一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法与流程

1.本发明涉及废塑料废橡胶处理技术领域，特别是涉及一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法。


背景技术：

2.传统填埋、焚烧等针对废塑料的处理方法会带来一些环境问题，目前有利用热裂解技术将废弃塑料和废弃橡胶制取燃油的装置，具有较好的环境优化效果和社会经济效益。
3.现有的废塑料和废橡胶的催化裂解装置主要是将橡胶或塑料送至反应罐内，然后将反应罐内加热至反应温度，向反应罐内投入催化剂，进行催化裂解，此过程中产生的油气经过冷凝机构冷凝呈液体油，然后再经过油水分离和精馏处理成多种油品，但是现有的装置并未对冷凝过程中吸收的热能进行回收再利用，因此造成了大量的能量浪费，不符合节能环保的理念。
4.废塑料和废橡胶的化学回收技术壁垒高，二次污染小，再生利用率高，有着广阔的应用前景，但该技术目前面临的主要问题是如何将废塑料和废橡胶高值化地回收利用，同时降低能耗，使经济效益最大化。
5.cn 103539987 b公开了一种废塑料、废橡胶制成改性塑胶加工方法，所述方法的步骤为选择原料、粉碎和研磨、搅拌熔炼、熔融混炼、成型、分级包装和板材产品成型；本发明工艺合理、简洁，大大缩短工艺流程，降低了生产成本，提高了产量，而且颗粒成形，表面光滑，在生产的投料和掺混过程中降低或杜绝了粉尘的产生，适于其生产工艺的需要，投料量及配比准确，偏差小、产品质量有保证，有效提高企业产量。
6.cn 111849537 a公开了一种连续化废橡胶裂解装置，主体结构包括底座、加料单元、热裂解单元和出料单元，底座上从左至右依次设置有加料单元、热裂解单元和出料单元，加料单元与热裂解单元连接，在裂解炉料槽内设置有物料提升挡板，能够加强进料口的吃料效果，以回转形式实现废橡胶的连续化裂解。
7.cn 102786980 a公开了一种废塑料炼油生产方法及其生产线，所述方法包括废塑料预处理、裂解反应、催化反应、冷凝和过滤脱水五个步骤，该方法对废塑料进行油化处置，油气产出率高，出渣率低，自动化程度高，故障率低，工作效率相对较高。
8.在上述的废塑料废橡胶回收利用装置中，通过不同的工艺方法和/或装置设计来实现废塑料和废橡胶连续处理的目的，在废塑料和废橡胶的价值获取、密封安全性、绿色环保和连续生产上都有自己独特的特点，但都没有考虑回收废塑料和废橡胶的产物增值化和节能问题，且由于热裂解废塑料和废橡胶的产物裂解油成分复杂，杂质多，经济性差。


技术实现要素：

9.针对现有技术中的可提高之处，本发明提供了一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法。本发明通过设置烧焦罐和补热部来维持系统的能量平衡和节能；通过设计催化
剂的流化将供热机构的热量持续、快速地传送到反应机构，满足输送部连续送来的废塑料废橡胶裂解所需要的能量；通过设置强化反应段，强化催化裂解反应，提高轻质产物收率，使经济收益最大化。
10.本发明提供了一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，包括反应机构，供热机构，进料机构，和循环机构。
11.在本发明中，所述的反应机构包括进料反应段、强化反应段、沉降段和汽提段，所述沉降段连通旋风分离器，所述旋风分离器底端连通有添加剂回收部，所述旋风分离器顶端连通有产物分离收集部。
12.在本发明中，所述的供热机构包括烧焦罐和补热部。
13.在本发明中，所述的进料机构包括粉碎部和输送部，所述输送部与所述进料反应段连通。
14.在本发明中，所述的循环机构包括循环部1和循环部2，所述循环部1分别与所述汽提段和所述烧焦罐连通，所述循环部2分别与所述沉降段和所述烧焦罐连通。
15.在本发明中，所述废塑料废橡胶在所述粉碎部粉碎后，经所述输送部进入所述进料反应段，发生升华、汽化、气化、热裂解中的一种或多种变化，得到中间产物，所述中间产物进入所述强化反应段，与催化剂逆向接触进一步发生催化裂解反应，得到油气产物，所述油气产物经所述沉降段和所述旋风分离器，进入所述产物分离收集部，所述废塑料废橡胶中的添加剂进入所述添加剂回收部；所述催化剂经所述进料反应段和所述强化反应段后进入所述汽提段将吸附的油气分子进行脱除，之后经所述循环部1进入所述烧焦罐进行烧焦再生，之后再生的催化剂经所述循环部2进入反应机构的所述沉降段，完成一次循环流化过程。
16.在本发明中，所述进料反应段的温度范围为350-600℃，所述强化反应段的温度范围为450-700℃，且前者的温度不高于后者。
17.在本发明中，所述所述烧焦罐的温度范围为500-800℃。
18.在本发明中，所述强化反应段中的所述催化剂的循环量与所述输送部输送的废塑料废橡胶的进料量的比值为5-40。
19.在本发明中，所述催化剂经所述烧焦罐烧焦再生后，经所述循环部2和沉降段进入强化反应段，与来自所述进料反应段的中间产物进行逆向接触，形成局部逆流流化床，发生气固反应，反应时间为0.5-10秒。
20.在本发明中，所述催化剂作为热载体带来的热量快速、连续地补充所述中间产物的进一步裂解和所述废塑料废橡胶的初始裂解的能量，来保证所述进料反应段和强化反应段的温度稳定，实现连续回收利用所述废塑料废橡胶的目的。
21.在本发明中，所述进料反应段的床层密度为30-400千克/米3，空塔气速为0.3-4.0米/秒。
22.在本发明中，所述强化反应段的床层密度为10-300千克/米3，空塔气速为0.5-5.0米/秒。
23.在本发明中，所述汽提段的床层密度为50-500千克/米3，空塔气速为0.5-2.0米/秒。
24.在本发明中，所述催化剂以重量百分比计含有5％～50％的沸石、5％～90％的金
属及其氧化物和5％～40％的粘土，其中，所述沸石选自x型沸石、y型沸石、zsm-5沸石、丝光沸石和斜发沸石及其改性沸石中的一种或几种；所选金属及其氧化物选自铁、氧化铁、锌、氧化锌、氧化钡、氧化钙中的一种或几种。
25.在本发明中，所述催化剂的平均粒径为50-200微米，其中筛分组成中0-20微米的比例不大于10％。
26.在本发明中，所述补热部的燃料为汽油、柴油、蜡油、油浆、乙烯焦油中的一种或几种，通过补热来保证所述烧焦罐的温度稳定。
27.本发明公开了以下技术效果：
28.本发明通过设置烧焦罐和补热部来维持系统的能量平衡和节能；通过设计催化剂的流化将供热机构的热量持续、快速地传送到反应机构，满足输送部连续送来的废塑料废橡胶裂解所需要的能量；通过设置强化反应段，强化催化裂解反应，提高轻质产物收率，使经济收益最大化。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.附图为一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法的流程图；
31.附图中各编号说明如下：
32.其中，1、进料反应段；2、强化反应段；3、沉降段；4、汽提段；5、旋风分离器；6、添加剂回收部；7、产物分离收集部；8、烧焦罐；9、补热部；10、粉碎部；11、输送部；12、循环部1；13、循环部2；14、废塑料废橡胶；15、中间产物；16、催化剂；17、油气产物。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一机构分实施例，而不是全机构的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.本发明提供用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，包括：
36.反应机构，反应机构包括进料反应段(1)、强化反应段(2)、沉降段(3)和汽提段(4)，所述沉降段(3)连通旋风分离器(5)，所述旋风分离器(5)底端连通有添加剂回收部(6)，所述旋风分离器(5)顶端连通有产物分离收集部(7)；
37.供热机构，供热机构包括烧焦罐(8)和补热部(9)；
38.进料机构，进料机构包括粉碎部(10)和输送部(11)，所述输送部(11)与所述进料反应段(1)连通；
39.循环机构，循环机构包括循环部1(12)和循环部2(13)，所述循环部1(12)分别与所
述汽提段(4)和所述烧焦罐(8)连通，所述循环部2(13)分别与所述沉降段(3)和所述烧焦罐(8)连通；
40.进一步的，所述废塑料废橡胶(14)在所述粉碎部(10)粉碎后，经所述输送部(11)进入所述进料反应段(1)，发生升华、汽化、气化、热裂解中的一种或多种变化，得到中间产物(15)，所述中间产物(15)进入所述强化反应段(2)，与催化剂(16)逆向接触进一步发生催化裂解反应，得到油气产物(17)，所述油气产物(17)经所述沉降段(3)和所述旋风分离器(5)，进入所述产物分离收集部(7)，所述废塑料废橡胶(14)中的添加剂进入所述添加剂回收部(6)；
41.进一步的，所述催化剂(16)经所述进料反应段(1)和所述强化反应段(2)后进入所述汽提段(4)将吸附的油气分子进行脱除，之后经所述循环部1(12)进入所述烧焦罐(8)进行烧焦再生，之后再生的催化剂经所述循环部2(13)进入反应机构的所述沉降段(3)，完成一次循环流化过程；
42.进一步的，所述催化剂(16)经所述烧焦罐(8)烧焦再生后，经所述循环部2(13)和沉降段(3)进入强化反应段(2)，与来自所述进料反应段(1)的中间产物(15)进行逆向接触，形成局部逆流流化床，发生气固反应；
43.进一步的，所述催化剂(16)作为热载体带来的热量快速、连续地补充所述中间产物(15)的进一步裂解和所述废塑料废橡胶(14)的初始裂解的能量，来保证所述进料反应段(1)和强化反应段(2)的温度稳定，实现连续回收利用所述废塑料废橡胶(14)的目的。
44.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.实施例和对比例1、2中使用的原料为混合废塑料，具体性质见表1；实施例和对比例1、2中使用的催化剂，具体性质见表2；实施例使用本发明的方法，对比例1使用固定床反应器，对比例2使用常规并流床反应器。
46.表1为原料的性质。
[0047][0048]
表2为催化剂的性质。
[0049][0050]
实施例：
[0051]
试验在中型试验装置上进行，包括本方法所述的一个反应机构，含进料反应段、强化反应段、沉降段和汽提段，一个供热机构含烧焦罐和补热部，一个进料机构含粉碎部和输送部，一个产物分离部和后续的分析计量装置。反应器内径为20mm，长度为4000mm。催化剂从烧焦罐烧焦再生后进入反应机构，在强化反应段均匀向下运动，原料通过进料机构的输送部进入反应机构的进料反应段，发生以热裂化为主的吸热反应，产生的油气向上运动与催化剂在强化反应段进行催化裂解反应，反应结束后的催化剂进入汽提段后再进入烧焦罐再生，再生烧焦后的高温催化剂返回反应机构循环使用；反应油气与催化剂颗粒在反应机构内是逆向接触的。反应条件及结果见表3。
[0052]
对比例1：
[0053]
试验在中型试验装置上进行，包括一个提升管反应器、一个汽提器、一个再生器、分离装置和分析计量装置。提升管反应器内径20mm，长度10000mm。原料引入到提升管底部，与来自烧焦罐的再生催化剂在提升管底部接触并向上运动，并流流化，同时进行反应，反应产物通过旋风分离器将油气和催化剂分离，油气引入分离装置并进行分析计量，反应后的催化剂进入汽提器后再进入烧焦罐再生，再生后的催化剂返回提升管循环使用。反应条件及结果见表3。
[0054]
对比例2：
[0055]
试验在中型试验装置上进行，包括一个固定床反应器、分离装置和分析计量装置。固定床反应器内径20mm，长度550mm。原料加入到固定床反应器，升温反应，得到的油气引入分离装置并进行分析计量，反应后通空气进行烧焦再生。反应条件及结果见表3。
[0056]
表3为实施例和对比例1、对比例2的反应条件及结果。
[0057][0058]
综上可知，本发明提供的逆流流化反应器较常规的并流流化反应器和固定床反应器裂解废塑料废橡胶等原料时低碳烯烃收率明显提高，并且可以用于废塑料废橡胶的连续回收利用。本发明提供的方法可以明显提高废塑料废橡胶原料的低碳烯烃收率和生产效率。
[0059]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于，包括：反应机构，反应机构包括进料反应段(1)、强化反应段(2)、沉降段(3)和汽提段(4)，所述沉降段(3)连通旋风分离器(5)，所述旋风分离器(5)底端连通有添加剂回收部(6)，所述旋风分离器(5)顶端连通有产物分离收集部(7)；供热机构，供热机构包括烧焦罐(8)和补热部(9)；进料机构，进料机构包括粉碎部(10)和输送部(11)，所述输送部(11)与所述进料反应段(1)连通；循环机构，循环机构包括循环部1(12)和循环部2(13)，所述循环部1(12)分别与所述汽提段(4)和所述烧焦罐(8)连通，所述循环部2(13)分别与所述沉降段(3)和所述烧焦罐(8)连通；所述废塑料废橡胶(14)在所述粉碎部(10)粉碎后，经所述输送部(11)进入所述进料反应段(1)，发生升华、汽化、气化、热裂解中的一种或多种变化，得到中间产物(15)，所述中间产物(15)进入所述强化反应段(2)，与催化剂(16)逆向接触进一步发生催化裂解反应，得到油气产物(17)，所述油气产物(17)经所述沉降段(3)和所述旋风分离器(5)，进入所述产物分离收集部(7)，所述废塑料废橡胶(14)中的添加剂进入所述添加剂回收部(6)；所述催化剂(16)经所述进料反应段(1)和所述强化反应段(2)后进入所述汽提段(4)将吸附的油气分子进行脱除，之后经所述循环部1(12)进入所述烧焦罐(8)进行烧焦再生，之后再生的催化剂经所述循环部2(13)进入反应机构的所述沉降段(3)，完成一次循环流化过程。2.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述进料反应段(1)的温度范围为350-600℃，所述强化反应段(2)的温度范围为450-700℃，且前者的温度不高于后者；所述烧焦罐(8)的温度范围为500-800℃。3.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述强化反应段(2)中的所述催化剂(16)的循环量与所述输送部(11)输送的废塑料废橡胶(14)的进料量的比值为5-40。4.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述催化剂(16)经所述烧焦罐(8)烧焦再生后，经所述循环部2(13)和沉降段(3)进入强化反应段(2)，与来自所述进料反应段(1)的中间产物(15)进行逆向接触，形成局部逆流流化床，发生气固反应，反应时间为0.5-10秒；所述催化剂(16)作为热载体带来的热量快速、连续地补充所述中间产物(15)的进一步裂解和所述废塑料废橡胶(14)的初始裂解的能量，来保证所述进料反应段(1)和强化反应段(2)的温度稳定，实现连续回收利用所述废塑料废橡胶(14)的目的。5.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述进料反应段(1)的床层密度为30-400千克/米3，空塔气速为0.3-4.0米/秒。6.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述强化反应段(2)的床层密度为10-300千克/米3，空塔气速为0.5-5.0米/秒。7.根据权利要求2所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述汽提段(4)的床层密度为50-500千克/米3，空塔气速为0.5-2.0米/秒。8.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述催化剂(16)以重量百分比计含有5％～50％的沸石、5％～90％的金属及其氧化物和5％
～40％的粘土，其中，所述沸石选自x型沸石、y型沸石、zsm-5沸石、丝光沸石和斜发沸石及其改性沸石中的一种或几种；所选金属及其氧化物选自铁、氧化铁、锌、氧化锌、氧化钡、氧化钙中的一种或几种。9.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述催化剂(16)的平均粒径为50-200微米，其中筛分组成中0-20微米的比例不大于10％。10.根据权利要求1所述的一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，其特征在于：所述补热部(9)的燃料为汽油、柴油、蜡油、油浆、乙烯焦油中的一种或几种，通过补热来保证所述烧焦罐(8)的温度稳定。

技术总结
本发明公开了一种用于废塑料废橡胶连续回收利用的方法，包括：反应机构，反应机构包括进料反应段、强化反应段、沉降段和汽提段；供热机构，供热机构包括烧焦罐和补热部；进料机构，进料机构包括粉碎部和输送部；循环机构，分别与反应机构和供热机构连通；催化剂在反应机构、供热机构和循环机构循环流化；反应机构的进料反应段与进料机构的输送部连通。本发明通过设置烧焦罐和补热部来维持系统的能量平衡和节能；通过设计催化剂的流化将供热机构的热量持续、快速地传送到反应机构，满足输送部连续送来的废塑料废橡胶裂解所需要的能量；通过设置强化反应段，强化催化裂解反应，提高轻质产物收率，使经济收益最大化。使经济收益最大化。使经济收益最大化。


技术研发人员：张金庆 徐英志 张新功 陈强 张玉婷 赵洁
受保护的技术使用者：青岛惠城环保科技集团股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/25