[发明专利]纯化来源于塑料废物热解的粗热解油的方法

说明书

本发明涉及一种纯化来源于塑料废物热解的粗制含氮、含硫、含卤素的热解油的方法，其包含(i)用捕集剂对粗热解油进行处理，所述捕集剂选自(a)IUPAC周期表的第1、2、6、7、8、9、10、11、12、13族的元素金属、其混合物或其合金；(b)IUPAC周期表的第1、2、6、7、8、9、10、11、12、13族的金属的氧化物或其混合物；(c)IUPAC周期表的第1、2族的金属的醇盐或其混合物；(d)如权利要求书中定义的固体吸着剂；或至少两种捕集剂(a)、(b)、(c)或(d)的组合；(ii)将所得产物分离成与粗热解油相比具有降低的氮、硫和卤素含量的纯化热解油馏分和包含已经结合至少一部分存在于粗热解油中的硫、氮、卤素的捕集剂的馏分。

本发明涉及一种纯化来源于塑料废物热解的粗热解油以获得与所提供的粗热解油相比具有降低的氮、硫和卤素含量的纯化热解油的方法。本发明进一步涉及所述热解油例如作为(蒸汽)裂化器的原料或作为用于生产合成气的部分氧化单元的原料的用途。

发明背景

目前，塑料废物仍然主要是填埋或焚烧以生成热。化学回收是将废塑料材料转化成有用化学品的有吸引力的方式。用于化学回收塑料废物的一种重要的技术是热解。热解是塑料废物在惰性气氛中的热降解并产生增值产物，如热解气、液体热解油和炭(残渣)，其中热解油是主要产物。热解气体和炭可用作燃料以生成热，例如用于反应器加热用途。热解油可用作合成气生产的来源和/或例如在(蒸汽)裂化器中加工成化学原料，如乙烯、丙烯、C₄馏分等。

通常，塑料废物是由不同类型的聚合物组成的混合塑料废物。聚合物通常由碳和氢与其它元素如氯、氟、硫和氮的组合组成，这使回收工作复杂化。除碳和氢之外的元素在粗热解油的进一步加工过程中可能是有害的，因为它们可能使热解油的进一步加工中所用的催化剂失活或中毒。在(蒸汽)裂化过程中，含卤素的化合物可通过腐蚀损伤裂化器，因为它们释放卤化氢。含硫化合物可使裂化器中使用的催化剂失活或中毒，或者可污染裂化器产物。含氮杂质也可能使下游催化剂中毒。此外，它们可能由于在加热时形成爆炸性NO_x而引起安全问题。当含有聚氯乙烯(PVC)的混合塑料热降解时，形成具有双碳键的化合物和氯化氢。由PVC释放的氯化氢攻击具有碳-碳双键的化合物，以致形成含氯有机化合物。塑料废物通常含有含杂原子的添加剂，如为了改进聚合物性能而掺入的稳定剂和增塑剂。这些添加剂也经常包括含氮、卤素和硫的化合物和重金属。例如，废发动机油、变压器油、液压油和机油可能含有重金属磨损。重金属通常是有毒的，并且重金属杂质的存在降低热解油的品质。此外，塑料废物通常可能是未清洁的塑料，具有可能也含有碳和氢以外的元素的残留物。因此，热解油中的氮、硫、卤素含量以及重金属含量的降低对热解油的任何盈利性加工是必不可少的。富含碳和氢且除碳和氢以外的元素的含量低的优质热解油尤其优选作为原料以防止下游精炼工艺中的催化剂失活和腐蚀问题。

因此，非常需要通过降低热解油中的氮、硫、卤素含量和优选还降低重金属含量而将塑料废物热解油改质的方法。此外，希望提供可在经济的方法中转化成高价值最终产品的优质塑料废物热解油。

WO 2020/008050描述了一种由塑料废物生产烃燃料和额外的烃的方法。该方法包含使废物暴露于初级裂化单元(热解单元或裂化单元)以获得烃气体。然后使所得烃气体暴露于催化氢化以获得烃流体，随后分级分离所述流体以获得至少一种最终产物。该方法包括通过在矿物如CaO存在下进行初级裂化以降低氯和硫含量而将所得烃气体改质。

US 2013/0043160描述了一种通过用碱金属和自由基捕集物质处理原料而从油原料，如重油、沥青、页岩油中除去硫、氮和金属的方法。

吸附和溶剂萃取是用于从液态烃燃料中除去硫和氮化合物的已知技术。例如，WO2017/100617描述了用不同吸附剂从流体如烃中除去氧、硫和氮杂原子。US 6,248,230描述了一种通过在加氢脱硫单元上游以吸附和溶剂萃取作为有效的预处理除去天然极性化合物，即含硫和含氮化合物而制造更清洁燃料的方法。