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废塑料资源化利用技术进展

发布时间:2019-09-28 18:22:55? 文章来源:/? 作者:向编辑? 阅读:次


闭贤凤

摘要:废塑料产生量日益增多,污染环境问题突出,资源浪费。对废塑料资源化备受关注,文章重点阐述了化学法在废塑料回收再利用的研究进展和实例应用,分析废塑料常见的处理与再利用技术的特点,并提出今后的应用方向。

关键词:废塑料;回收利用;物理再生;化学回收

中图分类号:X705文献标志码:A文章编号:2095-2945(2019)23-0156-02

Abstract: The production of waste plastics is increasing day by day, the environmental pollution problem is prominent, and the resources are wasted. More and more attention has been paid to the recycling of waste plastics. This paper focuses on the research progress and practical application of chemical method in the recovery and reuse of waste plastics, analyzes the characteristics of common treatment and reuse technologies of waste plastics, and puts forward the application direction in the future.

Keywords: waste plastic; recycling; physical regeneration; chemical recycling

1 概述

塑料具有抗腐蚀能力强、耐用、防水、质轻、易塑性、稳定性等优异特性,被广泛应用于工业和人们日常生活中。塑料在给人们带来很多便利,随之塑料废弃物逐渐增加,同时也伴随环境污染的发生。由于塑料无法自然降解性,被认为是目前最难降解的物质之一。联合国环境数据显示,世界目前的废塑料已高达49亿吨,仅9%得到回收利用,而我国是塑料生产和使用大国,每年通过不同渠道回收再生利用的仅占13.9%[1]。传统的填埋方式已经解决不了目前大量的废塑料,且会污染土壤环境。因此,废塑料的回收资源化利用在当今社会越来越受到重视。本文主要陈述近年来采用化学方法在废塑料回收再利用的研究进展和实例应用,分析废塑料常见的处理与再利用技术的特点。

2 废塑料的再生利用方法

近年来在废塑料研究和应用领域上采用了几种化学方法,实现废塑料减量化、资源化。通过不同的方法,得到成分单体再聚合生成新的塑料或气体燃料或者液体油。主要有醇解法、裂解产气产油、催化制氢和热能回收等方法。

2.1 醇解法

醇解法的基本原理是利用不同的醇解剂,将废塑料与醇解剂混合搅拌后,在一定的条件下经过一系列的醇解、酯化和聚合后,得到含有羟基的低分子聚合物和聚酯类的副产物,同时过量的醇解剂经过处理后回收再利用。图1为塑料醇解的工艺流程。

目前国内外均有在应用醇解技术进行废塑料回收单体。美国 Dupont 公司采用乙二醇醇解法工艺:将过量乙二醇、聚酯和催化剂混合后,在一定条件下发生反应,得到纯度较高单体对苯二甲酸乙二醇酯,过量的乙二醇经再次加工处理后循环使用[2]。江苏省南通市启东某个化工厂将聚氨酯类废料、PET、PTA 回料、己二酸等与多种小分子多元醇混合,在150-250℃、常压、催化剂的作用下进行醇解、酯化、缩聚反应,得到聚醚多元醇、酯和胺类产品,多余的醇解剂经精制后可回收利用。广东省某资源再生公司采用乙二醇等醇解剂将冰箱废泡沫分解成聚醚,然后再将聚醚注塑成新塑料产品。

2.2 裂解产气产油

塑料的裂解是指在无氧或缺氧的环境中,通过高温加热,使塑料分子中C-C键以及C-H键断裂,裂化为小分子烃类,得到的产物可分为热解气和热解油,大致的工艺流程如图2所示。由于塑料的材质不同,得到的热解气体和液体油比例也不一样。聚苯乙烯(PS)在425℃条件下,热解1h,可得到97wt.%的液体油[3];聚丙烯(PP)在700℃条件下热解可得到49wt.%的气体[4]。日本研发了一种催化剂催化废塑料热解油化的工艺方法(Kurata 法),使得聚苯乙烯塑料热解油品中烷烃产率高达82.8%[5]。在研究领域上,我国研究者做了大量的工作,分别在不同热解设备、热解温度、催化剂、热解时间上进行研究,均对废塑料裂解产气产油得到有效的指导作用[6]。因此,我国已开始在废塑料炼油上广泛应用。广东某能源科技有限公司采用低温热解法,将回收的PP、PE、PS等几种废塑料混合热解制油,得到的裂解油经过提取,馏出油蒸气,分解出油分,油分冷凝为混合油,再经沉淀过滤化学处理,混合油逐步净化为初级柴油。若想得到更为精制的标准汽油,热解得到的初级柴油经特殊的催化剂裂解,裂解后得到的气体组分在固定床中进一步催化裂化,得到油品蒸汽;油品蒸汽进行分馏,分别收集汽油、柴油馏分;汽油、柴油馏分分别进行精制,得到的油品质量好,透明度高,含碳量低,属于无铅汽油,可达到国标93#汽油标准。

2.3 热能回收

废塑料的成分主要由C、H两种元素组成,含量约占95%,燃烧后释放大量的热值,热值与燃油几乎持平,利用热能回收法可高效获取其中的能量。不同废塑料间、塑料与其他废弃物的共混热解研究也较为广泛。刘义彬等研究了几种常见塑料经行混合热解,结果表明不同材质的塑料之间会产生热解的促进或抑制:当PE与PP混合热解时可有效加快热解进度,能量也相应加大,而PE和PP混合热解时会抑制热解[7]。崔丽萍等研究了黄陵二号煤矿煤(HL煤)和聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS不同配比混合进行热解,HL煤与PP、PE在5%的配比时有较好的协同热解效果[8]。赵宇等研究了稻草与废塑料热解,结果表明,稻草热解过程中添加少量废塑料可以增加气体产物的收率,并且随着废塑料添加比例的增加,CH4與不饱和烃的含量有所增加[9]。某些企业采用废塑料的高热值,与低热值的固体废物如污泥,混合热解,得到的热解气经燃烧后,一部分热量烟气用来维持设备运营,另一部分用来产生蒸汽发电或提供给周边企业;产生的炭渣送往发电厂使用。工艺流程如图3所示。

3 结束语

废塑料醇解、裂解、热能回收,可实现废塑料资源化再利用的目标,均得到社会的认可,但均伴随着二次污染物的产生。因此,在实际生产过程,企业必须采取一定的环保措施,使得污染物能达到或严于国家排放标准。综合来说,从减量化、可持续发展和资源高值化利用角度,废塑料采用化学方法实现资源再利用是可以推广应用的。

参考文献:

[1]全球塑料垃圾达49亿t热解处理技术成突破口[J].橡塑技术与装备,2019,5.

[2]Mans our S H, Ikladious N E. Depolymerizati of poly ( ethyleneterephthalate) wastes using 1, 4-butanediol and triethylene glycol[J].Polymer Testing,2002(21):497-505.

[3]Bagri, R., Williams, P. T. Catalytic pyrolysis of polyethylene. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2002,63(1):29-41.

[4]Kunwar, B. Cheng, H. N. Chandrashekaran, S. R., et al. Plastics to fuel: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016,54:421-428.

[5]张郑磊.废塑料热解-催化改质实验研究[D].保定:华北电力大学,2009.

[6]魏鑫嘉,刘博洋,王鸣,等.废塑料裂解及塑料油精制研究进展[J].工业催化,2019,27(2):31-34.

[7]刘义彬,马晓波,陈德珍.废塑料典型组分共热解特性及动力学分析[J].中国电机工程学报,2010,30(23):56-61.

[8]崔丽萍,蔡会武.黄陵煤与不同废塑料共热解特性研究[J].煤炭技术,2017,2:320-322.

[9]赵宇,金文英,金珊.稻草和廢塑料的热解性能研究[J].应用化工,2009,1:61-63.

本文来源:废塑料资源化利用技术进展:/lunwen/1006.html

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