如何利用，废聚苯乙烯塑料热降解回收苯乙烯单体？

建立了废聚苯乙烯热降解的实验室装置,探讨了影响聚苯乙烯热降解的因素,如温度、压力、催化剂用量等.在优化条件下获得97.6%的分解油,其中苯乙烯单体含量达55.5%.对聚苯乙烯热降解的机理进行了初步探讨,并预测了在工业化放大情况下该工艺的经济效益.关键词　聚苯乙烯,塑料,回收,热降解,苯乙烯单体.

对于聚苯乙烯(polystyrene,简称PS)的热降解,国外的研究论文和专利且已经有中、小型的试验工厂问世.[1-3]氧化物和稀土金属交换的Y型分子筛组成),升温(适时通氮气或减压)至热降解反应温度,并保持该温度,直至反应完毕.整个反应在氮气流条件下进行.氮气的通入既获得了本反应需要的还原氛围,又起了搅拌作用,减少了反应器内的结焦.降温后,将反应器内残渣(苯乙烯焦油)倒出,重新加料,重复以上操作.(3)产品提纯　因苯乙烯在高温下易聚合,采用简单减压蒸馏,在4.65×10Pa下,添加0.1%阻聚剂对苯二酚[7,8]进行蒸馏,在接收瓶中,亦添加0.1%对苯二酚以防其自聚.(4)产物分析　以气相色谱法进行产品分析,在Varian3700型(US)色谱仪上进行.2　结果与讨论2.1　产物分析本实验所得产物的组分中,以苯乙烯单体为主要产物,副产物有异丙苯、乙苯、甲苯、苯、-甲基苯乙烯及低聚体等.3很多,而我国在这方面的研究起步较晚,以前只有少量关于用废PS制作涂料、粘接剂和再生造粒的研究.近年来,对于PS热降解的研究逐渐活跃.曾有作者[6]对发泡聚苯乙烯(PSF)的热降解进行了初步研究,但对各种条件下热解条件的优化尚未见报道.笔者建立了实验室小试研究装置,探讨了影响聚苯乙烯热降解反应的各种因素,并预测了在本实验基础上进一步扩大为工业化生产的应用前景.1　实验1.1　实验装置热分解流程见图1.催化剂消泡后物料图1排渣反应器冷凝器接收瓶[4,5]废聚苯乙烯热解小试装置流程简图(箭头表示物料流向)经简单蒸馏,苯乙烯纯度可达85%以上,高时可达90%.经过进一步精馏后,苯乙烯纯度达99%,达到国家GB3915-90标准.经悬浮聚合后,所得树脂经测试符合化工部标准HG-105-77的要求.1.2　实验方法(1)脱泡及进料　PSF容重小,无法直接进料,采用熔融脱泡法,使其体积缩小至原来的1/40,自进料口加入.(2)热降解反应　加料至反应器中,不超过其容积的2/3,加入适量催化剂(由过渡金属*　南京理工大学研究发展基金和江苏省环保局科研基金资助项目收稿日期:1996-09-2044环

境

科

学18卷2.2　影响PS热降解反应的因素(1)反应温度的影响　图2反应了催化剂用量为0.2%,常压下分解油和苯乙烯单体含量随温度变化的关系.由图2可以看出,反应温度为450℃左右时,液体产物收率及苯乙烯单体含量均达到最高,热降解反应进行最为彻底.温度低时,物料停留时间长,器壁结炭加重,残渣增多,PS裂解不彻底,苯乙烯单体含量下降.但温度太高,不仅能耗增加,而且气化物增多,副反应增加,催化剂活性也可能下降.应结果明显低于有催化剂时的产率和质量.从图4可以看出,随着催化剂用量的增加,苯乙烯单体含量也增加,但催化剂是一次性使用,一定时间后即失活,并不是越多越好.催化剂的用量以反应物料的1%为宜.图4　催化剂用量对反应产率的影响由本研究可见,当反应压力为4×10Pa,温度为360℃,催化剂用量为0.1%时,反应条件最为适合.此时获得的分解油总收率为97.6%,其中苯乙烯含量为55.5%,