[发明专利]废旧轮胎热解油气催化转化催化剂制备及用途

说明书

本发明公开了一种废旧轮胎热解油气的催化转化催化剂的制备及用途。其技术方案是：在传统催化剂（NaY型分子筛）基础之上，同时引入La、Ce两种稀土元素对其进行化学改性，制备高效的废旧轮胎细颗粒的催化热解催化剂。废旧轮胎的细颗粒料经过一段反应器的热解和二段反应器的催化转化，油气总收率达到61%以上，有效地将难以处理的废旧轮胎废物利用转化为高质的轻质油品。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种废旧轮胎热解油气催化转化催化剂制备及用途。

背景技术

废旧轮胎是生活中常见的固体废弃物，对空气和土壤危害大，故被称作“黑色污染物”。全球年产轮胎数量15亿个，我国是汽车工业大国，年产轮胎多达4亿个，且数量还在不断增加。由于车辆报废、轮胎折旧和磨损等原因，每年新产生的废弃轮胎也不计其数。制备轮胎的橡胶主要由合成橡胶和天然橡胶构成，其中，合成橡胶中尤以顺丁橡胶和丁苯橡胶为主。目前，对废旧轮胎的处理方式主要是作为燃料直接燃烧，这既造成有机物资源的极大浪费，又会严重污染环境。因此寻求一种对废旧轮胎高效资源化利用的方法具有重要意义。

当前，文献报道的废旧轮胎再利用途径主要包括直接利用、轮胎翻新、生产再生橡胶、生产硫化橡胶粉、热能利用及热解制油制气等。轮胎高温热分解可生成燃料油、燃料气和焦炭等产品，反应过程高效且环保，是对轮胎资源化利用的最有效途径之一。然而，传统的直接高温热解法产油和产气效率低，产品质量欠佳且稳定性差，这极大的限制了热解法在废旧轮胎回收领域的应用范围。引入催化剂辅助热解，可一定程度的提高反应效率，提升热解所得油气品质。此外，催化热解方法还具有较好的产品选择性及产品稳定性。

分子筛催化剂的孔径和si/Al的摩尔比决定了其活性和选择性，较大孔径、低摩尔比的分子筛具有高催化活性。帅坤等（参考文献：帅坤,闫雨瑗,崔小龙等.废轮胎热解催化剂及工艺研究进展[J].过程工程学报,2017,17(1):193-200.）研究发现，分子筛催化剂孔径和酸性决定了其活性和选择性，si/Al摩尔比较高，催化活性降低。参考文献发现了现有催化剂存有的缺陷，但是未能找到一种有效的解决方案。废旧轮胎粒热解产物的收率止步不前，热解催化剂和废旧轮胎粒直接接触导致积碳现象的发生，催化剂失活快，不能用于大规模或连续化的生产。

发明内容

针对上述催化剂性能的不足，本发明通过对NaY型分子筛进行稀土元素掺杂改性，制备出一种废旧轮胎热解油气的催化转化催化剂。与传统分子筛催化剂相比，稀土元素的引入降低了热解能耗，提高了废旧轮胎催化热解反应效率，提升了油和气的产率，改善了热解产物的品质和稳定性。本发明还选用两段床反应器，一段热解，二段催化转化，避免了相互干扰，有利于催化剂的再生利用，可以有效解决现有技术的缺陷，提高催化剂的使用效率。

本发明提供的具体技术方案如下：

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明公开了一种废旧轮胎热解油气催化转化催化剂的制备方法：

（1）以饱和(NH₄)₂SO₄溶液作为交换剂，与NaY分子筛进行铵交换，之后进行洗涤、烘干、焙烧制得NH₄Y型分子筛；

（2）在所制备的NH₄Y分子筛中加入一定摩尔比的La(OH)₃、Ce(OH)₄和，充分研磨混合后在800℃~1000℃下焙烧2~4小时，即得含La₂O₃和CeO₂的Y型分子筛热解催化剂；

（3）为了提升交换度，步骤（1）可以进行二次铵交换和焙烧，直到铵根离子不再增加。

2、作为进一步优选，所述步骤（1）中，其特征在于：铵交换时，用饱和(NH₄)₂SO₄水溶液在温度35~150℃下回流2~3小时。