废塑料热处理方法和废塑料热处理系统与流程

本发明涉及固体废塑料处理，具体涉及一种废塑料热处理方法和废塑料热处理系统。

背景技术：

1、据统计，我国现有废塑料总量约10亿吨左右并以4000万吨/年的速度逐渐递增。预计到2035年，全球约产生80亿吨左右废塑料。这不仅造成了严重的环境污染，甚至影响了自然环境中的生态平衡；同时也是对石化资源的严重浪费。现有的废塑料处理技术主要有填埋、焚烧、物理回收和化学回收等几种方式，其中由于废塑料分解速度慢，堆积密度低，导致填埋并不能从本质上解决问题，且易污染地下水资源；而焚烧则易造成严重的大气污染；由于现有废塑料回收工艺成本高，经济价值低，企业获利不足导致废塑料物理回收发展较慢。

2、基于文献和现场调研，废塑料化学转化被认为是唯一能实现可持续发展的工艺。而其中的热解工艺因其环保性、高收益率等优点被各国的研究人员和企业所关注，传统的废塑料热解工艺为回转窑热解工艺(如cn208200839u)，其优点是技术门槛低，成本较低；但其缺点也比较明显，热解油收率比较低，需定期停车清焦，以垃圾填埋场挖掘出的废塑料为例，油收率普遍在20-40％之间，其主要原因是塑料导热率较低，导致废塑料在回转窑内停留时间过长，产生了严重的二次裂解。bp开发了废塑料流化床热解技术，该技术热解油收率约为68％；热解气收率约为12％，半焦收率约为20％，与传统的回转窑技术相比，热解油收率有大幅提升，但该技术废塑料直接进料，在进入流化床形成热熔融废塑料易团聚，这也导致了该技术完成示范装置后并未进一步进行推广。重庆科技学院的杨宇等发明的一种废塑料连续高效热解制油系统及工艺(cn111040794a)采用循环流化床催化热解的方式处理废塑料，但该技术存在以下缺陷：螺旋给料机加热废塑料至熔融状态，但黏度较大、流动性差，增压泵是否可以输送存疑；重质油、高温热载体与废塑料分别进料，高粘废塑料与上述二者的混合效果不佳。

3、为解决上述问题，本领域急需开发新的废塑料热解技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的废塑料处理方法的油收率较低的缺陷，提供一种废塑料热处理方法和废塑料热处理系统，该废塑料热处理方法能够有效处理废塑料，能耗低且油收率高。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种废塑料热处理方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)将废塑料与重质焦油混合进行废塑料溶解，得到气相物料和废塑料溶液；

4、(2)将所述废塑料溶液以喷雾形式送入流化床热解反应器中与惰性床料接触并在450-550℃下进行热解，得到热解油气和半焦；

5、(3)将所述热解油气进行气固分离，得到油气和粉灰；

6、(4)将步骤(3)得到的油气进行油气分离，得到油相和含氢热解气，将所述油相进行精馏，得到轻质焦油和含芳烃的重质焦油；

7、(5)将步骤(2)得到的半焦、经步骤(2)热解得到的低温惰性床料以及任选地步骤(3)得到的粉灰送入流化床燃烧炉进行燃烧，经所述燃烧后的高温惰性床料返回步骤(2)；

8、其中，步骤(4)得到的含氢热解气作为至少部分的雾化用气用于步骤(2)所述废塑料溶液的雾化；和/或，步骤(4)得到的含氢热解气作为至少部分的流化气引入流化床热解反应器中；

9、步骤(4)得到的含芳烃的重质焦油提供至少部分的步骤(1)所述的重质焦油。

10、本发明第二方面提供一种废塑料热处理系统，该系统包括：废塑料溶解釜、填装有惰性床料的流化床热解反应器、流化床燃烧炉、第一气固分离器、第一油气分离罐和精馏塔；

11、其中，所述废塑料溶解釜设置有废塑料进口、重质焦油进口、气体出口和废塑料溶液出口，且所述废塑料溶液出口与所述流化床热解反应器的液相入口连通；所述重质焦油进口与精馏塔的重质焦油出口连通；

12、所述流化床热解反应器设置有流化气入口、雾化喷嘴入口、下料口、返料口、高温油气出口，所述流化气入口与第一油气分离罐的气相出口连通；所述雾化喷嘴入口分别与废塑料溶解釜的废塑料溶液出口和第一油气分离罐的气相出口连通；所述下料口与流化床燃烧炉的进料口连通；所述高温油气出口与第一气固分离器连通；

13、所述流化床燃烧炉设置有空气入口、进料口、返料口、高温烟气出口和灰渣出口；

14、所述流化床热解反应器的返料口与流化床燃烧炉的下料口连通；

15、所述第一气固分离器的油气出口与第一油气分离罐的油气进口连通；

16、所述第一油气分离罐的焦油出口与精馏塔的焦油进口连通。

17、本发明提供的废塑料热处理方法通过上述技术方案，尤其是通过特定温度下的热解、特定喷雾形式的接触以及与来自于燃烧的高温惰性床料直接接触(高温固相更易传热，固液传热效率大于气液传热效率)的三级配合，并配合含氢热解气和重质焦油的循环利用，大幅提高了导热效率、降低了高温区停留时间，减少了废塑料热解过程二次反应的几率，有效提高热解油收率，降低热解气和半焦收率，且大幅降低了能耗。

技术特征：

1.一种废塑料热处理方法，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述废塑料与重质焦油的重量比为10:1-1:10；优选地，废塑料与重质焦油的重量比为5:1-1:5；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法还包括：在步骤(1)所述溶解之后，进行固液分离，得到固相物料和所述废塑料溶液，所述固相物料引入步骤(5)进行所述燃烧。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述热解的温度为450-480℃；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述气固分离的温度为400-500℃；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，步骤(4)中所述精馏的条件包括：塔顶温度为180-350℃，塔底温度为350-550℃；

7.一种废塑料热处理系统，该系统包括：废塑料溶解釜(1)、填装有惰性床料的流化床热解反应器(2)、流化床燃烧炉(3)、第一气固分离器(41)、第一油气分离罐(6)和精馏塔(7)；

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述系统还包括废塑料储罐，所述废塑料储罐与所述废塑料溶解釜(1)通过螺旋进料器连通，以将废塑料通过高压挤塑的形式送入废塑料溶解釜(1)，优选所述螺旋进料器为螺旋挤塑机式进料器，更优选采用变螺距螺杆，优选所述螺杆的螺距沿物料流向逐渐减小。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的系统，其中，该系统还包括：第一冷凝器(5)、第二气固分离器(42)和换热器(11)中的至少一种；和/或，串联连通的碱吸附柱(8)、第二冷凝器(9)以及第二油气分离罐(10)；

技术总结
本发明涉及固体废塑料处理领域，公开了一种废塑料热处理方法和废塑料热处理系统，该方法包括：(1)将废塑料与重质焦油混合进行废塑料溶解；(2)将废塑料溶液以喷雾形式与惰性床料接触并在450‑550℃下进行热解；(3)将热解油气进行气固分离；(4)将得到的油气进行油气分离，得到油相和含氢热解气，将油相进行精馏，得到轻质焦油和含芳烃的重质焦油；(5)将半焦、经步骤(2)热解得到的低温惰性床料送入流化床燃烧炉进行燃烧，经所述燃烧后的高温惰性床料返回步骤(2)；含氢热解气作为至少部分的雾化用气和/或流化气；步骤(4)得到的含芳烃的重质焦油提供步骤(1)所述的重质焦油。该废塑料热处理方法，能耗低且油收率高。

技术研发人员：邹亮,王志强,侯吉礼,李红伟,王树青,王鹏飞,吴治国,夏国富,徐润,吴玉
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11