Page 42 - 2018-24

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

在分子水平上进行，不融化轮胎，而是降解断裂分子 日本东北电力公司会同三菱重工开发超临界水进
键，几乎实现报废轮胎资源 100% 回收再利用，年回 行废塑料裂解油化技术与设备，建立一座处理能力为
收 90 万 L 燃油。 0.5 t 的试验装置，用于处理电力公业的废塑料，如废
塑料盒和橡胶为同类高分子化合物，微波辐照裂 电线包皮等。废塑料粉碎后与水混合、加热、加压至
解技术同样适用于废弃塑料裂解油化。进行微波裂解 374℃、22.1 MPa 的水的超临界状态，不需要催化剂，
垃圾的关键部件是微波裂解腔的性能。裂解腔作为废 裂解油化时间由热解的 2 h 缩短到 2 min，油品的回收
弃塑料在微波辐照下进行高温裂解的反应容器，其性 率 80％以上，大幅度提升效率，废塑料干净彻底分解，
能优劣直接决定了垃圾裂解的效率和产物的质量。微 水可以循环使用，无废气产生，环保高值化显著，大
波裂解腔的研制需要解决微波隔离、微波分布、物料 幅降低了裂解油化成本。
分布、物料流动与控制、连续进出料、结焦处理和还 废弃塑料包装资源超临界水热裂解油化技术具有
原条件下的连续裂解等问题，是一个典型的多学科融 环保高值化，应用于工业化还有许多工作要做。
合的综合技术产物。 2.1.10 创新发明的废弃塑料催化油化单一
中国航天科工集团公司二院 23 所已经研制出了利 柴油品种绿色高值化解决方案的持续创新
用微波技术裂解垃圾的装置。这个大功率微波辐照裂 废弃塑料热裂解市场气态有机物，经催化市场各
解垃圾设备像一个超大号“微波炉”，它将垃圾进行微 种油品，后续分离处理，才能得到汽油、柴油等低分
波加热、分解，不但可将垃圾无害化处理，还可以分 子物质。如能得到单一品种，即可省略分离工艺，提
层次对垃圾进行能源综合利用，实现多用途的变废为 高高值化。
宝。这也是目前国内首个能够将垃圾处理和资源再生 中科院上海有机化学研究所黄正研究员课题组找
同步完成的先进技术，已在北京市的研发生产基地试 到了一种油化为单一清洁柴油的催化油化方法。
验运行。用于处理垃圾的微波热裂解腔有效容积超过 催化剂为石油炼制中会大量生成、应用价值较低、
1 000 L，是目前已知的国内最大热裂解反应腔。经过 使用价值有限、又不适用于运输系统燃料的一些低碳
测算，一台 20 kW 功率的微波垃圾裂解设备处理 1 t 烷烃。通过一个温和的化学反应，就能让聚乙烯废塑
3
垃圾可以产生 37.5 m 的天然气，37~62 L 燃料油和 料和这些低碳烷烃主要变成有用的燃油。
一定量的活性炭。150 kW 的 “ 超级微波炉 ” 每天可以 聚乙烯废塑料在催化剂（低碳烷烃）作用下，高
处理 80 t 原始垃圾，预计可日产出 2 964~4 964 L 的 分子与低碳烷烃拉手、拆分，直到其中大部分变成
3
燃料油，以及约 3 000 m 的天然气，这相当于近 600 9~22 个碳分子的低分子柴油。这类低碳烷烃与聚乙烯
个天然气罐的使用量。目前这种装置正在试验与演示 “拉手”后，不仅降解了聚乙烯，自己也变成了柴油分
验证阶段，计划日处理 20 t 原始垃圾。试验成熟后， 子的一部分。实验表明，0.3 g 聚乙烯废塑料经过该方
装置将达到日处理近 100 t 原始垃圾的能力。多套装 法处理之后，可以变成主要产物是柴油的 1.8 g 油状物。
置并线运行后，可大大增加垃圾处理厂处理能力和运 课题组通过与美国加州大学尔湾分校管治斌课题
行效率。微波辐照裂解垃圾设备后续还可通过系列化 组合作，黄正还使这个“交换舞伴”的过程变得更加
开发，形成一系列不同处理能力的微波辐照裂解垃圾 绿色 ：降解反应温度只需 150~200℃，通过控制催化
装置，满足城乡各种垃圾处理的需求。 剂结构或反应时间，科学家还可以选择最后生成柴油
2.1.9 废弃塑料包装资源超临界水热裂解油 或聚乙烯蜡。
化绿色高值化解决方案的持续创新 这项聚乙烯废塑料热裂解油化技术离工业化应用
超临界水的特殊溶解和氧化能力为废弃塑料的热 还有很长的一段路要走。目前，他们正在发展更高效、
裂解油化高值化带来了名副其实的“绿色热裂解油化 成本更低的聚乙烯降解催化剂，尽快将该反应从实验
高值化”，同比其他技术，油化率高、无碳化现象、快 室推向中试。
速高效，能全部干净地回收利用资源，几乎无副产物， 2.1.11 废弃塑料真空热裂解催化油化绿色高
不污染环境，水可循环使用，回收的主要产品是轻油， 值化解决方案的持续创新
可以实现分解产物的组成控制，已成为国内外绿色油 美国 EFD 开发的真空热裂解催化油化的专利技
化的研究及工业化的创新驱动的方向。 术，可从混杂型废塑料中回收清洁的燃料级柴油。废

·28· 第 44 卷 第 24 期