热解是一种能够实现废塑料高效资源化利用的热化学手段,所得的产品具有较高的附加值。以碳氢化合物为主要成分的热解油往往被用作替代燃料或提炼、生产高附加值化工产品的原料。与纯塑料相比,真实废塑料往往来源于城市生活垃圾、工业废弃物及高含塑废品的拆解分类回收过程等,通常以掺混有较高含量杂质的低纯度混合塑料的形态存在,这些杂质颗粒通常由无机灰分和有机物碎屑构成。
蔗渣灰及粉煤灰使高密度聚乙烯热解的液相产物产率由54.0%提高至77.7%,产物中烷烃含量下降约7%,而含氧化合物含量则上升约7%。由于灰分中的固体碱的作用,加入8%的煤渣会使聚苯乙烯热解所得液相产物收率提高至89%,苯乙烯的收率提高至63%。废塑料热解产物街道清扫沙土的添加降低了油相产率但促进了塑料过程中的裂解传热,而对油品无明显不利影响。
废塑料炼油工艺流程
与废塑料掺混的杂质中无机组分占主导,而作为挥发分主要来源的有机组分含量较低。杂质中无机组分对塑料热解的影响可分为灰分(以SiO2及CaCO3为代表)作为热载体对热裂解的促进作用,以及部分具有催化活性的灰成分(如Fe2O3、MgCO3等)的催化作用。由于杂质灰分中惰性组分往往占多数(可达70%~80%),因而杂质对塑料热解的作用以热载体的加速分子链解聚与断裂、促进产物轻质化为主。某些杂质灰分中较高含量的特定催化活性组分(如Fe2O3)与废塑料的来源相关,由于占比不高、催化活性有限,其对塑料热解产物的影响亦有限。与无机组分不同的是,不同杂质中的有机组分组成差异巨大,往往与废塑料的来源密切相关,并通过与塑料共热解的形式影响热解产物。例如,织物、纸张及厨余等组分的掺混会导致气相产物产率的升高、烯烃含量的显著降低和芳烃含量的提高,鉴于杂质中的有机组分在废塑料中占比往往低于8%,其对热解油品的影响依然是次要的。
塑料热解中杂质的存在通常会导致热解油产率的下降和油中烯烃含量的增加,从而导致热解油热值和稳定性的降低,对其作为燃料的应用有不利影响。对于杂质含量较高的低纯度废塑料,应在其热解之前进行必要的预处理,以确保油品的质量。