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1、内 容废塑料循环利用技术废塑料循环利用技术5 5概述5.15.1塑料工业编辑部，2010 2011 年世界塑料工业进展，2012，。50年代以来,高分子合成技术促进了合成树脂工业的发展,塑料与钢铁、木材、水泥构成了现代工业的四大基础材料。2011年1-12月，全国塑料制品的产量达5474.3万吨，同比增长22.35%（中商情报网）。概述5.15.1工业发达国家的MSW中废塑料占4%一10%(wt)或10%一20%(vol)。废塑料中各品种所占百分比分别为:低密度聚乙烯(LDPE)27%高密度聚乙烯(HDPE)21%;聚丙烯(PP)18%;聚苯乙烯(PS)16%;聚氯乙烯(PVC)7%。概述5.
2、15.1塑料材料由于受到本身的和外界的作用及影响(如:热、光、电、机械、化学、霉菌等),将逐渐老化而成为废弃物,成为社会巨大的污染源。使用寿命差异：大量的塑料制品特别是包装物大约6一12个月后便被废弃,40%的塑料在1一2年后便被废弃塑料包装袋（快递包、方便袋.）农用地膜、渔网日用杂品、玩具周转箱、电工制品建筑材料目前我国塑料制品的结构是:薄膜占25%,其中工业用膜和农业用膜大体各占一半;日用塑料制品占15%;包装材料占20%;建筑材料占10%。废塑料危害5.25.260年代起，人们开始关注废旧塑料（单体）危害。人肢端骨溶解症百蜡症(雷诺氏综合症)肝癌动物误食不消化致死水体和土壤海洋漂浮物中泡
3、沫聚苯乙烯占22%,其它塑料占23%。影响土壤透气性,阻碍水分流动和作物根系发育。热固性塑料的持久污染“视觉污染”废塑料填埋、再使用处理5.35.3填埋是处理固体废物最常用的方法。但在填埋时,塑料留在土壤内长期不分解,使土壤处于不稳定状态,并有可能是塑料中的有害物如增塑剂和添加剂溶出,造成二次污染,而且随着固体废物排出量的增加,可供掩埋的土地不断减少。费用逐渐增高。能源浪费。再使用是不再有加工处理的过程，而是通过清洁后直接重复再用。这种方法主要是针对一些硬质、光滑、干净、易清洗的较大容器，如托盘、周转箱、大包装盒及大容量的饮料瓶、盛装液体的桶等。废塑料再生5.35.3废塑料直接、改性和复合再生
4、技术5.35.3直接再生利用：直接再生利用：主要是指废旧塑料经前期处理破碎后直接塑化，再进行成型加工和造粒。改性再生利用：改性再生利用：的目的是为了提高再生料的基本力学性能，以满足再生专用制品质量的需要。改性再生主要分为三类，物理改性、化学改性和物理化学改性。复合再生利用：复合再生利用：一般的废塑料均混杂有不同种类材料，在分离困难或经济上不利时，就以混合状态直接成型，通常使用法兰式熔融机，排气式挤出机，这些方法已实用化。废塑料直接、改性和复合再生技术5.35.3废塑料铺路5.35.31.Waste plastics,mainly used for packing are made up of
5、PE,PP and PS,their softening point varies between 110 and 140 and they do not produce any toxic gases during softening.But the softened plastics have a tendency to form a film like structure over the aggregate,when it is sprayed over the hot aggregate at 160 C.2.The formed PCA is a better raw materi
6、al for the construction of flexible pavement.PCA was then mixed with hot bitumen of different types and the mixes were used for road construction.PCA+bitumen mix showed improved binding property and poor wetting property.3.The sample showed higher Marshall Stability value in the range of 1820 kN and
7、 the load bearing capacity of the road is increased by 100%and there is no pothole formation.废塑料铺路5.35.31.No Pothole2.No Cracking3.No Deformation4.No Edge Flaw废塑料铺路5.35.3废塑料铺路5.35.31.Use higher percentage of plastics waste.2.Reduce the need of bitumen by around 10%.3.Increase the strength and perfor
8、mance of the road.4.Avoid the use of anti stripping agents.5.Reduce the cost to around Rs.30,000/km of single lane road as on date.6.Carry the process in situ.7.Avoid industrial involvement.8.Avoid disposal of plastics waste by incineration and land filling.9.Generate jobs for rag pickers.10.Add val
9、ue to plastics waste.11.Develop a technology,which is eco-friendly.焚烧供能5.45.41.使用专门的焚烧炉焚烧废塑料回收其热能,所用的焚烧炉有移动床式燃烧炉,浮游式燃烧炉,转炉式燃烧炉等;2.废塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺混使用,这是一项可行而又比较先进的能量回收技术,例如热电厂使用废塑料作为补充燃料;3.通过氢化作用或无氧分解,将废塑料转化成可燃气体或其他形式的可燃物。焚烧供能5.45.4焚烧供热是一种简单、方便的处理废塑料的方法。它将不能用于再生利用的混杂塑料及与其他垃圾的混合物作为燃料，将其置于焚烧炉中焚化，然
10、后充分利用由于燃烧而产生的热量，利用此热量可以发电，也可以供暖。此方法的最大特点是将已经确定为废物的物质转化为能源，与其他的燃料油发热量基本相同，远远高于纸类、木质类燃烧发热量。焚烧废塑料回收热能的处理方法具有以下优点:1.废塑料不需要进行预处理,也不需要与城市垃圾分离,对于难以分捡的相互2.混杂的废塑料尤为适用;3.废 塑 料 的 热 值 高,与 同 类 的 燃 料 油 相 当,如 PE的 燃 烧 热 为46.20GJ/kg,PP为44.I0GJ/kg,PVC为18.06GJ/kg,而木材的燃烧热仅为14.65GJ瓜g;4.焚烧将使废塑料的质量减少80%,体积减少90%以上,残渣密度较大,填
11、埋处理方便。焚烧供能高炉喷吹煤与废塑料混合燃烧5.45.4200 废塑料比例:2025%时,燃烧综合特性指数较好,活化能最低,燃烧阻碍小“高炉喷吹煤与废塑料混合燃料过程数值模拟结果表明:燃料总的燃烧效率能达到90%以上。在喷吹煤与废塑料混合燃料条件下,焦比为369kg/t铁,与喷吹用煤实际生产比较降低了15.4kg/t铁;炼铁“火用”效率为78.5%,比实际生产的水平提高了3.82%;高炉炼铁工序不仅节约了焦炭和喷吹用煤,同时提高了能源的利用效率。废塑料裂解-概述5.45.4废塑料裂解-动力学特征5.45.4裂解反应动力学裂解反应动力学聚合物的动力学行为处于下面的极限情况之中:1）气相产物在初
12、始反应中大量生成,伴随着聚合物分子量的缓慢下降,即单体从聚合物的链端断裂。典型的例子是聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)的裂解2）气相产物在反应初期缓慢生成,伴随着聚合物分子量的迅速下降,即聚合物的无规断裂,典型的例子是聚乙烯(PE)的裂解。由于聚合物裂解过程动力学特征都包含在这两种极限之中,通过相应的裂解反应过程设计,可以得到所需的产物。废塑料裂解-热裂解机理5.45.4废塑料的热裂解反应机理废塑料的热裂解反应机理1）聚合物通过解聚反应生成单体;2）聚合物分子链无规断裂,产生低分子化合物;3）通过取代基或官能团的消除过程产生小分子,伴随有不饱和化合物的产生和聚合物交联乃至结焦。聚烯烃塑料大都属于无
13、规断裂,在废塑料中单体回收率最高的只有聚苯乙烯,对于聚乙烯和聚丙烯来说,通过无规断裂可以制得分子量分布较宽的烃类。废塑料裂解-影响因素5.45.4温度温度1.轻组分气体：对聚乙烯、聚丙烯而言,随着裂解温度升高,气体收率增加。2.重组分气体：裂解气中重组分含量降低而轻组分含量相对升高,这是由于烃类发生二次反应,裂解为低碳数烃类的缘故。3.油品：在液相中,汽油馏分及柴油馏分所占的比例随温度升高而增加,重油馏分所占比例随温度的升高而降低,且重油馏分中终馏点时最高碳数随裂解温度升高而降低。4.碳渣：随裂解温度升高,碳渣收率增加,这与高温脱氢反应加剧有关。1.1.压力压力2.通入氮气、氢气和高温水蒸气等
14、,来改变生成物在气相中的分压。聚乙烯热裂解时,压力对反应的影响较大,高压下结焦率增加。尽管总的液体收率变化不大,但柴油馏分收率明显降低。在聚乙烯热裂解时,氢压力从0.IMPa升高到2.OMPa,液体产物组成C5一C32:变为C5一C16。因此,聚乙烯塑料裂解生产柴油,应在低压下操作。废塑料裂解-热裂解机理5.45.4废塑料裂解-影响因素5.45.4停留时间停留时间在反应温度一定的情况下,随着停留时间的延长,反应程度加深,一次反应生成物（烯烃）增多。但由于一次反应产物紧接着进行二次反应,所以一次反应产物的收率有一个最高点,过此最高点,进行二次反应的比例变大,一次反应生成物的收率反而下降。催化剂催
15、化剂废塑料裂解-洋葱形炭黑5.45.4The pyrolysis of plastic wastes was carried out in muffle furnace under static conditions.Case study:5.0g of plastic waste was heated in a SS vessel(7cm(h)3.5 cm(d)with heating rate of 10/minute in muffle furnace.As soon as the flow of carbon product was observed through the venti
16、lation of muffle furnace,the heating was cutoff.Normally,the formation of carbon products was observed at 50010.The product was collected from the inner wall of furnace after cooling to ambient temperature.废塑料裂解-影响因素5.45.4停留时间停留时间在反应温度一定的情况下,随着停留时间的延长,反应程度加深,一次反应生成物（烯烃）增多。但由于一次反应产物紧接着进行二次反应,所以一次反应产物的收率有一个最高点,过此最高点,进行二次反应的比例变大,一次反应生成物的收率反而下降。压力压力通入氮气、氢气和高温水蒸气等,来改变生成物在气相中的分压。聚乙烯热裂解时,压力对反应的影响较大,高压下结焦率增加。尽管总的液体收率变化不大,但柴油馏分收率明显降低。在聚乙烯热裂解时,氢压力从0.IMPa升高到2.OMPa,液体产物组成C5一C32:变为C5一C16。因此,聚乙烯塑料裂解生产柴油,应在低压下操作。