日本廢塑料回收技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
時(shí)間:2005-08-11
勢(shì)
日本是世界僅次于美國(guó)的第二大塑料生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，塑料年產(chǎn)量超過(guò)1400萬(wàn)t，消費(fèi)量近1000萬(wàn)t，目前廢塑料排出量約為900萬(wàn)t／a，廢塑料占生活垃圾體積的30％--50％。日本國(guó)土面積狹小、人口稠密，日益增多的大量廢塑料已不能再用焚燒或掩埋的方法處理，廢塑料公害對(duì)日本大眾的生存環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。另一方面，日本資源缺乏，將廢塑料作為資源加以回收利用，建立資源循環(huán)型社會(huì)已成為當(dāng)務(wù)之急。
日本計(jì)劃2001年廢塑料回收重用率達(dá)65％(其中熱能回收50％、材料回收15%)，21世紀(jì)初回收重用率達(dá)到90％(其中熱能回收70％、材料回收20％)。
1．PET瓶
塑料容器包裝材料占日本塑料制品的40％，是家庭生活垃圾的主要部分。PET瓶在日本主要用于清涼飲料的包裝(約占PET瓶的80％)，品種比較單，易于分別收集，其再生料適合重新利用。1996年世界PET瓶的回收率為17．5％，中國(guó)達(dá)5．1％，日本僅2．9％。而到了1997年，日本PET瓶回收率激增至9％，1998年增至18％，2001年將增至27．7％，平均年增長(zhǎng)卑為10％。日本為此制定了"PET瓶自主設(shè)計(jì)準(zhǔn)則"，其中規(guī)定，飲料、醬油和酒類PET瓶不使用底杯、把手、禁止著色，使用可用物理方法剝除的標(biāo)簽，不使用鋁蓋，只準(zhǔn)用塑料蓋等。為便于將收集的大量PET瓶運(yùn)至再生處理工廠，廢PET瓶啟運(yùn)前要作減容處理。日本PET瓶再生樹(shù)脂主要用于制造纖維、片材和非食品包裝用瓶，三者的消耗量大致相同；目前纖維用比例逐漸增多，已超過(guò)70％。日本PET的以上用途正趨于飽和，隨著今后PET瓶回收量的進(jìn)一步增加，必須為再生PET開(kāi)發(fā)新的用途，如土木建筑材料、食品包裝和容器等。目前日本公司已利用聚合物合金改性技術(shù)將再生PET加工成性能優(yōu)于用PET新料制造的粉末涂料。
用化學(xué)回收法將PET降解成單體重新合成PET新料才是最有效的解決方法。為此，日本正在開(kāi)發(fā)廢PET的乙二醇熱解回收法及PET的超臨界甲醇分解回收方法。
日本帝人公司最近開(kāi)發(fā)了一種從廢PET瓶中DMT(對(duì)苯二甲酸二甲酯)和EG(乙二醇)的循環(huán)方法，先把廢PET瓶壓碎并清洗，然后溶解于EG中，在EG的沸點(diǎn)溫度和0.1MPa的壓力下，把PET進(jìn)行解聚，生成雙一對(duì)苯二甲酸羥乙酯(BHET)。再經(jīng)過(guò)濾，除去濾渣和添加劑，使BHET與甲醇起反應(yīng)，在甲醇的沸點(diǎn)溫度和0.1MPa的壓力下，經(jīng)過(guò)酯交換反應(yīng)生成DMT和EG。再經(jīng)過(guò)蒸餾，把DMT和EG進(jìn)行分離，然后通過(guò)重結(jié)晶過(guò)程，把DMT精制；通過(guò)蒸餾把EG進(jìn)行純化，甲醇可循環(huán)使用。回收的DMT和EG的純度都達(dá)到99．99％，生產(chǎn)成本與通用的DMT和EG法的成本不相上下。DMT可以轉(zhuǎn)化成純TPA(對(duì)苯二甲酸)，用于制造瓶級(jí)PET樹(shù)脂。循環(huán)裝置可以生成10％左右的該公司生產(chǎn)樹(shù)脂用的原料。
2．其它廢塑料
日本廢塑料包裝容器的排出量極大，年廢塑料總排出量為884萬(wàn)t，其中產(chǎn)業(yè)廢棄物443萬(wàn)t，一般廢棄物441．4萬(wàn)t。而PET瓶以外的塑料包裝容器323．8萬(wàn)t，占一般生活廢塑料的73％以上。這部分廢塑料不僅數(shù)量多，而且種類混雜，形態(tài)各異，包括PE、PP、PVC、PS、PET薄膜、中空容器、片材等，不能像P盯瓶那樣按單一品種收集，很難按種類分揀作為材料回收重用。目前這部分廢塑料在日本主要作為熱能回收利用，為此，日本正在開(kāi)發(fā)和改進(jìn)以下多種熱能回收技術(shù)：(1)直接燃燒，回收能量，包括垃圾發(fā)電，用于煉鐵高爐取代焦炭作還原劑、用作水泥窯的燃料；(2)燃料化后用于各種發(fā)電鍋爐，一部分油化燃料可用于汽車，包括固形燃料化、粉體燃料化、固體水漿液燃料化、熱分解油化、超臨界水油化、煤氣化。廢塑料油化可以得到價(jià)值較高的液體燃料或化工原料，而其它熱能回收和燃料化法只能提到煤或煤氣的替代品，所以油化是日本政府規(guī)定的混雜廢塑料的回收方法。雖然處理的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的廢PP、PE、Ps的小型油化裝置已實(shí)用化，但含PVC的一般廢塑料的大型油化裝置尚未實(shí)用化。目前，日本開(kāi)發(fā)的油化裝置不能用于熱固性樹(shù)脂的油化，對(duì)PET、ABS、PVC的油化也不適用，只能處理PVC<20％的混雜廢塑料。東芝公司研究成功廢塑料油化中連續(xù)脫氯的技術(shù)，試制成含50％PVC的廢塑料袖化裝置。
與熱分解油化相比，超臨界水油化可加速塑料分解，所需設(shè)備較小，回收的主要是輕油，幾乎無(wú)副產(chǎn)物。日本東北電力公司建立一座處理能力為0．5t／a的試驗(yàn)裝置，1998年1月投入試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，用于處理電力公業(yè)的廢塑料，如廢電線包皮等。廢塑料粉碎后與水混合、加熱、加壓至3740C和22.1MPa超臨界狀態(tài)分解成油。
用廢塑料替代焦炭，不僅能量利用率高，而且高爐產(chǎn)生的CO2生成量比用焦炭少。但在廢塑料中需附去PVC。日本目前采用的方法主要有：重力分離法除去PVC；將混合廢塑料脫氯處理后造粒用于高爐煉鐵；從一般廢塑料中分離出的PVC經(jīng)轉(zhuǎn)窯分解脫氯處理后用作高爐還原劑。目前，處理能力已達(dá)到3～6萬(wàn)t／a。
既生產(chǎn)PVC又生產(chǎn)水泥的日本德山曹達(dá)公司將除去PVC的廢塑料粉碎至25mm以下的粒度，不作造粒處理，直接用于水泥窯取代煤粉用用燃料獲得成功，處理能力已達(dá)到萬(wàn)噸以上。目前該公司又在試驗(yàn)研究含PVC的廢塑料分解脫氯后用作水泥燒制燃料的系統(tǒng)，脫氯產(chǎn)生的HCI重用于PVC的制造。
廢塑料在窯中燃燒后的殘?jiān)粼谒嘀衅鹛盍系淖饔谩峁绦詷?shù)脂細(xì)碎也可能作用水泥窯燃料。上述4種熱能回收方法是適合大規(guī)模處理大量混雜廢塑料的方法，是目前研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，其它回收法如固形燃料法、粉體燃料法等只適合某些特定的小規(guī)模處理場(chǎng)合。
日本是家用電器生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，每年產(chǎn)生大量的家用電器廢棄物。其塑料殼休送常溫破碎工序，然后分離出金屬與玻璃，剩余塑料送金屬、樹(shù)脂混合物燃料化工序，經(jīng)干餾處理將廢塑料變成燃料回收。
日本每年報(bào)廢汽車約500萬(wàn)輛，每輛車上的塑料約占車重的7．5％。主要為保險(xiǎn)杠、儀表盤、座椅蒙皮、電線包皮等回收樹(shù)脂材料。
3．熱固性塑料的回收
熱固性塑料加熱不熔融，不可能重新作用材料，也很難用熱分解法油化，而每年報(bào)廢的家用電器、計(jì)算計(jì)和汽車中大量酚醛樹(shù)脂和聚氨酯等熱固性塑料必須處理回收。同的日本一些研究機(jī)構(gòu)正在研究熱固性塑料的回收方法，井已取得很大進(jìn)展。日本資源環(huán)境研究所研究成功利用氫授溶劑四氫化萘將廢酚醛樹(shù)脂分解成單體的液相分解法。此法還可用于環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、FRP等的油化回收。大阪工業(yè)研究所將廢酚醛樹(shù)脂粉碎以代木粉用作酚醛樹(shù)脂制品的增強(qiáng)材料，與傳統(tǒng)制品相比耐水性提高6倍，電絕緣性提高10倍，耐熱性亦佳。該所將廢聚酯粉碎后與苯酚混合，在酸性條件下加熱，然后與甲醛反應(yīng)制造酚醛樹(shù)脂，添加六亞甲基四胺作固化劑，可制成強(qiáng)度、韌性和耐熱性良好的酚醛樹(shù)脂產(chǎn)品。化學(xué)回收法一般投資大，成本高，日本目前研究尚少，僅有少數(shù)實(shí)用化的實(shí)例。
