[發明專利]一種聚烯烴廢塑料催化熱轉化制備芳烴及富氫燃氣的方法

有效

• 申請號: 201910979991.5
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110819372B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 袁浩然;程磊磊;顧菁;陳勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C10G1/10
• 分類號: C10G1/10;C10B53/07;C10L3/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發明公開了一種聚烯烴廢塑料催化熱轉化制備芳烴及富氫燃氣的方法。該方法，包括如下步驟：將預處理后的聚烯烴廢塑料進料至反應容器中，采用金屬負載的沸石分子篩作為催化劑，所述的聚烯烴廢塑料與催化劑的質量比為5～30:1，向反應容器中通入氮氣，待反應容器內初始氮氣氣壓至1～30bar，保持反應體系密閉，加熱反應容器至320～500℃后停止加熱，待反應容器冷卻至常溫后，收集反應容器中的氣體產物和固液產物，氣體產物通過集氣罐收集，固液產物通過過濾器收集催化劑和反應原料的殘渣，得到的液體產物進一步處理。本發明將聚烯烴廢塑料作為原料，通過催化熱轉化定向制備芳香烴化合物，作為化工原料進行生產加工，是一種有效的廢塑料資源化利用方法。

技術領域

本發明涉及資源循環再生利用技術領域，具體涉及一種聚烯烴廢塑料催化熱轉化制備芳烴及富氫燃氣的方法。

背景技術

塑料作為一種產量巨大的日常用品，由于其難以降解，帶來很大的處理壓力。統計數據顯示，僅9％的塑料廢棄物被回收利用，12％經焚燒處理，79％通過填埋或傾倒進入陸地和海洋生態系統。既造成土地資源的浪費，以及土壤、水質、大氣環境的污染，又失去資源化利用的機會。

生活垃圾中廢塑料比例——聚乙烯：聚丙烯：聚苯乙烯：聚氯乙烯：其它＝48:18:16:7:11，聚烯烴塑料(主要是聚乙烯和聚丙烯)廢棄物占比達66％，是廢塑料中的重要組成部分。熱解技術已成為塑料廢棄物處置領域的研究熱點，目標產物是燃油或化工原料，包括烷烴、烯烴、芳香烴等碳氫化合物。目前，廢塑料熱解得到的燃油產物難以滿足發動機的運行要求，缺乏合理用途。因此，現有技術有待改進和發展。

發明內容

本發明提供了一種聚烯烴廢塑料催化熱轉化制備芳烴及富氫燃氣的方法，本發明將聚烯烴廢塑料作為原料，通過催化熱轉化定向制備芳香烴化合物，作為化工原料進行生產加工，是一種有效的廢塑料資源化利用方法。

本發明的目的是提出了一種聚烯烴廢塑料催化熱轉化制備芳烴及富氫燃氣的方法，包括如下步驟：將預處理后的聚烯烴廢塑料進料至反應容器中，采用金屬負載的沸石分子篩作為催化劑，所述的金屬選自鋅、鎵、鐵、鉬和鈷中的一種，所述的聚烯烴廢塑料與催化劑的質量比為5～30:1，向反應容器中通入氮氣，待反應容器內初始氮氣氣壓至1～30bar，保持反應體系密閉，加熱反應容器至320～500℃后停止加熱，待反應容器冷卻至常溫后，收集反應容器中的氣體產物和固液產物，氣體產物通過集氣罐收集，固液產物通過過濾器收集催化劑和反應原料的殘渣，得到的液體產物進一步處理。

聚烯烴長鏈在反應器中受熱斷鏈，生成較短的烴鏈。熱解得到的小分子烯烴或其前驅物經過二次反應——雙烯合成進一步生成環烯烴，環烯烴經兩步脫氫反應生成芳香烴。部分烯烴或其前驅物經環化得到環烷烴或環烯烴，環烷烴或環烯烴進一步發生脫氫反應生成芳香烴。因此，得到的氣體產物中烯烴含量低，氫氣和小分子烷烴氣體含量高。

本發明使用非貴金屬負載的沸石分子篩催化劑，相比于常見的貴金屬負載催化劑，降低了催化劑成本。本發明所得的液體產物中芳烴含量高于其他同類熱轉化技術，并且焦炭產量低，氣體產物中富含氫氣及小分子烷烴氣體。

優選地，所述的氮氣壓力為1～15bar。

優選地，所述的金屬負載的沸石分子篩催化劑通過如下步驟制備得到：將金屬鹽溶液放入50～80℃水浴容器內，沸石分子篩加入金屬鹽溶液中浸漬至蒸干水分，在100～150℃下干燥6～15h后，500～600℃下焙燒3～6h制得金屬負載的沸石分子篩催化劑。沸石分子篩催化劑包括ZSM-5、ZSM-11等。

優選地，所述的金屬負載量為1～5wt.％。進一步優選，所述的金屬負載量為1～3wt.％。