热裂解是在无氧或缺氧的环境下,通过对废弃塑料进行高温加热,使其分子链断裂,分解成较小的分子片段。一般来说,这个过程需要将塑料加热至400℃-600℃的高温。在这个温度区间内,塑料中的高分子聚合物开始发生热解反应,长链分子逐渐断裂为短链分子,生成包括气态烃、液态烃和固态残渣在内的多种产物。其中,气态烃主要包括甲烷、乙烷、乙烯等小分子气体,它们可以作为燃料气直接燃烧利用;液态烃则是我们所关注的重点,其成分与汽油、柴油等燃油相似,经过进一步的分离和精炼处理,便可得到可供汽车使用的燃油;而固态残渣主要为炭黑等物质,可用于橡胶工业、颜料制造等领域,实现资源的最大化利用。
催化裂解则是在热裂解的基础上,加入特定的催化剂,以降低反应温度、提高反应速率和产物选择性。催化剂的作用就如同化学反应的“加速剂”,能够引导塑料分子在相对较低的温度下,按照特定的路径进行分解和重组,从而更高效地生成我们所需的燃油成分。例如,在国际顶级期刊《自然-化学》中,中国科学院化学研究所的科研团队研制出一种层状自支撑分子筛催化剂,能够在240℃的低温、无贵金属、无氢气、无溶剂的条件下,将废弃聚乙烯塑料转化为高品质汽油。实验表明,该方法的汽油回收率高达80%,且生成的汽油中能提升辛烷值的支链烷烃含量是商用汽油的近两倍。这一突破性的研究成果,为塑料炼油技术的发展开辟了新的道路,让塑料变燃油变得更加高效、环保。