PL218380B1

PL218380B1 - Method for continuous conversion of the scrap plastics into the heat and electric energy

Info

Publication number: PL218380B1
Application number: PL388006A
Authority: PL
Inventors: Mirosław Kostrzewa; Grzegorz Kudzin; Janusz Kolczyński
Original assignee: EKO HARPOON TECHNOLOGIE EKOLOGICZNE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCI&Aogon
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2014-11-28
Also published as: PL388006A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ciągłego przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, korzystnie poliolefinowych lub polipropylenowych na energię cieplną i ewentualnie elektryczną.The subject of the invention is a method of continuously converting waste plastics, preferably polyolefin or polypropylene, into thermal and possibly electrical energy.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 178 639 sposób odzyskiwania surowców chemicznych i ciekłych składników paliwa ze starych lub odpadowych tworzyw sztucznych, przez depolimeryzowanie tych tworzyw bez dodatku wodoru do otrzymania fazy pompowalnej oraz do fazy lotnej. Fazę lotną rozdziela się na fazę gazową i kondensat. Kondensat poddaje się rafinacji, zaś fazę pompowalną, po oddzieleniu fazy lotnej poddaje się uwodorowaniu w fazie szlamu, zgazowaniu, odgazowaniu niskotemperaturowemu lub kombinacji tych etapów. Według tego sposobu powstające gazowe produkty depolimeryzacji (gaz), oraz powstające produkty depolimeryzacji nadające się do kondensacji (kondensat) oraz nadająca się do pompowania, zawierająca lepkie produkty depolimeryzacji faza szlamu (depolimeryzat) odprowadzane są w oddzielnych strumieniach częściowych, a kondensat i depolimeryzat są przetwarzane oddzielnie od siebie.There is known from the Polish patent description No. PL 178 639 a method of recovering chemical raw materials and liquid fuel components from old or waste plastics by depolymerizing these plastics without the addition of hydrogen to obtain a pumpable phase and a volatile phase. The volatile phase is separated into a gas phase and a condensate. The condensate is refined and the pumpable phase, after the volatile phase has been separated, is subjected to slurry phase hydrogenation, gasification, low temperature degassing or a combination of these steps. According to this method, the resulting gaseous depolymerization products (gas) and the resulting depolymerization products suitable for condensation (condensate) and the pumpable sludge phase containing viscous depolymerization products (depolymerization product) are discharged in separate sub-streams and the condensate and depolymerization are processed. separately from each other.

W innym znanym z polskiego opisu patentowego nr PL 185 814 sposobie pozyskiwania surowców chemicznych i ciekłych składników paliw ze starych i odpadowych tworzyw sztucznych tworzywa sztuczne depolimeryzuje się w podwyższonej temperaturze, ewentualnie z dodatkiem ciekłej fazy pomocniczej, rozpuszczalnika lub mieszaniny rozpuszczalników a powstające gazowe i ulegające skropleniu produkty depolimeryzacji w postaci kondensatu oraz nadającą się do pompowania fazę dolną zawierającą lepkie produkty depolimeryzacji, jako depolimeryzat odciąga się w oddzielnych strumieniach częściowych. Kondensat oraz depolimeryzat przetwarza się oddzielnie, przy czym co najmniej jeden ze strumieni częściowych depolimeryzatu stosuje się, jako: dodatek spajający, zwłaszcza przy koksowaniu węgla, środek redukujący w procesach wielkopiecowych, dodatek do bitumów lub produktów zawierających bitumy lub poddaje utlenianiu przy wykorzystaniu powstającego przy tym efektu cieplnego, które to utlenianie przeprowadza się w elektrowniach i cementowniach.In another method of obtaining chemical raw materials and liquid fuel components from old and waste plastics, known from the Polish patent description No. PL 185 814, plastics are depolymerized at an elevated temperature, possibly with the addition of a liquid auxiliary phase, a solvent or a mixture of solvents, and the resulting gas and condensable the depolymerization products in the form of condensate and the pumpable lower phase containing the viscous depolymerization products as depolymerization product are withdrawn in separate sub-streams. The condensate and the depolymerization product are processed separately, at least one of the partial depolymerization streams being used as: a binder additive, especially in coal coking, reducing agent in blast furnace processes, additive to bitumen or bitumen-containing products, or oxidized with the resulting the heat effect, which oxidation is carried out in power plants and cement plants.

Natomiast znany z polskiego opisu patentowego nr PL 196 875 sposób otrzymywania wysokowartościowych produktów z poliolefin lub odpadów poliolefinowych polega na poddaniu produktu ich termokatalitycznego rozpadu otrzymanego w postaci pary, procesowi frakcjonowanej kondensacji, lub po jego skropleniu frakcjonowanej destylacji oraz katalitycznemu uwodornieniu całego produktu lub otrzymanych frakcji prowadzonemu aż do daleko idącego uwodornienia wiązań podwójnych i ewentualnie potrójnych, jeśli znajdują się w produkcie tak, aby produktem końcowym były niemal wyłącznie węglowodory alifatyczne nasycone, które następnie przetwarzane są na wysokowartościowe produkty o najwyższym stopniu czystości nie zawierające związków siarki, azotu oraz innych zanieczyszczeń. Produktami tymi są w pierwszym rzędzie nafta kosmetyczna, białe oleje oraz wysokogatunkowe rodzaje parafiny, w tym parafina kosmetyczna. Otrzymane frakcje węglowodorów alifatycznych po ich uwodornieniu i usunięciu wiązań podwójnych, względnie fragmenty tych frakcji, pozostałe po wyodrębnieniu na drodze destylacji frakcji odpowiadających nafcie kosmetycznej, olejowi białemu i parafinie, mogą być wykorzystywane, jako uszlachetnione paliwo ciekłe, nie zawierające związków siarki i azotu oraz węglowodorów nienasyconych.On the other hand, the method of obtaining high-value products from polyolefins or polyolefin waste, known from the Polish patent description No. PL 196 875, consists in subjecting the product of their thermocatalytic decomposition obtained in the form of steam, to the process of fractionated condensation, or after its condensation, fractional distillation and catalytic hydrogenation of the entire product or obtained fractions by up to the far-reaching hydrogenation of double bonds and possibly triple bonds, if present in the product, so that the end product is almost exclusively saturated aliphatic hydrocarbons, which are then processed into high-value products of the highest purity, free from sulfur compounds, nitrogen and other impurities. These products are primarily cosmetic kerosene, white oils and high-quality types of paraffin, including cosmetic paraffin. The obtained fractions of aliphatic hydrocarbons after their hydrogenation and removal of double bonds, or fragments of these fractions, remaining after isolating by distillation the fractions corresponding to cosmetic kerosene, white oil and paraffin, can be used as a refined liquid fuel, free from sulfur and nitrogen compounds and hydrocarbons insatiable.

Znany jest też z polskiego opisu patentowego nr PL 196 880 sposób przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych metodą krakingu, który polega 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 380°-500°C zachodzi kraking łańcuchów polimerycznych tworzywa i utworzenie węglowodorów lekkich, które kieruje się z reaktora do chłodnicy powietrznej, skąd mieszanina parowo cieczowa dostaje się do separatora, z którego frakcja ciekła zawracana jest do krakingu w reaktorze, a faza parowa do chłodnicy wodnej, skąd po kondensacji kieruje się do separatora, z którego faza gazowa kieruje się do zbiornika gazu krakingowego, frakcje ciekłą rozdziela się w kolumnie destylacyjnej na frakcję benzynową, którą kieruje się do jednego zbiornika, a olej napędowy do drugiego zbiornika. Kierunek ruchu krakowanego tworzywa sztucznego i spalin podgrzewających go w reaktorze krakingu tworzyw jest przeciwprądowy.There is also known from the Polish patent description No. PL 196 880 a method of processing waste plastics by cracking, which consists in introducing from the hopper into the charging hopper of an extruder or other device for feeding shredded plastic together with a cracking catalyst, which is directed to the lower part of the reactor where at the temperature of 380 ° -500 ° C cracking of polymeric chains takes place and the formation of light hydrocarbons, which is directed from the reactor to the air cooler, from where the vapor-liquid mixture enters the separator, from which the liquid fraction is recycled to cracking in the reactor, and the vapor phase to the water cooler, from where, after condensation, it is directed to the separator, from which the gas phase is directed to the cracking gas tank, the liquid fraction is separated in the distillation column into a gasoline fraction, which is directed to one tank, and diesel fuel to second tank. The direction of movement of the cracked plastic and the flue gas heating it in the cracking plastic reactor is countercurrent.

W sposobie według wynalazku proponuje się rozwiązanie, które by zapewniło prowadzenie procesu przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, korzystnie poliolefinowych lub polipropylenowych, do postaci zgazowanych węglowodorów w sposób ciągły bez użycia katalizatorów, przy obniżonym ciśnieniu.The method according to the invention proposes a solution that would ensure that the process of converting waste plastics, preferably polyolefin or polypropylene, into gasified hydrocarbons continuously without the use of catalysts, at reduced pressure.

PL 218 380 B1PL 218 380 B1

Sposób według wynalazku, w którym odpadowe tworzywa sztuczne korzystnie poliolefinowe lub polipropylenowe depolimeryzuje się w podwyższonej temperaturze w reaktorze krakingowym, po czym zgazyfikowane produkty depolimeryzacji po wychłodzeniu poddaje się procesowi spalania a niezgazyfikowane po wychłodzeniu węglowodory najcięższe zawraca się do reaktora krakingowego, polega na tym, że odpadowe tworzywa wprowadza się do topielnika gdzie poddaje się je obróbce termicznej w temperaturze od 250 do 300°C a następnie stopione tworzywo sztuczne doprowadza się do reaktora krakingowego, w którym pod ciśnieniem od 2 do 10 kPa i temperaturze od 350 do 450°C bez katalizatora w obecności wodoru zachodzi proces gazyfikacji węglowodorów. Następnie zgazyfikowane węglowodory schładza się trzystopniowo w module wychładzania, najpierw w pierwszym stopniu wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym skąd węglowodory najcięższe zawraca się do reaktora krakingowego, gdzie się je ponownie poddaje procesowi przetworzenia, natomiast pozostałe po schłodzeniu węglowodory zgazyfikowane zawierające frakcję lżejszą i gazową kieruje się do następnego stopnia wychładzania, gdzie w zbiorniku kondensacyjnym dalej są wychładzane, przy czym wykroplone w tym zbiorniku węglowodory kierowane są do zbiornika buforowego a pozostałe węglowodory zgazyfikowane kieruje się do kolejnego stopnia wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym, w którym są schładzane aż do całkowitego wykroplenia kierowane do zbiornika buforowego.The method according to the invention, in which waste plastics, preferably polyolefin or polypropylene, are depolymerized at an elevated temperature in a cracking reactor, and then the gasified depolymerization products, after cooling, are subjected to a combustion process, and the heaviest hydrocarbons, not gasified after cooling, are returned to the cracking reactor. waste plastics are fed to the melter, where they are subjected to thermal treatment at a temperature of 250 to 300 ° C, and then the molten plastic is fed to a cracking reactor, where under a pressure of 2 to 10 kPa and a temperature of 350 to 450 ° C without a catalyst in the presence of hydrogen, the process of hydrocarbon gasification takes place. Then, the gasified hydrocarbons are cooled down in three stages in the cooling module, first in the first stage of cooling in the condensation tank, from where the heaviest hydrocarbons are returned to the cracking reactor, where they are re-processed, while the remaining gasified hydrocarbons containing the lighter and gaseous fraction after cooling are directed to the next the cooling stage, where in the condensation tank they are further cooled, the hydrocarbons condensed in this tank are directed to the buffer tank and the remaining gasified hydrocarbons are directed to the next cooling stage in the condensation tank, where they are cooled down to complete condensation and directed to the buffer tank.

Ze zbiornika buforowego węglowodory kieruje się do palników kotła grzewczego w module wytwarzania energii cieplnej gdzie zostają poddane procesowi spalania.Hydrocarbons are directed from the buffer tank to the burners of the heating boiler in the thermal energy generation module, where they are subjected to the combustion process.

Korzystnym jest, jeżeli czynnik roboczy powstały w module wytwarzania energii cieplnej zasila jednostkę napędową generatora prądotwórczego w module wytwarzania energii elektrycznej.Preferably, the working medium formed in the thermal energy generating module powers the drive unit of the power generator in the electric power generating module.

Przykład zrealizowano w układzie instalacji do ciągłego przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych na energię cieplną według wynalazku przedstawionym na rysunku.The example is carried out in the system of a plant for continuous processing of waste plastics into thermal energy according to the invention shown in the drawing.

Mieszaninę odpadowych tworzyw sztucznych po uprzedniej segregacji doprowadza się do topielnika 1 w module reakcyjnym MR. W topielniku 1 tworzywo topi się w temperaturze do 300°C. Następnie stopione tworzywo sztuczne doprowadza się do reaktora krakingowego 2, w którym pod ciśnieniem do 10 kPa i temperaturze do 450°C bez katalizatora w obecności wodoru prowadzi się reakcję krakingu. Wodór do reaktora krakingowego 2 doprowadza się ze zbiornika wodoru 3.The mixture of waste plastics after segregation is fed to the melter 1 in the MR reaction module. In the melter 1, the material melts at a temperature of up to 300 ° C. The molten plastic is then fed to the cracking reactor 2, in which the cracking reaction is carried out under a pressure of up to 10 kPa and a temperature of up to 450 ° C without a catalyst in the presence of hydrogen. Hydrogen is fed to the cracking reactor 2 from the hydrogen tank 3.

Następnie zgazyfikowane węglowodory schładza się trzystopniowo w module wychładzania MW w zbiornikach kondensacyjnych 4, 5 i w zbiorniku kondensacyjnym 6. Węglowodory zgazyfikowane w reaktorze krakingowym 2 wychładza się w pierwszym stopniu wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym 4 skąd węglowodory najcięższe zawraca się do reaktora krakingowego 2, gdzie sieje ponownie poddaje procesowi przetworzenia.Then the gasified hydrocarbons are cooled down in three stages in the MW cooling module in condensation tanks 4, 5 and in a condensation tank 6. The gasified hydrocarbons in the cracking reactor 2 are cooled in the first stage of cooling in the condensation tank 4, from where the heaviest hydrocarbons are returned to the cracking reactor 2, where they are sown again. undergoes a process of processing

Pozostałe po schłodzeniu w pierwszym stopniu wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym 4 węglowodory zgazyfikowane zawierające frakcję lżejszą i gazową wychładza się następnie w drugim stopniu wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym, gdzie są częściowo wykraplane i dalej kierowane do zbiornika buforowego 7.The gasified hydrocarbons remaining after cooling in the first cooling stage in the condensation tank 4, containing the lighter fraction and the gaseous fraction, are then cooled in the second cooling stage in a condensation tank, where they are partially condensed and directed further to the buffer tank 7.

Ze zbiornika kondensacyjnego 5 pozostałe węglowodory zgazyfikowane kieruje się do trzeciego stopnia wychładzania w zbiorniku kondensacyjnym 6 gdzie są wychładzane aż do całkowitego wykroplenia i przesyłane do zbiornika buforowego 7 w module wytwarzania energii cieplnej MWEC.From the condensation vessel 5, the remaining gasified hydrocarbons are directed to the third stage of cooling in the condensation vessel 6, where they are cooled down to complete condensation and sent to the buffer vessel 7 in the MWEC heat generation module.

Ze zbiornika buforowego 7 węglowodory kieruje się do palników kotła grzewczego 8 do wytwarzania pary w module wytwarzania energii cieplnej MWEC gdzie zostają poddane procesowi spalania w celu wytworzenia pary technologicznej do zasilania jednostki napędowej generatora prądotwórczego 9 w module wytwarzania energii elektrycznej MWEE. Proces prowadzi się w sposób ciągły.From the buffer tank 7, the hydrocarbons are directed to the burners of the boiler 8 for generating steam in the thermal energy generating module MWEC, where they are subjected to a combustion process to generate process steam to power the drive unit of the generator 9 in the electric power generating module MWEE. The process is carried out continuously.

Claims

1. A method of continuous processing of waste plastics, preferably polyolefin or polypropylene ones, into thermal energy, in which the waste plastics are depolymerized at an elevated temperature in a cracking reactor, and then the gasified depolymerization products, after cooling down, are subjected to the combustion process, and the heaviest hydrocarbons, not gasified after cooling, are returned to a cracking reactor, characterized in that the waste plastics are fed to the melter (1), where they are subjected to thermal treatment at a temperature of 250 to 300 ° C, and then the molten plastic is fed to the cracking reactor (2), where under pressure from 2 to 10 kPa and temperature of 350 to 450 ° C without a catalyst, in the presence of hydrogen, the process of gasification of hydrocarbons takes place and then the gasified hydrocarbons are cooled

The heavy hydrocarbons are returned to the cracking reactor (2), where they are re-processed, and the remaining hydrocarbons are gasified after cooling in the first stage of cooling in the condensation tank (4). is directed to the next stage of cooling in the condensation tank (5), from where the condensed hydrocarbons are directed to the buffer tank (7), and gasified non-condensed hydrocarbons are directed to the next stage of cooling in the condensation tank (6), where they are cooled down to complete condensation and further routed to the buffer tank (7), from which the hydrocarbons are directed to the burners of the boiler (8) in the thermal energy generation module (MWEC) where they are subjected to a combustion process.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the working medium produced in the thermal energy generation module (MWEC) supplies the drive unit of the generator (9) in the electric power generation module (MWEE).