PL208516B1

PL208516B1 - Converter for processing plastic wastes

Info

Publication number: PL208516B1
Application number: PL381849A
Authority: PL
Inventors: Edward Jaroszewski; Józef Sarnecki
Original assignee: Sarnecki Jozef Przedsiębiorstwo Wielobranżowe Uni Tech
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2011-05-31
Also published as: PL381849A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest konwertor do ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, który umożliwia wytwarzanie półproduktu w postaci gazu do dalszego przerobu na produkty ropopochodne.The subject of the invention is a converter for continuous processing of plastic waste, which enables the production of a gas intermediate for further processing into petroleum products.

Znane są sposoby przetwarzania odpadowych tworzyw na produkty ropopochodne z opisu patentowego PL 191 650 B1 w którym kraking tworzyw do produktów lekkich prowadzi się przy udziale katalizatora w postaci glinokrzemianów naturalnych, przy czym proces ten prowadzi się w reaktorze, który w/w opisie przedstawiony jest w sposób schematyczny.There are known methods of processing waste plastics into petroleum products from the patent description PL 191 650 B1 in which the cracking of plastics into light products is carried out with the aid of a catalyst in the form of natural aluminosilicates, and this process is carried out in a reactor, which is described in the abovementioned description in schematic way.

Celem wynalazku jest budowa konwertora z reaktorem umożliwiającym przetwarzanie odpadów z tworzyw sztucznych w sposób ciągły do postaci gazu, służącego do dalszego przerobu na produkty ropopochodne, który przystosowany byłby do pracy w składowiskach odpadów i miałby wydajność rzędu 900,00 kg/godz. produktów ropopochodnych z możliwością regulacji tej wydajności.The aim of the invention is to build a converter with a reactor enabling the continuous processing of plastic waste into gas for further processing into petroleum products, which would be adapted to work in landfills and would have a capacity of 900.00 kg / h. petroleum products with the possibility of regulating this capacity.

Rozwiązanie założonego zadania zostało według istoty wynalazku zrealizowane w ten sposób, że konwertor do przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych charakteryzuje się tym, że składa się z czterech reaktorów fluidalnych, wypełnionych granulowanym katalizatorem, połączonych z częścią dolną cylindrycznej komory reakcyjnej, w postaci stożka, przy czym komora reakcyjna w części górnej wyposażona jest w przewód odprowadzający gazowe produkty ropopochodne do chłodnicy i otoczona jest komorą paleniskową utworzoną przez cylindryczną osłonę, która w części górnej ma komin do odprowadzania spalin, a każdy reaktor fluidalny w części dolnej wyposażony jest w przewód doprowadzający stopione tworzywa sztuczne z zregenerowanym katalizatorem i w przewód doprowadzający gaz fluidyzacyjny i przegrzaną parę wodną, przy czym komora reakcyjna w części dolnej uformowane ma stożkowe zakończenie z rurą do spustu zakoksowanego katalizatora, zakończoną zasuwą odcinającą.The solution of the assumed task has been realized according to the essence of the invention in such a way that the converter for processing plastic waste is characterized by the fact that it consists of four fluidized-bed reactors filled with granular catalyst, connected with the lower part of the cylindrical reaction chamber in the form of a cone, where the reaction chamber in the upper part is equipped with a conduit for discharging gaseous petroleum products to the cooler and is surrounded by a furnace chamber formed by a cylindrical casing with a chimney in the upper part for the discharge of exhaust gases, and each fluidized bed reactor in the lower part is equipped with a conduit for molten plastics with regenerated catalyst and in a conduit for fluidizing gas and superheated steam, the reaction chamber is formed in the lower part with a conical end with a pipe for draining coked catalyst ending with a shut-off valve.

Dalej rozwiązanie charakteryzuje się tym, że każdy reaktor fluidalny posiada wspawaną przegrodę w postaci sita, która podtrzymuje katalizator i jednocześnie przepuszcza gaz fluidyzacyjny i przegrzaną parę wodną , które doprowadzane są przewodem usytuowanym poniżej sita, zaś powyżej sita usytuowany je przewód doprowadzający pod ciśnieniem stopione odpady tworzyw sztucznych z zregenerowanym katalizatorem, przy czym oba przewody wyposaż one są w zawory regulacyjne.Further, the solution is characterized by the fact that each fluidized bed reactor has a welded baffle in the form of a screen, which supports the catalyst and at the same time passes the fluidizing gas and superheated steam, which are fed through a conduit located below the screen, and above the screen, a conduit for the molten waste material under pressure. plastics with regenerated catalyst, both hoses are equipped with control valves.

Korzyści jakie uzyskuje się z istotnych cech konwertora to przede wszystkim uzyskanie zblokowanej konstrukcji, co pozwala uzyskać stosunkowo niewielkie gabaryty kompletnego urządzenia, które dzięki zastosowaniu czterech reaktorów fluidalnych umożliwia sterowanie wydajnością produkcji (co 25%) bez konieczności wyłączania konwertora z pracy. Poza tym konwertor charakteryzuje się uzyskaniem dużej wydajności jednostkowej i możliwością prowadzenia procesu w sposób ciągły przy podłączeniu do instalacji zasilającej.The benefits that are obtained from the essential features of the converter include, first of all, a block structure, which allows to obtain relatively small dimensions of the complete device, which, thanks to the use of four fluidized bed reactors, allows you to control the production efficiency (every 25%) without the need to shut down the converter from operation. In addition, the converter is characterized by obtaining a high unit capacity and the possibility of conducting the process in a continuous manner when connected to the power supply system.

Dalszymi zaletami i korzyściami konwertora, wynikającymi z jego cech konstrukcyjnych, to możliwość zastosowania w reaktorach fluidalnych katalizatorów o stosunkowo dużych średnicach ziaren, rzędu kilku mm, co powoduje, że stopione tworzywa sztuczne podczas reakcji przemiany stykają się z bardzo dużą powierzchnią czynną katalizatora i reakcja termokataliczna zachodzi w bardzo krótkim czasie (kilka sekund), co zmniejsza tempo zakoksowania katalizatora. Poza tym budowa konwertora umożliwia zastosowanie taniego katalizatora o stosunkowo dużych ziarnach i powtórne zastosowanie po regeneracji zużytego (zakokosowanego) katalizatora.Further advantages and benefits of the converter, resulting from its design features, include the possibility of using catalysts with relatively large grain diameters, on the order of several mm, in fluidized bed reactors, which causes that the molten plastics during the transformation reaction come into contact with a very large active surface of the catalyst and a thermocatalytic reaction takes place in a very short time (a few seconds), which reduces the rate of coking of the catalyst. Moreover, the construction of the converter enables the use of a cheap catalyst with relatively large grains and its re-use after regeneration of the spent (skewed) catalyst.

Konwertor umożliwia wykorzystanie procesu fluidyzacji w małych instalacjach o wydajności 5-10 tys. ton produktu na rok, co czyni go przydatnym w przedsiębiorstwach zajmujących się złomowaniem urządzeń, zawierających tworzywa sztuczne.The converter enables the use of the fluidization process in small installations with a capacity of 5-10 thousand m3. tonnes of product per year, which makes it useful in enterprises dealing with the scrapping of devices containing plastics.

Przykład użytecznego zrealizowania wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia budowę konwertora w postaci schematu instalacji i z zaznaczeniem jego istotnych części budowy, a fig. 2 - przekrój A-A przez konwertor.An example of a useful implementation of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the structure of the converter in the form of an installation diagram with its essential parts marked, and Fig. 2 - section A-A through the converter.

Przedstawiony na fig. 1 i 2 konwertor składa się z czterech reaktorów fluidalnych 1, wypełnionych granulowanym katalizatorem 2, połączonych z częścią dolną 3 cylindrycznej komory reakcyjnej 4, w postaci stoż ka. Komora reakcyjna 4 w części górnej 5 wyposażona jest w przewód odprowadzający 6 gazowe produkty ropopochodne do chłodnicy (niepokalana na rysunku) i otoczona jest komorą paleniskową 7 utworzoną przez cylindryczną osłonę 8, która w części górnej 9 ma komin 10 do odprowadzania spalin, a każdy reaktor fluidalny 1 w części dolnej 11 wyposażony jest w przewód doprowadzający 12 stopione tworzywa sztuczne z zregenerowanym katalizatorem i w przewód doprowadzający 13 gaz fluidyzacyjny i przegrzaną parę wodną, przy czym komora reakcyjna 4 w części dolnej 3 uformoPL 208 516 B1 wane ma stożkowe zakończenie z rurą 14 do spustu zakoksowanego katalizatora, zakończoną zasuwą odcinającą 15. Każdy reaktor fluidalny 1 posiada wspawaną przegrodę w postaci sita 16, które podtrzymuje katalizator 2 i jednocześnie przepuszcza gaz fluidyzacyjny i przegrzaną parę wodną, które doprowadzane są przewodem 13 usytuowanym poniżej sita 16, zaś powyżej sita 16 usytuowany je przewód doprowadzający 12 pod ciśnieniem stopione odpady tworzyw sztucznych z zregenerowanym katalizatorem, przy czym oba przewody 13 i 12 wyposażone są w zawory regulacyjne 17.The converter shown in FIGS. 1 and 2 consists of four fluidized bed reactors 1, filled with granular catalyst 2, connected to a lower part 3 of a cylindrical reaction chamber 4 in the form of a cone. The reaction chamber 4 in the upper part 5 is equipped with a conduit 6 discharge of gaseous petroleum products to the cooler (not shown in the drawing) and is surrounded by a combustion chamber 7 formed by a cylindrical cover 8, which in the upper part 9 has a chimney 10 for exhaust gas discharge, and each reactor fluidized bed 1 in the lower part 11 is provided with a feed line 12 for molten plastics with regenerated catalyst and a feed line 13 for fluidizing gas and superheated steam, the reaction chamber 4 in the lower part 3 formed with a conical end with a pipe 14 for coked catalyst discharge, terminated with a shut-off valve 15. Each fluidized bed reactor 1 has a welded baffle in the form of a screen 16, which supports the catalyst 2 and simultaneously passes fluidizing gas and superheated steam, which are fed through a conduit 13 located below the 16 screen, and above the 16 screen, feed line 12 under melt pressure Waste plastics with regenerated catalyst, both lines 13 and 12 are equipped with control valves 17.

Przedstawiony na fig. 1 i 2 konwertor w szczegółach konstrukcyjnych składa się z komory reakcyjnej 4 o kształcie walca i średnicy 500 mm oraz wysokości 2000 mm. Dolna część 3 komory reakcyjnej 4 przechodzi w stożek zwężający się do średnicy 75 mm, do którego przyspawana jest żaroodporna rura spustowa 14 o średnicy 76 mm, która zakończona jest poza komorą paleniskową 7 zasuwą odcinającą 15. Rura spustowa 14 służy do okresowego odprowadzania katalizatora z zawartością koksu do wypalania. Natomiast każdy reaktor fluidalny 1 ma postać rury o średnicy 100 mm.The construction details of the converter shown in Figures 1 and 2 consist of a reaction chamber 4 with a cylindrical shape and a diameter of 500 mm and a height of 2000 mm. The lower part 3 of the reaction chamber 4 turns into a cone narrowing to a diameter of 75 mm, to which a heat-resistant drain pipe 14 with a diameter of 76 mm is welded, which ends outside the furnace chamber 7 with a cut-off valve 15. The drain pipe 14 serves for periodic discharge of the catalyst with its contents coke for burning. However, each fluidized bed reactor 1 is in the form of a tube with a diameter of 100 mm.

W procesie przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, w konwertorze wedł ug wzoru uż ytkowego, do dolnej części 3 każdego z reaktorów fluidalnych 2 pod sitem 16, doprowadzone są pod ciśnieniem stopione odpady tworzyw sztucznych wraz z regenerowanym katalizatorem. Surowiec ten podgrzany do temperatury 400°C w postaci mieszaniny parowo-ciekłej z dodatkiem 3% przegrzanej pary wodnej kierowany jest do warstwy fluidalnej 18 reaktora fluidalnego 1. Para wodna obniża ciśnienie cząstkowe par surowca i razem z nim jest czynnikiem unoszącym katalizator 2 do fazy fluidalnej, gdzie zachodzą reakcje krakowania. W czasie krakowania powstaje koks, który odkłada się na katalizatorze 2 i dezaktywuje go. Zakoksowany katalizator 19 opada grawitacyjnie do dolnej, stożkowej części 3 komory reakcyjnej 4 i zsypuje się okresowo poprzez zasuwę odcinającą 15 do regeneratora (nie pokazany na rysunku).In the process of processing plastic waste, in the converter according to the utility formula, the molten plastic waste together with the regenerated catalyst is supplied under pressure to the lower part 3 of each of the fluidized bed reactors 2 under the screen 16. This raw material, heated to the temperature of 400 ° C in the form of a vapor-liquid mixture with the addition of 3% superheated steam, is directed to the fluidized bed 18 of the fluidized bed reactor 1. Water vapor lowers the partial vapor pressure of the raw material and together with it it acts as a factor carrying the catalyst 2 to the fluid phase where cracking reactions take place. Cracking produces coke which is deposited on catalyst 2 and deactivates it. The coked catalyst 19 falls by gravity into the lower, conical part 3 of the reaction chamber 4 and discharges periodically through the shut-off gate 15 into the regenerator (not shown).

Wydajność produktów krakowania katalitycznego oraz intensywność tworzenia się koksu zależy od surowca, temperatury, ciśnienia, aktywności katalizatora 2 i czasu jego zetknięcia z surowcem (o czasie tym decyduje wysokość warstwy fluidalnej 18 w reaktorze fluidalnym 1). W przybliżeniu, dla przedstawionego w opisie jednego reaktora fluidalnego 1, wydajność jest rzędu 225 kg/godz., pod warunkiem, że katalizator 2 będzie zasypany do wszystkich czterech reaktorów fluidalnych 1, a stopione tworzywa sztuczne będą w ilości około 225 kg/godz. reagowały z katalizatorem 2 w każdym reaktorze fluidalnym 1.The yield of catalytic cracking products and the intensity of coke formation depend on the raw material, temperature, pressure, activity of the catalyst 2 and the time of its contact with the raw material (this time is determined by the height of the fluidized bed 18 in the fluidized bed reactor 1). Approximately, for one fluidized bed reactor 1 described in the description, the throughput is in the order of 225 kg / h, provided that catalyst 2 is charged to all four fluidized bed reactors 1 and the plastic melt is about 225 kg / h. reacted with catalyst 2 in each fluidized bed reactor 1.

Przedstawione rozwiązanie stanowi jeden z przykładów budowy konwertora, który spełnia całkowicie zadanie, jakie zostało postawione dla uzyskania urządzenia do przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych umoż liwiającego wytwarzanie półproduktu w postaci gazu do dalszego przerobu na produkty ropopochodne, mogące znaleźć zastosowanie w racjonalnej gospodarce odpadami.The presented solution is one of the examples of the construction of a converter that fully meets the task of obtaining a device for processing plastic waste, which enables the production of a gas intermediate for further processing into petroleum products that can be used in rational waste management.

Zastrzeżenia patentowePatent claims

1. Konwertor do ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, który umożliwia wy-1. A converter for continuous processing of plastic waste, which enables the

Claims

1.A converter for continuous processing of plastic waste, which enables the production of a gas intermediate for further processing into petroleum products, characterized by the fact that it consists of four fluidized bed reactors (1), filled with granular catalyst (2), connected to a lower part (3) a cylindrical reaction chamber (4), in the form of a cone, the reaction chamber (4) in the upper part (5) is equipped with a conduit (6) for gaseous petroleum products and is surrounded by a furnace chamber (7) formed by a cylindrical cover (8) which has a chimney (10) in the upper part (9) for the discharge of flue gases.

2. A converter for the continuous processing of plastic waste, characterized in that each fluidized bed reactor (1) in the lower part (11) is equipped with a feed line (12) with a regenerated catalyst for molten plastics and a feed line (13) for fluidizing gas and superheated steam, the reaction chamber (4) in the lower part (3) having a conical end with a pipe (14) for draining the coke catalyst, ended with a shut-off valve (15), each fluidized bed reactor (1) having a welded baffle in form of a screen (16) that supports the catalyst (2) and at the same time passes fluidizing gas and superheated steam, which are supplied through a conduit (13) located below the screen (16), and above the screen (16) there is a supply conduit (12) underneath molten plastic waste with regenerated catalyst, both lines (13) and (12) equipped with control valves (17).