1. 研发背景概述
塑料因其轻便、耐用等优点被广泛应用。我国每年产生的废塑料已超过 7000 万吨,并以 13%的年增长率持续攀升。大量废弃塑料成为“白色污染”的源头,对环境造成严重威胁。传统处理主要采用填埋、焚烧和物理回收再利用三种方式,但由于缺乏高效、清洁、规模化技术,国内外大量废塑料被填埋或焚烧,是对宝贵资源的巨大浪费,废塑料已成为世界上亟待解决的环保难题。而换个角度看,废塑料富含碳氢资源,是放错地方的“固态原油”或优质资源。
由于废塑料具有体大质轻、难压缩、不透气、易膨胀、易熔化粘结、导热效果差等特性,普遍存在的难点是:化学反应中升温速率慢,粘附结焦严重,液收低,处理能力难以提高,难以进行规模化生产,因此制约了废塑料高效清洁规模化利用。
中国石油大学(华东)田原宇教授团队研发的“废塑料快速裂解(制化学品)技术”,破解了目前该领域的技术瓶颈,可实现连续化、规模化生产运行,该技术已取得国家发明专利。
2. 废塑料裂解制化学品技术介绍
2.1 技术简介
废塑料催化裂解的技术原理是:在催化剂和高温条件下,破坏塑料高分子聚合物长链分子中的 C-C 键和 C-H 键,使其发生不可逆的热降解,裂解为分子量较小的气态、液态和固态产物的过程。
分选后的废塑料通过粉碎机粉碎,废塑料碎片进行除杂预处理,然后进入催化裂解反应器,与高温再生催化剂快速混合、反应,反应产生的油气经气固分离后,进入产品分馏塔,分离出目标产品,再生烟气经废热锅炉回收余热后排放。
裂解产品可根据技术使用方需要在一定范围内调整。采用本技术以废塑料为原料可生产基本有机化工原料“三烯”/“三苯”、高端蜡、α-烯烃等产品。
2.2 技术优势
(1)本技术是中国石油大学(华东)田原宇教授研发团队原创技术,可填补目前废塑料裂解制化学品工业化生产技术的空白。采用本技术可生产高附加值化学品,经济效益好,并将废塑料进行绿色、低碳、循环综合利用,为国家“双碳”目标的实现与废塑料污染治理做出贡献。
(2)另外,由于本技术所产化学品目前主要从石油中提炼或提取,因此,本技术的工业化应用、推广将显著降低我国原油的消费量,降低石油进口依赖度,为国家能源安全提供新的技术支持。
3 产品特点及用途
本工艺以生产高附加值化学品为导向,产品价值远超传统的废塑料生产燃料油(汽油、柴油)方案,可实现废塑料的高值化转化和资源化利用。通过可控裂化将低值废塑料转化为高价值的“三烯”/“三苯”、蜡基化学品、α-烯烃等目标产品,经济与环境效益明显,具备强大的市场竞争力。
“三烯”/“三苯”是有机化工行业的基础原料,可应用于生产几乎所有化工、塑料产品;高端蜡基化学品被广泛地应用在涂料、塑料、油墨、燃料、材料、橡胶、化妆品、蜡制品等领域;α-烯烃普遍用于塑料、食品包装、洗涤剂以及发动机润滑剂的生产中,市场价值高。较低碳数的α-烯烃,被广泛用作生产高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)的共聚单体。
副产品裂解干气可用于内燃机燃烧发电,或用于锅炉燃烧产生蒸汽。既解决了裂解干气的储存问题,又可补充生产中的用电、用汽需求。