日本廢塑料回收技術的發(fā)展趨勢
時間:2005-08-11
勢
日本是世界僅次于美國的第二大塑料生產和消費國，塑料年產量超過1400萬t，消費量近1000萬t，目前廢塑料排出量約為900萬t／a，廢塑料占生活垃圾體積的30％--50％。日本國土面積狹小、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，廢塑料公害對日本大眾的生存環(huán)境構成了嚴重的威脅。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)型社會已成為當務之急。
日本計劃2001年廢塑料回收重用率達65％(其中熱能回收50％、材料回收15%)，21世紀初回收重用率達到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％，中國達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％，平均年增長卑為10％。日本為此制定了"PET瓶自主設計準則"，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簽，不使用鋁蓋，只準用塑料蓋等。為便于將收集的大量PET瓶運至再生處理工廠，廢PET瓶啟運前要作減容處理。日本PET瓶再生樹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瓶回收量的進一步增加，必須為再生PET開發(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發(fā)了一種從廢PET瓶中DMT(對苯二甲酸二甲酯)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的沸點溫度和0.1MPa的壓力下，把PET進行解聚，生成雙一對苯二甲酸羥乙酯(BHET)。再經過濾，除去濾渣和添加劑，使BHET與甲醇起反應，在甲醇的沸點溫度和0.1MPa的壓力下，經過酯交換反應生成DMT和EG。再經過蒸餾，把DMT和EG進行分離，然后通過重結晶過程，把DMT精制；通過蒸餾把EG進行純化，甲醇可循環(huán)使用。回收的DMT和EG的純度都達到99．99％，生產成本與通用的DMT和EG法的成本不相上下。DMT可以轉化成純TPA(對苯二甲酸)，用于制造瓶級PET樹脂。循環(huán)裝置可以生成10％左右的該公司生產樹脂用的原料。
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t，其中產業(yè)廢棄物443萬t，一般廢棄物441．4萬t。而PET瓶以外的塑料包裝容器323．8萬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，日本正在開發(fā)和改進以下多種熱能回收技術：(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。雖然處理的產業(yè)系統(tǒng)的廢PP、PE、Ps的小型油化裝置已實用化，但含PVC的一般廢塑料的大型油化裝置尚未實用化。目前，日本開發(fā)的油化裝置不能用于熱固性樹脂的油化，對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，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，所需設備較小，回收的主要是輕油，幾乎無副產物。日本東北電力公司建立一座處理能力為0．5t／a的試驗裝置，1998年1月投入試驗運轉，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經轉窯分解脫氯處理后用作高爐還原劑。目前，處理能力已達到3～6萬t／a。
既生產PVC又生產水泥的日本德山曹達公司將除去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，處理能力已達到萬噸以上。目前該公司又在試驗研究含PVC的廢塑料分解脫氯后用作水泥燒制燃料的系統(tǒng)，脫氯產生的HCI重用于PVC的制造。
廢塑料在窯中燃燒后的殘渣留在水泥中起填料的作用。熱固性樹脂細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，是目前研究開發(fā)的重點，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)模處理場合。
日本是家用電器生產與消費大國，每年產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、樹脂混合物燃料化工序，經干餾處理將廢塑料變成燃料回收。
日本每年報廢汽車約500萬輛，每輛車上的塑料約占車重的7．5％。主要為保險杠、儀表盤、座椅蒙皮、電線包皮等回收樹脂材料。
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，而每年報廢的家用電器、計算計和汽車中大量酚醛樹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構正在研究熱固性塑料的回收方法，井已取得很大進展。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脂分解成單體的液相分解法。此法還可用于環(huán)氧樹脂、聚氨酯、FRP等的油化回收。大阪工業(yè)研究所將廢酚醛樹脂粉碎以代木粉用作酚醛樹脂制品的增強材料，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，然后與甲醛反應制造酚醛樹脂，添加六亞甲基四胺作固化劑，可制成強度、韌性和耐熱性良好的酚醛樹脂產品?；瘜W回收法一般投資大，成本高，日本目前研究尚少，僅有少數(shù)實用化的實例。
