Dầu nhiệt phân nhựa: Nguyên liệu, thiết bị và hướng dẫn tinh chế

Dầu nhiệt phân nhựa thực sự là gì

Đun nóng nhựa phế thải ở nhiệt độ từ 300°C đến 500°C mà không có oxy trong lò phản ứng, và các chuỗi polyme dài không cháy mà chúng bị đứt ra. Sự phân hủy nhiệt đó là quá trình nhiệt phân và nó tách nhựa thành ba dòng: dầu lỏng, khí dễ cháy và cặn than hoặc cacbon đen rắn. Phần chất lỏng được ngành công nghiệp gọi là dầu nhiệt phân nhựa và là dòng có giá trị thương mại trực tiếp nhất.

Bởi vì không có quá trình đốt cháy xảy ra nên phản ứng hóa học gần với vết nứt hơn là đốt cháy, đó chính xác là lý do tại sao dầu thu được giống với hydrocacbon có nguồn gốc từ dầu thô hơn là tro hoặc bồ hóng. các Định nghĩa của EPA về quy trình tái chế nâng cao phân loại nhiệt phân theo cách này một cách chính xác vì đầu ra là nguyên liệu hóa học hoặc nhiên liệu, không phải tro của lò đốt.

Đối với bất kỳ ai đánh giá đây là một lĩnh vực kinh doanh hơn là sự tò mò trong phòng thí nghiệm, câu hỏi thực tế không phải là liệu nhiệt phân có hoạt động hay không. Nó đáng tin cậy. Câu hỏi đặt ra là nguyên liệu thô nào và cấu hình thiết bị nào thực sự tạo ra loại dầu đáng bán và đó là nơi đưa ra hầu hết các quyết định thực sự.

Loại nhựa nào tạo ra dầu có thể sử dụng được - và loại nào không

Không phải tất cả các loại nhựa đều bị phân hủy theo cùng một cách và việc lựa chọn nguyên liệu thô quyết định cả năng suất và giá trị cuối cùng hơn hầu hết các biến số khác trong quy trình. Polyethylene, polypropylene và polystyrene là những con ngựa đặc trưng ở đây: chuỗi hydrocarbon dài của chúng dễ dàng bẻ gãy thành olefin và parafin, mang lại sản lượng dầu thường dao động trong khoảng 40-55% tính theo trọng lượng.

PVC đáng được quan tâm đặc biệt vì đây là loại nhựa được hầu hết các nhà vận hành tích cực phân loại trước khi đưa vào lò phản ứng. Hàm lượng clo của nó không chỉ làm ô nhiễm dầu mà còn làm tăng tốc độ ăn mòn bên trong lò phản ứng và bình ngưng theo thời gian, biến vấn đề bảo trì thành chi phí định kỳ. Các dòng chất thải nhựa hỗn hợp của đô thị hầu như luôn cần ít nhất là phân loại cơ bản trước khi nhiệt phân, không phải vì quá trình này không thể xử lý ô nhiễm mà vì chất lượng dầu thu được sau đó giảm mạnh.

Thiết bị theo mẻ so với thiết bị liên tục: Tại sao nó thay đổi hiệu suất và độ đặc của dầu

Cấu hình lò phản ứng cũng quan trọng như nguyên liệu thô. Hệ thống tải hàng loạt, làm nóng, phản ứng và làm nguội trước khi dỡ tải, hoạt động hiệu quả đối với các hoạt động nhỏ hơn hoặc các cơ sở xử lý các dòng chất thải khác nhau, nơi thành phần nguyên liệu thay đổi từ tải này sang tải tiếp theo.

Các hệ thống liên tục giữ nguyên liệu cấp vào trong khi hút dầu, khí và than ra ngoài mà không dừng quá trình, và hoạt động ở trạng thái ổn định đó có xu hướng tạo ra hóa chất dầu ổn định hơn từ mẻ này sang mẻ khác, vì nhiệt độ lò phản ứng và thời gian lưu giữ ổn định thay vì theo chu kỳ. Đối với hoạt động xử lý khối lượng nhựa được phân loại ổn định, lớn hơn, nhà máy nhiệt phân nhựa liên tục được xây dựng cho nguyên liệu hỗn hợp PP/PE/PS thường mang lại năng suất trên mỗi giờ lao động tốt hơn so với các chu kỳ theo mẻ lặp đi lặp lại.

Các hoạt động nhỏ hơn, hoặc những hoạt động vẫn đang xác nhận nguồn cung nguyên liệu và nhu cầu thị trường trước khi mở rộng quy mô, thường được phục vụ tốt hơn khi bắt đầu bằng nhà máy nhiệt phân nhựa hàng loạt phù hợp với hoạt động quy mô nhỏ hơn , vì khoản đầu tư trả trước thấp hơn và hoạt động đơn giản hơn sẽ giảm thiểu rủi ro trong khi mô hình kinh doanh vẫn đang được chứng minh. Chi tiết hơn hướng dẫn chuyên sâu về các loại và lựa chọn thiết bị nhiệt phân nhựa trình bày chi tiết hơn về công suất, mức độ tự động hóa và lựa chọn vật liệu lò phản ứng.

Từ dầu nhiệt phân thô đến nhiên liệu có thể bán được: Vai trò của quá trình chưng cất

Dầu lấy thẳng từ lò phản ứng nhiệt phân hiếm khi được bán nguyên trạng. Đó là dòng hydrocarbon hỗn hợp có phạm vi nhiệt độ sôi rộng, lưu huỳnh dạng vết và bất kỳ chất gây ô nhiễm còn sót lại nào lọt qua quá trình phân loại nguyên liệu. Chưng cất là quá trình tách hỗn hợp đó thành các phần thực sự phù hợp với thị trường: nguyên liệu thuộc loại naphtha, dầu thuộc loại diesel và cặn nặng hơn.

Quá trình chưng cất khí quyển xử lý các phần nhẹ hơn một cách hiệu quả và là bước đầu tiên phổ biến hơn cho các hoạt động nhắm đến sản lượng diesel. Một nhà máy chưng cất khí quyển để tinh chế dầu nhiệt phân tách các phần này bằng điểm sôi mà không tốn thêm chi phí cho thiết bị chân không, điều này thường là đủ khi mục tiêu là dầu nhiên liệu công nghiệp chứ không phải là sản phẩm tinh chế hoàn toàn.

Tuy nhiên, những phần nặng hơn sẽ bị phân hủy hoặc nứt thêm nếu bạn cố gắng đun sôi chúng ở áp suất khí quyển, vì nhiệt độ cần thiết sẽ vượt quá mức mà hydrocacbon bắt đầu phân hủy trở lại. Đó là nơi một hệ thống chưng cất chân không để nâng cấp dầu nhiệt phân thành nhiên liệu cao cấp hơn thu được chi phí: giảm áp suất làm giảm nhiệt độ sôi của các phần nặng, để chúng tách biệt rõ ràng thay vì nấu thành than cốc.

• Dầu nhiệt phân thô: giá trị thấp nhất, chủ yếu bán cho nồi hơi và lò công nghiệp
• Các phần chưng cất trong khí quyển: phạm vi diesel và naphtha có giá trị trung bình
• Các phần nặng được chưng cất chân không: thu hồi vật liệu bị lãng phí dưới dạng dầu nhiên liệu có thể sử dụng được

Dầu nhiệt phân nhựa kết thúc ở đâu

Cách đơn giản nhất là bán trực tiếp cho các ngành sử dụng nhiều năng lượng, lò nung thủy tinh, lò nung xi măng, nhà máy thép, những ngành có thể đốt dầu nhiên liệu nặng hơn mà không yêu cầu độ tinh khiết tương tự như nhiên liệu vận tải. Đây thường là con đường nhanh nhất để đạt được doanh thu cho một hoạt động mới vì nó yêu cầu ít xử lý nhất.

Các nhà máy lọc dầu đại diện cho cấp độ tiếp theo, mua dầu nhiệt phân chưng cất làm nguyên liệu pha trộn để sản xuất dầu diesel thương mại. Lộ trình này trả nhiều tiền hơn cho mỗi tấn nhưng yêu cầu chất lượng ổn định, liên quan trực tiếp đến các lựa chọn phân loại và chưng cất nguyên liệu được đề cập ở trên.

Con đường đòi hỏi khắt khe nhất về mặt kỹ thuật nhưng có giá trị cao nhất là thu hồi nguyên liệu hóa học, trong đó dầu nhiệt phân được tách ra bằng hơi nước thành các monome ethylene và propylene, về cơ bản là khép lại quy trình sản xuất nhựa nguyên chất tương đương. Việc đạt đến cấp độ đó một cách nhất quán đòi hỏi nguyên liệu sạch nhất và kiểm soát quy trình chặt chẽ nhất đối với bất kỳ ứng dụng nào trong danh sách này, đó là lý do tại sao hầu hết các nhà khai thác xây dựng hướng tới cấp độ đó theo từng giai đoạn thay vì bắt đầu từ đó.