专利快讯｜华东理工大学：一种废弃塑料温和条件下制备高附加值碳氢化合物的方法

CN115322803A 

一种废弃塑料温和条件下制备高附加值碳氢化合物的方法

申请人：华东理工大学

首次公开日：2022-11-11

 

专利摘要

本发明涉及一种废弃塑料温和条件下制备高附加值碳氢化合物的方法，该方法包括以下步骤：将废弃塑料与固体酸催化剂置于反应釜中；采用保护气体吹扫，置换反应釜中的空气；加热反应釜开始反应，期间维持保护气体吹扫；反应结束后，将反应物冷凝，得液体产物，即高附加值碳氢化合物。与现有的废弃塑料转化技术相比，本发明常压操作，降低了对设备的要求；反应温度较低(200～300℃)，减少了能量损耗；不需要外部氢源，降低成本。此外，本发明催化剂廉价易得，操作简单，反应迅速，可以高效高选择性实现废弃塑料转化为目标产物。

 

背景技术

由于塑料具有价格低廉、使用便捷、易于加工等特殊特性，因而被广泛应用于农业、工业、医疗器械等诸多重要的领域。然而大多数塑料在使用寿命结束时可回收性和降解性差，加上其不合理处理，导致塑料废弃物大量堆积，对生态系统和人类健康造成了不利的影响。

目前，废弃塑料的处理方式主要是填埋、焚烧、机械回收和化学回收。其中，废弃塑料直接填埋浪费土地资源且易造成土地及地下水污染。焚烧尽管可以用来供热及发电，但是会产生大量的一氧化碳等有毒气体，造成严重的大气污染。简单的机械回收可以为废塑料提供“第二次生命”，但实际回收效率低下，且大量复杂的废弃塑料无法通过机械技术回收，需要采取化学回收处理。化学回收不仅可以将废弃塑料分解为制造新塑料和其他材料的原始单体，而且还可以升级再造为高附加值的芳烃等重要的化工原料与燃料。因此，化学升级再造是未来解决废弃塑料污染的重要手段，为环境修复和经济循环提供了广阔前景。

热解和催化热解等现有途径可以将废弃塑料转化为航空燃油等化学品。为了提高产品的选择性，具有独特孔隙结构和酸性位点的ZSM-5、HY、Hβ及SiO2-Al2O3等固体酸催化剂被广泛使用。但是该过程通常需要400-900℃的高温操作条件，造成大量的能量消耗，还会产生不期望的轻质气体以及导致催化剂结焦失活。为了降低反应的温度，近年来，加氢裂化技术也被应用于废弃塑料的升级回收。加氢裂化通常采用双功能催化剂在间歇式高压反应釜中进行，可以在中等温度(200-300℃)将塑料转化为有价值的液态烷烃，但H2生产成本高，并且对设备要求较高，因而催化氢解受到了一定的限制。最近，在不加外部H2的情况下，通过氢间转移实现聚烯烃塑料向碳氢化合物的温和转化引起来更大的关注。通常使用贵金属基酸催化剂来实现这一转化，但贵金属基催化剂生产成品较高。

 

发明内容

发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单，反应条件温和，反应迅速，并且催化剂成本低廉，催化活性高，可以高选择性地将废塑料转化为目标产物的废弃塑料温和条件下制备高附加值碳氢化合物的方法。

与现有的废弃塑料转化为燃料范围内的化学品的转化途径相比，本发明采用的固体酸催化剂廉价易得，催化活性高且易回收再循环，并且固体酸催化剂具有独特的孔道结构和酸性位点，可以高选择性地将废弃塑料转化为目标产物。更关键的是，本发明在中等温度、常压无外加H2的温和条件下可以高效地将废塑料通过原位氢自转移转化为芳香烃及轻质燃油等高附加值碳氢化合物，降低了对设备的要求，减少了能量消耗，并获得了高选择性的目标产物。除此之外，本发明操作简单，反应迅速，催化效率高。

（数据来源：智慧芽）