[发明专利]用金属氧化物解聚聚烯烃

说明书

描述了使用金属氧化物和热将基于聚烯烃的材料解聚成有用的石化产品的方法。金属氧化物通过降低解聚开始温度来改善解聚反应，这导致更高的解聚速率和在解聚单元中更短的停留时间，允许可预测的解聚反应，并减少产物中的支化或芳族形成。

相关申请的交叉引用

本申请是根据专利合作条约提交的，要求2019年9月9日提交的美国临时申请第62/897,794号的优先权，在此通过引用将其全文并入。

联邦资助的研究声明

不适用。

缩微胶片的引用

不适用。

技术领域

本发明涉及使用金属氧化物解聚基于聚烯烃的材料并加热以形成有用的石油化工产品的方法。

背景技术

提高生活水平和增加城市化已经导致对聚合物产品、特别是聚烯烃塑料的需求增加。聚烯烃由于其突出的性能和成本特性而经常用于商业塑料应用中。例如，聚乙烯(PE)已成为最广泛使用和公认的聚烯烃之一，因为它坚固，极其坚韧和非常耐用。这允许其被高度工程化以用于多种应用。类似地，聚丙烯(PP)是机械坚固但柔性的，是耐热的，并且耐受许多化学溶剂，如碱和酸。因此，它对于各种最终用途工业是理想的，主要用于包装和贴标签、纺织品、塑料部件和各种类型的可重复使用的容器。

对聚烯烃塑料的需求的下侧是废料的增加。消费后的塑料废料通常以垃圾填埋的形式结束，约12％被焚烧，约9％被转移至再循环。在填埋场中，大多数塑料不会迅速降解，成为使填埋场超负荷的主要废料来源。焚烧也不是处理塑料废料的理想解决方案，因为焚烧导致二氧化碳和其它温室气体排放的形成。因此，在开发回收塑料废料的方法以减少垃圾填埋的负担同时是环境友好的方面具有很大的兴趣。

塑料废料再循环的缺点是难以成功地生产商业上可用的或期望的产品。塑料废料回收目前包括洗涤材料和对其进行机械再处理；然而，所得颗粒仍被诸如食物残渣、染料和香料的杂质污染。基于性能和外观，这些杂质使得粒料不适合大多数用途。

最近的进展集中在将塑料废料转化为可用的产品，如燃料源或商业上重要的原料。已经开发了进行塑料废料流的热解接着催化解聚的方法以产生各种产物：气体、汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分和蜡。

不幸的是，这些方法是昂贵和耗时的，因为它们需要大量能量来将聚烯烃废料完全分解为有用类别的产物。此外，由于在热解条件下发生副反应，导致形成支链和芳族产物，因此反应产物本身是不可预测的。催化剂本身也易于被聚合物进料中的杂质毒化。

尽管在回收聚合物方面取得了进展，但是仍然需要开发一种用于将塑料转化成有用的石油化工产品的鲁棒方法，该方法使支链和/或芳族化合物产物的形成最小化。

发明内容

本发明提供用于热解聚基于聚烯烃的材料的改进方法。改进的方法依赖于在至少一种金属氧化物的存在下用一种或多种聚烯烃热解聚进料流。具体地，将少量的一种或多种金属氧化物与基于聚烯烃的材料在解聚单元中混合并在不存在氧气的情况下加热。金属氧化物引发自由基解聚反应，该自由基解聚反应可以在比没有金属氧化物的解聚反应更低的温度下发生。这种自由基解聚导致在较低操作温度下形成具有最小支化或芳族形成的液体产物。然后液体产物可以原样使用，或在例如烯烃裂化器中进行进一步加工，以改进原料。

本文所述的方法可用于处理任何基于聚烯烃的材料，包括工业后废料和消费后使用。由于垃圾填埋场的超负荷和由废料产生原料的可能性，消费后聚烯烃废料的处理特别重要。在此描述的方法涉及消费后废料的处理，消费后废料已经由处理中心在填埋地或其他回收中心分类，以将基于聚烯烃的材料与诸如玻璃、纤维素(纸)、基于聚乙烯的聚合物等的其他可回收材料分离。

本发明包括以下以任何组合的实施方案中的任一个：