|
Способ получения углеводородного сырья из отходов полимеров с выходом жидких продуктов не менее 85%, заключающийся в каталитическом превращении указанных отходов в смесь углеводородов при температуре 350-500°С и давлении не более 1.5 МПа, процесс осуществляют в присутствии пористого катализатора, выбранного из ряда: либо цеолит алюмосиликатного состава с мольным отношением SiO2/Al2O 3 не более 450 и структурой типа: ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, BETA, либо галлосиликат, либо галлоалюмосиликат, либо железосиликат, либо железоалюмосиликат, либо хромсиликат, либо хромалюмосиликат со структурой: ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, BETA, либо алюмофосфат со структурой типа: AlPO-5, AlPO-11, AlPO-31, AlPO-36, AlPO-37, AlPO-40, AlPO-41 с введенным в структуру любого из указанных видов катализатора на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий или их любая смесь с дальнейшей переработкой полученного углеводородного сырья в бензин с октановым числом не менее 83 пунктов по моторному методу, дизельное топливо с температурой застывания не выше -35°С и сжиженный газ или в компоненты моторных масел.
Отходы полимеров могут содержать, например, полиэтилен, полипропилен, полистирол, полибутилен или их любые смеси и аналогичные гомополимеры, сополимеры этилена, пропилена, бутилена, бутадиена, стирола с другими сополимеризующимися углеводородными мономерами.
Основным отличительным признаком предлагаемого способа является то, что при утилизации указанных отходов используют катализатор указанного выше состава, что позволяет достигать выхода жидких углеводородных продуктов не менее 85 мас.%,
- вторым отличительным признаком является то, что полученную смесь углеводородов подвергают дальнейшей переработке с получением высококачественных моторных топлив.
Полученное углеводородное сырье из отходов полимеров разделяют на фракцию нк-370°С (нк - начало кипения) и фракцию 370°С-кк (кк - конец кипения).
Фракцию нк-370°С подвергают превращению в бензин с октановым числом не ниже 83 пунктов по моторному методу, дизельное топливо с температурой застывания не выше -35°С, а также в сжиженный газ в присутствии катализатора при температуре 250-500°С, давлении не более 2.5 МПа, массовых расходах сырья не более 10 ч-1. В качестве катализатора используют цеолит с мольным отношением SiO2/Al2O3 не более 450, выбранный из ряда: ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, BETA, либо галлосиликат, галлоалюмосиликат, железосиликат, железоалюмосиликат, хромсиликат, хромалюмосиликат со структурой: ZSM-5, ZSM-11, ZSM-38, ZSM-48, BETA, либо алюмофосфат со структурой типа AlPO-5, AlPO-11, AlPO-31, AlPO-36, AlPO-37, AlPO-40, AlPO-41 с введенным в структуру любого из указанных видов катализатора на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, галлий, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий или их любая смесь.
Катализатор может дополнительно содержать модифицирующую добавку, по крайней мере, одного из металлов ряда: цинк, галлий, никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, редкоземельные элементы, металлы платиновой группы в количестве не более 10 мас.%.
Модифицирующую добавку в катализатор вводят методом пропитки, активированной пропитки в автоклаве, ионного обмена при температуре не ниже 20°С, нанесением из газовой фазы или путем механического смешения с исходным материалом с последующей сушкой и прокалкой.
На выходе из реактора продукты делят в сепараторе на смесь моторных топлив и газовую фазу, из которой выделяют фракцию С3+ с последующим смешением последней с потоком исходного углеводородного сырья на входе в реактор.
Фракцию 370-кк°С подвергают гидроизомеризации с получением компонента моторных масел в присутствии пористого катализатора при температуре не выше 400°С, давлении не более 10 МПа, массовой скорости подачи сырья не более 10 ч-1, молярном отношении водород/углеводороды не более 50, в качестве катализатора используют алюмофосфат со структурой типа AlPO-31 с введенным в структуру на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, кремний, кобальт, марганец, никель, кадмий.
Катализатор может дополнительно содержать модифицирующую добавку, по крайней мере, одного из металлов ряда: никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, металлы платиновой группы в количестве не более 10 мас.%.
Модифицирующую добавку в катализатор вводят методом пропитки, активированной пропитки в автоклаве, ионного обмена при температуре не ниже 20°С, нанесением из газовой фазы или путем механического смешения с исходным материалом с последующей сушкой и прокалкой.
Образовавшиеся в ходе реакций газы после отделения от жидких продуктов могут быть подвергнуты переработке совместно с фракцией нк-370°С.
Технический эффект предлагаемого изобретения складывается из следующих составляющих:
1. Применение катализатора непосредственно в реакторе пиролиза приводит к снижению температуры реакции, а также к увеличению выхода жидких углеводородов до 85 мас.%;
2. Изменение количества получаемых бензина, дизельного топлива и сжиженного газа может регулироваться в широких пределах путем изменения условий проведения процессов;
3. В качестве катализатора для каталитической деструкции полимеров могут быть использованы отходы катализаторного производства.
В целом в заявленном изобретении средний выход моторных топлив (суммарно сжиженного газа, бензина, дизельного топлива и компонентов моторных масел) превышает 98 мас.%.
Способ осуществляют следующим образом.
В качестве исходного материала для приготовления катализатора утилизации полимерных отходов, по данному способу, используют один из материалов, выбранный из ряда: либо цеолит ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, BETA с мольным отношением SiO2/Al2 O3 не более 450, либо галлосиликат, галлоалюмосиликат, либо железосиликат, либо железоалюмосиликат, либо хромсиликат, либо хромалюмосиликат со структурой ZSM-5, ZSM-11, ZSM-48, BETA, либо алюмофосфат со структурой типа: AlPO-5, AlPO-11, AlPO-31, AlPO-36, AlPO-37, AlPO-40, AlPO-41, с введенными в структуру любого из указанных видов катализатора на стадии синтеза элементами, выбранными из ряда: магний, цинк, галлий, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий или их любая смесь.
Далее исходный материал при необходимости модифицируют введением в его состав соединения, по крайней мере, одного из металлов ряда: цинк, галлий, никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, редкоземельные элементы, металлы платиновой группы в количестве не более 10 мас.%.
Модификацию цеолита осуществляют методом пропитки, активированной пропитки в автоклаве, нанесения из газовой фазы, ионного обмена, механического смешения компонентов. После введения модифицирующей добавки катализатор сушат и прокаливают при температурах до 600°С.
Полученный катализатор помещают в реактор периодического действия (автоклав) в количестве не более 5 мас.% от полимерного сырья, после чего в автоклав загружают полимерное сырье. Процесс проводят при температуре 350-500°С и давлении не более 1.5 МПа. После выхода из автоклава продукты после охлаждения в холодильнике подают в сепаратор, где происходит разделение на газовую и жидкую углеводородные составляющие. Далее жидкую фракцию разделяют на фракции нк-370°С и 370°С-кк, которые подвергают дальнейшей переработке.
В качестве исходного материала для приготовления катализатора превращения фракции нк-370°С используют один из материалов, выбранный из ряда: либо цеолит со структурой: ZSM-5, ZSM-11, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, BETA с мольным отношением SiO2/Al2 O3 не более 450, либо галлосиликат, галлоалюмосиликат, железосиликат, железоалюмосиликат, хромсиликат, хромалюмосиликат со структурой ZSM-5, ZSM-11, ZSM-38, ZSM-48, BETA, либо алюмофосфат со структурой типа AlPO-5, AlPO-11, AlPO-31, AlPO-36, AlPO-37, AlPO-40, AlPO-41 с введенным в структуру любого из указанных видов катализатора на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, галлий, марганец, железо, кремний, кобальт, кадмий или их любая смесь.
Далее исходный материал при необходимости модифицируют введением в его состав соединения, по крайней мере, одного из металлов ряда: цинк, галлий, никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, редкоземельные элементы, металлы платиновой группы в количестве не более 10 мас.%.
Модификацию цеолита осуществляют методом пропитки, либо активированной пропитки в автоклаве, либо нанесения из газовой фазы, либо ионного обмена, либо механического смешения компонентов. После введения модифицирующей добавки катализатор сушат и прокаливают при температурах до 600°С.
Полученный катализатор помещают в проточный реактор, продувают либо азотом, либо инертным газом, либо их смесью при температурах до 600°С, после чего подают жидкое углеводородное сырье при массовых расходах до 10 ч-1, температурах 250-500°С, давлении не более 2.5 МПа.
После выхода из реактора продукты охлаждают в холодильнике, после чего подают их в сепаратор, где происходит разделение на газовую и жидкую составляющие. Далее жидкие продукты дистилляцией разделяют на бензин и дизельное топливо.
Часть полученных углеводородных газов может быть направлена на вход в реактор, где ее смешивают с жидким углеводородным сырьем так, чтобы весовой расход газа через реактор находился в интервале 0.1-5 ч-1.
В качестве исходного материала для приготовления катализатора гидроизомеризации фракции 370°С-кк используют алюмофосфат со структурой AlPO-31 с введенным на стадии синтеза элементом, выбранным из ряда: магний, цинк, кремний, кобальт, марганец, никель, кадмий. Далее катализатор модифицируют введением в его состав соединения, по крайней мере, одного из металлов ряда: никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, металлы платиновой группы в количестве не более 10 мас.%.
Модификацию катализатора осуществляют методом пропитки, или активированной пропитки в автоклаве, или нанесения из газовой фазы, или ионного обмена, или механического смешения компонентов. Далее полученный катализатор сушат и прокаливают при температуре до 700°С.
Полученный катализатор помещают в проточный реактор, продувают либо азотом, либо инертным газом, либо их смесью при температуре до 600°С, после чего подают фракцию 370°С-кк с массовой скоростью до 10 ч-1, температуре не выше 400°С, давлении не более 10 МПа и молярном отношении водород/углеводороды не более 50.
|