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废塑料热解油的连续精制方法及精制装置

文献发布时间:2024-04-18 20:01:30


废塑料热解油的连续精制方法及精制装置

技术领域

本发明涉及一种可使工艺问题最小化的废塑料热解油的连续精制方法及精制装置。

背景技术

废塑料是以石油为原料制备的,回收率低,大部分作为垃圾废弃处理。这些废弃物在自然状态下难以分解,并且造成诸多环境问题,例如在焚烧过程中产生大量的空气污染和危害物质等,正在成为社会问题。

塑料的最大问题是几乎没有生物降解性。塑料在自然环境中需要数百年的时间才能分解消失,在此过程中破碎变成微塑料,可能对生物造成各种问题,因此废塑料处理技术的重要性正在大幅增加。废塑料的再利用方法之一是通过热解将废塑料转化为油,并用这种油来代替现有的石油基油。

与由原油(Crude Oil)制备的油相比,废塑料热解油的氯或金属等杂质的含量高,因此不能直接用作汽油、柴油等高附加值燃料,需要经过精制工艺。

作为精制工艺的实例,正在进行在加氢处理催化剂下将油进行加氢处理后通过吸附剂吸附去除产物中包含的氯成分的精制工艺。

然而,当在加氢处理催化剂下使油与氢气反应时,与精制油一起生成的氯化氢等氯化合物和氮化合物反应生成铵盐(NH

此外,废塑料热解油是具有各种沸点和各种分子量分布的烃油的混合物,并且热解油的物理性能或特性根据所述沸点和分子量分布而发生变化。特别地,废塑料热解油具有高倾点,在常温下以蜡或固形物的状态存在,因此难以在精制工艺中运输或储存热解油,并且发生反应器或管道的堵塞等各种工艺问题。

为了解决上述问题,已知现有的通过催化剂将废塑料热解油进行低分子化的方法,但是热解油的闪点降低,因此在运输或储存时存在安全问题,并且产生大量的气体成分,因此存在热解油的回收率降低的问题。作为另一种方法,可以通过向热解油供应路径供应一定的热以使蜡或固形物熔融来进行反应,但由于零下天气、寒冬等外部温度的影响,难以实现均匀的热传递,因此存在无法期待一定效果的问题,并且存在蜡或固形物导致反应器或管道堵塞或者发生工艺问题的问题。此外,需要加热所有的管道、管件或反应器,因此需要大量的热能,并且在加热的状态下运输热解油在稳定性方面存在危险,而且存在在运输的最后时刻热解油再次固化的问题。

因此,需要一种在用于减少废塑料热解油的杂质和高质量化的精制工艺中可使工艺问题最小化的废塑料热解油的连续精制方法和精制装置。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于,提供一种可减少废塑料热解油的杂质且可解决高倾点引起的各种工艺问题的废塑料热解油的连续精制方法和精制装置。

技术方案

本发明提供一种废塑料热解油的连续精制方法,所述方法包括:第一步骤,将废塑料热解油引入到第一反应器中,并在弱酸位点催化剂下,在第一温度下进行异构脱蜡(isodewaxing,IDW)反应;第二步骤,将所述第一步骤的产物引入到第二反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第二温度下进行加氢处理以进行脱氯反应;以及第三步骤,将所述第二步骤的产物引入到第三反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第三温度下进行加氢处理以进行脱氮反应。

在一个具体实施方案中,所述废塑料热解油的倾点可以为10℃以上,所述废塑料热解油可以包含30重量%以上的沸点为180℃以上的C10以上的烃油和30体积%以上的烯烃。

在一个具体实施方案中,所述第一步骤的产物的倾点可以为-20℃至0℃。

在一个具体实施方案中,所述弱酸位点催化剂可以包含选自γ-Al

在一个具体实施方案中,所述弱酸位点催化剂至少可以具有如下特征:BET比表面积为200m

在一个具体实施方案中,所述第一温度可以为250-450℃。

在一个具体实施方案中,所述第一步骤可以在惰性气氛下在反应压力为5-70巴和气/油比(gas/oil ratio,GOR)为300至3000的条件下进行。

在一个具体实施方案中,通过第一步骤,废塑料热解油中的α-烯烃可以转化为内烯烃,此时的重量损失可以为5%以下。

在一个具体实施方案中,所述第二温度可以为100-300℃,所述第三温度可以为300-450℃。

在一个具体实施方案中,所述第二步骤和所述第三步骤的加氢处理时的反应压力可以小于100巴(bar)。

在一个具体实施方案中,所述第二步骤和所述第三步骤的加氢处理时的液时空速(LHSV)之比可以为1:0.1至1:0.8。

此外,本发明提供一种废塑料热解油的连续精制装置,所述装置包括:第一反应器,其中引入废塑料热解油,并在弱酸位点催化剂下,在第一温度下进行异构脱蜡(IDW)反应;第二反应器,其中从所述第一反应器引入流体和氢气,并在加氢处理催化剂下,在第二温度下进行加氢处理以进行脱氯反应;第三反应器,其中从所述第二反应器引入流体和氢气,并在加氢处理催化剂下,在第三温度下进行加氢处理以进行脱氮反应。

在一个具体实施方案中,所述第一反应器可以为填充有弱酸位点催化剂的固定床反应器(fixed bed reactor)。

在一个具体实施方案中,所述第二反应器和所述第三反应器可以为填充有加氢处理催化剂的固定床反应器。

有益效果

根据本发明的废塑料热解油的连续精制方法和精制装置可以使在热解油精制工艺中发生的工艺问题最小化,并且可以提高运行稳定性。

根据本发明的废塑料热解油的连续精制方法和精制装置可以使工艺问题最小化,同时可以有效地减少热解油中包含的氯和金属等杂质。

在根据本发明的废塑料热解油的连续精制方法和精制装置中,在不减少或改变废塑料热解油的分子量分布的情况下,仅通过诱导异构化反应,可以将倾点改善为0℃以下,并且可以生产具有优异的低温流动性的高附加值油。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个具体实施方案的包括第一反应器、第二反应器和第三反应器的废塑料热解油的连续精制装置的图。

具体实施方式

除非另有定义,否则本说明书中使用的技术术语和科学术语具有本领域技术人员通常理解的含义。

除非另有特别说明,否则本说明书中使用的术语的单数形式可以解释为包括复数形式。

本说明书中使用的数值范围包括下限值和上限值以及该范围内的所有值、在定义的范围的形式和宽度中逻辑推导出的增量、其中限定的所有值以及以彼此不同的形式限定的数值范围的上限和下限的所有可能的组合。除非另有特别定义,否则本说明书中由于实验误差或值的四舍五入而可能会产生的数值范围之外的值也包括在定义的数值范围内。

本说明书中提及的“包含/包括”是与“具备”、“含有”、“具有”、“特征在于”等表述具有等效含义的开放型记载,并不排除未进一步列出的要素、材料或工艺。

除非另有定义,否则本说明书中在没有特别说明的情况下使用的%的单位是指重量%,体积%的单位是指在1个大气压(atm)和25℃下的体积%。

除非另有定义,否则本说明书中在没有特别说明的情况下使用的ppm单位是指质量ppm。

本说明书中在没有特别说明的情况下使用的沸点(boiling point,bp)是指在1个大气压下的沸点。

本说明书中在没有特别说明的情况下使用的异构脱蜡(IDW)反应是指包括所有烯烃中的双键移位反应或结构异构化反应的反应。

在本发明中,“金属”包括所有元素状态或离子状态的金属和硅等类金属(metalloid)。

本发明提供一种废塑料热解油的连续精制方法,所述方法包括:第一步骤,将废塑料热解油引入到第一反应器中,并在弱酸位点催化剂下,在第一温度下进行异构脱蜡(IDW)反应;第二步骤,将所述第一步骤的产物引入到第二反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第二温度下进行加氢处理以进行脱氯反应;以及第三步骤,将所述第二步骤的产物引入到第三反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第三温度下进行加氢处理以进行脱氮反应。

通过在所述第一步骤的弱酸位点催化剂下的异构脱蜡(IDW)反应,可以将热解油的倾点改善为0℃以下,同时可以减少氯和金属等杂质,并且通过引入倾点改善为0℃以下的废塑料热解油作为所述第二步骤和第三步骤的原料,可以防止工艺问题,因此可以提高运行稳定性。此外,通过引入具有提高的低温性能的热解油,即使在比加氢处理工艺更温和的条件下进行,也可以有效地去除杂质,并且可以使工艺问题最小化。

此外,所述第一步骤至第三步骤可以连续进行,其中,在所述第一步骤中将废塑料热解油的倾点改善为0℃以下,并且在第二步骤中先去除氯之后在第三步骤中主要去除氮,从而使作为现有的加氢处理工艺的缺点的反应器中的铵盐(NH

具体地,所述废塑料热解油可以是将废塑料进行热解而生成的烃油混合物,其中,废塑料可以是与废合成树脂、废合成纤维、废合成橡胶、废乙烯基塑料等合成高分子化合物相关的固态或液态废弃物。在所述烃油混合物中,除了烃油之外,可以包含氯化合物、氮化合物、金属化合物等杂质,并且可以包含烃中结合有氯、氮或金属的化合物形式的杂质,并且可以包含烯烃形式的烃。

所述废塑料热解油可以包含各种杂质,例如可以包含300ppm以上的氮、30ppm以上的氯、30ppm以上的金属、20体积%以上的烯烃及1体积%以上的共轭二烯烃(Conjugateddiolefin)。在存在于所述废塑料热解油中的烃油混合物中,重石脑油(H-Naphtha)(~C8,沸点<150℃):煤油(Kero)(C9~C17,沸点为150-265℃)、LGO(C18~C20,沸点为265-340℃)和VGO/AR(C21~,沸点>340℃)可以为10:90至40:60的重量比或20:80至30:70的重量比,但所述杂质的含量或烃油的组成是作为一个实例提出的,所述废塑料热解油的组成并不必须限于此。

在本发明的一个实例中,所述废塑料热解油的倾点可以为10℃以上,所述废塑料热解油可以包含30重量%以上的沸点为180℃以上的C10以上的烃油和30体积%以上的烯烃。随着高沸点的烃油含量的增加,倾点也随之升高,具体地,当沸点为180℃以上的C10以上的烃油的含量为30重量%以上时,倾点为10℃以上,在常温下以固体形式存在,更具体地,当沸点为340℃以上的蜡(wax)所对应的烃油的含量为30重量%以上时,倾点升高至25℃以上。所述废塑料热解油中的烯烃大部分为α-烯烃(alpha-olefin),并且包括直链烃结构。在与倾点相关的低温性能中,低温性能根据烃结构而发生变化,例如,低温性能按照芳烃(Aromatic)>环烷烃(Naphthene)>支链烃(Branched hydrocarbon)>直链烃(Linearhydrocarbon)的顺序发生变化。废塑料热解油主要由直链烃组成,因此与具有相同的烃分布的普通原油相比,表现出相对差的低温性能。即,废塑料热解油由于其高倾点和高烯烃体积%而在常温下以固体形式存在,这在运输或工艺稳定性方面引发各种问题。

通过在弱酸位点催化剂下将所述废塑料热解油进行异构脱蜡(IDW)反应的第一步骤,可以改善与热解油的倾点相关的低温性能,并且可以减少氯和金属等杂质。通过在所述弱酸位点催化剂下进行异构脱蜡反应,废塑料热解油中的直链α-烯烃可以转化为直链内烯烃,并且可以改善与倾点相关的低温性能。以往,作为用于将原油等各种石油基油中的直链α-烯烃转化为直链内烯烃的催化剂,利用沸石(Zeolite)、粘土(Clay)等强酸位点催化剂,但废塑料热解油中包含过量的作为杂质的氮(N),这具有导致强酸位点催化剂的失活的致命问题。因此,在本发明中,通过利用弱酸位点催化剂,与现有的强酸位点催化剂不同,可以防止催化剂的失活,并且可以将倾点改善为0℃以下。此外,通过利用弱酸位点催化剂,可以减少热解油中包含的氯或金属等杂质。

在本发明的一个实例中,所述第一步骤的产物的倾点可以为-30℃至0℃。通过控制反应温度条件或其它条件,可以调节烯烃的双键移位程度和结构异构化程度,从而可以改善倾点。具体地,所述倾点可以为-25℃至0℃,更具体地,所述倾点可以为-20℃至0℃,但这只是作为一个实例提出的,并不必须限于此。

在本发明的一个实例中,所述弱酸位点催化剂可以包含选自γ-Al

在本发明的一个实例中,所述弱酸位点催化剂至少可以是BET比表面积为150m

所述弱酸位点催化剂可以改善与热解油的倾点相关的低温性能,同时弱酸位点催化剂吸附氯和金属等杂质,因此可以降低热解油中的氯或金属的含量。此外,第二步骤和第三步骤的加氢处理工艺可以稳定地进行而没有工艺问题,并且可以获得杂质的含量最小化的高质量的精制油。所述精制油的杂质含量极低,氯可以为5ppm(重量)以下,氮可以为10ppm(重量)以下,金属可以为10ppm(重量)以下。

吸附有氯和金属等杂质的弱酸位点催化剂可以通过300℃以上的高温下的烧结等热处理再生。根据一个实例,第一反应器可以由多个组成。可以通过一个第一反应器供应热解油以连续进行改善低温性能的第一步骤的工艺,经过一定时间后可以切换到另一个第一反应器并供应热解油以连续进行第一步骤的工艺。一个活性降低的第一反应器可以如上所述通过高温下的热处理再生,并且包含再生的弱酸位点催化剂的第一反应器可以再次被切换以进行第一步骤的工艺。

在本发明的一个实例中,所述第一温度可以为250-450℃。双键移位程度可以通过反应温度来调节,例如,随着反应温度升高至约250℃以上,双键的移位反应也增加,在约350℃以上时,结构异构化反应可以一起发生。此外,在约250℃以上时,可以有效地去除氯或金属,并且随着温度的升高,可以具有优异的去除氯或金属杂质的效果。在450℃以上的温度范围内,还会进一步发生裂解反应,裂解反应主要是指由催化剂引起的β位断裂(beta-scission)反应,因此存在分子量分布减少或发生变化的问题。具体地,所述第一温度可以为270-400℃,更具体地,所述第一温度可以为300-375℃。

在本发明的一个实例中,通过第一步骤,废塑料热解油中的α-烯烃转化为内烯烃或支链烯烃,此时的重量损失可以为5%以下。如上所述,在上述温度范围内,可以发生双键的移位反应或结构异构化反应,并且热解油中的α-烯烃可以转化为内烯烃。通过在上述温度范围内进行反应,可以抑制裂解反应等副反应,从而可以使分子量分布的减少或变化最小化,此时的重量损失(重量减量)可以为5%以下。具体地,所述重量损失可以为3重量%以下,更具体地,所述重量损失可以为2重量%以下。

在本发明的一个实例中,所述第一步骤可以在惰性气氛下在反应压力为5-70巴和气/油比(GOR)为100至3000的条件下进行。在70巴以上的高压条件下,反应活性降低,另一方面,在5巴以下的低反应压力下,可能会存在原料的损失,因此优选调节至适当的范围。所述异构脱蜡(IDW)反应可以在惰性气氛下进行,无需供应常规的骨架异构化反应中所需的氢气。惰性载气的流量是控制反应活性的因素之一,由于反应是通过催化剂与反应物之间的接触来进行,因此可以考虑保留时间(retention time)以控制反应。当惰性载气的流量增加时,催化剂与反应物之间的保留时间变短,因此双键的移位反应的发生相对较少,但骨架异构化、裂解等副反应的可能性相对降低。另一方面,当惰性载气的流量减少时,双键的移位反应的发生相对较多,但存在副反应引起的副产物的量也相对增加的可能性。特别地,当双键的移位反应温度高时,副反应的趋势可能会增加,因此优选将载气的流量调节至适当的范围。具体地,可以在所述反应压力为5-50巴(更具体为10-40巴)、所述GOR为400至2500(更具体为500至2000)的范围内进行。

在所述废塑料热解油的连续精制方法中,在所述第一步骤之后,通过第二步骤和第三步骤,可以有效地去除热解油中的氯和金属等杂质,其中,在所述第二步骤中,将所述第一步骤的产物引入到第二反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第二温度下进行加氢处理以进行脱氯反应,在所述第三步骤中,将所述第二步骤的产物引入到第三反应器中,并在加氢处理催化剂下,在第三温度下进行加氢处理以进行脱氮反应。如上所述,通过引入作为所述第一步骤的产物的倾点改善为0℃以下且减少杂质的废塑料热解油作为所述第二步骤和第三步骤的原料,可以使加氢处理工艺中的工艺问题最小化,并且可以提高运行稳定性。通过引入倾点改善为0℃以下的废塑料热解油,低温性能得到提高,因此即使在比加氢处理工艺更温和的条件下进行,也可以有效地去除杂质,并且精制装置可以长时间稳定地运行。

所述第二步骤和第三步骤的加氢处理时去除的各成分的种类可以取决于反应温度。所述第二步骤的加氢处理可以在第二温度下进行以主要去除氯,并且所述第三步骤的加氢处理可以在高于第二温度的第三温度下进行以主要去除氮。

所述第二步骤和第三步骤的加氢处理可以连续进行,其中,在第二步骤中先去除氯之后在第三步骤中主要去除氮,从而使反应器中的铵盐(NH

在本发明的一个实例中,所述第二温度可以超过100℃且低于300℃,所述第三温度可以超过300℃且低于450℃。当在上述第二温度的范围内进行加氢处理时,可以集中去除氯,而且还可以有效地去除烯烃。所述第二温度可以为120-250℃,更具体可以为150-230℃。当在上述第三温度的范围内进行加氢处理时,可以集中去除氮,而且还可以去除氯、硫、氧等其它杂质。所述第三温度具体可以为350-420℃,更具体可以为370-400℃。所述第二温度和所述第三温度之差可以为50-350℃,具体可以为50-280℃,更具体可以为50-200℃,但这只是一个例示,并不必须限于此。

具体地,所述第二步骤的加氢处理在第二温度下进行,因此可以从废塑料热解油中去除氯,并且可以一起去除一部分烯烃和金属杂质。在所述加氢处理催化剂下发生废塑料热解油的加氢反应,从废塑料热解油中去除大部分氯,并且生成氯化氢。此外,从废塑料热解油中去除一部分烯烃,并且去除其它金属杂质。由此,生成其它杂质被去除且包含脱氯的油、氯化氢和未反应的氢气的流体。

所述第三步骤的加氢处理在第三温度下进行,因此可以生成从所述流体中去除氮的精制油。所述流体中的氯化氢、未反应的氢气以及包含氮、氧、硫等的杂质可以全部被去除,在此过程中,可以生成包含氯化氢、氨、水蒸气、硫化氢等的混合气体。可以通过将所述混合气体进行排出来去除,并且可以通过从混合气体中进行气液分离来回收所述精制油。

在本发明的一个实例中,所述第二步骤和所述第三步骤的加氢处理时的反应压力可以小于100巴。在100巴以上的高压条件下,存在促进铵盐(NH

在本发明的一个实例中,所述第二步骤和所述第三步骤的加氢处理时的液时空速(LHSV)之比可以为1:0.1至1:0.8,具体可以为1:0.2至1:0.7,更具体可以为1:0.3至1:0.7。当满足该条件时,可以通过第二步骤和第三步骤的加氢处理有效地去除杂质,并且加氢处理催化剂的活性可以长期保持为高活性,而且具有提高工艺效率的效果。

所述加氢处理催化剂只要是进行废塑料热解油的烃油中添加氢的加氢反应的催化剂,则可以使用公知的各种种类的催化剂。作为一个具体的实例,加氢处理催化剂可以包含选自加氢脱硫催化剂、加氢脱氮催化剂、加氢脱氯催化剂及加氢脱金属催化剂等中的任一种或两种以上。这些催化剂在进行脱金属反应的同时根据上述温度等条件进行脱氮反应或脱氯反应。作为一个具体实施方案,所述催化剂可以包含具有加氢处理催化能力的活性金属,优选可以为载体上负载活性金属的催化剂。所述活性金属只要具有所需的催化能力即可,例如可以包含选自钼、镍等中的任一种以上。所述载体只要是可以负载活性金属的具有耐久性的载体即可,例如可以包含选自下述中的任一种或两种以上:包含选自硅、铝、锆、钠、锰及钛等中的任一种或两种以上的金属;所述金属的氧化物;以及包含选自炭黑、活性炭、石墨烯、碳纳米管及石墨等中的任一种或两种以上的碳基材料等。作为一个具体实施方案,所述加氢处理催化剂可以是载体上负载有包含相对于总重量的0.1-10重量%的镍和0.1-30重量%的钼的活性金属的催化剂。但是,这仅仅是一个例示,并不必须受限于此。

通过所述废塑料热解油的连续精制方法最终获得的精制油的杂质含量极低,例如,氯可以为5ppm(重量)以下,氮可以为10ppm(重量)以下,金属可以为10ppm(重量)以下,硫可以为10ppm(重量)以下,氧可以为0.1重量%以下,烯烃可以为10体积%以下,共轭二烯烃可以为0.2体积%以下。但是,这仅仅是一个例示,并不必须受限于此。

此外,本发明提供一种废塑料热解油的连续精制装置,所述装置包括:第一反应器,其中引入废塑料热解油,并在弱酸位点催化剂下,在第一温度下进行异构脱蜡(IDW)反应;第二反应器,其中从所述第一反应器引入流体和氢气,并在加氢处理催化剂下,在第二温度下进行加氢处理以生成去除氯的流体;第三反应器,其中从所述第二反应器引入流体和氢气,并在加氢处理催化剂下,在高于第二温度的第三温度下进行加氢处理以生成去除杂质的精制油。如图1所示,通过包括所述第一反应器、第二反应器和第三反应器的连续精制装置,可以将热解油的倾点改善为0℃以下,同时可以减少氯和金属等杂质,并且可以防止工艺问题,因此可以提高运行稳定性。

所述第一反应器可以为固定床反应器。固定床反应器具有生产性高的优点,并且可以以连续方式运行。所述第一反应器可以包括引入口,并且可以通过将废塑料热解油引入到填充有弱酸位点催化剂的所述固定床反应器中并调节反应条件来进行异构脱蜡反应。

可以将惰性载气供应到所述固定床反应器中。作为所述惰性载气,可以不受特别限制地选择并供应本技术领域已知的各种载气,例如氮气、氩气、氦气及它们的混合物等,具体地,可以供应氮气。

第一反应器可以由多个组成。多个第一反应器可以以并联方式设置,并且可以将作为进料的废塑料热解油供应到一个第一反应器中以进行改善低温性能的第一步骤的工艺。经过一定时间后可以切换到另一个第一反应器并供应作为进料的废塑料热解油以连续进行第一步骤的工艺。一个活性降低的第一反应器可以通过高温下的热处理再生,并且包含再生的弱酸位点催化剂的第一反应器可以再次被切换以连续进行第一步骤的工艺。

所述第一反应器通过第一管件与第二反应器连接,并且废塑料热解油通过所述第一管件从所述第一反应器引入到所述第二反应器中。由于第一反应器由多个组成,所述第一管件也可以由多个组成,并且随着第一反应器的切换,具有改善的低温性能的热解油通过结合在被切换到的第一反应器的第一管件连续引入到第二反应器中。

所述第二反应器中存在设有加氢处理催化剂的第二反应区域。废塑料热解油和氢气可以引入到所述反应区域,并且可以在第二温度下进行加氢处理,因此可以从废塑料热解油中去除氯,并且可以一起去除一部分烯烃和金属杂质。

所述第二反应器可以不具有单独的排气口,因此作为所述第二反应器的产物的包含脱氯的油、氯化氢和未反应的氢气的流体可以原样引入到第三反应器中。

所述第二反应器通过第二管件与第三反应器连接,并且产物通过所述第二管件从所述第二反应器引入到第三反应器中。

所述第三反应器中存在设有加氢处理催化剂的第三反应区域。流体和氢气可以从所述第二反应器引入到所述第三反应区域,并且可以在第三温度下进行加氢处理,因此可以从流体中去除杂质。

在所述第三反应器中,可以在第三反应区域的上部设置排出混合气体的排气口,并且可以在第三反应区域的下部设置排出去除杂质的精制油的排油口。在第三温度下加氢处理的流体中的混合气体通过排气口排出,从而可以生成去除杂质的精制油。

对所述废塑料热解油的连续精制装置未进一步说明的内容可以参考上述废塑料热解油的连续精制方法中描述的内容。

以下,通过实施例对本发明进行详细的说明,但这些只是更详细地进行说明,权利范围并不限定于下述实施例。

实施例1

作为废塑料热解油原料,准备含有1000ppm的氮(N)、700ppm的氯(Cl)、35ppm的金属(M)的高浓度杂质的烃油混合物。通过Simdsit分析确认了所述烃油混合物中包含20重量%的石脑油(Naphtha)(沸点<180℃,~C8)并包含28重量%的煤油(KERO)、16重量%的LGO、36重量%的VGO,通过Br Index分析确认了整体油中包含40体积%的总烯烃,并且倾点为37℃。

将废塑料热解油引入到第一反应器中进行异构脱蜡(IDW)反应。具体地,在第一反应器中引入6g的氧化铝催化剂(Saint Gobain Norpro公司的产品名SA6275),用玻璃棉(glass wool)堵住催化剂的上端部和下端部,用二氧化硅珠(silica bead)填充反应器的剩余部分,然后将热电偶(thermocouple)设置为与填充有催化剂的部分相接触。此时,作为氧化铝,使用具有260m

在5巴的N

将在所述第一反应器中形成的异构脱蜡(IDW)反应产物引入到第二反应器中后进行加氢处理。所述第二反应器的内部设置有加氢处理催化剂NiMo/γ-Al

将包含在所述第二反应器中生成的去除氯成分的废塑料热解油、氯化氢和未反应的氢气的流体引入到第三反应器中后进行加氢处理。

所述第三反应器的内部设置有与所述第二反应器的加氢处理催化剂相同的加氢处理催化剂,将流体和氢气分别引入到所述第三反应器的内部,在370℃、85巴、H

并且,存在于所述第三反应器的内部的包含氨、未被去除的微量的氯化氢、水、硫化氢、氢气等的混合气体通过所述第三反应器的排气口排出,去除杂质的精制油则通过所述第三反应器的排油口回收。

实施例2至实施例4

除了在实施例1中将各反应器的温度和压力以表1中记载的条件运行之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油。

实施例5

除了在实施例1中将第二反应器在160℃、85巴的条件下运行,并将第三反应器在320℃、90巴的条件下运行之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油。

实施例6

除了在实施例1中将第一反应器在500℃的条件下运行之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油。

实施例7

除了在实施例1中将第二反应器的反应条件设为与第三反应器相同之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油.

比较例1

除了在实施例1中引入所述第二反应器的废塑料热解油使用未进行异构脱蜡(IDW)反应的废塑料热解油之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油。

比较例2

除了在实施例1中使用强酸位点催化剂沸石作为所述异构脱蜡(IDW)反应催化剂之外,通过与实施例1相同的方法回收去除杂质的精制油。所述沸石催化剂使用将NH

评价例

通过Simidist和GC-MS分析了作为异构脱蜡(IDW)反应产物的废塑料热解油的倾点、双键移位反应的选择度以及是否发生副反应。此外,通过测量加氢反应之后的倾点来评价加氢反应对倾点的影响。

通过ICP和XRF分析法测量最终回收的废塑料热解油的氯(Cl)含量(ppm)和氮(N)含量(ppm)。

在连续运行精制装置以对废塑料热解油进行连续精制的同时,检查由于原料和反应物的固化导致的反应器的差压(DP)增加和堵塞所引起的工艺问题的发生频率,以此评价工艺稳定性。具体地,将所述连续精制装置连续运行30天的工艺重复5次,测量发生工艺问题的平均次数。当测量的平均值带小数点时,将该平均值四舍五入后表示。

将上述测量结果示于下表1中。

[表1]

倾点

废塑料热解油进料(feed)的倾点为37℃,倾点处于较高水平,但确认到通过实施例1的250℃的反应温度下的异构脱蜡反应,可以将倾点改善为8℃。此外,通过实施例2至实施例4可以确认,随着反应温度的增加,倾点趋于逐渐降低。可以确认,在骨架异构化反应开始的320℃的反应温度下的倾点为3℃,在伴随更活跃的骨架异构化反应和裂解反应的380℃和450℃的反应温度下,倾点分别显著降低至-7℃和-15℃。

此外,比较实施例1至实施例5的加氢处理工艺前/后的倾点时,确认到加氢处理工艺对热解油的倾点没有显著的影响。

重量减量

可以确认,在320℃以下,仅发生分子结构中的双键的移位,之后在320℃以上的反应温度区间内发生骨架异构化反应,导致2重量%的重量减量。可以确认,在380℃以后,发生裂解反应等副反应,导致重量减量逐渐增加,特别是在实施例6的500℃下,可以确认发生36重量%以上的重量减量,因此不优选。

氯和金属的含量/工艺问题的平均发生次数

在实施例1中,可以确认刚通过所述第一反应器后的废塑料热解油中的氯含量为663ppm,降低了一定水平。此外,在实施例2至实施例4中,可以确认随着在较高的温度下进行作为异构脱蜡工艺的第一步骤,氯减少效果增加,在实施例4中,在450℃下进行时,测量的氯含量为529ppm,可以确认通过所述异构脱蜡工艺,氯含量降低了约100ppm以上。

特别地,在实施例1至实施例5中,测量的刚通过第一反应器后的废塑料热解油中的金属含量均为2ppm以下,可以确认通过所述异构脱蜡工艺,大部分金属杂质降低至数ppm水平,并且可知去除金属的效果显著优异。另一方面,在比较例1的情况下,当省略异构脱蜡工艺时,可以确认氯和金属的含量完全没有降低,因此可以确认工艺问题的平均发生次数为12次,工艺问题的平均发生次数相对较多。

在实施例7的情况下,可以确认工艺问题的平均发生次数为9次,工艺问题的平均发生次数相对较多,其主要原因可能是第二反应器和第三反应器均在370℃和85巴的过度条件下进行加氢处理,从而由于铵盐(NH

在比较例2的情况下,可以确认由于使用强酸位点催化剂,导致发生催化剂的失活,因此工艺问题的平均发生次数为8次,与实施例1至实施例5相比,工艺问题的平均发生次数相对较多。

以上,对实施例和比较例进行了说明,但本发明并不限定于所述实施例,而是可以通过彼此不同的各种形式制备,本发明所属技术领域的技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下可以通过其它具体实施方案进行。因此,应理解为,以上说明的实施例在所有方面是例示性的而不是限定性的。

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