廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法技術

一種廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法，采用氧化鈣為催化劑，在裂解反應器中，聚苯乙烯催化裂解為以苯乙烯為主要組分的裂解氣，通過后續能量回收、激冷冷卻以及精餾分離獲得合格苯乙烯單體及其副產品。在350－500℃、0.005－0.02MPa下，裂解苯乙烯，回收率達到70－85％。本發明專利技術提供了一種解決廢棄聚苯乙烯環境污染和有效回收利用的工業化生產方法，經濟效益和社會效益顯著。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法
本專利技術涉及一種廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的方法。技術背景隨著塑料工業的飛速發展，塑料的使用量越來越大，但其回收利用卻很少。廢舊塑料的污染問題越來越引起世界各國的高度重視。聚苯乙烯是一種常見和用途比較廣泛的熱塑性塑料，產量在塑料中僅次于聚氯乙烯、聚乙烯居第三位。廣泛用于玩具、裝成材料、包裝和保溫材料等。聚苯乙烯在水和泥土中多年不腐爛，因此，聚苯乙烯的大量使用也帶來了廢舊聚苯乙烯污染。如果焚燒處理又會造成大氣污染。聚苯乙烯的二次使用質量也較差。因此催化裂解法分解廢棄聚苯乙烯為世界各國研究者所重視。美國專利5072068描述了間歇式裂解還原廢棄聚苯乙烯材料回收苯乙烯單體的方法，在此法中應用金屬氧化物為催化劑，同時在裂解器底部加入金屬添加物，當裂解器溫度達到250℃時，向裂解器中連續加入顆粒度為3-5mm的廢棄聚苯乙烯顆粒；然后繼續升溫，當溫度達到350℃時，引出裂解氣體；繼續升溫，并保持溫度于450-550℃，直到裂解器中聚苯乙烯完全被分解。當裂解后，裂解氣體進入負壓蒸餾釜，最終得到占加入原料量90％的蒸餾液。回收的苯乙烯占到加入原料量的70-75％。在此方法中，間歇式地裂解聚苯乙烯，裂解器反復的升溫降溫，使得過程的能耗大為增加，生產成本極高，也難以實現大規模工業化。另外，由于此方法需要加入固體催化劑，同時廢棄聚苯乙烯也含有少量固體雜質，同時裂解過程有少量焦生成，間歇式生產需要不斷的清除固體殘渣，既造成了環境污染，又大大增加了勞動強度。日本專利JP49099326揭示一種通過熱解聚苯乙烯制取苯乙烯單體的方-->法，在此方法中，通過向載有聚苯乙烯苯溶液的熱解反應器通入過熱蒸汽，在銅顆粒催化劑的作用下，在300℃熱解制苯乙烯單體。苯乙烯的收率達到58.35％。在此方法中，需要用大量的芳香族化合物作為溶解聚苯乙烯的溶劑，是十分昂貴的，也難以實現大規模工業化，另外苯乙烯的回收率也過低，使得回收過程缺乏經濟性。中國專利申請號94100072.9描述了采用錨式攪拌器和可升降式出料裝置的反應釜催化裂解制苯乙烯的方法，催化劑采用氧化鋅和三氧化二鐵和少量的稀土金屬氧化物，裂解液經真空精餾可以得到聚合級的苯乙烯單體。苯乙烯的回收率可以達到35-60％。在此方法中，苯乙烯的回收率也過低，使得回收過程缺乏經濟性；用可升降式出料裝置間歇式生產，仍然需要不斷的清除固體殘渣，既造成了環境污染，又大大增加了勞動強度。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題是公開一種廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法，以克服現有技術存在的一系列缺陷。本專利技術的方法包括如下步驟：(1)將裂解原料--廢聚苯乙烯回收料或塊狀的廢棄聚苯乙烯粉碎為3-5mm的粒料，以氧化鈣為催化劑，按廢聚苯乙烯與氧化鈣質量比100∶0.5～100∶5的比例混合，在預熱器中加熱到150-250℃，達到軟化熔融狀態，然后進入裂解反應器，在裂解反應器中，熔融的聚苯乙烯液被進一步加熱至350-500℃，在此溫度和壓力為0.005-0.02MPa下，在催化劑的作用下，聚苯乙烯被裂解為苯乙烯為代表的低分子芳香烴類裂解氣。典型組成如下：苯1-3％，甲苯1-2％，乙苯1-2％，苯乙烯80-90％，α--甲基苯乙烯2-4％，苯乙烯多聚體和其他重組分少于5％，裂解反應熱由釜外側加熱裝置提供，裂解反應器5之所以采用液態進料，是因為液態進料裂解后的苯乙烯得率比固態進料的苯乙烯得率至少高1％；-->(2)裂解氣由裂解反應器上部出口進入預熱器，用于預熱聚苯乙烯粒料和催化劑，然后進入廢熱鍋爐回收余熱，進入激冷器，冷卻至低于40～70℃，以避開80-100℃苯乙烯極易自聚的溫度區域，被冷卻的裂解液被泵送至后續精餾分離單元；固體催化劑、廢棄聚苯乙烯中的固體雜質以及裂解過程中生成的焦，經裂解反應器底部排出裂解反應器，以氧化鈣為主要成分的固體排除物送至燃煤鍋爐回收熱能，同時氧化鈣作為燃煤的脫硫劑。(3)冷卻的裂解液送入精餾分離單元，采用常規的方法分別經初餾塔、苯乙烯塔、乙苯塔和苯、甲苯塔分離出苯乙烯及其副產品。本專利技術的廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法簡便，工程措施可靠、易于實施，苯乙烯單體回收率高，達到70-85％(以100％聚苯乙烯投料量計)，能量利用合理，裂解效率高，綜合技術經濟性能優越，特別適用于廢棄聚苯乙烯的大規模回收利用。本專利技術提供了一種解決廢棄聚苯乙烯環境污染和有效回收利用的方法，經濟效益和社會效益顯著。附圖說明圖1為本專利技術的流程圖。具體實施方式?參見圖1，本專利技術的方法包括如下步驟：(1)將裂解原料--廢聚苯乙烯回收料或塊狀的廢棄聚苯乙烯通過粉碎機1粉碎為3-5mm的粒料，以氧化鈣為催化劑，按廢聚苯乙烯與氧化鈣質量比100∶0.5～100∶5的比例混合，由輸送帶送入料斗2，通過星型加料器3，加入預熱器4，在預熱器4中加熱到150-250℃，達到軟化熔融狀態，然后進入裂解反應器5，在裂解反應器5中，熔融的聚苯乙烯液被進一步加熱至350-500℃，在此溫度和壓力為0.005-0.02MPa下，在催化劑的作用下，聚苯乙烯被裂解為苯乙烯為代表的低分子芳香烴類裂解氣；(2)裂解氣由裂解反應器5上部出口進入預熱器4，用于預熱聚苯乙-->烯粒料和催化劑，然后進入廢熱鍋爐6回收余熱，再進入激冷器8，冷卻至40～70℃，被冷卻的裂解液被泵送至后續精餾分離單元；固體催化劑、廢棄聚苯乙烯中的固體雜質以及裂解過程中生成的焦，經裂解反應器5底部排出裂解反應器；(3)冷卻的裂解液送入精餾分離單元，采用常規的方法分別經初餾塔10、苯乙烯塔11、乙苯塔12和苯、甲苯塔13分離出苯乙烯及其副產品。按照本專利技術，乙苯塔12塔頂的苯、甲苯液送入激冷器8，與廢熱鍋爐6回收余熱后的溫度為140～110℃裂解液混合，以冷卻裂解液；按照本專利技術優選的技術方案，由初餾塔10分離得到的塔釜料，主要是苯乙烯二聚體和三聚體以及其他重組分，被加入到裂解反應器5之中，以便進一步催化裂解為苯乙烯和其他低碳芳烴。???????????????????????????實施例1(1)將裂解原料--廢聚苯乙烯回收料或塊狀的廢棄聚苯乙烯通過粉碎機1粉碎為4mm的粒料，加入氧化鈣，按廢聚苯乙烯與氧化鈣質量比為100∶3的比例混合，由輸送帶送入料斗2，通過星型加料器3，每分鐘加料量為80克，加入預熱器4，在預熱器4中加熱到200℃，達到軟化熔融狀態，然后進入裂解反應器5，在裂解反應器5中，熔融的聚苯乙烯液被進一步加熱至425℃，壓力為0.011MPa下，聚苯乙烯被裂解為：苯3％，甲苯2％，乙苯2％，苯乙烯85％，α--甲基苯乙烯3％，苯乙烯多聚體和其他重組分為5％；(2)裂解氣由裂解反應器5上部出口進入預熱器4，用于預熱聚苯乙烯粒料和催化劑，然后進入廢熱鍋爐6回收余熱，再進入激冷器8，冷卻至70℃，被冷卻的裂解液被泵送至后續精餾分離單元；固體催化劑、廢棄聚苯乙烯中的固體雜質以及裂解過程中生成的焦，經裂解反應器5底部排出裂解反應器；-->(3)冷卻的裂解液送入精餾分離單元，采用常規的方法分別經初餾塔10、苯乙烯塔11、乙苯塔12和苯、甲苯塔13分離出苯乙烯及其副產品。乙苯塔12塔頂溫度為90℃的苯、甲苯液經冷卻至20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將廢聚苯乙烯回收料或塊狀的廢棄聚苯乙烯粉碎，以氧化鈣為催化劑，按廢聚苯乙烯與氧化鈣質量比100∶0.5～100∶5的比例混合，在預熱器中加熱到150-250℃，然后進入裂解反應器，在350-500℃，0.005-0.02Mpa的壓力下裂解；(2)裂解氣由裂解反應器上部出口進入預熱器，然后進入廢熱鍋爐回收余熱，進入激冷器，冷卻至低于40～70℃，被冷卻的裂解液被泵送至后續精餾分離單元；(3)冷卻的裂解液送入精餾分離單元，采用常規的方法分別經初餾塔、苯乙烯塔、乙苯塔和苯、甲苯塔分離出苯乙烯及其副產品。

【技術特征摘要】
1.一種廢聚苯乙烯催化裂解制苯乙烯的連續生產方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將廢聚苯乙烯回收料或塊狀的廢棄聚苯乙烯粉碎，以氧化鈣為催化劑，按廢聚苯乙烯與氧化鈣質量比100∶0.5～100∶5的比例混合，在預熱器中加熱到150-250℃，然后進入裂解反應器，在350-500℃，0.005-0.02Mpa的壓力下裂解；(2)裂解氣由裂解反應器上部出口進入預熱器，然后進入廢熱鍋爐回收余熱，進入激冷器，冷卻至低于40～70℃，被冷卻的裂解液被泵送至后續精餾分離單元；(3)冷卻的裂解液送入精餾分離單元，采用常規的方法分別經初餾塔、苯乙烯塔、乙苯塔和苯、甲苯塔分離出苯乙烯及其副產品。2.根據權利要求1所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐志剛，朱棟，魏亞非，
申請(專利權)人：徐志剛，常州東昊科技開發有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31