一種製備聚烯烴蠟的方法
2023-09-13 20:35:35 1
專利名稱：一種製備聚烯烴蠟的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備高品質聚烯烴蠟的方法。
背景技術：
低分子聚烯烴在室溫下成為蠟狀，因此俗稱聚烯烴蠟，主要指聚乙烯蠟和聚丙烯蠟，被廣泛用於化工、輕工、食品等行業。全球的聚烯烴蠟年消費量約為33. 63萬t，而且仍在繼續增長。我國聚烯烴蠟生產規模不能滿足市場需求，尤其是高檔聚烯烴蠟基本依賴進口，具有較大的市場空間。利用廢棄塑料製取高品質聚烯烴蠟對於廢棄資源的回收利用、消除環境汙染等具有重要的經濟和社會意義。目前國內通過廢棄塑料熱解製取聚烯烴蠟的方法，一般採用常規設備或是低成本的新型熱裂解裝置。如，專利(CN 101885857 A)採用螺杆擠出機、帶電加熱和攪拌的不鏽鋼的裂解釜、帶攪拌器和冷卻夾套的不鏽鋼的冷卻釜、上方敞開的不鏽鋼的盛料箱、顎式粉碎機、真空泵、帶冷卻夾套的不鏽鋼的裂解氣體回收釜、不鏽鋼的裂解油貯存罐、不鏽鋼的尾氣乳化罐的常規設備熱解廢舊塑料製取聚乙烯蠟。另一項專利(CN 2680664Y)公開了一種新型熱裂解聚乙烯製取蠟的裝置，該裝置包括熱解爐、熱解釜、熱交換器、燃燒器、攪拌器等設備。上述現有技術中廢棄塑料製取聚乙烯蠟的方法所需設備及工藝條件簡易可行，滿足了中小型企業工業化生產的要求，但是所得到的聚乙烯蠟的品質不高；由於廢棄塑料的回收涉及面廣，每批回收的成分也各不相同，裂解原料的隨機性也進一步影響聚乙烯蠟的品質；廢棄塑料有較高黏度和低傳導性的特點，這將對熱解反應過程中傳熱及傳質有很大影響；因此，現有技術方法存在著採用低成本簡易設備熱解廢棄塑料製取的聚乙烯蠟品質不高的問題與不足。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題與不足，本發明提供了一種製備高品質聚烯烴蠟的方法，旨在通過常規設備、間歇裂解工藝解決廢棄塑料或樹脂原料的隨機性和低傳導性等自身不足，並提高裂解生成的聚烯烴蠟的品質。本發明所採用的技術方案是 一種製備聚烯烴蠟的方法，包括如下步驟
1)將反應原料置於反應釜中，在真空條件下進行熱裂解反應；
2)裂解產物降溫到沈0 335°C，排出氣體混合物；
3)反應釜內物料繼續降至室溫，加入溶劑進行萃取，液固分離，得到固體產物和液體產
物；
4)液體產物經過蒸餾得到溶劑和目標產物。優選的，所述反應原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的
至少一種。
優選的，所述反應原料為含有10wt%以下的聚酯的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、 聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa,反應溫度；340 450°C，反應 10 2IOmin。優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C，反應10 180min後，升溫至380 450°C，繼續反應10 180min。優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C，反應10 180min後，降溫至340 380°C，繼續反應10 180min。優選的，步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種，溶劑與物料質量比大於2。步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進行冷凝，得到液態油和未冷凝的氣體，分別回收；冷卻器的溫度小於45°C。步驟3)所得固體產物經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解。上述製備方法中，熱裂解反應既可以採用一段式反應也可以採用兩段式反應，一段式熱裂解是指原料維持在反應溫度下進行裂解，兩段式熱裂解是指在裂解過程中使用兩種裂解溫度(包括先在較低溫度裂解後再在較高的溫度裂解，或是先在較高的溫度裂解後再在較低的溫度裂解)，可以根據實際需要，採取不同的熱裂解反應方式，得到不同產量、不同分子量、不同滴熔點的產物。本發明的有益效果在於本發明以廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂為原料，製備得到高品質的聚烯烴蠟產物，生產成本低，對設備的要求低；製備工藝所產生的中間產物可以分別收集，進行循環利用，節能環保，適於推廣應用。說明書附圖
圖1是本發明的一種製取高品質聚烯烴蠟的方法的各設備的位置連接關係及工藝流程圖，閥1 反應釜真空泵閥，閥2 反應釜排氣閥，閥3 反應釜放料閥，閥4 分離裝置放料閥。
具體實施例方式一種製備聚烯烴蠟的方法，包括如下步驟
1)將反應原料置於反應釜中，在真空條件下進行熱裂解反應；
2)裂解產物降溫到沈0 335°C，排出氣體混合物；
3)反應釜內物料繼續降至室溫，加入溶劑進行萃取，液固分離，得到固體產物和液體產
物；
4)液體產物經過蒸餾得到溶劑和目標產物。優選的，所述反應原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的
至少一種。優選的，所述反應原料為含有10wt%以下的聚酯的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、 聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0.005 0.095Mpa，反應溫度；340 450°C，反應 10 2IOmin。
優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C，反應10 180min後，升溫至380 450°C，繼續反應10 180min。優選的，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C，反應10 180min後，降溫至340 380°C，繼續反應10 180min。優選的，步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種，溶劑與物料質量比大於2。步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進行冷凝，得到液態油和未冷凝的氣體，分別回收；冷卻器的溫度小於45°C。步驟3)所得固體產物經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解。以下結合實施例對本發明作進一步的說明，但並不局限於此。下面各實施例中所用反應原料是回收的廢棄聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂。原料中可以含有不高於10襯％的聚酯。實施例1 產品聚乙烯蠟
原料高密度聚乙烯樹脂
設備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲罐、分離裝置、 蒸餾裝置，各設備位置及連接關係參閱圖1 製備步驟
1)在反應釜內加入一定量的上述的高密度聚乙烯樹脂，密封反應釜，開始加熱升溫，待反應釜內溫度升至100°c，打開反應釜真空泵閥1，開啟真空泵抽真空，當真空度為 0. 095Mpa時，關閉真空泵，繼續對反應釜進行加熱，待反應釜內溫度升至200°C時，開啟攪拌器，攪拌速度為90rpm，然後，升溫升至400°C，維持恆溫，反應60min後停止反應，使用反應釜的冷卻套管對反應釜進行冷卻降溫；
2)待反應釜內溫度冷卻至280°C時，打開反應釜排氣閥2，裂解產生的低分子碳氫分子通過管道進入到冷卻器，冷卻器出口溫度控制在45°C以下，低分子碳氫氣體冷凝成液態油進入到燃料油儲罐內儲存回收，未冷凝的低分子碳氫氣體通過管道進入到裂解氣儲罐內儲存；
3)反應釜內物料冷卻至室溫，加入溶劑進行萃取，萃取用的溶劑為正己烷，溶劑與物料質量比為4 :1，溶劑加入後與物料充分混合，通過管道進入分離裝置進行分離，分離得到的固體產物經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解，分離得到的液體產物經過常壓蒸餾得到溶劑和目標產品，其中溶劑循環使用，溶劑蒸餾後所得的固體即為聚乙烯蠟，其產率為61. 2 wt%，分子量約為3372，滴熔點為115°C，取出，包裝，獲得聚乙烯蠟成品。實施例2 產品聚丙烯蠟原料聚丙烯樹脂
設備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲罐、分離裝置、 蒸餾裝置，各設備位置及連接關係參閱圖1 ； 反應步驟
1)在反應釜內加入一定量的上述的聚丙烯樹脂，密封反應釜，開始加熱升溫，待反應釜內溫度升至100°c，打開反應釜真空泵閥1，開啟真空泵抽真空，當真空度為0. 05Mpa時，關閉真空泵，繼續對反應釜進行加熱，待反應釜內溫度升至200°C時，開啟攪拌器，攪拌速度為 90rpm，繼續升溫至340°C，恆溫反應210min後，使用反應釜的冷卻套管對反應釜進行冷卻降溫；
2)待反應釜內溫度冷卻至335°C時，打開反應釜排氣閥2，裂解產生的低分子碳氫分子通過管道進入到冷卻器，冷卻器的出口溫度控制在40°C以下，低分子碳氫氣體冷凝成液態油進入到燃料油儲罐內儲存回收，未冷凝的低分子碳氫氣體通過管道進入到裂解氣儲罐內儲存；
3)反應釜內物料繼續冷卻至室溫，加入溶劑進行萃取，萃取用的溶劑為四氫呋喃，溶劑與物料質量比為2. 1 :1，溶劑加入後與物料充分混合，通過管道進入分離裝置進行分離， 分離得到的固體產物經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解；分離得到的液體產物經過減壓蒸餾得到溶劑和目標產品，其中溶劑循環使用，目標產品即為聚丙烯蠟，其產率為 49.4 wt%，分子量的主要範圍為肪49，滴熔點為135°C，取出，包裝，獲得聚丙烯蠟成品。實施例3
產品聚烯烴蠟
原料聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂
設備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲罐、分離裝置、 蒸餾裝置，各設備位置及連接關係參閱圖1 ；
反應步驟
1)在反應釜內加入一定量的聚丙烯樹脂與聚乙烯樹脂，其質量比為1:1，密封反應釜， 開始加熱升溫，待反應釜內介質溫度升至100°c，打開反應釜真空泵閥1，開啟真空泵抽真空，當真空度為0. 005Mpa時，關閉真空泵，繼續對反應釜進行加熱，隨後，待反應釜內溫度升至200°C時，開啟攪拌器，攪拌速度90rpm，繼續升溫到450°C，恆溫反應10分鐘後，反應釜的冷卻套管中通入冷卻水降溫到340°C，恆溫反應150分鐘；
2)待反應完畢，降溫到300°C，打開反應釜排氣閥2，裂解產生的低分子碳氫分子通過管道進入到冷卻器，冷卻器出口溫度控制在40以下。C，低分子碳氫氣體冷凝成液態油進入到燃料油儲罐內儲存回收，未冷凝的低分子碳氫氣體通過管道進入到裂解氣儲罐內儲存；
3)反應釜繼續冷卻至室溫；打開反應釜加入質量比1:1四氫呋喃和環己烷混合溶劑， 溶劑與物料質量比為5 :1，溶劑加入後與物料充分混合，通過管道進入分離裝置進行分離， 不溶解部分經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解，萃取分離後得到液體產物經過常壓蒸餾得到溶劑和目標產品，其中溶劑循環使用，目標產品即為聚烯烴蠟，其產率為51. 2 wt%，分子量約為5120，滴熔點為1M°C，取出，包裝，獲得聚烯烴蠟成品。實施例4
產品聚烯烴蠟
原料廢棄的聚丙烯塑料和聚乙烯塑料，質量比例1:1，聚酯含量10%
設備帶攪拌器和冷卻套管的電加熱反應釜、真空泵、冷卻器、燃料油儲罐、分離裝置、 蒸餾裝置，各設備位置及連接關係參閱圖1 ；
反應步驟
1)在反應釜內加入一定量的廢棄的聚丙烯塑料和聚乙烯塑料，質量比例1:1，聚酯含量10%，密封反應釜，開始加熱升溫，待反應釜內介質溫度升至100°C，打開反應釜真空泵閥1，開啟真空泵抽真空，當真空度為0. 025Mpa時，關閉真空泵，繼續對反應釜進行加熱，隨後，待反應釜內溫度升至200°C時，開啟攪拌器，攪拌速度90rpm，繼續升溫到340°C，恆溫反應150分鐘後，繼續加熱至450°C，恆溫反應lOmin。2)待反應完畢，降溫到290°C，打開反應釜排氣閥2，裂解產生的低分子碳氫分子通過管道進入到冷卻器，冷卻器出口溫度控制在40以下。C，低分子碳氫氣體冷凝成液態油進入到燃料油儲罐內儲存回收，未冷凝的低分子碳氫氣體通過管道進入到裂解氣儲罐內儲存；
3)反應釜繼續冷卻至室溫；打開反應釜加入質量比1:2的四氫呋喃和環己烷混合溶劑，溶劑與物料質量比為6 :1，溶劑加入後與物料充分混合，通過管道進入分離裝置進行分離，不溶解部分經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解，萃取分離後得到液體產物經過常壓蒸餾得到溶劑和目標產品，其中溶劑循環使用，目標產品即為聚烯烴蠟，其產率為 43. 3wt%，分子量約為4877，滴熔點為121°C，取出，包裝，獲得聚烯烴蠟成品。以上實施例僅為介紹本發明的優選案例，根據本發明的製備方法，除了可用聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂或其混合物作為反應原料外，還可用利用廢棄的聚乙烯塑料、聚丙烯塑料或其混合物作為反應原料進行製備，均可得到高品質的聚烯烴蠟。以聚乙烯為原料得到的是聚乙烯蠟，以聚丙烯為原料得到的是聚丙烯蠟，混合原料得到的是聚烯烴蠟。因此，對於本領域技術人員來說，在不背離本發明精神的範圍內所進行的任何顯而易見的變化和改進，都應被視為本發明的一部分。
權利要求
1.一種製備聚烯烴蠟的方法，包括如下步驟1)將反應原料置於反應釜中，在真空條件下進行熱裂解反應；2)裂解產物降溫到沈0 335°C，排出氣體混合物；3)反應釜內物料繼續降至室溫，加入溶劑進行萃取，液固分離，得到固體產物和液體產物；4)液體產物經過蒸餾得到溶劑和目標產物。
2.根據權利要求1所述的一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟1)所述反應原料為聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂中的至少一種。
3.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa，反應溫度340 450°C，反應10 210min。
4.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 340 380°C，反應10 180min後，升溫至 380 450°C，繼續反應10 180min。
5.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟1)熱裂解反應的條件為開始反應真空度0. 005 0. 095Mpa, 380 450°C，反應10 180min後，降溫至 340 380°C，繼續反應10 180min。
6.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟3)萃取所用溶劑為正己烷、四氫呋喃和十氫化萘等中的至少一種，溶劑與物料質量比大於2。
7.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟2)排出的氣體混合物通過冷卻器進行冷凝，得到液態油和未冷凝的氣體，分別回收；冷卻器的溫度小於 45 "C。
8.根據權利要求1所述一種製備聚烯烴蠟的方法，其特徵在於，步驟3)所得固體產物經過簡單除渣後，與原料混合，進入下一輪裂解。
全文摘要
本發明公開了一種製備聚烯烴蠟的方法，包括如下步驟包括如下步驟1)將反應原料置於反應釜中，在真空條件下進行熱裂解反應；2)裂解產物降溫到260～335℃，排出氣體混合物；3)反應釜內物料繼續降至室溫，加入溶劑進行萃取，液固分離，得到固體產物和液體產物；4)液體產物經過蒸餾得到溶劑和目標產物。本發明以聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂為原料，製備得到高品質的聚烯烴蠟產物，生產成本低，對設備的要求低；製備工藝所產生的中間產物可以分別收集，進行循環利用，節能環保，適於推廣應用。
文檔編號C08J11/10GK102504330SQ201110327379
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月25日 優先權日2011年10月25日
發明者丁飛, 張海榮, 李潔, 熊蓮, 羅彩容, 陳新德, 黃超 申請人:中國科學院廣州能源研究所