廢舊塑料的熱解-新-在線瀏覽
2024-08-02 00:11本頁面
【正文】 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的手段。研究開發(fā)新型催化材料催化劑、用新型材料催化某些傳統(tǒng)反應(yīng)過程和開發(fā)新的工藝路線，催化新的化學(xué)反應(yīng)的嘗試，已成為催化研究的重要分支。石油工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對有關(guān)反應(yīng)涉及的催化劑提出了新的要求。其中，金屬及其金屬氧化物在石油工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。分子篩是由氧化硅、氧化鋁組成的具有特殊立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。稀土分子篩的引入，被譽為“60年代煉油工業(yè)的技術(shù)革命”。這兩種分子篩擁有B酸酸性和L酸酸性中心，具有良好的熱穩(wěn)定性和良好的裂解性能，在石油化工領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。該催化劑采用硝酸鎂、磷酸銨調(diào)節(jié)Y型分子篩的酸性，與不同比例的鋁溶膠和高嶺土混合，得到一系列不同型號的催化劑。Songip將一些固體酸催化劑，如經(jīng)稀土金屬離子交換的Y型分子篩(REY)、HY、HZSM5分子篩和硅鋁膠(SA)用于催化重整廢聚乙烯熱裂解產(chǎn)生的重油來生產(chǎn)汽油得到了很好的催化效果。HY和經(jīng)稀土金屬離子交換的Y型(REY)分子篩因具有較大的孔徑，己被證明是催化裂解催化劑有效的分子篩，能將重油轉(zhuǎn)換成汽油。相反，高硅或者普通的HZSM5分子篩生產(chǎn)的汽油辛烷值只有23，汽油收率18%。另有使用Ni、Cu、Al等五種金屬混合物作催化劑制取油品的報道。在水蒸氣環(huán)境下，催化劑的強酸位(經(jīng)常導(dǎo)致過度裂解)被水蒸氣包圍，不僅可得到收率較高的液體油品，而且結(jié)焦率減少。Uemichi等比較了HZSMHY、H絲光沸石分子篩催化劑、硅鋁催化劑裂解廢塑料時由于積碳而導(dǎo)致的失活行為。硅鋁催化劑隨著裂解氣增多而逐漸失活，而HY,H絲光沸石分子篩催化劑的失活速度很快。Zeng等研究了自制的HC1分子篩催化劑對塑料裂解產(chǎn)物的催化改質(zhì)作用，并在流化床上進行擴大的工業(yè)試驗。日本富士公司是采用ZSM5分子篩催化劑，使產(chǎn)物的碳分布輕質(zhì)化，裂解產(chǎn)物以煤油、汽油為主。以金屬氧化物為主要催化活性組分的催化劑。主族元素的氧化物多數(shù)用于酸堿型機理的催化反應(yīng)，包括脫氫、加氫、氧化脫氫、氨化氧化、氧氯化等反應(yīng)。分子結(jié)構(gòu)中的某些金屬氧鍵的強度往往不同于正常化合物，能通過電子轉(zhuǎn)移的機理而使反應(yīng)物活化。前者是藉助因吸附而活化的過渡態(tài)氧與被氧化物的作用；后者以氧化物催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)。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)。SiO2)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。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。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。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。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%、%、%。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%。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%。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。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。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。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。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。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)。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。催化劑的強酸位是反應(yīng)的活性中心。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?？梢娍刂拼呋瘎┍砻娴膹娝嵛粩?shù)量是重要的。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。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。NLG分子篩表面也同時存在B酸和L酸，只是L酸的峰強度大大超過了B酸峰強度。Songip的研究結(jié)果也顯示，稀土Y表面強酸位的增加對產(chǎn)物汽油的辛烷值提高并無影響。對于硅酸鋁類催化劑（主
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