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        高商業(yè)附加值的塑料再生回收法

        2020-11-20 10:59:58

        在國外,“白色污染”已引起了從國民到政府、從生產(chǎn)商到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注且取得了多方面進(jìn)展;在國內,廢舊塑料回收利用技術(shù)起步較晚,但進(jìn)展迅速,許多高校、化工研究所、環(huán)保部門(mén)、生產(chǎn)廠(chǎng)商等都加入到研究行列。廢舊塑料的回收利用技術(shù)方法主要可歸納為三類(lèi),即再生回收法、化學(xué)裂解回收法和焚燒回收能源法。
        一、再生回收法
        再生回收利用技術(shù)是指回收的塑料制品經(jīng)鑒別、分類(lèi)、清洗、破碎或溶解、熔融后,直接加工成型,或經(jīng)過(guò)機械共混或化學(xué)改性,再加工成型。再生回收法有溶解再生回收法、熔融再生回收法及粉碎再生回收法等;其又有單純再生和復合再生之分。單純再生是針對來(lái)源于生產(chǎn)廠(chǎng)家、商業(yè)集散地等的品種單一、相對潔凈的邊角廢塑料熔融再生,再生的塑料及制品品質(zhì)較高;復合再生是針對那些品種不夠單一、由多種類(lèi)別組成的廢棄塑料,其再生后的塑料性能不穩定,一般用作制造垃圾袋、建筑填料、復合建筑材料、涂料、粘合劑等抵擋制品,該類(lèi)制品已廣泛應用于農業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域。但由于此類(lèi)制品性能較差,產(chǎn)品附加值不高,科技人員逐步把目光投向開(kāi)發(fā)高附加值的產(chǎn)品上。
        1. 直接回收再生
        塑料回收的初級階段由于成本較高,消費量較小,所以生產(chǎn)量不大,且人們對塑料性能要求較低。對廢塑料進(jìn)行清洗、分離和破碎等工序后就可作為新塑料的原料,可按一定比例加到新塑料中進(jìn)行循環(huán)利用或幾種混合加工成復合型塑料。
        如將一定配比的廢聚乙烯(PE)和廢聚苯乙烯(PS)、過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、多官能團單體混合均勻后在雙螺桿擠出機上進(jìn)行反應性共混擠出。擠出各段溫度均為200℃,螺桿轉速為120r/min,物料平均停留時(shí)間為2min,可得到一種再生PS/PE接枝共聚物塑料。復合再生雖然路線(xiàn)簡(jiǎn)單,但產(chǎn)品質(zhì)量較差,性質(zhì)不穩定,易變脆。目前,國內僅用于建筑填料、垃圾袋、雨具等低檔產(chǎn)品的生產(chǎn)。
        2. 改性再生
        改性就是根據不同廢塑料的特性加入不同的改性劑,使其轉化成高附加值的有用材料。按其改性原理的不同可分為物理改性和化學(xué)改性。
        1)物理改性。物理改性,即主要用物理方法使其改性,向廢塑料中加入一定溶劑和填料,提高一些通用廢塑料的機械性能,使其再生利用。如將廢舊聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯改性成再生粒子;把廢舊聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)研磨成粉末并進(jìn)行表面處理,填充到PVC制品中,可明顯提高PVC制品的拉伸強度等。我國在廢PS的物理改性方面研究較多,如將廢舊聚苯乙烯和溶劑配成溶液在家填料制成模型成型劑,也有用纖維做填料制成保溫材料等。


        2)化學(xué)改性?;瘜W(xué)改性是目前研究的熱門(mén)領(lǐng)域。如廢聚酯塑料與多元醇進(jìn)行醇解、縮聚反應,合成一種應用廣泛、性能優(yōu)良的1730聚酯絕緣漆;用PET廢塑料醇解產(chǎn)物與馬來(lái)酸酐、苯乙烯等進(jìn)行酯化再生的方法得到了優(yōu)良的UP樹(shù)脂,為PET廢料的處理和回收利用提供了一條新途徑;用丙烯酸和活性單體對廢舊聚苯乙烯進(jìn)行接枝改性,制備出有良好的柔韌性以及附著(zhù)力、機械性能和耐候性好的涂料;廢聚苯乙烯塑料與溶劑油、聚乙烯醇共混改性生產(chǎn)建筑密封劑,可用于門(mén)窗縫隙的密封;用廢塑料改性生成吸油劑,用于處理海上溢油事故等。

        二、化學(xué)裂解回收法

         

        化學(xué)裂解回收法是單一品種的廢舊塑料經(jīng)水解或醇解后制成單體或低分子量的多聚體,或將廢舊塑料(可以是某些品種的混合物)高溫裂解或催化裂解后制取化學(xué)品(如乙烯、丙烯、芳烴、焦油等)及液體燃料油(汽油、柴油、煤油等)。我國在這方面的研究也取得了突出的成績(jì),例如:國內研究成功的廢舊塑料油化技術(shù)、廢舊塑料裂解回收燃油技術(shù)等,另?yè)蟮?,我國已開(kāi)發(fā)出了一步法直接催化降解液化聚烯烴制取氣態(tài)烴油的工藝,總回收率達85%~87%。
        1. 熱分解法
        廢塑料經(jīng)分揀、破碎、熔融后進(jìn)入熱分解反應器內,將反應器升溫,廢塑料熔融為高粘度的液體,并在一定溫度下發(fā)生熱解,生成相對分子質(zhì)量較小的物質(zhì)。各種廢塑料的熱裂解溫度各不相同,但基本在350~500℃的范圍內。用此工藝處理廢塑料,既可以減輕環(huán)境污染,又可以回收汽油、柴油等油品,回收率可達80%以上,具有一定的現實(shí)意義。目前我國在塑料回收方面也多采用該技術(shù),即通過(guò)高溫裂解或催化裂解兩種方式來(lái)回收燃油(油、汽),但一般規模較小,而且在塑料裂解過(guò)程中,由于各種原因(如塑料受熱產(chǎn)生高粘度融化物難以輸送;塑料的導熱性差,達到熱分解溫度的時(shí)間長(cháng)等)造成能耗高、易碳化堵塞管道、工藝不易控制、處理時(shí)間長(cháng)等缺點(diǎn)。因此研究開(kāi)發(fā)環(huán)境良好的化學(xué)工藝過(guò)程是非常必要的。
        裂解廢塑料通常分為熱裂解和催化裂解。
        1)熱裂解。廢塑料的分離較為復雜,若將它們分離后再裂解,要花費一定的設備投資、能源和時(shí)間,回收成本較高。熱裂解一般是在反應器中使那些無(wú)法分選和污染的廢塑料加熱到其分解溫度(600~900℃)使其分解,吸收、凈化得到可利用分解物,主要利用廢塑料熱裂解溫度特性的差異采用分段熱裂解分離回收,其工藝流程如下:

        各種廢塑料都有自己的熱裂解溫度特性,對常見(jiàn)的廢塑料PVC、PE、PP、PS通常進(jìn)行分段熱裂解。通過(guò)控制熱裂解溫度,對廢塑料混合物進(jìn)行分段裂解。如在低溫階段對聚苯乙烯進(jìn)行熱裂解,可回收具有較高價(jià)值的苯乙烯單體的輕質(zhì)燃料油,高溫階段回收重質(zhì)燃料油。

         

        2)催化裂解。熱裂解反應溫度要求高,難以控制。為降低溫度,節約成本,提高產(chǎn)率,常使用催化劑催化裂解。廢塑料催化裂解制燃料油技術(shù)在世界范圍內已有成功的先例。我國在北京、西安、廣州等城市也建立了一些小規模的廢塑料油化工廠(chǎng),其工藝流程如下:

         

        廢塑料裂解催化劑的選擇是該技術(shù)的關(guān)鍵所在,下表為幾種塑料的裂解條件及主要產(chǎn)物:

         

        但在總體上,目前國內乃至于全世界在化學(xué)裂解上都存在著(zhù)相同的問(wèn)題,即工藝及設備較復雜,回收成本高,經(jīng)濟效益差,在工業(yè)生產(chǎn)上的可行性較低等。

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