Современные исследования по конверсии отходов полимерных материалов в жидкие продукты с использованием известных технологий ожижения угля представляются оптимистичными. Некоторые выводы уже можно сделать:
– 80-90 % основных отходов ПМ может быть превращено в высококачественную нефтеподобную жидкость ( масло );
– ожижение ПМ может проводиться при более низком, чем в случае угля, давлении водорода и в инертной атмосфере;
– ПМ могут успешно подвергаться совместному ожижению ( со-процес-су ) с углем, нефтяными остатками и отходами смазочных масел.
Наиболее важные работы связаны с каталитической переработкой угля и отходов ПМ в присутствии водорода, которая может стать одним из альтернативных методов получения жидких транспортных и котельных топлив и химического сырья.
Следует напомнить, что по запасам уголь является наиболее важным источником органического сырья на Земле и одним из наиболее доступных источников энергии. Из угля было налажено промышленное производство синтетических жидких топлив (СЖТ) в объемах нескольких млн. т в год в Германии (в 30-40-х годах) и в ЮАР, хотя и по специфическим причинам. Однако и в настоящее время ожижение угля не является экономически выгодным. Считается, что это произойдет только тогда, когда стоимость 1 т сырой нефти превысит стоимость 1 т энергетического угля в 5-6 раз.
Существенное отличие нефти от угля заключается в том, что в нефти содержание водорода в 2-3 раза выше, чем в угле. Поэтому уголь необходимо не только перевести в жидкое состояние, но и добавить в него водород. Это обуславливает необходимость применения для ожижения углей высоких температур (420-470 0С) и давлений водорода (до 30 МПа), что существенно удорожает процесс. При этом из 1 т ископаемого угля может быть получено 200-300 кг транспортных топлив (бензин, дизельное и реактивное топливо) и химические продукты (фенолы, серная кислота, сера, аммиак).
При изучении прямого со-процесса угля и отходов ПМ показаны трудности, связанные с их химической и технологической совместимостью. Типичные бытовые отходы ПМ содержат ~ 63 % полиэтилена (ПЭ) высокой и низкой плотности, 11 % полипропилена (ПП), 11 % полистирола (ПС), 7 % полиэтилентерефталата (ПЭТ) и 5 % поливинилхлорида. Это свидетельствует о том, что такие отходы являются в основном алифатическими и характеризуются высоким отношением H/C, что в принципе благоприятно для ожижения. В противоположность этому, уголь является высокоароматическим веществом. Такие различия в химической природе этих двух материалов приводят к их несовместимости при со-процессе. Условия и катализаторы, которые являются оптимальными для ожижения угля и для конверсии отходов ПМ различны, что требует дополнительного компонента или компонентов в процессе для повышения совместимости.
В настоящее время исследования по со-процессу угля с отходами ПМ сосредоточены на решении следующих основных вопросов:
– какие отходы являются лучшими для использования в со-ожижении как в химическом и экономическом отношении, так и с точки зрения охраны окружающей среды;
– какие катализаторы являются подходящими для со-процесса и как они действуют;
– наблюдается ли синергетический эффект в процессе со-ожижения и имеет ли он какое-либо практическое значение. В большинстве работ показано, что такой эффект существует, т. е. наблюдается повышение конверсии и выхода масел при ожижении смеси угля и отходов ПМ.
