[發明專利]一種聚烯烴廢塑料的熱解方法

在審

• 申請號: 202010964690.8
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112029528A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 林曉娜;蔡紅珍;李永軍;王麗紅;柳善建;張東紅
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C10G1/10
• 分類號: C10G1/10;C10G1/08;C10B53/07;C10B57/12;C10L3/00;B01J21/18;B01J37/02
• 代理公司: 濟南寶宸專利代理事務所(普通合伙) 37297
• 代理人: 荊向勇

本發明屬于廢塑料的資源化利用領域，具體涉及一種聚烯烴廢塑料的熱解方法，以改性活性炭為催化劑，將反應量的改性活性炭與聚烯烴廢塑料置于反應器中，在惰性氣氛保護下快速升溫進行催化熱解，對產物進行冷凝得到富芳香烴，對不可冷凝氣體進行收集得到富氫氣體。本發明首次選擇硝酸改性活性炭作為催化劑催化熱解聚烯烴廢塑料，催化劑制備方法簡單，成本低廉，可回收重復利用，催化壽命長，經硝酸氧化處理后，改善了催化劑的表面性質，提高了催化劑的催化活性及目標產物選擇性，工藝流程簡單，反應條件溫和，反應過程在常壓下即可完成，反應周期短，催化劑成本低廉，可用現有設備進行生產，操作簡單，適用于大規模商業化生產。

技術領域

本發明屬于廢塑料的資源化利用領域，具體涉及一種聚烯烴廢塑料的熱解方法。

背景技術

聚烯烴塑料是現代材料領域中的重要組成部分，因其價格低廉、綜合性能良好等特點，在世界范圍內得到了廣泛的應用。然而，塑料制品在給人們的生活帶來方便的同時，也產生了大量的廢棄物，“白色污染”已成為環境保護的突出問題。傳統的廢塑料處理方法為填埋法和焚燒法，這兩種回收方法都存在嚴重的問題。填埋法不僅浪費寶貴的土地資源，而且破壞土壤結構，污染土壤和地下水資源；焚燒法雖然避免了侵占土地資源，并能回收部分熱能，但是大量的廢氣排

出會造成嚴重的大氣污染。廢舊塑料催化熱解制備生物燃油或高附加值的化學品是近幾年發展起來的一種比較理想的回收處理方式。

催化劑的選取是廢塑料催化熱解技術的關鍵。目前，分子篩(HZSM-5、HY、Hβ、HUSY等)與改性分子篩催化劑因具有獨特的酸性和擇形選擇性等特點，被廣泛用于催化塑料熱解制備芳烴。然而，塑料熱解生成的烴類大分子極易在分子篩表面活性位上進一步聚合，形成焦炭覆蓋在分子篩的活性點上，堵塞分子篩的孔道，導致分子篩催化劑快速失活，失活后的分子篩經過高溫焙燒再生需要消耗較多的能量。此外，分子篩催化劑合成的經濟成本較高，不利于大規模商業化利用。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種改性活性炭催化熱解聚烯烴廢塑料制備單環芳烴及富氫燃氣的方法，本發明將聚烯烴廢塑料作為原料，利用硝酸對活性炭催化劑進行改性處理，通過催化快速熱解技術定向制備芳香烴化合物聯產富氫燃氣，本發明所用催化劑廉價易得、制備工藝簡單、催化活性好且可重復利用，可有效實現塑料廢棄物的資源化轉化利用。

本發明所提供的方案如下：

一種聚烯烴廢塑料的熱解方法，包括以下步驟：

(1)活性炭改性處理：將活性炭浸漬于2～8mol/L的硝酸溶液中，于30～90℃下攪拌3～9h，對浸漬后的活性炭進行過濾處理，并用去離子水水洗至中性，將濾料放入鼓風干燥箱中90℃下干燥至恒重，得到硝酸改性活性炭；

(2)聚烯烴廢塑料催化熱解：將步驟(1)中制取的改性活性炭與聚烯烴廢塑料以質量比2:1分別放入反應器中，在惰性氣氛保護下快速升溫至500℃進行在線催化熱解20min，之后將催化熱解所生成的產物快速冷凝即可得到富含單環芳烴的液體產物，單環芳烴含量高，便于后續的分離提取，利用氣袋對不可冷凝氣體進行收集，得到富氫燃氣，氫氣含量可達64vol％以上。

其中，所述聚烯烴廢塑料為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯中的一種或幾種，優選為低密度聚乙烯；

其中，所述惰性氣氛指不含氧化性氣體的氣氛，為N₂、He或Ar中的一種或多種；

本發明的催化熱解為非原位催化熱解，催化劑與聚烯烴廢塑料不接觸，在熱解完成后，可將改性活性炭回收進行重復利用。

與現有技術相比，本發明優點是：

1、本發明首次選擇硝酸改性活性炭作為催化劑催化熱解聚烯烴廢塑料，催化劑制備方法簡單，成本低廉，可回收重復利用，催化壽命長，經硝酸氧化處理后，改善了催化劑的表面性質，提高了催化劑的催化活性及目標產物選擇性；