用廢聚苯乙烯生產苯乙烯和其副產品的方法及設備的製作方法

2023-09-21 03:01:40 1

專利名稱：用廢聚苯乙烯生產苯乙烯和其副產品的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明為一種苯乙烯的製備方法，特別是涉及一種用廢聚苯乙烯生產苯乙烯和其副產品的方法及設備。
傳統的苯乙烯生產方法是利用石油經催化、裂化，從中分離出苯、甲苯、乙烯等，先加成再經脫氫、精餾分離得到苯乙烯，隨著石油的緊缺和國民經濟的不斷發展，苯乙烯供不應求的矛盾越來越顯著。
由苯乙烯聚合而成的聚苯乙烯有著廣泛的用途，如快餐餐具;電器、儀器儀表、高檔家俱的包裝材料等，具有衛生、裝飾、防震、防破損的作用，但是，由於上述材料的使用只能是一次性的，隨之而來的就是給社會環境帶來嚴重汙染，如鐵路兩側丟棄的一次性泡沫塑料飯盒、垃圾站到處可見的電器包裝墊等，這類廢棄物的最大特點就是不會自行腐爛，所以，如何處理這些塑料垃圾就成為人們急待解決的問題。
目前，雖然有不少的廠家、研究單位都在探索對廢聚苯乙烯的綜合利用，有的也已實現了將廢聚苯乙烯裂解制苯乙烯單體的過程，但是，從規模上看，它們一次只能處理幾十公斤，從工藝上看，沒有一個好的、針對裂解過程中產生的集於釜底的結焦層的解決辦法，這樣每做一次裂解，就要清理一次釜底，使生產不能連續化。
本發明是提供一種用廢聚苯乙烯製備苯乙烯及其副產品的方法，以達到不僅能提高苯乙烯的產量，還可以變廢為寶，變汙染為清潔的目的。
本發明的另一個目的是提供一種可以實現連續生產，在廢聚苯乙烯裂解過程中自動除焦的苯乙烯及其副產品的生產方法。
本發明的另一個目的是提供一套上述苯乙烯和其副產品的生產方法所用的設備。
本發明的工藝方法是將廢聚苯乙烯引入裂解爐中用錨式帶刮板的攪拌器攪拌在常壓或減壓(如0.01-0.05MPa)和如300-400℃的條件下裂解，爐頂出來的裂解氣體經冷凝器冷凝成為裂解液，爐底為裂解反應殘餘物，
裂解反應完成後降下爐體安裝的升降式出料管，在加壓下將裂解殘餘物及雜質排出，將裂解液送入分離設備進行分離，得到苯乙烯及其副產品。在裂解前，可將聚苯乙烯進行熱縮或機械消泡增密、破碎和/或預融。在裂解中還可以使用催化劑。
所述增密、破碎和預融過程，是為了使物料進料方便，有利於物料在爐中的融化，及在裂解過程中能夠充分裂解。
當融化的物料進入裂解爐後，由於物料呈膠凍狀，再加上未完全融化的廢聚苯乙烯生物料，使傳熱效果較差，反應很慢;同時，由於廢物料很髒，夾雜著很多泥沙，再加上物料在裂解過程中本身就有碳粉生成，當泥沙、焦粉與物料及裂解產物混在一起時，很容易形成如瀝青公路般堅硬的結焦層，使熱傳導效率下降90%以上，是影響裂解反應時間、苯乙烯產率、能源利用率和裂解爐壽命的主要原因。採用錨式帶刮板的攪拌器，不僅可使催化劑與物料接觸均勻，增加熱傳導，減少裂解反應時間，還可以使焦層一形成就被刮掉，不能形成較厚的結焦層，影響裂解反應過程。可以當裂解反應在常壓或減壓300-400℃的條件下，裂解時間約4小時，裂解產出量達總投料量的80-90%時，停止加熱，反應基本完成，爐底會存有一些泥沙、裂解殘餘物及雜質，如不及時清除，會在爐內結焦，為了避免上述現象發生，同時避免出料管與爐火或煙道氣接觸，使其內部的殘液及殘渣碳化，堵塞出料管，可採用升降式出料管安裝在爐體頂上或側面，將出料管降下，可用0.15-0.25MPa的蒸汽加壓將殘液沿出料管壓出爐外。所述從裂解爐出來的氣體經冷凝而得到的裂解液可用一精餾塔由塔頂採出比苯乙烯沸點低的輕組分，如苯、甲苯、乙苯等，塔底採出液進入另一精餾塔，從塔底採出比苯乙烯沸點高的重組分，如異丙苯、焦油等，從塔頂得到符合國標(GB3915-90)要求的99.0%以上的苯乙烯產品。分離出的輕組分苯、甲苯及乙苯等可重新用做化工原料，分離出的重組分可經制漆爐進一步分離，提取出異丙苯和α-甲基苯乙烯的混合物，殘餘物可用於生產防鏽漆或防水塗料。
本發明的用廢聚苯乙烯生產苯乙烯及其副產品的方法可進一步用附圖加以說明。
附

圖1是表示用廢聚苯乙烯生產苯乙烯及其副產品的工藝流程圖。原料經增密、破碎、預融、催化裂解過程和分離過程得到輕組分、苯乙烯和重組分。
本發明的利用廢聚苯乙烯生產苯乙烯的方法，具有原料來源充足、價格低廉、投資少、見效快的優點，而且流程短、技術先進，主要產品苯乙烯的質量可以達到國家標準(GB3915-90)，副產品具有多種用途。
本發明的生產方法所用的設備包括帶有錨式帶刮板的攪拌器和升降式出料管的裂解爐及分離設備。還可進一步包括烘箱、破碎機和制漆爐。
所述烘箱用於將廢聚苯乙烯消泡增密。
所述破碎機是為了進料方便，將增密後的物料粉碎，使其易於在爐中融化。
所述裂解爐可包括變速電機、爐體、進料口、錨式帶刮板的攪拌器、可升降式出料管、裂解氣體出口、真空管、蒸汽管。在裂解過程中，由於廢聚苯乙烯本身所帶的泥沙、裂解過程中產生的碳粉、物料及裂解產物混在一起很容易形成結焦層，從而影響到熱傳導效率、裂解反應時間，苯乙烯產率及裂解爐壽命，採用錨式帶刮板的攪拌器，不僅能避免上述現象的發生，而且還可以使物料與催化劑接觸均勻，增加熱傳導，減少裂解反應時間。當裂解反應基本完成後，降下可升降式出料管，加壓放出易於結焦的泥沙、裂解殘餘物等雜質，保證下一個裂解過程繼續進行。
所述分離設備可將裂解爐出來的裂解液分成沸點比苯乙烯低的輕組分、沸點比苯乙烯高的重組分和苯乙烯產品。
所述制漆爐可將沸點比苯乙烯高的重組分做進一步深加工，分離出異丙苯等後，殘留物中加入助劑及輔料得到防鏽漆或防水塗料。
所述本發明的生產方法所用設備還可以進一步包括預融爐，它可將要進入裂解爐的物料先進行加熱融化，使其後的裂解過程加快，減少操作時間。
所述本發明的生產方法所用的設備還可以進一步包括用於分離提純的兩個精餾塔，第一精餾塔的塔頂主要採出沸點比苯乙烯低的輕組分;在第二精餾塔的塔頂可以得到含量在99.0%(重量)以上的苯乙烯產品，塔底主要得到沸點比苯乙烯高的重組分。精餾可採用常壓或減壓精餾，還可將阻聚劑如對苯二酚加到進料中。
附圖2表示的是裂解爐的示意圖，標號1為爐體;2為錨式帶刮板的攪拌器;3是變速電機;4是升降式出料管;5是進料口實施例將500Kg廢發泡的聚苯乙烯經熱縮增密、破碎、預融後，與0.125Kg的催化劑銅粉一同進入裂解爐中，常壓攪拌下點火升溫至320℃裂解開始。當觀察到從裂解爐中出來的裂解液量達到進料量的85-90%時，停止加熱，用0.2MPa的蒸汽利用升降式出料管將裂解殘餘物及雜質50Kg排出，得到裂解液450Kg。將裂解液送入第一精餾塔，在塔頂採出比苯乙烯沸點低的輕組分67.5Kg，塔底採出液進入第二精餾塔，由塔頂得到含量達到GB3915-90標準的苯乙烯315Kg，將塔底採出的比苯乙烯沸點高的重組分送入制漆爐，分離得到異丙苯和α-甲基苯乙烯共13.5Kg，其殘液加入助劑及輔料可得防鏽漆100Kg。
上述工藝流程所用設備包括烘箱、破碎機、預融爐、帶有錨式帶刮板的攪拌器及升降式出料管、加壓蒸汽入口、進料口和裂解氣體出口的裂解爐和兩個精餾塔及制漆爐。
權利要求
1.一種用廢聚苯乙烯生產苯乙烯和其副產品的方法，包括將廢聚苯乙烯在常壓或減壓300-400℃下進行裂解，其裂解液經分離後得到苯乙烯及其副產品，其特徵在於裂解是在裂解爐中的錨式帶刮板的攪拌器的攪拌下進行的，裂解過程中，由裂解中產生的碳粉、物料帶來的泥沙、物料本身和/或裂解產物等構成的結焦層一經形成就被攪拌器上的刮板刮掉，裂解後的殘餘物和/或雜質等用降下的可升降的出料管加壓排出爐外。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於廢聚苯乙烯裂解前進行增密、粉碎和/或預融
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於裂解時使用銅粉催化劑。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於用0.15-0.25MPa的蒸汽壓將裂解後的殘餘物和/或雜質等通過降到底部的出料管壓出爐外。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於從裂解爐出來的裂解液經第一精餾塔，由塔頂採出沸點比苯乙烯低的輕組分，塔底採出液進入第二精餾塔，由第二精餾塔的塔頂得到含量在99.0%以上的苯乙烯產品，塔底採出液中主要為沸點比苯乙烯高的重組分。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於第二精餾塔的塔底採出液在制漆爐中進行深加工，分離出異丙苯和α-甲基苯乙烯的混合物，其殘留物加入助劑可製得防鏽漆或防水塗料
7.如權利要求1至6中任何一個所述的方法的設備，其特徵在於包括含有錨式帶刮板的攪拌器和可升降的出料管的裂解爐以及分離設備。
8.如權利要求7所述的設備，其特徵在於包括用於增密的烘箱、用於粉碎的粉碎機和預融爐。
9.如權利要求7所述的設備，其特徵在於其分離設備包括兩個精餾塔，即用於分離出沸點比苯乙烯低的輕組分的第一精餾塔，用於得到含量在99.0%以上的苯乙烯產品的第二精餾塔。
10.如權利要求9所述的設備，其特徵在於包括用於將第二精餾塔的塔底採出液進行深加工的制漆爐。
全文摘要
本發明是用廢聚苯乙烯生產苯乙烯和其副產品的方法及其設備。本生產方法是將廢聚苯乙烯經熱縮增密、破碎後，與催化劑一同進入裂解爐，在裂解爐中採用錨式帶刮板的攪拌器及可升降的出料管，解決了裂解過程中爐底易結焦，從而影響熱傳導、苯乙烯產率、裂解爐壽命等問題。
文檔編號C07C15/46GK1088568SQ9311801
公開日1994年6月29日 申請日期1993年10月8日 優先權日1993年10月8日
發明者郭寶森, 蔡林, 楊祖榮 申請人:北京市海澱區中大環境技術研究所