聚苯乙烯塑料的生产工艺

合集下载

年产8万吨聚苯乙烯工艺设计

年产8万吨聚苯乙烯工艺设计

聚苯乙烯是一种重要的合成塑料,在建筑、包装、电子、汽车、家具等领域有广泛的应用。

为了满足市场需求,设计一个年产8万吨聚苯乙烯的工艺是非常重要的。

聚苯乙烯的生产工艺主要包括原料处理、聚合反应、脱溶剂、脱水、造粒和包装等步骤。

下面将对这些步骤进行详细描述。

首先是原料处理,聚苯乙烯的原料主要是苯乙烯。

苯乙烯通常通过蒸馏的方法从原油中提取得到。

提取后的苯乙烯需要进一步进行处理,去除杂质和不纯物质,以保证产品质量。

处理后的苯乙烯进入下一步。

第二步是聚合反应。

这一步骤中,苯乙烯与催化剂反应生成聚苯乙烯。

反应过程通常在高温和高压下进行。

催化剂的选择对聚合反应的效果有重要影响,需要选择高效和稳定的催化剂。

聚合反应结束后,得到的聚苯乙烯是液态的。

第三步是脱溶剂。

在脱溶剂步骤中,通过加入溶剂和进一步的提纯,将聚苯乙烯从反应体系中分离出来。

脱溶剂的过程是通过控制温度和压力变化,使聚苯乙烯从溶解状态转变为固态,随后通过过滤分离固态聚苯乙烯和溶剂。

第四步是脱水。

脱水步骤主要是将聚苯乙烯中的水分去除,使其达到规定的含水量。

水分的去除一般通过蒸馏或真空干燥的方法进行。

第五步是造粒。

在造粒步骤中,将干燥的聚苯乙烯颗粒化处理。

该步骤的目的是使聚苯乙烯便于储存和运输。

造粒过程中需要控制颗粒的大小和形状,以满足不同应用的要求。

最后是包装,将造粒后的聚苯乙烯包装成适当的包装材料,以便于存储和销售。

包装过程中需要注意产品的质量和卫生要求。

除了以上主要步骤,还需考虑废水、废气和固体废弃物的处理问题。

在聚苯乙烯生产过程中,会产生大量的废水和废气,以及一定量的固体废弃物。

这些废水、废气和固体废弃物需要经过相应的处理和回收利用,以减少环境污染。

为了保证工艺的顺利进行,需要建立一套完善的监控系统,实时监测生产过程中的各个参数和指标,以及产品的质量标准,确保产品符合国家和行业标准。

综上所述,年产8万吨聚苯乙烯的工艺设计主要包括原料处理、聚合反应、脱溶剂、脱水、造粒和包装等步骤。

聚苯乙烯的生产工艺流程图

聚苯乙烯的生产工艺流程图

聚苯乙烯的生产工艺流程图聚苯乙烯(Polystyrene,PS)是一种重要的合成塑料,广泛应用于包装、建筑、电子、化妆品等众多领域。

下面简单介绍一下聚苯乙烯的生产工艺流程。

聚苯乙烯的生产工艺主要包括光苯的制备、苯乙烯的制备和聚合反应三个步骤。

首先是光苯的制备。

聚苯乙烯的制备是以苯为原料进行的,因此首先需要制备光苯。

光苯制备主要利用煤焦油、石化乙苯或邻二甲苯等原料,采用加氢、脱芳烃或碱洗等方法进行处理,得到纯净的苯。

然后是苯乙烯的制备。

苯乙烯是聚苯乙烯的主要单体,制备苯乙烯的方法有多种,常用的是烯烃法和氧化法。

烯烃法主要是将苯和丁烯等烯烃在一定温度和高压下进行反应,生成苯乙烯。

氧化法是将苯和空气在催化剂存在下进行反应,生成苯乙烯。

苯乙烯的制备一般在装有催化剂的反应器中进行,通过控制温度、压力和反应时间等参数,得到高纯度的苯乙烯。

最后是聚合反应。

将苯乙烯引入聚合反应器中,通过引入引发剂、调节剂等添加剂,控制温度和压力等参数,在反应器中进行聚合反应。

聚合反应将苯乙烯分子通过共轭双键的开环反应,形成高分子链,最终形成聚苯乙烯。

聚合反应通常有两种方法,一种是自由基聚合,另一种是阴离子聚合。

在聚合反应中,需要控制反应的时间、温度和压力等参数,以获得所需的聚合物性能。

在整个生产过程中,需要对原料进行预处理,确保其纯度达到要求;对反应条件进行调控,确保反应平稳进行;对产物进行分离、净化和造粒等处理,确保最终产品的质量。

聚苯乙烯的生产工艺流程图如下:原料处理↓光苯制备↓苯乙烯制备↓聚合反应↓产物分离和净化↓造粒↓成品包装以上是聚苯乙烯的生产工艺流程简介,通过以上步骤,可以获得高质量的聚苯乙烯产品。

当然,不同厂家和不同生产线可能会有一些细微的差异,但总体来说,生产流程主要是这样的。

聚苯乙烯的生产工艺是一个复杂的过程,需要仔细控制各个环节的参数,以确保产品的质量和性能。

聚苯乙烯工艺

聚苯乙烯工艺

聚苯乙烯工艺聚苯乙烯工艺是一种常见的塑料加工工艺,也是制造各种塑料制品的重要方法之一。

本文将从聚苯乙烯的性质、制备工艺、应用领域等方面介绍聚苯乙烯工艺的相关知识。

聚苯乙烯是一种无色、透明的塑料,具有良好的韧性和机械强度,同时还具有较好的电绝缘性能和耐候性。

聚苯乙烯具有较低的比重,熔点较高,可溶于苯、二氯甲烷等有机溶剂。

由于其优异的性能,聚苯乙烯广泛应用于电子、家电、建筑、包装等领域。

聚苯乙烯的制备工艺主要有两种方法,即均聚法和共聚法。

均聚法是将苯乙烯单体加热至熔点后,在催化剂的作用下,使单体发生聚合反应,最终得到聚苯乙烯。

共聚法是在苯乙烯单体中加入其他共聚单体,如丁二烯、苯乙烯酸酯等,通过共聚反应形成聚苯乙烯。

这两种方法各有优势,可根据不同需求选择合适的制备工艺。

聚苯乙烯工艺的应用领域非常广泛。

在电子领域,聚苯乙烯常用于制造电视机、计算机、手机等外壳和零部件。

其透明度和耐候性使得聚苯乙烯成为包装行业的重要材料,被广泛应用于食品包装、医药包装等领域。

此外,聚苯乙烯还可用于建筑领域,制造保温材料和隔热材料,提高建筑物的节能性能。

然而,聚苯乙烯也存在一些问题。

首先,聚苯乙烯的可降解性较差,难以分解,对环境造成潜在威胁。

其次,聚苯乙烯制品在高温下易发生变形和熔化,限制了其在高温环境下的应用。

此外,聚苯乙烯的燃烧性较差,易产生有毒气体,对人体健康和环境安全带来潜在风险。

为解决聚苯乙烯存在的问题,人们正在探索新的工艺和材料。

一种方法是改进聚苯乙烯的制备工艺,提高其可降解性和耐高温性能。

另一种方法是寻找替代材料,如生物可降解塑料或其他环保材料。

聚苯乙烯工艺是一种重要的塑料加工工艺,具有广泛的应用前景。

然而,我们也应该关注聚苯乙烯的环境影响和安全性问题,积极寻找解决方案,推动塑料工业的可持续发展。

通过不断创新和进步,我们可以更好地利用聚苯乙烯工艺,为社会和人类带来更多的益处。

聚苯乙烯注塑工艺

聚苯乙烯注塑工艺

聚苯乙烯注塑工艺引言聚苯乙烯(Polystyrene, PS)是一种常见的塑料材料,在注塑行业中被广泛应用。

注塑是一种将熔融的聚苯乙烯通过高压注入模具中,冷却后变为固态的过程。

本文将介绍聚苯乙烯注塑的工艺流程和常见的注意事项。

工艺流程聚苯乙烯注塑的工艺流程包括材料准备、熔融注塑、冷却固化和成型。

1. 材料准备首先,需要准备好聚苯乙烯颗粒作为原料。

选择高质量的颗粒能够确保产品的性能和外观。

在注塑之前,需要将颗粒加热至熔融温度,通常为180-240摄氏度。

2. 熔融注塑将已经加热至熔融温度的聚苯乙烯颗粒注入注塑机的料筒中。

注塑机通过螺杆将颗粒推进到高压区域,使其熔融并变为可注射的熔体。

当达到一定的注射压力后,熔体通过模具中的喷嘴进入模腔。

3. 冷却固化在模腔中,熔体会迅速冷却并固化成为固态的聚苯乙烯制品。

冷却时间的控制和模具的设计非常重要,它们直接影响产品的尺寸精度和物理性能。

4. 成型当聚苯乙烯完全冷却后,模具可以打开,取出成品。

如果需要加工或涂装,进一步的处理步骤也可以在此进行。

注意事项在聚苯乙烯注塑的过程中,以下几个方面需要特别注意:1. 温度控制:确保注塑机和模具的温度控制良好,避免过高或过低的温度对产品质量产生负面影响。

2. 模具设计:模具的设计应符合产品的要求,包括尺寸、结构、冷却系统等。

合理的模具设计可以提高产品的质量和生产效率。

3. 注塑机性能:选择合适的注塑机以满足产品的要求,包括注塑压力、注射速度和模具开合速度等。

4. 模具保养:定期清洁和维护模具,确保其光洁度和几何精度。

5. 聚苯乙烯材料:选择合适的聚苯乙烯材料,以确保产品的物理性能和外观的要求。

根据产品的特点选择不同的聚苯乙烯类型,例如透明、耐热等。

结论聚苯乙烯注塑工艺是一种常见且重要的塑料加工方法。

通过掌握聚苯乙烯注塑的工艺流程和注意事项,能够提高产品质量和生产效率,满足市场需求。

希望本文能为聚苯乙烯注塑工艺的理解和实践提供帮助。

本体聚合法制备聚苯乙烯

本体聚合法制备聚苯乙烯

本体聚合法制备聚苯乙烯聚苯乙烯(简称PS)是一种常见的热塑性塑料,广泛用于各种领域,如包装、电子、建筑等。

本体聚合法是一种制备聚苯乙烯的重要方法。

本文将介绍本体聚合法在聚苯乙烯生产中的应用及工艺流程。

本体聚合法的定义本体聚合法是一种通过在单体分子中结合单体原子来形成聚合物链的方法。

在聚苯乙烯的制备过程中,通过苯乙烯单体的本体聚合,将单体原子结合成长链聚苯乙烯分子。

本体聚合法制备聚苯乙烯的步骤1. 单体准备首先,需要准备苯乙烯单体。

苯乙烯是一种无色液体,在常温下呈透明状态。

在制备聚苯乙烯时,苯乙烯单体是必不可少的原料。

2. 聚合反应将苯乙烯单体引入反应釜中,加入引发剂进行聚合反应。

在聚合反应过程中,苯乙烯单体分子逐渐结合在一起,形成长链聚苯乙烯分子。

聚合反应的条件包括温度、压力、时间等,需要严格控制以确保聚合物的质量和产率。

3. 分离和处理聚合反应完成后,需要将产生的聚苯乙烯聚合物与反应溶剂、引发剂等进行分离和处理。

这一步是为了去除杂质,得到纯净的聚苯乙烯产物。

4. 成型与加工最后的步骤是将得到的聚苯乙烯进行成型和加工。

聚苯乙烯可以通过注塑、挤出、吹塑等方法成型成各种形状的制品,满足不同领域的需求。

本体聚合法的优势本体聚合法制备聚苯乙烯具有以下优势: - 反应条件温和,能够在相对较低的温度下进行聚合反应,减少能耗; - 可控性强,可以精确控制聚合反应的条件,得到理想的产品性能; - 产率高,本体聚合法制备的聚苯乙烯产品纯度高,产率也相对较高。

结语本体聚合法是一种重要的制备聚苯乙烯的方法,通过在单体分子中进行聚合反应,得到具有优良性能的聚苯乙烯产品。

在未来的发展中,本体聚合法将继续发挥重要作用,推动聚苯乙烯及其制品的生产与应用。

聚苯乙烯的生产技术

聚苯乙烯的生产技术

聚苯乙烯的生产技术聚苯乙烯(Polystyrene,PS)是一种重要的塑料材料,广泛应用于电子、汽车、建筑、包装和家居等行业。

聚苯乙烯的生产技术有两种主要方法:高压法(高压颗粒法)和合金法(连续扩散法)。

下面将分别介绍这两种生产技术。

高压法是聚苯乙烯最早的生产方法之一,也是最常用的生产技术之一、它是通过乙烯和苯等单体在高压下进行聚合反应而制得的。

具体的生产步骤如下:1.单体准备:将苯和乙烯按照一定比例混合并储存。

2.压缩:将混合的苯和乙烯通过压缩机增压至一定压力。

3.注入反应器:将压缩的苯和乙烯注入反应器中。

4.聚合反应:在反应器中加入聚合催化剂,如过氧化苯、过氧化甲基等,使苯和乙烯开始聚合反应。

5.运行控制:控制聚合反应的温度、压力和时间,使聚合反应达到最佳条件。

6.放气:将反应后的气体进行放气,除去未聚合的单体和其他杂质。

7.分离和精制:通过加热和压力的方式,将聚合得到的物料进行分离和精制,得到聚苯乙烯产品。

高压法生产聚苯乙烯的优点是生产工艺相对简单,投资和设备成本较低。

然而,高压法生产的聚苯乙烯质量相对较低,耐热性和机械性能有限。

合金法是一种最近发展起来的聚苯乙烯生产技术,采用熔体混合的方式将聚苯乙烯与其他高性能树脂或弹性体相兼容。

具体的生产步骤如下:1.单组分制备:将聚苯乙烯和其他高性能树脂或弹性体按照一定比例配比并熔融。

2.混合制备:将熔融的聚苯乙烯和其他树脂或弹性体进行混合,使其充分相容。

3.精制:通过加热和压力的方式,将混合得到的物料进行分离和精制,得到合金聚苯乙烯产品。

合金法生产的聚苯乙烯具有较好的耐热性和机械性能,可以根据需要调整其硬度、韧性和透明度等性能。

然而,合金法生产的聚苯乙烯设备和工艺要求较高,投资和成本较高。

总结起来,高压法和合金法是目前主要的聚苯乙烯生产技术。

高压法工艺简单、投资和设备成本低,但产品质量有限;合金法工艺复杂,投资和成本高,但产品具有良好的耐热性和机械性能。

聚苯乙烯聚合生产工艺设计方案报告

聚苯乙烯聚合生产工艺设计方案报告

聚苯乙烯聚合生产工艺设计方案报告聚苯乙烯(Polystyrene,PS)是一种重要的热塑性塑料,具有良好的耐热性、电绝缘性、机械强度和耐化学性。

广泛应用于电子电器、建筑材料、包装材料等领域。

本文将针对聚苯乙烯的聚合生产工艺设计方案进行报告。

一、生产工艺选择聚苯乙烯聚合的工艺主要有马可夫尼柯夫-耶东采夫法(Mass-Markovnikov-Jeovchakiow Method,M-M-J法)、巴尼-哈维恩法(Bany-Hawkins method)和防爆珠法(Bead Polymerization)等。

在这些方法中,防爆珠法是应用最广泛、生产效率最高的方法,因此我们选择防爆珠法作为生产工艺。

二、原材料准备聚苯乙烯的原材料主要为苯乙烯单体(Styrene Monomer,SM),以及聚合反应中所需的溶剂、引发剂、稳定剂等助剂。

原材料准备包括苯乙烯的净化、助剂的添加等步骤。

三、反应体系设计防爆珠法是在一个特定的溶剂中进行的乳液聚合反应。

合理选择溶剂和乳化剂,以保证聚合反应的进行。

根据实验室试验的结果,可选择适宜的溶剂和乳化剂。

四、聚合反应条件聚苯乙烯的聚合反应一般在高温下进行,需要控制反应温度、压力和物料的配比等参数。

在防爆珠法中,一般选择高温高压的条件,具体反应条件根据实验室试验结果确定。

五、聚合反应控制在聚合反应过程中,需要控制反应的速率和聚合度。

可以通过引发剂的选择、引发剂用量、加料方式等方法来控制反应速率;通过聚合反应时间、温度、压力等来控制聚合度。

六、反应后处理聚合反应结束后,需要对反应产物进行后处理。

包括溶剂的回收、产物的分离、洗涤、干燥等步骤。

同时对产物进行质量检验,满足产品质量要求。

七、废弃物处理聚苯乙烯生产过程中产生的废弃物主要为溶剂、引发剂等。

需要采取环保措施,对废弃物进行处理和回收利用,减少对环境的污染。

八、安全措施在聚合生产工艺过程中,需要采取严格的安全措施,防止发生事故。

包括防爆、防漏、防火等措施,确保生产过程的安全性。

可发性聚苯乙烯生产工艺

可发性聚苯乙烯生产工艺

可发性聚苯乙烯生产工艺
可发性聚苯乙烯(EPS)是一种重要的泡沫塑料材料,广泛应
用于建筑、包装、电子等领域。

以下是可发性聚苯乙烯的生产工艺。

1. 原料准备:可发性聚苯乙烯的主要原料是苯乙烯单体、发泡剂和催化剂。

苯乙烯单体用于制备聚苯乙烯树脂,发泡剂用于实现泡孔结构,催化剂用于促进发泡反应。

2. 聚合反应:苯乙烯单体通过聚合反应聚合成聚苯乙烯树脂。

这一步骤通常在聚合釜中完成,加入合适的溶剂和催化剂,并控制反应温度和时间,使得聚合反应能够正常进行。

3. 发泡剂的添加:聚合得到的聚苯乙烯树脂需要添加发泡剂,常用的发泡剂有丙烯腈-丁二烯橡胶共聚物(NBR)、氟利昂等。

发泡剂的添加可以通过溶解在溶剂中,或者分散到树脂中的方式实现。

4. 发泡成型:将添加发泡剂的聚苯乙烯树脂放入具有一定形状的模具中,加热至熔化状态。

发泡剂在热熔的聚苯乙烯中分解产生气体,形成封闭的泡孔结构。

随着树脂的熔化,气体逐渐扩散,使得泡孔可发性聚苯乙烯形成。

5. 冷却固化:待发泡过程完成后,将模具中的可发性聚苯乙烯冷却至常温,使其固化。

固化过程中,泡孔内的气体冷却收缩,形成微小的孔洞。

6. 加工制品:将冷却固化的可发性聚苯乙烯取出模具,进行后续的加工,如切割、打磨等。

最终得到符合要求的可发性聚苯乙烯制品。

以上是可发性聚苯乙烯的主要生产工艺。

在实际应用中,还需要根据具体需求,对原料和工艺进行优化和调整,以达到更高的生产效率和产品质量。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

聚苯乙烯塑料的生产工艺聚苯乙烯[1](PS)是一种无色透明的热塑性树脂。

PS 具有良好的光学性能及电气性能,容易加工成型,着色性能好。

由于它具有良好的性能,因此,现在已经成为世界上应用最广的热塑性树脂,是通用塑料的五大品种之一。

PS 注射成型是PS 制品的主要加工方法。

PS 是由苯乙烯单体加聚反应得到的无定形聚合物。

苯乙烯的聚合方很多,主要有本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合等。

文章以PS GP-525 制造工艺马为例,对成型技术进行了研究。

1 PS 塑料成型特性分析1.1 工艺特性(1)熔点不明显:聚苯乙烯为无定形聚合物,熔融温度范围较宽,且热稳定性较好,约在95 ℃左右开始软化,在190 ℃成为熔体,在270 ℃以上开始出现分解。

(2)比热较低:加热流动和冷却固化速度快,熔体粘度适中,且流动性好,塑化效率较高,易于成型;在模具冷却硬化也比较快,故模塑周期短。

(3)受温度和压力影响较大:成型温度和压力的增加,对聚苯乙烯熔体的流动性有明显增长,其中温度比压力的影响更大,在成型过程中,可以通过改变温度和压力,来调节熔体流动性。

(4)吸水性较低:聚苯乙烯的吸水性<0.05 %,成型中所允许的水分含量通常为0.1 %,因此一般无需进行预干燥处理。

(5)收缩率较低:聚苯乙烯的收缩率一般在0.4 %左右,制品成型稳定性好。

1.2 注塑机工作原理及结构[2](1)注塑机工作原理:注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。

注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。

取出件后又再闭模,然后再进行下一个循环。

(2)注塑机结构,如图1 所示。

图1 注塑机结构图Fig.1 Structure of injection machine1.3 制品与模具的设计(1)制品的壁厚:制品的壁厚应根据树脂情况进行选择。

为减少制品的内应力,有利于物料的均匀收缩,在考虑制品的壁厚时,应注意壁厚的均匀性,要求相差不要太大,并避免缺口、尖角的存在,转角、厚薄连接处等部位采取圆弧进行过渡。

(2)顶出系统的设计:要设计适当的脱模锥度,较高的型芯光洁度和较大面积的顶出部位,以防止强行脱模产生脱模应力。

(3)模具的要求:对厚壁制品,浇口应开设在制品的厚壁部位;模具的关键部位应有效地设置冷却水道,保证模具的冷却对消除或减少收缩起着很好的效果;对于不同厚度塑料制品,其模温要求不同,对于厚壁制品其模温要适当高一些。

(4)原料准备。

注塑用的PS 树脂,一般为无色到蓝色颗粒。

PS 树脂吸水性较低,一般无需进行预干燥处理。

1.4 成型工艺(1)注塑温度:PS 的注射温度可在较宽的范围内选取,但注射温度过高会降低制品的机械性能,而过低又会影响制品的透明度,因此一般控制在180~245 ℃之间。

可视机台能力大小和使用状态进行加工温度范围调整。

(2)注射压力:PS 的注射压力可在60~150 MPa 范围内选取。

一般说来,大浇口、厚壁制品的注射压力可低些,而薄壁、长流程、形状复杂的制品的注射压力则应高些。

(3)注射速度:注射速度越快,越容易造成分子链的取向程度增加,从而引起更大的取向应力。

但注射速度过低,塑料熔体进入模腔后,可能先后分层而形成熔化痕,产生应力集中线,易产生应力开裂。

所以注射速度以适中为宜。

最好采用变速注射,在速度逐渐减小下结束充模。

(4)模具温度:模具温度最好控制在60~80 ℃之间。

(5)注意事项:生产应连续进行,若停机,应排空料筒中残存料,以避免再升温时材料分解及产品黑点产生;再开机时,应先排料,以清洗料筒。

2 典型PS 塑料制品的加工2.1 原材料及设备PS:GP-525,汕头海洋第一聚苯树脂有限公司。

注塑机:海天650。

2.2 PS 制品的形状图2 是某PS 制品的照片,该产品的结构特点:材料为PS,外观为无色透明,表面要求为无水纹、无划伤、无黑点、无飞边等缺陷。

产品外形上面为马,下面为底座。

产品的尺寸为:110 mm×40 mm×115 mm。

质量要求见表1。

图2 某PS 制品照片Fig.2 Photo of certain PS product表1 PS 制品质量要求Tab.1 Quality standard of PS product检验项目质量标准外观无色透明,不允许变形、杂物、气泡、水纹、飞边尺寸依照技术标准跌落试验制品从1.2 m 高跌到水泥平地上,不允许有损坏、断裂等现象实验聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)因隔热、隔音、防潮、防震、质轻价廉等优良特性,广泛应用于家电、仪表、电子、食品等工业⋯。

但EPS$0品大部分在一次使用之后作为废弃物直接丢弃,且密度小、体积大、运输闲难、不易自然降解和生物降解,因此累积了大量的废弃塑料。

EPS~I品的大量使用和废弃物累积,已经构成了“白色污染”的重要组成部分,引起了人们的关注 ]。

国家已将废弃塑料列为2 1世纪在环保领域要控制的三大重点之一。

对废聚苯乙烯泡沫塑料(WPS)进行资源回收利用,是有效缓解当前资源短缺和抑制“白色污染”的重要手段。

目前,国内外对WPS的资源化利用方法主要有掩埋焚烧法、物理再生、生物降解法 ]、裂解回收法 _9]、化学改性法n “等。

其中,通过裂解法回收WPS,不但能有效解决WPS的污染问题,还能得到大量的裂解油等能源物质以及苯乙烯等化工原料产品,具有很好的社会效益和经济效益,被认为是最有前途的回收方法 J。

本T作根据石油裂化原理,采用氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂,对WPS进行了催化裂解研究,考察了相应的裂解条件,并对裂解油成分进行了GC分析,以期为塑料裂解的工业应用提供参考。

l 实验部分1.1 材料、试剂和仪器WPS:电器包装用白色泡沫塑料,去除表面杂质,并切成小块备用。

氧化铝、氯化铝、氧化钙:分析纯。

TYHw型调压恒温电热套:郑州博大仪器有限公司;GC一14C型气相色谱仪:日本岛津公司;SDTQ一600型热重综合分析仪:美国TA公司。

1.2 实验方法准确称取25.0 g经热熔消泡后的WPS颗粒,加入三口圆底烧瓶中,再加入一定量的催化剂(固定催化剂用量为wPS加人量的2%(w)),连接好回流反应装置,开始加热升温,并于设定温度下进行裂解反应,直至WPS裂解完全。

冷却后收集裂解油称重,计算收率。

裂解时间的计时从第一滴液态馏分出现开始,至WPS全部转化为液态物质为止。

1-3 分析方法1.3.1 WPS的热分析取2 mg左右的WPS试样,采用热重综合分析仪,测量TG,DTG,DSC曲线。

操作条件:升温速率l0 oC/min,温度范围26~600℃,N,流量40mL/min。

1.3.2 裂解油产率的计算WPS催化裂解可得到固体物质、液体WPS催化裂解可得到固体物质、液体物质(裂解油)和气体物质,裂解油产率(】,,%)见式(1):】,= × 100% (1)m 0一,式中:m。

为WPS的加入量,g;m 为WPS裂解得到的固体物质的质量,g;m,为WPS裂解得到的液态物质的质量,g。

1.3.3 裂解油产物的GC分析对裂解油产物进行GC分析。

操作条件:CBP1一M25—025毛细管柱,氢火焰离子化检测器,检测温度250 oC, (气化室)进样器260℃,载气流量200mL/min,氢气流量50 mL/min,空气流量50 mL/rain,进样量0.5 L,分流比30:1,尾吹20 mL/rain,柱温160℃。

程序升温:初始柱温ll0℃,保温0 rain,升温速率6~C/min,终止柱温160 ,保温1 min。

用面积归一法进行定量分析。

2 结果与讨论2.1 WPS的热分析结果为了了解WPS的热裂解特征,对WPS试样进行了热分析。

50~190 oC范罔内WPS试样的DSC曲线见图1。

WPS试样的热分析曲线见图2。

由图1可见:107 oC左右出现一个吸热峰,对应WPS的玻璃化转变过程,表明其玻璃化转变温度约为107℃;吸热峰的峰型较宽,可能是由于升温速率过快,导致热流效应分辨不明显。

由图2可见:DSC曲线在335~430 oC之间出现一个大的吸热峰,对应WPS的裂解吸热反应;TG曲线表明,在温度超过280 oC时WPs开始失重,超过335 cC时失重加快开始裂解,温度升至398 oC时有50%的WPS裂解,434 oC时有95%的WPS裂解,最终有5%的WPS炭化不再失重;DTG曲线峰顶出现在407 oC左右,表明在407左右裂解速率最快,与文献[12]报道的数据接近。

综合考虑热分析结果,WPs熔融消泡温度应选择在107℃左右,催化裂解温度应选择在280-430 oC范围内。

2.2 反应条件对WPS裂解油产率的影响裂解温度和催化剂种类对WPS裂解油产率的影响见图3。

由图3可见:裂解温度越高,裂解油产率越高;低于380 oC时,催化剂裂解制油能力大小的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝;高于400 oC 时,3种催化剂的活性相近,裂解油产率均在85%以上。

这是因为,在不同催化剂作用下,可能存在不同的聚苯乙烯(PS)裂解机制,裂解温度低,催化剂活性的差别体现出来;而在较高的裂解温度下,PS碳链受热充分,碳链断裂速率加快,解聚反应彻底,裂解油产率都接近各自的最大值。

综合考虑,氧化钙的催化活性优于氯化铝和氧化铝,催化裂解最佳温度应控制在380 oC附近,这与文献E2]报道的结果一致。

裂解图4。

由图4可见:随裂解温度的升高,3种催化剂的裂解时间均缩短,这是因为裂解温度升高,PS碳链断裂速率加快,自然裂解完全所需的时间缩短;但裂解时间缩短的快慢不同,氧化钙和氯化铝明显快于氧化铝。

裂2.4 反应条件对苯乙烯回收率的影响催化裂解WPS回收苯乙烯单体,是WPS资源化利用的重要课题。

裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率的影响见图5。

由图5可见,裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率均有较大影响。

当裂解温度低于380℃时,随裂解温度的升高,苯乙烯回收率均呈增大趋势,3种催化剂活性高低的顺序为:氧化钙>氯化铝>氧化铝。

当裂解温度达到380 oC时,苯乙烯回收率均达到最大值,且氧化钙催化裂解时苯乙烯回收率超过70%。

随裂解温度的进一步升高,3种催化剂催化裂解WPS时,苯乙烯回收率均急剧下降。

因此,选择裂解温度为380 cC。

综合考虑裂解油产率、裂解时间、裂解油产物纯度及苯乙烯单体选择性,得出在本实验条件下,WPS催化裂解的最佳催化剂为氯化铝,在380℃下催化裂解25 min时,裂解油产率可达85.48%,裂解油中苯乙烯含量为80.66%(w),且副产物较少。

相关文档
最新文档