影響廢塑料熱裂解煉油效果的五個(gè)因素

廢舊塑料給人們生活帶來的不良影響越來越嚴(yán)重，找到能有效解決廢舊塑料問題的處理方式已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。通過裂解法將廢舊塑料轉(zhuǎn)化為再生能源是一種一舉兩得的方法，既解決了廢舊塑料污染難題，又緩解了能源壓力。裂解反應(yīng)過程復(fù)雜，影響因素也很多，利菲爾特商丘分公司研究總結(jié)出塑料的化學(xué)組成、壓力、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)器類型等幾個(gè)主要因素:

1、塑料的化學(xué)組成

不同種類塑料的裂解反應(yīng)過程和裂解產(chǎn)物也不同，廢舊塑料中各種類型的塑料摻雜在一起，各類塑料之間也會(huì)相互影響，導(dǎo)致產(chǎn)物的種類和數(shù)量發(fā)生變化。比如，如果混合塑料中既有PP和PE，又存在PS，那么在裂解過程中，PS會(huì)生成催化自由基加快PP和PE的反應(yīng)速度。

國外有研究顯示，當(dāng)多種塑料的比列按照45%PE、20%PP、20%PS和15%PET混合后進(jìn)行裂解，最終油料的產(chǎn)率為48.4%，但是如果將這四種塑料單獨(dú)裂解，油料的產(chǎn)率都會(huì)大于50%，這就證明不同的塑料在裂解過程中會(huì)互相影響。

廢塑料煉油生產(chǎn)廠家

另外，由于不同塑料的最佳裂解溫度不同，為保證所有塑料裂解完全，應(yīng)該保證溫度滿足混合物料中所有種類塑料對(duì)于裂解溫度的要求。這就會(huì)使一部分容易裂解的塑料在反應(yīng)器加熱的過程中就已經(jīng)開始裂解，當(dāng)其他塑料開始裂解后，這一部分塑料已經(jīng)開始進(jìn)入二次裂解，導(dǎo)致產(chǎn)物發(fā)生變化。比如PS的裂解溫度在320℃到360℃之間，PP的裂解溫度在360℃到400℃之間，PE的裂解溫度在400℃到500℃之間。因此在反應(yīng)時(shí)可以采取多段裂解的方式，或者盡量將裂解溫度接近的塑料放在一起裂解，可以達(dá)到最好的裂解效果。

2、裂解爐內(nèi)壓力

PE在反應(yīng)過程中對(duì)壓力的變化比較敏感，在高壓的情況下會(huì)導(dǎo)致結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。雖然油料產(chǎn)物的總量沒有發(fā)生明顯變化，但是其中柴油的占比大幅度下降。有實(shí)驗(yàn)表明，在PE的裂解過程中，將壓力從0.1MPa開始逐漸增加，最終穩(wěn)定在2MPa，生成油料的成分也跟隨著變化，從C5~C32逐漸變成C5~C16。由此可見，想要提高柴油的收率就應(yīng)該盡量降低反應(yīng)器內(nèi)部的氣壓。但是也無法降低到負(fù)壓，否則生成的氣體無法排出和回收。由于壓差的存在會(huì)使裂解氣體快速排出，能夠提高反應(yīng)速率，也避免了二次裂解的發(fā)生，保證了氣體產(chǎn)物的質(zhì)量。雖然一定程度的減小壓強(qiáng)可以提高反應(yīng)速率、增加油料收率，但是由于反應(yīng)器內(nèi)的溫度持續(xù)較高，要降低內(nèi)部的壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備要求較高，成本也會(huì)增加，因此現(xiàn)階段的裂解設(shè)備基本都是采用常壓。

3、反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度是裂解反應(yīng)的一項(xiàng)重要的影響因素，同一種塑料在不同的反應(yīng)溫度下的裂解產(chǎn)物是不同的，可以通過控制溫度來控制裂解反應(yīng)生成所需的產(chǎn)物，不同塑料在不同溫度下的裂解產(chǎn)物如下表所示：

在裂解聚乙烯和聚丙烯塑料時(shí)，逐漸提高反應(yīng)溫度，裂解氣體產(chǎn)物的產(chǎn)量增加，而且裂解氣體中輕組分氣體的比重增加，這是因?yàn)榱呀膺^程中生成的烴類氣體沒有及時(shí)排除，在高溫下發(fā)生了裂解。對(duì)于油料產(chǎn)物的影響也與之類似，隨著反應(yīng)溫度的提高，油料產(chǎn)物中重油的含量增加而輕油的含量降低。

加熱速率的快慢同樣影響到裂解反應(yīng)的過程和結(jié)果。在溫度小于350℃的條件下裂解，緩慢提高溫度，裂解過程中會(huì)生成大量的固體炭黑。提高升溫速率后，固體炭黑的生成量減少，氣體產(chǎn)物增加。在溫度高于650℃的條件下進(jìn)行裂解，并提高加熱速率，炭黑和氣體產(chǎn)物的產(chǎn)量最小，油料產(chǎn)物的產(chǎn)量最多，但是由于溫度較高，部分油料快速裂解成氣體產(chǎn)物。

4、裂解反應(yīng)時(shí)間

在塑料裂解時(shí)，適當(dāng)增加反應(yīng)時(shí)間，可以讓塑料在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)完全，裂解的更徹底，既增加了氣體和油料產(chǎn)物的總量，又使結(jié)焦率下降。但是如果沒有及時(shí)排料、及時(shí)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行收集，會(huì)使生成的產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行二次反應(yīng)，大分子的產(chǎn)物會(huì)繼續(xù)裂解成小分子的產(chǎn)物，導(dǎo)致油料產(chǎn)物的比重下降，因?yàn)橛幸徊糠钟土狭呀獬蔀闅怏w。因此，想要增加油料的產(chǎn)物的收率，首先要適當(dāng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，讓塑料裂解完全，同時(shí)還要注意及時(shí)排渣和對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行收集，避免因反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致氣體產(chǎn)物增多。

5、裂解爐類型

裂解反應(yīng)器的種類有很多，不同類型的反應(yīng)器，它們的傳熱效率、熱量分布以及熔融態(tài)物料在反應(yīng)器中的流動(dòng)狀態(tài)都不同，這些都會(huì)影響裂解反應(yīng)的時(shí)間和結(jié)果。在進(jìn)行裂解反應(yīng)器選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇傳熱效率高，物料輸送順暢，適用于大多數(shù)塑料的裂解裝置，同時(shí)還要注意裂解過程中能否及時(shí)對(duì)裂解產(chǎn)物進(jìn)行回收。

間歇式和連續(xù)式廢塑料煉油設(shè)備