CN114133951B - 一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，涉及资源循环利用技术领域，将粉碎、干燥后的废弃塑料和催化剂混合均匀，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，在320‑400℃条件下反应10‑40min，得到可燃油和可燃气体。本发明的有益效果在于：在无氧氛围且在常压下进行反应，采用密闭系统,整个过程中无任何气体排出到大气中，采用纯氧化铝为催化剂，成本低，且实现了液体油的高出油率，液体油的出油率达到了90%以上；本方法几乎无副反应，反应釜内仅残余催化剂以及原料所含的不反应的杂质，实现了对废弃塑料的充分、绿色利用。
Description
技术领域
本发明涉及资源循环利用技术领域，具体是涉及一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法。
背景技术
近年来，利用生物质和塑料废弃物、废旧轮胎合成车用燃料是一个热门话题，对于塑料废弃物的处理，最有前景的方法是将塑料废弃物转化为高能燃料。该转化反应中气体、液体、固体的产生是一个此消彼长、相互竞争的过程，反应条件及催化剂决定了转化为气体、液体、固体的比例，因此反应条件的控制和催化剂的选择是至关重要的。目前已经有较多的研究人员着手于将废弃塑料液化为车用燃料，但其液体油的出油率都较低，通常只有50%左右。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提出了一种废弃塑料干法处理方法。一步反应实现从固体废弃塑料解聚得到液体油的高出油率转化，该方法投资小，成本低，易于实现产业化。
本发明提供一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，将粉碎、干燥后的废弃塑料颗粒和催化剂混合均匀，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至320-400℃，在搅拌下维持该温度10-40min，从蒸馏装置收集得到可燃油和可燃气体。反应釜内的残留固体为催化剂，可以在活化后重复利用。
所述的催化剂为纯氧化铝。
所述的纯氧化铝为α-Al2O3。
所述的催化剂添加量为3%-8%。
所述的原料成分由PE、HDPE、LDPE、PP和PS中的一种或2种以上组成。
所述的原料中可混杂有10%以下的生物质废物或含氧、含氯、含氟、含氮塑料。
所述的废弃塑料颗粒粒度为5-10cm。
所述的搅拌转速为5-20r/min。
所述的催化剂可以在反应完成后进行回收循环利用。
所述的原料还可以是废旧轮胎。此时反应釜内的残留固体包括催化剂和焦炭，焦炭来源于原料废旧轮胎材料中所含的炭黑。
所述的可燃油主要为柴油和汽油，以及少量的重油；所述的可燃气体主要为小分子烷烃类化合物，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等。
所述的α-Al2O3，可以采用如下方法制备，以拜耳法生产的商用氢氧化铝为原料，缓慢加热至500℃，并进一步的加热至900-1000℃焙烧，得到α-Al2O3的含量大于99%，Na2O含量小于0.4%，SiO2含量小于0.05%，Fe2O3含量低于0.3%，比表面积为10-70 m2/g。
本方法仅在反应开始前充入氮气，替换反应釜中的空气，反应开始后产生气体无需再通入氮气，此时产生的气体可以维持常压，反应在常压、无氧、密闭、相对低温的条件下进行，可以避免空气进入以及气体排出，不会产生环境污染，又保证了反应体系中的无氧氛围。
本发明的有益效果在于：本方法在无氧氛围且在常压、密闭的条件下进行反应，整个过程中无任何气体排出，采用纯氧化铝为催化剂，成本低，且实现了液体油的高出油率，液体油的出油率达到了90%以上；本方法几乎无副反应，反应釜内无焦化残留，实现了对废弃塑料的充分、绿色利用。
α-氧化铝，具有粒度分布均匀、纯度高、高分散的特征，具有耐高温的惰性，但不属于活性氧化铝，几乎没有催化活性；不溶于强酸强碱，经常用于制备各种耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器；还可作研磨剂、阻燃剂、填充料等，但几乎不用做催化剂。但本发明采用α-氧化铝作为塑料解聚的催化剂，取得了非常优异的效果，得到高于90%以上的出油率，是其他催化剂以及其他塑料制油方法难以企及的。
具体实施方式
实施例1，将粉碎、干燥后的原料颗粒400g和催化剂混合均匀，原料来自于废塑料，购物袋，主要成分为PP、PE、HDPE、PP，含有生物质杂质7%，塑料颗粒粒度为6cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至320℃，在搅拌下维持该温度30min，搅拌转速为10r/min，α-氧化铝添加量为5%，蒸馏得到可燃油365g和可燃气体2L，可燃油出油率91.40%。
实施例2，将粉碎、干燥后的原料颗粒300g和催化剂混合均匀，原料来自于废塑料、袋子、食品容器，主要成分为HDPE、LDPE、PP、PS，含有生物质杂质14%，塑料颗粒粒度为10cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至400℃，在搅拌下维持该温度10min，搅拌转速为20r/min，α-氧化铝添加量为8%，蒸馏得到可燃油241g和可燃气体3L，出油率85.00%。
实施例3，将粉碎、干燥后的原料颗粒400g和催化剂混合均匀，原料来自于未经清洗处理的农用塑料大棚膜，主要成分为HDPE，塑料颗粒粒度为5cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至390℃，在搅拌下维持该温度20min，搅拌转速为5r/min，α-氧化铝添加量为6%，蒸馏得到可燃油353g和可燃气体15L，可燃油出油率94.30%。
实施例4，将粉碎、干燥后的原料颗粒400g和催化剂混合均匀，原料来自于硬塑料废弃物，废弃电视机外壳，废旧电子产品外壳，主要成分为硬化的PP，塑料颗粒粒度为8cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至350℃，在搅拌下维持该温度25min，搅拌转速为15r/min，α-氧化铝添加量为3%，蒸馏得到可燃油376g和可燃气体3L，可燃油出油率94.80%。
实施例5，将粉碎、干燥后的原料颗粒865g和催化剂混合均匀，原料来自于塑料凳子，主要成分为PP，塑料颗粒粒度为7cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至340℃，在搅拌下维持该温度30min，搅拌转速为15r/min，α-氧化铝添加量为3%，蒸馏得到可燃油801g和可燃气体5.87g，可燃油出油率93.30%。
实施例6，将粉碎、干燥后的原料颗粒750g和催化剂混合均匀，原料来自于灰黑色硬质塑料废弃物，主要成分为PP，塑料颗粒粒度为8cm，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至360℃，在搅拌下维持该温度30min，搅拌转速为15r/min，α-氧化铝添加量为3%，蒸馏得到可燃油709g和可燃气体1L,可燃油出油率94.50%。
Claims (8)
1.一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，将粉碎、干燥后的废弃塑料颗粒和催化剂混合均匀，加入到连接有蒸馏装置的反应釜中，通入氮气至替换掉反应釜内空气后停止通入，加热至320-400℃，在搅拌下维持该温度10-40min，从蒸馏装置收集得到可燃油和可燃气体；所述的催化剂为纯氧化铝；所述的纯氧化铝为α-Al2O3。
2.根据权利要求1所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的催化剂添加量为3%-8%。
3.根据权利要求2所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的废弃塑料颗粒成分由PE、PP和PS中的一种或2种以上组成。
4.根据权利要求3所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的废弃塑料颗粒成分由HDPE、LDPE中的一种或2种组成。
5.根据权利要求3或4任一项所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的废弃塑料颗粒中混杂有10%以下的生物质废物或含氧、含氯、含氟、含氮塑料。
6.根据权利要求5所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的废弃塑料颗粒粒度为5-10cm。
7.根据权利要求6所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的搅拌转速为5-20r/min。
8.根据权利要求7所述的一种利用催化剂进行废弃塑料解聚制备燃油的方法，其特征在于，所述的催化剂在反应完成后进行回收循环利用。
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