用于熱分解有機物的催化劑和方法以及制備這種催化劑的方法
【專利說明】用于熱分解有機物的催化劑和方法以及制備這種催化劑的方法
[0001 ] 本申請是基于申請日為2009年8月18日、申請號為200980132197.1、發明名稱為“用于熱分解有機物的催化劑和方法以及制備這種催化劑的方法”的申請所提交的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及用于有效地熱分解有機物的催化劑和方法，以及制備這種催化劑的方法，更詳細地說，涉及用于熱分解有機物的催化劑(該催化劑包含以氧化鈦為代表的某種無機氧化物，且包含具有預定的粒子特性的球狀顆粒)和使用這種催化劑熱分解有機物的方法，以及制備這種催化劑的方法。
【背景技術】
[0003]近年來，提出了用于熱分解廢塑料這類有機物的各種催化劑或方法。例如，已經提出了以下方法:將微粉末狀的氧化鈦燒結至粒徑2mm以上后，加工成具有適當的粒度分布，成為氧化鈦粒狀物，使用其作為廢塑料的熱分解催化劑。即，一邊使容器中流通載氣，一邊在該容器中在攪拌下加熱上述氧化鈦粒狀物和廢塑料片，將廢塑料熱分解、氣化、排出到容器外(專利文獻1)。
[0004]但是，由如上所述的方法得到的氧化鈦粒狀物不具備足夠的硬度，易磨耗、容易微粉化，因此，在如上所述的廢塑料的熱分解中，微粉化的氧化鈦與因熱分解而產生的氣體一起被損耗到容器外，因此，隨著時間的推移，熱分解效率下降，進而，伴隨著氧化鈦粒狀物的微粉化，其粒度分布發生變化，由這方面來看，存在廢塑料的熱分解效率下降的問題。
[0005]如果在用于從反應容器排出熱分解氣體的管道上安裝過濾器時，則能夠回收微粉化的氧化鈦(專利文獻2)，但是過濾器容易發生堵塞，廢塑料的熱分解效率隨時間而下降。另一方面，為了避免氧化鈦的微粉化，即使只使用粒徑大的氧化鈦顆粒，則廢塑料的熱分解效率會變差。
[0006]因此，為了解決這些問題，提出了將氧化鈦溶膠干燥、焙燒，將其粉碎后，實施邊緣加工，以兼顧磨耗性和分解性能的方法(專利文獻3)。根據該方法，可以消除上述問題，但是仍然存在由于邊緣加工而產生的微粉處理的問題。即，存在難以進行微粉的再利用的問題。
[0007]專利文獻1:日本特開2005-306697號公報專利文獻2:日本特開2002-363337號公報
專利文獻3:日本特開2005-307007號公報。
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題本發明是在用于將含有廢塑料的各種有機物在催化劑的存在下加熱分解的催化劑或方法中為解決上述問題而完成的，其目的是提供有機物的熱分解催化劑和使用這種催化劑熱分解有機物的方法，以及制備這種熱分解催化劑的方法，所述熱分解催化劑對有機物的熱分解效率顯著提高，而且將由該熱分解催化劑的微粉化引起的損失抑制到最小限度。
[0009]解決課題的手段
根據本發明，提供一種用于熱分解有機物的催化劑，其特征在于，包含選自氧化鈦、鈦/鈮復合氧化物、鈦/硅復合氧化物、選自硅和鎢的至少1種與鈦的復合氧化物、選自硅和鉬的至少1種與鈦的復合氧化物、鈦/鋁復合氧化物、氧化鋯、鈦/鋯復合氧化物以及含鈦的鈣鈦礦化合物中的至少1種無機氧化物，且包含粒徑為0.1?1.2mm的范圍、孔隙容積為0.1?0.3mL/g的范圍、振實密度為1.05?1.4g/mL的范圍、磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒。
[0010]以下，在本發明中，只要沒有特殊說明，將上述的選自氧化鈦、鈦/鈮復合氧化物、鈦/硅復合氧化物、選自硅和鎢的至少1種與鈦的復合氧化物、選自硅和鉬的至少1種與鈦的復合氧化物、鈦/鋁復合氧化物、氧化鋯、鈦/鋯復合氧化物以及含鈦的鈣鈦礦化合物中的至少1種無機氧化物簡稱為“(上述或前述)無機氧化物”。
[0011]優選地，本發明的用于熱分解有機物的催化劑是包含上述無機氧化物的顆粒的用于熱分解有機物的催化劑，上述無機氧化物的顆粒是通過將該無機氧化物的粉碎物在選自二氧化鈦溶膠、硅溶膠、氧化鋁溶膠和氧化鋯溶膠的至少1種溶膠的存在下進行攪拌造粒，制成球狀顆粒后，在400?850°C范圍的溫度下焙燒，篩分而得到的粒徑為0.1?1.2mm的范圍、孔隙容積為0.1?0.3mL/g的范圍、振實密度為1.05?1.4g/mL的范圍、磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒。
[0012]特別優選地，本發明的用于熱分解有機物的催化劑是包含上述無機氧化物的顆粒的用于與有機物一起一邊攪拌一邊加熱，將該有機物熱分解并氣化的催化劑，上述無機氧化物的顆粒是通過將該無機氧化物的粉碎物在選自二氧化鈦溶膠、硅溶膠、氧化鋁溶膠和氧化鋯溶膠的至少1種溶膠的存在下進行攪拌造粒，制成球狀顆粒后，在400?850°C范圍的溫度下焙燒，篩分而得到的粒徑為0.1?1.2mm的范圍、孔隙容積為0.1?0.3mL/g的范圍、振實密度為1.05?1.4g/mL的范圍、磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒。
[0013]另外，根據本發明，提供一種用于熱分解有機物的方法，其特征在于，將有機物與上述催化劑一起一邊攪拌一邊加熱，進行熱分解并氣化。
[0014]優選地，本發明的用于熱分解有機物的方法為將有機物與催化劑一起一邊攪拌一邊加熱，進行熱分解并氣化，其中，該催化劑包含上述無機氧化物的顆粒，該無機氧化物的顆粒是通過將該無機氧化物的粉碎物在選自二氧化鈦溶膠、硅溶膠、氧化鋁溶膠和氧化鋯溶膠的至少1種溶膠的存在下進行攪拌造粒，制成球狀顆粒后，在400?850°C范圍的溫度下焙燒，篩分而得到的粒徑為0.1?1.2mm的范圍、孔隙容積為0.1?0.3mL/g的范圍、振實密度為1.05?1.4g/mL的范圍、磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒。
[0015]進而，根據本發明，提供制備用于熱分解有機物的催化劑的方法，該催化劑包含孔隙容積為0.1?0.3mL/g的范圍、振實密度為1.05?1.4g/mL的范圍、磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒，該方法的特征在于，將上述無機氧化物的粉碎物在選自二氧化鈦溶膠、硅溶膠、氧化鋁溶膠和氧化鋯溶膠的至少1種溶膠的存在下進行攪拌造粒，制成球狀顆粒后，在400?850°C范圍的溫度下焙燒，然后，通過篩分，使得粒徑在0.1?1.2_的范圍。
[0016]發明效果
本發明的用于熱分解有機物的催化劑包含上述無機氧化物，且包含粒徑、孔隙容積及振實密度在上述范圍的磨耗率為2重量％以下的球狀顆粒，因此，當將該催化劑與有機物一起一邊攪拌一邊加熱，熱分解該有機物時，該催化劑的流動性好，不易發生微粉化，磨耗被抑制到最小限度，因此，該催化劑長期穩定，能夠有效地熱分解有機物。
【附圖說明】
[0017]圖1是顯示用于評價本發明催化劑的催化活性的裝置構成的一部分截面圖。
[0018]圖2是顯示用于測定催化劑的摩耗率的裝置的圖。
[0019]符號說明 1…反應容器
2…廢塑料片投入口 3…載氣 4…載氣管 5…熱分解催化劑 6…廢塑料片 7…攪拌機 8…加熱裝置。
【具體實施方式】
[0020]本發明的用于熱分解有機物的催化劑包含選自如下的至少1種無機氧化物:氧化鈦、鈦/鈮復合氧化物、鈦/硅復合氧化物、選自硅和鎢的至少1種與鈦的復合氧化物、選自硅和鉬的至少1種與鈦的復合氧化物、鈦/鋁復合氧化物、氧化鋯、鈦/鋯復合氧化物以及含鈦的鈣鈦礦化合物。
[0021]在本發明中，這些無機氧化物全部是如已經眾所周知的，具有光催化活性。以氧化鈦為代表的具有光催化活性的無機氧化物通過接受在該帶隙以上的光能而被激發，釋放電子，結果，其具有光催化活性，代表性地，具有強氧化作用。這種具有