[发明专利]一种聚烯烃废塑料的热解方法

说明书

本发明属于废塑料的资源化利用领域，具体涉及一种聚烯烃废塑料的热解方法，以改性活性炭为催化剂，将反应量的改性活性炭与聚烯烃废塑料置于反应器中，在惰性气氛保护下快速升温进行催化热解，对产物进行冷凝得到富芳香烃，对不可冷凝气体进行收集得到富氢气体。本发明首次选择硝酸改性活性炭作为催化剂催化热解聚烯烃废塑料，催化剂制备方法简单，成本低廉，可回收重复利用，催化寿命长，经硝酸氧化处理后，改善了催化剂的表面性质，提高了催化剂的催化活性及目标产物选择性，工艺流程简单，反应条件温和，反应过程在常压下即可完成，反应周期短，催化剂成本低廉，可用现有设备进行生产，操作简单，适用于大规模商业化生产。

技术领域

本发明属于废塑料的资源化利用领域，具体涉及一种聚烯烃废塑料的热解方法。

背景技术

聚烯烃塑料是现代材料领域中的重要组成部分，因其价格低廉、综合性能良好等特点，在世界范围内得到了广泛的应用。然而，塑料制品在给人们的生活带来方便的同时，也产生了大量的废弃物，“白色污染”已成为环境保护的突出问题。传统的废塑料处理方法为填埋法和焚烧法，这两种回收方法都存在严重的问题。填埋法不仅浪费宝贵的土地资源，而且破坏土壤结构，污染土壤和地下水资源；焚烧法虽然避免了侵占土地资源，并能回收部分热能，但是大量的废气排

出会造成严重的大气污染。废旧塑料催化热解制备生物燃油或高附加值的化学品是近几年发展起来的一种比较理想的回收处理方式。

催化剂的选取是废塑料催化热解技术的关键。目前，分子筛(HZSM-5、HY、Hβ、HUSY等)与改性分子筛催化剂因具有独特的酸性和择形选择性等特点，被广泛用于催化塑料热解制备芳烃。然而，塑料热解生成的烃类大分子极易在分子筛表面活性位上进一步聚合，形成焦炭覆盖在分子筛的活性点上，堵塞分子筛的孔道，导致分子筛催化剂快速失活，失活后的分子筛经过高温焙烧再生需要消耗较多的能量。此外，分子筛催化剂合成的经济成本较高，不利于大规模商业化利用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种改性活性炭催化热解聚烯烃废塑料制备单环芳烃及富氢燃气的方法，本发明将聚烯烃废塑料作为原料，利用硝酸对活性炭催化剂进行改性处理，通过催化快速热解技术定向制备芳香烃化合物联产富氢燃气，本发明所用催化剂廉价易得、制备工艺简单、催化活性好且可重复利用，可有效实现塑料废弃物的资源化转化利用。

本发明所提供的方案如下：

一种聚烯烃废塑料的热解方法，包括以下步骤：

(1)活性炭改性处理：将活性炭浸渍于2～8mol/L的硝酸溶液中，于30～90℃下搅拌3～9h，对浸渍后的活性炭进行过滤处理，并用去离子水水洗至中性，将滤料放入鼓风干燥箱中90℃下干燥至恒重，得到硝酸改性活性炭；

(2)聚烯烃废塑料催化热解：将步骤(1)中制取的改性活性炭与聚烯烃废塑料以质量比2:1分别放入反应器中，在惰性气氛保护下快速升温至500℃进行在线催化热解20min，之后将催化热解所生成的产物快速冷凝即可得到富含单环芳烃的液体产物，单环芳烃含量高，便于后续的分离提取，利用气袋对不可冷凝气体进行收集，得到富氢燃气，氢气含量可达64vol％以上。

其中，所述聚烯烃废塑料为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种，优选为低密度聚乙烯；

其中，所述惰性气氛指不含氧化性气体的气氛，为N₂、He或Ar中的一种或多种；

本发明的催化热解为非原位催化热解，催化剂与聚烯烃废塑料不接触，在热解完成后，可将改性活性炭回收进行重复利用。

与现有技术相比，本发明优点是：

1、本发明首次选择硝酸改性活性炭作为催化剂催化热解聚烯烃废塑料，催化剂制备方法简单，成本低廉，可回收重复利用，催化寿命长，经硝酸氧化处理后，改善了催化剂的表面性质，提高了催化剂的催化活性及目标产物选择性；