廢塑料熱裂解原理及不同廢塑料的熱裂解特性差異

廢塑料的一個最重要的化學處理方法就是熱裂解，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通過熱裂解可以制備不同性質的燃料油。聚苯乙烯通過熱裂解可以獲得含苯乙烯單體較多的燃料油，聚丙烯通過熱裂解可以制備輕質燃料油，而聚乙烯熱裂解可以獲得重質燃料油。

1廢塑料熱裂解原理

廢塑料的熱裂解是一種隨機分解，在無催化劑、加熱提供能量的情況下，聚合鏈首先斷裂為大分子的碳氫自由基，然后進一步斷裂為中等分子的碳氫自由基，最后生成數目不定的碳氫化合物，其中含有蠟狀產物，同時聚烯烴廢塑料裂解的中間產物以烯烴為主。在廢塑料熱裂解過程中，熱裂解溫度起著重要作用；裂解溫度高將加劇裂解反應，使裂解產物中輕質組分增加，即組分輕質化，同時結焦率增加。由于每種塑料發生裂解反應時，都有各自的反應活化能，因此它們均有自己合適的裂解溫度。

廢塑料熱裂解煉油工藝流程

2不同廢塑料的熱裂解特性

各種廢塑料均有自己的熱裂解溫度特性。在0~360°C溫度段內，可對聚苯乙烯進行熱裂解；在360~420°C溫度段內，可對聚丙烯進行熱裂解，在420~520°C溫度段內，可對聚乙烯進行熱裂解。因此，可通過控制裂解爐溫度，對混合廢塑料實行分段熱裂解，分別回收苯乙烯單體、輕質燃料油和重質燃料油。 在360~520°C之間熱裂解聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯樹脂，其液體產物收率隨裂解溫度升高而呈上升趨勢。但它們在熱裂解過程中，均有一個峰值，超過峰值后，液體產物收率略有下降。

隨著裂解溫度升高，聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯裂解產物中氣、液二相產物均趨向輕質化。隨裂解溫度升高，裂解殘渣收率下降，但由于脫氫反應加劇，碳渣產率升高。

同一裂解溫度下，聚苯乙烯熱裂解的汽油餾份收率最高，聚丙烯次之，聚乙烯最低。這可能與聚乙烯裂解反應的活化能比聚丙烯、聚苯乙烯高有關。

在同一裂解溫度下，廢塑料與樹脂的液相產物收率無明顯區別，而殘渣產率明顯偏高，這是由于廢料里含有穩定劑等添加劑的緣故。

聚丙烯和聚乙烯熱裂解的重油餾份收率較高，且其汽油餾份和柴油餾份的收率較低，質量不高。因此，聚丙烯和聚乙烯的液體產物需催化改質，以提高汽油餾份收率和品質、柴油餾份收率和品質。