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废塑料回收再生工艺及环保要求

作者:user 来源:  日期:2019-10-10 21:53

塑料的不断需求导致了塑料垃圾在填埋场的堆积,消耗了大量的空间,造成了环境问题。本文对废塑料回收方式、废塑料的回收再生工艺进行了阐述,对废塑料回收的环保要求进行了分析,并探讨了我国废塑料回收再生的前景,以供参考。 
 50多年來,塑料在提高人们的生活水平方面发挥着至关重要的作用,是建筑、医疗、电子、汽车、包装等行业众多产品创新的要素。2018年全球塑料产量达到2.99亿t左右,塑料需求的持续增长导致了每年垃圾的堆积。根据欧洲的统计,大约38%的塑料垃圾仍被填埋,26%被回收,36%被用于能源回收。这表明,塑料垃圾在垃圾填埋场的比例仍然很高,废旧塑料占据了很大的空间,塑料可能需要数十亿年才能自然降解。为了进一步解决塑料填埋处理问题,回收方法被认为是处理塑料废物的另一种方法。对废塑料进行再加工重新利用可以使其“变废为宝”,减少环境污染问题,社会效益明显。基于此,本文对废塑料回收再生工艺及环保要求进行了研究。 
  1 废塑料回收利用的主要方式 
  1.1 废塑料回收相关处置规范要求 
  相关企业在回收、包装、处理废塑料过程中必须要满足《废塑料回收与再生利用污染控制技术规范》(HJ/T364-2007)、《废塑料加工利用污染防治管理规定》(环境保护部发展改革委商务部公告2012年第55号)和《废塑料综合利用行业规范条件》(2016年1月1日起施行)等技术规范要求。 
  1.2 回收方式的分析 
  现阶段,我国废塑料回收方式除了物理回收、化学回收之外,还有能量回收,国内有关文件指出,废塑料应该优先选择直接再生,其次选择改性再生[1]。其中,物理回收是最为常见的废塑料回收方式。这一回收方法是通过破碎、团粒等方式在不改变废塑料性能的前提下进行的。烯烃类、苯乙烯类、聚醚聚酯类、酚醛塑料等废塑料大多可以采用可以回收方式,而且成本相对较低,工艺较为简单。 
  化学回收是利用化学方法改变废塑料的原有成分,采用热解技术、解聚技术等对有用的成分加以利用,这一方式再利用程度相对较高。其中,热解技术较为常见。热解是通过热和压力将长链聚合物分子热解成更小、更不复杂的分子的过程。这热解过程中产生的三大产品是石油、天然气和焦炭,对工业特别是生产和精炼厂具有重要价值。热解技术被众多专家推崇是因为该工艺能够在500℃左右的中等温度下产生高达80%的液体油。此外,热解也非常灵活,可以根据喜好对工艺参数进行操作,优化产品收率,所生产的液体油可用于多种用途,如熔炉、锅炉、涡轮和柴油发动机,无需升级或处理。与循环利用不同,热解不造成水污染,即使热解副产物气态也具有可观的热值,可重复利用以补偿热解装置的总能量需求,被认为是绿色技术。 
  1.3 废塑料回收典型工艺 
  聚乙烯是生活中较为常见的废旧塑料,常见的回收再生废塑料主要包括管材、塑料薄膜等,废塑料再生加工工艺主要为破碎和造粒。在对购物袋、地膜等废塑料进行预处理时,要根据种类、制品形状等分拣废塑料。对于有污染的包装袋等废塑料通过粗洗清除异物,除去沙土后离心脱水。在将其送入破碎机破碎后,接着进行喂料(添加剂),用高速捏合机捏合后,用单螺杆和双螺杆挤出机熔融挤出后进入冷却水槽直接水冷硬化,并采用风干机进行干燥处理,接着进入切粒机切粒成型即为成品[2]。 
  在造粒过程中,要严格控制螺杆转速、切刀转速等参数,尽可能的防止粒料发生粘粒。一般情况下,直径65㎜的单螺杆挤出机温度约为150℃,转速约为25r/min;直径51~150㎜的双螺杆挤出机温度约为140℃,螺杆转速为20r/min。直径6㎜平行双螺杆挤出机造粒聚乙烯,温度依次200~220℃、230~240℃、240~250℃、250~260℃[3]。在加工过程中,必须要去除废塑料中的水分,保证加工材料充分干燥,尽可能防止因水分降解减小分子质量,降低熔体粘度,保证再生料的质量。 
  2 塑料热解分析 
  由于塑料的需求量逐年增加,煤炭、天然气等化石燃料的减少,特别是塑料本身所含的石油,随着能源需求的增加,发现和开发潜在能源的兴趣越来越大。已经开发的一些新能源包括太阳能、风能、地热和水力发电技术。近年来,利用废弃物进行能源转化已成为满足日益增长的能源需求的一种智能化途径。塑料从石化原料中提取,具有较高的热值,因此可以转化为有价值的能源。因此,热解是近年来引起人们广泛关注的废物最小化途径之一。
热解不造成水污染,即使热解副产物气态也具有可观的热值,可重复利用以补偿热解装置的总能量需求,被认为是绿色技术,过程处理也比一般的回收方法更容易和灵活。在任何工艺过程中,参数对优化产品收率和成分起着重要作用。在塑料热解过程中,关键的工艺参数可能会影响液体油、气体和焦炭等最终产品的生产,这些重要参数可概括为温度、反应器类型、压力、停留时间、催化剂、流化气体类型及其速率。通过调整参数,可以获得理想的产品。一是温度控制。温度是热解过程中最重要的操作参数之一,因为温度控制着聚合物链的裂解反应。国外研究表明,温度对反应速率的影响最大,可能会影响所有塑料的液、气、炭的产品组成。操作温度的要求很大程度上取决于产品的偏好。如果选择气态或炭化产物,建议温度高于500℃。如果选择液体,建议温度在300~500℃之间。二是压力和停留时间的控制。有研究表明,在较高的温度下,压力对气体产物的影响较大。压力高时向较低分子量一侧移动,也会影响液体产物的碳数分布[3]。压力和停留时间都是温度相关的因素,可能会对塑料热解在较低温度下的产物分布产生潜在的影响。三是催化剂的选择。有文献报道,催化裂化催化剂是优化塑料热解制油的最佳催化剂。值得注意的是,并不是所有类型的塑料都推荐热解。PVC热解过程中有少许HCL产生,且产油率极低,因此在热解过程中并不建议PVC废塑料使用。 
  3 废塑料回收社会、经济和环保效益 
  综上所述,废塑料回收可以最大程度的解决固体废弃物污染问题,有助于当地的经济发展,促进地方工业企业经济不断强大,同时在采取了廢水、废气、噪声、固废等污染治理措施后,可以达到有效控制污染和保护环境的目的,因此有着良好的社会、经济和环保效益,发展前景广阔。 

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