塑料的热解演讲

随着塑料应用的日益广泛，塑料制品已成为人们生活的 重要组成部分。然而，由于废旧塑料难于自然降解，不为自 然环境所亲和，它所造成的环境污染日趋严重。
塑料已经广泛应用于工业、农业、国防及人们日常生活的各 个领域，塑料工业已经成为发展迅速的重要行业之一，年加工量 以约10%的速度递增，塑料制品产量超过2000万吨，在世界上位 居第二。据预测到2005年，全国塑料制品产量将达到或超过2500 万吨，其中农用470万吨，包装550万吨，日用和医用472万吨，合 计占总量的59.7%。
因而热分解特性也不大相同。像聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、无规聚丙烯(APP)、聚丁烯(PB)、丁苯橡胶(SBR) 等，在400~500度时很容易热分解，产生轻质油。这些聚合 物在原料单一时热解工艺简单，有较高的油产率。特别是PS、 PE、PP和APP，热分解性能好，油产率可达80～90%，而且 生成油的质量也很高。PS的生成油中，含有60%以上的单体 (大致组成为：甲苯7%，乙苯16%，苯乙烯43%，甲基苯乙 烯13%，未知物21%) 。
燃性气体; (2) 在常温下为液态的包括乙酸、丙酮、甲醇等化合物在内
的可燃油; (3) 纯碳与玻璃、金属、土砂等混合形成的炭黑的化学分解
过程。Βιβλιοθήκη Baidu
2、热解原理 热解为在一次燃烧室供给不足量之助燃空气，使在
一定温度(650 ℃～850 ℃) 内进行裂解。其中可燃物质于 高温缺氧下分解为短链有机气体及微量氢气，但由于缺 氧，这些有机气体将流入二次燃烧室焚化，而留在一次 炉则为固定碳及灰份。固定碳的氧化速率较慢，故需提 供较长的时间供氧，使之反应成CO 或CO2 ，以达完全 燃烧。一般而言，热解式焚化炉设计的单位炉床负荷较 小，且以底部供气，使固定碳有良好的燃烧反应环境， 故具极佳之灰份品质及减量效果。
发达国家的经验和做法值得 借鉴，解决塑料发展与环境问题 的成功策略是实施“三R”战略， 即塑料制品的减量（REDUCE）、 再使用（REUSE）和塑料废弃物 的回收利用（RECYCLE）。
二、热解及其相关内容
1、热解的定义 热解在英文中使用“Pyrolysis”一词，工业上也称为干
馏。它是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之分解为： (1) 以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化合物为主的可
塑料的热解
环境科学与工程学院
目录：
一、塑料以及背景介绍 二、热解及其相关内容 三、国内外工艺现状 四、废塑料回收利用新途径 五、结语
一、塑料以及背景介绍
随着石油化工的迅速发展及塑料制品的 大量使用，废旧塑料的废弃量也越来越大。 就我国的塑料而言，总产量从1975年1.4万t增 至1988年的360万t，增加了257倍，预计今后 每年还将以8～ 10%的速度增长。1990年，我 国的废塑料就达到了90万t。一座中等城市年 平均废塑料量就在2000t以上，有的已造成严 重的“白色污染”。
表2 热分解产物的组成及其含量
组成 乙烷 乙苯 乙烯 二甲苯 丙烷 苯乙烯 丙烯 丁烷
含量（%） 1.2 9.5 0.8 7.4 0.3 13.3 0.7 1.4
组成 异戊烷 正庚烷
己烷 庚烷 甲基环己烷 苯 残渣 丁烯
含量（%） 0.6 3.6 5.0 3.2 1.5 1.1 4.0 0.9
3、 原料的热解特性 塑料的种类很多，不同塑料及轮胎的分子结构差别很大，
建议：有条件的可单独回收 ，降低投资费用和 运行成本，提高经济效益。
三、国内外工艺现状
随着塑料制品消费量不断增大，废弃塑料也不断增多。 目前我国废弃塑料主要为塑料薄膜、塑料丝及编织品、泡沫 塑料、塑料包装箱及容器、日用塑料制品、塑料袋和农用地 膜等。一般说来，废料在加热分馏时，其热解产物与温度有 关，分解温度低则油分和碳化物生成量就多。生成物中气、 油和碳化物的比例受原料组分的影响甚大，原料中纸和纤维 素类的含量多，碳化物的生成量就增加，甚至可能比气和油 的产量更大。这些碳化物的发热量在16744~20930kj/kg之间， 可用作固体燃料。正因为其密度低，而灰分和重金属含量高， 所以，需要采用高效且无污染的燃烧方法。
作为废旧塑 料的传统处理方 法，大致有掩埋、 再生和焚烧三种 途径。
把废弃塑料再生造粒，作为原材料再利用，虽然有很 高的环境和资源价值，但由于回收过程中分离、清洗成本 太高，经济效益低下，发展受到限制。掩埋法则由于占用 土地量大，而且由于塑料降解能力差，易造成土壤板结焚 烧法则由于焚烧过程中产生二噁英等有害气体，造成二次 污染。废塑料和废轮胎的处理方法大致有掩埋、焚烧、再 生、改性利用及热分解几种，其利弊汇总于表1
1、一般工艺流程 废塑料、废轮胎热解油化的一般工艺流程如图1所示。
2、典型工艺流程
2.1 日本三菱公司废塑料、废轮胎热解油化工艺流程上述工艺流程中各过程 的操作条件如下： 1、破碎：破碎成颗粒或碎片，直径为10mm 左右。 2、熔融：物料经料斗入螺旋挤出机，加热熔融状态。控制温度230～280 ℃ 3、热分解：熔融的废塑料在分解炉内隔绝空气，热解气化，温度保持在 400~450 ℃，炉顶设有回流冷凝器，分解气通过时，高沸点物质被冷凝，返 回下部继续进行热分解，未冷凝的分解气进入冷却器。 4、冷却：未凝分解气在冷凝器中冷却至常温，冷凝下来的液体进入储油罐。 5、脱HCI：废塑料中PVC热分解产生的HCI和其它未凝气，用水吸收后生成 盐酸，经过油水分离器，与油分离后进入盐酸储罐。 6、中和：未被吸收气体进入中和塔，碱洗去微量盐酸，净化后气体入气柜。
对于废塑料、废轮胎的热解油化回收，不同的研究单位拥 有各自的工艺。日本三菱公司的流程比较有代表性，并且已经 有成套设备投入使用(图2)
2.2、减压分解流程 日本三洋电机根据塑料导
热系数低的特点开发利用微波 炉与热风炉加热、减压蒸馏的 流程，于1972年6月完成3吨/天 处理量的试验性工厂。经破碎 的废塑料送入熔化炉，并在其 中加入发热效率高的热媒体， 如碳粒，当微波照射时产生热 量。由热风炉与微波同时加热 至230-280℃使塑料熔融。