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塑料回收的化学工艺

回收塑料

随着全球塑料废弃物达到惊人的水平--据估计每年产生 3.8 亿吨,但只有 9% 被回收利用--对有效回收解决方案的需求空前迫切。有别于传统的机械方法,化学回收是一种变革性的方法,它提供了从多种材料中回收有价值原料的潜力。 塑料.本文将全面概述主要的化学回收技术,包括热解和气化,并评估不同塑料类型对原料的要求。我们将评估单体和燃料等产出产品,讨论这些工艺目前的技术准备水平和可扩展性,并分析其对环境的影响和经济可行性。

关键要点

  • 化学回收与机械工艺有很大不同。
  • 热解可将塑料转化为燃料和其他产品。
  • 气化技术可将塑料转化为合成气,从而获得能源。
  • 原料需求因加工的塑料类型而异。
  • 产出的产品包括单体、石脑油和燃料。
  • 环境影响和经济因素影响可行性。

化学回收概述及其与机械回收的区别

机械回收
机械回收将塑料转化为更小的碎片,以便在以下设备中重复使用 产品设计 和创新。

化学回收是一种变革性方法,涉及从分子层面分解塑料,以再生出适用于各种应用的原材料。不同于

机械回收是在不改变塑料化学结构的情况下将其物理加工成小块,而化学回收的目的是分解聚合物,将其转化为单体或其他化学构件。通过这种工艺可以生产出高质量的回收材料,这些材料可以重新用于制造新产品,其性能与原始材料相似。

例如,一项研究表明,化学再循环有可能将超过 90% 的塑料回收为可用形式,从而解决机械再循环材料通常存在的质量问题。

与此相反,机械回收通常会受到污染、原料成分复杂以及重复回收后材料性能下降等因素的限制。例如,机械工艺会导致塑料失去某些物理特性,通常会降低其应用价值。这可以通过拉伸强度的显著下降来量化,某些聚合物在机械回收两个周期后,拉伸强度有时会超过 50%。

通常,化学回收可分为两种主要方法:

  • 解聚,主要是将塑料还原到单体状态
  • 热解,将其转化为燃料和化学品。每个 方法 根据加工塑料的类型,它们各自有其适用性。

例如,饮料瓶常用的 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)可以通过有效解聚来回收其组成单体,而聚丙烯等聚烯烃则可以通过热解进行更有效的加工。

尽管化学循环利用前景广阔,但其实施仍面临一些挑战,包括技术准备和监管障碍。欧洲和北美正在进行的几个试点项目报告称,特定塑料的产量约为 80-90%,显示了其潜在的可行性。随着技术的发展,明确区分化学回收和机械回收工艺将在决定我们的废物管理和回收系统的有效性方面发挥重要作用。

化学回收技术
用于可持续材料管理的创新化学回收技术。

主要化学回收技术:热解、气化、解聚和加氢裂化

热解
热解技术通过无氧热分解将废塑料有效地转化为有价值的碳氢化合物。

热解过程: 它是在无氧条件下对有机材料进行热分解,将废塑料转化为有价值的碳氢化合物。典型的操作温度范围为 300°C 至 900°C,具体取决于原料类型和所需的最终产品。热解油可以用作替代燃料,也可以升级生产柴油和化学合成原料。一个显著的例子是将聚苯乙烯转化为苯乙烯单体,苯乙烯单体可用于生产各种塑料和树脂。生产指标表明,热解的效率可达 80%,可从废塑料中回收大量能源。

气化: 它的工作原理是通过在高温(约 700°C 至 1 600°C)条件下使碳质材料与一定量的氧气和/或蒸汽发生反应,从而将碳质材料转化为合成气(一氧化碳、氢气和部分二氧化碳的混合物)。产生的合成气可用作发电燃料或甲醇和氨等化学品的前体。德国巴斯夫公司(BASF)运营的一个现有设施可有效气化混合塑料废料,据报道可回收约 60% 的原始能量。

解聚
解聚技术的进步提高了从特定塑料(如 pet)中回收高质量原材料的能力。

解聚: 它需要特定的催化剂和条件才能将聚合物链裂解成单体或低聚物。这种方法对某些类型的塑料(如 PET 和聚烯烃)具有选择性。最近的技术进步提高了产量,缩短了反应时间,使解聚成为一种回收高质量原材料的可行方法。麻省理工学院(MIT)已成功开发出一种新型催化剂,可提高 PET 的解聚率,显著提高回收效率。

水力开裂 它涉及使用氢气和特定催化剂,将较大的碳氢化合物转化为较小的、更有价值的碳氢化合物,通常在高压和中等温度(约 300°C 至 400°C)下进行。这种方法通常适用于重油,也可用于将塑料废料加工成可用燃料。例如,韩国的几家炼油厂有效地利用了水力裂解技术,从塑料残渣中获得了超过 85% 的液体燃料产量。这大大减少了对垃圾填埋场的依赖,同时将废物转化为经济上可行的产品。

技术温度(°C)终端产品效率(%)
热解300-900油、蜡80
气化700-1600合成气60
解聚视情况而定单体高达 95
水力开裂300-400液体燃料85

不同塑料类型的原料要求和适用性

化学回收工艺的原料选择取决于所处理的塑料类型。按树脂识别代码分类,不同的塑料具有不同的特性,这些特性会影响它们对各种回收方法的适用性。例如,常用于饮料瓶的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)更适合解聚等工艺,可产生类似原生材料的高质量材料。相比之下,聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚烯烃则可以通过热解进行有效回收,将其转化为...

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常见问题

什么是化学回收,它与机械回收有何不同?

化学回收是指通过各种工艺将废塑料分解成化学构件或原材料,从而实现机械回收无法处理的更广泛的塑料回收。机械回收通常是将塑料物理加工成薄片或颗粒,随着时间的推移,可能会导致材料质量下降。

有哪些主要的化学回收技术?

主要的化学回收技术包括热解、气化、解聚(也称为溶解)和加氢裂化。每种技术都采用不同的方法将废塑料重新转化为有价值的产品,如燃料或用于新塑料生产的原材料。

化学回收工艺对原料有哪些要求?

不同的化学回收方法对原料的适用性差别很大,每种技术都最适合特定类型的塑料。例如,热解法对混合塑料废料很有效,而解聚法对聚酯或聚酰胺的效果最好,但对聚酯或聚酰胺的要求更高。 分选.

化学回收工艺可以产生哪些产品?

化学品回收可以生产一系列产品,包括单体、石脑油、合成气和替代燃料。这些产品可在化工行业内重新利用,用于生产新塑料或创造能源。

化学回收如何融入塑料废物管理和循环经济?

化学回收在塑料废物管理中发挥着重要作用,它使原本会被丢弃的塑料得以回收和再利用。这有助于 循环经济 在这些举措中,材料被不断重复使用,减少了对垃圾填埋场的依赖,优化了资源利用。

相关主题

  • 新兴化学回收技术: 化学品再循环领域正在开发的创新方法。
  • 原料质量评估: 用于确定原料是否适合回收工艺的评估标准。
  • 生命周期 评估 (生命周期评估): 一种分析方法,用于评估化学品回收利用在其整个生命周期中对环境的影响。
  • 政策和监管框架: 影响化学再循环技术的实践和发展的准则和法律。
  • 社区参与回收计划: 公众意识和参与在加强回收举措方面的作用。
  • 回收设施的基础设施建设: 支持化学品再循环业务所需的必要物质资源和系统。
  • 可回收性评估 标准: 用于确定各种材料可回收性的指标和标准。
  • 塑料产品报废解决方案: 针对塑料在其生命周期结束时的处置和回收问题制定战略。
  • 消费者对回收的看法: 深入了解公众态度如何影响回收行为和计划的成功。
  • 循环供应链: 旨在通过循环利用尽可能长久地保持材料经济性的系统。
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    1. 奥尼克斯-卡尔森

      有没有人考虑过这些化学回收工艺与机械回收工艺相比的能耗?

    2. 塞德里克

      文章中没有过多地提到这些化学回收过程的能源成本......。

    3. 蒂芙尼

      这些化学过程的能耗如何?这也是一个重大的环境问题

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