废塑料催化裂解制油技术的研究

。!!‘ 尘墼墨墨点墨墨垒～竺!!兰竺!翌 废塑料催化裂解制油技术的研究 姚致远 杨基和 陈良军 严明亮 (江苏石油化工学院化学工程系，常州，213016) 摘要：利用冉制改性弱～f一5型分子筛催化剂，对废塑料催化裂解制备汽{由、柴油的工艺过程和影响因素进行了分析研究。结果 表明该催化剂具有活性高、使用寿命长、稳定性好及油品产率高等优点，适合市场推广使用。 美键词：废塑料催化裂解汽油 柴油 随着现代科学技术特别是化学技术的发展，塑 料制品已出现在越来越多的领域和人们的日常生活 中，但随之而来的是每年产生的数千万吨的塑料垃 圾。这些废塑料严重污染环境，对人们的生活和生 产都产生了影响，被人们称为“白色垃圾”。如何处 理并加以利用这些废塑料已成为人们关注的问题。 对废塑料的处理和利用，已采用的有再生、掩 埋、焚烧等方法lo“。再生颗粒法制得塑料制品的 质量很差；掩埋法由于塑料的自然降解速度很慢，塑 料留在土壤中长期不能分解，使土壤板结；焚烧法在 焚烧过程中产生Ha、HcN等有害气体，对生态环 境又会造成二次污染。 进入90年代后，科研工作者利用热分解法将粉 碎后的废塑料在一定条件下分解，以制取汽油、柴油 和蜡等产品boJ，此项技术既可有效减轻污染、净 化环境，又具有较高的经济效益。本试验对废塑料 在催化剂和一定温度下进行裂解制取汽油、柴油的 工艺技术进行了研究。 1试验部分 1 1原料及催化剂 目前大量使用的塑料种类主要有聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(Ps)、聚氯乙烯(PVC)和聚 对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，考虑到与实际生产 装置所使用原料的相似性，试验所采用的原料是经 过除杂洗净后的混合原料；催化剂为经过改性的 ZsM～5型分子筛催化剂(自制)。 1 2试验过程 将洗净粉碎的废塑料、催化剂及底油按一定比 例混合后放入反应器，加热裂解，裂解产物经玲凝收 集后进行精馏分离，分别得到初馏点至205℃、 205～350℃及350℃以上的汽油馏分、柴油馏分和 重油。馏出的不凝气经过一尾气吸收装置吸收其中 的Hcl、HcN等有害气体，釜底残留液可作为反应 底料，失活催化剂经焦烧再生后重复使用。 2结果与讨论 21反应温度 反应温度与产率的关系见图l，催化裂解的反 应温度虽较热裂解的温度低，但仍需要在较高的温 度下进行，一般在450～500℃。从图1可以看出， 温度过低，裂解反应不能进行或不够充分；温度过 高，将发生热裂解反应和二次反应加剧，影响液体产 物的产率和性能，同时结焦现象加剧，加快了催化剂 的失活，因此油品产率随温度变化有一最大值。 100 辞80 薅60 差40 整20 O 200 300 400 500 600 裂解温度／℃ 图1裂解温度与液体收辜的关系 2．2催化剂用量 催化剂用量与产率之间的关系见图2，催化剂 用量的大小直接关系到油品产率高低和经济效益的 收稿H期：2001一呻一06。 作者简介：姚致远，讲师．主要从事石油炼制方向的教学和研究。 万方数据 姚致远等废塑料催化裂解制油技术的研究 ————————————————————————————————————————————————一一——————————————————————————一 太小。从图2可以看出，催化剂用量为原料的10％ 时，液体油品的产率最高，可达90％。催化剂用量 过小，裂解反应不够充分，造成产率低；催化剂用量 过大，造成裂解产物进一步裂解，二次反应增加，产 率同样也会下降，因此油品产率随催化剂用量变化 也有一最大值。 100 t90 璧80 羹70 60 0 5 lO 15 20 催化剂质量分数，％ 图2催化剂用量与液体收率的关系 2．3底油用量 底油用量与产率之间的关系见图3，塑料加热 熔融后呈粘稠液体，粘度大，传热差，而且容易生焦 污染催化剂，为此试验中加入一定量的底油，该底油 可以是一些重质的废油，也可以是裂解产物精馏分 离后得到的重油。底油可以改善传热和促进反应物 料与催化剂的均匀混合。另一方面，底油本身裂解 后，提高了汽油和柴油的产率。从图3可以看出，底 油的用量达到一定量后对产率的影响不大，只需要 浸润原料即可。 100 鼍90 璧so 羹70 60 O 10 20 30 40 底油质量分数，％ 图3底油用量与液体收率的关系 24催化剂使用寿命 催化剂使用次数与液体收率的关系见图4。 100 t 90 誊帅 羹70 60 O 10 20 30 催化剂使用披数／次 图4催化剂使用次数与液体收率的关系 催化剂在使用过程中，被生焦反应生成的焦炭 所覆盖而逐渐失去活性，使用一段时间后需焦烧再 生，但每次再生后的活性会有所下降。重复使用的 次数越多，说明催化剂的使用寿命长，催化剂的单耗 就越小，经济效益越高。从图4可以看出，经过改性 后的zsM一5型分子筛催化剂经过20多次重复再 生使用后，活性依然较高。 2 5裂解汽油和柴油的部分物性的测定 为了考察裂解油品中轻质燃料油、汽油和柴油 的质量，对它们的部分主要物性进行了测定，测定结 果见表l。从表中可以看出，经催化裂解得到的汽 油具有很高的辛烷值，超过90，经适当精制后可作 为908车用汽油。得到的柴油冷滤点较高，但可以 作为08柴油的调和组分。汽油和柴油中的不饱和 烃含量均较高，造成油品的安全性稍差，这是由于裂 解产物中烯烃含量较高所致。 衰1裂解汽油和柴油的部分物性 *指馏出不同体积时相对应的温度。 3结论 a) 废塑料催化裂解制取汽油、柴油技术，原料 来源广泛，生产安全，污染少，技术可靠，具有较高的 社会效益和经济效益，市场前景广阔。 b) 自制的改性zsM5分子筛催化剂活性 高，稳定性好，产品产率高，使用寿命长。 参考文献 1温华璋度旧塑料回收利用的回顾与展望塑料．1991，20 (2)：35 2郭秀春欧美废旧塑料的回收与利用化工科技动态．1990， (8)：2 3邹盛欧废旧塑料的分离与回收利用化工环保，1994，14 (3)：15l 4宫跷颠，黄玉慧废旧塑料心收利用的进展塑料化工，】989， (2)：7 (转至14页) 万方数据 14 ．现代甥料加工血用 ModemPlastbP“nⅫl“gandApplLcations PP／eaC03低发泡片材的开发研究 赵玉玲 曾飞 王宝雁 王佩璋 叶志殷 (北京工商大学高分子材料系．100037) 第14卷第l期 摘要：寨丙烯与其他聚烯烃共混改性，可明显提高熔体强度，采用40％cacb填充聚丙烯后用RA发泡剂发泡．可制得PP／ca c(耳低发泡片材(密度为O9049／dn3)。该片材具有良好的可降解性．用于替代聚苯乙烯(Ps)或纸浆制备一趺性餐具，其力学性能可 满足使用要求。 关键词：聚丙烯发泡碳酸钙片材偶联剂 泡沫塑料是以树脂为基础制成内部具有无数小 气孔的塑料制品，具有质轻、隔热、减震、绝缘、防腐 和价格低廉等优点，因此在日用品、包装工业、农业、 交通运输业、军事工业和航天工业得到广泛应用。 近年来，美国市场对泡沫塑料的需求量以每年4．2％ 的速度持续增长，我国20世纪90年代以来发展也 十分迅速，主要品种有聚氨酯(PU)软质与硬质泡沫 塑料、聚苯乙烯(PS)泡沫塑料、聚乙烯(PE)泡沫塑 料三大类。 随着塑料的大量使用，我国的环境面临污染问 题，其中白色污染是由于使用非降解塑料产品造成 的，一次性Ps发泡餐具是造成白色污染的主要原 因。1991年欧洲共同体制定_广强制性的包装 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ， 将发泡Ps列入“避免使用”范围。联合国环保组织 已决定，到2005年全世界范围内停止生产和使用发 泡Ps。于是人们积极寻找取代一次性Ps发泡餐具 代用品，可降解塑料自然属于代用品之列uj。高碳 酸钙填充”1(不小于总含量的30％)的聚丙烯复合 材料是一种可风化降解的新型材料，放置大气中，在 阳光照射下或者潮湿的环境里，经过一段时间后，就 收稿日期：2【)01—0628。 作者简开：赵玉玲，副教授，毕业于北京师范大学化学系。主要从 事波谱学教学工作，近几年科研重点为新材料开发。 窖蚺譬A替蟠她玛察曙啦鹕牙硅是牙墙喀秘辑零{薄牙蚺需羁孥孕撰零零零鹋苷啦孓举扭彝撰零笞t零 (上接第13页) 6许翩翩，张藩贤催化裂解制备汽油化工环保，l鲫8，18(1)；20 5齐昆废旧塑料的回收利用及其新进展．塑料加工与应用，1989。7鼢增ipAR K·n融lcstud雌forca【a【Hjccra幽雌ofh瑚vy。dfmm (4)：41”ⅢePlasrmmrREY黜1lteEnergya11dFueb·1994，8(1)：13l THETECHNoLoGY0FPRODUCINGoILTHRoUGH CATALYTICCRACKINGWASTEPLASTICS Ya。ZhiyuanYangJiheChenI。ian画unYanMingIiang (D：partmentofalemicalEngineering，J协】gsuI珊￡ituteofFletI优hemicalTechnology，Cmangzhou) ABslmAcr Thecatalyticcrackingofwasteplastbandtheproductionofgas。lineaTlddieseloilusingZSM一5∞e01iteas 龃talvstarestud矧．Ther鹤ultsshowthatt№pmcessissimpk，andthecatalySthascharacter胁sofhighac— tlvity，900dstablityarldKgh01lyieIds． Kevwords：wasteplastics；catalyticcmcking；gas。line；dieseIo|l 万方数据 废塑料催化裂解制油技术的研究 作者： 姚致远， 杨基和， 陈良军， 严明亮 作者单位： 江苏石油化工学院化学工程系,常州,213016 刊名： 现代塑料加工应用 英文刊名： MODERN PLASTICS PROCESSING AND APPLICATIONS 年，卷(期)： 2002,14(1) 被引用次数： 1次 参考文献(7条) 1.Songip A R Kinetic studies for catalytic cracking of heavy oil from waste plastics over REY zeolite[外文期刊] 1994(08) 2.许翩翩;张藩贤 催化裂解制备汽油 1998(01) 3.齐昆 废旧塑料的回收利用及其新进展 1989(04) 4.宫晓颐;黄玉慧 废旧塑料回收利用的进展 1989(02) 5.邹盛欧 废旧塑料的分离与回收利用 1994(03) 6.郭秀春 欧美废旧塑料的回收与利用 1990(08) 7.温华璋 废旧塑料回收利用的回顾与展望 1991(02) 本文读者也读过(10条) 1. 刘公召.陈尔霆 废塑料催化裂解生成汽柴油中试工艺的研究[期刊论文]-环境科学与技术2001,24(6) 2. 浅析废塑料油化技术[期刊论文]-中小企业科技2001(12) 3. 石葆莹.揣成智.Shi Baoying.Chuai Chengzhi 废塑料油化技术及其裂解催化剂的研究进展[期刊论文]-塑料科 技2006,34(3) 4. 杨基和.姚致远.严明亮.陈良军 废塑料制备燃料油热裂解与催化裂解工艺研究比较[期刊论文]-江苏石油化工学 院学报2002,14(3) 5. 李晓祥.石炎福.余华瑞 废塑料催化裂解制燃料油[期刊论文]-化工环保2002,22(2) 6. 日开发成功低成本废塑料油化技术[期刊论文]-再生资源研究2001(4) 7. 田永淑 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