專利名稱：用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高分子降解的催化劑，特別是用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑。
近年來隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，雖為人類帶來極大方便，但也帶來廢舊塑料對(duì)人類生存環(huán)境的污染，在廢舊塑料中，廢舊聚烯烴塑料占有相當(dāng)大的比重，所以對(duì)廢舊聚烯烴塑料的回收，處理方法的研究已成為環(huán)境科學(xué)的研究方向之一，針對(duì)我國能源短缺的國情，我們開展了將廢舊聚烯烴塑料降解為烴油的研究。要進(jìn)行降解，必需有專用催化劑，所以首先要進(jìn)行專用催化劑的研究，經(jīng)檢索國內(nèi)外文獻(xiàn)，與本課題最相近的專利有US5078385A(1992Jan7)和US4851601(1989TuL25)，前面所用催化劑為固態(tài)酸性催化劑，如ZSM-34分子篩，該催化劑需要周期性的再生，以除去催化劑表面的積碳，該分子篩是由12個(gè)或更多的四面體構(gòu)成了微孔和通道，此專利目前尚處于實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)階段，其使用特點(diǎn)是二步法，如用HZSM5B為催化劑處理廢舊聚烯烴塑料，先加熱到300-350℃，2小時(shí)后再升溫至450℃2小時(shí)，得到0.5cc液體產(chǎn)品，沸點(diǎn)在144℃以下的產(chǎn)品含量?jī)H有7.13%，后一專利使用的催化劑ZSM-5，在250-340℃溫度下操作，液收率為50-60%，最大進(jìn)樣量為680-706克/小時(shí)，產(chǎn)品分布較寬。
上述兩文獻(xiàn)提到的催化劑，在用其催化降解聚烯烴塑料為烴油時(shí)，均采用兩步法進(jìn)行，先進(jìn)行熱裂解，將裂解后的蒸汽通過催化劑層轉(zhuǎn)化成為烴油，熱裂解的結(jié)果將生成大量的積碳附在催化劑的表面，使催化劑的活性降低或失活。
本發(fā)明的目的是研制一種能將廢舊聚烯烴塑料用一步法催化裂解為烴油的催化劑，即將熱裂解過程和催化降解過程并為一步進(jìn)行的催化劑，催化降解過程在較低溫度下，聚烯烴塑料熔融為液態(tài)進(jìn)行。
本發(fā)明的內(nèi)容如下第一步主要組分Y型分子篩的制取過程如下1)先合成NaY沸石，原料配比和合成條件如下成分組成3.2-3.5Na2O∶0.9-1.1Al2O3∶9-11SiO2∶200-210H2O，晶化溫度100℃±2℃，晶化時(shí)間10-12小時(shí)，NaY分子篩的典型分析結(jié)果化學(xué)成分%x光分析Na2O SiO2Fe2O3AL2O3H2O 物相晶胞硅鋁結(jié)晶常數(shù)比度%10.2047.8216.040.1925.70Y24.664.88510.2649.6414.880.325.0Y24.684.690
其他物化性能平均顆粒吸苯重比表面差熱放熱峰溫度直徑μm mg/g m2/g ℃0.5～0.825310079150.5～0.82479868852)助催化劑的制備用鎳、鈷等過渡族金屬元素的高純金屬氧化物溶解在硝酸中，濃度為1-3%(重量)。
3)改性金屬氧化物溶液的制備，用周期表上第三族元素的高純度金屬氧化物，溶解在高純度的鹽酸中配成15-20%的溶液(a)和5-15%的溶液(b)兩種，使用時(shí)和助催化劑配在一起，助催化劑用量為3-5%。
4)NaY分子篩的第一改性交換用(3)所制成的溶液(a)和NaY分子篩進(jìn)行交換，經(jīng)三次交換，三次洗滌，三次焙燒而成，焙燒溫度為500-700℃，8-12小時(shí)。
5)NaY分子篩的第二次改性交換在(4)交換的基礎(chǔ)上，用(3)所制成的溶液(b)和NaY分子篩進(jìn)行交換，經(jīng)過二次交換，二次濾洗，二次熔燒而成，熔燒溫度為500-650℃，4-6小時(shí)，制成Y型分子篩。
本發(fā)明催化劑的制備用多重改性的Y型分子篩為主要成分，加入高純度AL(OH)3和潤滑劑，其重量配化為
Y型分子篩5-25AL(OH)373-90潤滑劑2-5其配制方法為將上述材料按配合比例稱取加在一起混合均勻，加入PH5～7的水適量，充分?jǐn)D壓混合，將混合好的原料，通過擠條機(jī)成型為φ1.5～3.0mm的圓柱形，在100-150℃溫度下干燥，然后置于高溫爐中培燒4-8小時(shí)。
最終制成的催化劑物化性能如下堆積比重0.45～0.6g/ml比表面積 390～410m2/g孔體積0.5～0.85ml/g孔分布150～250A°催化劑中雜質(zhì)如下(以mt%計(jì))鉛0.06～0.08%鎂0.004～0.002%鉻＜0.001%鐵0.007～0.009%銅＜0.001%鎂＜0.001%孔分布測(cè)定條件在10-4Torr(托)，180℃條件下脫氣4小時(shí)測(cè)定。
本發(fā)明最突出的效果是用此催化劑能在較低溫度下進(jìn)行催化降解反應(yīng)，可有效地控制聚烯烴的熱裂解進(jìn)行，從而避免了產(chǎn)生積碳附著于催化劑表面，使催化劑失活，用此催化劑可將催化降解工藝從兩步法變?yōu)橐徊椒?，使整個(gè)過程簡(jiǎn)化，節(jié)省設(shè)備投資和能源。
實(shí)施例例一按照本專利申請(qǐng)制備的催化劑5克放入帶標(biāo)準(zhǔn)磨口的三口瓶中同時(shí)加入30克聚乙烯或聚丙烯粒狀料，并安裝好帶磨口的溫度計(jì)和冷凝器，用可調(diào)變壓器給封密式加熱器(市售1千瓦)加熱，在270-370℃之間開始有烴油流出，保持40-50分鐘，降解實(shí)驗(yàn)全部完成，結(jié)果如下實(shí)驗(yàn)聚烯烴催化劑液收量液收率200以前率烷值編號(hào)加入量加入量%收率%130528.193.648.186.5230527.892.647.286.7330527.591.646.087.0430527.993.047.886.0530527.092.040.286.1例二按照本專利申請(qǐng)制備的催化劑30公斤于本申請(qǐng)人提出的申請(qǐng)?zhí)?3104896.6裝置中按照該專利申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)的條件進(jìn)行操作處理重為0.5～0.7噸/日，所用原料為粉碎，洗凈干燥后的聚丙烯編織袋及農(nóng)用地膜，液收率為87±2%，其中200℃以前組份占43±2%，率烷值為86.2%±1。
權(quán)利要求
1.一種用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑，其特征如下第一步主要成份Y型分子篩的制取1)先合成Nay沸石，成分組成比例為3.2～3.5Na2O∶0.9～1.1AL2O3∶9～11SiO2∶200～210H2O制備時(shí)的晶化溫度100℃±2℃，晶化時(shí)間10-12小時(shí)。2)制備助催化劑，用過渡族元素的高純金屬氧化物溶解在硝酸中濃度為1-3%。3)制備改性金屬氧化物溶液，用周期表上第三族元素的高純氧化物溶解在高純度鹽酸中配成(a)15-20%的溶液和(b)5-15%的溶液兩種，使用時(shí)和(2)助催化劑配在一起，助催化劑用量3-5%。4)NaY沸石第一次改性交換，用(3)制成的溶液(a)和Nay分子篩進(jìn)行交換，經(jīng)三次交換，三次洗滌，三次培燒，焙燒溫度500-700℃8-12小時(shí)；5)NaY分子篩的第二次改性交換在4)交換的基礎(chǔ)上，用3)所制成的溶液(b)和NaY分子篩進(jìn)行交換，經(jīng)過二次交換，二次濾洗，二次熔燒而成，熔燒溫度為500-650℃，4-6小時(shí)，制成Y型分子篩。第二步催化劑的制備用多重改性的Y型分子篩為主要成分，加入高純度AL(OH)3和潤滑劑，其重量配化為Y型分子篩 5-25AL(OH)373-90潤滑劑 2-5其配制方法為將上述材料按配合比例稱取加在一起混合均勻，加入PH5～7的水適量，充分?jǐn)D壓混合，將混合好的原料，通過擠條機(jī)成型為Φ1.5～3.0mm的圓柱形，在100-150℃溫度下干燥，然后置于高溫爐中培燒4-8小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑，其特征是用在廢舊聚烯烴塑料降解制取烴油的工藝中，可以使熔融為液態(tài)的聚烯烴塑料直接轉(zhuǎn)化為烴油，變以往的兩步法為一步法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑，其特征是其最終產(chǎn)品的物化性能為堆積比重 0.45～0.6g/ml比表面積 390～410m2/g孔體積 0.5～0.85ml/g孔分布 150～250A°催化劑中雜質(zhì)如下(以mt%計(jì))鉛0.06～0.08%鎂0.004～0.002%鉻＜0.001%鐵0.007～0.009%銅＜0.001%鎂＜0.001%
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于廢舊聚烯烴塑料降解的催化劑。該催化劑是用多重改性的Y型分子篩為主要成分，加入高純度Al(OH)
文檔編號(hào)B01J29/08GK1097431SQ9310815
公開日1995年1月18日 申請(qǐng)日期1993年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月10日
發(fā)明者楊先春, 吳國杰, 黃國柱, 劉艷春, 楊錦, 周雪榮 申請(qǐng)人:楊先春, 吳國杰