[发明专利]一种聚烯烃废塑料自放热相变热裂解工艺

说明书

本发明涉及废塑料回收利用技术领域，具体公开了一种聚烯烃废塑料自放热相变热裂解工艺，包括以下步骤：将聚烯烃废塑料置于高压反应器中，并通入惰性气体置换出所述高压反应器内的空气；向所述高压反应器内输入相建构剂，所述相建构剂包括初始压力值大于0.5MPa的惰性气体和/或沸点低于125℃的烃类液体；将所述高压反应器加热至340‑380℃并使所述高压反应器内压力值为2‑6MPa，所述聚烯烃废塑料进行自放热相变热裂解反应，得热裂解产物。通过建立特定相态条件，实现聚烯烃废塑料长链烃的自放热相变，使热裂解反应温度大幅度提高，促进聚烯烃废塑料深度裂解，可显著降低热处理过程的能耗。

技术领域

本发明涉及废塑料回收利用技术领域，尤其涉及一种聚烯烃废塑料自放热相变热裂解工艺。

背景技术

据统计，截至2015年，全球塑料生产总量已达63亿吨；另有学者预测，目前塑料年产量增长率约4％，意味着将有更多的塑料废弃物产生；而统计数据表明，仅约9％的塑料废弃物被循环利用，12％经焚烧处理，79％流入陆地及海洋生态系统，最终危害包括人类在内各种生物的健康。焚烧处理虽然能够实现热能回收，但以目前废塑料全球年产量2.6亿吨计算，如果全部流向焚烧，潜在CO₂排放量，约为塑料质量的3倍，相当于全球碳排放总量的2％左右。此外，塑料经反复熔融再生后性能降低，因而机械回收技术不能作为消除白色污染的最终方式。

传统热裂解技术一般采用催化热解的工艺，该工艺存在过程温度高、反应时间长、产物附加值低的缺点，废塑料完全热转化为产物油至少要求430℃-550℃的温度条件。催化热解过程中催化剂与原料混合，废塑料热转化产生炭渣粘贴在催化剂表面，使催化剂易失活且难以回收重复使用，增加运行成本。因此，通过技术研发降低热处置过程能耗、提高产物附加值，开发一种利用自放热相变实现聚烯烃废塑料低能耗热裂解的装置及工艺具有重要意义。

发明内容

本发明提出一种聚烯烃废塑料自放热相变热裂解工艺，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种聚烯烃废塑料自放热相变热裂解工艺，包括以下步骤：

(1)将聚烯烃废塑料置于高压反应器中，并通入惰性气体置换出所述高压反应器内的空气；

(2)向所述高压反应器内输入相建构剂，所述相建构剂包括初始压力值大于0.5MPa的惰性气体和/或沸点低于125℃的烃类液体；

(3)将所述高压反应器加热至340-380℃并使所述高压反应器内压力值为2-6MPa，所述聚烯烃废塑料进行自放热相变热裂解反应，得热裂解产物。

本发明通过高压反应器内输入相建构剂，建立特定相态条件，实现聚烯烃废塑料长链烃的自放热相变，使聚烯烃废塑料热裂解反应温度大幅度提高，促进聚烯烃废塑料深度裂解，可显著降低聚烯烃废塑料热处理过程的能耗，并获得较低分子量分布的液态燃油和少量的其他燃气产物，且反应过程无需添加催化剂，不产生二次污染，是一种废塑料资源化利用的环境友好处理工艺。

具体地，首先，在高压反应器中通过惰性气体以转换出高压反应器内的空气，使热裂解反应在惰性环境下进行，以防止有氧条件下对热裂解反应产生干扰，从而降低聚烯烃废塑料液态燃油的转化率。

然后，建立特定相态条件，即在热裂解反应前向高压反应器内输入相建构剂，所述相建构剂包括初始压力大于0.5MPa的高压气体，所述高压气体包括惰性气体、小分子烃类气体、不对反应过程造成污染的气体中的至少一种，其中：不对反应过程造成污染的气体为不含O₂、CO₂等通过参与反应过程或直接使气液产物品质下降的气体，小分子烃类气体为碳原子数为1-6的烃类气体；所述相建构剂还包括沸点低于125℃的烃类液体，其在升温过程中转化为气体组分，从而在高温条件下建立高压氛围下聚合物及其热裂解中间产物长链烃的特定相态条件。