熱裂解：“白色污染”產(chǎn)生“綠色效益”

□ 韓德奇 薛競飛 肖旭慧 吳天亞 宋向秋

“白色污染”是人們對塑料垃圾的形象稱呼。

對于廢舊塑料，人們通常的處理辦法是土埋和焚燒。土埋浪費(fèi)大量的土地，焚燒則會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳及其他對環(huán)境有害的氮、硫、磷、鹵素等化合物，助長了溫室效應(yīng)和酸雨的形成。

為了保護(hù)環(huán)境，保護(hù)人類賴以生存的家園，科技人員知難而進(jìn)，另辟蹊徑向白色污染開戰(zhàn)，一些新型廢棄塑料的處理方法應(yīng)運(yùn)而生。通過熱裂解廢棄解塑料來制取各種有用物質(zhì)與能源的處理方法便是其中的佼佼者。

塑料裂解制蠟

塑料裂解制取蠟，首先要將廢棄的塑料在適當(dāng)?shù)臏囟认录訜崾蛊淙刍癁榈头肿拥牧黧w物，然后再將去除雜質(zhì)的低分子流體物進(jìn)一步加熱裂解并將裂解蒸出物分餾，得到有用的固體蠟。

處理廢塑料的工藝方法主要包括熱熔、裂解和分餾三道工序，所處理的廢塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酯等。為了便于控制各工序的工藝條件與產(chǎn)品的規(guī)范，應(yīng)對廢塑料先分類并分別進(jìn)行處理。

在處理廢塑料的工藝方法中，熱熔工序是在熱熔爐內(nèi)進(jìn)行的，熱熔溫度因塑料的種類不同而異，一般為200～600℃。廢塑料經(jīng)熱熔后成為低分子流體物，經(jīng)熱熔并除去塑料雜質(zhì)后的低分子流體物在裂解釜中進(jìn)一步加熱裂解，裂解溫度也因廢塑料的種類不同而異，一般為600～800℃。分餾工序是利用分餾器來進(jìn)行的，裂解蒸出物經(jīng)分餾后可得到液體溶劑或固體蠟。冷凝溫度可根據(jù)溶劑的種類和對產(chǎn)品規(guī)格的要求來進(jìn)行選擇和控制，一般可分為100℃以下，100～300℃和300～500℃3個(gè)冷凝溫度區(qū)間。分餾后所得到的液體溶劑可根據(jù)其具體用途加以復(fù)制。

塑料裂解提取汽柴油

研究者一致認(rèn)為，利用廢塑料生產(chǎn)汽油、柴油是一種較好的回收塑料的方法。自上世紀(jì)70年代至今，科研人員付出了大量的精力進(jìn)行利用廢舊塑料生產(chǎn)汽、柴油的研究。僅我國這方面的專利就有100多個(gè)。

廢塑料低成本高收率煉油法是其中一種重要的煉制技術(shù)。這種技術(shù)是將回收的廢聚乙烯、廢聚丙烯、廢聚苯烯、廢聚酯等廢塑料加入適量的廢機(jī)油或是由煉出的減壓餾分、重油，在焦化釜中有壓或常壓下進(jìn)行焦化裂解，在裂解出的油氣引入分餾塔，分餾出輕質(zhì)油。廢塑料與加入其中的廢機(jī)油或石油煉出的減壓餾分、重油的最佳重量比為2∶1。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，處理廢塑料的工藝方法簡單易行，不需要催化劑，而且成本較低。由于可加入的廢機(jī)油本身也參加裂解，因此廢塑料與廢機(jī)油等的重量比要求不嚴(yán)格；設(shè)備投資少，煉出的輕質(zhì)油收率高，可以達(dá)到物料總重量的90%左右。

塑料裂解制取高級α-烯烴

高級α-烯烴是一種重要的化工原料，可用于生產(chǎn)可生物降解的高效表面活性劑以及合成α-烯烴潤滑油、增塑劑、礦石浮選劑等等。

目前生產(chǎn)高級α-烯烴的工業(yè)方法主要有乙烯聚合法和石蠟裂解法兩種。而塑料裂解制取高級α-烯烴是一種新型方法。它既提供了一種廢塑料的高價(jià)值處理方法，以徹底解決一部分的“白色污染”的危害，變廢為寶，同時(shí)也為α高級烯烴的生產(chǎn)開辟了一條新的途徑。

通用塑料主要以聚乙烯和聚丙烯等塑料為主。根據(jù)高分子材料的裂解原理，分子量越高越不穩(wěn)定，因而高分子的塑料比低分子的石蠟更容易裂解，裂解得更完全，殘留物極少，裂解的工藝更簡單容易控制。

為了防止支鏈化芳構(gòu)化，塑料生產(chǎn)高級α-烯烴的工藝要求停留時(shí)間短、烴分壓低。因此其主要工藝的方案為：先將廢棄的聚乙烯和聚丙烯塑料在200℃左右加熱溶解，溶液為少量的高級α-烯烴，溶解后導(dǎo)入催化裂解爐，釜內(nèi)溫度為400～500℃，并在釜底通入適量的水蒸氣，一方面起到攪拌的作用，一方面可以降解α-烯烴的分壓，使廢塑料溶液充分裂解汽化，氣體在釜內(nèi)催化劑的作用下進(jìn)一步的裂解，轉(zhuǎn)化為C1～C18的高級α-烯烴。裂解氣迅速導(dǎo)出后經(jīng)過急冷、分餾、冷卻后得到液態(tài)的高級α-烯烴。分餾后的殘余液送回溶解釜作溶劑用，不凝氣體壓縮后作燃料存儲(chǔ)。

與其他塑料裂解技術(shù)相比，塑料裂解制取高級α-烯烴優(yōu)勢明顯。與廢塑料制燃油類技術(shù)比，生產(chǎn)的α高級烯烴價(jià)值更高，工藝及設(shè)備簡單，工藝條件易于控制，投資少，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高達(dá)70%以上，熱效率高，成本低。與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)高級α-烯烴相比，該方法以塑料為原料，來源廣，成本低，也徹底解決了大部分的白色污染，社會(huì)環(huán)保價(jià)值高，且全封閉生產(chǎn)，生產(chǎn)過程無有害廢棄物的排放，是一項(xiàng)綠色工程。