利用废塑料生产α高级烯烃 一种利用废塑料生产α高级烯烃方法,属于化工环保技术类。
α高级烯烃是一种用途广泛的重要化工原料,可用于生产可生物降解的高效表面活性剂,以及合成α烯烃润滑油、增塑剂、矿石浮选剂等等。目前世界上生产α高级烯烃工业方法主要有乙烯聚合法和石蜡裂解法两种。乙烯聚合法工艺复杂,投资大,产品纯度高。石蜡裂解法投资较少,但存在脱残蜡困难,物料停留时间长,烃分压高,热损耗大,易发生结焦等问题,造成产品纯度较低,成本高。国内目前主要采用石蜡裂解法,如燕山石化公司曙光化工厂等。
本发明的目的是研究开发的一项废塑料高价值环保处理方法,以彻底解决一部分“白色污染”的危害,变废为宝。同时也为α烯烃的生产开辟一条新的途径和方法。
本发明利用的废塑料主要为聚乙烯、聚丙烯等塑料,在通用塑料中占第一大类,其所产生的废弃塑料的也最多。根据高分子材料的裂解原理,分子量越高越不稳定,因而高分子塑料比低分子石蜡更容易裂解,裂解更完全,残留物极少,裂解工艺更简单容易控制。聚乙烯、聚丙烯裂解反应的方程式为:
聚乙烯:
聚丙烯:
生产α高级烯烃的工艺要求停留时间短,烃分压低,以免发生支链化芳构化。因此本发明采用工艺方案为:首先将废塑料在200℃左右加热溶解,溶液为少量的α高级烯烃,溶解后导入催化裂解炉,釜内温度400~500℃,并在釜底通入适量的水蒸气,一方面起搅拌作用,一方面可降低α烯烃分压,使废塑料溶液充分裂解汽化,气体在釜内催化剂的作用下进一步裂解,转化为C1~C18的α烯烃。裂解气迅速导出后经过急冷、分馏、冷却后得到液态的α高级烯烃。分馏后地残余液送回溶解釜作溶剂用,不凝气体经压缩后作燃料储存。本发明与现有技术相比具有以下特点:
1. 与废塑料制燃油类技术比,产品α高级烯烃价值更高。
2. 工艺及设备简单,工艺条件易于控制,投资少。
3. 反应速度快,转化率高达70%以上,热效率高,成本低。
4. 与传统工业生产α高级烯烃相比本发明采用废塑料作原料,来源广,价格低,节约了大量资源,彻底解决了大部分白色污染,社会环保价值高。
5. 全封闭式生产,生产过程无有害三废排放,是一项绿色工程。
本发明生产工艺流程见附图一所示。工艺流程简述如下:首先将废料破碎后在溶解釜1中与30~50%的溶剂油(α高级烯烃)混合,加热搅拌至150~200℃溶解,其所产生的固体残渣定期的排除燃烧,溶解釜1为带锚式搅拌器的化工反应釜。溶液通入裂解炉2进行催化裂解。
裂解炉2结构见附图图二所示,炉为圆柱型结构,①为温度计套管。②为烟囱。③为烟囱阀门,用于控制温度。④为侧壁烟道。⑤为耐火保温层包围整个裂解炉。⑥为外壁。⑦为进料管及喷头,外露部分由保温层包起。⑧为隔火墙,上面开有火门。⑨为水蒸汽加入管,其末端为一排加汽孔。⑩为炉膛。为炉桥及炉渣口。为底座。为排渣口。为催化剂固定床支架。为催化剂固定床,它由五层不锈钢丝网上下串联而成,网孔直径3~4mm,上下间距为30~50mm,每层网下面固定一片钢筋做的伞状骨架,骨架固定在一根中轴上,中轴底部底层骨架置于催化剂固定床支架上。
为顶部保温层。为压力表。为出料口及顶盖板,盖板上可安装出料管,顶盖板外及一部分出料管外用保温材料包起。
在催化剂固定床不锈钢网上均匀放置5mm~8mm直径的颗粒状催化剂I,放置厚度为10~20mm催化剂I主要成分为ALSIO3,失效后可将催化剂固定床取出重新更换催化剂。裂解炉的控制条件为:保持釜内温度450~500℃,在加料的同时由釜底通过蒸汽加入管通入400~450℃,0.1~0.5MPa的过热水蒸气,加入量为原料体积的50~100%,使原料液全部汽化,气体在催化剂的作用下进一步裂解为C1~C18的α烯烃。裂解炉的出口压力控制在0.04~0.06MPa,出口温度控制在400~450℃,裂解炉2出口压力由压缩机7控制。裂解炉2所产生的固体残渣定期排除燃烧。裂解气从裂解炉2导出后,经过在线换热器3急冷至250~300℃,再进入分馏塔4分馏,塔顶出口温度为320℃,塔底温度为350℃,采用蒸汽盘管加热再沸,塔顶馏份为C1~C18粗α烯烃及水,通入冷却器5冷却至20~30℃,塔底残液打回溶解釜1作溶剂用。冷却后的产物进入气液分离器6分离出气体经气体压缩机7压缩储存,分离得到的液体即为C5~C18α高级烯烃,其中α烯烃占80~90%,烷烃占5-10%,其它烃类、酯类等占5~10%总体转化率为70%以上。
本发明工艺生产实例:采用废聚丙烯塑料30kg与10kgα高级烯烃混合加热至150~200℃溶解,溶液进入催化裂解炉,与过热水蒸气混合,催化裂解,控制裂解炉出口温度为450℃,压力为0.05MPa,裂解气经在线换热器急冷至250℃,进入分馏塔,塔底温度保持350℃,塔顶为320℃,收集塔顶馏份经过冷却器冷凝至室温25℃,冷凝分离后得到液体产物31.6kg,转化率为(31.6-10)/30*100%=72%,其中C5~C18α烯烃占80%,烷烃16%,芳烃2%,其它烃类、醇类、酯类等占2%,以上结果为中科院成都分院分析测试中心色质谱分析结果。