[發明專利]廢塑料催化裂解用固體超強酸催化劑及其制造方法、應用

有效

• 申請號: 201110223368.0
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN102380401A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 凌國余;戚新軍;凌明杰;裴文;吳成功
• 申請（專利權）人: 浙江國裕資源再生利用科技有限公司
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;B01J23/14;C10G1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種催化劑，特別涉及一種廢塑料催化裂解用固體超強酸催化劑及其制造方法、應用。

背景技術

廢紙回收再利用是一條解決造紙原材料短缺問題的有效途徑，可以節省資源，降低成本，是我國造紙工業解決纖維原料困難的一項重要措施。但是，利用廢紙造紙后要產生大量廢渣。浙江富陽市幾百家造紙廠生產銷售額占國內市場比例的60%以上，經統計目前每天產生約2000多噸廢渣，經分析廢渣的主要成分是廢塑料，全年產生廢塑料為151200噸。由于塑料廢棄物不易腐爛，嚴重影響了地球的生態環境。因此，廢塑料的治理刻不容緩。

固體超強酸是近年來研究與開發的一種固體酸催化劑，是比100%H₂SO₄的酸強度還強的固體酸，其酸強度用哈默特(Hammett)酸度函數H₀表示，已知100%H₂SO₄的哈默特(Hammett)酸度函數H₀=-11.93，所以凡是H₀<-11.93的固體均稱為固體超強酸。自1979年SO₄^2-/M_xO_y型固體超強酸的制備方法首次被報道以來，SO₄^2-/M_xO_y型固體超強酸作為一種新型的非均相催化劑，普遍具有不腐蝕設備、污染小、耐高溫、后處理簡單、易分離、可重復使用等優點，在酸催化領域得到了廣泛研究。發展新型高效的固體酸催化劑，用于造紙廢渣——廢塑料制油技術有著重要的意義。

劉明、鄭典模、胡萍，“廢塑料催化裂解制燃料油的研究”，江西化工，2006.01.曾報道用粉煤灰、氯化鋁、硅酸鋁、鉬酸銨混合組成裂解催化劑，但是該催化劑的原料成本和制造費用相當高，限制了該催化劑的推廣使用。

發明內容

本發明的目的在于解決廢紙回收再利用產生的造紙廢渣得不到有效利用，給環境帶來巨大壓力的問題，提供一種生產成本低、制造容易，能有效將造紙廢渣主成分廢塑料催化裂解制備成燃料油的固體超強酸催化劑，它能變廢為寶，減輕環境壓力。

本發明還提供了該固體超強酸催化劑的制備方法，制備方法簡單，成本低，適合規模化生產。

本發明的固體超強酸催化劑特別適合于處理廢紙回收再利用產生的造紙廢渣。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種廢塑料催化裂解用固體超強酸催化劑，所述固體超強酸催化劑為過渡金屬改性的錫系固體超強酸，所述的過渡金屬改性的錫系固體超強酸的表達式為以下表達式中的一種：SO₄^2-/?SnO₂-Fe₂O₃、S₂O₈^2-/?SnO₂-Fe₂O₃、SO₄^2-/?SnO₂-ZnO、S₂O₈^2-/?SnO₂-ZnO、O₄^2-/?SnO₂-TiO₂、S₂O₈^2-/?SnO₂-TiO₂。

本發明的催化劑屬于固體酸類催化劑，反應機理可以用碳正離子理論來解釋。造紙廢渣（廢塑料）先發生熱裂解產生長碳鏈的烯烴，然后烯烴進入催化劑表面上獲取?H⁺而形成碳正離子，碳正離子先在β位斷裂成伯、仲碳離子，然后異構化成更加穩定的叔碳正離子，最后，穩定的叔碳正離子將?H⁺還給催化劑，本身變成烯烴。異構化可以使非直鏈烴分子大大增加，直鏈烴分子減少。本發明的催化劑優選SO₄^2-/?SnO₂-Fe₂O₃或S₂O₈^2-/?SnO₂-Fe₂O₃。

作為優選，所述的過渡金屬改性的錫系固體超強酸中錫與過渡金屬的摩爾比為2~20:1。