一种催化剂及其制备方法、芳族化合物的制备方法及应用技术

本发明专利技术属于固体废物综合利用技术领域，具体涉及一种催化剂及其制备方法、芳族化合物的制备方法及应用。所述一种催化剂的制备方法，包括以下步骤：将分子筛进行第一次煅烧，随后将其分散到硝酸镓水溶液中，室温下超声分散，烘干，进行第二次煅烧，制得催化剂；所述分子筛为ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法、芳族化合物的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于固体废物综合利用
，具体涉及一种催化剂及其制备方法、芳族化合物的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]废弃环氧树脂材料的处置目前已成为一个新兴问题。近年来，环氧树脂复合材料由于其良好的强度和优异的耐腐蚀性、抗疲劳性以及电磁屏蔽性等突出优点，已在航空航天、汽车船舶、建筑材料等领域得到了广泛的应用。此外，随着风力发电站的规模增长速度不断加快，以环氧树脂复合材料为主的风机叶片需求也逐年增加。然而，风力发电站的设计寿命一般不超过20年，风机报废后会产生大量风机叶片废弃物。由于生产环氧树脂材料的碳排放、能耗和费用都较高，有必要对这些废风机叶片中的环氧树脂进行资源化利用。除风机叶片外，以环氧树脂为基础的线路板，建材等也同样面临着废弃物处置的问题。由于环氧树脂材料的化学性质复杂且为热固性材料，不溶于任何有机溶剂，加热时也无法熔融，其回收难度很大，目前多采用直接填埋或焚烧的方法处理，造成了严重的资源浪费。此外，环氧树脂的焚烧还会产生大量二噁英等污染物，对生态环境造成严重影响。相比之下，热解技术通过在无氧环境下对环氧树脂进行裂解，可避免二噁英的产生，同时可回收有价值的焦炭、热解油和气体产物，具有广阔的应用前景。然而，环氧树脂直接热解产物中液体油的主要成份为以苯酚为主的各种酚类产物，氧含量过高且具有较强的腐蚀性，利用价值和热值均较低。因此有必要通过催化等手段改善环氧树脂热解油的品质，以实现废弃环氧树脂材料的资源化利用。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种催化剂及其制备方法、芳族化合物的制备方法及应用。本专利技术制备了催化活性高、稳定性好、易于回收的金属负载型分子筛催化剂，可以将废弃环氧树脂高效催化热解生成富含芳族化合物的液体油。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将分子筛进行第一次煅烧，随后将其分散到硝酸镓水溶液中，室温下超声分散，烘干，进行第二次煅烧，制得催化剂；
[0006]所述分子筛为ZSM
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5沸石、Y
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沸石、β
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沸石中的一种。
[0007]优选地，所述硝酸镓水溶液中镓元素的质量为分子筛质量的0.1％～10％。
[0008]优选地，所述催化剂的制备方法，至少包括以下(1)～(3)中的一项：
[0009](1)所述第一次煅烧的条件为在空气气氛环境、温度为450～550℃下，煅烧1～12h；
[0010](2)所述第二次煅烧的条件为在空气气氛环境、温度为500～550℃下，煅烧1～12h；
[0011](3)所述超声分散的时间为2～12h。
[0012]一种所述催化剂的制备方法制备得到的催化剂。
[0013]一种芳族化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将原料、所述催化剂混合，在无氧环境下进行共热解，制备得到芳族化合物。
[0015]优选地，所述共热解的反应条件为：在500～800℃下进行共热解，升温速率为10～104℃/s，共热解的保温时间为5～60s。
[0016]优选地，所述芳族化合物的制备方法，至少包括以下(1)～(4)中的一项：
[0017](1)所述原料和所述催化剂的质量比为1：(1～10)；
[0018](2)所述原料为废弃环氧树脂；
[0019](3)所述原料的粒径为50～200目；
[0020](4)所述无氧环境为在氮气、氩气或氦气气氛环境。
[0021]更优选地，所述废弃环氧树脂包括废弃环氧树脂风机叶片、废弃环氧树脂线路板、废弃环氧树脂建材中的至少一种。
[0022]优选地，所述芳族化合物包括单环芳烃(苯、甲苯、二甲苯等)和多环芳烃(萘、甲基萘等)。
[0023]优选地，所述催化剂在共热解反应结束后经过煅烧实现回收。
[0024]所述回收方法包括以下步骤：将催化剂在空气氛围下进行煅烧，煅烧温度为500～550℃，保温时间为1～12h，即得再生后的催化剂。
[0025]一种所述催化剂在回收废弃环氧树脂、含氧热固性树脂/塑料热处置中的应用。
[0026]本专利技术通过选用特定种类的分子筛进行镓负载，制得具有优异催化性能以及良好单环芳烃选择性的催化剂，催化剂中金属镓元素在反应体系中能够在保持分子筛催化剂强酸性布朗斯台德酸位点的同时显著改善路易斯酸位点，从而实现对原料(环氧树脂)的高效裂解与脱氧，大幅降低了热解油中的含氧量。同时，催化剂中的镓金属能够实现对催化剂孔结构的调整作用，减小催化剂的平均孔径，从而在催化反应中有效提高对高价值单环芳烃(苯、甲苯、二甲苯)等反应产物的选择性。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028](1)本专利技术通过选用特定种类的分子筛与金属镓复配制得的催化剂，能够实现更好的催化效果，提高芳族化合物的产率，同时对于单环芳烃等高价值反应产物也具有更高的选择性。
[0029](2)本专利技术将金属镓负载型分子筛催化剂应用于废弃环氧树脂高效催化热解，得到了较高的芳族化合物选择性和产率，同时实现了废弃环氧树脂的清洁处置与资源化利用。
[0030](3)本专利技术制得的催化剂经多次热解循环再生后仍然具有很好的催化活性，具有较高的实用价值。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例、对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0033]实施例1
[0034]将ZSM
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5沸石分子筛在空气气氛下550℃煅烧3h，随后将其均匀分散到含有相当于ZSM
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5沸石分子筛质量1％的镓元素的硝酸镓水溶液中(保证溶液将分子筛完全润湿)，室温下超声分散5h，随后直接烘干，再置于空气气氛下500℃煅烧6h，制得催化剂；
[0035]将100目的废弃环氧树脂风机叶片和催化剂按质量比1:10充分混合，在热解温度600℃、升温速率104℃/s、热解气氛为氩气的条件下进行共热解20s，制得芳烃化合物。
[0036]通过气相色谱
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质谱联用仪分析热解产物中各种化学品的相对含量，计算得到热解产物中芳族化合物的相对含量为56.3％，其中单环芳烃的相对含量为25.5％，多环芳烃的相对含量为30.8％。参见表1。
[0037]实施例2
[0038]将ZSM
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5沸石分子筛在空气气氛下450℃煅烧3h，随后将其均匀分散到含有相当于ZSM
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将分子筛进行第一次煅烧，随后将其分散到硝酸镓水溶液中，室温下超声分散，烘干，进行第二次煅烧，制得催化剂；所述分子筛为ZSM
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5沸石、Y
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沸石、β
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沸石中的一种。2.如权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸镓水溶液中镓元素的质量为分子筛质量的0.1％～10％。3.如权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(3)中的一项：(1)所述第一次煅烧的条件为在空气气氛环境、温度为450～550℃下，煅烧1～12h；(2)所述第二次煅烧的条件为在空气气氛环境、温度为500～550℃下，煅烧1～12h；(3)所述超声分散的时间为2～12h。4.一种如权利要求1～3任一所述催化剂的制备方法制备得到的催化剂。5.一种芳族化合物的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊凯，饶睦敏，于驰，姚勇，吴志超，李承宇，李爽，
申请(专利权)人：广东能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：