废弃混合塑料的裂解机理及装备技术的研究

The waste of hybrid plastics has increased rapidly. The traditional landfill and incineration cannot meet the needs of resource utilization and reduced environmental pollution, and new processing methods are being expected..Aiming at the problem of recycling hybrid plastics, it is proposed to adopt the technological route of efficient and environmentally friendly cracking technology. Through the path of the analysis of the cracking mechanism function and experiments, the corresponding cracking reaction kinetic model is established and a hybrid plastic calculation method of cracking process model; For the models and methods, an integrated high-efficiency continuous pyrolysis experimental equipment is developed which is controlled by independent intelligent control in sub-regions and has an efficient heating mode with internal heating; We will continue optimize and improve on the models and methods to make it sure that model accuracy is 90% or more for the typical mixing plastic cracking process; Analytic hierarchy process (AHP) was used to build a system of five guideline layers and 20 index levels to quantitatively evaluate the environmental impact of the hybrid plastic cracking process. The evaluation results can reflect the environmental protection level of the process. .The project is obviously innovative in the field of hybrid plastic cracking mechanism and cracking equipment trial. It runs through the principle of national green strategy and sustainable development of low carbon, which is conducive to developing a waste plastic ecological road with low pollution and high recycling rate.

（1）废弃混合塑料垃圾量增长很快，传统的填埋和焚烧无法满足资源化利用及减少环境污染的需求，迫切需要新的处理方法。（2）针对废弃混合塑料在资源化利用过程中的难题，采用高效环保裂解技术工艺路线，通过其裂解机理函数的分析及实验相结合的路径，建立对应的裂解反应动力学模型，形成一套混合塑料裂解工艺模型的计算方法；对于新建立的模型和方法，开发分区域独立智能控制的、以内部加热为主具有高效节能加热方式的一体化高效连续裂解实验装备；利用该设备实验验证典型混合塑料裂解工艺模型并优化改进，确保模型准确度达90%以上；采用层次分析法，构建5个准则层和20个指标层的体系，对混合塑料裂解工艺的环境影响进行定量评价，评价结果可反映该工艺所处的环保水平。（3）在混合塑料裂解机理、裂解装备试制方面，项目具有明显的创新性，贯穿了国家绿色战略导向和低碳可持续发展原则，有利于开拓一条低污染高循环利用的废弃塑料生态之路。

废塑料污染日益严重，裂解工艺是一种相对有效的环保处理方法。项目在废弃混合塑料的裂解机理函数及动力学模型的计算方法，及微-小-中不同级别的裂解实验装备研制方面做了一些研究，为裂解设备的设计、裂解工艺优化及工程化应用提供了坚实的理论支持。. ①探索了一套废弃混合塑料裂解过程中的裂解机理函数及动力学模型的计算方法。发挥模型法和无模型法结合的各自优点，先用无模型法求得活化能E，再综合考虑模型法的匹配度和已知的活化能值求解机理函数f(α)，最后将机理函数反代入无模型法公式中求得指前因子A，可以较为准确的求得动力学三参数。.典型废塑料的最大裂解速率PE＞PS＞PP＞ABS＞PVC；PP、PE、PS和ABS整个裂解失重过程为10min左右，PP为3.7分钟，PE和PS3.4分钟，ABS为4.8分钟；PP和PS裂解过程一步完成，而PVC裂解过程包括脱氯过程和大分子链的断裂两个环节；PP/PVC/PS混合物裂解第一阶段的活化能平均值分别为112.8 kJ/mol、113.4 kJ/mol和116.2kJ/mol，第二阶段的活化能平均值分别为188.5 kJ/mol、189.0 kJ/mol和192.0 kJ/mol；PP和PS的裂解机理函数均符合随机成核随后成长的A3/2方程，PP/PS二元混合物的裂解机理属于随机成核随后生长的A1方程；混合废塑料物间存在明显的抑制、促进作用。. ②开发/改造了微-小-中三个级别的裂解实验仪器/装备，有效开展了废弃混合塑料裂解实践，分析了裂解产物的分布规律。改造了一套智能精准温控的小型实验装备，可在控温精度±1℃条件下进行多组份多条件废弃混合塑料的裂解实验，并对固、液、气裂解产物的成分进行了详细的分析。在微型温控裂解装备工艺优化基础上，开发了一套一体化的高效裂解小型实验装备，采用优化的工艺参数进行实验验证。进而总结经验开发了一套中型高效裂解装备。PP材料的裂解油、气、积碳率分别为28.85%、67.2%、3.95%，不同裂解温度下收集的裂解油成分主要为不饱和烃，裂解气成分主要为丙烯。. ③获得了包括中国机械工业联合会技术进步一等奖在内的科技奖励3项，申请发明专利11项，发表科研论文7篇（SCI 3篇），参与完成国家标准1项