塑料的熱解產(chǎn)物及工藝流程
隨著塑料制品消費量不斷增大，廢棄塑料也不斷增多。目前我國廢棄塑料主要為塑料薄膜、塑料絲及編織品、泡沫塑料、塑料包裝箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和農(nóng)用地膜等。另外，我國汽車用塑料年消費量已達40萬噸，電子電器及家電配套用塑料年消費量已達100多萬噸，這些產(chǎn)品報廢后成了廢塑料的重要來源之一。據(jù)了解，2004年國內(nèi)廢塑料已達約1100萬噸。這些廢塑料的存放、運輸、加工應(yīng)用及后處理若不得當(dāng)，勢必會破壞環(huán)境，危害百姓健康。下面介紹塑料的熱解。
一 熱解產(chǎn)物
塑料的品種除了熱塑性及熱固性二大類外，由其受熱分解后的產(chǎn)物又可分成解聚反應(yīng)型塑料和隨機分解型塑料，以及二者兼而有之的中間分解型塑料。
解聚反應(yīng)型塑料受熱分解時聚合物解離、分解成單體，主要是切斷了單體分子之間的結(jié)合鍵。這類塑料有聚氧化甲烯、聚a-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、四氟乙烯塑料等，它們幾乎100%的分解成單體。
隨機分解型塑料受熱分解時鏈的斷裂是隨機的，因此產(chǎn)生無一定數(shù)目的碳原子和氫原子結(jié)合的低分子化合物。這類塑料有聚乙烯、聚氯乙烯等。
大多數(shù)塑料的受熱分解，二者兼而有之。各種分解產(chǎn)物的比例，隨塑料的種類、分解的溫度而不同，一般溫度越高，氣態(tài)的（低級的）碳氫化合物的比例越高。由于產(chǎn)物組分復(fù)雜要分解出各種單個組分比較困難，一般只以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三類組分回收利用，此外，還有利用塑料的不完全燃燒回收炭黑的熱解類型。
塑料中含氯、氰基團的，熱分解產(chǎn)品中一般含HCl和HCN，而塑料制品中含硫較少，熱分解得到的油品含硫分也相應(yīng)較低下，是一種優(yōu)質(zhì)的低硫燃料油，為此，日本開發(fā)了廢塑料與高硫重油混合熱解以制得低硫燃料油的工藝。
二 熱解流程
由于塑料具有：①導(dǎo)熱系數(shù)較低0.07-0.3kcal/(m•h•℃)（相當(dāng)于干木材），當(dāng)加熱到熔點溫度（100-250℃）時，中心溫度還很低，繼續(xù)加熱，外部溫度可達500℃以上并產(chǎn)生碳化，而內(nèi)部溫度才達到可熔化的程度。由于外部炭化妨礙內(nèi)部的分解，故熱效率低下。②塑料品種多，廢塑料品種混雜，分選困難。因此開發(fā)了獨特的廢塑料熱解流程。
1、減壓分解流程
日本三洋電機根據(jù)塑料導(dǎo)熱系數(shù)低的特點開發(fā)利用微波爐與熱風(fēng)爐加熱、減壓蒸餾的流程，于1972年6月完成3噸/天處理量的試驗性工廠。經(jīng)破碎的廢塑料送入熔化爐，并在其中加入發(fā)熱效率高的熱媒體如碳粒，當(dāng)微波照射時產(chǎn)生熱量。由熱風(fēng)爐與微波同時加熱至230-280℃使塑料熔融。如含聚氯乙烯時產(chǎn)生的氯化氫可在氯化氫回收塔回收，熔融的塑料除去金屬等不熔融的物質(zhì)以后，送入反應(yīng)爐，用熱風(fēng)加熱到400-500℃（6.7×104Pa絕對）分解，生成的氣體經(jīng)冷卻液化回收燃料油。
2、聚烯烴浴熱解流程（低溫?zé)岱纸饬鞒蹋?/strong>
這是日本川崎重工開發(fā)的一種方法。它是利用聚氯乙烯（PVC）脫 HCl的溫度比聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）分解的溫度低這一特點，將PE、PP、PS在接近400℃時熔融，形成熔融液浴使PVC 受熱分解。把PVC、PE、PP、PS加入到380-400℃的PE、PP、PS的熱浴媒體中，分解溫度低的PVC首先脫除HCl汽化，以后PE、PP、PS熔融形成熱浴媒體，再根據(jù)停留時間的長短PE、PP、PS逐漸分解。分解產(chǎn)物有HCl和C1—C30的碳氫化合物，此外還有 CO，N2，H2O及殘渣等。HCl、C1—C4是氣體， C5—C6是液狀， C7—C30為油脂狀的碳氫化物，經(jīng)冷凝塔及水洗塔，回收油品及HCl，氣體經(jīng)堿洗后作為燃料氣燃燒供給熱解需要的熱量。本流程的優(yōu)點是用對流傳熱代替導(dǎo)熱系數(shù)小的熱傳導(dǎo)。由于分解溫度低沒有金屬（PVC的穩(wěn)定劑）的飛散。
3、流化床法
為了使熱分解爐內(nèi)溫度均一，改善傳熱效果，多使用流化床熱分解爐。流化用的氣體可用預(yù)熱過的空氣，部分（約5%）廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量供加熱用。熱媒體用0.3mm粒徑的砂，從熱風(fēng)預(yù)熱爐來的熱風(fēng)把媒體層加熱到400-450℃，破碎成5-20mm大小的廢塑料經(jīng)運輸機送入分解爐，從熱媒體獲得熱量進行分解，同時部分廢塑料燃燒產(chǎn)生熱量，貯藏于熱媒體中加熱塑料，供給分解需要的能量。正常運轉(zhuǎn)時，預(yù)熱爐停止使用。流動層內(nèi)設(shè)置攪拌漿，以保證流化床層溫度均一，同時防止廢塑料與熱媒體粘附在一起變成塊狀物阻止流化的進行。該熱解爐的優(yōu)點是內(nèi)熱式供熱，熱效率高。但由于部分塑料燃燒，產(chǎn)生的非活性氣體N2，H2O及CO2等夾在熱解氣中，熱解氣體熱值不高，回收率也較其他方法低。本方法操作簡單，控制容易，適合于負荷波動較大的情況選用。
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