CN115651694A - 一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光波‑微波快速催化热解塑料制备生物油的方法。将塑料加热形成熔融浆料，再将碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，完成后自然冷却，得到塑料挂浆碳化硅球；调控光波‑微波炉目标热解温度为400‑750℃，目标催化温度为350‑650℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，挂浆碳化硅球进料至反应器，开启微波功能实现塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。本发明以光波热传递和碳化硅球微波吸波实现内外双重加热，使塑料快速升到目标热解温度，可以减少蜡的产生并有效提高生物油得率和质量。
Description
技术领域
本发明属于生物质能源转化技术领域，具体涉及一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法。
背景技术
塑料在被废弃后侵占土壤、污染空气、污染水体，对生态系统危害极大。微塑料在人体内的大量积累给人体健康带来不可估计的潜在风险，评估表明，全球人均每周摄入约5克塑料微粒。目前食品包装塑料的生产速率远高于其回收利用和自然降解速度，且使用量仍在持续大幅增加。高效解决废塑料资源回收利用，打好污染防治攻坚战，事关我国生态文明建设和高质量发展。如何正确处理和资源化利用塑料已成为亟待解决的问题。
目前研究者们正在积极挖掘塑料的处理方法和应用途径。塑料回收利用的方法主要是催化裂解制取燃油技术，对塑料先进行裂解，再经过环构化、芳构化、异构化等反应制备燃油。但这些方法仍存在效率低、产品品质差、后处理复杂等缺陷，制约了塑料的应用发展。催化热解技术具有处理彻底、工艺成本低、减量减容效果好等优点，是一种具有广阔的应用前景的方法。目前已有部分研究采用热裂解法将塑料通过热解-催化改质法转化为汽油，以期部分代替石化燃油。而微波作为一种新型加热方式应用于催化热解技术中，与电加热相比具有加热均匀、节约能耗等优势。碳化硅球由于本身具有高的介电常数，显示优良的微波吸收特性，塑料混有铝等金属材料，在微波作用下会产生放电效应，有效促进了催化热解反应的进行，同时，塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，反应器光波热传递和碳化硅球微波吸波实现内外双重加热，使塑料快速升到目标热解温度，快速热解相对于慢速热解可以减少蜡的产生，既可有效提高生物油得率和质量，又能减少设备投入，对于拓宽塑料的处理途径具有重要意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法按照如下步骤：
(1)将塑料加热形成熔融浆料，再将直径为0.2-2cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到塑料挂浆碳化硅球；
(2)调控光波-微波炉目标热解温度为400-750℃，目标催化温度为350-650℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
塑料为废聚乙烯塑料地膜或食品包装混合塑料；废聚乙烯塑料地膜属于软塑料，其加热温度100-150℃；食品包装混合塑料属于硬塑料，其加热温度100-260℃。
本发明所述的碳化硅球由于自身具有高的介电常数，显示优良的微波吸收特性，塑料混有铝等金属材料，在微波作用下会产生放电效应，有效促进了催化热解反应的进行，同时，塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，反应器光波热传递和碳化硅球微波吸波实现内外双重加热，使混合塑料快速升到目标热解温度，快速热解相对于慢速热解可以减少蜡的产生，可有效提高生物油得率和质量。
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
将500g废聚乙烯塑料地膜加热至120℃形成熔融浆料，再将800g直径为1cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为550℃，目标催化温度为400℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到312.7g生物汽油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
实施例2
将500g废聚乙烯塑料地膜加热至120℃形成熔融浆料，再将600g直径为0.5cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为500℃，目标催化温度为450℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到321.3g生物汽油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
实施例3
将500g废聚乙烯塑料地膜加热至130℃形成熔融浆料，再将900g直径为1.5cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为500℃，目标催化温度为450℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现废聚乙烯塑料地膜挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到298.6g生物汽油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
实施例4
将500g食品包装混合塑料加热至240℃形成熔融浆料，再将800g直径为1cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到食品包装混合塑料挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为550℃，目标催化温度为400℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，食品包装混合塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现食品包装混合塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到240.6g生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
实施例5
将500g食品包装混合塑料加热至260℃形成熔融浆料，再将600g直径为0.5cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到食品包装混合塑料挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为500℃，目标催化温度为450℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，食品包装混合塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现食品包装混合塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到251.8g生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
实施例6
将500g食品包装混合塑料加热至250℃形成熔融浆料，再将900g直径为1.5cm的碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到食品包装混合塑料挂浆碳化硅球。调控光波-微波炉目标热解温度为500℃，目标催化温度为450℃，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，食品包装混合塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现食品包装混合塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过HY分子筛催化重整、冷凝后得到228.3g生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
Claims (5)
1.一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法，其特征是在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将塑料加热形成熔融浆料，再将碳化硅球浸入熔融浆料中进行挂浆，重复多次，挂浆完成后碳化硅球自然冷却，得到塑料挂浆碳化硅球；
(2)调控光波-微波反应器的目标热解温度和目标催化温度，开启光波功能使反应器达到目标热解温度，塑料挂浆碳化硅球进料至反应器，同时开启微波功能实现混合塑料挂浆碳化硅球内外双重加热，快速热解形成热解气，热解气通过分子筛催化重整、冷凝后得到生物油，不可冷凝的热解气通过气袋收集。
2.根据权利要求1所述的一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法，其特征是在于，所述步骤(1)中挂浆前的碳化硅球直径为0.2-2cm。
3.根据权利要求1所述的一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法，其特征是在于，所述步骤(2)中的所述目标热解温度为400-750℃，目标催化温度为350-650℃。
4.根据权利要求1所述的一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法，其特征是在于，所述分子筛采用HY分子筛。
5.根据权利要求1所述的一种光波-微波快速催化热解塑料制备生物油的方法，其特征在于：所述塑料为废聚乙烯塑料地膜或食品包装混合塑料，废聚乙烯塑料地膜的加热温度100-150℃，食品包装混合塑料的加热温度100-260℃。
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