废旧塑料的回收与利用研究(论文)(6)

2019-03-05 23:05

RDF与焚烧技术相比较有四个优点:错误!未找到引用源。能源利用特性 热值较高,形状均匀,燃烧效率明显高于垃圾发电厂。错误!未找到引用源。环保特性 RDF经干燥、脱臭处理和加入石灰后,烟气和二恶英等污染物的排放量少,而且易于治理。错误!未找到引用源。残渣特性 RDF制造过程产生的不燃物约占1%~ 8%,需要适当处理,直接燃烧后残渣约占8%~25%,比焚烧炉灰少,且干净,含钙高,易利用,对减少填埋场有利。错误!未找到引用源。维修管理特性 RDF无高温部,寿命长,维修管理容易,开庭方便,利于处理废塑料。

2.3 废塑料的热解油化工艺

废旧塑料的热解技术是在惰性环境中进行的高温分解反应。热解技术主要用于聚合型塑料,废塑料的催化裂解是在催化剂存在下进行的热分解作用。

2.3.1 废旧塑料的热分解

一般来说,热分解反应分为四类反应产物:烃类气体(碳分子数为C1~C5)、油品(汽油碳分子数为C5~C11,柴油碳分子数为C12~C20,重油碳分子数大于C20)、石蜡和焦炭。不同反应产物的产量主要取决于塑料的种类、反应条件、反应器类型和操作方法等。聚苯乙烯PS和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA主要生成相应的单体物质,而其他塑料种类的反应产物比较分散。反应温度是影响反应的最关键因素。反应温度升高时,气体和焦炭产量增加,而油品产量减少。

热分解反应主要是自由基反应,塑料聚合物分子链的断裂分为末端断裂和随机断裂两种。其中PS和PMMA主要通过末端断裂反应生成相应的单体,其他种类塑料则是由随机反应生成混合物。

聚烯烃类塑料的热分解速度与支、侧链取代基有关。热分解速度的排序是:HDPE

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焦炭 焦炭 焦炭 图2—3塑料热分解反应机理模式

柴油 汽油 气体 焦炭 废塑料 重油 柴油 汽油 气体 气体 2.3.2 废旧塑料的催化裂解

废旧塑料的催化裂解是在催化剂存在下进行的热分解反应。催化裂解的产物是汽油、柴油、燃气和焦炭。其应用范围主要是聚烯烃类塑料。由于废塑料中可

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能存在的Cl和N的毒化,以及无机填充剂和杂质的毒化作用,需要先进行预处理。催化剂是反应的关键,常用的催化剂包括ZMS—5沸石催化剂、H—Y催化剂、REY沸石催化剂等。

催化裂解与化学解聚相比,具有以下优点:错误!未找到引用源。在较低温度下废塑料可以分解。例如聚烯烃塑料在催化剂存在下,200℃可以明显分解,而他们的热分解在400℃才开始。错误!未找到引用源。催化裂解反应所需活化能低,相同温度下,催化裂解反应速度比热分解反应速度快。错误!未找到引用源。产物质量高。

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第三章 典型塑料的回收与利用

塑料可以分为两大类,即热塑性塑料和热固性塑料。在人们日常生活中常见的塑料包括聚乙烯塑料、聚丙烯塑料和聚氯乙烯塑料。本章将分别介绍三种塑料的回收与利用。

3.1 聚乙烯塑料的回收利用

聚乙烯是由乙烯单体聚合而成,可采用一般热塑性塑料成型加工方法。聚乙烯可分为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、和线性低密度聚乙烯(LLDPE)三大类。目前废旧聚乙烯的再生处理方法主要有直接再生、改性再生和裂解再生。

3.1.1废旧聚乙烯再生的简介

废旧聚乙烯的直接再生是指不经过任何改性,将废旧聚乙烯清洗、破碎、塑化等处理后直接加工成型,或通过造粒后加工成型的再生方法。这种直接再生利用废旧聚乙烯再生的方法的优点是工艺简单、再生制品的成本廉价,缺点是再生制品的基本力学性能下降较大,这是由于废旧聚乙烯在使用和再生加工过程中老化所致,不宜制作高档次制品。该类再生制品广泛应用于农业、建筑业何日常用品等领域,因此废旧乙烯的直接再生具有广泛的市场前景。

在聚乙烯制品中,属于大宗品种的使农用膜。下面介绍三种废旧农膜直接再生利用的加工工艺。

①开炼法塑化与模压成型 开炼法塑化成型工艺的优点是,农膜无需破碎,投资少,见效快,产品多样化,特别适用于乡镇企业。生产缺点是劳动强度较大。其工艺路线如下:经洗净干燥后的废地膜→计量→塑炼→在模具中压制→修整→制品。

主要生产设备是双辊炼塑机、平板液压机、模具。工艺操作中应注意辊温的控制,一般在135~145℃左右,过低的辊温对充分塑化不利。过高温度则会黏辊。

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②挤出法塑化与成型 此种工艺与开炼化得主要区别在于使用的塑化设备不同。该工艺使用单螺杆挤塑机制备热熔料坯,并趁热立即将料坯放在液压机上的模具中进行冷压定型,此工艺优点是生产效率较高,劳动强度小。其工艺路线为:破碎料→挤出塑化→料坯计量→放入模具中压制成型→修整→制品。

③吹塑中空成型 吹塑中空成型与挤塑塑化压制成型的不同之处在于,熔融料坯放入中空成型机中的模具中,然后通入压缩空气吹胀而定型。此工艺最大优点是可生产较大的制件,生产的机械化程度高,生产能力也大,可生产再生塑料筒何各类中空容器。其工艺路线如下:挤出塑化→熔融型坯→放入模具→闭模→通压缩空气吹胀→定型后启模→修整→制品。

3.1.2 废旧聚乙烯的改性

废旧聚乙烯的共混改性主要可分为聚乙烯族内共混改性和聚烯烃族内共混改性两大类。由于聚乙烯族内组分间容性好,效果显著。如LLDPE德各种物理性能均接近于HDPE,但其环境应力开裂性能缺十分突出,在二者流动速率相同情况下LLDPE的耐环境应力开裂性能约为HDPE的100倍以上。LLDEP与HDPE的能以任何比例混合,不仅可以改善HDPE的韧性,降低结晶度,还可以提高HDPE的耐温性。乙烯—醋酸乙烯的共聚物(EVA)和HDPE共混改性就会收到很好的效果。

在回收的聚乙烯塑料中,可能有的是LDPE,有的是HDPE或者LLDPE如农膜等是其中二者的合金,按其中品种进行即困难又耗费人力。而从不同品种PE可以实施共混改性原理出发,则没有必要将PE回收品进行分别处理。一般情况下,硬质PE管材大都为HDPE的制品;农用PE膜基本是LLDPE/LDPE或LDPE/HDPE的混合料吹塑膜;使用包装膜基本是LDPE或HDPE与少量LLDPE合金吹塑膜。首先通过小型试验测定所收集的PE型回收料的基本力学性能,如拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等。然后根据再生制品对性能的要求进行共混改性,一直调整到所需要的性能。

聚烯烃族内共混改性 利用回收的HDPE、LDPE或LLDPE和回收的PP料可以制备PP二元合金,也可直接采用回收农膜与回收PP料制备PP的三元合金,

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