[发明专利]一种微波高温裂解废旧聚乙烯的方法

说明书

本发明公开了一种微波高温裂解废旧聚乙烯的方法。方法包括：将废旧聚乙烯与多孔复合材料接触，在惰性气氛下或真空，对废旧聚乙烯与多孔复合材料施加微波场，多孔复合材料在微波下产生电弧，从而迅速达到高温，使废旧聚乙烯裂解；本发明的方法利用微波中产生电弧的多孔复合材料在微波中产生电弧，从而迅速产生高温，使废旧聚乙烯裂解成化工原料，过程高效，产物组成附加值高。

技术领域

本发明涉及废旧塑料资源利用技术领域，具体是涉及一种微波高温裂解废旧聚乙烯的方法。

背景技术

20世纪50年代以来，人类已生产83亿吨塑料，其中63亿吨已成为废弃物。这63亿吨废旧塑料中，9％被回收，12％被焚烧，其余79％(近55亿吨)被埋在垃圾填埋场中或在自然环境中积累。人类还在不断加快塑料的生产速度，目前塑料产量每年已达到4亿吨，预计到2050年，全球将有120亿吨废旧塑料。每年有超过800万吨塑料进入海洋，如不加以限制，到2050年，海洋里的塑料垃圾将比鱼类还多。近年来，国际顶级刊物相继发表了塑料微粒对海洋、河流中的生物和饮用水的污染，引起了全社会对塑料污染的关注。2018年，联合国环境署首次聚焦一次性塑料污染问题，发布世界环境日的主题为“塑战速决”，呼吁全世界向塑料污染“宣战”。就解决塑料污染问题，科研工作者已经做出了许多不懈的努力。从1970年开始，就有大量研究致力于制备在自然环境中可降解的塑料，但是可降解塑料只在生物医药、农业地膜和垃圾袋等方面有重要应用，并且，在需要回收再利用的场合，可降解塑料的存在会严重影响回收塑料制品的性能；同时，可降解塑料在非理想的自然环境中依然需要较长时间才能降解，无法有效解决白色污染问题。目前，机械回收是唯一被广泛采用的处理废旧塑料的技术方案，主要步骤依次是去除有机残渣、洗涤、粉碎、熔融再加工，在熔融再加工的过程中通常需要共混新料来维持性能。不同塑料对加工过程的响应不同，使得机械回收的技术方案适用的塑料种类很少，目前实际采用该技术进行回收再生的只有聚对苯二甲酸二醇酯(PET)和聚乙烯(PE)，分别占每年塑料产量的9％和37％。温度敏感塑料、复合材料、和升温不熔融流动的塑料(如热固性塑料)都无法通过该方法来处理。将废塑料通过化学转化或热转化制成小分子烃(气体、液态油或固体蜡)的化学回收法被认为是可以超越机械回收的技术方案，所得产物可以用作燃料或化工原料。目前该技术方案并没有被广泛应用，主要是由于成本太高。一方面化学回收过程大多需要昂贵的催化剂，并且催化剂的选择性要求原料需是纯的聚合物，这需要对废旧塑料进行耗时耗力的分类；另一方面化学回收过程需要较大能耗。

聚乙烯是使用最多的塑料之一，不采用催化剂的微波热裂解技术，能量效率高，能够同时处理不同种类和受到一定污染的废旧聚乙烯使之裂解成化工原料，有望成为解决塑料污染问题的关键。微波是指波长介于红外线和特高频(UHF)无线电波之间的电磁波，具有非常强的穿透能力，其波长在lm到lmm之间，所对应的频率为300GHz～300MHz。微波发生器的磁控管接受电源功率而产生微波，通过波导输送到微波加热器，需要加热的物料在微波场的作用下被加热。微波的加热方式与普通的热传递有较大不同，高频电场以每秒几亿级的速度周期性改变外加电场和方向，使物料中的极性分子随电场作高频振动，分子间摩擦挤压作用使物料迅速发热，从而使物料内部和表面温度同时迅速升高。已有较多的专利公开了利用微波的这一特性进行热裂解的技术，如专利CN102585860A、专利CN103252226A、专利CN106520176A等，但都是用碳化硅等普通微波敏感材料在微波场中生热并传到给热裂解物料，从而达到热裂解目的，这种方式的工作温度不高，效率和产物组成不理想。

因此，如何开发一种高效的微波高温裂解废旧聚乙烯的方法依然是一个难题，开发该方法具有巨大的应用前景。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提供了一种微波高温裂解废旧聚乙烯的方法。本发明利用微波中产生电弧的多孔复合材料在微波中产生电弧，从而迅速产生高温，使废旧乙烯裂解成化工原料。本发明的方法过程高效，产物组成附加值高。

本发明的目的是提供一种微波高温裂解废旧聚乙烯的方法。

本发明的方法包括：