我國(guó)廢舊塑料回收利用的現(xiàn)狀及前景分析
近年來,我國(guó)塑料工業(yè)已得到長(zhǎng)足的發(fā)展,塑料加工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)品種繁多、門類齊全的國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。但是,隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展,相應(yīng)的塑料廢棄物也逐年累積下來。由于塑料本身不能在自然條件下降解,因而逐年累積下來的廢舊塑料已經(jīng)形成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,即所說的“白色污染”。同時(shí),廢舊塑料仍然蘊(yùn)含著巨大的再生資源,“白色污染”的存在是有限地球資源的巨大浪費(fèi)。因此,廢舊塑料的回收利用,既是本世紀(jì)塑料工業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在,又是解決生態(tài)環(huán)境污染的重要舉措。本文綜合了我國(guó)近年在塑料回收利用方面的技術(shù)研究進(jìn)展和塑料回收利用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,分析了存在的問題,預(yù)測(cè)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展前景和方向。
1 國(guó)內(nèi)廢舊塑料回收利用技術(shù)研究現(xiàn)狀
在國(guó)外,“白色污染”已引起了從國(guó)民到政府、從生產(chǎn)商到學(xué)術(shù)屆的廣泛關(guān)注。尤其是在發(fā)達(dá)國(guó)家,在廢舊塑料的回收利用上投入了大量的人力、物力,進(jìn)行了大量的研究工作,取得了多方面進(jìn)展。在國(guó)內(nèi),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、生產(chǎn)廠商等都加入到研究的行列,在廢舊塑料的回收利用技術(shù)、工藝、設(shè)備等諸多方面都取得了一定的進(jìn)展。
廢舊塑料的回收利用技術(shù)方法主要可歸納為三類,即再生回收法、化學(xué)裂解回收法和焚燒回收能源法。國(guó)內(nèi)在這方面的技術(shù)研究主要集中在前兩類技術(shù)上。
1.1 再生利用技術(shù)
再生利用技術(shù)是指回收的塑料制品經(jīng)鑒別、分類、清洗、破碎或溶解、熔融后,直接加工成型,或經(jīng)過機(jī)械共混或化學(xué)改性,再加工成型。再生法有溶解再生法、熔融再生法及粉碎再生法等;其又有單純?cè)偕蛷?fù)合再生之分。單純?cè)偕轻槍?duì)來源于生產(chǎn)廠家、商業(yè)集散地等的品種單一、相對(duì)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(fù)合再生是針對(duì)那些品種不夠單一、由多種類別組成的廢舊塑料,其再生后的塑料性能不穩(wěn)定,一般用作制造垃圾袋、建筑填料、復(fù)合建筑材料、涂料、粘合劑等低檔制品,該類制品已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)等領(lǐng)域。但由于此類制品性能較差,產(chǎn)品附加值不高,科技人員逐漸把目光投向開發(fā)高附加值的技術(shù)上;瘜W(xué)改性回收技術(shù)則把廢舊塑料轉(zhuǎn)化成高附加值的其它有用材料,它是當(dāng)前廢舊塑料回收利用研究的熱門領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)再生技術(shù)的研究主要集中在這一方面,例如:河南周口農(nóng)膜廠在此方面已取得階段性成果,該廠將廢塑料經(jīng)過濾、精選、分級(jí)、破碎、改性造粒、吹膜等工序生產(chǎn)出農(nóng)用薄膜。
徐溢用廢聚苯乙烯泡沫塑料制備了改性建筑工業(yè)用膠粘劑,該膠粘劑產(chǎn)品應(yīng)用于木材、瓷磚、馬賽克和水泥等材料間粘結(jié),具有很好的粘結(jié)強(qiáng)度,并有很好的耐水性,可在建筑行業(yè)中廣泛應(yīng)用。
張松濱等按廢聚苯乙烯、溶劑、增塑劑、填料的質(zhì)量比等于(30~40):(50~60):(3~4):(l~2)的比例研制出了一種膠粘劑。該膠粘可適用于粘信封、書籍等;其粘玻璃效果也非常好,浸酸、堿48h后無脫膠現(xiàn)象。
張向和等用廢舊塑料,按廢塑料、混合溶劑、汽油、顏料+填料+助劑、改性樹脂、增韌增塑劑的質(zhì)量比等于(15~30):(50~60):適量:(0~45):(3~10):(0.5~5)的比例生產(chǎn)出了防銹防腐漆、各色熒光漆等高檔漆。其性能優(yōu)良、附著力好、抗沖擊力強(qiáng),成本約為正規(guī)同類涂料的一半,且設(shè)備簡(jiǎn)單。
安徽大學(xué)高分子材料研究所通過改性發(fā)泡等工序用聚烯烴塑料生產(chǎn)泡沫片和硬紙板材泡沫片用作旅游鞋、皮鞋和布鞋生產(chǎn)的原材料,硬紙板材則用作彈性地板的原料。
1.2化學(xué)回收法
化學(xué)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?qū)U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)。這方面的技術(shù)歐美國(guó)家已報(bào)導(dǎo)的有:日本富士循環(huán)公司開發(fā)的富士回收法、日本理化研究所開發(fā)的KURATA法、德國(guó)VEBA公司開發(fā)的VEBA法、英國(guó)BP公司開發(fā)的BP法等。我國(guó)在這方面的研究也取得了突出的成績(jī),例如:
鄭州市塑膠有限公司率先在國(guó)內(nèi)研究成功的廢舊塑料油化技術(shù),產(chǎn)品為70#汽油~10#輕質(zhì)柴油,并開發(fā)了生產(chǎn)能力為3~30t/a的五個(gè)系列的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。
北京麗坤化工廠以廢PE、PP、PS為原料,采用兩段法工藝在常壓催化條件下反應(yīng),生產(chǎn)出汽油、柴油,產(chǎn)率達(dá)75%。據(jù)了解,其工藝簡(jiǎn)單,連續(xù)生產(chǎn),投資少,生產(chǎn)費(fèi)用低。
成都開發(fā)出廢舊塑料裂解回收燃油技術(shù)及工藝設(shè)備,產(chǎn)品為90#汽油。
湯子強(qiáng)等對(duì)低溫煤焦油與廢塑料共熔油化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在Z-H型催化劑存在下,控制煤焦油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%~15%,恒溫回流溫度控制在300℃,反應(yīng)時(shí)間3h左右時(shí),轉(zhuǎn)化率超過85%,催化裂解后得到的汽油質(zhì)量有所提高,而且改善了生產(chǎn)中廢塑料的傳熱性能,減少了結(jié)焦現(xiàn)象。
張建榮等對(duì)廢塑料熱解回收燃料油和化學(xué)品進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:TiO2催化劑和ZnO催化劑結(jié)合使用可使產(chǎn)品附加值最高的有機(jī)相產(chǎn)品產(chǎn)率從19.2%增加到20.2%。當(dāng)這種聯(lián)合催化劑用碳酸銫促進(jìn)后,有機(jī)相產(chǎn)品產(chǎn)率又從20.2%提高到22.7%。由此條件下進(jìn)行裂解,催化性能由高到低為:固體堿、過渡金屬氯化物、固體酸。他對(duì)催化性能最佳的氯化鋇進(jìn)行了反應(yīng)條件的探索,發(fā)現(xiàn)在常壓、420℃、催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),得到的裂解液和苯乙烯收率最高,分別為90.0%和71.2%。
楊震等對(duì)聚烯烴類廢塑料的催化裂解研究表明:自制的含大孔徑分子篩選的NLG系列催化劑具有較好的催化性能,在裂解溫度430℃,催化溫度360℃情況下,熱分解油產(chǎn)率為87.5%,油品中汽油餾分達(dá)41.3%,辛烷值為88.3,該催化劑循環(huán)使用205余次后,仍保持著良好的催化性能。而將各種廢塑料混合后進(jìn)行熱分解,油品餾分保持在75%~80%,辛烷值81~88。
撫順石油學(xué)院研制出的FZ-W型廢塑料裂解催化劑,不僅成本低,活性強(qiáng),再生性強(qiáng),壽命長(zhǎng),還可抑制幾種不需要的副反應(yīng),使產(chǎn)品回收率達(dá)70%~81%。北京雙新技術(shù)交易公司科研人員,利用農(nóng)膜、塑料編織袋、食品袋、快餐盒、飲料瓶、泡沫等廢塑料生產(chǎn)汽油和柴油,經(jīng)國(guó)家級(jí)檢測(cè)中心檢測(cè),其產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于《GB484-89》中70號(hào)汽油標(biāo)準(zhǔn)和《GB252-87》中0號(hào)柴油標(biāo)準(zhǔn);且每1.43t原材料可生產(chǎn)汽、柴油1t(各占50%),轉(zhuǎn)化率為70%以上,生產(chǎn)成本僅1200~1400元/t。
中國(guó)科學(xué)院山西煤化所與江西西華化工公司合作,開發(fā)廢塑料制油技術(shù),1t混合廢塑料可生產(chǎn)560kg90號(hào)汽油、140kg0號(hào)柴油、50kg蠟、190kg裂解氣,煉制過程無二次污染。
席國(guó)喜等對(duì)廢聚苯乙烯催化裂解進(jìn)行的研究表明:廢聚苯乙烯在固體酸、堿和過渡金屬氯化物存在的條件下進(jìn)行裂解,催化性能由高到低為:固體堿、過渡金屬氯化物、固體酸。他對(duì)催化性能最佳的氯化鋇進(jìn)行了反應(yīng)中工藝參數(shù)的探索,發(fā)現(xiàn)在常壓420℃、催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),得到的裂解液和苯乙烯收率最高,分別為90.0%和71.2%。
另據(jù)報(bào)導(dǎo),我國(guó)已開發(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,總收率達(dá)85%~87%。
但在總體上,目前國(guó)內(nèi)乃至世界上在化學(xué)裂解法上都存在著相同的問題,即工藝及設(shè)備較復(fù)雜,回收成本高,經(jīng)濟(jì)效益差,在工業(yè)生產(chǎn)上的可行性較低等。
2 國(guó)內(nèi)廢塑料回收業(yè)現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)廢塑料回收業(yè)作為一新興產(chǎn)業(yè),已經(jīng)為我國(guó)廢舊塑料資源再生、治理“白色污染”、保護(hù)生態(tài)環(huán)境作出了一定的成績(jī)。突出的有:以浙江省東陽廢塑城為首的七大廢舊塑料集散地;大連、成都、重慶、沈陽、株洲、青島、邯鄲、張家口、北京、鄭州等地分別從日本、德國(guó)引進(jìn)了20余套熔融再生利用廢舊塑料生產(chǎn)裝置;山東省棗莊市山亭區(qū)桑村鎮(zhèn)用廢舊塑料制編織袋加工基地等。另外,還有各地塑料加工企業(yè)或引進(jìn)或開發(fā)的不同生產(chǎn)規(guī)模的各類廢舊塑料回收加工裝置等。這些廢舊塑料集散地、加工基地、回收加工裝置等已經(jīng)初步形成了我國(guó)的廢舊塑料加工業(yè),消耗掉相當(dāng)數(shù)量的“白色垃圾”。如山東省的桑村鎮(zhèn)塑料編織袋加工基地,擁有塑料顆粒加廠201家,塑料編織廠23家,形成了廢舊塑料的收購(gòu)、運(yùn)輸、加工、印刷一條龍,每年吃掉“白色垃圾”12萬t,年產(chǎn)編織袋5億條,年銷售額3.5億元。
但是,與國(guó)外廢舊塑料回收利用加工業(yè)相比,無論從技術(shù)、規(guī)模、回收率以及經(jīng)營(yíng)管理等各個(gè)方面,我國(guó)在總體上還是相對(duì)比較落后的。
例如:上世紀(jì)80年代末,美國(guó)的廢舊塑料回收率為9%,20世紀(jì)末達(dá)到35%以上;而我國(guó)上世紀(jì)80年代末約在5%左右,20世紀(jì)末仍不足20%。在一些重視能源回收利用的國(guó)家,其塑料回收率極高,如瑞典高達(dá)91%,其中78%用于能源回收;丹麥的回收率為85%,其中76%用于能源回收。德國(guó)、奧地利、瑞士、荷蘭、比利時(shí)等這些歐盟國(guó)家都有相當(dāng)高的回收利用率。
3 國(guó)內(nèi)廢舊塑料回收利用中的主要問題分析
(1)借鑒國(guó)外技術(shù)、專利,直接從事塑料回收利用應(yīng)用技術(shù)試驗(yàn)的研究較多,缺少逆著塑料合成路線探索塑料裂解機(jī)理的理論探索。沒有足夠的理論指導(dǎo),是我國(guó)廢舊塑料回收利用技術(shù)缺少根本性進(jìn)展的一大原因。
(2)國(guó)內(nèi)各地各單位在廢舊塑料回收利用技術(shù)研究一定程度上存在著重復(fù)性,總體上缺乏系統(tǒng)性。如:從事單一品種廢塑料回收技術(shù)研究的多,從事混合廢舊塑料研究的少;從事廢舊塑料再生或裂解技術(shù)研究的多,從事混合廢舊塑料分揀技術(shù)研究的少;從事廢舊塑料焚燒回收能源技術(shù)的少,從事廢舊塑料裂解催化劑研究的少;從事實(shí)驗(yàn)室技術(shù)試驗(yàn)的多,進(jìn)行配套工藝設(shè)備研究開發(fā)的少等。
(3)廢舊塑料回收利用技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用重視不夠,許多實(shí)驗(yàn)室成果并沒有及時(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
(4)對(duì)于污染最嚴(yán)重、收集最困難的居民家庭廢棄塑料的回收應(yīng)用技術(shù),沒有引起足夠的重視,沒能進(jìn)行技術(shù)研究,而這類廢棄塑料恰恰是污染最嚴(yán)重的。
(5)我國(guó)廢舊塑料回收加工業(yè)規(guī)模仍然相對(duì)較小,與我國(guó)這個(gè)塑料生產(chǎn)、消費(fèi)大國(guó)每年產(chǎn)生大量廢舊塑料的規(guī)模極不相稱,且簡(jiǎn)單加工的多,技術(shù)含量低。
(6)我國(guó)廢舊塑料引起的環(huán)境污染問題,沒有引起像歐美國(guó)家那樣的全社會(huì)的廣泛關(guān)注,國(guó)民環(huán)保意識(shí)不夠,國(guó)家重視不夠,環(huán)保立法不夠。
4 我國(guó)廢舊塑料回收利用加工業(yè)的前景和技術(shù)方向
4.1我國(guó)塑料回收利用行業(yè)的發(fā)展前景
伴隨著我國(guó)塑料工業(yè)的快速發(fā)展,廢舊塑料引起的“白色污染”問題已經(jīng)引起了國(guó)民的廣泛關(guān)注,我國(guó)每年新增的各種廢舊塑料垃圾在200t以上,而再生利用率不到20%。國(guó)家環(huán)保局已將治理“白色垃圾”列為21世紀(jì)環(huán)保領(lǐng)域的三大重點(diǎn)之一,并指出:必須強(qiáng)化管理,依靠科技進(jìn)步,搞好回收利用。廢舊塑料中蘊(yùn)含著豐富的能源及其它物質(zhì)資源。據(jù)預(yù)測(cè),如果每年將200萬t廢舊塑料的20%回收再利用,就可創(chuàng)利潤(rùn)70億元。我國(guó)輕工總會(huì)已將廢舊塑料回收利用作為塑料行業(yè)今后發(fā)展的一個(gè)重要方向,國(guó)家也會(huì)在融資、稅收等政策上予以大力支持。因此,廢舊塑料的回收利用大有可為。
4.2我國(guó)廢舊塑料回收利用技術(shù)的開發(fā)方向
廢舊塑料的回收利用技術(shù)應(yīng)該是全方位的。因此,針對(duì)國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)和技術(shù)現(xiàn)狀,系統(tǒng)地進(jìn)行技術(shù)研究和開發(fā),是廢舊塑料回收利用的技術(shù)發(fā)展方向。
(1)研究開發(fā)與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室技術(shù)相配套的廢舊塑料回收利用工藝及設(shè)備,使科技研究開發(fā)成果盡快地轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力。
(2)針對(duì)已有技術(shù)、設(shè)備普遍存在的生產(chǎn)及運(yùn)行成本過高、工藝條件復(fù)雜等問題,進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝,優(yōu)化工藝條件、降低投資及運(yùn)行成本,增加經(jīng)濟(jì)上的可行性。
(3)對(duì)廢舊塑料的回收利用技術(shù)要全面開發(fā),提高總體的回收率。其一,我們要加強(qiáng)對(duì)不易分揀的混合廢舊塑料的回收利用技術(shù)的開發(fā);其二,對(duì)不能采用化學(xué)回收和再生利用的混合廢舊塑料進(jìn)行能源的回收技術(shù)開發(fā)。
(4)爭(zhēng)取政府政策、立法、環(huán)保等多方面的支持,建立全國(guó)范圍內(nèi)的、涉及面廣的廢舊塑料回收分揀體系,為加工利用創(chuàng)造條件。
5 結(jié)束語
廢舊塑料所產(chǎn)生“白色垃圾”已造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,必須引起全社會(huì)的關(guān)注,進(jìn)行廢舊塑料回收利用技術(shù)的全面的開發(fā)研究,治理“白色污染”,刻不容緩。同時(shí),加快廢舊塑料的再資源化,其前景廣闊,大有可為。
參考文獻(xiàn)略
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