专利名称：用废聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的制作方法
技术领域：
本发明为环境科学中废塑料回收方法，特别是废旧聚苯乙烯回收为原料苯乙烯的方法。
近年来随着塑料工业的迅速发展，聚苯乙烯塑料的广泛应用，生产量快速增加，泡沫包装物、日常生活用一次性用品量很大，造成了令人瞩目的白色污染源和生态环境的不平衡。目前也有将其再生利用的，但处理量小、品质差，没有得到推广。因而需要一种科学的、合理的、高水平的处理回收技术。催化降解结合催化蒸馏是近年来国际上发展起来的两种新技术。美国专利4175211号，4851601号是将聚苯乙烯和其它聚烯烃塑料都作为统一的原料而催化裂解为燃料油、石蜡和石油焦，其主要工艺是采用重循环油把塑料熔解，然后再进行催化裂化处理。其主要缺点是需要大量的高沸点重油，作为热循环油增加了工艺过程的复杂性。美国专利US5079385号(1992)年报道了一种新方法，采用酸性分子筛催化剂如ZSM4～50及β-分子筛等实验室合成产品，对聚烯烃等塑料进行了催化裂解，但这些催化剂均为实验室小量合成产品，尚不能工业化生产，而且产品分布较广，从润滑油到各种饱和及不饱和烃类。上述专利方法的缺点是工艺流程较复杂，而且最终产物要冷凝为液态，再重新加热蒸馏，耗能高。
本发明的目的是针对我国塑料工业日益发展、塑料产品日益普及特别是聚苯乙烯塑料在工业、电子、化工等领域广泛使用产生的环境污染，同时在作为原料的苯乙烯供不应求的情况下，采用催化降解和催化蒸馏新技术解决聚苯乙烯塑料的循环使用问题。该工艺流程先进简单、效率高。
本发明采用一种特殊改性的Y型分子筛和高纯度、高比表面的氧化铝在特定条件下复合加工而成的催化剂，用此催化剂在反应釜内，温度为350～410℃的条件下直接催化降解已熔融为液体的聚苯乙烯塑料为汽态烃，经管路进入蒸馏塔内进行分离。此催化蒸馏系统是按照产品的沸点进行传质传热的理论塔盘设计而成，其产品分布为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲苯、乙苯及200～350℃残液，从而把最新的催化蒸馏技术应用于发明中，把现有技术催化裂解和热裂解的两步法工艺改为一步进行。此催化剂具有较高的活性和较长的寿命。此催化剂为该发明的专用催化剂，其详细内容在与本申请同时提出的催化剂产品专利申请中公开。
本发明的优点是1.改现有技术的热裂解和催化裂解的两步法为直接催化蒸馏的一步法，使主要工艺流程简化，节省设备投资和能源。
2.在催化降解的同时，生成的汽态烃经管道直接进入蒸馏塔中进行有效分离，直接得到产品。不象现有工艺那样，先将液态产物冷凝下来，再加热蒸馏，分离出所需产品，简化了后一步工艺，并节省了能源。
3.加工出来的产品全部为350℃以下的轻质馏份，其收率为200℃以下的馏份≥85%，其中苯乙烯62～65%α-甲基苯乙烯10～13%甲苯8～10%乙基苯12～15%200～350℃含10%以下(轻柴油)。
以下结合工艺流程图对本发明详述如下
图1为本发明的工艺流程图，图中编号1.进料斗;2.电加热器;3.螺旋进料器;4.熔料釜;5.泵;6.反应釜;7.蒸馏塔;8.汽液分离器;9.冷却器;10.产品罐。
1.进料熔料系统废聚苯乙烯塑料经粉碎、漂洗、干燥后从进料斗(1)进入有外加热器(2)的螺旋输送进料器(3)，再进入熔料釜(4)，釜内温度为250～300℃。保持此温度，隔离空气加热，以降低熔融物粘度，完成沉降过程，使固体杂质沉降分离，以免进入反应釜(6)。
2.催化反应系统用泵(5)将沉降后的液体塑料从反应釜的底部、中部同时进入反应釜(6)，使熔融物与催化剂充分接触。根据催化反应的速度控制泵入量，充分利用催化剂的作用和保持催化剂的活性。催化反应温度为320～390℃，经催化剂催化降解反应生成汽态烃。
3.催化蒸馏分离系统经催化反应后的汽态烃进入蒸馏塔，经过传质传热后各组份从不同高度的侧线馏出口分离出来。分馏后的残液即200～350℃的馏份从塔底收集。各馏份进入汽液分离器(8)，然后经冷却器(9)冷却后进入产品罐(10)。分馏时，10～40℃的汽态烃和塔底的重馏份，可以作为本设备的加热燃料。
实施例取一定量经活化和老化后的催化剂和2倍量泡沫聚苯乙烯塑料共同加热，在加热期间升温速率应控制10℃/5分钟，直至塑料完全熔融，并以5℃/10分钟的速率加热至催化降解所需温度，当馏出口有液体馏出时，保持在该温度下停止升温，直至反应全部完成其产品的的馏份分布，如表1。
表1.产品馏份分布(使用该发明专用催化剂)沸点℃重量%放馏128136101392014130143401455015270168802008535095
产品分布如表2(200℃以前馏份)。
表2.产品分布(使用该发明专用催化剂)组份含量%甲苯8.85乙苯12.98苯乙烯62.54α-甲基苯乙烯11.43釜底的重馏份即200～350℃为轻柴油，经调和后可以出售或者把该馏份作为本装置的燃料使用。
权利要求
1.本发明是一种废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯和苯类副产品的方法，其特征是采用特殊改性的Y型分子筛和高纯度、高比表面的氧化铝在特殊条件下加工而成的催化剂，在反应釜内，用此催化剂直接催化降解熔融成液态的聚苯乙烯塑料为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲苯、乙苯等主要产品，反应釜温度保持在320～390℃。
2.根据权利要求1所述的用废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的方法，其特征是所述进入反应釜的液态聚苯乙烯塑料是经粉碎、清洗、干燥的废旧聚苯乙烯塑料送入带加热器(2)的螺旋进料器(3)中，熔融后进行切粒再生，亦可以将熔融后的聚苯乙烯送入熔料釜(4)中，隔绝空气加热，温度保持在250～300℃，经静置沉降后泵入反应釜(6)。
3.根据权利要求1所述的用废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的方法，其特征是所述液态聚苯乙烯塑料是通过反应釜底部和中部进入反应釜以液-固形式催化降解。催化剂为多层固定床型。
4.根据权利要求1所述的废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的方法，其特征是所述用催化蒸馏技术完成分离各组份的，根据催化剂的填充量和反应速度来控制处理量。
5.根据权利要求1所述的用废旧聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的方法，其特征是所述经反应釜(6)催化降解后的汽态烃可以冷却后再进行精馏分离。该发明同样具有发明专利CN1077479A的功能。
全文摘要
一种以废聚苯乙烯塑料催化降解为苯乙烯的方法，主要用特殊改性的Y型分子筛和高纯度、高比表面的氧化铝，在特殊条件下加工而成的催化剂，用此催化剂在规定的条件下直接催化降解熔融状态的聚苯乙烯塑料为苯乙烯及少量的苯类产品，经催化蒸馏后可分离出苯乙烯。本方法改现有技术的热裂解和催化裂解而只生产燃料的两步法为直接催化降解和催化蒸馏相结合的一步法。
文档编号C07C15/02GK1106371SQ94100959
公开日1995年8月9日 申请日期1994年2月3日 优先权日1994年2月3日
发明者杨先春, 周雪荣, 杨钧 申请人:杨先春