廢舊塑料的熱解-新-全文預(yù)覽
【正文】 的強酸位，而太強的強酸位可能會使催化劑很快失活而降低裂解活性，催化劑表面的L酸分布有利于烯烴類塑料的熱解。這也說明B酸是ZSM5沸石表明的強酸中心，而L酸是相對次強酸中心。要獲得大量的高品位汽油。文獻報道了稀土金屬離子交換的Y型沸石(REY)催化劑上強酸位數(shù)量對產(chǎn)物分布的影響(見圖12)。表12列出了一些混合裂解常用的催化劑。TiO2可13第一章文獻綜述強烈抑制揮發(fā)物的形成，對其他餾分的形成影響不大。在常壓下，溫度為420℃，催化劑量為2%時，可以得到的裂解液和苯乙烯收率最高，分別為90%%。席國喜等在聚苯乙烯的裂解過程中采用固體酸、固體堿和酸堿性很低的過渡金屬氧化物作催化劑。日本公開特許提出了一種裂解PS連續(xù)制備苯乙烯的方法，采用銅粉催化劑，將PS的苯溶液加入裂解反應(yīng)器內(nèi)，在300～500℃下通入過熱水蒸氣，苯乙烯的收率隨裂解溫度的升高而逐步提高。薛福連采用活性炭作催化劑裂解廢塑料。同時，不同催化溫度下液體收率也不同，在360℃下，SH1和BT1催化的液體收率可分別達到93%%。從組成上可分為單一氧化物或混合氧化物催化劑[55]，后者存在幾種形式：（1）生成復(fù)合氧化物，如尖晶石﹑重晶石﹑含氧酸鹽雜多酸等；（2）形成固溶體，如氧化鐵氧化鉻、氧化釩氧化磷等；（3）相互分開的混合物通過協(xié)同效應(yīng)產(chǎn)生催化作用。過渡金屬氧化物催化劑，一般為非化學(xué)計量化合物，存在著負離子或正離子缺位，形成特定的活性中心。北京麗坤工廠以沸石為二段位催化劑，在反應(yīng)溫度300～400℃條件下，生產(chǎn)汽油和柴油。利用鉑催化劑對廢塑料的裂解產(chǎn)物中不飽和碳氫化合物進行加氫催化，催化溫度390℃，沸點低于360℃的液體產(chǎn)物的產(chǎn)率超過90%。與氮氣環(huán)境下的MFI分子篩的催化作用相比，再生后，NiREY的活性保持穩(wěn)定，而MFI分子篩逐漸失活，而且對汽油的裂解選擇性差別較大，液相收率NiREY在水蒸氣下為78%,MFI在氮氣下為35%。中國專利報道了以多次改性的Y型分子篩和高活性的氫氧化鋁催化劑，熱解廢塑料得到的汽油和柴油，總產(chǎn)率85%～87%。而單純使用普通的催化劑，如硅鋁膠和HZSM5分子篩很難將重油轉(zhuǎn)化成汽油。翼星等[49]采用自制分子篩催化劑對廢聚乙烯塑料進行催化改質(zhì)，液相產(chǎn)率可達到80%以上，經(jīng)過催化改質(zhì)可得到合格的汽油、柴油，測得的汽油辛烷值82。20世紀60年代，美國Mobil公司率先將稀土分子篩引入重油催化裂化，大幅增加了汽油產(chǎn)量和質(zhì)量，提高了裝置能力。如裂解、重整、氧化、加氫、脫氫、烷基化、聚合等，沒有催化劑的存在這些反應(yīng)都難以行。近年來，隨著大量現(xiàn)代分析測試技術(shù)在催化劑研究上的應(yīng)用和新型催化材料的出現(xiàn)，催化劑工業(yè)得到了很大發(fā)展。催化熱解如能夠解決熔融物的凈化及反應(yīng)殘渣與催化劑的分離問題，則將具有很大的發(fā)展?jié)摿Α１容^上述幾種方法有以下特點：（1）從反應(yīng)溫度看，熱裂解最高，催化熱解最低，熱解催化改質(zhì)居中；（2）從反應(yīng)速率看，催化熱解最快，熱解催化改質(zhì)居中，熱裂解最慢；（3）從燃料油品種看，熱解催化改質(zhì)最好，催化熱解次之，熱裂解最差；（4）從能耗看，催化熱解最低，熱裂解居中，熱解催化改質(zhì)最高。由于該法是將廢塑料熱解后，再對熱解氣進行催化改質(zhì)，所以又稱為二段法工藝。該法所需設(shè)備主要有塑料切碎機、螺桿擠出機、催化熱解釜、分餾塔及控溫加熱裝置。通常所用的催化劑有固體硅酸鋁、分子篩，它們都屬于固體酸催化劑，在反應(yīng)過程中能夠提供質(zhì)子氫，使反應(yīng)伴隨氫轉(zhuǎn)移過程，從而具有異構(gòu)化功能。廢聚乙烯塑料熱裂解的產(chǎn)物多為鏈烷烴或α烯烴，生產(chǎn)柴油餾分的反應(yīng)條件是475℃左右，低壓或常壓下，反應(yīng)時間4h左右。綜上所述，廢塑料熱解主要包括熱裂解法、催化熱裂解法、熱裂解催化改質(zhì)法，其中又有不同的工藝形式，如圖11所示。但這種方法存在明顯的缺陷，即能耗高、效率低、選擇性不強。溫度在400～600℃時，主要裂解產(chǎn)物為混合輕烴、石腦油、重油、煤油及蠟狀固體，PE、PP的裂解產(chǎn)物主要是燃料氣和燃料油，PS熱解產(chǎn)物主要是苯乙烯單體。這類塑料有α甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，它們幾乎100％地裂解成單體。廢舊塑料的熱解廢塑料熱解是將已清楚雜質(zhì)的塑料置于無氧或者低氧的密封容器中加熱，使其裂解為低分子化合物。解聚反應(yīng)型塑料受熱裂解時聚合物發(fā)生解離，生成單體，主要切斷了單分子之間的化學(xué)鍵。裂解所要求的溫度取決于塑料的種類及回收的目的產(chǎn)物，溫度超過600℃，熱解的主要產(chǎn)物是混合燃料氣，如CHC2H4等輕烴。因此，早期的塑料熱解方法均為簡單的熱裂解，即單純通過加熱，使廢塑料發(fā)生裂解。之后人們又開發(fā)出了熱裂解催化改質(zhì)工藝，使得催化熱解工藝得到進一步的完善。所得柴油凝點高，十六烷值低，含蠟量高。2催化熱解在一定溫度、壓力、催化劑存在條件下，廢塑料發(fā)生裂解、氫轉(zhuǎn)移、縮合等特征反應(yīng)，得到相對分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)的產(chǎn)物的方法[24]。該方法以催化裂解為主，反應(yīng)速率快、能耗低，油品中異構(gòu)化、芳烴化產(chǎn)物較多。采用催化改質(zhì)法可以達到改善油品品種的目的。該方法所用的主要設(shè)備有塑料切碎機、螺桿擠出機、熱解釜、催化反應(yīng)器、分餾塔等。熱裂解處理混合廢塑料所得油品蠟含量高、質(zhì)量差，但若采取此法處理廢聚乙烯可得高質(zhì)量的蠟，經(jīng)濟效益也比較可觀?；瘜W(xué)工業(yè)在綜合利用資源、發(fā)展新的工業(yè)生產(chǎn)過程、工業(yè)污染的防治和新能源的開發(fā)等方面，都是依靠催化過程作為重要
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