一种废塑料热解裂化的加工方法及加工系统与流程

本发明涉及废塑料资源再利用领域，具体地，涉及一种废塑料降粘分级热解裂化的加工方法及加工系统。

背景技术：

1、目前随着科技进步和工业发展，塑料作为包装材料大量出现在人类日常生活中，使用过的废塑料在自然界无法自行分解，只有少数种类废塑料可通过特定回收渠道重新加工利用外，大量的废塑料以生活垃圾形式进入填埋场，由于废塑料不易分解，因而占据了大量的空间。尤其近年来，废塑料的产生量增加，快速、绿色地将废塑料回收利用，已成为迫在眉睫的工作。

2、处理废塑料最简单的化学方法是直接焚烧，但直接焚烧会产生对人体有害的有毒气体，造成环境二度污染。废塑料油化技术是将废塑料在无氧或缺氧的条件下通过加热或有催化剂的条件下裂解，使高聚物裂解成低分子物质，得到汽油、煤油、柴油馏分及部分热解气体等，废塑料油化技术一方面缓解了废塑料造成的污染问题，另一方面实现了废塑料的回收利用，是废塑料资源化处理的重要方向。

3、目前，废塑料油化回收技术主要包括废塑料热裂解，催化热裂解和热裂解催化改质技术等。热裂解法具有工艺简单，设备投入相对较少，无需催化剂，而且反应流程短等优点，使热裂解法相比其它两种技术单位油化成本的最低的。生活垃圾中的通用废塑料在380～500℃之间发生高温热裂解反应，裂解速度较快，产物成分相对单一，能够做为油品或化工原料。

4、cn109401774a公开了一种废塑料连续热裂解系统及其热裂解方法，该系统包括顺次连接的上料装置、进料装置、热裂解反应釜以及出渣装置，由于塑料是大分子聚合物，受热过程形成非牛顿流体，使用螺旋推进器。该过程塑料液化过程存在受热不均匀，易产生结焦积垢现象。cn10461030a公开了一种废塑料生产燃料油的焦化方法，该方法是将高芳组分与废塑料或塑料油经原料缓冲罐预加热后进入管式加热炉升温后，喷入延迟焦化塔进行焦化反应，该方法所提及的废塑料为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的一种或几种，不包含聚氯乙烯，因此无法处理混有聚氯乙烯的废塑料原料。cn112538363a公开了一路用于延迟焦化器单元中共转化废塑料的方法，该方法将废塑料与石油渣油原料一起转化，其废塑料选自聚乙烯、聚丙烯和、聚苯乙烯、pet和添加金属的多层塑料，也同样不包括聚氯乙烯的废塑料。废塑料为熔化过程形成高粘度聚合物熔体与烃类原料有密度差问题，因此烃类与聚合物熔体混合流体可引起延迟焦化加热炉管堵塞和结焦等问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种废塑料降粘分级热解裂化的加工方法及加工系统，可以有效实现废塑料资源化、大型化、连续化的利用，延长开工周期，并且减少焦炭生成。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种废塑料热解裂化的加工方法，该方法包括以下步骤：s1、待处理废塑料进入废塑料液化单元进行液化处理，得到液化废塑料；s2、所述液化废塑料进入降塑减粘单元进行降塑减粘裂化处理，得到降塑减粘裂化的液化废塑料油；s3在降塑减粘单元的反应器上部抽出低灰分物料加热处理得到高温低灰分物料；在反应器下部抽出高灰分物料；s4、高温低灰分物料进入热解反应单元进行热解反应，或者，高温低灰分物料与高灰分物料混合后进入热解反应单元进行热解反应得到热解产物和焦炭；s5、所述热解产物进入分离单元分离得到干气、液化气、汽油馏分、柴油馏分和蜡油馏分。

3、可选地，步骤s1中，所述废塑料液化单元采用快速加热液化输送设备进行所述液化处理；可选地，所述快速加热液化输送设备包括第一螺杆式加热输送设备；优选地，所述第一螺杆式加热输送设备选自带有加热的双螺杆式或者单螺杆式加热输送设备；

4、优选地，所述液化处理的工艺条件包括：出口温度为370～500℃，优选为380～450℃；停留时间为5～20min，优选为5～15min。

5、可选地，步骤s2中，所述降塑减粘单元采用降塑减粘反应器进行所述降塑减粘裂化处理，优选地，所述的降塑减粘反应器为绝热降塑减粘反应器；

6、优选地，所述降塑减粘裂化处理的工艺条件包括：反应温度为370～450℃，优选为380～420℃，更优选为390～420℃；停留时间为2～120min，优选为30～70min。

7、可选地，步骤s3中，低灰分物料和高灰分物料的抽出重量比为1-20：1，优选3-10：1；优选地，所述的降塑减粘反应器中设置竖直的挡板，挡板顶部封闭、底部开口，其中挡板的一侧中部进料，另一侧上部抽出低灰分物料，下部抽出高灰分物料。

8、所述加热炉的工艺条件包括：加热炉出口温度为480℃～600℃，优选为500℃～580℃；可选地，加热炉中注入水蒸汽，注汽量为0.5～5重量％，优化为0.5～3重量％。

9、可选地，步骤s4中，所述高温低灰分物料与高灰分物料在混合器中以1-20：1的重量比混合；优选地，混合重量比为3-10：1。所述混合器为目前已知的混合器，

10、可选地，步骤s5中，所述热解反应的工艺条件包括：热解塔顶压力为0.05～0.6mpa，优选为0.1～0.3mpa；热解反应温度为450～580℃，优选为480～550℃；操作周期为1h～500h，优选为10h～240h。所述操作周期是指热解塔切换操作时间，或单塔操作时间。

11、可选地，在步骤s1之前，该方法还包括：s0、使含氯废塑料原料进入废塑料熔化脱氯单元进行热熔脱氯处理，得到含氯化氢的气体和脱氯废塑料物料；使所述脱氯废塑料物料进入所述废塑料液化单元；或者使所述脱氯废塑料物料依次进行冷却处理、粉碎处理，得到脱氯废塑料颗粒；使所述脱氯废塑料颗粒进入所述废塑料液化单元。

12、可选地，该方法还包括：使所述含氯化氢气体进入氯化氢吸收单元，与氯化氢吸收剂接触进行氯化氢吸收处理，得到含氯吸收剂和脱氯干气；

13、可选地，在真空系统作用下使所述含氯化氢气体进入所述氯化氢吸收单元；

14、其中所述氯化氢吸收剂为水或ph大于7的碱液；可选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液和氨水中的一种或几种。

15、可选地，所述废塑料初步熔化液化脱氯单元包括第二螺杆式加热输送设备和与所述第二螺杆式加热输送设备连通的真空装置；优选地，所述第二螺杆式加热输送设备选自双螺杆式或者单螺杆式输送设备；

16、所述热熔脱氯处理的工艺条件包括：进料速率为5～5000kg/h，优选为100～4000kg/h；出口温度为150～370℃，优选为300～330℃，反应时间为0.1～0.5h，优选为0.1～0.3h；真空度为50～300mmhg，优选为50～150mmhg；优选地，粉碎处理得到的所述脱氯废塑料颗粒的颗粒粒径为100～2000μm。

17、可选地，该方法还包括：将至少部分的来自所述分离单元的蜡油馏分返回所述降塑减粘单元进行回炼；优选地，回炼的蜡油馏分与待处理废塑料的重量比为0.2～5.0：1，优选为0.2～2：1；

18、优选地，将所述分离单元分离得到的馏程大于350℃以上馏分作为所述蜡油馏分。

19、可选地，所述待处理废塑料包括ldpe、hdpe、ps、pp、pet和pvc中的一种或几种；可选地，所述待处理废塑料中pvc的含量小于10重量％；所述待处理废塑料中灰分含量1～40重量％，优选为2～30重量％。

20、第二方面，本发明提供一种废塑料热解裂化的加工系统，该加工系统包括：废塑料液化单元、降塑减粘单元、物料加热单元、热解反应单元和分离单元；所述废塑料液化单元包括待处理废塑料入口和液化废塑料出口，所述废塑料液化单元被配置为对待处理废塑料进行液化处理；所述降塑减粘单元包括液化废塑料入口、上部出口和下部出口，所述降塑减粘单元被配置为对液化后的废塑料进行降塑减粘裂化处理；所述物料加热单元包括加热入口和加热出口，所述加热入口与所述降塑减粘单元的上部出口连通，所述加热单元被配置为对降塑减粘裂化后的低灰分物料进行加热处理；所述热解反应单元包括热解反应物入口和热解产物出口，所述热解反应物入口与与物料加热单元的加热出口以及降塑减粘单元的下部出口连通，所述热解反应单元被配置为对高温液化废塑料进行热解反应处理；所述分离单元包括分离入口、干气出口、液化气出口、汽油馏分出口、柴油馏分出口和蜡油馏分出口；所述分离入口与所述热解反应单元的热解产物出口连通，所述分离单元被配置为对热解产物进行分离处理。

21、优选地，所述废塑料液化单元包括加热液化输送设备；可选地，所述加热液化输送设备包括第一螺杆式加热输送设备；优选地，所述第一螺杆式加热输送设备选自带有加热的双螺杆式或者单螺杆式加热输送设备；

22、优选地，所述降塑减粘单元还包括循环油入口；所述循环油入口与所述分离单元的蜡油馏分出口连通。

23、可选地，该系统还包括废塑料熔化脱氯单元和氯化氢吸收单元；所述废塑料熔化脱氯单元包括含氯废塑料原料入口、含氯化氢的气相物料出口和脱氯废塑料液相物料出口，所述废塑料熔化脱氯单元被配置为对含氯废塑料原料进行热熔脱氯处理；所述脱氯废塑料液相物料出口与所述废塑料液化单元的待处理废塑料入口连通；所述氯化氢吸收单元包括含氯化氢的气相物料入口、氯化氢吸收剂和脱氯干气出口；所述含氯化氢的气相物料入口与所述废塑料熔化脱氯单元的含氯化氢的气相物料出口连通。

24、优选地，所述废塑料熔化脱氯单元包括第二螺杆式加热输送设备和与所述第二螺杆式加热输送设备连通的真空装置；优选地，所述第二螺杆式加热输送设备选自双螺杆式或者单螺杆式输送设备。

25、可选地，所述废塑料熔化脱氯单元还包括不凝汽出口。

26、通过上述技术方案，本发明提供了一种废塑料热解裂化的加工方法及加工系统，通过对待处理废塑料进行快速液化处理以及降塑减粘裂化处理，不在发生结焦及过度裂化的条件下降低液化废塑料的粘度，形成可以使用泵输送的均匀、流动性良好的流态化废塑料；然后通过对降塑减粘物料的分级处理，低灰分部分进入加热炉等方式处理使其快速达到热解以上反应温度，而高机械杂质部分不进入加入加热炉，降低机械杂质在加热炉炉管中的沉降导致炉管堵塞，延长操作周期，将高温低灰分物料与低温高机械杂质物料混合后获得废塑料热解反应温度后，将高温液化废塑料输送至热解塔中进行热解反应，或者高温低灰分物料与较低温高灰分物料直接进入热解塔中进行反应，实现了废塑料的资源化利用，并且减少焦炭生成；通本公开的加工方法，垃圾场废塑料可以原地脱水脱氯减量处理，后续裂化回收可以集中处理，易于扩大生成规模，降低加工成本；该工艺流程简单，设备投入相对较少，使废塑料实现大规模、连续化、绿色资源化回收。

27、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，步骤s1中，所述废塑料液化单元采用快速加热液化输送设备进行所述液化处理；可选地，所述快速加热液化输送设备包括第一螺杆式加热输送设备；优选地，所述第一螺杆式加热输送设备选自带有加热的双螺杆式或者单螺杆式加热输送设备；

3.根据权利要求1所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，步骤s2中，所述降塑减粘单元采用进行所述降塑减粘裂化处理，优选地，所述的降塑减粘反应器为绝热降塑减粘反应器；

4.根据权利要求1所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，步骤s3中，低灰分物料和高灰分物料的抽出重量比为1-20：1，优选3-10：1；

5.根据权利要求1所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，步骤s4中，所述高温低灰分物料与高灰分物料在混合器中以1-20：1的重量比混合；优选地，混合重量比为3-10：1。

6.根据权利要求1所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，步骤s5中，所述热解反应的工艺条件包括：热解塔顶压力为0.05～0.6mpa，优选为0.1～0.3mpa；热解反应温度为450～580℃，优选为480～550℃；操作周期为1h～500h，优选为10h～240h。

7.根据权利要求1-6中任一种所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，在步骤s1之前，该方法还包括：

8.根据权利要求7所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，该方法还包括：

9.根据权利要求7或8所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，所述废塑料熔化脱氯单元包括第二螺杆式加热输送设备和与所述第二螺杆式加热输送设备连通的真空装置；优选地，所述第二螺杆式加热输送设备选自双螺杆式或者单螺杆式输送设备；

10.根据权利要求1-6中任一种所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，该方法还包括：将至少部分的来自所述分离单元的蜡油馏分返回所述降塑减粘单元进行回炼；

11.根据权利要求1-6中任一种所述的废塑料热解裂化的加工方法，其特征在于，所述待处理废塑料包括ldpe、hdpe、ps、pp、pet和pvc中的一种或几种；

12.一种废塑料热解裂化加工系统，其特征在于，该加工系统包括：废塑料液化单元、降塑减粘单元、物料加热单元、热解反应单元和分离单元；

13.根据权利要求12所述的废塑料热解裂化加工系统，其特征在于，所述废塑料液化单元包括加热液化输送设备；所述加热液化输送设备包括第一螺杆式加热输送设备；优选地，所述第一螺杆式加热输送设备选自带有加热的双螺杆式或者单螺杆式加热输送设备；

14.根据权利要求12或13所述的废塑料热解裂化加工系统，其特征在于，该系统还包括废塑料熔化脱氯单元和氯化氢吸收单元；

技术总结
一种废塑料热解裂化的加工方法及加工系统，包括：S1、待处理废塑料进入废塑料液化单元进行液化处理，得到液化废塑料；S2、液化废塑料进入降塑减粘单元进行处理，得到液化废塑料油；S3在降塑减粘单元的反应器上部抽出低灰分物料加热得到高温低灰分物料；在反应器下部抽出高灰分物料；S4、使高温低灰分物料，或者，高温低灰分物料与高灰分物料混合进入热解反应单元进行热解反应得到热解产物和焦炭；S5、进一步分离得到干气、液化气、汽油馏分、柴油馏分和蜡油馏分。本发明提供的方法和系统有效实现废塑料资源化、大型化、连续化的利用，延长装置操作周期，并且减少焦炭生成。

技术研发人员：任磊,李子锋,王勇,董明,申海平,马守义
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：2024/12/5