无污染废旧塑料柔性油化工艺设备诞生

  • 发布:2017/7/18 8:09:07
  • 来源:群英塑胶原料

根据7月16日消息,三河市福海特种设备制造有限公司研发出一套可实现无污染废旧塑料柔性油化的工艺设备。它的研发成功,破解了塑料垃圾处理的难题,实现了处理过程无污染,同时垃圾变能源,催生废旧塑料的更大价值,而且经过简单加工,98%的原料油都将成为供生产生活使用的柴油或汽油,油品质量达到国家标准。

在今年5月28日国务院发展研究中心“废塑料能源化利用研究”研讨会上,这套工艺得到了环保部固体废物管理中心、国家发改委、清华大学的专家认可。其中,中国工程院院士、清华大学化学科学与技术研究院院长金涌认为:“整套设备在工艺上独具匠心,构思巧妙。”

首创“柔性”工艺,出油率高达95%

废旧塑料变石油,相当于一个逆反应过程。

“塑料是石油中的烯烃类分子经过聚合反应生成的聚乙烯、聚丙烯等产品。”李勇说,让废旧塑料中已经聚合的大分子,在高温下进行裂解反应,分子链断裂,解聚成小分子,烯烃类小分子就可以转化为汽柴油。

虽然塑料油化的方向众所周知,在理论上也是可能的,但如何实现无污染、高出油率并实现工业化和连续性生产,成为急需破解的世界性难题。国内在这方面已经进行了30多年的研究,一直没有突破。

“难点在于,塑料油化是一整套系统设备,涉及炼油、机械制造、工业设计、自动化控制等多个专业,在具体试验过程中,一个工艺细节或设备参数的调整出现偏差,都将导致整个链条的紊乱,而且之前也没有任何经验可以借鉴。”李勇说。

令笔者意外的是,突破这项技术空白的福海公司,竟是三河市一家土生土长的民营企业。李勇从2010年开始研究塑料油化技术,在遍访中国石油大学、北京化工大学等地相关专家后,先后投入4000多万元,经过不断的试验总结,2013年6月在国内率先研制出这套设备。李勇将其命名为“无污染废旧塑料柔性油化工艺”。

为什么称为柔性?面对笔者的疑问,李勇说:“柔性是我自己给这套工艺起的名字,化工领域没有这个专业术语。”

李勇介绍,柔性工艺相比其他塑料油化技术,最直接的区别就是整个工艺流程从低中高三种温度,缓慢对废旧塑料进行裂解油化,而不是“土法炼油”中采取的高温迅速裂解反应,使塑料迅速气化。“此前的塑料油化工艺,化学反应剧烈,我们的工艺,化学反应柔和,所以叫柔性。”

废旧塑料变成汽柴油的过程大体包括:塑料破碎—低温解聚液化—固液分离干馏—高温加热浆液—催化裂解气化—冷凝分离—成品油。这套工艺于2013年11月通过了省工信厅的新产品新技术的鉴定验收,各项性能指标国内领先,可以实现批量生产。

“国内其他废旧塑料油化工艺,在整个工艺流程中难以对原料的反应温度进行低中高区间控制,反应温度大都在360℃—600℃之间,始终高位运行。”李勇解释,而柔性油化工艺通过合理控制温度、压力等反应条件,使废旧塑料在200℃—250℃就开始裂化反应,逐步过渡到高温,有步骤地对各类油品分类收集,避免了过度高温裂解产生的结焦、缩聚反应芳烃化,降低了原料的结焦率,减少了油品中杂质的含量。

“整套工艺不但有利于油品的产生,”李勇说,“而且出油率高,最高可达95%。”

破解“流体化”难题,将废旧塑料变财富

在福海公司塑料油化车间,废旧塑料进入进料口,经预处理后被传送带运到设备中最高的装置——加热炉内,然后自上而下经历热解反应釜、催化反应塔、分馏塔、冷却塔的处理,原料油从末端出口流出。

整套工艺流程看似水到渠成,但研发中却需破解一个个难题,废旧塑料流体化就是其中一项。

传统的废旧塑料油化利用一般有两种方法。最简单也是多数“土炼油”采用的方法是热裂解,把废旧塑料装进高温加热炉里进行热裂解,缺点是反应温度高、时间长,能耗大,排出大量废渣废气。另一种方法是催化裂解,将催化剂与废塑料混合在一起进行加热,反应快,能耗低,但油品杂质多。

“由于塑料是热的不良导体,采用这两种方法时,在高温炉内,紧贴炉膛内壁的塑料会迅速碳化,距离炉膛稍远一点的塑料还没有充分液化,塑料不能充**解,所以都会造成出油率低、油品质量差的问题。”李勇说,更重要的是这两种工艺设备都只能采用间歇式作业,不能进行工业化连续性生产,“也就是一炉塑料热解完之后,必须等炉凉了再加料,加料之前还要把炉膛内壁粘连的附着物清理干净。”

但柔性油化设备采用特殊的液态成浆工艺,通过合理控制化学反应条件,进行工艺流程的循环,使塑料在整个反应过程中全部实现液态的流体化。“液体化的塑料不容易造成管道的堵塞、不会在设备的内壁形成大量附着物,避免了因为清理设备只能间歇式作业的问题,大大提高了处理效率。”李勇说,目前这套设备日处理塑料垃圾量最高可达300吨。

为了实现废旧塑料的连续处理,他们还开发了“气压密实封闭进料口装置”,原料在向加热炉推进的同时,气泵随即对炉口进行密闭,“边推进边密闭,实现了整个工艺流程的全封闭连续作业。”

柔性油化工艺的突破为拓展能源开辟了新路径。李勇介绍,相比于原油提炼成汽柴油60%—70%的比例,塑料油化生产的原料油,有98%都可以提炼成汽柴油。“一吨塑料油化生产的汽柴油,相当于2.2吨原油。”

目前,发达国家废塑料能源化利用率在70%以上,而国内废旧塑料的回收利用率仅为22%,这意味着我国每年产生的3000多万吨废旧塑料被白白浪费掉,不仅浪费资源,而且污染环境。

“如果使用柔性油化工艺,这些塑料都将变为财富。”李勇算了一笔账:若该项技术实现产业化,全国每年利用废旧塑料可产出柴油2000多万吨,市场价达2000多亿元,相当于减少使用6000万吨原油来提炼柴油,等于全国每年进口原油的70%,比大庆油田当年出油量的峰值5500万吨还高,相当于为国家发现了一个新的“大庆油田”。“而且由于原材料广泛,这个‘油田’将遍布全国,既不污染环境,也不改变地质结构。”

采用密闭无氧化方式,处理过程近零污染

清澈透明,淡**,与加油站的汽油没什么两样。7月16日,在福海公司再生能源设备与工艺研究所,笔者见到了废旧塑料“变”成的汽油。

“经过石油化工科学研究院的检测分析,这种油品的闪点、密度、黏度、灰分等指标都高于国家标准。”李勇说,油品不仅质量高,而且整个生产过程近乎零污染。

在福海公司会议室,推开窗,笔者闻不到“土法炼油”那种刺鼻的气味,只能看到不远处运行中的加热炉顶部的一个烟囱冒出的淡淡白烟。

李勇介绍,目前我国废塑料处理的途径主要有填埋、焚烧、造粒等。填埋占用大量土地,产生二次污染;焚烧产生的有毒有害物质难以完全处理,污染环境;造粒需要清洁的塑料,原料需提前清洗,会浪费大量水资源。

“我们的柔性油化设备和工艺对于原材料的要求很低,就是再也不能回收利用的劣质塑料。所以相比其他处理方式,不占土地;原材料不用水洗,也没有废水排放;由于采用密闭、无氧化方式,经过低中高三种温度,有步骤地对塑料中可以转化成油品的部分进行了收集,真正做到了‘榨干吃净’,也基本没有废渣。整套密闭设备仅在加热炉设计有一个排放口,排放少量废气。可以实现了废旧塑料的环保、高效利用。”

李勇表示,福海公司的整套工艺设备已经通过了专业检测机构——北京市谱尼检测有限公司的检测,烟尘、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢的排放浓度分别为4.5mg/m3、28mg/m3、4mg/m3、0.34mg/m3,远低于国家标准。

今年底,福海公司将在三河市投资建成一条日处理100吨的零污染废旧塑料柔性油化工艺生产线。据了解,该生产线建成后可以率先解决廊坊地区的白色污染问题,甚至可以辐射周边,帮助处理京津的塑料垃圾。

关键词:

柔性油化工艺设备,废旧塑料

[责任编辑:张赞丽]

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