[發明專利]一種用于PET解聚的固體超強酸催化劑

在審

• 申請號: 201710569791.3
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107362811A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 羅竑
• 申請（專利權）人: 宜興市創新精細化工有限公司
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C07C67/03;C07C69/82
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明涉及一種催化劑，具體涉及一種用于PET解聚的固體超強酸催化劑。

背景技術

目前，全世界塑料制品的產量達到數億噸，作為聚酯中主要原料的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，具有無嗅、無味、無毒、質量輕、強度大、氣密性好、透明度高等特點而廣泛用于飲料瓶、纖維、薄膜、醫藥、感光膠片、等領域，隨著PET聚酯用量的迅速增加，排入自然界的廢PET聚酯越來越多，雖然這些聚酯廢料本身毒性不大，但由于其質量輕、體積龐大，而且很難再自然條件下分解，因而不僅造成巨大的資源浪費，而且產生嚴重的環境污染，因此，廢PET聚酯的循環利用日益受到世界各國的重視；

目前開發出的化學回收PET聚酯制取單體主要有三種方法：甲醇醇解、乙二醇醇解和水解，為加快反應速度，反應過程中需加入催化劑，酸催化的反應在很多有機合成反應中起著非常重要的作用，對生產工藝，節能減排和保護環境都有明顯的優勢，雖然催化效率高，但反應結束后通常需要將此類酸從反應溶液中分離出來，從而造成更長的操作時間，雖然目前使用的催化劑能將廢棄PET聚酯解聚為單體或者化工原料，實現PET聚酯廢料循環再利用，但是仍然存在不利因素，故研發一種更高效的催化劑成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對以上現有技術存在的缺點，提出一種用于PET解聚的固體超強酸催化劑，該催化劑的解聚率高，易分離回收，可重復利用，降低成本。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種用于PET解聚的固體超強酸催化劑，該催化劑以氧化鋁為載體，負載SO42-/Zn-Zr為催化活性成分。

本發明進一步限定的技術方案為：

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，按質量比計所述氧化鋁占催化劑總質量的10-80％。

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，固體超強酸催化劑的制備方法具體如下：

邊攪拌邊將KOH溶液緩慢滴入AlCl3溶液中，有大量沉淀Al(OH)3生成直至溶液呈堿性，將沉淀靜置20-24h后抽濾，用熱蒸餾水洗滌至無Cl-，將沉淀在100-120℃下干燥3-5h，研磨成Al(OH)3粉末，將Al(OH)3粉末進行煅燒得到氧化鋁，將氧化鋁粉末浸漬于硫酸溶液中，1-3h后過濾并烘干，然后再浸漬于Zr/(SO4)2及ZnSO4溶液中，10-12h好后抽濾，濾餅于100-120℃下干燥2-4h，400-500℃下活化2-3h，制得固體超強酸催化劑。

技術效果，在制備催化劑時先將氧化鋁粉末浸漬于硫酸溶液中，然后過濾后再置于Zr/(SO4)2及ZnSO4溶液中，除去殘留氫氧化鋁以及提高氧化鋁孔道中硫酸根離子的濃度，確保固體催化劑的高產率，不浪費資源。

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，Al(OH))3粉末煅燒具體操作為：先將Al(OH))3粉末以5℃/min的速度升溫至100-150℃下煅燒10-20min，然后以10℃/min的速度快速升溫至500-600℃煅燒30-50min，最后升溫至1000-1200℃煅燒1-2h，并保溫1-2h得到氧化鋁粉末。

技術效果，階段性的升溫，在100-150℃下先進行預熱，有利于后續快速升至高溫打下基礎，不會因為突然的升溫而很難升上去，在500-600℃煅燒可以去除水分，最后在得到氧化鋁，這樣的方式節約時間，降低能耗，降低成本。

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，硫酸溶液采用濃度為98％的硫酸溶液，Zr/(SO4)2溶液采用0.07-0.09mol/L的Zr/(SO4)2溶液，ZnSO4溶液采用0.05-0.06mol/L的ZnSO4溶液。

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，固體超強酸催化劑用于PET解聚時的具體方法為：

將PET材料、醇溶劑及催化劑放入反應器中，通過氮氣保護，常壓下，在90-120℃條件下，反應20-60min，回流22-24h，然后將混合物倒入沸水中，然后抽濾，得到的固體為催化劑，將濾液液置于0-3℃的冰水浴中22-24h，析出固體產物即為PET，再常壓下過濾分離固體產物和液體即可完成對PET的解聚。

前述用于PET解聚的固體超強酸催化劑中，按質量比催化劑的用量占總物料的10-12％。

技術效果，本申請中催化劑是固體催化劑，不溶于反應物，難以形成分散體系，為了使得催化劑與反應物成分接觸，就要嚴謹催化劑的用量，本申請中催化劑的用量嚴格控制在10-12％時最佳，即保證了充分反映又保證了不浪費材料，降低成本，也保證了產率。