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_3

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在此为低聚物混合物)掺合或混 合。石蜡和低聚物在混合容器中的混合优选利用适当的搅拌工具、例如螺旋搅拌器进行。 附加地,在混合容器中引入至少一种粘土矿物。粘土矿物、例如膨润土粉末状地引入到由石 蜡、低聚物或者微晶蜡构成的混合物中。如在上文中已经阐述的那样,由粘土矿物、石蜡和 低聚物构成的该膏状的混合物经由加热的管线和熔体栗利用叉形的专用接管引入到第一 反应器和第二反应器之间的管线中。
[0075] 混合物在混合容器中的温度优选保持在300°C和400之间°C的、优选330°C和 370°C之间的、尤其优选350°C的温度中。
[0076] 但是也可行的是,由低聚物和石蜡(无粘土矿物)构成的、优选温度为350°C的混 合物附加地在至少一个第二反应器中利用熔体栗导回到反应区中、即优选被导回到至少一 个第二反应器的下部的区域/底壳区中或者也被导回到中部至上部的区域中,并且重新经 受分裂过程。低聚物-石蜡混合物在至少一个第二反应器中优选用作为分散剂。
[0077] 在下述方法的一个变型形式中,在15°C和30°C之间的、优选20°C的温度下,进行 出自至少一个第二反应器的、经由预冷凝器导入到主冷凝器中的气态的烃的冷凝,其中引 起气态的烃的近似完全的液化。不可冷凝的气体要么能够燃烧,例如通过从主冷凝器中导 出气体并且通过气表量导入到喷火器中,要么能够例如借助于燃气轮机用于设备的其它的 能量使用或者其它目的。
[0078] 主冷凝器优选构成为倾斜的螺旋管式换热器。为了最佳地分离气态相和液相以及 其向下导出,选择主冷凝器的10°至30°的、优选20°的倾斜位。主冷凝器的头部中的温 度优选以20°C至25°C来设定。由此,链长C3至C6的解聚产物的挥发性的组成部分和残余 气体作为气态的组成部分在上方离开主冷凝器。该排气(如在上文中所解释的那样)经由 加热的管线导致喷火器设备并且在那里燃烧。从主冷凝器向下导出到产物收集容器中的产 物是合成的成品油并且由沸点范围为40°C至350°C的、优选60°C和350°C的饱和的和不饱 和的烃构成。
[0079]因此,所制造的成品油优选包括如下烃馏分:液化气(C3至C6)、汽油(C7至C10)、 煤油(C11至C13)、粗柴油(C14至C19)、重质粗柴油(C20至C22)和石蜡/微晶蜡(大于 C22) 〇
[0080] 馏分的量化份额根据所使用的废物聚合物和在至少一个第二反应器中应用的热 分解温度来区分。
[0081] 一般来说,在较低的例如为385°C或者400°C的热分解温度中低级烃(C3至C13) 的份额与在较高的例如为415°C的温度中相比更高,在所述较高的温度下存在更高级烃 OC14)的份额,其中初始聚合物混合物的组分对量性的份额有影响。
[0082] 当前的方法因此通过选择第二反应器中的热分解温度实现了使产物分布向期望 的产物组转向。
[0083] 从聚丙烯(PP)中获得的冷凝物优选包括丙烯的低聚物单元,所述低聚物单元在 PP分解时通过C-C键的断裂产生。出自主冷凝器的PP冷凝物通常能够包括下述馏分:液 化气C3至C6、汽油C7至C10、煤油C11-C13、粗柴油C14至C19、重质粗柴油C20至C22和 石蜡/微晶蜡〉C22。产物在此在C3至C30的宽的链长范围上延伸。因此丙烯(PP)例如作 为起始聚合物优选裂解为C3单体(C3)、C3二聚体(C6)、C3三聚体(C8至CIO)、C3五聚体 (C14至C16)、C3六聚体(C20至C22)和C3十九聚体(C26至C28)。主裂解产物为2, 4-二 甲基庚-1-烯(C9)。
[0084] 如已经提到的那样,成品油的量性的组分通过初始聚合物以及通过第二反应器中 的热解温度确定。
[0085] 因此,在385°C的热分解温度中所获得的PP成品油、例如具有下述组分:大约8重 量%至12重量%的石蜡/微晶蜡〉C22 ;大约8重量%至12重量%的重质粗柴油C20至 C22 ;大约22重量%至27重量%的粗柴油C14至C19 ;大约12重量%至17重量%的煤油 Cll至C13 ;大约27重量%至32重量%的汽油C7至ClO和大约8重量%至12重量%的液 化气C3至C6。
[0086] 在400°C的热分解温度中所获得的PP成品油例如具有下述组分:大约22重量% 至27重量%的石蜡/微晶蜡〉C22 ;大约8重量%至12重量%的重质粗柴油C20至C22 ;大 约18重量%至22重量%的粗柴油C14至C19 ;大约12重量%至17重量%的煤油Cll至 C13 ;大约22重量%至27重量%的汽油C7至ClO和大约3重量%至7重量%的液化气C3 至C6〇
[0087] 在415°C的热分解温度中所获得的PP成品油例如具有下述组分:大约28重量% 至32重量%的石蜡/微晶蜡〉C22 ;大约8重量%至12重量%的重质粗柴油C20至C22 ; 大约22重量%至27重量%的粗柴油C14至C19 ;大约8重量%至12重量%的煤油Cll至 C13 ;大约18重量%至22重量%的汽油C7至ClO和小于大约5重量%的液化气C3至C6。
[0088] 从聚乙烯(PE)中获得的冷凝物优选包括链长范围为C3至C30的烃。PE冷凝物通 常包括比值为50:50的正烷烃和正烯烃(烯烃类)。因此所述烃总是以饱和的和不饱和的 形式并列存在,例如Cio:正^ 碳稀和^ 碳-1-稀。
[0089] 在400°C的热解温度中所获得的PE成品油例如具有下述组分:微量的石蜡/微晶 蜡〉C22 ;微量的重质粗柴油C20至C22 ;大约28重量%至32重量%的粗柴油C14至C19 ;大 约18重量%至22重量%的煤油Cll至C13 ;大约42重量%至47重量%的汽油C7至ClO 和大约5重量%至10重量%的液化气C3至C6。
[0090] 在410°C的热解温度中所获得的PE成品油例如具有下述组分:微量的石蜡/微晶 蜡〉C22 ;小于5重量%的重质粗柴油C20至C22 ;大约42重量%至47重量%的粗柴油C14 至C19 ;大约12重量%至17重量%的煤油Cll至C13 ;大约28重量%至32重量%的汽油 C7至ClO和大约5重量%至10重量%的液化气C3至C6。
[0091] 在415°C的热解温度中所获得的PE成品油例如具有下述组分:微量的石蜡/微晶 蜡〉C22 ;小于5重量%的重质粗柴油C20至C22 ;大约42重量%至47重量%的粗柴油C14 至C19 ;大约12重量%至17重量%的煤油Cll至C13 ;大约28重量%至32重量%的汽油 C7至ClO和大约5重量%至10重量%的液化气C3至C6。
[0092] 在420°C的热解温度中所获得的PE成品油例如具有下述组分:大约3重量%至7 重量%的石蜡/微晶蜡〉C22 ;大约8重量%至12重量%的的重质粗柴油C20至C22 ;大约 42重量%至47重量%的粗柴油C14至C19 ;大约12重量%至17重量%的煤油Cll至C13 ; 大约22重量%至27重量%的汽油C7至ClO和大约5重量%至10重量%的液化气C3至 C6〇
[0093] 在另一个优选的实施方式中,离开主冷凝器的冷凝物或者成品油被输送给蒸馏装 置以将冷凝物分离成具有不同的沸点的馏分。在这种情况下取消主冷凝器并且通过蒸馏塔 (分级蒸馏)来替代。在此,产生馏分"燃油"和汽油的分离。分馏塔是常见工艺并且多样 化地使用。分馏塔的尺寸设计优选匹配于各个馏分的沸点范围,其中塔高、体积、塔的塔板 数和/或头部冷凝器是可变的。
[0094] 离开主冷凝器的冷凝物或者成品油能够在收集容器中聚集并且紧接着优选被输 送给蒸馏装置或者精馏装置,所述蒸馏装置或精馏装置引起成品油分离为类似汽油的馏分 和类似燃油的馏分。
[0095] 本发明的目的同样通过根据权利要求16所述的用于执行当前方法的设备实现。
[0096] 相应地,用于执行所描述的方法的设备包括:
[0097]-用于熔化合成的聚合物的至少一个挤出机;
[0098]-设置在挤出机下游的用于清洁聚合物熔体的至少一个熔体过滤器;
[0099]-设置在熔体过滤器下游的用于将聚合物分解为低聚物的至少一个第一反应器;
[0100] -设置在至少一个第一反应器下游的用于将在至少一个第一反应器中形成的低聚 物分解为气态烃的至少一个第二反应器;
[0101] -设置在至少一个第二反应器下游的用于预冷却离开第二反应器的短链的气态烃 的至少一个预冷凝器;和
[0102] -设置在至少一个预冷凝器下游的用于冷凝在至少一个预冷凝器中被预冷却的气 态烃的至少一个主冷凝器。
[0103] 可相应地应用对于当前的方法所描述的反应条件和下述设备的各个部分或部件 的与之相关联的构成方案,使得参照在下文中的重复部分。
[0104] 在下述设备的一个变型形式中,所使用的至少一个第一反应器和至少一个第二反 应器分别提供至少两个可调节的加热区、优选至少三至五个可调节的加热区。加热区通过 设置在反应器的壁部中的加热装置调节。在每个加热区中设有温度传感器,所述温度传感 器将相应的加热区中的相应的当前的温度发送给设备控制装置。加热区的数量能够按温度 任意调节并且尤其与要分解的聚合物熔体的组分相关。至少一个第一反应器中的加热区的 数量能够与至少一个第二反应器中的加热区的数量相同或不同。通过加热区可以调节反应 器中的温度梯度,其中反应器内部的温度从下向上上升。
[0105] 此外,至少一个第一反应器和至少一个第二反应器分别具有呈螺旋搅拌器、锚杆 搅拌器、蜗杆或者它们的组合形式的搅拌机构,其中这两个反应器优选提供呈由螺旋搅拌 器和蜗杆组成的组合形式的搅拌机构。
[0106] 在一个优选的实施方式中,至少一个第一反应器和/或至少一个第二反应器的内 壁和装入件具有至少一个陶瓷覆层。这类陶瓷覆层已证实是有利的,因为由此能够强烈减 少焦化的过程。由优质钢构成的反应器在相同的过程条件下、即使借助于使用专门的搅拌 机构也减少也显示出在反应器内壁上的烃形成。此外已发现:钢合金有利于短链的烃分子、 C3至C22烃成为碳和氢的不期望的、催化分解过程。为了避免这种效果,能够借助于相关的 设备构件的陶瓷的内覆层设置完整的惰性部。待覆层的构件除了第一反应器和/或第二反 应器的内壁外,是分别在反应器中使用的搅拌机构的表面、在第一反应器和第二反应器之 间的管线、在第二反应器和预冷凝器之间的管线、预冷凝器的内壁和预冷凝器中的冷却元 件。陶瓷覆层优选具有在Imm和5mm之间的厚度、优选在Imm和2mm之间的厚度。陶瓷覆 层是化学惰性的、直至550°C是耐热的以及是可透温的。由此排除在聚合物熔体和裂纹一气 体之间的临界的温度范围中与优质钢表面的接触。陶瓷覆层的特征还在于长的可保持性, 经受得住机械应变(防划伤和耐冲击)并且抵抗污物积聚。这附加地引起维修间隔之间的 时间段延长并且在维修时简化了对覆层的构件的清洁。优选的陶瓷覆层基于碳化硅。因此, 掺杂Si(娃)的碳化娃的例如特征在于高的硬度、导热能力、化学抗性和抗腐蚀性。
[0107] 第一反应器和/或第二反应器
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