废旧塑料的热解脱卤

摘要：综述了目前国内外含卤塑料资源化利用中主要采用的几种热解脱卤方法。在分析比较不同方法的技术特点和脱卤效果的基础上，提出热解脱卤技术在今后的研究发展中需要着重解决的关键理论问题。
关键词：废旧塑料；热解；脱卤
中图分类号：X783.2文献标志码：A文章编号：1002-1639（2008）05-0007-04
　　大规模生产和使用高分子材料制品带来大量的废弃物，其中塑料制品约占30％～40%。出于不同的用途，多数塑料制品中添加不同用量和不同类型的卤素。例如，在PVC制品中，会添加氯来降低生产成本，同时也提高产品的燃点。而在几乎所有电子电器的塑料产品中，都会检测到溴的存在，其作用是起到阻燃的效果。卤素在不同类型的塑料中起到各自不同的作用，但与此同时，也给废旧塑料的资源化带来很大难题。含卤塑料的处理已经成为环境保护和资源利用的国际性问题。
　　含卤废旧塑料的处理有三大常用方式。第一是深埋处理方式，这种方法虽然操作简单、投资少，但由于卤素的存在，低水平的填埋不可能使其分解，最终还会成为新的污染源，同时浪费了大量土地和可再利用资源；第二是焚烧处理，通过焚烧可利用燃烧产生的热能。焚烧方法可进行大批量处理，并省去废旧塑料前期分离等繁杂工作，但设备投资较大，其成本较高。另外，不适当的焚烧过程中会排放剧毒的二恶英、多氯联苯类致癌物质；第三是对其再利用的方式，包括再生制品的利用、分解产物的利用等，这种处理方式既保护了自然环境，又合理地对资源进行了再利用。但由于废旧电子电气（waste of electrical and electronic equipment，简称WEEE）塑料组成复杂，识别分离困难，多种材料杂质混在一起，造成物理熔融再生获得的材料性能明显下降，价值不高[1]。同时，因塑料裂解可以产生煤油、柴油和汽油等液体燃料或气体产物，所以热解技术已经成为当今人们比较重视的热化学处理方式之一。但在这种处理方法中面临着脱卤的难题。
1废旧塑料的主要热解脱卤技术
　　一般地，裂解系统包括裂解设备，冷凝装置和尾气处理装置（图1）。根据不同的处理方式，可以直接热解塑料，也可以在样品上方10cm左右的位置放置催化剂从而达到脱卤的目的。根据裂解条件的不同，可以在裂解过程中通入惰性气体（如N2），或抽真空。

图1裂解系统示意图
1.1热裂解脱卤技术
　　热分解技术是利用高温破坏聚合物的分子链。采用热分解回收聚合物主要包括以下三种形式，即热裂解、氢化裂解和气化。热裂解脱卤是指在高温及无空气状态下分解聚合物同时脱除卤素的过程。为防止设备腐蚀，卤素最好在裂解之前去除，也可在裂解之后脱除裂解产物中的卤素。塑料废弃物最终转变为石脑油、液态和蜡状碳氢化合物。肖睿等[2]在以氮气为载气的条件下，进行不同含氯量的塑料的热解试验，结果表明随着温度的升高，含氯塑料热解过程出现两个明显的失重过程，而无氯HDPE则只有一个明显的失重过程，当温度为200～350℃时，含氯塑料发生初级分解反应，该反应主要是脱氯过程，即含氯塑料中的氯以HCl的形式析出，至初级反应结束时，99.5%以上的氯被分解，残余物主要是碳氢化合物。第二级反应是碳氢主链断裂生成小分子的过程。韩建多等[3]对7种塑料的热分解特性进行了实验，研究表明，温度对塑料热解与脱卤也有不同的影响；PE，PS在300℃左右开始分解，在400℃可以完成分解反应，PVC在200℃脱Cl，在400℃进一步发生烃类分解反应。
1.2热解催化脱卤技术
　　虽然热解是塑料资源化回收利用中最有效的技术之一，但采用普通塑料的热解方式处理阻燃塑料所得到的热解油中一般含有较高浓度的有机卤代物，致使产品无法直接使用。催化热解脱卤作为一种行之有效的方法，在试验研究中已被广泛应用。