一种由聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法技术

本发明专利技术公开了一种由聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法，属于资源循环利用技术领域。即以高分子聚烯烃废塑料为原料，采用由贵金属和无机固体酸所组合的双功能催化剂，实现了将具有高分子量的聚烯烃塑料加氢降解与异构反应的耦合，一步法连续实现了聚烯烃塑料制备高价值油品，转化率达到99％左右，其中航空油品高达80％。本方法反应条件温和，催化剂制备工艺简单，具有较高的活性，选择性及良好的稳定性，适用于工业化生产。通过该方法不但可以实现资源的循环利用，还可以减轻目前环境污染问题。前环境污染问题。前环境污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种由聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法


[0001]本专利技术属于资源循环利用
，涉及到一种由高分子聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法。

技术介绍

[0002]高分子聚烯烃(PE、PP)其单体乙烯、丙烯主要来源于石油裂化裂解，属于石油化工产物。聚烯烃塑料在生活中的应用无处不在，但是也因为其耐酸、耐碱和稳定性好等特点导致聚烯烃塑料很难在自然环境下实现降解，因此大量聚烯烃塑料出现在海洋河道和垃圾场，极大的污染着我们的生活环境。
[0003]目前聚烯烃废塑料的处理方式主要包括简单焚烧处理、热解、生物降解和就地掩埋等方法，其中只进行简单焚烧处理的缺点在于仅将聚烯烃中的能量转化为了热能，因此极大的浪费了其中的能量。就地掩埋的缺点在于聚烯烃塑料具有稳定性好的特点，可能会在土壤中保存几十年甚至上百年，因此容易打破土壤中的生态平衡造成土壤的污染。热解的缺点在于其需要消耗大量的能量，一般处理温度在400
‑
600℃左右。生物降解是一个很好的处理方式，通过生物酶将废塑料转化为有用的化学品，但其最致命的缺点在于很难进行大规模生产，较难实现工业化。
[0004]目前航空油品根据航空器动力的要求主要包括两大类，一类是针对活塞式发动机的燃料，主要为航空汽油；另外一类是针对喷气式发动机的燃料，主要是航空煤油。由于近些年航空领域的发展高速发展，对于航空油品的需求量急剧增加，同时对于品质要求也更高。航空汽油主要为C5
‑
C10的饱和烷烃，航空煤油主要为C10
‑<br/>C18的饱和烷烃。他们相比于普通的汽油和煤油等对纯度、密度、冰点以及不饱和键的含量要求都更高，目前制备航空油品主要经历两个过程，一步是将石油产品氢解制备烃类，再通过催化将所制备的烃类进行异构化处理，整个工艺繁琐、经济成本高并且加大了我国对石油原料的依赖程度，因此急需寻找一种新的工艺及原料用于航空油品的生产制备。
[0005]本专利通过催化降解的方法将聚烯烃废塑料一步转化为航空汽油和航空煤油，首先将贵金属与无机固体酸构筑成双功能催化剂，通过贵金属和无机酸的协同实现了将聚烯烃废塑料转化为高价值的航空汽油及航空煤油(航空汽油和航空煤油中主要成分为C5
‑
C18的饱和烷烃)，因我们使用的原料为饱和的聚烯烃废塑料，所以生产的航空油品可以完全避免目前市场上大多航空油品出现杂质，不饱和芳香烃以及含硫含铅等棘手问题，并且具有耗能低，工艺简单，催化剂容易再生等优点，因此高分子聚烯烃催化降解制备高价值航空油品具有广阔的研究前景。
[0006]中国专利，公开号CN1613972A介绍了一种采用超临界水技术使聚丙烯降解制备燃料油的方法，其出油率可达80％，但反应过程需要30MPa的高压以及450℃的高温，并且后期处理操作复杂。由此可见低温低压条件下通过催化剂实现催化降解聚烯烃废塑料是一种良好的替代方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种由高分子聚烯烃废塑料直接制备航空油品的方法，实现了变废为宝的转变。针对废塑料处理中污染环境、浪费资源、产品低端和反应条件苛刻等弊端，创新性的使用贵金属和无机固体酸为主要活性成分的双功能催化剂，成功的实现了废塑料的高效重复利用，大大解决了废塑料污染的问题，同时提供了一种新的航空油品生产方式，并且具有流程简单，经济效益高等诸多优势。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术利用无机固体酸负载的贵金属催化剂，将分子量高达几十万的聚烯烃废塑料直接转化为高价值的液态航空油品。整个过程中贵金属和无机固体酸同时作为活性中心，首先实现了将聚烯烃废塑料逐步剪断，链长逐渐变短。其次在进行氢解的同时，无机固体酸作为活性中心实现短链烃类的异构过程，反应中氢解与异构同时发生，最终得到异构的烷烃产物，整个过程实现了聚烯烃废塑料直接转化为航空汽油和航空煤油。
[0010]一种由聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法，利用无机固体酸负载的贵金属双功能催化剂，控制聚烯烃废塑料与无机固体酸负载的贵金属双功能催化剂的质量比10
‑
20，在温度250℃
‑
300℃、氢气压力3
‑
5MPa的条件下，将聚烯烃废塑料直接转化为航空汽油及航空煤油；通过无机固体酸负载的贵金属催化剂将聚烯烃废塑料在高压釜式反应器中直接转化为航空汽油和航空煤油，整个反应过程无溶剂参与，转化率可以达到90
‑
99％以上，液态收率达到70
‑
82％，航空汽油和航空煤油的总转化率可以达到60
‑
75％。将液态产物分离后，催化剂可通过焙烧等手段再生，再生后依然可以保持相同活性。整个过程中贵金属和无机固体酸同时作为活性中心，首先实现将聚烯烃废塑料逐步剪断，链长逐渐变短；其次在进行氢解的同时，无机固体酸作为活性中心实现短链烃类的异构过程，反应中氢解与异构同时发生，最终得到异构的烷烃产物。
[0011]所述的无机固体酸负载的贵金属双功能催化剂为负载量1
‑
3wt.％的Rh/Nb2O5、Pt/Nb2O5、Rh/ZrO2、Rh/Al2O3、Ru/Nb2O5、Rh/TiO2中的一种。
[0012]所述的聚烯烃废塑料为熔融指数1g/10min
‑
20g/10min低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡胶中的一种或两种以上的混合。
[0013]本专利技术的有益效果：本方法创新性的使用贵金属和无机固体酸为主要活性成分的双功能催化剂，整个反应过程耗能低，并且可以得到高收率高纯度的航空油品。并且在有效实现废塑料资源再利用的前提下，同时极大的改善了废塑料污染问题，有利于实现碳循环。
附图说明
[0014]图1为Rh/Nb2O5催化剂的X
‑
射线衍射图。
[0015]图2为不同反应时间对Rh/Nb2O5催化低密度聚乙烯废塑料反应的影响。
[0016]图3为催化剂稳定性测试结果图。
具体实施方式
[0017]下面将通过实施例来详述本专利技术，但本专利技术并不局限于这些。
[0018]实施例1Rh/Nb2O5催化剂的制备
[0019]量取2.63mL的RhCl
3.
3H2O(3g/100mL)溶液加入到100mL圆底烧瓶中，再分别加入1g
载体(Nb2O5)和60mL去离子水，并在室温下搅拌12h，浸渍结束后，通过旋蒸处理除去水分，并在80℃干燥12h，以保证水分去除完全。随后，将所制备的催化剂在氧气和氩气的混合气氛(1:1)下400℃焙烧3h，所有催化剂的理论金属负载量为3wt.％，反应前催化剂在管式炉中氢气气氛下300℃预先还原2h，其X
‑
射线衍射图如图1。
[0020]实施例2Rh/Al2O3催化剂的制备
[0021]量取2.63mL的RhCl
3.
3H2O(3g/100ml)溶液加入到100ml圆底烧瓶中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由聚烯烃废塑料直接制备航空汽油及航空煤油的方法，其特征在于：利用无机固体酸负载的贵金属双功能催化剂，控制聚烯烃废塑料与无机固体酸负载的贵金属双功能催化剂的质量比10
‑
20，在温度250℃
‑
300℃、氢气压力3
‑
5MPa的条件下，将聚烯烃废塑料直接转化为航空汽油及航空煤油；整个过程中贵金属和无机固体酸同时作为活性中心，首先实现将聚烯烃废塑料逐步剪断，链长逐渐变短；其次在进行氢解的同时，无机固体酸作为活性中心实现短链烃类的异构过...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁长海，杜博文，陈霄，李闯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：