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無(wú)污染廢塑料柔性油化工藝設(shè)備研發(fā)成功
  瀏覽次數(shù):4305  發(fā)布時(shí)間:2017年07月27日 17:30:41
[導(dǎo)讀] 根據(jù)7月16日消息,河北省三河市福海特種設(shè)備制造有限公司研發(fā)出一套可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染廢舊塑料柔性油化的工藝設(shè)備。它的研發(fā)成功,破
 
 
根據(jù)7月16日消息,河北省三河市福海特種設(shè)備制造有限公司研發(fā)出一套可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染廢舊塑料柔性油化的工藝設(shè)備。它的研發(fā)成功,破解了塑料垃圾處理的難題,實(shí)現(xiàn)了處理過(guò)程無(wú)污染,同時(shí)垃圾變能源,催生廢舊塑料的更大價(jià)值,而且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工,98%的原料油都將成為供生產(chǎn)生活使用的柴油或汽油,油品質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
在今年5月28日國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心“廢塑料能源化利用研究”研討會(huì)上,這套工藝得到了環(huán)保部固體廢物管理中心、國(guó)家發(fā)改委、清華大學(xué)的專(zhuān)家認(rèn)可。其中,中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)化學(xué)科學(xué)與技術(shù)研究院院長(zhǎng)金涌認(rèn)為:“整套設(shè)備在工藝上獨(dú)具匠心,構(gòu)思巧妙。”
無(wú)污染廢塑料柔性油化工藝設(shè)備研發(fā)成功
首創(chuàng)“柔性”工藝,出油率高達(dá)95%
廢舊塑料變石油,相當(dāng)于一個(gè)逆反應(yīng)過(guò)程。
“塑料是石油中的烯烴類(lèi)分子經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)生成的聚乙烯、聚丙烯等產(chǎn)品。”李勇說(shuō),讓廢舊塑料中已經(jīng)聚合的大分子,在高溫下進(jìn)行裂解反應(yīng),分子鏈斷裂,解聚成小分子,烯烴類(lèi)小分子就可以轉(zhuǎn)化為汽柴油。
雖然塑料油化的方向眾所周知,在理論上也是可能的,但如何實(shí)現(xiàn)無(wú)污染、高出油率并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和連續(xù)性生產(chǎn),成為急需破解的世界性難題。國(guó)內(nèi)在這方面已經(jīng)進(jìn)行了30多年的研究,一直沒(méi)有突破。
“難點(diǎn)在于,塑料油化是一整套系統(tǒng)設(shè)備,涉及煉油、機(jī)械制造、工業(yè)設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制等多個(gè)專(zhuān)業(yè),在具體試驗(yàn)過(guò)程中,一個(gè)工藝細(xì)節(jié)或設(shè)備參數(shù)的調(diào)整出現(xiàn)偏差,都將導(dǎo)致整個(gè)鏈條的紊亂,而且之前也沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。”李勇說(shuō)。
令筆者意外的是,突破這項(xiàng)技術(shù)空白的福海公司,竟是三河市一家土生土長(zhǎng)的民營(yíng)企業(yè)。李勇從2010年開(kāi)始研究塑料油化技術(shù),在遍訪中國(guó)石油大學(xué)、北京化工大學(xué)等地相關(guān)專(zhuān)家后,先后投入4000多萬(wàn)元,經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)總結(jié),2013年6月在國(guó)內(nèi)率先研制出這套設(shè)備。李勇將其命名為“無(wú)污染廢舊塑料柔性油化工藝”。
為什么稱(chēng)為柔性?面對(duì)筆者的疑問(wèn),李勇說(shuō):“柔性是我自己給這套工藝起的名字,化工領(lǐng)域沒(méi)有這個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。”
李勇介紹,柔性工藝相比其他塑料油化技術(shù),最直接的區(qū)別就是整個(gè)工藝流程從低中高三種溫度,緩慢對(duì)廢舊塑料進(jìn)行裂解油化,而不是“土法煉油”中采取的高溫迅速裂解反應(yīng),使塑料迅速氣化。“此前的塑料油化工藝,化學(xué)反應(yīng)劇烈,我們的工藝,化學(xué)反應(yīng)柔和,所以叫柔性。”
廢舊塑料變成汽柴油的過(guò)程大體包括:塑料破碎—低溫解聚液化—固液分離干餾—高溫加熱漿液—催化裂解氣化—冷凝分離—成品油。這套工藝于2013年11月通過(guò)了省工信廳的新產(chǎn)品新技術(shù)的鑒定驗(yàn)收,各項(xiàng)性能指標(biāo)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
“國(guó)內(nèi)其他廢舊塑料油化工藝,在整個(gè)工藝流程中難以對(duì)原料的反應(yīng)溫度進(jìn)行低中高區(qū)間控制,反應(yīng)溫度大都在360℃—600℃之間,始終高位運(yùn)行。”李勇解釋?zhuān)嵝杂突に囃ㄟ^(guò)合理控制溫度、壓力等反應(yīng)條件,使廢舊塑料在200℃—250℃就開(kāi)始裂化反應(yīng),逐步過(guò)渡到高溫,有步驟地對(duì)各類(lèi)油品分類(lèi)收集,避免了過(guò)度高溫裂解產(chǎn)生的結(jié)焦、縮聚反應(yīng)芳烴化,降低了原料的結(jié)焦率,減少了油品中雜質(zhì)的含量。
“整套工藝不但有利于油品的產(chǎn)生,”李勇說(shuō),“而且出油率高,最高可達(dá)95%。”
破解“流體化”難題,將廢舊塑料變財(cái)富
在福海公司塑料油化車(chē)間,廢舊塑料進(jìn)入進(jìn)料口,經(jīng)預(yù)處理后被傳送帶運(yùn)到設(shè)備中最高的裝置——加熱爐內(nèi),然后自上而下經(jīng)歷熱解反應(yīng)釜、催化反應(yīng)塔、分餾塔、冷卻塔的處理,原料油從末端出口流出。
整套工藝流程看似水到渠成,但研發(fā)中卻需破解一個(gè)個(gè)難題,廢舊塑料流體化就是其中一項(xiàng)。
傳統(tǒng)的廢舊塑料油化利用一般有兩種方法。最簡(jiǎn)單也是多數(shù)“土煉油”采用的方法是熱裂解,把廢舊塑料裝進(jìn)高溫加熱爐里進(jìn)行熱裂解,缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度高、時(shí)間長(zhǎng),能耗大,排出大量廢渣廢氣。另一種方法是催化裂解,將催化劑與廢塑料混合在一起進(jìn)行加熱,反應(yīng)快,能耗低,但油品雜質(zhì)多。
“由于塑料是熱的不良導(dǎo)體,采用這兩種方法時(shí),在高溫爐內(nèi),緊貼爐膛內(nèi)壁的塑料會(huì)迅速碳化,距離爐膛稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的塑料還沒(méi)有充分液化,塑料不能充**解,所以都會(huì)造成出油率低、油品質(zhì)量差的問(wèn)題。”李勇說(shuō),更重要的是這兩種工藝設(shè)備都只能采用間歇式作業(yè),不能進(jìn)行工業(yè)化連續(xù)性生產(chǎn),“也就是一爐塑料熱解完之后,必須等爐涼了再加料,加料之前還要把爐膛內(nèi)壁粘連的附著物清理干凈。”
但柔性油化設(shè)備采用特殊的液態(tài)成漿工藝,通過(guò)合理控制化學(xué)反應(yīng)條件,進(jìn)行工藝流程的循環(huán),使塑料在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中全部實(shí)現(xiàn)液態(tài)的流體化。“液體化的塑料不容易造成管道的堵塞、不會(huì)在設(shè)備的內(nèi)壁形成大量附著物,避免了因?yàn)榍謇碓O(shè)備只能間歇式作業(yè)的問(wèn)題,大大提高了處理效率。”李勇說(shuō),目前這套設(shè)備日處理塑料垃圾量最高可達(dá)300噸。
為了實(shí)現(xiàn)廢舊塑料的連續(xù)處理,他們還開(kāi)發(fā)了“氣壓密實(shí)封閉進(jìn)料口裝置”,原料在向加熱爐推進(jìn)的同時(shí),氣泵隨即對(duì)爐口進(jìn)行密閉,“邊推進(jìn)邊密閉,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工藝流程的全封閉連續(xù)作業(yè)。”
柔性油化工藝的突破為拓展能源開(kāi)辟了新路徑。李勇介紹,相比于原油提煉成汽柴油60%—70%的比例,塑料油化生產(chǎn)的原料油,有98%都可以提煉成汽柴油。“一噸塑料油化生產(chǎn)的汽柴油,相當(dāng)于2.2噸原油。”
目前,發(fā)達(dá)國(guó)家廢塑料能源化利用率在70%以上,而國(guó)內(nèi)廢舊塑料的回收利用率僅為22%,這意味著我國(guó)每年產(chǎn)生的3000多萬(wàn)噸廢舊塑料被白白浪費(fèi)掉,不僅浪費(fèi)資源,而且污染環(huán)境。
“如果使用柔性油化工藝,這些塑料都將變?yōu)樨?cái)富。”李勇算了一筆賬:若該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,全國(guó)每年利用廢舊塑料可產(chǎn)出柴油2000多萬(wàn)噸,市場(chǎng)價(jià)達(dá)2000多億元,相當(dāng)于減少使用6000萬(wàn)噸原油來(lái)提煉柴油,等于全國(guó)每年進(jìn)口原油的70%,比大慶油田當(dāng)年出油量的峰值5500萬(wàn)噸還高,相當(dāng)于為國(guó)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的“大慶油田”。“而且由于原材料廣泛,這個(gè)‘油田’將遍布全國(guó),既不污染環(huán)境,也不改變地質(zhì)結(jié)構(gòu)。”
采用密閉無(wú)氧化方式,處理過(guò)程近零污染
清澈透明,與加油站的汽油沒(méi)什么兩樣。7月16日,在福海公司再生能源設(shè)備與工藝研究所,筆者見(jiàn)到了廢舊塑料“變”成的汽油。
“經(jīng)過(guò)石油化工科學(xué)研究院的檢測(cè)分析,這種油品的閃點(diǎn)、密度、黏度、灰分等指標(biāo)都高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。”李勇說(shuō),油品不僅質(zhì)量高,而且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程近乎零污染。
在福海公司會(huì)議室,推開(kāi)窗,筆者聞不到“土法煉油”那種刺鼻的氣味,只能看到不遠(yuǎn)處運(yùn)行中的加熱爐頂部的一個(gè)煙囪冒出的淡淡白煙。
李勇介紹,目前我國(guó)廢塑料處理的途徑主要有填埋、焚燒、造粒等。填埋占用大量土地,產(chǎn)生二次污染;焚燒產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)難以完全處理,污染環(huán)境;造粒需要清潔的塑料,原料需提前清洗,會(huì)浪費(fèi)大量水資源。
“我們的柔性油化設(shè)備和工藝對(duì)于原材料的要求很低,就是再也不能回收利用的劣質(zhì)塑料。所以相比其他處理方式,不占土地;原材料不用水洗,也沒(méi)有廢水排放;由于采用密閉、無(wú)氧化方式,經(jīng)過(guò)低中高三種溫度,有步驟地對(duì)塑料中可以轉(zhuǎn)化成油品的部分進(jìn)行了收集,真正做到了‘榨干吃?xún)?rsquo;,也基本沒(méi)有廢渣。整套密閉設(shè)備僅在加熱爐設(shè)計(jì)有一個(gè)排放口,排放少量廢氣。可以實(shí)現(xiàn)了廢舊塑料的環(huán)保、高效利用。”
李勇表示,福海公司的整套工藝設(shè)備已經(jīng)通過(guò)了專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)——北京市譜尼檢測(cè)有限公司的檢測(cè),煙塵、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫的排放濃度分別為4.5mg/m3、28mg/m3、4mg/m3、0.34mg/m3,遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
今年底,福海公司將在三河市投資建成一條日處理100噸的零污染廢舊塑料柔性油化工藝生產(chǎn)線。據(jù)了解,該生產(chǎn)線建成后可以率先解決廊坊地區(qū)的白色污染問(wèn)題,甚至可以輻射周邊,幫助處理京津的塑料垃圾。
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