二、热解技术
热解技术是将废旧农膜置于无氧或低氧的密封容器中加热,使其受热解聚为低分子化合物进而生成目标产品。由于减量化、无害化、资源化程度高,该技术发展较快,应用较多的是高温热裂解和催化裂解。该技术根据最终产品的不同主要分为2种,一种是为了得到燃料油(汽油、柴油、石脑油等),另一种是为了得到化工原料(如苯乙烯、乙烯、丙烯等)。虽然都是将废旧农膜转化为低分子物质,但两者的工艺路线不同,对聚烯烃类废旧农膜而言,制备燃料油是较为简单的工艺。目前,我国暂无针对废旧农膜开发热解技术,但废旧农膜是废塑料的一种,而废塑料热解技术发展较快。2021年12月,工信部印发《“十四五”工业绿色发展规划》,提出要鼓励开展废塑料化学循环利用,推进低值废塑料热裂解等技术的推广应用。2014年,深圳绿色环保科技有限公司研发了废塑料裂解工艺技术和成套设备,成为国内第一家实现产业化的企业。目前,该公司已在兰州、深圳等多地建立了17个废塑料制油基地,已形成年处理废塑料25kt、生产汽柴油20kt的能力。杭州电子科技大学俞天明团队2015年在衢州试验基地建成了日处理废塑料100t,出油率为65%~70%的示范装置。塑料油的出处是目前废塑料化学循环利用行业的难点,因此Axens集团开发了Rewind®Mix技术,该技术是一种可以将任何废塑料热解油转化为乙烯装置进料的技术,且通过乙烯装置就可以继续生产塑料产品,实现“废塑料→塑料油→乙烯→塑料”循环。热解技术是废塑料化学循环的重要技术之一,但目前热解工艺不可避免地存在设备和管道易结焦堵塞、运行不稳定等“卡脖子”问题,解决该问题是发展该技术的重中之重。
(一)废旧地膜裂解产油技术
将废旧地膜通过热裂解、催化裂解等手段生产燃油是废旧农用地膜清洁化利用的重要手段之一。油化工艺是将废旧农膜置于高温分解点以上,采用反应解离原理,即催化分散的助溶使大分子聚合物被分散成微分子原体的一种工艺,一般可得到混合燃料油、燃气和残炭等多种产物。尽管这一工艺还存在着燃油品质个别指标不合格、催化剂研究仍然不足等诸多问题,但它对废旧农膜、混合回收塑料的回收利用却是比能量回收更有意义的一种方法,油化工艺不仅可以大幅提高废旧塑料的再利用率,还最大限度地利用了资源,因此得到了众多国家的重视,目前已经实现工业化规模生产。
(二)废旧农膜气化技术
废旧农膜混有其他废旧塑料时多采用气化技术,该技术是利用气化介质(空气、氧气或水蒸气)在高温下将废旧地膜中的碳部分氧化或气化,得到主要产物为CO、CH4、H2等的燃料气,这些气体既可作为化工原料也可作为燃料。与油化工艺相比,气化工艺的优点是无需对废旧地膜进行预处理。