[发明专利]硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法

说明书

本发明属于固体废弃物热解制备单环芳烃技术领域，具体涉及一种硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法。所述的硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法：首先制备硼掺杂活性炭催化剂，然后以典型可燃固体废弃物为原料，进行催化热解反应，最后冷凝收集的液体即为富含单环芳烃的产物。本发明提供一种硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法，制备工艺简单，催化活性高、稳定性高，催化典型可燃固体废弃物热解制备单环芳烃的产率高。

技术领域

本发明属于固体废弃物热解制备单环芳烃技术领域，具体涉及一种硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法。

技术背景

固体废弃物中可燃固体废弃物的产量以每年8％～10％的速度增长，如何资源化高效利用这些可燃固体废弃物成为当前的研究热点。典型可燃固体废弃物的主要组成组分为生物质和塑料废弃物，两者在共热解过程中存在相互作用，即生物质热解生成的自由基可引发塑料碳链的分解反应，而塑料也可作为氢源稳定生物质热解自由基，该相互作用有利于获得高收率、低含氧量和高热值的液体产物。

然而，生物质与塑料废弃物共热解所得的液体产物组成十分复杂，既包括生物质组分热解生成的含氧有机化合物，如酸类、醛酮类、呋喃类、糖类和酚类等，也包括塑料组分热解生成的不同碳链长度的烃类物质，如烷烃、烯烃和二烯烃等，需要对其热解产物进一步精制处理以获得高品质的液体燃油或高附加值的化学品。

现有技术中，在生物质与塑料热解过程中加入催化剂，实现热解产物就地定性转化，从而得到高品位的液体燃油或化学品。HZSM-5分子筛是生物质与塑料热解最常用的催化剂，具有独特的孔道结构与较强的酸性特点，展现出良好的脱氧效果和较高的芳烃选择性，然而，HZSM-5也存在成本高且易结焦失活等问题，限制了其商业化推广应用。与HZSM-5相比，活性炭具有较大的比表面积、丰富的表面官能团和发达的微介孔孔道结构，有利于热解大分子的传质扩散，不易结焦，且活性炭原料来源广泛，易于大规模、低成本制备。近年来，活性炭作为一种廉价且性质稳定的催化剂引发了世界范围内的研究热潮。

CN202010014318.0公开了一种活性炭催化木塑复合材料废弃物热解制备芳烃的方法，以木塑复合材料废弃物为原料，活性炭为催化剂，活性炭由生物质通过磷酸活化法制备获得；将二者分别放入固定床反应器中在惰性气体氛围下进行催化热解，对热解气进行冷凝后即可得到富含芳香烃的液体产物；通过活性炭催化木塑复合材料废弃物热解制备处产率较高的芳烃化合物，但是单环芳烃的产率较低，且为磷酸活化生物质基活性炭，需要消耗大量的磷酸，制备成本较高，且活性炭的机械强度较差，催化寿命较短，重复利用性差；磷酸活化活性炭的孔结构以介孔为主，催化木塑热解生成了大量的多环芳烃，而重要化工原料如苯、甲苯和二甲苯等单环芳烃的产率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法，制备工艺简单，催化活性高、稳定性高，催化典型可燃固体废弃物热解制备单环芳烃的产率高。

本发明所述的硼掺杂活性炭催化固体废弃物热解制备单环芳烃的方法：首先制备硼掺杂活性炭催化剂，然后以典型可燃固体废弃物为原料，进行催化热解反应，最后冷凝收集的液体即为富含单环芳烃的产物。

硼掺杂活性炭催化剂的制备步骤为：将活性炭浸渍于硼酸溶液中，室温下搅拌4～6h，过滤，于100-110℃干燥至恒重，将干燥后的物质在700～900℃下，氮气氛围中炭化2～3h，将炭化后的物质水洗至中性，于100-110℃干燥至恒重，得到硼掺杂活性炭催化剂。

硼掺杂的质量为活性炭质量的0.5～3％。

催化热解反应温度为300℃～800℃，优选为400℃～650℃，反应时间为15～20min。

硼掺杂活性炭催化剂与原料的质量比为(0.5:1)～(2:1)。

典型可燃固体废弃物包括生物质废弃物与塑料废弃物。