[发明专利]一种双催化剂催化热裂解废旧轮胎的方法

说明书

本发明公开了一种双催化剂催化热裂解废旧轮胎的方法，介绍了ZnO‑TiO₂催化剂和NaOH水热改性后的ZSM‑5分子筛催化剂的制备方法。同时采用石英棉→ZSM‑5→石英棉→ZnO‑TiO₂→石英棉→原料→石英棉→ZnO‑TiO₂→石英棉→ZSM‑5→石英棉的石英管装填顺序，双催化剂加热裂解废旧轮胎胶粉的方法。可以有效地降低废旧轮胎热裂解所需温度，有效减少热解过程中结焦或积碳现象的发生，对于裂解油品中芳烃的生成有明显的选择性，油品中苯、甲苯、二甲苯、萘和烷基化萘的浓度有明显升高。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种双催化剂高效催化热裂解废旧轮胎的方法。

背景技术

汽车行业的不断发展使得废旧轮胎的产量也不断增多，会对环境造成很大的污染和资源浪费。随着人们环保意识的逐渐增强，人们越来越重视废旧轮胎的回收利用，废旧轮胎的热裂解技术是目前业界所研究的热点问题。热解技术是热解轮胎的有机组成部分，当温度达到500℃时，将会产生油、气和焦炭，此外还能回收钢丝。油可以直接当作燃料，也可作为炼油厂燃料的原料，亦可通过催化剂产生优质燃料或者作为一种化工原料。轮胎热解产生的气体主要由C1～C4烃和含有较高热量的含氢化合物，这些气体含有足够的内能亦可作为燃料，用来提供热分解过程中所需的热量。固体炭由炭黑填料物和橡胶的热解炭化过程中产生的。它可以作为一种固体燃料，比如炭黑可进一步提炼产生的活性炭。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术方案至少存在以下问题：现有废旧轮胎的裂解工艺采用高温加热方式，耗能较大，需要合适的催化剂降低热裂解温度。废旧轮胎受高温会导致焦化，热解过程中形成的积焦或积炭的量较大，不利于它的充分裂解，裂解不充分导致资源利用率不高，容易造成原料的浪费。同时对于裂解油品的选择性不强，不能进行可控的废旧轮胎有效转化。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种双催化剂催化热裂解废旧轮胎的方法。可以有效地降低废旧轮胎热裂解所需温度，有效减少热解过程中结焦或积碳现象的发生，对于裂解油品中芳烃的生成有明显的选择性，油品中苯、甲苯、二甲苯、萘和烷基化萘的浓度有明显升高。

一种双催化剂催化热裂解废旧轮胎的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将废旧轮胎通过机械化预处理，得到废旧轮胎机械化预处理后的20-60目胶粉，作为裂解原料；

步骤二、采用添加表面活性剂并流浆态沉淀法制备ZnO-TiO₂催化剂。具体过程:称取2gTiO₂分散在装有100mL去离子水的烧杯中,加入用乙醇溶解的0.4gCTAB,搅拌加热恒温在50℃,充分混合均匀,配制浓度为1.0mol/L的硝酸锌溶液与浓度为1.0mol/L的Na₂CO₃溶液同时分别逐滴滴加到烧杯中,进行沉淀反应。沉淀结束最终的pH值控制在8.0,继续搅拌1h,静置,室温下老化12h,抽滤,洗涤,得到催化剂的前驱体,110℃下干燥12h,350℃下焙烧5h,冷却后,制得ZnO-TiO₂催化剂。

步骤三、改性ZSM-5沸石催化剂的制备过程如下：(1)将10gZSM-5放入到200毫升浓度为0.2mol/L的NaOH溶液中，然后将其在磁力搅拌装置中50℃搅拌混合4小时，(2)快速冷却浆液，然后过滤并彻底洗涤直至溶液达到中性，而后在干燥箱中100℃下干燥12小时。(3)使用浓度为1mol/L的NH₄NO₃溶液进行氨交换，然后用马弗炉在550℃下煅烧样品4小时。(4)最后应用NaOH浸出改性的ZSM-5沸石，在500℃下进行水热处理4h，得到整合的改性ZSM-5沸石催化剂。

步骤四、在管式炉的石英管中按照：石英棉→ZSM-5→石英→ZnO-TiO₂→