实施方式中首先被碾碎并且随后经受金属沉淀、非金属沉淀 和重物质沉淀。在其它的步骤中，分离氯化塑料（除氯）、消除可能包含的纤维素、清洗、压 出、干燥和压缩。因处理而出现的废料、如矿物、金属、纤维物质、纸和塑料相应地被清除或 者生物废料能够随着洗涤用水排出。
[0031] 之前所描述的、处理的废旧合成材料从现在起作为松散的且已清洁的合成材料碎 肩存在，所述合成材料碎肩经受预成块从而获得一致性，所述一致性实现了到当前的方法 中的输入。
[0032] 在当前方法的一个实施方式中，被处理的、预成块的聚合物在挤出机中、尤其在双 螺杆挤出机中，在直至300°C的温度下熔化。被处理的聚合物利用配给单元作为输送装置连 续地被引入到挤出机中，其中所使用的配给单元实现了聚合物到挤出机中的质量受控的输 送。在配给装置中同时实现了聚合物的进一步干燥和预热。调节被处理的聚合物到挤出机 中的输送在此根据在至少一个第一反应器和至少一个第二反应器中的聚合物分解来进行， 例如利用料位测量装置（例如呈称重装置的形式）进行。
[0033] 通过在挤出机中加热和熔化聚合物同时引起移除可能包含在聚合物中的残留湿 气以及引起脱气。
[0034] 在当前方法的另一变型形式中，在挤出机出口处的聚合物熔体的黏度为I. 5XIO6 至 2XIO6mPas(300°C)、优选 1.5XIO6mPas(300°C) 〇
[0035] 聚合物熔体的黏度在考虑热降解的条件下在相应的