回收的塑料垃圾經(jīng)過分揀、破碎成為大小均勻的塑料顆粒或薄片,塑料垃圾經(jīng)過自動上料機(jī)送入裂解釜進(jìn)行裂解,裂解后殘渣可由排渣裝置排出,裂解、冷凝等過程中伴有裂解氣產(chǎn)生,裂解氣經(jīng)尾氣處理裝置回收可作為燃?xì)馐褂茫淠蟮玫降牧呀庥徒?jīng)過分餾可以得到汽油、柴油和重油等。
在塑料裂解煉油過程中,多種因素共同作用,對產(chǎn)物的產(chǎn)出產(chǎn)生顯著影響。這些因素包括裂解溫度、壓力、原料種類與組成、催化劑的使用以及產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間等。
溫度是影響塑料裂解煉油產(chǎn)物產(chǎn)出的關(guān)鍵因素之一。在一定范圍內(nèi),隨著溫度的升高,塑料的斷鍵裂解速率加快,重油和汽油的轉(zhuǎn)化率也隨之提高。然而,當(dāng)溫度達(dá)到某一臨界值后,繼續(xù)升高溫度,液油的產(chǎn)率會有所下降,同時會產(chǎn)生更多的氣體產(chǎn)物和固體殘渣。此外,不同種類的塑料具有不同的最佳裂解溫度,例如聚苯乙烯(PS)的裂解反應(yīng)溫度通常低于聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)。
壓力對裂解反應(yīng)的影響也不容忽視。以聚丙烯(PP)為例,當(dāng)裂解壓力從0.1MPa增加至2.0MPa時,結(jié)焦率上升,而油液轉(zhuǎn)化率則下降。對于聚乙烯(PE)而言,隨著壓力的增加,裂解液相產(chǎn)物的碳鏈長度會發(fā)生變化,從C5~C32轉(zhuǎn)變?yōu)镃5~C16。適當(dāng)減壓可以使裂解氣及時排出,避免二次降解帶來的副反應(yīng),提高反應(yīng)速率和液相回收率,降低結(jié)焦量。
原料的種類與組成對產(chǎn)物的產(chǎn)出同樣起著決定性作用。不同種類的塑料出油率差異較大,聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)的出油率較高,可達(dá)90%以上,而ABS塑料的出油率則在40%左右。此外,原料的純凈度也會影響產(chǎn)物的品質(zhì)。如果廢塑料中含有PVC等不可煉油的原料,不僅會降低整體的出油率,還可能在裂解過程中產(chǎn)生有毒氣體,腐蝕設(shè)備。
催化劑的使用可以顯著改善產(chǎn)物的品質(zhì)和產(chǎn)率。例如,采用HZSM-5催化劑時,可獲得較高的輕烴(氣體和汽油產(chǎn)品)收率,且液相產(chǎn)物中環(huán)烷烴和芳烴的含量較多。而當(dāng)使用HY分子篩催化劑時,輕質(zhì)烴收率適中,液相產(chǎn)物中鏈烷烴和芳烴較多。此外,催化劑的性質(zhì),如比表面積和硅鋁比,也會對產(chǎn)物產(chǎn)率產(chǎn)生影響。例如,分子篩的比表面積過高或過低均不利于液態(tài)油和輕質(zhì)烴的生成,其最佳值約為350 m2/g。
產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間也是一個不可忽視的因素。在溫度不變的條件下,一定時間范圍內(nèi),滯留時間越長,裂解程度越深,重油轉(zhuǎn)化率和汽油產(chǎn)率上升,結(jié)焦率下降。然而,當(dāng)滯留時間超過一定極限時,二次反應(yīng)的出現(xiàn)會影響產(chǎn)物品質(zhì),降低一次產(chǎn)物的回收率。
綜上所述,塑料裂解煉油過程中,溫度、壓力、原料種類與組成、催化劑的使用以及產(chǎn)物在爐內(nèi)的停留時間等因素相互交織,共同決定了產(chǎn)物的種類、質(zhì)量和產(chǎn)率。通過對這些因素的精細(xì)調(diào)控,可以有效提高塑料裂解煉油的效率和產(chǎn)物的品質(zhì),為塑料廢棄物的資源化利用提供有力支持。