CN105032386B - 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法 - Google Patents

一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105032386B
CN105032386B CN201510440238.0A CN201510440238A CN105032386B CN 105032386 B CN105032386 B CN 105032386B CN 201510440238 A CN201510440238 A CN 201510440238A CN 105032386 B CN105032386 B CN 105032386B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste
foamed ceramics
catalyst
temperature
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510440238.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105032386A (zh
Inventor
王允圃
刘玉环
阮榕生
王小亮
刘仕涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201510440238.0A priority Critical patent/CN105032386B/zh
Publication of CN105032386A publication Critical patent/CN105032386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105032386B publication Critical patent/CN105032386B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Abstract

一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂，包括以下物质按质量份数：氧化锆60‑65，氧化铝2‑8，二氧化钛1‑3，氯化钠12‑19，碳酸氢钠3‑8。制备方法：(1)按上述比例称取氧化锆、氧化铝、二氧化钛粉末，球磨；(2)然后，加入氯化钠、碳酸氢钠粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，混匀，造粒，烘干；(3)马弗炉内进行程序升温焙烧，500℃保温1 h，之后快速升温到1500‑1600℃，焙烧80‑160 min，冷却。本发明催化剂催化活性极高，结构稳定，不发生泥化，不易堵塞，反应时间短，裂解温度低，大大降低成本，产油率85%以上，其中烷烃含量最高达99.5%，裂解燃油热值明显高于生物柴油与0#柴油，密度和运动黏度符合0#柴油的标准，冷凝点和冷滤点均优于生物柴油，低温流动性好。

Description

一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制 备方法
技术领域
本发明属于催化剂领域，涉及泡沫陶瓷催化剂及制备方法。
背景技术
生物燃料相对于化石燃料最大的优点是具有可再生性和零排放性，目前，植物油脂是获得生物燃料的主要原料，油脂通过热裂解等热化学手段得到可再生燃油。与此同时在市政固体垃圾、农业生产中存在大量废弃塑料，因其在自然界难以生物分解形成白色污染。塑料的主要成分是聚合烯烃，已经开展的废弃塑料热高温裂解或催化裂解制备不饱和烃的研究较多，很多情况下只侧重于制备可燃气体。聚合烯烃结构致密，其裂解属于随机的自由基反应，裂解反应往往以碳氢键的断裂为优先顺序，产生大量焦炭，液态产物得率低下，且裂解油中含有大量烯烃、芳烃等不饱和烃，性质不稳定，抗氧化稳定性差。
废弃植物油脂与废聚乙烯塑料都是具有很高利用价值的生物质资源，资源化利用后能够解决环境污染问题，同时缓解当前能源紧缺。许多学者对两类资源的利用方式进行了探讨，但由于各种原因，难以扩大应用，单独植物油源甘油三酯催化裂解能得到高质量的生物燃油具有黏度小、低温流动性好、十六烷值高等特点，但由于甘油三酯富含不饱和键，同时裂解过程中酯键脱氧，因此需要贵金属催化加压加氢，存在催化剂昂贵，工艺复杂，设备要求高等缺陷。单独裂解聚乙烯塑料，裂解油存在多环芳烃含量较高、重质馏分和轻质馏分比例偏高等问题。废弃植物油脂可以增加废塑料的热导性，从而避免废塑料裂解结焦过多和裂解效率低的问题，废聚乙烯塑料中氢碳比较高，裂解时能够为废弃植物油的脱氧和不饱和烃链加氢提供氢源，从而达到提高裂解液体品质的目的。
废弃植物油脂与废聚乙烯塑料共热解具有诸多优点，但在其研究过程中始终没有发现较好的选择性催化剂，提高裂解生物燃油成分的单一性，并减少裂解生物油中含氧含氮化合物的含量。
生物燃料相对于化石燃料最大的优点是具有可再生性和零排放性，目前，植物油脂是获得生物燃料的主要原料，油脂通过热裂解等热化学手段得到可再生燃油，与此同时在市政固体垃圾、农业生产中存在大量废弃塑料，因其在自然界难以生物分解而形成白色污染。塑料的主要成分是聚合烯烃，已经开展的废弃塑料热高温裂解或催化裂解制备不饱和烃研究较多，很多情况下只能侧重于制造可燃气体。由于聚合烯烃结构致密，塑料裂解属于随机的自由基反应，裂解反应往往以碳氢键的断裂为优先顺序，产生大量焦炭，液态产物得率低下，所得到少量的裂解油中含有大量烯烃、芳烃等不饱和烃，性质不稳定，抗氧化稳定性差。废弃植物油脂可以增加废塑料的热导性，从而避免废塑料热解结焦过多和裂解效率低的问题，废聚乙烯塑料中氢碳比较高，热解时能够为废弃植物油的脱氧和不饱和烃链加氢提供氢源，从而达到提高裂解液体品质的目的。
用化学法对废弃油脂与废弃塑料裂解进行研究，常常需要借助催化剂的参与才能达到反应的预期目的，催化剂性能的好坏直接关系到反应能否顺利进行，尤其是易于产物分离且催化效率高、重复性能好的催化剂，更是影响制备工艺技术能否工业化应用的关键，目前，废弃油脂与废弃塑料裂解催化剂大多为负载催化剂，一般需要负载贵金属如Pt、Pd、Mo等，成本较高，另外，负载催化剂在高温环境下活性位点容易发生团聚作用，导致失活。贵金属负载到催化剂，活性组分分布不均，容易流失，裂解液体产物中会出现金属离子超标。
发明内容
本发明的目的是一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法。
本发明所述的用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂，包括以下物质按质量份数：氧化锆60-65份，氧化铝2-8份，二氧化钛1-3份，氯化钠12-19份，碳酸氢钠3-8份。
本发明所述的用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂的制备方法，按以下步骤。
（1）按上述比例称取氧化锆、氧化铝、二氧化钛粉末，放入球磨机球磨24 h。
（2）然后，加入氯化钠、碳酸氢钠粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120-130 ℃烘干14-16 h。
（3）转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500 ℃保温1 h，之后快速升温到1500-1600 ℃，焙烧时间为80-160 min，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
本发明步骤（2）的烘干条件优选120 ℃烘干12 h。
本发明将泡沫陶瓷固体催化剂引入到废弃油脂与废弃塑料共裂解过程中，利用泡沫陶瓷固体催化剂催化活性极高、结构稳定、不发生泥化、不易堵塞、反应结束后易于与产物分离以及可循环利用等特点，获得了高含量烷烃燃料。
本发明具有的优点。
1、该催化剂热稳定性好、转化率高、重复利用强、耐酸、耐水并能高效催化废弃油脂与废弃塑料共裂解生产高含量烷烃燃料，废弃油脂与废弃塑料共裂解液体中烷烃的含量高达99.5%。
2、该催化剂床层阻力下，结构稳定、不发生泥化、不易堵塞，非常适用于工业生产。
3、该催化剂中Al3+和Ti4+进入ZrO2晶格内部，使得部分ZrO2能够以置换固溶体的形式存在，颗粒彼此融合而成为一体。催化剂内部和表面形成了疏松的孔洞孔隙，因此催化剂具有极高的催化活性。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
称取60 g氧化锆（ZrO2）、2 g氧化铝（Al2O3）、1 g二氧化钛（TiO2）粉末，放入球磨机球磨24 h后，加入12 g氯化钠（NaCl）、9 g碳酸氢钠（NaHCO3）粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1500 ℃保持80 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油63.7 g。经分析其中烷烃含量高达96.8%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200检测法）。
实施例2。
称取64 g氧化锆（ZrO2）、7 g氧化铝（Al2O3）、2 g二氧化钛（TiO2）粉末，放入球磨机球磨24 h后，加入18 g氯化钠（NaCl）、7g碳酸氢钠（NaHCO3）粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120 ℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500 ℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1550 ℃保持120 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油65.9 g。经分析其中烷烃含量高达99.5%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200检测法）。
实施例3。
称取62 g氧化锆（ZrO2）、6 g氧化铝（Al2O3）、1.5 g二氧化钛（TiO2）粉末，放入球磨机球磨24 h后，加入18 g氯化钠（NaCl）、6 g碳酸氢钠（NaHCO3）粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1580 ℃保持120 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油64.2 g。经分析其中烷烃含量高达97.3%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200检测法）。
实施例4。
称取63 g氧化锆（ZrO2）、6.5 g氧化铝（Al2O3）、2 g二氧化钛（TiO2）粉末，放入球磨机球磨24h后，加入17.5 g氯化钠（NaCl）、6.5 g碳酸氢钠（NaHCO3）粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120 ℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500 ℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1600 ℃保持120 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油61.0 g。经分析其中烷烃含量高达95.1%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200检测法）。
实施例5。
称取65 g氧化锆（ZrO2）、8 g氧化铝（Al2O3）、3 g二氧化钛（TiO2）粉末，放入球磨机球磨24 h后，加入19 g氯化钠（NaCl）、8 g碳酸氢钠（NaHCO3）粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1600 ℃保持160 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂。
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油65.3 g。经分析其中烷烃含量高达98.8%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200检测法）。

Claims (1)

1.一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂的应用，称取64 g氧化锆、7g氧化铝、2 g二氧化钛粉末，放入球磨机球磨24 h后，加入18 g氯化钠、7 g碳酸氢钠粉末，以酸性硅溶胶为粘结剂，充分混匀后，送入造粒机造粒成型，120 ℃烘干12 h，转移至高温马弗炉内进行程序升温焙烧，500 ℃保温1 h以挥发掉低温造孔剂和除去物理吸附的水分，之后快速升温到1550 ℃保持120 min，使高温造孔剂完全挥发，冷却后即得到泡沫陶瓷催化剂；其特征是：
将废弃的低密度聚乙烯塑料50 g切割成面积为4 cm2的近正方形碎片与废弃光皮树油、泡沫陶瓷催化剂按质量比1:1:0.15混合，混合物料送入高压反应釜，用氮气置换出反应器中的空气，把裂解反应温度控制在420±5 ℃，当反应物温度升温到达150 ℃时，开启搅拌装置，反应时间为40 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油65.9 g；经分析其中烷烃含量为99.5%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml。
CN201510440238.0A 2015-07-24 2015-07-24 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法 Active CN105032386B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510440238.0A CN105032386B (zh) 2015-07-24 2015-07-24 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510440238.0A CN105032386B (zh) 2015-07-24 2015-07-24 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105032386A CN105032386A (zh) 2015-11-11
CN105032386B true CN105032386B (zh) 2017-11-21

Family

ID=54439702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510440238.0A Active CN105032386B (zh) 2015-07-24 2015-07-24 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105032386B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423296A (zh) * 2016-08-28 2017-02-22 山东成泰化工有限公司 一种硅橡胶催化剂组合物
CN106345444A (zh) * 2016-08-28 2017-01-25 山东成泰化工有限公司 一种废橡胶热裂解用催化剂组合物
CN106345445A (zh) * 2016-08-28 2017-01-25 山东成泰化工有限公司 一种废塑料热裂解用催化剂组合物
CN111229197B (zh) * 2020-03-26 2022-12-13 广州派安环保科技有限公司 一种餐厨垃圾用催化剂及餐厨垃圾处理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1593732A1 (fr) * 2004-05-03 2005-11-09 Institut Français du Pétrole Procede de transesterification d'huiles vegezales ou animales au moyen de catalyseurs heterogenes a base de zinc ou de bismuth de titane et d'aluminium
CN103752297B (zh) * 2014-01-03 2016-02-24 南昌大学 一种用于生产生物柴油的氧化锆催化剂及制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105032386A (zh) 2015-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105032386B (zh) 一种用于废弃油脂与废弃塑料共裂解的泡沫陶瓷催化剂及制备方法
Lokman et al. Production of biodiesel from palm fatty acid distillate using sulfonated-glucose solid acid catalyst: Characterization and optimization
Wang et al. Hydrocarbon fuel production from soapstock through fast microwave-assisted pyrolysis using microwave absorbent
CN104671229B (zh) 一种基于生物质基的水热碳化制备炭微球的方法
Qing et al. Reaction kinetics of biodiesel synthesis from waste oil using a carbon-based solid acid catalyst
CN103695021B (zh) 一种生物质与废轮胎共热裂解液化制备热解油的方法
CN102936511B (zh) 一种在线催化裂解生物质快速热解产物制备高品位生物油的方法
CN102838453A (zh) 一种利用焦炭催化热解生物质制备酚类有机混合物的方法
CN103752297B (zh) 一种用于生产生物柴油的氧化锆催化剂及制备方法和应用
Ma et al. Transesterification of waste cooking oil using FeCl3-modified resin catalyst and the research of catalytic mechanism
JP2014516769A (ja) バイオマスを液体燃料と化学品に熱触媒変換するための改良された触媒
Guo et al. Upgrading of bio-oil molecular distillation fraction with solid acid catalyst
CN101811048A (zh) 废弃生物质制备Fe/C负载型催化剂的方法
Santos et al. Optimization study in biodiesel production via response surface methodology using dolomite as a heterogeneous catalyst
CN104560091B (zh) 一种富含轻质芳烃生物油的制备方法
CN101249431A (zh) 一种新型固体碱催化剂及其在生物柴油合成中的应用
CN102020722B (zh) 一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法
Wang et al. Preparation and characterization of a solid acid catalyst from macro Fungi residue for methyl palmitate production
Khaligh et al. Solar energy and TiO2 nanotubes: biodiesel production from waste cooking olive oil
Shen et al. Catalytic pyrolysis of cellulose with biochar modified by Ni–Co–Mn cathode material recovered from spent lithium-ion battery
Refaat et al. Time factor in microwave-enhanced biodiesel production
CN102744101B (zh) 用于废旧塑料裂解制汽油的催化剂及制备方法和使用方法
CN106554821B (zh) 从生物油制备富含二甲苯的芳烃和多孔炭/固体酸的方法
CN106241770A (zh) 一种竹基多孔碳的制备方法
CN105038834A (zh) 一种非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant