[發明專利]混合廢塑料催化裂解制燃油用的催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200810036703.4
• 申請日: 2008-04-28
• 公開（公告）號: CN101284235A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 朱志榮;吳倩
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J29/40;B01J21/16;B01J29/70;B01J23/10;B01J23/02;B01J29/76;B01J23/78;B01J29/80;C10G1/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

本發明涉及一種廢塑料裂解生產燃油的催化熱裂解與熱裂解催化改質二段催化劑，用本發明的催化劑催化裂解可控性好、合格燃油出油率按廢塑料計高可達70％以上，油品質量好，汽油為90號，柴油為O號至負20號。

背景技術

在日常生活垃圾中產生的大量廢舊塑料嚴重危害人類的生存環境，被稱之為“白色垃圾”，白色垃圾也是各國政府最頭痛的環境治理難題。近十年來有許多關于利用廢塑料裂解制燃料油的方法報道，國內也建立了不少廢塑料裂解制燃料油裝置，但現有技術存在著以下明顯不足：廢塑料裂解汽化成油工藝都為間隙或半間隙釜式操作過程，催化劑往往直接套用原油裂解的催化劑。雖然廢塑料裂解和原油裂解有許多相似之處，都是將大分子碳氫結構在無氧條件下高溫裂解-降解成更小的分子結構，然而，原油組成與廢塑料化學性質存在很大差異，原油組成結構較為復雜，而廢塑料雖分子量更大，但成分結構較為單一，這就造成了原油與廢塑料裂解這兩二反應過程的很大差別，如直接將原油裂解的催化劑用于廢塑料裂解會產生種種問題：A、現有的廢塑料裂解催化劑為白土或硅鋁氧化物，催化劑成分簡單，功能單一，僅用于降低裂解反應溫度。B、裂化改質催化劑多為套用石油煉制催化劑，多為REY或USY沸石，功能簡單，僅能將粗油中大分子進一步裂解成小分子，不能有選擇性增加汽柴油組分的比率，氣體副產大。C、廢塑料釜式裂解過程中使用單一功能固體酸或廉價的白土(活性二氧化硅)作為催化劑，廢塑料裂解產物分布范圍太寬，產生大量重油和氣體，輕質油比率低，尤其對混合廢塑料裂解油化更難于控制。D、由于垃圾廢塑料的成分復雜，部分廢聚乙烯塑料中的氯含量有時高達10％，簡單套用原油裂解的催化劑用于廢塑料裂解會產生油品的質量不穩定的問題，往往只能作為鍋爐燃油等低檔次產品。E、國內外同類廢塑料裂解油化工藝對處理廢塑料預選和預處理要求嚴格，如廢塑料需要進行分類、清洗、烘干；部分工藝需要高溫加氫或加壓下進行裂解。

發明內容

本發明目的是提供一種混合廢塑料煉油用的的高效催化劑。采用本發明的催化劑能解決在混合廢塑料制油催化裂解中存在的催化劑對處理廢塑料預選和預處理要求嚴格，處理操作復雜，尤其對帶有少量雜物的垃圾混合廢塑料裂解油化更難于控制；廢塑料裂解產物分布范圍太寬，產生大量重油和氣體，輕質油比率低，并易于二次污染，以及油品收率低且質量不穩定的問題。

為了達到上述目的，本發明針對混合廢塑料裂解生產燃油對催化劑的特定要求，通過對加工工藝所用催化劑的改進創新，提供一種無需對混合垃圾廢塑料進行分類、清洗、烘干預處理、裂解可控性好、燃油比率高、質量好的混合垃圾廢塑料常壓催化裂解與改質精制生產燃油的催化劑。混合垃圾廢塑料催化裂解制油的工藝過程為全封閉二段組合催化連續化生產；第一段熱裂解催化劑將廢塑料催化裂解產生粗油，第二段催化裂化精制催化劑對第一段產生的裂解氣進行二次催化裂解反應和改質反應。

催化劑的具體組成如下：

第一段廢塑料裂解過程用的催化劑為金屬氧化物改性白士或蒙脫土，由2.0wt％-30.0wt％金屬氧化物和70.0wt％-98.0wt％白士或蒙脫土組成，金屬氧化物是氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂，氧化鑭、氧化鈣或氧化銅，單獨使用或任選其中二種按照1/10-10/1重量比率復合而成；

第二段的催化裂化改質的催化劑由金屬氧化物組合改性的中孔或大孔分子篩組成，改性金屬氧化物是氧化鐵、氧化鉬、氧化鋅，氧化鈰、氧化鑭、氧化鎳或氧化銅，單獨使用或任選其中二種的復合物，混合按照1/10-10/1重量比率；中孔或大孔分子篩選自硅鋁比為3-50的ZSM-5，MCM-22，USY，REY，Beta或MOR分子篩，單獨使用或任選其中二種復合使用，復合按照1/10-10/1重量比率；改性金屬氧化物在催化劑中含量為1.0wt％-20.0wt％。

第一段廢塑料裂解過程用的催化劑的金屬氧化物改性白士或蒙脫土中改性金屬氧化物更優含量選擇為5.0wt％-20.0wt％。

第二段的催化裂化改質的催化劑的改性金屬氧化物的更優含量選擇為3.0wt％-15.0wt％。

制備第一段催化劑的方法，在100份酸性白士或蒙脫土中加入150份鐵、鋁、鎂，鑭、鈣或銅，單獨或任選其中二種按照1/10-10/1重量比的金屬硝酸鹽水溶液，于60℃浸漬2小時，浸漬后靜置并傾出上層清液，于120℃下干燥4小時，再在480℃下活化5小時，測定金屬氧化物含量，即制得上述由2.0wt％-30.0wt％金屬氧化物和70.0wt％-98.0wt％白士或蒙脫土組成的改性白士或蒙脫土催化劑。