[发明专利]一种聚烯烃废塑料催化热转化制备芳烃及富氢燃气的方法

说明书

本发明公开了一种聚烯烃废塑料催化热转化制备芳烃及富氢燃气的方法。该方法，包括如下步骤：将预处理后的聚烯烃废塑料进料至反应容器中，采用金属负载的沸石分子筛作为催化剂，所述的聚烯烃废塑料与催化剂的质量比为5～30:1，向反应容器中通入氮气，待反应容器内初始氮气气压至1～30bar，保持反应体系密闭，加热反应容器至320～500℃后停止加热，待反应容器冷却至常温后，收集反应容器中的气体产物和固液产物，气体产物通过集气罐收集，固液产物通过过滤器收集催化剂和反应原料的残渣，得到的液体产物进一步处理。本发明将聚烯烃废塑料作为原料，通过催化热转化定向制备芳香烃化合物，作为化工原料进行生产加工，是一种有效的废塑料资源化利用方法。

技术领域

本发明涉及资源循环再生利用技术领域，具体涉及一种聚烯烃废塑料催化热转化制备芳烃及富氢燃气的方法。

背景技术

塑料作为一种产量巨大的日常用品，由于其难以降解，带来很大的处理压力。统计数据显示，仅9％的塑料废弃物被回收利用，12％经焚烧处理，79％通过填埋或倾倒进入陆地和海洋生态系统。既造成土地资源的浪费，以及土壤、水质、大气环境的污染，又失去资源化利用的机会。

生活垃圾中废塑料比例——聚乙烯：聚丙烯：聚苯乙烯：聚氯乙烯：其它＝48:18:16:7:11，聚烯烃塑料(主要是聚乙烯和聚丙烯)废弃物占比达66％，是废塑料中的重要组成部分。热解技术已成为塑料废弃物处置领域的研究热点，目标产物是燃油或化工原料，包括烷烃、烯烃、芳香烃等碳氢化合物。目前，废塑料热解得到的燃油产物难以满足发动机的运行要求，缺乏合理用途。因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明提供了一种聚烯烃废塑料催化热转化制备芳烃及富氢燃气的方法，本发明将聚烯烃废塑料作为原料，通过催化热转化定向制备芳香烃化合物，作为化工原料进行生产加工，是一种有效的废塑料资源化利用方法。

本发明的目的是提出了一种聚烯烃废塑料催化热转化制备芳烃及富氢燃气的方法，包括如下步骤：将预处理后的聚烯烃废塑料进料至反应容器中，采用金属负载的沸石分子筛作为催化剂，所述的金属选自锌、镓、铁、钼和钴中的一种，所述的聚烯烃废塑料与催化剂的质量比为5～30:1，向反应容器中通入氮气，待反应容器内初始氮气气压至1～30bar，保持反应体系密闭，加热反应容器至320～500℃后停止加热，待反应容器冷却至常温后，收集反应容器中的气体产物和固液产物，气体产物通过集气罐收集，固液产物通过过滤器收集催化剂和反应原料的残渣，得到的液体产物进一步处理。

聚烯烃长链在反应器中受热断链，生成较短的烃链。热解得到的小分子烯烃或其前驱物经过二次反应——双烯合成进一步生成环烯烃，环烯烃经两步脱氢反应生成芳香烃。部分烯烃或其前驱物经环化得到环烷烃或环烯烃，环烷烃或环烯烃进一步发生脱氢反应生成芳香烃。因此，得到的气体产物中烯烃含量低，氢气和小分子烷烃气体含量高。

本发明使用非贵金属负载的沸石分子筛催化剂，相比于常见的贵金属负载催化剂，降低了催化剂成本。本发明所得的液体产物中芳烃含量高于其他同类热转化技术，并且焦炭产量低，气体产物中富含氢气及小分子烷烃气体。

优选地，所述的氮气压力为1～15bar。

优选地，所述的金属负载的沸石分子筛催化剂通过如下步骤制备得到：将金属盐溶液放入50～80℃水浴容器内，沸石分子筛加入金属盐溶液中浸渍至蒸干水分，在100～150℃下干燥6～15h后，500～600℃下焙烧3～6h制得金属负载的沸石分子筛催化剂。沸石分子筛催化剂包括ZSM-5、ZSM-11等。

优选地，所述的金属负载量为1～5wt.％。进一步优选，所述的金属负载量为1～3wt.％。