一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂及其制备方法和应用，属于废塑料处理技术领域。以质量分数计，所述催化剂包括：41～65％ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于废塑料处理
，具体涉及一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着塑料工业的迅猛发展和人类对塑料制品需求的不断增加，使用后的塑料固体废弃物在城市固体废弃物中的比重也与日俱增。常规的废塑料处理有填埋、焚烧、物理回收利用和化学转化等方法。填埋是处理固废最常用的方法，但浪费土地资源，并且填埋后的废塑料随着时间的延长，其中的添加剂及增塑剂等有害物质会溶出，对环境造成二次污染；焚烧是目前较为常用的处理方法，废塑料的燃烧热值与燃料油相当，焚烧后可转化为热能利用，但在焚烧过程中会产生CO2和二噁英等有害气体，在增加碳排放的同时，还会污染大气；物理回收利用是将废塑料清洁处理后进行造粒、熔融后再利用，具有一定的经济性，但由于回收的废塑料种类繁杂，经熔融再生后得到的复合再生塑料性质不稳定，只能生产一些低端塑料制品，质量和价值远低于新塑料。
[0003]化学转化法是将废塑料通过热裂解或催化裂解转化为燃料油或化工原料，既能缓解资源紧缺问题，又不会对环境造成二次污染，是废塑料减量资源化利用的最佳选择。目前，废塑料无论是热裂化还是催化裂化仍然是生成油品为主，但是随着国内新能源汽车的日益增多，油品需求呈下降趋势，而低碳烯烃等化学品仍需进口，因此废塑料生产化学品是废塑料利用的有效途径。另外，由于废塑料中含有聚氯乙烯，热裂解或催化裂解生成产品中均含有氯化物影响产品质量，常规方法是通过加氢精制脱除氯化物，但是加氢精制脱除氯化物都需要建设专门装置，增加投资和操作费用，严重影响经济效益。
[0004]低碳烯烃中的乙烯、丙烯均是重要的化工原料。其中，丙烯是三大合成材料的基本原料之一，其用量最大的是生产聚丙烯。另外，丙烯可制备丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯酸及其酯类、丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。如果能够将废塑料转化为丙烯等产物将产生巨大的经济效益。现有技术中，专利文献CN113398982B公开了一种废塑料制低碳烯烃的催化剂，其液化气收率较高，但是主要产物是丙烯和丁烯，丙烯的选择性相对较低；专利文献CN112316986A提供了一种废塑料生产低碳烯烃和芳烃的催化剂，低碳烯烃以乙烯为主。总的来说，现有技术中，废塑料制低碳烯烃的产物分布中丙烯的选择性仍有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂能够一步法将废塑料有效催化裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化学品(尤以丙烯收率高)，催化剂具有抗失活能力强、有效脱除氯化物等特性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，所述催化剂包括：第一活性组分、第二活性组分、助活性组分、载体及粘合剂；
[0008]其中，所述第一活性组分为ZSM
‑
5分子筛；
[0009]其中，所述第二活性组分选自氧化钙或氧化镁中的一种或两种。
[0010]作为本专利技术技术方案的进一步优选，以质量分数计，各组分的含量如下：41～65％ ZSM
‑
5分子筛，3～9％第二活性组分，1～9％助活性组分，余量为载体及粘合剂。
[0011]作为本专利技术技术方案的进一步优选，ZSM
‑
5分子筛的硅铝比为75～300；优选地，硅铝比为90～150。
[0012]作为本专利技术技术方案的进一步优选，助活性组分选自稀土金属氧化物、氧化磷、氧化硼中的一种或多种的组合物。
[0013]作为本专利技术技术方案的进一步优选，稀土氧化物为氧化铈。
[0014]作为本专利技术技术方案的进一步优选，所述氧化铈由氯化铈或硝酸铈分解得到；氧化钙由氯化钙或硝酸钙分解得到；氧化镁由氯化镁或硝酸镁分解得到。
[0015]作为本专利技术技术方案的进一步优选，粘合剂选自铝溶胶或硅溶胶中的一种或两种；载体选自氧化硅、高岭土、凹凸棒土、膨润土、硅藻土中的一种或多种。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种上述催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0017]将去离子水和粘合剂搅拌均匀后加入载体，再次搅拌均匀；接着加入ZSM
‑
5分子筛，再次搅拌均匀，得溶胶，然后向溶胶中加入助活性组分，搅拌后得溶液1；
[0018]向去离子水中加入第二活性组分，搅拌均匀后得溶液2；
[0019]将溶液2加入到溶液1中，搅拌后经过滤、研磨处理，得溶液3；
[0020]将上述溶液3经成型、干燥、焙烧处理后，即得成品催化剂。
[0021]作为本专利技术技术方案的进一步优选，成型、干燥、焙烧处理的具体步骤为：将所得溶液3送入喷雾干燥塔中处理得成型催化剂，炉膛温度350～550℃、出口温度150～350℃、喷雾压力2～5MPa；接着，将所述成型催化剂于150～250℃下干燥2～6h，干燥完成后于450～600℃下焙烧2～6h，即得成品催化剂。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种上述催化剂在废塑料制备烯烃中的应用。
[0023]作为本专利技术技术方案的进一步优选，上述烯烃产物为丙烯。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)本专利技术双功能催化剂能够直接将废塑料催化裂解生产乙烯、丙烯、丁烯等化学品。
[0026](2)本专利技术双功能催化剂分子筛活性组分含量高，直接催化裂解废塑料生产乙烯、丙烯、丁烯等的收率高，丙烯最高收率能够达到37％+。
[0027](3)本专利技术双功能催化剂能够在废塑料催化裂解过程中产生的氯化氢原位转化为金属氯化物，有效防止生成氯代烷烃。
[0028](4)本专利技术双功能催化剂通过对双活性组分的改性处理，催化剂具有良好的水热稳定性，催化剂使用时间长。
[0029](5)本专利技术双功能催化剂制备过程利用铝溶胶作为粘结剂，并复合高岭土等催化剂载体，在催化剂分子筛含量较高的情况下，催化剂仍有良好的抗磨损性能，有效降低催化剂的消耗费用。
[0030](6)本专利技术双功能催化剂适用于连续反应
‑
再生循环的流化床工艺过程，通过催化剂的连续加注和外排保持催化剂的活性。
[0031](7)本专利技术双功能催化剂原料廉价易得，生产过程简单，成本低。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，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方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]同时，需要强调的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：第一活性组分、第二活性组分、助活性组分、载体及粘合剂；其中，所述第一活性组分为ZSM
‑
5分子筛；其中，所述第二活性组分选自氧化钙或氧化镁中的一种或两种。2.根据权利要求1所述的一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，以质量分数计，各组分的含量如下：41～65％ZSM
‑
5分子筛，3～9％第二活性组分，1～9％助活性组分，余量为载体及粘合剂。3.根据权利要求1所述的一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，ZSM
‑
5分子筛的硅铝比为75～300；优选地，硅铝比为90～150。4.根据权利要求1所述的一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，助活性组分选自稀土金属氧化物、氧化磷、氧化硼中的一种或多种的组合物。5.根据权利要求4所述的一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，稀土氧化物为氧化铈。6.根据权利要求5所述的一种废塑料催化裂解生产烯烃的催化剂，其特征在于，所述氧化铈由氯化铈或硝酸铈分解得到；氧化钙由氯化钙或硝酸钙分解得到；氧化镁由氯化镁或硝酸镁分解得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝代军，任潇航，俞安平，沈方峡，李治，刘丹禾，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：