废旧聚苯乙烯塑料裂解制备苯乙烯的方法研究

河南化工　ＨＥＮＡＮ　ＣＨＥＭＩＣＡＩ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２００６年第２３卷　废１日聚苯乙烯塑料裂解制备苯乙烯的方法研究　侯益民，郭利兵，张海洋　（河南省科学院化学研究所，河南郑州４５０００２）　摘要：对聚苯乙烯塑料（ＰＳ）催化裂解制备苯乙烯的方法进行研究，对聚苯乙烯热裂解的机理进行了分析，考察　了不同催化条件对聚苯乙烯裂解产物的影响。　关键词：聚苯乙烯；苯乙烯；裂解　中图分类号：ＴＱ３２５．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—３４６７（２００６）１０—００２８—０２　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔｙｒｅｎｅ　ｂｙ　Ｗａｓｔｅ　Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ　Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ＨＯＵ　Ｙｉ—ｍｉｎ，ＧＵＯ　Ｌｉ—ｂｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｈａｉ—ｙａｎｇ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｎａｎ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ　ｐｌａｓｔｉｃｓ　ｈｅａｔ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｐｏｌ—　ｙｓｔｙｒｅｎｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ　ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｃｏｎｄｉ—　ｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ｓｔｙｒｅｎｅ；ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ　随着塑料工业的飞速发展，各种　料制品日益　广泛地应用于工业、农业、医疗卫生等领域和人们的　日常生活中，目前世界塑料的总产量已超过ｌ亿ｔ，　使用过的废旧塑料成为垃圾，严重污染环境，已成为　社会公害。如聚苯乙烯泡沫塑料足各类家用电器产　品、精密仪表和其它易损物品的防震材料，由此每年　产生大最的废旧塑料。快餐用品使用的聚苯乙烯泡　沫塑料被大量弃置在人类生活环境中的各个角落，　形成了众所周知的“白色污染”。聚苯乙烯的大量　津科密欧公司；亚硝酸钠，分析纯，洛阳化学试剂厂。　仪器：ｓＰ一２ｌＯ０气相色谱仪，北京东方精华苑　科技仃限公司；折光率仪，上海分析仪器厂。　１．２实验方法　小试在ｌ　０００　ｍＬ烧瓶内进行，按９８：２（质量　比）投入５００ｇ聚苯乙烯和催化剂，控制温度３５０～　４５０　常压裂解，反应接近完　时用油泵抽真李　约ｌＯｍｉｎ，粗产物（含阻聚剂对苯二酚等）在９２．０～　使用也带来了污染，如果焚烧处理又会造成大气污　染，聚苯乙烯的二次使用质量较差。同时苯乙烯作　为基本有机化工原料，广泛用于聚苯乙烯、ＡＢＳ、不　９４．６　ｋＰａ下真卒蒸馏得无色透明液体，用气相色谱　仪分析各组分含　，用折光率仪可测定出苯乙烯含　量。实验中所用催化剂ｌ、２、３、４、５分别是活性白　土、高岭土、分子筛、【型复合催化剂、Ⅱ型复合催化　剂。　饱和聚酯树脂的牛产，目前苯乙烯的制备方法基本　Ｌ采用乙苯脱氢法，能耗大。为此，我们对聚苯乙烯　１．３苯乙烯含量的测定　催化降解生成苯乙烯进行了深入研究，不仅实现了　废旧聚苯乙烯的综合利用，同时也节约了乙苯，缓解　了苯乙烯的供需矛盾。　苯乙烯含量的测定方法较多，大型工厂一般用　气相色谱法，测定方便简单而且准确，省去了繁琐的　计算过程，进样后可以直接从计算机中读到苯乙烯　的含：髓。实验室中通常采用溴加成滴定法、冰点测　定法、乙酸汞容量法等，小型　厂通常采用折光率测　定法。２５　ｃＣＩ苯乙烯折光率与质量百分比浓度的关　系如下页表１所示。　ｌ　实验部分　１．１原料及仪器　废旧聚苯乙烯来自物资回收公司；对苯二酚，灭　收稿日期：２００６～０６—０１　作者简介：侯益民（１９６３～），男，副研究员，从事化工技术阡发工作，电话：（０３７Ｉ）６５５１１７６３。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１０期　侯益民等：废旧聚苯乙烯塑料裂解制备苯乙烯的方法研究　表１　２５　苯乙烯折光率与质量百分比浓度关’系　折光率苯乙烯／％　折光率苯乙烯／％　折光率苯乙烯／％　折光率苯乙烯／％　折光率苯乙烯／％　折光率苯乙烯／％　１．５３８５　１．５３８８　１．５３９０　１．５３９６　１．５３９８　１．５４０１　１．５４０４　１．５４０６　１．５４０７　１．５４０８　１．５４０８　９０．２　９０．６　９１．１　９２．１　９２．６　９３．１　９３．６　９４．１　９４．２　９４．３　９４．５　１．５４０９　１．５４０９　１．５４１０　１．５４１０　１．５４１ｌ　１．５４ｌ１　１．５４ｌ２　１．５４ｌ２　１．５４１３　１．５４ｌ４　１．５４１４　９４．６　９４．７　９４．８　９４．９　９５．０　９５．１　９５．１　９５．２　９５．３　９５．３　９５．４　１．５４１５　１．５４１５　１．５４１６　１．５４１７　１．５４１７　１．５４１８　１．５４１８　１．５４１９　１．５４１９　１．５４２０　１．５４２１　９５．６　９５．６　９５．７　９５．９　９６．０　９６．１　９６．２　９６．３　９６．４　９６．５　９６．６　１．５４２１　１．５４２２　１．５４２２　１．５４２２　１．５４２３　１．５４２９　１．５４２４　１．５４２５　１．５４２５　１．５４２６　１．５４２６　９６．７　９６．８　９６．９　９７．０　９７．１　９７．２　９７．３　９７．４　９７．５　９７．６　９７．７　１．５４２７　１．５４２７　１．５４２８　１．５４２９　１．５４３０　１．５４３０　１．５４３１　１．５４３１　１．５４３１　１．５４３３　１．５４３３　９７．８　９７．９　９８．０　９８．２　９８．３　９８．４　９８．５　９８．６　９８．７　９８．８　９８．８　１．５４３３　１．５４３４　１．５４３５　１．５４３５　１．５４３６　１．５４３６　１．５４３７　１．５４３７　１．５４３８　１．５４３８　１．５４３９　９９．０　９９．１　９９．２　９９．３　９９．４　９９．５　９９．６　９９．７　９９．８　９９．９　１００．０　各种温度下的折光率～值（ｔ　ｃｃ），可用下式换　算成２５　ｃｃ的折光率值：　＾　５＝Ｎ，一（２５一ｆ）×０．０００５６　表２聚苯乙烯催化裂解的实验结果　２结果与讨论　２．１　聚苯乙烯的裂解机理　高分　聚合物的降解与其分子结构有密切关　系，人部分碳链高分子聚合物对于皂化剂和氧化剂　的作用颇为稳定，仪在高温作用　Ｆ能产生解聚作用，　生成该高分子聚合物的起始原料物质。在４００～　５００　ｃｃ将聚苯乙烯进行｝　馏ｆＩ、』，除苯乙烯为主要产　品外，馏出物中尚禽柯少　２，４一：二苯基一丁烯、　１，３一二　苯　丙烷、２，４，６一三苯基一１一己烯、２一甲　丛苯乙烯等化合物。　２．２　实验结果　注：买验中所用催化剂１、２、３、４、５分别是活性白土、高　岭土、分子筛、Ｉ型复合催化剂、Ⅱ型复合催化剂。　３　结束语　随着塑料工业的迅速发展，废弃聚苯乙烯所占　比例逐渐增大，利用催化降解法从聚苯乙烯制取苯　乙烯具有工艺简单、成本低等优点，既节约了乙苯，　又有利于净化环境，因而具有较高的经济效益和社　会效益。为了使催化剂分布均匀并提高催化剂的使　用效率，实际反应容器必须配套有高效大功率搅拌　装置，因为物料有一定粘度。催化剂对裂解反应的　影响结果显示，分子筛、Ｉ型复合催化剂的综合使用　效果较佳，催化剂的合理使用可以提高苯乙烯单体　的收率，减少反应中的积炭，为聚苯乙烯降解制备苯　乙烯投入工业化生产提供了可靠依据。　聚笨乙烯　催化剂存在下裂解的小试结果见表　２。蒸馏苯乙烯时加入０．１％埘苯：二酚币ｌ１　０．５％的亚　硝酸钠作为　聚剂，　乙烯收率６８％～７５％。与没　有催化剂的裂解反应相比，倦化剂存在时，苯乙烯的　含　增力¨，相应苯乙烯单体的收率也提高。从表２　分析数据可以看｝　分子筛、ｌ型复合催化剂的综合　使用效果较仕，　中副产乙苯含量较低，苯乙烯的分　离纯化比较容易，而且收率较高。