Способ переработки органических полимерных отходов



Способ переработки органических полимерных отходов
Способ переработки органических полимерных отходов

 


Владельцы патента RU 2589155:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к утилизации отходов полимеров путем каталитической деструкции с получением топлив или компонентов топлива. Способ переработки органических полимерных отходов включает ожижение измельченных полимеров, смешение с катализатором и термокаталитическую деструкцию реакционной смеси при нормальном атмосферном давлении, при этом в качестве катализатора используют 2-этилгексаноат никеля (II) в виде 40-45%-ного раствора в бензоле, взятого в массовом соотношении отход:катализатор 1:0,03-0,06, а ожижение отходов и термокаталитическую деструкцию осуществляют путем нагрева реакционной массы до температуры 300-400°C при рециркуляции легких углеводородов в течение 0,5-1,5 часа с последующим отгоном жидких углеводородов. Технический результат заключается в упрощении технологического процесса переработки отходов полимеров. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к способам утилизации отходов полимеров путем каталитической деструкции с получением топлив или компонентов топлива.

В современном мире искусственных материалов полиэтилен нашел широкое применение, однако отходы полимера характеризуются продолжительным разложением в природе. Одним из направлений утилизации отходов полимеров является их термическая и термокаталитическая деструкции в углеводородные фракции, которые после соответствующей обработки могут быть использованы в качестве моторного топлива.

Известны различные способы вторичного использования полиэтилена, полипропилена и полистирола. В том числе предлагаются различные способы фракционирования и формовки изделий из отходов. Однако такие изделия подвержены быстрой деструкции из-за образования центров инициирования процессов деструкции, что приводит к ухудшению механических свойств изделий из вторичного полиэтилена. Известен способ переработки вторичного полиэтилена [патент RU 2106365, кл. C08J 11/04, С10М 171/04, опубл. 10.03.1998]. Суть способа заключается в измельчении полиэтилена и фракционировании в кипящем растворителе на растворимую золь- и нерастворимую гель-фракции с разделением и промывкой продуктов фракционирования, после чего проводится низкотемпературный пиролиз при температуре 480-600°C в вакууме отдельно для каждой фракции. В качестве растворителя используют метаксилол. Способ обеспечивает высокую эффективность переработки отходов полиэтилена, селективное увеличение выхода газообразных и жидких олефинов. Основными недостатками этого способа являются сложная многостадийная технология процесса, необходимость использования вакуумного оборудования, применение токсичных растворителей.

Известен способ переработки органических промышленных и бытовых полимерных отходов [патент RU 2110535, кл. C08J 11/04, C08J 11/08, опубл. 10.05.1998], заключающийся в термоожижении отходов в алкилбензоле при температуре 270-420°C и повышенном давлении до 6 МПа в присутствии редкоземельного металла или интерметаллидов на основе редкоземельных металлов или в присутствии гидрида титана, взятых в количестве 0,5-10% от массы реакционной смеси. Способ позволяет повысить степень конверсии отходов, увеличить выход жидких продуктов фракции до 200°C, а также получить высокоароматизированные жидкие продукты с высоким содержанием изоалканов, циклоалканов, гидроароматических компонентов, отвечающих за высокое октановое число. Из недостатков способа можно выделить применение в качестве катализатора дорогостоящих редкоземельных металлов и сложность технологического процесса из-за проведения процесса при повышенном давлении и использования растворителя.

Из способов переработки полимеров можно также выделить термокаталитическое разложение полимеров в присутствии катализатора кислотного типа, в качестве которого может использоваться медьсодержащий или алюмосиликатный минерал [патент US 6043289, кл. С08J 11/12, C08L 95/00, опубл. 28.03.2000]. Недостатком является то, что таким способом получают только тяжелые углеводородные фракции.

Известен способ получения углеводородного сырья из отходов полимеров [патент RU 2451696, кл. C08J 11/04, C08J 11/16, С10В 57/00, опубл. 27.05.2012], таких как полиэтилен, полипропилен, полистирол или их любые смеси, с выходом жидких продуктов не менее 85%, заключающийся в каталитическом превращении указанных отходов в смесь углеводородов при температуре 350-500°C и давлении не более 1.5 МПа, при этом процесс осуществляют в присутствии катализатора из ряда алюмосиликатов с введенным в их структуру элемента, выбранного из ряда: магний, цинк, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий или их любая смесь, с дальнейшим разделением полученной смеси углеводородов на фракции. Способ позволяет получать высококачественные моторные топлива и масла. Однако способ характеризуется сложностью из-за проведения процесса при высоких температурах (до 500°C) и повышенном давлении до 15 атм.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки органических полимерных отходов [патент RU 2262520, кл. C08J 11/20, C08J 11/16, опубл. 20.10.2005], включающий ожижение измельченных полимеров, смешение с катализатором и термокаталитическую деструкцию реакционной смеси при нормальном атмосферном давлении, при этом ожижение отходов осуществляют в среде алкилбензола при 140-150°C и нормальном атмосферном давлении с последующим смешением с катализатором - модифицированной кислотной обработкой глиной - при массовом соотношении отхода и катализатора 1-2:1, а термокаталитическую деструкцию ведут в реакторе проточного типа в токе инертного газа при температуре 350-400°C. Способ позволяет утилизировать отходы полиэтилена, использовать в качестве катализатора дешевые и доступные материалы.

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса из-за необходимости использования растворителя, многостадийность, а также высокий расход катализатора.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологического процесса переработки отходов полимеров.

Поставленная задача решается способом переработки органических полимерных отходов, включающий ожижение измельченных полимеров, смешение с катализатором и термокаталитическую деструкцию реакционной смеси при нормальном атмосферном давлении, при этом в качестве катализатора используют 2-этилгексаноата никеля (II) в виде 40-45%-ного раствора в бензоле, взятого в массовом соотношении отход:катализатор, равном 1:0,03-0,06; а ожижение отходов и термокаталитическую деструкцию осуществляют путем нагрева реакционной смеси до температуры 300-400°C при рециркуляции легких углеводородов в течение 0,5-1,5 часа с последующим отгоном жидких углеводородов.

Особенностью заявленного способа переработки органических полимерных отходов является уменьшение расхода катализатора за счет использования гомогенной каталитической системы, исключение применения растворителя за счет ожижения отходов полимеров дистиллятом путем рециркуляции углеводородов. Предлагаемый способ переработки органических полимерных отходов осуществляется при атмосферном давлении, что упрощает ведение технологического процесса.

Пример осуществления способа

Пример 1. В реактор, снабженный обратным холодильником, загружают 20 г предварительно измельченных отходов полиэтилена и добавляют 2,8 г 43% раствора 2-этилгексаноата никеля в бензоле. Количество 2-этилгексаноата никеля в пересчете на сухое вещество составляет 1,2 г. Массовое соотношение отход:катализатор составляет 1:0,06. Реакционную смесь нагревают до 300°C в течение 1 часа при рециркуляции легких углеводородов. При этом достигается полное ожижение отходов полимера, а реакционная смесь представляет гомогенный раствор. После этого проводят отгонку жидких углеводородов. Общий выход продуктов деструкции составляет 90,6% масс. Полученные результаты примеров осуществления способа представлены в таблице 1.

Оптимальными условиями переработки органических полимерных отходов с достижением максимального выхода продуктов деструкции является использование катализатора 2-этилгексаноата никеля в виде 40-45%-ного раствора в бензоле, массовое соотношение отход:катализатор 1:0,03-0,06 и рециркуляция легких углеводородов в течение 0,5-1,5 часа с последующим отгоном жидких углеводородов.

Поддержание концентрации раствора катализатора в бензоле в пределах 40-45% обеспечивает полное растворение 2-этилгексаноата никеля.

При расходе катализатора меньше массового соотношения отход:катализатор чем 1:0,03 снижается выход продуктов деструкции, а увеличение расхода катализатора выше соотношения чем 1:0,06 приводит к перерасходу дорогого реагента.

Наибольший выход продуктов деструкции достигается при рециркуляции дистиллята продолжительностью 0,5-1,5 часа. Сокращение продолжительности интервала рециркуляции жидких углеводородов менее 0,5 ч ведет к уменьшению выхода продуктов деструкции. Увеличение продолжительности рециркуляции более 1,5 ч приводит к сокращению производительности.

С помощью метода хромато-масс-спектрометрии определен покомпонентный состав дистиллята продуктов деструкции, полученного в результате переработки отходов полиэтилена в присутствии 43% раствора в бензоле 2-этилгексаноата никеля (II) в массовом соотношении отход:катализатор=1:0,06.

По предлагаемому способу термокаталитической деструкцией отходов полиэтилена получают смесь углеводородов групп С624. Продукты деструкции могут быть использованы как моторное топливо, как компонент моторного топлива и в качестве нефтехимического сырья.

Способ переработки органических полимерных отходов, включающий ожижение измельченных полимеров, смешение с катализатором и термокаталитическую деструкцию реакционной смеси при нормальном атмосферном давлении, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют 2-этилгексаноат никеля (II) в виде 40-45%-ного раствора в бензоле, взятого в массовом соотношении отход:катализатор 1:0,03-0,06, а ожижение отходов и термокаталитическую деструкцию осуществляют путем нагрева реакционной массы до температуры 300-400°C при рециркуляции легких углеводородов в течение 0,5-1,5 часа с последующим отгоном жидких углеводородов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу термического разложения отходов полимеров, содержащих поливинилхлорид. Способ термического разложения отходов полимеров, содержащих поливинилхлорид, включает стадии измельчения отходов полимеров, подлежащих переработке, подачи их в дегалогенизационный реактор вместе с тяжелой фракцией масла с получением смеси измельченных отходов полимеров и тяжелого масла с массовым соотношением 1:0,3-0,8, нагревания реакционной смеси до температуры 210-250°С, получения раствора кислоты из газообразного галогенированного водорода, выделяющегося из вещества, удаления этого раствора, подачи смеси, оставшейся в камере реактора, в деполимеризационный реактор, температура которого повышена до температуры от 480°С до 600°С, экстракции образующейся газообразной смеси углеводородов, ее разделения на фракции, конденсации и возвращения части тяжелой фракции масла в дегалогенизационный реактор для получения смеси полимерной крошки и тяжелого масла.

Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано в шинной промышленности, производстве резино-технических изделий и каучукобитумных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия), а также для изготовления антикоррозионных автомобильных мастик.

Изобретение относится к области химической переработки углеводородного сырья и может быть использовано для низкотемпературного пиролиза изношенных автомобильных шин и других вторичных полимерсодержащих материалов с получением продуктов пиролиза, используемых в промышленности в качестве энергоносителей и сырья для дальнейшей химической переработки.
Изобретение относится к утилизации отходов производственного потребления, в частности полиэтилена, и может быть применено при приготовлении эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ).

Изобретение относится к химической, нефтехимической промышленности, а также к коммунальному хозяйству и может быть использовано при переработке отслуживших срок автопокрышек и образовании отходов при их изготовлении.

Изобретение относится к термическому пиролизу, в частности к утилизации изношенных шин и переработке изношенных шин в жидкое топливо и пирокарбон. .

Изобретение относится к химической промышленности и утилизации резиносодержащих промышленных и бытовых отходов, например отслуживших свой срок автопокрышек. .
Изобретение относится к способу получения газообразного топлива из отходов резины и полимеров, включающему подготовку исходного сырья, баротермическую деструкцию исходного сырья путем сжижения в водорододонорном растворителе при температуре выше 270°С и давлении до 6 МПа, с получением жидкой фракции, выделение технического углерода и других побочных твердых продуктов, полное испарение полученной жидкой фракции, пиролиз образующейся парогазовой смеси при температуре 700-800°С и давлении 2.2-2.5 МПа, с последующим резким охлаждением полученного газа.
Изобретение относится к шинной и резино-технической промышленности. .

Изобретение относится к переработке органических полимерных отходов резинотехнической промышленности и автотранспорта, например сайлент-блоков, в металлические детали для их восстановления и химическое сырье.

Изобретение относится к области переработки хлорсодержащих отходов производств химической промышленности. Способ переработки хлорорганических отходов включает стадии их каталитического оксихлорирования смесью кислородсодержащего газа и хлороводородом и ректификации смеси хлоруглеводородов с выделением тетрахлорэтилена и трихлорэтилена.

Изобретение относится к химической промышленности и охране окружающей среды. .
Изобретение относится к способам утилизации отходов полимеров, а именно каталитической деструкции указанных отходов с получением моторных топлив и/или их компонентов.
Изобретение относится к переработке отходов политетрафторэтилена (ПТФЭ) с получением дисперсных порошков для создания антикоррозийных, термоустойчивых и химически стойких покрытий.

Изобретение относится к антипиренам, а также к способам их получения и применения. .
Изобретение относится к способу регенерации полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна. .

Изобретение относится к термической переработке углеводородного сырья, в частности к утилизации изношенных шин и других резино-технических изделий. .

Изобретение относится к термическому пиролизу и может быть использовано при утилизации шин и резинотехнических изделий. .

Изобретение относится к устройствам для переработки озоном отходов в виде изношенных покрышек, армированных металлом, и других резинотехнических изделий (РТИ) с получением используемых вторичных продуктов и выполнением требований по охране окружающей среды.

Изобретение относится к переработке промышленных и бытовых отходов. Устройство для получения сажи из резиновых отходов включает реактор пиролиза 5, систему выгрузки твердых продуктов, средство вывода газов пиролиза, кожухотрубный теплообменник 13, приемное устройство твердых продуктов пиролиза, конденсатор 26 газов пиролиза, средство 16 вывода дымовых газов.
Наверх