用于供给包括塑料的原料的送料器和方法

技术领域

本申请涉及一种权利要求1所限定的用于供给包括塑料的原料的送料器和一种权利要求9所限定的用于供给包括塑料的原料的方法。

背景技术

从现有技术中已知，通过不同的工艺处理塑料材料以产生能量和/或碎片产物。

此外，从现有技术中已知，塑料材料难以供给至工艺中。螺杆送料器可用于将塑料材料供给至工艺。然而，问题是塑料材料的一些组分会在螺杆中熔化，并且之后送料变得不稳定。此外，塑料材料的杂质会引起围绕螺杆轴的沉积物。

从EP 0474626已知一种用于连续送料的方法，其中混合物通过包括螺杆的输送机在50℃-150℃，特别是70℃-130℃的输送温度下被供给至反应器。可以在反应器前将水蒸气和/或含氧的气体加入至混合物中，以促进反应器中混合物的分离和提高反应器中混合物的转化率。

US 4423688公开了将具有可熔性聚合物组分的颗粒供给至流化床反应器的手段。手段包括具有刷-螺旋钻式送料器的专用送料管，并且加压气体布置为从靠近颗粒源设置的加压气体源通过送料器的管流向反应器，以搅拌其中的颗粒并防止热气体从反应器回流。

发明目的

目的是公开用于将含塑料的材料供给至使用高温的期望工艺中的新型的送料器和方法。此外，目的是公开一种新的组合的送料器。此外，目的是公开用于将含塑料的材料供给至气化和热解的实用的送料器和方法。此外，目的是公开一种用于将含塑料的材料供给至燃烧炉的实用的送料器和方法。

发明内容

送料器和方法的特征在权利要求中呈现。

在送料器和方法中，形成包括螺杆送料部件和气动送料部件的组合的送料器，用于供给包括塑料的原料。螺杆送料部件包括用于将原料传送至气动送料部件的至少一个螺杆，并且布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件包括用于将气动载体材料供应给气动送料部件中的原料的至少一个入口。

附图说明

所包括的附图用于对本发明的进一步理解并且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的一些实施例，并与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了根据一种实施例的用于供给含塑料的原料的送料器，以及

图2是根据一种实施例的工艺的流程图。

具体实施方式

用于将包括塑料的原料(2)供给至气化、热解或燃烧炉(例如，供给至使用高温的工艺)的送料器(1)包括螺杆送料部件(1a)和气动送料部件(1b)，以便形成用于供给固体形式的并且包括塑料的原料的组合的送料器。在螺杆送料部件之后是气动送料部件。螺杆送料部件包括用于将原料传送至气动送料部件的至少一个螺杆(6)以及用于冷却螺杆送料部件中的原料(即，防止温度增加到原料的过高熔化温度)的至少一个冷却装置(8、9)。布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件包括至少一个入口，以便将气动载体材料(3)(该气动载体材料为蒸汽)供应给气动送料部件中的原料，用于形成原料和气动载体材料的混合物。

在用于将包括塑料的原料供给至气化、热解或燃烧炉的方法中，使固体形式的并且包括塑料的原料进入包括螺杆送料部件和气动送料部件的送料器中，借助于包括至少一个螺杆的螺杆送料部件将原料传送至布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件，通过气动送料部件中的至少一个入口将气动载体材料(蒸汽)供应给原料，用于形成原料和气动载体材料的混合物，并且将混合物供给至气化器、热解反应器或燃烧器。

图1示出了送料器的一种实施例，图2示出了工艺布置的一种实施例。

在一种实施例中，原料(2)借助于送料器被供给至气化、热解或燃烧炉。在一种实施例中，原料借助于送料器被供给至气化或热解中。

在此上下文中，原料(2)是指至少包括塑料和/或聚合物的任何材料，即，原料是指含塑料的原料。含塑料的原料可以由一种或多种原料组分组成。含塑料的原料可以包括废料或废弃材料。此外，含塑料的原料可以包括废弃材料和其他材料，例如任何塑料材料、再循环材料、回收的燃料材料等。在一种实施例中，含塑料的原料至少包括含塑料的废料，例如塑料废料。在一种实施例中，含塑料的原料由含塑料的废料组成。含塑料的废料是指至少包括塑料和/或聚合物的任何废料。在一种实施例中，含塑料的原料可以包括塑料材料以及再循环材料、回收的燃料材料等中的至少一种。通常，含塑料的原料是非均质材料。在一种实施例中，含塑料的原料至少包括聚烯烃，例如聚乙烯和/或聚丙烯。含塑料的原料也可以包含其他聚合物。此外，含塑料的原料还可以包含其他组分，例如纸、纸板和/或铝材料，例如铝箔。在一种实施例中，含塑料的原料是混合的原料。在一种实施例中，含塑料的原料包括聚乙烯、聚丙烯、PVC、其他塑料、其他组分和/或杂质。在一种实施例中，含塑料的原料是至少包括聚烯烃和其他PVC、其他塑料、其他组分和/或杂质的非均质材料。在一种实施例中，含塑料的原料是包括PVC的非均质材料。在一种实施例中，含塑料的原料是固体形式，例如，是切碎的材料的形式。在一种实施例中，在供应至送料器之前，例如通过研磨、碾磨、剁碎、切碎等处理含塑料的原料。在一种实施例中，将含塑料的原料粉碎和/或磨碎。在一种实施例中，含塑料的原料的粒度可以变化，例如在扁平形式的颗粒下在0.1mm-100mm之间变化，以及例如在球形的颗粒下在0.1mm-50mm之间变化。在一种实施例中，含塑料的废料是松散的塑料废料。在一种实施例中，松散的塑料废料的粒度可以变化，例如松散的颗粒的尺寸可以低于50mm×50mm。

在此上下文中，气动载体材料(3)是指当将含塑料的原料供给至所期望的气化、热解或燃烧炉中时可用于气动载体材料的任何合适的材料。优选地，气动载体材料被供应至气动送料部件，使得基本上在螺杆送料部件的螺杆之后执行供应，即，螺杆在气动载体材料的供应部之前终止。

气动载体材料(3)是蒸汽。于是，布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件包括至少一个蒸汽入口，以便将蒸汽供应至气动送料部件中的含塑料的原料，用于形成含塑料的原料和蒸汽的混合物。在一种实施例中，蒸汽包括水蒸气。此外，蒸汽也可以包含其他组分。在一种实施例中，蒸汽是饱和水蒸气。在一种实施例中，当工艺例如气化或热解的压力接近大气压时，蒸汽的压力为1巴-5巴，在一种实施例中为2巴-5巴。在一种实施例中，蒸汽包括水蒸气，并且蒸汽的温度为130℃-190℃。在一种实施例中，当将蒸汽供给至气动送料部件时，蒸汽的温度为130℃-190℃，在一种实施例中为140℃-185℃，在一种实施例中为150℃-180℃。在一种实施例中，当压力为1-5巴的蒸汽被供应至气动送料部件时，蒸汽的温度为130-190℃，在一种实施例中为140℃-185℃，在一种实施例中为150℃-180℃。在一种实施例中，蒸汽的压力比蒸汽所供到应的工艺(例如气化器、热解反应器或燃烧器)中的压力高1巴-5巴。在一种实施例中，诸如气化器、热解反应器或燃烧器的工艺中的压力接近大气压，并且蒸汽的压力比工艺中的压力高2巴-5巴，在一种实施例中高1-5巴。

在一种实施例中，气动载体材料(3)包括含氧的气体。含氧的气体至少包括氧气。此外，含氧的气体还可以包含其他组分。于是，布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件包括至少一个气体入口，以便将含氧的气体供应至气动送料部件中的含塑料的原料，用于形成含塑料的原料和包括含氧的气体的气动载体材料的混合物。在一种实施例中，当含氧的气体被供应至气动送料部件时，含氧的气体处于室温。在一种实施例中，含氧的气体的温度低于40℃，在一种实施例中低于30℃。

在一种实施例中，气动载体材料(3)包括甲烷。

在一种实施例中，当借助于送料器供给含塑料的原料(2)时，螺杆送料部件(1a)中的温度为10℃-100℃，优选地低于90℃，在一种实施例中低于80℃，在一种实施例中低于70℃，在一种实施例中低于50℃，并且在一种实施例中约为室温。在一种实施例中，螺杆送料部件中的温度低于60℃，在一种实施例中低于50℃。重要的是，在螺杆送料部件中，含塑料的原料中的塑料和聚合物组分不熔化。在一种实施例中，含塑料的原料的一些组分可以在螺杆送料部件中软化但不熔化。

在一种实施例中，当借助于送料器供给含塑料的原料(2)并且将蒸汽用作气动载体材料(3)时，气动送料部件(1b)中的温度低于160℃，在一种实施例中为120℃-160℃并且在一种实施例中为135℃-155℃。优选地，工艺条件布置为使得含塑料的原料中的塑料和聚合物组分在气动送料部件中不熔化。在一种实施例中，含塑料的原料的一些组分可以稍微熔化，但含塑料的原料作为整体不熔化。在一种实施例中，当借助于送料器供给含塑料的原料时，并且尤其是如果使用含氧的气体作为气动载体材料时，在气动送料部件中的温度低于90℃，在一种实施例中低于70℃，在一种实施例中低于60℃，并且在一种实施例中低于50℃。

在此上下文中，混合物是指源自原料(2)和气动载体材料(3)的任意的混合物。含塑料的原料与气动载体材料的比例可以变化。优选地，可以基于含塑料的原料的供给速度、反应器(诸如气化器、热解反应器或燃烧器)的构造、反应器中的流化参数、流化气体的量和/或流化气体的供给速度来选择含塑料的原料与气动载体材料的比例和/或气动载体材料(诸如蒸汽)的量。在一种实施例中，混合物中的蒸汽的量被选择成使得蒸汽的量低于反应器(诸如气化器或热解反应器)中的流化气体的30vol-％(体积百分比)。

在一种实施例中，送料器(1)包括至少一个气锁，气锁设置有至少一个设备，例如设置有至少一个旋转阀(7)、气密旋转阀或其他合适的设备，以防止蒸汽在相反方向上流动。在一种实施例中，送料器包括不止一个气锁。气锁可以是任何的气锁、气阱、气封等。

在一种实施例中，螺杆送料部件(1b)包括至少一个冷却装置(8、9)，以便将螺杆送料部件中的温度保持在含塑料的原料(2)的熔化温度以下。在一种实施例中，螺杆送料部件包括作为冷却装置的至少一个外部水套(8)。在一种实施例中，螺杆送料部件包括作为冷却装置的至少一个冷却螺杆(9)，例如螺杆的水冷轴。在一种实施例中，在螺杆送料部件(1a)中冷却含塑料的原料(2)以将温度保持在含塑料的原料的熔化温度以下。

在一种实施例中，气动送料部件(1b)包括至少一个气动载体材料供给装置，例如蒸汽供给装置。在一种实施例中，气动送料部件包括不止一个入口，用于将气动载体材料(诸如蒸汽或含氧的气体)供应至气动送料部件中。在一种实施例中，气动送料部件包括蒸汽供给系统，其中蒸汽的温度为130℃-190℃，在一种实施例中为140℃-180℃。在一种实施例中，气动载体材料(诸如蒸汽或含氧的气体)经由不止一个入口被供应至气动送料部件中。在一种实施例中，气动送料部件包括用于冷却气动送料部件中的含塑料的原料的至少一个附加的冷却装置(10)。在一种实施例中，气动送料部件包括用于冷却气动送料部件中的含塑料的原料的至少一个冷却水套。在一种实施例中，气动送料部件中的含塑料的原料被冷却，以将温度保持在含塑料的原料的熔化温度以下。在一种实施例中，气动送料部件(1b)的长度为0.5m-1m。优选地，螺杆送料部件(1a)的螺杆(6)在气动载体材料(3)的供应部(例如气动载体材料的入口)之前终止，或者在气动送料部件(1b)之前终止。在一种实施例中，螺杆的端部被布置在气动送料部件之前，例如距离气化器、热解反应器或燃烧器的壁0.5m-1.0m。

优选地，气动载体材料(3)用作气动气体，并且含塑料的原料(2)从气动送料部件气动地被供给至气化器、热解反应器或燃烧器，例如供给至床中，诸如供给至流化床中。在一种实施例中，蒸汽用作气动气体，并且利用蒸汽气动地供给含塑料的原料。在一种实施例中，气动载体材料，例如蒸汽，将含塑料的原料输送至气化器、热解反应器或燃烧器的床中。在一种实施例中，蒸汽将含塑料的原料输送至鼓泡流化床气化器的流化床中。在一种实施例中，蒸汽将含塑料的原料输送至循环流化床气化器的流化床中。在一种实施例中，蒸汽将含塑料的原料输送至流化床热解反应器的流化床中。在一种实施例中，送料器布置为将含塑料的原料(即，含塑料的原料和气动载体材料的混合物)从气动送料部件供给至气化器、热解反应器或燃烧器的床中。

在一种实施例中，送料器(1)与气化器(4)、热解反应器或燃烧器集成。在一种实施例中，送料器与气化器或热解反应器集成，其中，优选在送料器和气化器或热解反应器之间没有任何间隙，并且送料器布置为将含塑料的原料(2)供给至气化器或热解反应器。在一种实施例中，将含塑料的原料供给至气化器或热解反应器，使得蒸汽将含塑料的原料输送至气化器或热解反应器的流化床中。在一种实施例中，将含塑料的原料供给至气化器或热解反应器的床材料中。

在一种实施例中，工艺布置包括至少一个送料器和至少一个气化器、热解反应器或燃烧器。在一种实施例中，工艺布置包括至少一个送料器和至少一个气化器。在一种实施例中，工艺布置包括至少一个送料器和至少一个热解反应器。在一种实施例中，工艺布置包括至少一个送料器和至少一个燃烧器。在一种实施例中，工艺布置包括不止一个送料器。在一种实施例中，工艺布置包括至少两个送料器，例如两个或更多个送料器或并行的送料器，这些送料器用于在至少两个供给点或经由至少两个供给入口将含塑料的原料供给至反应器，例如气化器、热解反应器或燃烧器。在一种实施例中，工艺布置包括至少一个供给入口，用于将含塑料的原料供应至气化器、热解反应器或燃烧器。供给入口可以是本身已知的任何合适的入口，例如管、端口等。

在此上下文中，在气化器中的气化是指任何气化过程。在一种实施例中，气化通过蒸汽来执行。在此上下文中，气化是将含塑料的原料转化成气化产物的过程，例如烃(诸如烯烃)。这通过在合适的温度下，优选用受控量的蒸汽处理原料来实现。

在一种实施例中，气化包括至少一个气化器。在一种实施例中，气化器中的温度超过650℃，在一种实施例中超过700℃，例如为700℃-750℃。在一种实施例中，在气化器中在预定压力下，例如在大气压下执行处理。在一种实施例中，气化器是流化床气化器。在一种实施例中，气化器是鼓泡流化床气化器。在一种实施例中，气化器是循环流化床气化器。任何合适的床材料都可以用作流化床中的流体化材料。在一种实施例中，气化是含塑料的原料的蒸汽吹制气化。

在此上下文中，热解反应器中的热解是指任何热解过程。在一种实施例中，热解通过蒸汽来执行。在此上下文中，热解是将含塑料的原料转化为热解产物的过程。这通过在合适的温度下处理原料材料来实现。

在一种实施例中，热解包括至少一个热解反应器。在一种实施例中，在热解中温度超过400℃，例如为400℃-700℃，在一种实施例中为500℃-650℃。在一种实施例中，在热解反应器中在预定压力下，例如在大气压下执行处理。在一种实施例中，热解反应器是流化床反应器。任何合适的床材料都可以在流化床中用作流体化材料。

送料器、工艺布置和方法可以作为连续过程来操作。

在一种实施例中，送料器用于由含塑料的原料生产烃，例如轻质烃，烯烃，例如乙烯、丙烯和丁二烯，以及其他烃，例如苯(bentzene)和甲苯，或其他化合物，或它们的组合。产物，例如烃馏分，可以原样使用，或者可以被供应给例如聚合过程、氧化过程、卤化过程、烷基化过程或其他化学过程，或者供应至塑料的生产。例如，乙烯和丙烯是塑料产品、石化产品和化学品的基础材料。

利用本发明，可以容易并且有效地将含塑料的原料供给至期望的设备或工艺，因此，可以容易并且有效地利用含塑料的原料。送料器和方法提供了容易地、能量和成本有效地供给含塑料的原料的可能性。当螺杆送料部件和气动送料部件被组合以形成组合的送料器时，螺杆不会由于工艺设备(诸如气化器、热解反应器或燃烧器)的作用而升温，并且可以避免热的螺杆与含塑料的材料之间的接触。此外，在本发明的工艺中，可以在不将材料造粒的情况下将含塑料的原料供给至工艺装置。替代地，可以借助于本发明的送料器将被造粒的材料供给至工艺装置。

本发明提供了一种工业上适用的、简单且经济的方法，以供给含塑料的原料。送料器和方法在与生产工艺相关联的情况下容易并且简单地实现。

此外，通过本发明可以改进含塑料的废料的回收利用。

示例

图1和图2展示了用于由含塑料的废料连续地供给和生产烃的送料器和工艺布置。

送料器(1)与气化器(4)集成，其中在送料器和气化器之间没有任何间隙，并且送料器布置为将作为含塑料的原料(2)的含塑料的废料供给至气化器(4)。

图1的送料器(1)包括螺杆送料部件(1a)和气动送料部件(1b)，以便形成组合的送料器。在螺杆送料部件(1a)之后是气动送料部件(1b)。螺杆送料部件包括用于将含塑料的废料(2)传送至气动送料部件(1b)的至少一个螺杆(6)，以及外部水套(8)和冷却螺杆(9)，例如螺杆的水冷却轴，它们作为用于冷却螺杆送料部件中的含塑料的废料的冷却装置。布置在螺杆送料部件之后的气动送料部件包括至少一个入口，用于将作为气动载体材料(3)的蒸汽供应给气动送料部件(1b)中的含塑料的废料，用于形成含塑料的废料和蒸汽的混合物。

送料器(1)包括至少一个气锁，气锁设置有至少一个旋转阀(7)。在螺杆送料部件(1a)之前，含塑料的废料(2)经过旋转阀(7)或两个旋转阀，以便形成气锁，用于禁止蒸汽(3)流向螺杆方向。

当蒸汽被供应至气动送料部件(1b)时，蒸汽(3)的温度为130℃-190℃，例如150℃-180℃。在螺杆送料部件(1a)中，当借助于送料器供给含塑料的原料(2)时，温度优选低于60℃或低于50℃。重要的是，在螺杆送料部件中，含塑料的原料中的塑料和聚合物组分不熔化。在气动送料部件(1b)中，当借助于送料器供给含塑料的原料(2)并且使用蒸汽作为气动载体材料(3)时，温度可以是135℃-155℃。优选地，工艺条件布置为使得含塑料的原料中的塑料和聚合物组分在气动送料部件中不熔化。气动送料部件可以包括至少一个附加的冷却装置(10)，例如冷却水套，用于冷却气动送料部件中的含塑料的原料。

在图1的送料器中，气动送料部件(1b)的长度为0.5m-1m。螺杆送料部件(1a)的螺杆(6)在蒸汽(3)的入口前终止。因此，螺杆(6)的端部布置为距离气化器(4)的壁0.5m-1.0m。蒸汽用作气动气体，最后的0.5 -1.0被气动地供给。蒸汽将含塑料的废料输送至气化器(4)的流化床(5)中。

蒸汽(3)可以经由不止一个入口被供应至气动送料部件(1b)中。

图2的工艺布置包括鼓泡流化床气化器(4)，在鼓泡流化床气化器中，含塑料的废料(2)在低温下，例如在700℃-730℃下气化，用于形成产物(11)。工艺布置包括根据图1的送料器(1)，其中蒸汽(3)用作气动气体。含塑料的废料和蒸汽的混合物被供给至气化器(4)的鼓泡流化床中。包括例如乙烯和/或丙烯的产物从气化器中被排出。可以将产物供应至用于精制或升级产物的所期望的工艺步骤或装置。

在这些示例中使用的工艺的装置和设备本身是本领域已知的，因此在本文中不再对它们进行更详细的描述。

送料器和方法适用于将不同的含塑料的原料供给至期望的工艺的不同的实施例。此外，送料器和工艺布置适用于由不同的含塑料的原料生产烃的不同的实施例。

本发明不仅仅限于上面提到的例子；相反，在由权利要求限定的本发明构思的范围内，许多变型是可行的。