[发明专利]一种利用废弃低密度聚乙烯塑料定向合成航空煤油芳香烃组分的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源转化技术领域，主要涉及废弃低密度聚乙烯塑料定向合成航空煤油芳香烃组分的方法。

背景技术

世界能源大多为石油衍生物和石油的不同馏分，航空煤油是石油产品之一，主要由不同馏分的烃类化合物组成。我国石油资源较为匮乏，其透支消耗也严重威胁国土安全和制约经济发展，可再生能源的研究开发成为一个迫在眉睫的问题。

随着社会的快速发展，我国每年产生大量的废弃低密度聚乙烯塑料，但其回收利用率不足20％。这些废塑料造成严重的“白色污染”，不仅污染环境，而且极大地浪费资源。将废弃低密度聚乙烯塑料高效炼制替代化石燃料，生产能源、化工产品和生物材料的低碳型工业模式，是社会经济实现可持续发展的重大战略需求。

微波快速催化热解制备富烃生物油是通过将快速热解和催化重整制油技术相结合，以在生物油冷凝前提升其品质，降低生物油含氧量、提高烃类含量。该技术以较低的成本、连续化的生产工艺将低能量密度的废弃低密度聚乙烯塑料化为高能量密度的富烃生物油，减少了废弃低密度聚乙烯塑料的体积，便于储存和运输。

目前，微波作为一种新型加热方式在生物质快速催化热解技术中开始得到应用。作为电磁波谱中的一个有限频带，微波位于红外线和特高频无线电波之间，其频率范围为0.3-30 GHz，波长范围为1 mm-1 m。微波具有极强的穿透性，物料内外受微波辐射时会通过偶极子极化介电响应实现电磁能向热能的转换（微波介电加热）。具体而言，物料中的极性分子或极性部分在微波作用下极化形成偶极子，偶极子随微波交变电场作高频振荡，并互相摩擦碰撞挤压而生热，导致物料内外同时迅速升温。微波加热的本质是微波在物料中的能量耗散。与传统加热方式相比，微波加热具有如下优势：微波加热具有如下优势：（1）加热均匀：微波加热时能量利用率高，物料升温非常迅速，且微波穿透性强，能对物料进行内外均衡体加热，也无需对物料进行粉碎加工；（2）节约能耗：微波发生器和微波加热器与物料不直接接触，物料无需流化等操作；（3）无滞后效应：关闭微波发射源后便再无能量转换；（4）便与操作：微波加热响应迅速，对物料温度可以精确控制，也便于自动化控制；（5）安全无污染。目前微波加热技术发展迅速，工业许多领域都用到了该技术。

发明内容

本发明的目的提供了一种利用废弃低密度聚乙烯塑料定向合成航空煤油芳香烃组分的方法，该方法工艺简单，热解快速，所得航空煤油芳香烃含量高。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种利用废弃低密度聚乙烯塑料定向合成航空煤油芳香烃组分的方法，其特征是包括以下步骤。

（1）按ZSM-5分子筛催化剂: 废弃低密度聚乙烯塑料=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于与石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内作为催化剂床层，另称取5～10kg微波吸收剂加入石英杯作为微波吸收床层。

（2）将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，加热至450～650℃，快速添加废弃低密度聚乙烯塑料至石英双口瓶，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝成富芳烃生物航空煤油。

本发明所述的ZSM-5分子筛催化剂的硅铝比为20～100。

本发明所述的微波吸收剂为碳化硅。

本发明比较已有的热解技术，具有以下优点。

（1）微波吸收床层的热传递和反应物料吸波双重加热效果，使反应物快速升到目标温度，大大缩短了碳化时间，提高了富烃生物油的产率和品质，石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内催化剂床层的引入充分发挥了外部催化的优势，对了热解气体进行有效催化重整，显著提高了生物油中芳香烃的含量。

（2）微波吸收剂与热解蒸汽不接触，减少了二次热解反应。

具体实施方式

实施例1。

将8kg碳化硅加入石英杯，20g ZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，）置于与石英双口瓶连接装的U型石英管中，将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，固定功率升温至550℃，从进料口快速添加100g废弃低密度聚乙烯塑料至石英双口瓶，继续保持550℃催化热解至反应完全，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝得到富芳烃生物航空煤油40.1g， GC-MS分析得出生物航空煤油中芳香烃类组分含量达到96.3%。

实施例2。