PL B1. Sposób wytwarzania ciekłych węglowodorów i instalacja do wytwarzania ciekłych węglowodorów

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C10G 1/10 ( ) C08J 11/10 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób wytwarzania ciekłych węglowodorów i instalacja do wytwarzania ciekłych węglowodorów (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/13 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/13 (73) Uprawniony z patentu: BIO TECHNOLOGY SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Police, PL (72) Twórca(y) wynalazku: SŁAWOMIR KOWNACKI, Szczecin, PL LECH HYS, Lublin, PL JANUSZ DUDZIŃSKI, Szczecin, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Cieniuch-Kokowicz

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ciekłych węglowodorów i instalacja do wytwarzania ciekłych węglowodorów z odpadów tworzyw sztucznych, zwłaszcza z odpadów poliolefinowych. Znanych jest wiele urządzeń i sposobów do ciągłego przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, w postaci instalacji zawierających reaktory o różnorodnej konstrukcji, w których prowadzi się proces tzw. krakingu. W wyniku tego procesu następuje rozerwanie wielocząsteczkowych łańcuchów polimerów na krótsze, uzyskując węglowodory o temperaturze wrzenia paliw silnikowych, tj. benzyn C, paliw dieslowych C oraz wyżej wrzących destylatów o temperaturze wrzenia powyżej 360 C, przy czym możliwe jest uzyskanie całkowitej konwersji polimerów otrzymując wówczas ponad 95% frakcji węglowodorów ciekłych i gazowych, a resztę stanowi pozostałość o konsystencji ciała stałego. Znany jest z opisu wynalazku Nr Pat układ do krakowania odpadowych tworzyw sztucznych zawiera reaktor rurowy w postaci co najmniej jednej rury, wyposażonej w przylegające do jej ścian mieszadło ślimakowe i połączonej wylotem z separatorem gaz-ciało stałe w postaci kolumny separacyjnej. Reaktor i kolumna separacyjna współpracują z sekcją ciągłego odbioru stałej pozostałości, wyposażoną w urządzenie zbierające, przylegające do ścianek kolumny separacyjnej i transporter ślimakowy odprowadzający materiał do zbiornika produktu stałego. Sposób krakowania stopionych tworzyw sztucznych prowadzony jest przy ciągłym mieszaniu i ciągłym usuwaniu ze strefy reakcji powstającego w procesie koksu oraz materiału stałego, w rurowym reaktorze zaopatrzonym w mieszadło ślimakowe. W rurach reaktora podgrzewa się wtłaczane do ich dolnej części stopione odpady z ewentualnym udziałem katalizatora do temperatury C i prowadzi się proces krakowania. Podczas którego intensywnie kontaktuje się masę reakcyjną z ogrzewanymi ściankami i jednocześnie zgarnia koks i odpad stały ze ścianek reaktora oraz transportuje do separacji. Separacje prowadzi się w temperaturze C w kolumnie separacyjnej, w której rozdziela się fazę parową od stałej i jednocześnie poddaje dalszemu krakowaniu pozostałość oraz zbiera ze ścianek materiał stały i usuwa ze strefy reakcji. Znany jest ze zgłoszonego opisu wynalazku Nr P sposób wytwarzania wysokowartościowych produktów węglowodorowych z odpadowych tworzyw sztucznych, w atmosferze gazu obojętnego. Odpady poddaje się w sposób ciągły do wytłaczarki i uplastycznia, a następnie depolimeryzuje w reaktorze termolizy, zaś pary produktów depolimeryzacji kierowane są do układu wstępnego rozdziału. Otrzymane frakcje poddawane są hydrorafinacji i kierowane są do węzła wtórnego rozdziału oraz węzła dodatkowych operacji wykańczalniczych. Wszystkie frakcje produktów poddawane są hydrorafinacji, katalitycznemu uwodornieniu i katalitycznemu hydroodsiarczaniu i następnie procesowi katalitycznego odwoskowania. Z opisu wynalazku Nr Pat znany jest sposób przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych metodą krakingu polegający na tym, że z zasobnika wprowadza się do kosza zasypowego wytłaczarki lub innego urządzenia podającego rozdrobnione tworzywo sztuczne wraz z katalizatorem krakingowym, które kieruje się do dolnej części reaktora, w którym w temperaturze C zachodzi kraking łańcuchów polimerycznych tworzywa i utworzenie węglowodorów lekkich, które kieruje się z reaktora do chłodnicy powietrznej, z której mieszanina parowo-cieczowa kierowana jest do separatora, a frakcje ciepłą zawraca się do krakingu w reaktorze, zaś fazę parową do chłodnicy wodnej. Fazę parową po kondensacji wprowadza się do separatora, gdzie faza gazowa kierowana jest do zbiornika gazu krakingowego, zaś frakcje ciekłą rozdziela się w kolumnie destylacyjnej na frakcję benzynową kierowana do zbiornika przeznaczonego na benzynę i olej napędowy kierowany również do odpowiedniego zbiornika. Reaktor do krakingu odpadowych tworzyw sztucznych ma w górnej części rurowy wymiennik, połączony z palnikami zasilanymi gazem lub olejem opałowym, zaś ponad wymiennikiem ciepła jest zainstalowane urządzenie pomiaru poziomu stopionego tworzywa w reaktorze. Z opisu wynalazku Nr WO znany jest sposób przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych metodą krakingu polegający na stopieniu tworzyw sztucznych przed wprowadzeniem ich do reaktora w temperaturze C i powtórnym wprowadzeniu frakcji niskowrzącej wydzielonej przez destylacje z produktów rozkładu do procesu krakingu w reaktorze. Celem wynalazku jest opracowanie sposobu prowadzenia procesu otrzymania produktu o optymalnych parametrach technicznych przy ograniczeniu zużycia energii, w tym elektrycznej.

3 PL B1 3 Istotą sposobu wytwarzania ciekłych węglowodorów z odpadów tworzyw sztucznych jest to, że odpady z tworzyw sztucznych poddaje się najpierw procesowi prasowania mechanicznego na prasie, następnie poddaje się procesowi dosuszania, po czym surowiec poddawany jest procesowi topienia w topielniku ogrzewanym palnikiem gazowym w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, a roztopiony surowiec przemieszcza się z topielnika transporterem śrubowym bezpośrednio do rurowego reaktora, w którym prowadzony jest proces termicznego krakingu I stopnia w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, po czym w komorze separatora prowadzi się proces rozdzielenia fazy ciekłej od fazy gazowej, a gazy palne, pary węglowodorów produktu i pary wosków poddawane są procesowi separacji w separatorze kolumnowym, zaś pary węglowodorów produktu poddawane są procesowi kondensacji poprzez chłodzenie zimnym powietrzem w komorze i następnie zimną wodą w komorze, po czym kondensat separowany jest od gazów palnych w separatorze i następnie magazynowany w zbiorniku, natomiast kondensat wosków i cząstki stałe po wyjściu z separatora poddane są procesowi krakingu II stopnia w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, w reaktorze i następnie separacji w separatorze, gdzie otrzymane ciekłe woski skierowane są do powietrznej chłodnicy, skąd poprowadzone są do procesu powtórnego topienia w topielniku, zaś odzyskane gorące powietrze poprowadzone jest do suszarki, natomiast cząstki stałe z separatora wyprowadzone są poza układ instalacji. Istotą instalacji do wytwarzania ciekłych węglowodorów z odpadów tworzyw sztucznych, według wynalazku jest to, że wyposażona jest w prasę mechaniczną i posiada rurowy transporter śr u- bowy połączony bezpośrednio z rurowym reaktorem oraz rurowy reaktor wyposażone w elektryczne grzałki ceramiczne opaskowe, o temperaturze elementu oporowego grzałki do 1100 C, korzystnie C, przy czym pomiędzy obu reaktorami usytuowana jest komora separacyjna do rozdzielania fazy gazowej i ciekłej zespolona z separatorem kolumnowym do rozdzielania par węglowodorów produktu i par wosków. Zaletą sposobu prowadzenia procesu według wynalazku jest otrzymanie produktu o optymalnych parametrach technicznych przy ograniczeniu zużycia energii, w tym elektrycznej. Instalacja do prowadzenia procesu według wynalazku odznacza się prostotą konstrukcji i zestawienia poszczególnych elementów tej instalacji pozwalającej na ograniczenie zużycia energii, w tym elektrycznej. Przedmiot wynalazku jest bliżej wyjaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku przedstawiającym instalację do wytwarzania ciekłych węglowodorów z odpadów tworzyw sztucznych, w schemacie ogólnym. P r z y k ł a d Zgodnie z wynalazkiem odpady z tworzyw sztucznych termoplastycznych poddawane są najpierw procesowi mechanicznego prasowania na prasie 1, w celu usunięcia maksymalnej ilości wody, a następnie poddawane procesowi suszenia strumieniami gorącego powietrza w suszarce 2, po czym surowiec poddawany jest procesowi topienia w topielniku 3 ogrzewanym palnikiem gazowym 4 w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C. Roztopiony surowiec przemieszcza się z topielnika 3 transporterem śrubowym 5 bezpośrednio do rurowego reaktora 6, w którym prowadzony jest proces krakingu I stopnia. Zarówno transporter śrubowy 5 jak i reaktor 6 wyposażone są w elektryczne, opaskowe grzałki ceramiczne 7 o temperaturze elementu oporowego grzałki do 1100 C, korzystnie C. W reaktorze 6 prowadzi się proces krakingu termicznego w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C. W komorze separatora 8 prowadzi się proces rozdzielenia fazy ciekłej od fazy gazowej, a gazy palne, pary węglowodorów produktu i pary wosków poddawane są procesowi separacji w separatorze kolumnowym 9, zaś pary węglowodorów produktu poddawane są procesowi kondensacji poprzez chłodzenie zimnym powietrzem w komorze 10 i następnie zimną wodą w komorze 11, po czym kondensat separowany jest od gazów palnych w separatorze 13 i następnie magazynowany w zbiorniku 14, natomiast kondensat wosków i cząstki stałe po wyjściu z separatora 8 poddane są procesowi krakingu II stopnia w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, w reaktorze 12 i następnie separacji w separatorze 15, gdzie otrzymane ciekłe woski skierowane są do powietrznej chłodnicy 16, skąd poprowadzone są do procesu powtórnego topienia w topielniku 3, zaś odzyskane gorące powietrze poprowadzone jest do suszarki 2, natomiast cząstki stałe z separatora 15 wyprowadzone są poza układ instalacji.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania ciekłych węglowodorów prowadzony w atmosferze gazów obojętnych, gdzie odpady z tworzyw sztucznych rozdrabnia się, zagęszcza, suszy, prowadzi proces krakowania termicznego, rozdziela się fazę gazową, ciekłą i stałą, znamienny tym, że odpady z tworzyw sztucznych poddaje się najpierw procesowi prasowania mechanicznego na prasie (1), następnie poddaje się procesowi dosuszania w suszarce (2), po czym surowiec poddawany jest procesowi topienia w topielniku (3) ogrzewanym palnikiem gazowym (4) w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, a roztopiony surowiec przemieszcza się z topielnika (3) transporterem śrubowym (5) bezpośrednio do rurowego reaktora (6), w którym prowadzony jest proces termicznego krakingu I stopnia w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, po czym w komorze separatora (8) prowadzi się proces rozdzielenia fazy ciekłej od fazy gazowej, a gazy palne, pary węglowodorów produktu i pary wosków poddawane są procesowi separacji w separatorze kolumnowym (9), zaś pary węglowodorów produktu poddawane są dwuetapowemu procesowi kondensacji poprzez chłodzenie zimnym powietrzem w komorze (10) i następnie zimną wodą w komorze (11), po czym kondensat separowany jest od gazów palnych w separatorze (13) i następnie magazynowany w zbiorniku (14), natomiast kondensat wosków i cząstki stałe po wyjściu z separatora (8) poddane są procesowi krakingu II stopnia w temperaturze C, korzystnie w temperaturze C, w reaktorze (12) i następnie separacji w separatorze (15), gdzie otrzymane ciekłe woski skierowane są do powietrznej chłodnicy (16), skąd poprowadzone są do procesu powtórnego topienia w topielniku (3), zaś odzyskane gorące powietrze poprowadzone jest do suszarki (2), natomiast cząstki stałe z separatora (15) wyprowadzone są poza układ instalacji. 2. Instalacja do wytwarzania ciekłych węglowodorów, z odpadów tworzyw sztucznych, zawierająca podajniki surowca i roztopionego produktu, reaktor do prowadzenia procesu krakingu, separatory, komory kondensacyjne oraz zespoły do usuwania zanieczyszczeń, znamienna tym, że wyposażona jest w prasę mechaniczną (1) i posiada rurowy transporter śrubowy (5) połączony bezpośrednio z rurowym reaktorem (6) oraz rurowy reaktor (12) wyposażone w elektryczne grzałki ceramiczne (7) opaskowe, o temperaturze elementu oporowego grzałki do 1100 C, korzystnie C, przy czym pomiędzy obu reaktorami usytuowana jest komora separacyjna (8) do rozdzielania fazy gazowej i ciekłej zespolona z separatorem kolumnowym (9) do rozdzielania par węglowodorów produktu i par wosków.

5 PL B1 5 Rysunek

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)