[发明专利]生物质与聚合物催化共裂解制取碳氢化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种利用混合废弃物制备碳氢化合物的技术，具体为以生物质和聚合物废 弃物为原料通过催化共裂解技术制备碳氢化合物。

背景技术

我国生物质资源十分丰富，全国理论生物质能源资源约为50亿吨标准煤，其中可开发 的生物质为7亿吨。目前，生物质主要用作农村生活燃料，甚至被当作废物燃烧掉，不仅 造成了资源浪费，也污染了环境。由于矿物资源的枯竭，再生资源、废旧轮胎及塑料的高效 转化利用被越来越多的科学家所关注。再生材料来源广泛，包括城市固体废物、农林业资源、 禽畜粪便、废旧轮胎等等。统计资料表明全世界垃圾中塑料废弃物累计达446万吨，我国约 160万吨；全国年回收废旧轮胎在50万吨以上，再加历年废旧轮胎的积压量，目前我国废 旧轮胎的存量很大，出现“白色/黑色恐怖”。另一方面，这些“有机废弃物”实质上也是人 类的宝贵资源。大部分废弃物的主要成分是碳氢化合物，是潜在的碳氢资源。如何对这些“固 废”实现无害化、资源化处理与利用，对经济的可持续发展具有重要的意义。目前主要从 直接燃烧、生物降解、热解、气化和液化等方面对废弃生物质资源化再利用。

生物质热解得到的液体主要是含氧较高的一类有机物如苯酚、甲酚等含氧化合物和 C10～C16的烃类及芳香烃类化合物。因含氧较高、热值较低，对发动机产生较强的腐蚀、 点火延迟及存储不稳定等问题尚存一定的困难。同时还存在生物热解得到的液体油同传统燃 料混合的相溶性差等问题，阻碍其广泛应用。为克服生物质单独热解产生的液体存在上述缺 陷，本发明将其同其它物质如聚合物等共热解。废塑料的单独热解还存在石蜡产率高、轻质 油产率低、液体油品辛烷值低等问题，阻碍其广泛应用。生物质与共聚物的共热解主要基于 生物质可为其的热解提供了氢源和微量的氧，有利于C-C、C-H键的断裂。

生物质与聚合物共热解具有很强的协同作用，生物质热解固体产物主要是带有含氧官能 团的脂肪族低聚物，在这个温度范围内缓慢地发生脱水、脱氧和聚合反应。在反应中起到了 储存和提供活性自由基的作用，用简单的式子表示其机理为：生物质→固体+自由基→自由 基+聚合物→断链→轻质液相产物。

因此，高分子材料与生物质废弃物的回收利用技术本身至少有两个基本意义：一是解决 环境污染问题，保护人类赖以生存的唯一地球；二是自然资源的充分利用，变废为宝。

发明内容

本发明涉及到一种利用混合废弃物制备碳氢化合物的技术，具体为以生物质和聚合物废 弃物为原料通过催化共裂解技术制备碳氢化合物。

本发明提供的生物质与聚合物催化共裂解制取碳氢化合物的方法，以生物质和聚合物的 混合废弃物为原料，通过催化共裂解技术制备碳氢化合物，裂解在耐压反应器中进行，制备 步骤如下：

第1步：将混合废弃物去异物，粉碎干燥，按干燥生物质∶聚合物重量比为10～2∶1混合， 按溶剂∶原料重量比为8～4∶1加入萘类或醇类加氢溶剂；按用量为原料重量的 0.8～1.5％加入催化剂，通过真空进料器进入反应器中。

第2步：排出反应器的空气，通入氢气或氮气，压力为2～6KPa。

第3步：升温至在320～450℃进行裂解反应，反应时间为30分钟～6小时。

第4步：反应完毕后，反应器内气态物质通过旋风分离器，分离出碳氢化合物固体。

第5步：旋风分离器分离出碳氢化合物气体经高温气体过滤器，和旋风冷凝器收集，获得碳 氢化合物液体产物。

第6步：含C1～C4的碳氢化合物气体产物进入可液化气体吸收器。在可液化气体吸收器中 不可液化的气体进入燃烧室，为共裂解提供能量以达到再利用。

第7步：可液化气体吸收器中的气体，经可液化气体后处理器处理，获得碳氢化合物可液化 产物。

本发明混合废弃物的种类：生物质包括稻壳、麦秆、毛竹、玉米等农林加工废弃物；聚 合物废弃物包括聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、废轮胎和日常废弃塑料等。

本发明催化剂为分子筛、碱金属盐和碱土金属盐或金属氧化物，催化剂用量为原料重量 的0.8～1.5％，优选为1％；

本发明混合废弃物干燥处理为在110℃干燥半小时。

本发明加氢溶剂是萘类和醇类，用量为溶剂∶原料重量比为8～4∶1，优选为5～3∶1。