廢塑料資源化利用技術(shù)進(jìn)展

閉賢鳳

摘? 要：廢塑料產(chǎn)生量日益增多，污染環(huán)境問題突出，資源浪費(fèi)。對廢塑料資源化備受關(guān)注，文章重點闡述了化學(xué)法在廢塑料回收再利用的研究進(jìn)展和實例應(yīng)用，分析廢塑料常見的處理與再利用技術(shù)的特點，并提出今后的應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：廢塑料;回收利用;物理再生;化學(xué)回收

中圖分類號：X705? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

塑料具有抗腐蝕能力強(qiáng)、耐用、防水、質(zhì)輕、易塑性、穩(wěn)定性等優(yōu)異特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪?。塑料在給人們帶來很多便利，隨之塑料廢棄物逐漸增加，同時也伴隨環(huán)境污染的發(fā)生。由于塑料無法自然降解性，被認(rèn)為是目前最難降解的物質(zhì)之一。聯(lián)合國環(huán)境數(shù)據(jù)顯示，世界目前的廢塑料已高達(dá)49億噸，僅9%得到回收利用，而我國是塑料生產(chǎn)和使用大國，每年通過不同渠道回收再生利用的僅占13.9%[1]。傳統(tǒng)的填埋方式已經(jīng)解決不了目前大量的廢塑料，且會污染土壤環(huán)境。因此，廢塑料的回收資源化利用在當(dāng)今社會越來越受到重視。本文主要陳述近年來采用化學(xué)方法在廢塑料回收再利用的研究進(jìn)展和實例應(yīng)用，分析廢塑料常見的處理與再利用技術(shù)的特點。

2 廢塑料的再生利用方法

近年來在廢塑料研究和應(yīng)用領(lǐng)域上采用了幾種化學(xué)方法，實現(xiàn)廢塑料減量化、資源化。通過不同的方法，得到成分單體再聚合生成新的塑料或氣體燃料或者液體油。主要有醇解法、裂解產(chǎn)氣產(chǎn)油、催化制氫和熱能回收等方法。

2.1 醇解法

醇解法的基本原理是利用不同的醇解劑，將廢塑料與醇解劑混合攪拌后，在一定的條件下經(jīng)過一系列的醇解、酯化和聚合后，得到含有羥基的低分子聚合物和聚酯類的副產(chǎn)物，同時過量的醇解劑經(jīng)過處理后回收再利用。圖1為塑料醇解的工藝流程。

目前國內(nèi)外均有在應(yīng)用醇解技術(shù)進(jìn)行廢塑料回收單體。美國 Dupont 公司采用乙二醇醇解法工藝：將過量乙二醇、聚酯和催化劑混合后，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，得到純度較高單體對苯二甲酸乙二醇酯，過量的乙二醇經(jīng)再次加工處理后循環(huán)使用[2]。江蘇省南通市啟東某個化工廠將聚氨酯類廢料、PET、PTA 回料、己二酸等與多種小分子多元醇混合，在150-250℃、常壓、催化劑的作用下進(jìn)行醇解、酯化、縮聚反應(yīng)，得到聚醚多元醇、酯和胺類產(chǎn)品，多余的醇解劑經(jīng)精制后可回收利用。廣東省某資源再生公司采用乙二醇等醇解劑將冰箱廢泡沫分解成聚醚，然后再將聚醚注塑成新塑料產(chǎn)品。

2.2 裂解產(chǎn)氣產(chǎn)油

塑料的裂解是指在無氧或缺氧的環(huán)境中，通過高溫加熱，使塑料分子中C-C鍵以及C-H鍵斷裂，裂化為小分子烴類，得到的產(chǎn)物可分為熱解氣和熱解油，大致的工藝流程如圖2所示。由于塑料的材質(zhì)不同，得到的熱解氣體和液體油比例也不一樣。聚苯乙烯（PS）在425℃條件下，熱解1h，可得到97wt.%的液體油[3];聚丙烯（PP）在700℃條件下熱解可得到49wt.%的氣體[4]。日本研發(fā)了一種催化劑催化廢塑料熱解油化的工藝方法（Kurata 法），使得聚苯乙烯塑料熱解油品中烷烴產(chǎn)率高達(dá)82.8%[5]。在研究領(lǐng)域上，我國研究者做了大量的工作，分別在不同熱解設(shè)備、熱解溫度、催化劑、熱解時間上進(jìn)行研究，均對廢塑料裂解產(chǎn)氣產(chǎn)油得到有效的指導(dǎo)作用[6]。因此，我國已開始在廢塑料煉油上廣泛應(yīng)用。廣東某能源科技有限公司采用低溫?zé)峤夥?，將回收的PP、PE、PS等幾種廢塑料混合熱解制油，得到的裂解油經(jīng)過提取，餾出油蒸氣，分解出油分，油分冷凝為混合油，再經(jīng)沉淀過濾化學(xué)處理，混合油逐步凈化為初級柴油。若想得到更為精制的標(biāo)準(zhǔn)汽油，熱解得到的初級柴油經(jīng)特殊的催化劑裂解，裂解后得到的氣體組分在固定床中進(jìn)一步催化裂化，得到油品蒸汽;油品蒸汽進(jìn)行分餾，分別收集汽油、柴油餾分;汽油、柴油餾分分別進(jìn)行精制，得到的油品質(zhì)量好，透明度高，含碳量低，屬于無鉛汽油，可達(dá)到國標(biāo)93#汽油標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 熱能回收

廢塑料的成分主要由C、H兩種元素組成，含量約占95%，燃燒后釋放大量的熱值，熱值與燃油幾乎持平，利用熱能回收法可高效獲取其中的能量。不同廢塑料間、塑料與其他廢棄物的共混熱解研究也較為廣泛。劉義彬等研究了幾種常見塑料經(jīng)行混合熱解，結(jié)果表明不同材質(zhì)的塑料之間會產(chǎn)生熱解的促進(jìn)或抑制：當(dāng)PE與PP混合熱解時可有效加快熱解進(jìn)度，能量也相應(yīng)加大，而PE和PP混合熱解時會抑制熱解[7]。崔麗萍等研究了黃陵二號煤礦煤（HL煤）和聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS不同配比混合進(jìn)行熱解，HL煤與PP、PE在5%的配比時有較好的協(xié)同熱解效果[8]。趙宇等研究了稻草與廢塑料熱解，結(jié)果表明，稻草熱解過程中添加少量廢塑料可以增加氣體產(chǎn)物的收率，并且隨著廢塑料添加比例的增加，CH4與不飽和烴的含量有所增加[9]。某些企業(yè)采用廢塑料的高熱值，與低熱值的固體廢物如污泥，混合熱解，得到的熱解氣經(jīng)燃燒后，一部分熱量煙氣用來維持設(shè)備運(yùn)營，另一部分用來產(chǎn)生蒸汽發(fā)電或提供給周邊企業(yè);產(chǎn)生的炭渣送往發(fā)電廠使用。工藝流程如圖3所示。

3 結(jié)束語

廢塑料醇解、裂解、熱能回收，可實現(xiàn)廢塑料資源化再利用的目標(biāo)，均得到社會的認(rèn)可，但均伴隨著二次污染物的產(chǎn)生。因此，在實際生產(chǎn)過程，企業(yè)必須采取一定的環(huán)保措施，使得污染物能達(dá)到或嚴(yán)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合來說，從減量化、可持續(xù)發(fā)展和資源高值化利用角度，廢塑料采用化學(xué)方法實現(xiàn)資源再利用是可以推廣應(yīng)用的。

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