废弃塑料化学回收及升级再造研究进展

塑料对人类社会进步和经济发展发挥着重要作用,但其大规模生产和不恰当的处置已造成了严重的生态灾难。通过化学回收和化学升级再造的方法将废弃塑料转化为高附加值的产品是实现塑料资源可持续发展的关键技术之一。本综述总结了近年来废弃塑料的回收现状和化学升级再造的途径,包括催化热解、化学解聚、催化氢解、光催化、化学氧化等,着重探讨了反应条件对于产物分布和产率的影响、催化剂的构效关系及反应机理等。针对目前存在的反应条件严苛、催化剂成本高且重复利用性差等问题,提出未来研究方向包括优化工艺条件、弄清催化剂失活机理和开发价格低廉的高效催化剂,有望进一步实现废塑料资源化利用的工业化发展。     

废弃塑料微波热解回收研究进展

从废弃塑料热解产物入手,综述了近年来催化剂辅助微波热解技术在废弃塑料回收中的应用研究进展,阐述了微波热解机制、催化裂解机理以及催化剂辅助微波热解技术工艺参数对废弃塑料热解产物的影响,并对未来可持续发展趋势进行了展望。     

废塑料催化热解技术及其催化剂研究进展

根据废弃塑料回收利用的不同方式及应用现状，阐述了目前废塑料常用物理和化学回收法技术方案及其特点。具体论述了废塑料催化裂解回收利用技术的影响因素和应用现状，如反应条件、塑料种类、引入催化剂，并讨论了废塑料催化裂解所需催化剂的影响因素，如制备方法、催化剂载体、活性组分。最后针对废塑料催化热裂解技术存在的问题，指出废塑料催化裂解技术机理的探究、设备的改良和催化剂的优化将是未来废塑料回收领域的研究重点。     

废塑料化学转化制燃料的催化剂研究进展

在简要介绍和比较热裂解、催化裂解、热裂解-催化改质和催化裂解-催化改质4种废塑料化学转化制燃料基本方法的基础上,综述了近年来国内外在废塑料裂解催化剂和废塑料裂解产物改质催化剂的研究进展,重点讨论了催化剂酸性、比表面积、孔径以及负载金属离子的类型等对废塑料催化裂解和催化改质反应性能的影响,并介绍了聚烯烃（包括聚乙烯和聚丙烯）废塑料和聚苯乙烯废塑料热裂解和催化裂解的反应机理。最后对废塑料化学转化制燃料技术的研究与开发提出了一些建议,指出采用催化裂解-催化改质组合技术是未来废塑料化学转化制燃料过程的发展趋势,其今后的研究重点将是开发具有较强酸性和有利于大分子扩散与传质性能孔道结构的分子筛催化剂。     

废塑料裂解转化生产车用燃料研究进展

大量废弃的塑料造成了严重的环境污染和资源浪费。在废旧塑料各种再利用方法中,其催化裂解转化制液体燃料或化工原料不但能有效解决废塑料白色污染问题,还可在一定程度上缓解能源的紧缺状况,是最有效的塑料回收利用途径。本文评述了废塑料催化转化生产车用燃料研发进展,为克服目前微孔分子筛催化剂的聚烯烃的扩散限制和介孔分子筛催化剂酸性弱、水热稳定性差的问题,具有较强酸性和微孔-介孔多级孔结构的新型分子筛催化材料及配套的废塑料裂解转化工艺的开发,可为我国未来废旧塑料资源的高效利用及白色污染的消除提供关键科技支撑。     

乙醇胺缩合胺化反应合成乙二胺研究进展

乙醇胺（MEA）缩合胺化反应是一种绿色、高效的乙二胺（EDA）催化合成技术。本文综述了MEA缩合胺化反应合成EDA的催化反应过程、缩合胺化催化剂及胺化产物分离纯化技术的最新研究进展和动向,重点探讨了缩合胺化反应机理、反应热力学及动力学、催化剂酸性及孔道结构对反应性能的影响、催化剂失活、胺化产物分离纯化技术等,总结了缩合胺化反应合成EDA工艺过程中存在的技术问题。提出通过制备多级孔道沸石分子筛催化剂实现择形催化与高效扩散之间的协调统一;通过强化分子筛催化剂改性方法研究,实现催化剂表面酸性的精确调控。在择形催化和酸催化的协同作用下,有望从根本上解决缩合胺化反应中存在的技术问题,加快缩合胺化反应工艺技术的工业化应用普及。     

甲烷催化裂解制氢和碳纳米材料研究进展

甲烷通过催化裂解反应可生成不含碳氧化合物（CO_x）的高纯氢和碳纳米材料（如碳纤维或碳纳米管等）,对我国能源结构的调整及新材料的应用具有重要意义。与其他制氢工艺相比,甲烷催化裂解制氢工艺具有反应过程简单、产物清洁无污染、反应成本低等优点,因此该工艺具有重要的工业应用前景。本文重点阐述了催化剂（活性组分、催化剂载体、制备方法等）以及反应条件（催化剂还原条件、空速、反应温度等）对甲烷转化率、氢气产率和碳纳米材料（形貌和产量）的影响并对甲烷催化裂解反应机理、催化剂的失活与再生进行了概述。甲烷催化裂解反应目前仍处于实验室研究阶段,高效催化剂的研制以及流化床反应器的优化是该反应实现工业化应用的必要前提。     

废旧轮胎催化裂解研究进展

废旧轮胎因产量高、难降解、污染环境,被称为最难处理的“黑色垃圾”之一。催化裂解是一种处理废旧轮胎的重要手段,可以实现其高效转化与资源化利用,同时得到高附加值的化学产品,如单环芳烃、低碳烯烃与柠檬烯等。本文基于轮胎的物理结构与化学组成、催化裂解过程与裂解产物特征、反应器类型与特征、催化剂类型与作用原理、工艺条件等问题综述了废旧轮胎的催化裂解产物分布规律。通过对比反应器、催化剂与工艺条件对产物分布的影响,进一步分析了当前实现废旧轮胎催化裂解工业化的问题,并基于当前废旧轮胎催化裂解的研究现状,提出应集中设计适应于大规模处理的反应器与配套工艺,同时开发高稳定性与对特定产物高选择性的催化剂,从而实现对废旧轮胎以低能耗、高转化、高价值为特点的资源化利用。     

煤渣催化聚苯乙烯泡沫塑料热解的研究

废弃聚苯乙烯泡沫塑料容易引起环境污染，需加以利用。采用热解法回收聚苯乙烯往往存在催化剂中毒和裂解残留物后续处理的问题。为此，本文选择煤渣作为催化剂，对废弃聚苯乙烯热解进行回收，通过气相色谱分析确定热解产物。结果表明：升温速度、热解温度对苯乙烯收率有一定影响，慢速升温、热解温度为380℃时，液体溜分中苯乙烯的含量（63%）最高；与其他催化剂比较，煤渣催化的产物收率更高。常压下，催化剂用量超过8%后，液体产物的收率（89%）不再增加；作为燃煤设备所排出的废渣，煤渣质轻、比表面大，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO。煤渣催化属于废物再用，不存在因催化剂中毒而浪费资源的问题；裂解残留物经过简单处理、无需分离就可用作路基通孔渗水材料。     

生物质与塑料催化共热解技术研究进展

生物质是唯一一种可再生碳源，其高效利用是解决能源与环境问题的纽带。近年来，基于化石能源的塑料制品使用和废弃量快速增加，其难于自然降解，对环境造成严重威胁。生物质与塑料的催化共热解技术能够得到选择性更高的产品，进而提升高附加值产物的产率和品质，是生物质与塑料规模化利用的重要方向。本文从生物质与塑料高效转化的角度出发，梳理了生物质与塑料催化共热解技术研究进展，对生物质与塑料共热解机理、ZSM-5基催化剂共热解、过渡金属基催化剂共热解、碱/碱土金属催化剂共热解、多催化剂共热解等不同种类的催化共热解研究前沿进行了综述，并对比了原位催化和非原位催化的共热解方式，展望了生物质与塑料催化共热解的主要技术和发展方向，以期为生物质与塑料的高效协同转化提供方法参考和研究思路。     

介孔-微孔分子筛MAS-7催化裂解聚烯烃的研究

采用两步法制备强酸性、高水热稳定性以及具有晶态孔壁的介孔-微孔复合型分子筛MAS-7,将其应用于催化裂解线性低密度聚乙烯(L-LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。详细考察了硅铝投料摩尔比、催化剂用量、催化裂解温度和反应时间等对反应的影响,以获取液体燃料油为目的,分别优选出三种聚烯烃催化裂解的最佳工艺。在最佳工艺下,催化裂解L-LDPE、PP和HDPE的转化率分别为96.2%、96.5%和87.6%,液体收率分别为75.7%、76.1%和70.3%。探讨了MAS-7催化裂解聚烯烃反应的规律,并与热裂解和SBA-15、Al-SBA-15等催化裂解聚烯烃进行了比较。结果证明,分子筛的催化效果和其结构相关联。MAS-7对聚烯烃的催化裂解具有最高的催化活性和对液体产物较好的选择性,更适合于催化活性较低的HDPE。     

固体催化剂催化酯交换反应制备生物柴油研究进展

酯交换法由于无需消耗大量的能量即可制备出低黏度的生物柴油,是制备生物柴油的主要方法,发展前景较好。固体催化剂催化酯交换反应产物易分离,废弃催化剂无环境污染。综述了酯交换反应制备生物柴油过程中固体催化剂的研究概况,包括固体酸和碱催化剂的研究进展,认为采用负载型固体碱催化剂催化油脂酯交换反应合成生物柴油将成为主要的研究方向。     

废弃聚酯材料循环利用有新法

如何解决废弃塑料产生的“白色污染”难题,一直是全球科学家共同关注的热点。2020年12月30日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所开发出聚脂的可控聚合和高效解聚新方法,或将为这一难题找到可行的解决方案。中科院青岛能源所王庆刚研究员带领的催化聚合与工程研究组发展了一种应用于内酯可控聚合和聚酯高效解聚的催化体系。催化剂采用无毒且生物相容性好金属锌试剂,使得聚酯生产过程及产品更加绿色环保。     

废塑料热解油中杂质硅、氯的影响及应对策略探讨

废旧塑料化学法回收是应对白色污染,同时实现高值化回收利用的有效方法之一,尤其是利用废塑料热解油进一步生产燃料油或化工产品的技术路线备受关注。但塑料垃圾杂质较多、成份复杂,其中杂质硅、氯对反应器、产物、催化剂或反应本身的影响均不可忽视。本文对塑料热解油中硅、氯杂质的来源、形态、生成机制及催化转化规律进行了分析,并根据杂质可能产生的不利影响提出了有效的应对策略。     

聚烯烃与其裂解产物返回共裂解的研究

以聚烯烃塑料为裂解原料,在间歇反应釜中进行轻度热裂解,加热速率3—5℃/min,温度400℃,停留时间0—80 min;制取液相石油烃。为克服热裂解过程中的传热不均匀,提高热裂解产物轻质馏分的含量,进行了部分热裂解产物返回作为原料与聚烯烃塑料进行共裂解的实验探究,并对其裂解气相产物进行了气相色谱分析,液相产物进行了红外光谱、核磁共振氢谱表征以及GC-MS定量分析。结果表明:在400℃进行共裂解,液相产物平均收率约为90%,所得液相石油烃C数分布广,主要组分为链烷烃,其中直链烷烃所占比例44.03%。在聚烯烃塑料轻度裂解过程中部分热裂解产物返回共裂解,有利于裂解过程的传热,促进所得石油烃的轻质化且裂解过程中不会发生结焦反应。但共裂解液相产物中离心沉积物增多,主要组成为链烷烃,可作为裂解原料再次进行利用。     

粉煤灰共混废弃聚苯乙烯塑料裂解的研究

粉煤灰属于从燃煤烟气里回收的粉末,若未进行治理,则将在空气中产生污染,危害人们的健康和作物生长。将粉煤灰和废弃塑料共混后加热裂解,回收裂解产物,以气相色谱法检验裂解物。加热制度、裂解温度对裂解产物的回收率有较大影响,裂解温度为365℃时,液体成分中单体的含量最高为65.7%,催化裂解实验表明,粉煤灰用量超过总量的12%后,液体产物的收率在90.0%左右,再增加粉煤灰用量时液体产物收率的增量不明显。粉煤灰属于多孔材料,具有很大的比表面,与固体碱添加物相比,催化性能好,热解生成的苯乙烯产量更大,粉煤灰共混废弃聚苯乙烯塑料裂解法利用了资源,减少了污染。     

几种化工新技术的开发动态和应用前景

综述了以重质油催化裂解的工艺进展；茂金属催化剂在聚烯烃工业中的应用前景；太阳能薄膜电池，功能高分子及聚合物合金的发展趋势。     

废聚酯材料循环利用新方法

如何解决废弃塑料产生的"白色污染"难题,一直是全球科学家共同关注的热点.近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所开发出聚脂的可控聚合和高效解聚新方法,或将为这一难题找到可行的解决方案. 中科院青岛能源所王庆刚研究员带领的催化聚合与工程研究组发展了一种应用于内酯可控聚合和聚酯高效解聚的催化体系.催化剂采用无毒且生物相容性...     

催化剂孔道结构设计及孔内反应-扩散耦合模拟

采用硬球-拟颗粒(HS-PPM)耦合方法并结合简化的集总反应模型,模拟了碳四(C4)烯烃催化裂解过程中反应物和产物在孔道内的反应-扩散耦合过程,提出了一种多级孔道结构可控设计方法,实现了对孔隙率、孔径和孔体积占比等参数的独立量化调控,建立了包含三种不同孔径分布的催化剂孔道模型并定义了量化参数对反应-扩散耦合进行表征.结...     

催化热裂解工艺机遇及影响因素

分析了催化热裂解过程的反应机理及乙烯和丙烯形成的反应，乙烯和丙均可通过热裂解和催化裂解生成，讨论了影响乙烯，丙烯产率的因素：与USY和REY相比，使用ZSM－5催化剂能够提高乙烯，丙烯产率，磷改性ZRP－1经碱土金属改性后，可进一步提高乙烯和丙烯的产率，提高反应温度和降低剂油比，能够提高热裂解和催化裂解的比例，有利于乙烯产率的提高；增强蒸汽量能够减少焦炭产率，提高乙烯和丙烯产率。