废旧塑料的环境污染与资源化技术分析

2009年第2期

炼油与化工

REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY

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废旧塑料的环境污染与资源化技术分析

张晓丽1，商

平2，崔崇威3

（1. 大庆南垣集团公司，黑龙江大庆163316；2. 大庆石化公司科技信息处，黑龙江大庆163714；3. 哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150001）

摘要：塑料具有质量轻、强度高、耐磨性好、经济实惠等优点，因而在生产、生活中得到了广泛的应用。但塑料使用后会产生大量废旧塑料污染环境。文中分析了废旧塑料资源化的技术实施方法，提出解决废塑料问题的主要途径是回收利用，既解决环境污染问题，又使资源得到充分利用。

关键词：废塑料；再生利用；资源化中图分类号：TQ317.9

文献标识码：B

文章编号:1671-4962（2009）02-0033-03

由于塑料具有质轻、价廉、强度高和容易加工等优良性能，在生产和生活中得到了非常广泛的

应用。与此同时，废塑料造成的环境污染已成为全球性问题。塑料垃圾质轻又体积庞大，它们被填埋后不分解，造成土地板结，妨碍作物呼吸和吸收养分，使之减产；残膜中的有毒添加剂和聚氯乙烯会富集于蔬菜和粮食及动物体；在紫外线作用和燃烧时，它们排放出的CO 、氯乙烯单体（VCM ）、HCl 、甲烷、NOx 、SO 2、烃类、芳烃、碱性及含油污泥、粉尘等污染水体和空气，含氯塑料焚烧释放二恶英等

2]

有害物质[1，。对废塑料的处理越来越显得迫切和必要。解决废塑料问题的主要途径是回收利用，包括回收和再生利用2种方法。回收主要指废塑料的集中、运输、分类、洗涤、干燥等处理过程，只有先回收，才能再生或利用。再生利用的具体过程：制品→废弃物→回收→再生制品→再废弃物→回收→再生制品。

此外，推广应用可降解塑料也是一项有效的

方法。可降解塑料是近年来开发研制出来的。降解塑料是在普通塑料中加入填充物质，增加其在自然环境中的降解能力。根据其降解方法不同，降解材料主要有光降解材料和生物降解材料2种。但是降解材料目前在某些性能方面不如普通塑料。此外，某些降解材料由于添加了其它物质而不利于塑料的再生利用。

1塑料的种类

按塑料受热所呈现的基本行为，塑料分为热塑性塑料和热固性塑料2大类。热塑性塑料是指在特定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚苯丙烯）、聚氯乙烯（PVC ）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PS （PET ）等。

按塑料的物理—力学性能和使用特性，分为通用塑料、工程塑料及功能塑料。

通用塑料的产量大、价格低、性能一般，是目前塑料垃圾的主要组成部分。它主要有聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）、聚苯丙烯（PS ）、聚氯乙烯

级克劳斯—动力波装置能提供更大的空间来提高硫回收效率，降低SO 2排放。当经过超级克劳斯工艺后，动力波工艺能使SO 2排放低于1×10-5。此外，在低投资成本，低操作成本和操作简单时，超级克劳斯动力波工艺比常规尾气处理单元更稳定。目前的中国市场已建设10余套，应用越来越普及，因此超级克劳斯—动力波工艺为炼油厂硫回收装置提供了很好的选择。

参考文献：

［1］李隆基. 硫磺回收尾气处理工艺及在我国的应用［J ］. 石油炼制，

1998，29（7）:15-19.

［2］Fenderson Steve. 硫工艺扩能［J ］. 烃工程，2002，7（12）:43-44.［3］Kauf Johannes. 硫回收技术［J ］. 烃工程，2002，7（12）:45-46.［4］ElsnerMartinP ，MengeMarko ，MullerCarsten ，et al.Claus 工艺的

. 今日催化，2003（79）:487-494.改进［J ］收稿日期：2009-03-17

作者简介：王勇，男，硕士研究生，2006年毕业于东华大学，现从事硫回收及脱硫工程市场分析研究。

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炼油与化工

REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY

第20卷

（PVC ）、酚醛树脂（PF ）和氨基树脂等。

工程塑料一般是指可以作为结构材料，能在较广的温度范围内承受机械应力和较为苛刻的化学物理环境中使用的材料，如聚酰胺（PA ）、聚甲醛

）、聚碳酸酯（PC ）、聚砜（PSF ）等。（POM

功能塑料是指人们用于特种环境的具有特种功能的塑料。如医用塑料、光敏塑料等。2废旧塑料的物理回收与利用

塑料是由石油化工衍生的原料制成，目前它

表1

塑料名称

PET (聚对苯二甲酸乙二醇) HDPE (高密度聚乙烯) PVC (聚氯乙烯)

LDPE (低密度聚乙烯) PP (聚丙烯) PS (聚苯乙烯)

的产量以体积计已超过金属材料的产量。除极少数塑料管、板材以外，90%的塑料制品使用寿命只有1～2a ，造成废塑料数量的急剧增加。对废塑料的污染治理应侧重于回收、再生和综合利用。

现阶段，我国废塑料回收技术仍然以物理回收为主，回收利用工序主要为收集、分类分离、清洗、干燥、破碎或造粒，经过改性再加工制成适合市场需求的产品或与新料混合使用[3]。废旧塑料回收再利用情况见表1。

回收料的用途

软饮料瓶，清洁剂瓶，地毯纤维

清洁剂瓶，垃圾箱，水管清洁剂瓶，窗框，人造革垃圾袋，垃圾箱，桶

电池盒，保险丝盒，汽车零件衣架，录像带盒，办公文具

废旧塑料物理回收再利用的一些典型用途

原材料的用途

软饮料瓶，织物纤维，枕头填充物，睡袋

购物袋，牛奶瓶，洗发水瓶果汁瓶，铅管，橡胶软管，鞋底农业用薄膜，包装薄膜，购物袋冰淇淋杯，吸管，薯片包装袋，快餐盒酸乳酪杯，塑料餐具，塑胶水晶

3废旧塑料热解油化技术

生活废塑料通常采用热解油化技术加以回收，即通过加热或加入一定的催化剂使废塑料分解，获得聚合单体、柴油、汽油和燃料气、地蜡等产品。废塑料的热解油化技术不仅对环境无污染，又能将原先用石油制成的塑料还原成石油制品，能最有效地回收资源。因此，废塑料热解油化就是以石油为原料的石油化学工业制造塑料制品的逆过程。

废塑料热解的产物：主要为C 1～C 14的燃料气、燃料油和固体残渣。

热解温度及难易程度：PE 、PP 、PS 、PVC 等热塑性塑料当加热到300～500℃时，大部分分解成低分子碳氢化合物，其中，PVC 加热到约200℃时发生脱氯反应，进一步加热发生断链反应。

酚醛树脂，脲醛树脂等热固性塑料则不适合作为热解原料；PEP 、ABS 树脂含有氮、氯等元素，热解时会产生有害气体或腐蚀性气体，也不适宜做热解原料；PE 、PP 、PS 只含有C 和H ，热解不会产生有害气体，它们是热解油化的主要原料。如PE 热解所的原料油的热值和C 、H 、N 含量与成品油基本相同。

4废塑料的热能利用技术

热能利用技术是对难以进行材料再生或化学再生的废塑料通过焚烧，利用其热能。对于没有进行分类收集和分选的混合塑料，进行焚烧回收热能是最为实用的方法之一。焚烧废塑料可有2种

方法[4]。

（1）直接燃烧利用其热能，燃烧废塑料时，发热量高达33.6～42MJ/kg，比煤高、相当于重油。据估算，燃烧120kt 的塑料相当于2400kt 木材或相当于100kt 煤焦油的发热量；而且，在燃烧过程中产生的硫只有煤炭的1/20和重油的1/40，灰分也较少；但产生的氯是燃烧煤的3倍和重油的19倍，并有产生二恶英的危险。此外，还需要专门的焚烧装置，并且对于中小城市，收集足够的废塑料和设置高效焚烧设备均有困难（因高温腐蚀和排气处理不易解决）。所以除了个别回转窑、高炉等，直接燃烧不应提倡。

（2）制造垃圾固体燃料，简称RDF ，是将难以再生利用的废塑料粉碎，并与生石灰为主的添加剂混合、干燥、加压、固化成直径为20～50mm 颗粒的方法。

无论哪种再生方法或循环利用技术最终归结到如何进行无污染处理和有效利用的问题上来。材料再生利用是有效利用资源、解决废塑料材料来源、缓解环境污染、降低新制品成本的最有效途径，而作热能利用则往往是最终利用处理。

焚烧技术是将塑料与混合垃圾一起作为燃料，替代煤燃烧供热的技术。该方法可有效地克服填埋占有大量土地的缺点（可减容90%），受到一些发达国家的重视。废塑料的热值与燃油相当，是垃圾焚烧的重要热能来源。

5废旧塑料用作高炉中的还原剂

2009年第2期张晓丽，等. 废旧塑料的环境污染与资源化技术分析35

人们正在注意用磨碎的废塑料代替焦炭和粉煤从生产铁水的高炉底部进料，用作矿石还原剂

的方法[4]。这种方法在德国已经得到了应用。不莱梅钢铁厂从1995年开始试喷，现在已达90kt/a。在2010年节能、减废企业自主行动规划中规定，全行业2010年喷吹1000kt ，约合钢铁能耗的2%。

日本NKK 公司于1998年发展了农用薄膜喷吹并新建30kt/a的造粒装置，1999年又在福山厂新建含氯废塑料的脱氯和造粒装置，继之新日铁公司实施了废塑料焦炉原料化。废塑料经分类、破碎和压缩成块后与煤混合，可取代1%的原煤。在该过程中废塑料进行热分解反应，发生碳化，生成焦炭、焦油和焦炉煤气。

该方法的主要优点在于废塑料可以用于以高炉为基础的现行钢材制造设施。作为预处理，废塑料只需要加工到能将其进料投到高炉中即可。该法已发展为100%循环再生废塑料的技术。废塑料与煤混合后，经1200℃高温干馏，可分别得到20%的焦炭（用作高炉还原剂）、40%的油化产品（包括焦油和柴油，用作化工原料）及40%的焦炉煤气（用作发电等）。目前，这种方法适用于聚氯乙烯之外的混合塑料，现在正在进行研究与开发应用于所有废塑料的技术。

此外，还可以利用废塑料中的氢作为补充的氢源与煤进行共液化。当温度升到400℃以上时，煤和废塑料都会发生热分解，有大分子裂解为许多自由基小分子，由于塑料的H/C原子比较高，这样，在煤的小分子基团、塑料的小分子基团互相结合或与外界的活化氢原子相结合时，就会生成H/C原子比较高的液体产品。该项技术为煤的洁净利用以及废塑料中氢资源的回收利用提供了新途石化信息

径。

6催化裂解技术

废塑料的催化裂解是在催化剂存在下进行的

柴油和焦热解反应。催化裂解反应的产物为汽油、炭。其应用范围主要是聚烯烃类塑料。由于废塑料中可能存在的Cl 和N 的毒化，以及无机填充剂和杂质的毒化作用，需要先进行预处理。催化剂是反

应的关键，常用的催化剂包括ZMS-5沸石催化剂、H-Y 沸石催化剂、REY 沸石催化剂和Ni-REY 催

比表面积、化剂等，催化剂的活性点强度和浓度、平均孔径、孔径的尺寸分布等都影响反应速度和

对产物的选择性。7结束语

防治由废旧塑料产生的“白色污染”问题，各国政府的有关部门作了大量工作。实践表明：废旧塑料的资源化利用技术已趋于成熟，解决废旧塑料引起的环境污染问题从技术角度来看不存在问题，关键是通过立法采取强制回收利用，并加强管理的措施才能有效根治“白色污染”问题，不然会进一步出现“放错地方的资源，而没有得到利用”的局面。

参考文献：

［1］孙小红，那天海，宋春雷，等. 废旧塑料回收再生利用技术的

新进展［J ］. 高分子学报，2006（4）：29-34.

［2］孙亚明. 废旧塑料回收利用的现状及发展［J ］. 云南化工，

2008，35（2）：36-40.

［3］钱伯章. 废旧塑料回收利用及技术进展［J ］. 橡塑资源利用，

2007（2）：12-17.

［4］卓玉国，李青山，王新伟，等. 废旧塑料的回收利用进展［J ］.

材料导报，2006，20（4）：389-391. 收稿日期：2009-04-19

作者简介：张晓丽，女，高级工程师，1990年毕业于大庆石油学院炼制系石油化工专业，现从事石油化工生产及科研工作。

新加坡开发出室温下CO 2转化为甲醇工艺

新加坡生物工程和纳米技术研究院(IBN)成功地开发了在缓和条件(室温) 下将CO 2转化为甲醇的催化工艺。研究人员采用稳定的N-杂环碳烯(NHC)有机催化剂，利用硅烷使CO 2还原。这种有机催化剂与过渡金属催化剂相比，在氧气存在下更为有效和稳定。为此，CO 2还原反应可在干燥空气中的缓和条件下进行。

研究人员指出，仅需少量的N-杂环碳烯(NHC)就可以诱导二氧化碳在反应中的活性。将由二氧化硅与氢气相组合的氢硅烷加入到被NHC 激活的二氧化碳中，通过添加水，反应的产品就可转化成甲醇。氢硅烷提供氢，氢在还原反应中与二氧化碳进行键结合。甚至在室温下，二氧化碳也可在NHC 的有效催化下进行还原，从二氧化碳还原的产品中很容易得到甲醇。

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炼油与化工

REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY

第20卷

Application of No-pump acid regeneration process of

20（2）：25-27HF alkylation unit /2009，

Yang Lifeng ，Zhang Qiyan ，Yang Ming

（No.4Integrated Unit of Dalian Petrochemical Company ，Dalian 116024，China ）

Abstract:The no-pump acid regeneration process of the 100kt/aHF alkylation unit of Dalian Petrochemical Company has been

s in operation for 2years ，the operation result has met the expected requirement. the no-pump acid regeneration reduced the unit ’

HF leaking points ，decreased operation risk ，and saved the investment cost and maintenance cost of equipment. The unit made a significant economic benefit from energy conservation and consumption reduction. Keywords:alkylation; no-pump acid; process improvement

Application of ultrasonic emulsion breaking technology in

20（2）：28-29electrostatic desalting process /2009，

Wang Huiyuan ，Yue Xianglong ，Zhao Qingsheng ，Ren Lidao ，Yu Xinwen

（Qingyang Petrochemical Company ，Qingyang 745115，China ）

Abstract:Ultrasonic emulsion breaking technology is an emerging technology for crude oil emulsion breaking ，has a low energy

consumption and good desalting result. The experiment of application of ultrasonic instead of demulsifier for electrostatic desalting in the production of Qingyang Petrochemical Company shows ，the use of ultrasonic for emulsion breaking results in the significant

s current ，salt content in crude oil after secondary desalting is less than 3.0mg/L，water quality decrease of electrostatic desalter ’

of total drainage is much better.

Keywords:ultrasonic; demulsifier; electrostatic desalting; current

New Super Claus-dynawave scrubbing technology for Sulfur recovery /2009，20（2）：30-32

Wang Yong ，Wang Xuedong

（MECS （Shanghai ）Co. ，Ltd. ，Shanghai 200120，China ）

Abstract:The new Super Claus -dynawave scrubbing technology for Sulfur recovery is a new technology for sulfur recovery process of oil refineries ，which combines the Super Claus control system and the Dynawave Desulfurization technology. This Technology has characteristics such as high efficiency ，low investment ，simple operation and less floor space. It thoroughly solved refineries ’problems ，for examples ，sulfur recovery process was low in efficiency ，tail gas emission was often out of specification and the investment was high.

Keywords:Super Claus; Dynawave; Sulfur recovery

Technical analysis on environmental pollution and reuse of plastic waste /2009，20（2）：33-35

Zhang Xiaoli 1，Shang Ping 2，Cui Chongwei 3

（1.Daqing Hengyuan Group Company ，Daqing 163316，China; 2.Daqing Petrochemical Company Technology &Information Department ，Daqing 163714，China; 3.Harbin Institute of Technology Municipal &Environmental Engineering School ，Harbin 150001，China ）Abstract:Plastic has advantages such as light weight ，high strength ，good wear resistance and being economical and practical ，therefore ，is widely used in production and daily life. However ，the plastic after use can produce large quantity of plastic waste which can pollute the environment. This paper analyzed technical method for implementation of reuse of the plastic waste ，and pointed out that the major way to solve the plastic waste problem is recycle ，which not only can solve the problem of environmental pollution but also can make the best of resource. Keywords:plastic waste; regeneration and utilization; reuse