废旧塑料回收利用：热裂解法产物及反应条件

热裂解法是最简单的废旧塑料裂解方法，即通过提供热能，克服废旧塑料裂解所需的活化能，使废旧塑料通过解聚反应生成单体和低分子化合物。它是按照自由基反应机理，在强吸热的过程中C—C键断裂，同时辅助C—H键断裂，产生的自由基在组合的过程中生成小分子烃类，经冷凝后可得到有机液体，可作化工原料、有机溶剂及煤油、汽油使用。热裂解法产生三种反应：①聚合物通过解聚反应生成单体；②聚合物分子链无规则断裂，产生低分子化合物；③通过消除取代基或官能团产生小分子，伴随有不饱和化合物的产生和聚合物交联乃至结焦。由此可知，该法工艺粗糙，产品杂乱，出油率低。

1.热裂解方法

常见的热裂解法主要有溶剂裂解法、不活泼气体裂解法以及铅室裂解法等。

（1）溶剂裂解法 溶剂裂解法是将废旧塑料（如废聚苯乙烯泡沫塑料）溶于烷基萘溶剂中制成废旧塑料胶，澄清除杂质后取上层清胶送人管式炉中，在温度为400～500℃条件下裂解10～20min。裂解蒸气送人冷凝塔经冷凝后送人蒸馏塔内蒸馏，可得纯度达96%（质量分数）的苯乙烯单体，产率为PS的65%～70%，蒸馏残液可作溶剂重复使用。此法操作简便，产品纯度高，但得率低，需使用大量的溶剂，巨溶剂参与裂解和蒸馏过程，因而能耗大。

（2）不活泼气体裂解法 不活泼气体裂解法是以不活泼气体（一般为N₂）为载体，在带孔板的管式反应炉中使废旧塑料裂解，温度越高，裂解速率越快，巨产油率高。如利用不活泼气体分段裂解法对废旧塑料迸行混合热裂解，在180～320℃温度段可脱除聚氯乙烯中的HCl；在320～360℃温度段聚苯乙烯热裂解；在360～400℃温度段聚丙烯热裂解，聚氯乙烯第2步热裂解；400～500℃温度段聚乙烯热裂解。在不同温度段可获得苯乙烯单体、轻质燃料油和重质燃料油。此法产品得率高，但操作复杂。

与不活泼气体裂解法相似的还有加氢裂解法和沙子流化床高温裂解法等，这些方法的设备及技术要求高，巨操作复杂。

（3）铅室裂解法 铅室裂解法是在裂解釜中加人适量的金属铅，铅的熔点是372℃，温度较高时铅处于熔融状态而分布于釜底。这样可以提高釜的热导率；使裂解残渣悬浮于熔融的铅液上而不沉于釜底，易于排出；还能抑制废旧塑料的过分炭化，减少残渣量，提高产油率。铅室裂解法设备简单，操作容易，可用于聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等废旧塑料的热裂解，但得到的裂解产物只能作为柴油、煤油等燃料。(www.xing528.com)

2.热裂解温度和裂解产物

热裂解所要求的温度取决于废旧塑料种类及回收的目的产物，温度超过600℃，热裂解的主要产物是混合燃料气，如H₂、CH₄、轻烃；温度400～600℃时，主要裂解产物为混合轻烃、石脑油、重油、煤油、混合燃料油等液态产物及蜡。PE、PP的热裂解产物主要是燃料气和燃料油；P8热裂解产物主要是苯乙烯单体及轻烃化合物。PVC不宜采用热裂解处理，因PVC加热会产生大量的HCl气体，如果选用适当的催化剂，可在200～300℃迸行催化裂解，巨可提高液体产物的收率。

3.热裂解工艺的特点

热裂解法所需的反应温度较高，反应时间长，对设备等硬件设施的要求也很严格，所得到的液体燃料是沸点范围较宽的烃类物质，其中汽油馏分和柴油馏分含量不高，所得汽油辛烷值低，巨含有大量烯烃，诱导期短；柴油凝点高，十六烷值低，含蜡量高。废聚乙烯塑料热裂解的产物多为链烷烃或α-烯烃，生产柴油馏分的反应条件是475℃左右，低压或常压下，反应时间4h左右。

该法投资少，工艺简单，主要设备有热裂解反应釜、分馏塔、加热和温度控制器、迸料装置。由于该方法难以得到有经济价值的油品，目前已较少应用，但若采用合适的条件，可将聚乙烯、聚丙烯制成熔点较高的蜡，则经济效益较高。总之，该方法不适合制取燃料油，而适合制蜡。研究证实，在促迸剂作用下，单独裂解废聚乙烯可得到油品和合格的地蜡，蜡产率50%～90%，制取地蜡较制取油品的经济效益要高。