CN112316986A - 一种催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化剂及其制备方法与应用，属于石油化工技术领域。该催化剂的原料包括热载体、第一至第三活性组分，热载体含有Si、Al、碱金属和碱土金属中至少一种元素的氧化物，第一活性组分含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物，第二活性组分选自碱金属的氧化物和/或碱土金属的氧化物，第三活性组分选自Zn、Ga、P、Cr、Ag和K中至少一种元素的氧化物。该催化剂价格低、热稳定性优良、原料适应性较强、目标产物选择性强，抗杂质能力强，可再生循环使用。其制备方法简单，易操作，可工业化生产。将其在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中应用，可获得较高的产率。

Description

一种催化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及一种催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
由于塑料具有质量轻、价格低、耐腐蚀、塑性能力强、可重复使用等特点，使其各经济领域和日常生活中得到了广泛使用。在塑料给人类生活带来方便的同时，废塑料的产生量也在增加，由废塑料产生的白色污染日益严重,同时也造成了巨大的资源浪费。随着石油资源的紧缺和对环境污染日益严重，有机固废的回收利用和资源化日益得到关注。
目前，我国废塑料的处理方法主要为：填埋法、机械回收法、焚烧法和化学回收法。利用化学回收法处理废塑料技术主要有热裂解、催化裂解、热裂解-催化改质和催化裂解-催化改质。
但上述方法中所用到的催化剂成本较高、热稳定性及对杂质的耐受性均较低。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一包括提供一种催化剂以克服上述技术问题。
本发明的目的之二包括提供一种上述催化剂的制备方法。
本发明的目的之三包括提供一种上述催化剂的应用，例如在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中的应用。
本申请是这样实现的：
第一方面，本申请提供一种催化剂，催化剂的原料包括热载体、第一活性组分、第二活性组分和第三活性组分。
热载体含有Si、Al、碱金属和碱土金属中至少一种元素的氧化物。第一活性组分含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物。第二活性组分选自碱金属的氧化物和/或碱土金属的氧化物。第三活性组分选自Zn、Ga、P、Cr、Ag和K中至少一种元素的氧化物。
在可选的实施方式中，热载体还含有Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物。
在可选的实施方式中，Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物在热载体中的质量百分数为0.5-20％。
在可选的实施方式中，热载体的原料包括高岭土、膨润土、氧化镁、碳酸钙、氧化钙、氧化锆、氢氧化锆、白炭黑、硅藻土、埃洛石，硅酸镁、硅酸铝及镁铝尖晶石中的至少一种。
在可选的实施方式中，热载体在催化剂中的质量百分数为40-80％。
在可选的实施方式中，第一活性组分还含有Si、Al和P中至少一种元素的氧化物。
在可选的实施方式中，Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物在第一活性组分中的质量百分数为20-80％。
在可选的实施方式中，第一活性组分在催化剂的原料中的质量百分数为5-50％。
在可选的实施方式中，第二活性组分在催化剂的原料中的质量百分数为5-50％。
在可选的实施方式中，第三活性组分在催化剂的原料中的质量百分数为2-20％。
在可选的实施方式中，催化剂的原料还包括粘结剂。
在可选的实施方式中，粘结剂包括铝溶胶、硅溶胶、磷铝胶、硅铝胶、SB粉、拟薄水铝石中的至少一种。
在可选的实施方式中，粘结剂在催化剂的原料中的质量百分数为3-30％。
第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将催化剂的原料混合焙烧。
在可选的实施方式中，焙烧于450-800℃的条件下进行4-8h。
在可选的实施方式中，先制备第一活性组分，再将第一活性组分与催化剂的剩余原料混合并焙烧。
在可选的实施方式中，焙烧前，还包括对第一活性组分与催化剂的剩余原料混合后的混合浆料进行干燥。
在可选的实施方式中，干燥采用喷雾干燥。
在可选的实施方式中，喷雾干燥的出口温度为150-230℃，喷出压力为0.1-0.5MPa。
在可选的实施方式中，干燥前，还包括将混合浆料过100目筛。
在可选的实施方式中，第一活性组分的制备包括：将第一活性组分的原料在pH值为8-10的条件下混合。
在可选的实施方式中，当第一活性组分同时含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物以及Si、Al和P中至少一种元素的氧化物时，第一活性组分的制备包括：按第一活性组分的组成将Zn、Cu、Ni、Mn、部分La、部分Ce和部分Ti中至少一种元素的可溶性无机化合物或溶胶与Si、Al和P中至少一种元素的溶液或溶胶混合得到混合溶液；用碱性物质调节混合溶液的pH值为8-10，将剩余的La、剩余的Ce和剩余的Ti中至少一种元素的盐溶液与pH值为8-10的混合溶液混合，结晶。
在可选的实施方式中，碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙二胺、六亚甲基四胺中的至少一种。
在可选的实施方式中，结晶是于150-200℃的条件下进行5-70h。
在可选的实施方式中，催化剂的制备方法包括：将热载体中除Al、Si和碱土金属以外的元素的可溶性无机化合物与热载体中剩余元素的氧化物以及第二活性组分混合，得到复合浆液，将复合浆液与第一活性组分混合，随后与第三活性组分混合。
在可选的实施方式中，当催化剂的原料还包括粘结剂时，复合浆液与第一活性组分混合后依次与第三活性组分和粘结剂混合。
第三方面，本申请还提供如前述实施方式任一项的催化剂在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中的应用。
在可选的实施方式中，裂解在流化床反应器中进行。
在可选的实施方式中，裂化温度为600-800℃。
本申请的有益效果包括：
本申请中催化剂的原料中的热载体能够使催化剂具有优良的热稳定性和容焦能力，使催化剂在高温流态化的环境中保持稳定的物理结构和化学性能；第一活性组分有利于催化剂脱除废塑料高温裂解产生的H2S和COS(羰基硫)；第二活性组分有利于脱除废塑料高温裂解产生的HCl；第三活性组分有利于提高低碳烯烃和BTX芳烃选择性。该催化剂价格低、热稳定性优良、原料适应性较强、目标产物选择性强，抗杂质能力强，可再生循环使用。
其制备方法包括将原料进行焙烧，工艺路线短，操作简单。将该催化剂在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中应用，原料不需预处理即可在反应器中与该催化剂接触裂化生成低碳烯烃和芳烃等高附加值的化工原料，产物的产率较高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的催化剂及其制备方法与应用进行具体说明。
本申请提出一种催化剂，催化剂的原料包括热载体、第一活性组分、第二活性组分和第三活性组分。
其中，热载体含有Si、Al、碱金属和碱土金属中至少一种元素的氧化物。碱金属为锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)，碱土金属为铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。
上述热载体能够使催化剂具有优良的热稳定性和容焦能力，利于催化剂在高温流态化的环境中保持稳定的物理结构和化学性能。
在可选的实施方式中，上述热载体还含有Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物。这些元素的加入能够进一步增加热载体的热稳定性。可参考地，所加入的Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物在热载体中的质量百分数可以为0.5-20％，如0.5％、1％、5％、10％、15％或20％等。
在可选的实施方式中，热载体的原料例如可以包括高岭土、膨润土、氧化镁、碳酸钙、氧化钙、氧化锆、氢氧化锆、白炭黑、硅藻土、埃洛石，硅酸镁、硅酸铝及镁铝尖晶石中的至少一种。
在可选的实施方式中，热载体在催化剂中的质量百分数可以为40-80％，如40％、50％、60％、70％或80％，也可以为45％、55％、65％或75％，还可以为40-80％范围内的其它任一质量百分数值。
本申请中，第一活性组分含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物。第一活性组分主要为具有脱硫功能的金属复合物，该活性组分有利于催化剂脱除废塑料高温裂解产生的H2S和COS(羰基硫)。
在可选的实施方式中，第一活性组分还含有Si、Al和P中至少一种元素的氧化物。
在可选的实施方式中，第一活性组分所含的Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物在第一活性组分中的质量百分数可以为20-80％，如20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％等。
在可选的实施方式中，第一活性组分在催化剂的原料中的质量百分数可以为5-50％，如5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
本申请中，第二活性组分选自碱金属的氧化物和/或碱土金属的氧化物。第二活性组分有利于脱除废塑料高温裂解产生的HCl。
在可选的实施方式中，第二活性组分在催化剂的原料中的质量百分数也可以为5-50％，如5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
本申请中，第三活性组分选自Zn、Ga、P、Cr、Ag和K中至少一种元素的氧化物。第三活性组分有利于提高低碳烯烃和BTX芳烃选择性。
在可选的实施方式中，第三活性组分在催化剂的原料中的质量百分数可以为2-20％，如2％、5％、8％、10％、15％或20％等。
值得说明的是，本申请中热载体、第一活性组分、第二活性组分以及第三活性组分之间元素存在重复的可能性。以Si元素为例，当热载体和第一活性组分均含有Si元素时，可理解成总的Si元素中部分Si元素用作热载体的成分，部分Si元素用作第一活性组分的成分。
进一步地，催化剂的原料还可包括粘结剂。
在可选的实施方式中，粘结剂可包括铝溶胶、硅溶胶、磷铝胶、硅铝胶、SB粉、拟薄水铝石中的至少一种。
在可选的实施方式中，粘结剂在催化剂的原料中的质量百分数可以为3-30％，如3％、5％、10％、15％、20％、25％或30％等。
承上，本申请提供的催化剂至少具有以下优势：
(1)原料普通易得较为廉价，生产工艺简单，催化剂生产成本低；
(2)对热载体进行改性处理使得催化剂具有良好的热稳定性和抗磨损性能，使得催化剂可循环使用，大大降低了催化剂的投资成本；
(3)可以和HCl、H2S、COS等杂质反应生成氯盐和硫化物，而在再生器中这些氯盐和硫化物可在高温有氧环境中分解生成氧化物，催化剂还原成原来状态，从催化剂上脱除的Cl、S由再生烟气带入脱硫、脱氯装置集中处理；
(4)提高了烯烃和BTX芳烃产率，有效降低了卤代烃、干气、焦炭产率；
(5)产物中具有较低的硫含量。
此外，本申请还提供了上述催化剂的制备方法，例如可包括以下步骤：将催化剂的原料混合焙烧。
在可选的实施方式中，焙烧可以于450-800℃(如450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等)的条件下进行4-8h(如4h、5h、6h、7h或8h等)。
可参考地，在催化剂的制备过程中，可先制备第一活性组分，随后再将第一活性组分与催化剂的剩余原料混合并焙烧。
在可选的实施方式中，焙烧前，还包括对第一活性组分与催化剂的剩余原料混合后的混合浆料进行干燥。
可参考地，干燥可采用喷雾干燥的方式进行。
在可选的实施方式中，喷雾干燥的出口温度可以为150-230℃(如150℃、180℃、200℃或230℃等)，喷出压力为0.1-0.5MPa(如0.1MPa、0.3MPa或0.5MPa等)。
在可选的实施方式中，干燥前，还包括将混合浆料过100目筛，以除去大颗粒。
可参考地，第一活性组分的制备可包括：将第一活性组分的原料在pH值为8-10的条件下混合。
在可选的实施方式中，当第一活性组分同时含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物以及Si、Al和P中至少一种元素的氧化物时，其制备可参照：按第一活性组分的组成将Zn、Cu、Ni、Mn、部分La、部分Ce和部分Ti中至少一种元素的可溶性无机化合物或溶胶与Si、Al和P中至少一种元素的溶液或溶胶混合得到混合溶液；用碱性物质调节混合溶液的pH值为8-10，将剩余的La、剩余的Ce和剩余的Ti中至少一种元素的盐溶液与pH值为8-10的混合溶液混合，结晶。
在可选的实施方式中，碱性物质可包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙二胺、六亚甲基四胺中的至少一种。
在可选的实施方式中，结晶可以于150-200℃(如150℃、180℃或200℃等)的条件下进行5-70h(如5h、10h、20h、50h或70h等)。
具体的，可参照：
1.1用去离子水配制金属的盐溶液，金属盐为Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中的一种或多种元素的可溶性无机化合物或溶胶。
1.2在搅拌的状态下向1.1的盐溶液中加入含铝、硅和磷中的一种或多种元素的溶液或溶胶于50-80℃下混合搅拌均匀，得到混合溶液。硅源为硅酸钠和硅溶胶中的至少一种，铝源为铝溶胶、硝酸铝、硅铝胶和磷铝胶中的至少一种。
1.3步骤1.2制备所得混合液在搅拌的条件下缓慢加入碱性物质调节混合溶液pH值至8-10，使液体变成黏稠的浆液。加入的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙二胺、六亚甲基四胺中的一种或多种。
1.4用去离子水配制含La、Ce和Ti一种或多种元素的盐溶液，金属盐为La、Ce和Ti中的一种或多种元素的可溶性硝酸盐、氯化物或溶胶。
值得说明的是，在上述制备过程中，用于制备第一活性组分的La、Ce和Ti均分成两部分，一部分用于在1.1中制备，另一部分用于在1.4中制备。此外，本申请制备过程中，不同制备步骤中涉及使用相同的元素均可参照上述方式理解。例如，将某相同元素定义为X，步骤a和步骤b均涉及使用该X元素，也即在用于制备该催化剂的总的X的用量中，一部分用于在步骤a中使用，另一部分用于在步骤b中使用。
1.5步骤1.4制备的溶液在搅拌的条件下加入到步骤1.3制备的浆液中，搅拌均匀。
1.6将步骤1.5制备浆液移置于带搅拌的高压釜中，于150-200℃下密封搅拌晶化5-70小时后取出结晶物，用去离子水洗涤、过滤，滤饼待用。
在可选的实施方式中，催化剂的制备方法包括：将热载体中除Al、Si和碱土金属以外的元素的可溶性无机化合物与热载体中剩余元素的氧化物以及第二活性组分混合，得到复合浆液，将复合浆液与第一活性组分混合，随后与第三活性组分混合。
在可选的实施方式中，当催化剂的原料还包括粘结剂时，复合浆液与第一活性组分混合后依次与第三活性组分和粘结剂混合。
具体的，可参照：
2.1用去离子水配制溶液，溶质为Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B、P、Na和K中的一种或多种元素的可溶性无机化合物；
2.2在搅拌的条件下向步骤2.1配制的溶液中加入Si、Al和碱土金属一种或多种元素的氧化物或复合氧化物，这些物质为高岭土、膨润土、MgO、CaCO3、CaO、氧化锆、氢氧化锆、白炭黑、硅藻土、埃洛石、硅酸镁、硅酸铝和镁铝尖晶石中的一种或多种。上述物质加入完毕后，搅拌形成均匀浆液；
2.3在搅拌的条件下向步骤2.2配制的浆液中加入步骤1.6得到的滤饼，搅拌成均匀的浆液；
2.4用去离子水配制溶液，溶质为Zn、Ga、P、Cr、Ag和K中的一种或多种元素的可溶性无机化合物；
2.5在搅拌的条件下向步骤2.3配制的浆液中加入步骤2.4配制的溶液，搅拌成均匀的浆液；
2.6在搅拌的条件下向步骤2.5配制的浆液中加入粘结剂搅拌成均匀的浆液，粘结剂为铝溶胶、硅溶胶、磷铝胶、硅铝胶、硅锆胶、SB粉、拟薄水铝石中的一种或多种；
2.7将步骤2.6制备的浆液用100目筛网过滤除去大颗粒；
2.8将步骤2.7制备的浆液通过喷雾干燥机制备成微球催化剂，喷雾干燥出口温度150-230℃，喷出压力为0.1-0.5MPa；
2.9将步骤2.8制备的催化剂450-800℃焙烧4-8小时得到成品催化剂。
此外，本申请还提供上述催化剂在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中的应用。
在可选的实施方式中，裂解在流化床反应器中进行。裂化温度可以为600-800℃，如600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等。
承上，通过采用本申请提供的催化剂进行废塑料裂解，可在产物中含有Si、Ca、P、S、Cl等多种杂质的条件下具有良好的目标产物选择性和杂质耐受性，同时，其还具有良好的热稳定性，可使废塑料与其解除后直接裂解生成产率较高的低碳烯烃和芳烃。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种第一活性组分的制备方法：
称取389.26克Ni(NO3)2·6H2O，740.81克Zn(NO3)2·6H2O，溶于2000克去离子水中搅拌均匀。在快速搅拌的状态下向溶液缓慢加入670克模数为3.25的水玻璃。搅拌均匀后在快速搅拌的状态下缓慢加入50克2％氢氧化钠溶液，200克5％六亚甲基四胺溶液液体成为黏稠状后继续搅拌2小时，加入100克浓度为25％钛溶胶，继续搅拌2小时，把浆液移入5L带聚四氟乙烯内衬的高压釜中密封搅拌在180℃条件下反应48小时，冷却后取出，用去离子水洗涤至pH为7，过滤得到滤饼为小粒径第一活性组分(记为A1)。其中NiO质量百分比为20.0％，ZnO质量百分比为40％，TiO2质量百分比为5.0％。
实施例2
本实施例提供一种第一活性组分的制备方法：
称取389.26克Ni(NO3)2·6H2O，740.81克Zn(NO3)2·6H2O，溶于2000克去离子水中搅拌均匀。在快速搅拌的状态下向溶液缓慢加入670克模数为3.25的水玻璃。搅拌均匀后在快速搅拌的状态下缓慢加入50克2％氢氧化钠溶液，200克5％六亚甲基四胺溶液液体成为黏稠状后继续搅拌2小时，加入100克浓度为25％钛溶胶，15.20克Ce(NO3)2·6H2O继续搅拌2小时，把浆液移入5L带聚四氟乙烯内衬的高压釜中密封搅拌在180℃条件下反应48小时，冷却后取出，用去离子水洗涤至pH为7，过滤得到滤饼为小粒径第一活性组分(记为A2)。其中NiO质量百分比为20.0％，ZnO质量百分比为40％，TiO2质量百分比为5.0％，Ce2O3质量百分比为2.0％。
实施例3
本实施例提供一种催化剂的制备方法：
称取21.49克KNO3，146.68克Zn(NO3)2·6H2O，153.85克Cu(NO3)2·3H2O加入760克去离子水搅拌溶解配制溶液，在搅拌的条件下向溶液中加入232克高岭土、100克MgO、178克CaCO3搅拌形成均匀浆液；在搅拌的条件下向浆液中加入滤饼345克A1搅拌成均匀的浆液；称取456.62克21.9％的磷铝胶、512.82克、19.5硅溶胶、133克SB粉在搅拌的条件缓慢加入到浆液中搅拌均匀。将配制好的浆液过胶体磨，用100目筛网过滤除去大颗粒；制备的浆液通过喷雾干燥机制备成微球催化剂，喷雾干燥出口温度200℃，喷出压力为0.3MPa；将喷雾成型的催化剂750℃焙烧6小时得到成品催化剂C1，催化剂性质见表1。
实施例4
本实施例提供一种催化剂的制备方法：
称取21.49克KNO3，146.68克Zn(NO3)2·6H2O，153.85克Cu(NO3)2·3H2O加入760克去离子水搅拌溶解配制溶液，在搅拌的条件下向溶液中加入232克高岭土、100克MgO、178克CaCO3搅拌形成均匀浆液；在搅拌的条件下向浆液中加入滤饼345克A2搅拌成均匀的浆液；称取456.62克21.9％的磷铝胶、606.06克、16.5硅锆胶、133克SB粉在搅拌的条件缓慢加入到浆液中搅拌均匀。将配制好的浆液过胶体磨，用100目筛网过滤除去大颗粒；制备的浆液通过喷雾干燥机制备成微球催化剂，喷雾干燥出口温度200℃，喷出压力为0.3MPa；将喷雾成型的催化剂750℃焙烧6小时得到成品催化剂C2，催化剂性质见表1。
实施例5
本实施例提供一种催化剂的制备方法：
称取21.49克KNO3，146.68克Zn(NO3)2·6H2O，153.85克Cu(NO3)2·3H2O加入680克去离子水搅拌溶解配制溶液，在搅拌的条件下向溶液中加入232克高岭土、100克MgO、178克CaCO3搅拌形成均匀浆液；在搅拌的条件下向浆液中加入滤饼345克A2搅拌成均匀的浆液；称取456.62克21.9％的磷铝胶、512.82克19.5％硅溶胶、133克SB粉在搅拌的条件缓慢加入到浆液中搅拌均匀。在搅拌的条件下向浆液中加入133克15％硝酸镓溶液，搅拌成均匀的浆液。将配制好的浆液过胶体磨，用100目筛网过滤除去大颗粒；制备的浆液通过喷雾干燥机制备成微球催化剂，喷雾干燥出口温度200℃，喷出压力为0.3MPa；将喷雾成型的催化剂750℃焙烧6小时得到成品催化剂C3，催化剂性质见表1。
表1专用催化剂C物理性质
Figure BDA0002761486040000121
Figure BDA0002761486040000131
从表1可以看出，本发明制得的催化剂具有合适的堆密度、和粒度分布，能够很好地适用于流化床反应-再生过程的流态化需要；催化剂具有良好的耐磨性能，能够保证流化床反应-再生过程中气固分离及节约催化剂的需要；催化剂具有较高的比表面积和孔体积，能够满足流化床反应-再生过程中原料与产品的快速扩散，提高反应效率，另外也有较好的容焦能力，将反应过程形成的焦炭带入再生器烧焦，以满足为反应过程提供热量的需求。
实施例6
本实施例为废塑料颗粒生产烯烃和芳烃的试验方法及结果。试验在中型提升管反应器试验装置上进行的，原料为废塑料PE、PP和PVC的混合物颗粒料，颗粒料经氮气吹扫除去氧气与回炼油带进料系统。废塑料进料空速为0.5kg/h，回炼油进料空速为1kg/h，雾化水蒸气0.3kg/h，反应温度为700℃，催化剂为实施例1、2、3中制得的催化剂C1、C2、C3。试验条件及结果如下表2。
表2废塑料生产烯烃和芳烃的试验条件及结果
Figure BDA0002761486040000132
Figure BDA0002761486040000141
从表2可以看出，本申请提供的催化剂在合适的工艺条件下，能够将聚丙烯废塑料转化为大量的乙烯、丙烯、丁烯等烯烃产品以及富含芳烃的汽油馏分。
综上，本申请中催化剂的原料中的热载体能够使催化剂具有优良的热稳定性和容焦能力，使催化剂在高温流态化的环境中保持稳定的物理结构和化学性能；第一活性组分有利于催化剂脱除废塑料高温裂解产生的H2S和COS；第二活性组分有利于脱除废塑料高温裂解产生的HCl；第三活性组分有利于提高低碳烯烃和BTX芳烃选择性。该催化剂价格低、热稳定性优良、原料适应性较强、目标产物选择性强，抗杂质能力强，可再生循环使用。其制备方法包括将原料进行焙烧，工艺路线短，操作简单。将该催化剂在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中应用，原料不需预处理即可在反应器中与该催化剂接触裂化生成低碳烯烃和芳烃等高附加值的化工原料，产物的产率较高。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂的原料包括热载体、第一活性组分、第二活性组分和第三活性组分；
所述热载体含有Si、Al、碱金属和碱土金属中至少一种元素的氧化物；
所述第一活性组分含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物；
所述第二活性组分选自碱金属的氧化物和/或碱土金属的氧化物；
所述第三活性组分选自Zn、Ga、P、Cr、Ag和K中至少一种元素的氧化物。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述热载体还含有Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物；
优选地，所述Ca、Cu、La、Ce、Ti、Zr、B及P中至少一种元素的氧化物在所述热载体中的质量百分数为0.5-20％；
优选地，所述热载体的原料包括高岭土、膨润土、氧化镁、碳酸钙、氧化钙、氧化锆、氢氧化锆、白炭黑、硅藻土、埃洛石，硅酸镁、硅酸铝及镁铝尖晶石中的至少一种；
优选地，所述热载体在所述催化剂中的质量百分数为40-80％。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述第一活性组分还含有Si、Al和P中至少一种元素的氧化物；
优选地，所述Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物在所述第一活性组分中的质量百分数为20-80％；
优选地，所述第一活性组分在所述催化剂的原料中的质量百分数为5-50％。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述第二活性组分在所述催化剂的原料中的质量百分数为5-50％；
优选地，所述第三活性组分在所述催化剂的原料中的质量百分数为2-20％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂的原料还包括粘结剂；
优选地，所述粘结剂包括铝溶胶、硅溶胶、磷铝胶、硅铝胶、SB粉、拟薄水铝石中的至少一种；
优选地，所述粘结剂在所述催化剂的原料中的质量百分数为3-30％。
6.如权利要求1-5任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述催化剂的原料混合焙烧；
优选地，焙烧于450-800℃的条件下进行4-8h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，先制备所述第一活性组分，再将所述第一活性组分与所述催化剂的剩余原料混合并焙烧；
优选地，焙烧前，还包括对所述第一活性组分与所述催化剂的剩余原料混合后的混合浆料进行干燥；
优选地，干燥采用喷雾干燥；
优选地，喷雾干燥的出口温度为150-230℃，喷出压力为0.1-0.5MPa；
优选地，干燥前，还包括将所述混合浆料过100目筛。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一活性组分的制备包括：将所述第一活性组分的原料在pH值为8-10的条件下混合；
优选地，当所述第一活性组分含有Zn、Cu、Ni、Mn、La、Ce和Ti中至少一种元素的氧化物以及Si、Al和P中至少一种元素的氧化物时，所述第一活性组分的制备包括：按所述第一活性组分的组成将Zn、Cu、Ni、Mn、部分La、部分Ce和部分Ti中至少一种元素的可溶性无机化合物或溶胶与Si、Al和P中至少一种元素的溶液或溶胶混合得到混合溶液；用碱性物质调节所述混合溶液的pH值为8-10，将剩余的La、剩余的Ce和剩余的Ti中至少一种元素的盐溶液与pH值为8-10的所述混合溶液混合，结晶；
优选地，所述碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙二胺、六亚甲基四胺中的至少一种；
优选地，结晶是于150-200℃的条件下进行5-70h。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括：
将所述热载体中除Al、Si和碱土金属以外的元素的可溶性无机化合物与所述热载体中剩余元素的氧化物以及所述第二活性组分混合，得到复合浆液，将所述复合浆液与所述第一活性组分混合，随后与所述第三活性组分混合；
当所述催化剂的原料还包括粘结剂时，所述复合浆液与所述第一活性组分混合后依次与所述第三活性组分和所述粘结剂混合。
10.如权利要求1-5任一项所述的催化剂在废塑料裂解生成低碳烯烃和芳烃中的应用；
优选地，裂解在流化床反应器中进行；
优选地，裂化温度为600-800℃。
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