专利名称：废聚苯乙烯塑料的处理方法
技术领域：
本发明属于高分子合成材料废料的处理技术，更具体地说，是一种废聚苯乙烯塑料的回收利用方法。
近年来，高分子合成材料的应用越来越广泛，每天要排出大量的废弃物，在这些废弃物中大量的是质轻体积大的塑料制品，其中就包括聚苯乙烯塑料制品。为了解决环境污染且又不造成资源浪费，世界各国都在进行废旧高分子材料的回收利用的研究工作，并有大量的报道，其中对用途广泛的聚苯乙烯塑料的回收利用，有的就是采用热裂化或/和催化裂化的方法回收苯乙烯或其它物料。例如公开号为CN1039577A的专利申请，提出将粉碎后的废聚苯乙烯，用螺旋推进加料器将其投入到放置有金属氧化物催化剂的裂解釜内，在350℃下进行裂解反应。CN93118016.3中国专利提出的方法，是将废塑料和铜粉催化剂在裂解炉中发生裂解反应，裂解产物再进行精馏，可得到符合使用要求的苯乙烯产品。上述两种典型的方法是固体进料，无论是手工或是螺旋推进，进料量都很小，而且由于聚苯乙烯泡沫塑料热传导性差，不易液化，加热也不易均匀，会导致裂解炉内局部高温产生结焦，使设备操作不稳定，能耗也高；另外有些杂物进入裂解炉后，堵塞管线或炉底排出口。日本公开特许JP49099326提出采用铜粉催化剂，将聚苯乙烯的苯溶液加入裂解反应器内，在300℃下通入水蒸汽，该聚苯乙烯回收率低，仅有58.3％，苯作溶剂成本太高。
本发明的目的是克服已有技术的不足，提出一种处理量大、不易产生结焦、苯乙烯收率高的废聚苯乙烯的回收利用方法。
实现本发明目的主要技术方案将粉碎后的废聚苯乙烯先溶解成液体，再进行两次催化裂解，蒸发塔处理，最后经精馏即得到所需的产物。本发明的处理方法包括以下步骤1.除去包括砂石、金属在内的杂物的废聚苯乙烯塑料，经粉碎机粉碎后通过孔直径为10～20mm筛板进行筛选；2.将(1)步筛选的废塑料输入盛有溶剂且装有搅拌器的溶解槽中，在搅拌下使其充分溶解，经沉淀后得到溶解液，携带进来的少部分杂物沉淀在溶解槽的底部；3.由(2)步制得的溶解液送至安装有搅拌器的裂解炉中，与含分子筛的Y～9型裂化催化剂接触并发生裂解反应，反应条件搅拌速度43～59转/分、温度250～400℃、压力-0.1～0.6MPa、时间1～5小时。裂解反应得到气态产物和重焦油，重焦油排出装置用作燃料或防水涂料基料，所述的催化剂的加入量是溶解液的0.1～10％；4.将(3)步得到的气相产物直接通过气相裂解反应器，在温度150～250℃、压力-0.1～0.6MPa、进料速度0.4～0.8吨/小时的条件下与催化剂接触，发生二次裂解，得到二次裂解气，所述的催化剂是含分子筛的Y-9和偏Y-15混合催化剂，其重量比为25～35∶75～65，所述的气相产物与催化剂气固重量比为1∶3～5；5.将(4)步二次裂解气输入蒸发塔，蒸发塔的操作条件温度25～250℃、压力-0.1～0.6MPa、进料量0.1～10吨/小时，裂解气中的混合苯、苯乙烯和部分轻焦油在塔顶冷凝得到裂解液，塔底轻焦油返回(2)步溶解罐作为溶剂循环使用；6.(5)步的裂解液经精馏后得到的混合苯和苯乙烯分别进入产品罐，轻焦油返回(2)步溶解罐循环使用。
本发明步骤(2)所述的溶剂包括苯乙烯焦油、混合芳烃以及本发明步骤(5)和步骤(6)生成的轻焦油或它们的混合物，最好是苯乙烯焦油或本发明系统得到的轻焦油，其加入量为废塑料与溶剂的重量比1∶1～3。在溶解过程中除了搅拌外，还可以加热，通常温度为30-150℃。所述的溶解槽是中国专利申请号为99204787.0的“废旧塑料溶解槽”。
本发明步骤(3)所述的裂解炉，是中国专利申请号为的99205087.1“废旧塑料裂解炉”，该裂解炉的特点是在搅拌器上安装有与炉底内壁间隙很小的可活动的拖板，加快热传递和裂解，防止炉底结焦，比专利号93118026.3所述的锚式带刮板的搅拌器的效果还好。裂解所采用的催化剂是山东周村催化剂厂生产的牌号为Y～9催化剂，该催化剂含有分子筛，是石油加工用的催化剂。
本发明步骤(4)所述的气相裂解器，是中国专利申请号为99205088·X的“一种低分子聚合物气态催化裂解装置”，其处理能力与步骤(3)所述的裂解炉得到的裂解气相匹配。气相裂解所用的催化剂为山东周村催化剂厂生产的牌号为Y-9和偏Y-15的混合催化剂，它们是一种含分子筛的用于石油加工中的重油裂化催化剂，可使步骤(3)生成的裂解气中的重馏分进一步裂化，减少裂解气中的轻焦油含量，从而减轻精馏塔的负荷量，提高混合苯及苯乙烯的产率。
本发明步骤(5)所述的蒸发塔是一种双层夹套式且内置盘管，可用水蒸汽加热的常用设备。
本发明步骤(6)所述的精馏方法采用中国专利号为93118182.8的专利技术，即两塔精馏系统，在第二精馏塔塔顶得到含量99.0％以上的苯乙烯产品，塔底釜液为比苯乙烯沸点高的副产品和轻焦油。
本发明的主要优点和效果本发明由于将废塑料先溶解成液体状态后进料，这样比干进料和熔融状态进料方式的工效要提高2.5～4倍，在同一样的条件下，干进料的裂解炉处理能力是0.05～0.2吨/小时，液态进料为0.2～0.5吨/小时；本发明由于裂解炉采用拖板式的搅拌器，加热均均，炉低不易结焦，炉子操作稳定，裂解炉正常使用时间由干进料时的72小时，提高到288小时，清炉时间由原来3天一次，提高到12、天一次；本发明由于增加气相裂解过程，可使裂解炉生成的含有15％混合苯、40％苯乙烯及45％轻焦油的裂解气在气相裂解器二次裂解，使二次裂解气中的混合苯含量提高到20％、苯乙烯提高到50％、轻焦油减少到30％；本发明由于采用蒸发塔处理裂解气，使裂解气中的焦油由原来的30％降至10～15％，从而也使后续精馏工序负荷减轻，处理量提高了1.5～2倍。总之，本发明的处理方法操作稳定，增加处理量，提高产品产率，减小轻焦油量，轻焦油可循环使用，具有较大的经济效益和社会效益。
下面用实施例进一步说明本发明的特点。
实例1将用粉碎机(转速3450转/分、破碎速度5kg/min)粉碎并用孔直径为10～20mm筛板筛分后的废聚苯乙烯13吨，加到容量为60m3的溶解罐中，溶解罐盛有重芳烃含量为20％的苯乙烯焦油39吨，在常温、常压、搅拌速度为960转/分的条件下使其充分溶解，经半小时沉降，然后将溶解液用泵输入裂解炉中，与Y～9催化剂(520kg)接触，操作条件温度380℃、压力0.04MPa，总裂解时间250小时(每炉裂解约7小时)，得到裂解气和重焦油，其中20％的重焦油进储糟，裂解气送到气相裂解器中与催化剂(Y-9与偏Y-15重量混合比为30∶70，共15kg)接触，操作条件180℃、0.04MPa、气体通过量0.17吨/小时，得到二次裂解气，再经蒸发塔处理，操作条件100℃、-0.05MPa、进料量0.17吨/小时，裂解气中的混合苯、苯乙烯和部分轻焦油在塔顶冷凝得到裂解液21.6吨，塔底含20％苯乙烯的轻焦油20吨返回溶解罐，裂解液经二次精馏，得到混合苯1.95吨、苯乙烯(符合GB3915～90要求)7吨作为产品销售，含20％苯乙烯的轻焦油12.65吨回送到溶解罐作为溶剂。
实例2在容量为120m3溶解槽中加入70吨实例1生成的轻焦油、废聚苯乙烯泡沫30吨，操作过程和用的催化剂同实例1，操作条件溶解槽常压，加热100℃；裂解炉的温度380℃、压力0.04MPa、总裂解时间400小时；气相裂解器温度180℃，压力0.04MPa、每小时进料0.2吨；蒸发塔处理条件110℃，真空度-0.06MPa，进料量0.2吨/小时；最后得到3.6吨混合苯、9.6吨苯乙烯，总轻焦油量为71.8吨，总重焦油量为15吨。
权利要求
1.一种废聚苯乙烯塑料的处理方法，其特征在于处理过程包括以下步骤(1)除去包括砂石、金属在内的杂物后的废塑料，经粉碎后通过孔直径为10～20mm的筛板进行筛选；(2)将(1)步筛选的废塑料，输到盛有溶剂且装有搅拌器的溶解罐中，在搅拌下使其充分溶解，经沉降后得到溶解液；(3)由(2)步得到的溶解液送至装有Y～9型裂化催化剂并安装有搅拌器的裂解炉中，在搅拌速度43～59转/分，温度250～400℃，压力-0.1～0.6MPa下，进行裂解反应，裂解时间1～5小时，得到气相产物和重焦油，重焦油排出装置用作燃料或有水涂料的基料，所述的催化剂加入量是溶解液的0.1～10％；(4)将(3)步得到的气相产物直接通过气相裂解反应器，在温度150～250℃，压力-0.1～0.6MPa，进料速度0.4～0.8吨/小时的条件下与催化剂接触，发生二次裂解，得到二次裂解气，所述的催化剂是含分子筛的Y-9和偏Y-15混合催化剂，其重量比为Y-9∶偏Y-15＝25～35∶75∶65，所述的气相产物与催化剂的气固比为1∶3～5；(5)将(4)步二次裂解气输入蒸发塔，操作条件温度25～250℃、-0.1～0.6MPa、进料量0.1～10吨/小时，裂解气中的混合苯、苯乙烯和部分轻焦油在塔顶冷凝，得到裂解液，塔底轻焦油返回(2)步溶解罐作为溶剂循环使用；(6)将(5)步的裂解液经精馏后可得到混合苯、苯乙烯和轻焦油，混合苯和苯乙烯分别进入产品罐，轻焦油返回(2)步溶解罐循环使用。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于(2)步所述的废塑料溶解可在伴热下进行，温度为30-150℃。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的溶剂包括苯乙烯焦油、混合芳烃以及步骤(5)和步骤(6)生成的轻焦油或其混合物，废塑料与溶剂重量比为1∶1～3。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于(5)步所述的裂解液的轻焦油含量应≤15％。
全文摘要
本发明是一种废聚苯乙烯塑料的处理方法,其特点是固体废塑料先经溶解成液体,再经过两次催化裂解和蒸发塔处理,最后经精馏即得到符合要求的苯乙烯和混合苯产品;本发明由于采用液态进料,可提高工效2.5—4倍;采用拖板式搅拌器,可使裂解炉加热均匀,操作稳定;增加气相裂解和蒸发塔处理过程,使苯乙烯产率提高,轻焦油量降低,因此本发明为废聚苯乙烯塑料的回收利用提供一种先进的且具有实用价值的技术。
文档编号C08J11/00GK1250063SQ9910285
公开日2000年4月12日 申请日期1999年3月9日 优先权日1999年3月9日
发明者蔡林, 王宝盛, 苏志成 申请人:北京市海淀区中大环境技术研究所