廢塑料熱裂解的分類(編輯修改稿)
2025-05-04 21:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 化劑中的晶格氧與被氧化物發(fā)生作用而自身被還原，還原狀態(tài)的氧化物催化劑再從催化劑表面氣相中奪取氧而再被氧化，形成催化循環(huán)。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。有些催化劑雖然在催化劑生產(chǎn)廠出廠時是以氧化物的形態(tài)提供，但經(jīng)用戶活化處理后，或在使用過程中，會轉(zhuǎn)變或部分轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)。在氧化物催化劑中，多含有催化劑載體，如氧化鋁載體、硅膠載體等李穩(wěn)宏比較了三種催化劑，SHl、BTHX1(主要為Al2O3SiO2)對聚乙烯和聚丙烯的催化作用，發(fā)現(xiàn)按一定比例混合而成的廢塑料在不同的催化劑作用下反應(yīng)，所得液體收率不同，其中SH1最好，可達到90%以上，汽油產(chǎn)率高，焦碳產(chǎn)率低，BT1的效果次之，HX1最差。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%%。Yanik等研究了紅土(比表面積16m2/g,%,%, %, %,%,%)對廢塑料催化裂解的影響，發(fā)現(xiàn)紅土對氯的有機或無機化合物的吸收非常有效。利用它降解重油的液體收率可達到70%，液體油品中的氯含量從1127ppm降低到90 ppm，液體油品中碳原子分布范圍為C5～C25，其中C9化合物含量可達到55%。采用其他的催化劑如TR99300，則不僅不能降低氯的含量，而且產(chǎn)物中碳原子分布比較均勻分散。薛福連采用活性炭作催化劑裂解廢塑料。因為活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)達，比表面積大，在500～600℃高溫下有足夠的耐熱性，耐酸堿性很好，所以比較適合作催化劑的載體。把顆粒狀活性炭放置在CO2氣流中，在600℃下干燥1小時，并在850℃下活化2h，然后用5%硝酸鐵溶液浸漬得到活性載體，再經(jīng)干燥、焙燒等后處理活化過程制得最終的催化劑產(chǎn)品。廢塑料在活性炭負載氧化物的催化條件下，在一段溫度為400～420℃、二段溫度為300～320℃的操作條件下，%的液體收率，其中汽油42%、%、%。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。國內(nèi)專利也有用銅粉作催化劑的報道，采用將廢PS加熱熔化與銅粉混合后裂解的方式，從而避免了上述日本專利的不足，其苯乙烯收率為63%。華南環(huán)境資源研究所采用金屬氧化物催化劑(ZnO,Al2O3或CuO于450～500℃下連續(xù)裂解PS，同時減壓蒸餾，可獲得90%液體餾出物，其中苯乙烯占70%～75%，乙苯、苯乙烯二聚體和三聚體等為15%～20%。北京化工學(xué)院在ZnO,Fe2O3等金屬氧化物中，%～%的稀土金屬氧化物(如氧化鈰)，在300～400℃、～，苯乙烯的產(chǎn)率可達到35%～60%。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。這三類催化劑對聚苯乙烯裂解的催化能力順序為固體堿過渡金屬氧化物固體酸。固體堿的堿性越強，它的催化性能越好。四種固體堿的堿性強弱順序為BaOSrOCaOMgO，而在它們的催化作用下聚苯乙烯裂解生成苯乙烯單體量的順序也是如此。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%%。張建榮采用ZnO和TiO2作催化劑來裂解廢塑料回收燃料油時發(fā)現(xiàn)，與沒有催化劑相比，焦碳和氣相產(chǎn)品的產(chǎn)量有所減少，而液體油品含量則有所增加。當(dāng)加入Cs2CO3作促進劑時，液體油品含量相比之下則更多，氣相產(chǎn)品則更少。若采用ZnO對2,4二甲基1庚烯的生成有利，對其他餾分的形成影響不大。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。若采用CaO，高沸物的產(chǎn)量受到抑制，其他揮發(fā)物的產(chǎn)量提高。聚苯乙烯常用的催化劑如下表11。混合塑料直接裂解的產(chǎn)物沸點分布范圍很寬，利用價值不大，但采用催化劑可使裂解產(chǎn)物的碳數(shù)集中在一定范圍內(nèi)。表12列出了一些混合裂解常用的催化劑。固體酸催化劑是常用的廢塑料和重油熱解催化劑，包括有各種類型的分子篩和硅鋁膠等。催化劑的酸性、孔結(jié)構(gòu)和晶粒大小直接影響其催化裂解活性、裂解產(chǎn)物的分布和所生產(chǎn)汽油的品位(辛烷值RON)。催化劑的強酸位是反應(yīng)的活性中心。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)。隨著催化劑強酸位的數(shù)量的增加，重油的轉(zhuǎn)化率、氣體和汽油產(chǎn)率均提高。但由于汽油是催化裂解反應(yīng)的中間產(chǎn)物，其產(chǎn)率提高到一定值后又隨著強酸位的繼續(xù)增加而下降。可見控制催化劑表面的強酸位數(shù)量是重要的。要獲得大量的高品位汽油。文獻比較了HY、REY、HZSM5分子篩和硅鋁膠SA(含Al2O3質(zhì)量分數(shù)13%)催化劑，發(fā)現(xiàn)REY分子含有適量的強酸位，因而可獲得最高的汽油產(chǎn)率。楊震等分別研究了ZSM5沸石、改性稀土Y沸石、和自制NLG分子篩催化劑的酸位分布和酸強度對裂解反應(yīng)的影響。對各種催化劑的NH3TPD及吡啶吸附的原位紅外光譜實驗表明，改性的ZSM5沸石表面存在大量的B酸（Bronsted酸）和L酸（lewis酸），隨著脫附溫度的升高，表征B酸的吸收峰基本不發(fā)生變化，而L酸的吸收峰卻明顯減弱。這也說明B酸是ZSM5沸石表明的強酸中心，
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