影响废塑料热裂解炼油效果的五个因素

废旧塑料给人们生活带来的不良影响越来越严重，找到能有效解决废旧塑料问题的处理方式已经成为当务之急。通过裂解法将废旧塑料转化为再生能源是一种一举两得的方法，既解决了废旧塑料污染难题，又缓解了能源压力。裂解反应过程复杂，影响因素也很多，利菲尔特商丘分公司研究总结出塑料的化学组成、压力、反应温度、反应时间、反应器类型等几个主要因素:

1、塑料的化学组成

不同种类塑料的裂解反应过程和裂解产物也不同，废旧塑料中各种类型的塑料掺杂在一起，各类塑料之间也会相互影响，导致产物的种类和数量发生变化。比如，如果混合塑料中既有PP和PE，又存在PS，那么在裂解过程中，PS会生成催化自由基加快PP和PE的反应速度。

国外有研究显示，当多种塑料的比列按照45%PE、20%PP、20%PS和15%PET混合后进行裂解，最终油料的产率为48.4%，但是如果将这四种塑料单独裂解，油料的产率都会大于50%，这就证明不同的塑料在裂解过程中会互相影响。

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另外，由于不同塑料的最佳裂解温度不同，为保证所有塑料裂解完全，应该保证温度满足混合物料中所有种类塑料对于裂解温度的要求。这就会使一部分容易裂解的塑料在反应器加热的过程中就已经开始裂解，当其他塑料开始裂解后，这一部分塑料已经开始进入二次裂解，导致产物发生变化。比如PS的裂解温度在320℃到360℃之间，PP的裂解温度在360℃到400℃之间，PE的裂解温度在400℃到500℃之间。因此在反应时可以采取多段裂解的方式，或者尽量将裂解温度接近的塑料放在一起裂解，可以达到最好的裂解效果。

2、裂解炉内压力

PE在反应过程中对压力的变化比较敏感，在高压的情况下会导致结焦现象的出现。虽然油料产物的总量没有发生明显变化，但是其中柴油的占比大幅度下降。有实验表明，在PE的裂解过程中，将压力从0.1MPa开始逐渐增加，最终稳定在2MPa，生成油料的成分也跟随着变化，从C5~C32逐渐变成C5~C16。由此可见，想要提高柴油的收率就应该尽量降低反应器内部的气压。但是也无法降低到负压，否则生成的气体无法排出和回收。由于压差的存在会使裂解气体快速排出，能够提高反应速率，也避免了二次裂解的发生，保证了气体产物的质量。虽然一定程度的减小压强可以提高反应速率、增加油料收率，但是由于反应器内的温度持续较高，要降低内部的压强对设备要求较高，成本也会增加，因此现阶段的裂解设备基本都是采用常压。

3、裂解炉内压力

反应温度是裂解反应的一项重要的影响因素，同一种塑料在不同的反应温度下的裂解产物是不同的，可以通过控制温度来控制裂解反应生成所需的产物，不同塑料在不同温度下的裂解产物如下表所示：

在裂解聚乙烯和聚丙烯塑料时，逐渐提高反应温度，裂解气体产物的产量增加，而且裂解气体中轻组分气体的比重增加，这是因为裂解过程中生成的烃类气体没有及时排除，在高温下发生了裂解。对于油料产物的影响也与之类似，随着反应温度的提高，油料产物中重油的含量增加而轻油的含量降低。

加热速率的快慢同样影响到裂解反应的过程和结果。在温度小于350℃的条件下裂解，缓慢提高温度，裂解过程中会生成大量的固体炭黑。提高升温速率后，固体炭黑的生成量减少，气体产物增加。在温度高于650℃的条件下进行裂解，并提高加热速率，炭黑和气体产物的产量最小，油料产物的产量最多，但是由于温度较高，部分油料快速裂解成气体产物。

4、裂解反应时间

在塑料裂解时，适当增加反应时间，可以让塑料在反应器内反应完全，裂解的更彻底，既增加了气体和油料产物的总量，又使结焦率下降。但是如果没有及时排料、及时对产物进行收集，会使生成的产物在反应器内进行二次反应，大分子的产物会继续裂解成小分子的产物，导致油料产物的比重下降，因为有一部分油料裂解成为气体。因此，想要增加油料的产物的收率，首先要适当延长反应时间，让塑料裂解完全，同时还要注意及时排渣和对产物进行收集，避免因反应时间过长而导致气体产物增多。

5、裂解炉类型

裂解反应器的种类有很多，不同类型的反应器，它们的传热效率、热量分布以及熔融态物料在反应器中的流动状态都不同，这些都会影响裂解反应的时间和结果。在进行裂解反应器选择的时候，应该选择传热效率高，物料输送顺畅，适用于大多数塑料的裂解装置，同时还要注意裂解过程中能否及时对裂解产物进行回收。

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