废塑料化学转化制燃料催化剂的相关研究

废塑料化学转化制燃料催化剂的相关研究　梅丽伟　纵秋云　（１．青岛科技大学，山东青岛２６６０４２；２．青岛联信催化材料有限公司，山东青岛２６６３００）　摘要：由于塑料的使用寿命较短，如何较好的对其回收利　化剂的加入并不消耗反应物与生成物，也并非真正意义上的参　用成为目前人们普遍关注的问题。废塑料化学转化燃料的塑　加反应，只是能使反应速率有所改变，对产物的转化率有所改　料回收法是一种很好的回收方法，催化剂的加入使反应条件及　变，在本反应中，催化剂使生成物的产量有所增加。结合国内　产物的收率都有所改变，本文讨论了废塑料制燃料技术，废塑　外的研究成果，有些催化剂还可以对生成物进行改性。我国应　料的裂解机理以及其催化转化制燃料的催化剂，旨在为科研人　用的催化剂多为酸性的，ＺＳＭ一５，部分金属酸盐类等。少部分的　员今后进行相关领域的研究提供一定的理论依据。　碱性催化剂，比如一些金属氧化物，后者的主要应用目的为对　塑料的裂解反应。　关键词：废塑料；化学转化；催化剂　１废塑料制燃料技术概述　废塑料转化反应中，催化反应得以实现的关键是反应物能　控制好催化剂　废塑料制燃料技术国内主要通过四种裂解手段，如下：热　够与催化剂上面的酸点位相触，进而产生作用，裂解法的反应温度极高，产物生成较长碳链的产物，并且有很　表面的酸点位位置及数量对催化反应的成败影响很大，进而会　将硫　多炔烃，不利于工艺管道的疏通，操作无法控制，由于反应不彻　影响生成物的产量。我国之前的课题组有过类似的研究，底，影响了反应的收率。催化裂解法由于催化剂的选用，使温　酸或硫酸盐（通常是锌盐）与二氧化钛一二氧化硅的混合物作为　度有所减低，反应周期变短，产物中副产品有所减少。但是由　催化剂来催化聚丙烯的反应。如果之前对于二氧化钛一二氧化　于催化剂在反应中活性改变，无法再次回收，使成本极大的增　硅没有进行氢点位处理，则其反应物的收率仅为２０％，如果将　加。热裂解一催化改质是先把反应物进行裂解操作，再把催化　二氧化钛一二氧化硅用硫酸或硫酸盐（通常是锌盐）进行相应处　剂进行改性，改性后的催化剂再与原反应物混合处理，这种方　理，则产物的收率可以达到６５％～８０％．分析其产率差异的原　法使催化剂在反应中得到了极好的保护，在反应结束后，可以　因，多组实验结果表面，由于硫酸或硫酸盐（通常是锌盐）的引　回收再次利用，并且反应物的产率高，副产物少。这种裂解手　入，致使氧化物的酸性增强，且二氧化钛与二氧化锌的相互作　有利于反应的进行。也有课题组研究了将ＺＳＭ－５分子筛进　段的缺点是工艺较多，操作复杂，且设备投资方面比较大。催　用，化裂解一催化改质的方法是先把原反应物进行裂解处理，之后　行改性，看是否会对塑料的转化反应产生影响，改性操作通常　使用催化剂对反应物再次处理，得到的产物收率较高，中间反　是用水对其进行处理，经过若干组实验对比，结果表明分子筛　应简单，可控性好，不足之处是工艺很多，需要较大的资金　改性后，酸度改变，中间产物减小，最终产物收率提高，减小了　芳烃的产量。对分子筛中附着金属离子，则产物会发生脱氢反　投入。　２废塑料的裂解机理　２．１热裂解机理　应，产物中芳烃４０％，烯烃３８％；对分子筛进行碱性操作，扩散　速率增大，中间生成的碳原子较多，并不利于最终产物的生成；　聚苯乙烯通过自由基反应进行裂解，其主要是烯烃的形成　将碱性操作与水处理相结合，则催化剂的酸碱度、扩散速率等　使最终产物收率较高，减小了中间产物的生　过程，生成物为大量的聚合物，在此过程中苯环中的碳碳单键　参数均较为适合，破裂，从而产生双键，继续发生一系列的聚合反应与其他副反　成量，并使反应能够平稳进行，催化剂的活性没有改变。收率　应，在高温下，最终可以生成苯类物质及其同系物。所以，裂解　分别为：汽油６０％，液化气４０％，芳烃５８％，烷烃１８％，炔烃　反应的生成物一定是混合物。　２０％。催化剂的酸碱性与废塑料的处理量基本为正比的关系，　酸性强，则转化率增大，副产物较多，且副反应生成量无法控　２．２催化裂解机理　通常的催化剂裂解反应遵循的机理为碳离子机理。反应　制，甚至会产生大量的有害气体。所以，对于废塑料催化转化　制燃料的反应来说，控制催化剂的酸性是使用催化剂成功与否　的重要条件。　过程中的某短链烷烃获取了电子后生成了负离子，再进行聚合　反应，生成长链的烃类，再经过链的断裂，生产小分子化合物，　便完成了裂解反应。聚苯乙烯也可以与催化剂发生反应，研究　４结语　综上所述，使用不同的催化剂及对催化剂的不同处理方　起来较为繁琐。国外研究人员对其机理进行了分析，认为是碱　技术人员　性物质与苯环发生作用，形成了链状物质后，再进行聚合反应，　法，都会对废塑料化学转化制燃料有着不同的影响，选取最为合理的反应条件，在节约投资的　脱氢，最终生成乙炔等化合物。化合物再进一步发生聚合反　还需要进一步试验，　应，生成最终产物。对温度条件进行讨论，温度高，增大了聚合　基础上，增大转化反应的产率。反应的反应速率，但是在高温的状态小，不利于脱氢，所以对温　参考文献：　度要有适当的控制，并注意在反应过程中其中间产物的稳定性　『１］朱向学，安杰，王玉忠等．废塑料裂解转化生产车用燃料　问题，避免中间产物在温度剧烈变化的时候再进一步产生副　研究进展　．化工进展，２０１２，３１（ｓ１）：３９８－４０１．　产物。　『２１李向辉．废塑料热解机理及低温热解研究［Ｊ】．再生资源　与循环经济．２０１　１（０６）．　３废塑料催化转化制燃料的催化剂研究进展　在废塑料化学转化制燃料的反应中，常常使用催化剂，催　６４｝北　鳕２０１６年６月