[发明专利]废塑料催化裂解用固体超强酸催化剂及其制造方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别涉及一种废塑料催化裂解用固体超强酸催化剂及其制造方法、应用。

背景技术

废纸回收再利用是一条解决造纸原材料短缺问题的有效途径，可以节省资源，降低成本，是我国造纸工业解决纤维原料困难的一项重要措施。但是，利用废纸造纸后要产生大量废渣。浙江富阳市几百家造纸厂生产销售额占国内市场比例的60%以上，经统计目前每天产生约2000多吨废渣，经分析废渣的主要成分是废塑料，全年产生废塑料为151200吨。由于塑料废弃物不易腐烂，严重影响了地球的生态环境。因此，废塑料的治理刻不容缓。

固体超强酸是近年来研究与开发的一种固体酸催化剂，是比100%H₂SO₄的酸强度还强的固体酸，其酸强度用哈默特(Hammett)酸度函数H₀表示，已知100%H₂SO₄的哈默特(Hammett)酸度函数H₀=-11.93，所以凡是H₀<-11.93的固体均称为固体超强酸。自1979年SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的制备方法首次被报道以来，SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸作为一种新型的非均相催化剂，普遍具有不腐蚀设备、污染小、耐高温、后处理简单、易分离、可重复使用等优点，在酸催化领域得到了广泛研究。发展新型高效的固体酸催化剂，用于造纸废渣——废塑料制油技术有着重要的意义。

刘明、郑典模、胡萍，“废塑料催化裂解制燃料油的研究”，江西化工，2006.01.曾报道用粉煤灰、氯化铝、硅酸铝、钼酸铵混合组成裂解催化剂，但是该催化剂的原料成本和制造费用相当高，限制了该催化剂的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于解决废纸回收再利用产生的造纸废渣得不到有效利用，给环境带来巨大压力的问题，提供一种生产成本低、制造容易，能有效将造纸废渣主成分废塑料催化裂解制备成燃料油的固体超强酸催化剂，它能变废为宝，减轻环境压力。

本发明还提供了该固体超强酸催化剂的制备方法，制备方法简单，成本低，适合规模化生产。

本发明的固体超强酸催化剂特别适合于处理废纸回收再利用产生的造纸废渣。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种废塑料催化裂解用固体超强酸催化剂，所述固体超强酸催化剂为过渡金属改性的锡系固体超强酸，所述的过渡金属改性的锡系固体超强酸的表达式为以下表达式中的一种：SO₄^2-/ SnO₂-Fe₂O₃、S₂O₈^2-/ SnO₂-Fe₂O₃、SO₄^2-/ SnO₂-ZnO、S₂O₈^2-/ SnO₂-ZnO、O₄^2-/ SnO₂-TiO₂、S₂O₈^2-/ SnO₂-TiO₂。

本发明的催化剂属于固体酸类催化剂，反应机理可以用碳正离子理论来解释。造纸废渣（废塑料）先发生热裂解产生长碳链的烯烃，然后烯烃进入催化剂表面上获取 H⁺而形成碳正离子，碳正离子先在β位断裂成伯、仲碳离子，然后异构化成更加稳定的叔碳正离子，最后，稳定的叔碳正离子将 H⁺还给催化剂，本身变成烯烃。异构化可以使非直链烃分子大大增加，直链烃分子减少。本发明的催化剂优选SO₄^2-/ SnO₂-Fe₂O₃或S₂O₈^2-/ SnO₂-Fe₂O₃。

作为优选，所述的过渡金属改性的锡系固体超强酸中锡与过渡金属的摩尔比为2~20:1。