一种以塑料为原料生产天然气的方法

本申请涉及一种以塑料为原料生产天然气的方法，属于天然气生产领域。

背景技术：

1、塑料是世界上用途最广泛的材料之一，在包装、生物医学设备、汽车和电子等行业中不可或缺。这主要是由于其生产成本低，拥有耐久性、低密度和耐腐蚀性等的优越性能。聚乙烯和聚丙烯是两种常用的塑料类型，占全球塑料消费量的57.3％。然而，由于塑料的化学惰性，大量的废弃塑料堆积在路地和海洋中导致严重的环境危机。目前，处理塑料垃圾最常见的方法之一是填埋。然而，由于塑料的化学惰性，大量的废弃塑料堆积在路地和海洋中导致严重的环境危机。鉴于机械回收的性能较差，化学回收被认为是最有前途的技术之一，它可以使废弃塑料升级变为有用的化学品。

2、天然气是全球基本能源之一，主要由ch4(70-90％)和少量的c2-c4碳氢化合物组成，可用于发电、供热、制氨和制氢。因此，有效地催化聚烯烃类塑料中弹性c-c键完全裂解为天然气具有重要意义。

3、针对目前关于聚烯烃类塑料化学升级过程中反应温度高、产物组成复杂等问题，亟需开发高效的反应体系。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种以塑料为原料生产天然气的方法，通过使用雷尼型催化剂，降低反应温度，并断裂全部碳碳键使其转化为以甲烷为主要气体成分的天然气，实现了废弃的的聚烯烃塑料在温和条件下制备天然气的变革性技术，同时该过程产生的天然气满足城市天然气管路的输送要求，具有重要的经济价值。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种以塑料为原料生产天然气的方法，在无溶剂体系下，将塑料与催化剂混合，在含有还原性气氛的密闭压力容器中反应，得到天然气；

3、所述催化剂为雷尼型催化剂。

4、可选地，所述无溶剂体系为反应体系内不添加任何溶剂。

5、可选地，所述雷尼型催化剂为raney ni。

6、可选地，所述雷尼型催化剂还包括负载双金属的雷尼型催化剂。

7、可选地，所述负载双金属的雷尼型催化剂选自raney ni-al、raney ni-mo、raneyni-sn、raney ni-fe或raney ni-cu中的至少一种。

8、可选地，所述雷尼型催化剂在使用前需要进行活化处理。

9、可选地，所述活化处理的具体操作为：

10、将雷尼型催化剂加入20wt％的氢氧化钠溶液在油浴中保持1h，用水洗涤至中性，得到可使用的雷尼型催化剂；

11、可选地，所述塑料为聚烯烃类塑料。

12、可选地，所述聚烯烃类塑料选自聚乙烯类塑料、聚丙烯类塑料中的至少一种。

13、具体的，所述聚乙烯类塑料来源于聚乙烯粉末、塑料袋中的至少一种；所述聚丙烯类塑料来源于聚丙烯粉末、聚丙烯颗粒、文件夹、外卖盒、口罩中的至少一种。

14、可选地，所述方法还包括催化剂的分离和再利用及还原性气体的分离和再利用。

15、可选地，所述催化剂的分离和再利用是通过离心的方式获得反应后的催化剂，并进一步循环使用。

16、可选地，所述催化剂的加入量为所述塑料质量的20％～70％。

17、可选地，所述催化剂的加入量为所述塑料质量的20％、30％、40％、 50％、70％中的任意值或两值之间的范围值。

18、可选地，所述催化剂的加入量为所述塑料质量的50％～70％。

19、可选地，所述还原性气氛为氢气气氛。

20、可选地，所述还原性气氛的压力为0.1～7mpa。

21、可选地，所述还原性气氛的压力选自0.1mpa、1mpa、2mpa、4mpa、 7mpa中的任意值或两值之间的范围值。

22、可选地，所述还原性气氛的压力为1～4mpa。

23、可选地，所述还原性气氛的压力为2～4mpa。

24、可选地，所述反应的温度为250～350℃。

25、可选地，所述反应的温度选自250℃、280℃、300℃、320℃、350℃中的任意值或两值之间的范围值。

26、可选地，所述反应的温度为280～350℃。

27、可选地，所述反应的温度为300～350℃。

28、可选地，所述反应的时间为0.05～25h。

29、可选地，所述反应的时间选自0.05h、0.5h、5h、10h、25h中的任意值或两值之间的范围值。

30、可选地，所述反应的时间为0.05～10h。

31、可选地，所述反应的时间为0.5～10h。

32、采用上述步骤将废弃聚烯烃类塑料在温和条件下直接催化转化制备天然气，其中天然气的碳产率可高达89％。该过程即解决了有塑料垃圾大量堆积造成的环境问题，有可以生产天然气，且生产的天然气满足天然气城市管道的输送要求。

33、本发明提供了一种利用聚烯烃类塑料生产天然气的方法，该过程环境友好、工艺简便、易于操作、处理效率高，得到了高纯度的生物质天然气。本发明设计和开发了一种高效的催化反应体系，可在较短时间内几乎全部断裂碳碳键，催化塑料转化直接制备天然气。实现塑料在温和条件下制备天然气的变革性技术，且产物天然气满足城市天然气管道的输送要求，为我国环境和经济的可持续发展提供重要保障，开辟了天然气生产的新路径。

34、本申请能产生的有益效果包括：

35、1)本申请所提供的方法，实现了将废塑料的升级循环，制备出的天然气可用于城市天然气管道运输，具有较大的经济价值。

36、2)本申请所提供的方法，使用的催化剂可离心分离并进一步循环使用，降低了制备工艺的成本

37、3)本申请所提供的方法，操作步骤简单，过程绿色无污染，是一条环境友好型工艺过程。

技术特征：

1.一种以塑料为原料生产天然气的方法，其特征在于，在无溶剂体系下，将塑料与催化剂混合，在含有还原性气氛的密闭压力容器中反应，得到天然气；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷尼型催化剂为raney ni。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷尼型催化剂为负载双金属的雷尼型催化剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述负载双金属的雷尼型催化剂选自raney ni-al、raney ni-mo、raney ni-sn、raney ni-fe或raney ni-cu中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塑料为聚烯烃类塑料；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括催化剂的分离和再利用及还原性气体的分离和再利用。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂的加入量为所述塑料质量的20％～70％；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原性气氛为氢气气氛；

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的温度为250～350℃；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应的时间为0.05～25h；

技术总结本申请公开了一种以塑料为原料生产天然气的方法，具体步骤为，在无溶剂体系下，将塑料与催化剂混合，在含有还原性气氛的密闭压力容器中反应I，得到天然气，其中所述催化剂为雷尼型催化剂。通过上述步骤制备得到的天然气的碳产率可达89.1％，该过程工艺简单，易于操作，可减少废弃塑料带来的环境污染，得到高纯度的天然气，开辟了天然气生产新路径。技术研发人员：路芳,陈佳丽,司晓勤受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/3/4