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熱裂解:“白色污染”產生“綠色效益”

日期:2019-10-15關閉
摘要:

“白色污染”,是人們對塑料垃圾污染環境的一種形象稱謂,是用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各類生活塑料制品造成的污染。

對于廢舊塑料,人們通常的處理辦法是土埋和焚燒。土埋浪費大量的土地,焚燒則會產生大量的二氧化碳及其他對環境有害的氮、硫、磷、鹵素等化合物,助長了溫室效應和酸雨的形成。為了保護環境,保護人類賴以生存的家園,科技人員知難而進,另辟蹊徑向白色污染開戰,一些新型廢棄塑料的處理方法應運而生。通過熱裂解廢棄塑料來制取各種有用物質與能源的處理方法便是其中的佼佼者。

塑料裂解制蠟

塑料裂解制取蠟,首先要將廢棄的塑料在適當的溫度下加熱使其熔化為低分子的流體物,然后再將去除雜質的低分子流體物進一步加熱裂解并將裂解蒸出物分餾,得到有用的固體蠟。

處理廢塑料的工藝方法主要包括熱熔、裂解和分餾三道工序,所處理的廢塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酯等。為了便于控制各工序的工藝條件與產品的規范,應對廢塑料先分類并分別進行處理。

在處理廢塑料的工藝方法中,熱熔工序是在熱熔爐內進行的,熱熔溫度因塑料的種類不同而異,一般為200~600℃。廢塑料經熱熔后成為低分子流體物,經熱熔并除去塑料雜質后的低分子流體物在裂解釜中進一步加熱裂解,裂解溫度也因廢塑料的種類不同而異,一般為600~800℃。分餾工序是利用分餾器來進行的,裂解蒸出物經分餾后可得到液體溶劑或固體蠟。冷凝溫度可根據溶劑的種類和對產品規格的要求來進行選擇和控制,一般可分為100℃以下,100~300℃和300~500℃3個冷凝溫度區間。分餾后所得到的液體溶劑可根據其具體用途加以復制。

塑料裂解提取汽柴油

研究者一致認為,利用廢塑料生產汽油、柴油是一種較好的回收塑料的方法。自上世紀70年代至今,科研人員付出了大量的精力進行利用廢舊塑料生產汽、柴油的研究。僅我國這方面的專利就有100多個。

廢塑料低成本高收率煉油法是其中一種重要的煉制技術。這種技術是將回收的廢聚乙烯、廢聚丙烯、廢聚苯烯、廢聚酯等廢塑料加入適量的廢機油或是由煉出的減壓餾分、重油,在焦化釜中常壓下進行焦化裂解,將裂解出的油氣引入分餾塔,分餾出輕質油。廢塑料與加入其中的廢機油或石油煉出的減壓餾分、重油的最佳重量比為2:1。

塑料油
與現有的技術相比,處理廢塑料的工藝方法簡單易行,不需要催化劑,而且成本較低。由于可加入的廢機油本身也參加裂解,因此廢塑料與廢機油等的重量比要求不嚴格;設備投資少,煉出的輕質油收率高,可以達到物料總重量的90%左右。

塑料裂解制取高級α-烯烴

高級α-烯烴是一種重要的化工原料,可用于生產可生物降解的高效表面活性劑以及合成α-烯烴潤滑油、增塑劑、礦石浮選劑等等。

目前生產高級α-烯烴的工業方法主要有乙烯聚合法和石蠟裂解法兩種。而塑料裂解制取高級α-烯烴是一種新型方法。它既提供了一種廢塑料的高價值處理方法,以徹底解決一部分“白色污染”的危害,變廢為寶,同時也為α高級烯烴的生產開辟了一條新的途徑。

通用塑料主要以聚乙烯和聚丙烯等塑料為主。根據高分子材料的裂解原理,分子量越高越不穩定,因而高分子的塑料比低分子的石蠟更容易裂解,裂解得更完全,殘留物極小,裂解的工藝更簡單容易控制。

為了防止支鏈化芳結構,塑料生產高級α-烯烴的工藝要求停留時間短、烴分壓低。因此其主要工藝的方案為:先將廢棄的聚乙烯和聚丙烯塑料在200℃左右加熱溶解,溶液為少量的高級α-烯烴,溶解后導入催化裂解爐,釜內溫度為400~500℃,并在釜底通入適量的水蒸氣,一方面起到攪拌的作用,一方面可以降解α-烯烴的分壓,使廢塑料溶液充分裂解汽化,氣體在釜內催化劑的作用下進一步的裂解,轉化為C1~C18的高級α-烯烴。裂解氣迅速導出后經過急冷、分餾、冷卻后得到液態的高級α-烯烴。分餾后的殘余液送回溶解釜作溶劑用,不凝氣體壓縮后作燃料存儲。

上述三種方法以塑料為原料,來源廣,成本低,也徹底解決了大部分的白色污染,社會環保價值高,且全封閉生產,生產過程無有害廢棄物的排放,是一項綠色工程。

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