廢舊塑料的熱解-新-展示頁(yè)
2025-07-01 00:11本頁(yè)面
【正文】 劑為廣大學(xué)者所重視。近年來(lái)，隨著大量現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)在催化劑研究上的應(yīng)用和新型催化材料的出現(xiàn)，催化劑工業(yè)得到了很大發(fā)展?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)和煉油工業(yè)的生產(chǎn)，百分之八十以上都使用催化過(guò)程。催化熱解如能夠解決熔融物的凈化及反應(yīng)殘?jiān)c催化劑的分離問(wèn)題，則將具有很大的發(fā)展?jié)摿?。一段法工藝由于催化劑用量大且不易回收利用，推廣應(yīng)用受到限制。比較上述幾種方法有以下特點(diǎn)：（1）從反應(yīng)溫度看，熱裂解最高，催化熱解最低，熱解催化改質(zhì)居中；（2）從反應(yīng)速率看，催化熱解最快，熱解催化改質(zhì)居中，熱裂解最慢；（3）從燃料油品種看，熱解催化改質(zhì)最好，催化熱解次之，熱裂解最差；（4）從能耗看，催化熱解最低，熱裂解居中，熱解催化改質(zhì)最高。為提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，可在熱解階段加入少量催化劑，從而形成催化熱解催化改質(zhì)的復(fù)合二段法工藝，與一段法工藝相比，二段法中用于催化改質(zhì)的催化劑可以很好的再生利用。由于該法是將廢塑料熱解后，再對(duì)熱解氣進(jìn)行催化改質(zhì)，所以又稱為二段法工藝。廢塑料經(jīng)過(guò)熱解后得到的液體燃料是沸點(diǎn)較寬的烴類物質(zhì)，其中汽油、柴油等輕質(zhì)餾分含量不高且品質(zhì)低，若要提高汽油的辛烷值，則需提高異鏈烷烴、環(huán)烷烴和總芳烴含量。該法所需設(shè)備主要有塑料切碎機(jī)、螺桿擠出機(jī)、催化熱解釜、分餾塔及控溫加熱裝置。由于催化熱解法是將催化劑與廢塑料混合在一起進(jìn)行加熱，熱裂解與催化裂解反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，所以又稱為一段法工藝。通常所用的催化劑有固體硅酸鋁、分子篩，它們都屬于固體酸催化劑，在反應(yīng)過(guò)程中能夠提供質(zhì)子氫，使反應(yīng)伴隨氫轉(zhuǎn)移過(guò)程，從而具有異構(gòu)化功能。由于該方法難以得到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的油品，目前已較少使用。廢聚乙烯塑料熱裂解的產(chǎn)物多為鏈烷烴或α烯烴，生產(chǎn)柴油餾分的反應(yīng)條件是475℃左右，低壓或常壓下，反應(yīng)時(shí)間4h左右。該方法裂解反應(yīng)溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，所得汽油辛烷值低，且含有大量烯烴，誘導(dǎo)期短。綜上所述，廢塑料熱解主要包括熱裂解法、催化熱裂解法、熱裂解催化改質(zhì)法，其中又有不同的工藝形式，如圖11所示。由于催化劑的使用增加了成本，而且催化劑容易積炭失活，而且催化劑本身不易回收。但這種方法存在明顯的缺陷，即能耗高、效率低、選擇性不強(qiáng)。即外界必須提供大于CC鍵能的能量，反應(yīng)才能順利進(jìn)行。溫度在400～600℃時(shí)，主要裂解產(chǎn)物為混合輕烴、石腦油、重油、煤油及蠟狀固體，PE、PP的裂解產(chǎn)物主要是燃料氣和燃料油，PS熱解產(chǎn)物主要是苯乙烯單體。大多數(shù)塑料的裂解兩者兼而有之，屬于中間型，但在合適的溫度、壓力、催化劑條件下，能使其中某些特定數(shù)目鏈長(zhǎng)的產(chǎn)物大大增加，從而獲得有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物，如汽油、柴油等。這類塑料有α甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，它們幾乎100％地裂解成單體。按照大分子內(nèi)鍵斷裂位置的不同，可將熱解分為解聚反應(yīng)型、隨機(jī)裂解型和中間型。廢舊塑料的熱解廢塑料熱解是將已清楚雜質(zhì)的塑料置于無(wú)氧或者低氧的密封容器中加熱，使其裂解為低分子化合物。其基本原理是將塑料制品中的高聚物進(jìn)行徹底的大分子裂解，使其回到低分子量狀態(tài)或單體態(tài)。解聚反應(yīng)型塑料受熱裂解時(shí)聚合物發(fā)生解離，生成單體，主要切斷了單分子之間的化學(xué)鍵。隨機(jī)裂解型塑料受熱時(shí)分子內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂是隨機(jī)的，產(chǎn)生一定數(shù)目的碳原子和氫原子結(jié)合的的分子化合物，這類塑料有聚乙烯、聚丙烯等。裂解所要求的溫度取決于塑料的種類及回收的目的產(chǎn)物，溫度超過(guò)600℃，熱解的主要產(chǎn)物是混合燃料氣，如CHC2H4等輕烴。熱解反應(yīng)主要表現(xiàn)為CC鍵的斷裂，同時(shí)伴有CH鍵斷裂，熱效應(yīng)為吸熱過(guò)程。因此，早期的塑料熱解方法均為簡(jiǎn)單的熱裂解，即單純通過(guò)加熱，使廢塑料發(fā)生裂解。因此人們迅速開(kāi)發(fā)出了催化裂解法，在熱解階段假如催化劑，不但可以降低反應(yīng)所需的活化能、提高效率，而且可以提高產(chǎn)物的選擇性，相對(duì)于高溫?zé)峤庥兄黠@的優(yōu)勢(shì)。之后人們又開(kāi)發(fā)出了熱裂解催化改質(zhì)工藝，使得催化熱解工藝得到進(jìn)一步的完善。一、廢塑料熱裂解的分類1熱裂解熱裂解法是最簡(jiǎn)單的塑料裂解方法，它通過(guò)提供熱能，克服塑料聚合物裂解所需的活化能，并產(chǎn)生以下三種反應(yīng)：（1）聚合物通過(guò)解聚生成單體；（2）聚合物分子鏈無(wú)規(guī)則斷裂，產(chǎn)生低分子化合物；（3）通過(guò)消除取代基或官能團(tuán)產(chǎn)生小分子，伴隨有不飽和化合物的產(chǎn)生和聚合物交聯(lián)乃至結(jié)焦。所得柴油凝點(diǎn)高，十六烷值低，含蠟量高。該法投資少、工藝簡(jiǎn)單，主要設(shè)備有熱解反應(yīng)釜、分餾塔、加熱控溫裝置和進(jìn)料裝置。2催化熱解在一定溫度、壓力、催化劑存在條件下，廢塑料發(fā)生裂解、氫轉(zhuǎn)移、縮合等特征反應(yīng)，得到相對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)的產(chǎn)物的方法[24]。由于此反應(yīng)過(guò)程中大量焦炭沉積于催化劑表面，使沉積失活，因此催化劑的再生與剩余催化劑的回收比較困難。該方法以催化裂解為主，反應(yīng)速率快、能耗低，油品中異構(gòu)化、芳烴化產(chǎn)物較多。3熱解催化改質(zhì)法此法是將廢塑料先進(jìn)行高溫?zé)峤?，產(chǎn)生的高溫?zé)峤鈿饨?jīng)過(guò)催化劑作用，得到品質(zhì)較高的油品，類似于石油煉制中的裂解催化重整過(guò)程。采用催化改質(zhì)法可以達(dá)到改善油品品種的目的。該方法多用于處理混合廢塑料，操作靈活、運(yùn)行費(fèi)用較低。該方法所用的主要設(shè)備有塑料切碎機(jī)、螺桿擠出機(jī)、熱解釜、催化反應(yīng)器、分餾塔等。另外，二段法工藝較為成熟，應(yīng)用廣泛。熱裂解處理混合廢塑料所得油品蠟含量高、質(zhì)量差，但若采取此法處理廢聚乙烯可得高質(zhì)量的蠟，經(jīng)濟(jì)效益也比較可觀。二、廢塑料熱解催化劑催化是化學(xué)工業(yè)的支柱?；瘜W(xué)工業(yè)在綜合
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