Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (1044950), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Деструктивные методы утилизации иолимеров Пиролиз иолимеров. Пиролиз— это термическое разложение органических продуктов в присутствии киспорода или без него с целью .получения низкомолекулярного химического сырья. При этом могут образовываться газообразные (пиролизный газ), жидкие (пиролизное масло) или твердые (кокс и др.) продукты пиролиза. Технология пиролиза разработана непосредственно для коксования углей в металлургический кокс и для преобразования углеводородных фракций при переработке нефти. Совершенствование установок для сжи- 242 гания бытового мусора привело к возникновению таких методов пиролиза, которые позволяют получать горючие, безвредные для окружающей среды газы; значительно уменьшаются объемы выбросов. Однако получаемые при этом пиролизные масла имеют очень сложный состав, содержат большое количество воды, термически нестабильны и по этим причинам не пригодны для использования в качестве химического сырья.
Чтобы получать высококачественные пиролизные масла постоянного состава, необходимо соблюдать особые требования к исходному сырью. Это преимущественно должны быть отходы с высоким содержанием углеводородов. Для преобразования таких термопластов, как низкомолекулярный полиэтилен или атактический полипропилен, применяют низко- температурный жидкофазный пиролиз в непрерывно или периодически работающих реакторах. В некоторых случаях в области низких температур находят применение реакторы с псевдоожижженным слоем. Для получения низкомолекулярного сырья из таких особых видов отходов полимеров, как смеси термопластов, кабсльная изоляция, старые шины, применяют высокотемпературный пиролиз, при этом большая производительность достигается только в случае непрерывных методов.
Из оценочной матрицы Коллина, Григолета и Бракера (табл. 3.9) можно видеть преимушества, которые имеют реакторы с псевдоожиженным слоем и вращающиеся барабанные реакторы. Существует множество пилотных установок обоих типов. Часть ИИ. Технологические решения ио утилизации твердых отходов Таблица 3.9 Сравнительная оценка разных типов реакторов для яолучения сырья из отходов полимеров Тип реактора з О. Й СЭ О. ел Ф а О. аь О. О Ю и и Б о ,о о О р' аь О о аь ео о ча т' о в и о ° л О и 6 И О„О О Б йь ей О. аь о О йа йа о о «о о я О О 3а Яй Критерии Прьнщипиальная пригодность для твердых и жидких отходов Нсзначитсльныс затраты на прсдвари- тсльг|ую подготовку, например, из-за отс ствия измельчения Гибкость пропссса (регулирование, температура, время воздсйгствия) Возможность использования температур до 750 оС Простота выгрузки твердых веществ Возможность конденсации пиролизных масел Легкость очистки пиролизных газов Возможности дальнейшего сове гленствования 243 Низкотемне ат ный жи ко аз- имйиийолиа.
Облаеть рабочих температур в этом случае определяется перерабатываемым продуктом. Например, отходы ПВХ и побочные продукты выше 200 С отшепляют хлороводород, а при дальнейшей термической обработке (выше 400 С) разлагаются на технический углерод и углеводороды. Жидкофазный пиролиз полистирола при температурах выше 350 'С ведет к образованию стирола с высоким выходом. Низкомолекулярный полиэтилен пиролизуется при 400 — 450 'С, при этом получают алифатические богатые олефинами мас- ла и алифатические воски. Атактический полипропилен термически разлагается в области температур от 400 до 500 С. Сырье в реактор загружают в расплавленном состоянии или в качестве реакционной среды применяют полиэтиленовые воски, расплав полиэтилена или полипропилена, высококипяшие дистилляты.
Реакторы с псевдоожиженным слоем продуваются воздухом, поэтому в них протекают окислительныс процессы. В табл. 3.10 приведен обзор основных способов низкотемпературного пиролиза. Глпвп 3. Утилизация твердых отходов химической промышлемпости Таблица 3.10 Основные способы ннзкотемператувного пиролиза полимеров Фирма- разработчик, страна Название метода Псрсрабатывасмос сырье Характеристика технологии и оборудования Нспрсрывнодсйствующий подвиж- ный реактор; 400 — 500 'С; продукт — горючее масло ВпйгсЬспйс АС, ФРГ Низкомолскулярный полиэтилен 3РС-Процссс (Зарап Р)рс 81111 Стас 1цпк Ргосеаа) )арап Оазо)1пс Со., Япония Реактор с высококипящнм дистилля- том в качестве реакционной среды Пластмассовые отходы М йацЬ1зЬ1 Нсагу 1пд., Япония )арап 6азо11пс Со., Япония Ргоссдупе Согр., США Атактический полипро- пилен Реактор с пссвдоожижснным слоем; 480 'С; пролукты — 95 % тяжелого масла Камазах( Нсачу!пд., Япония Размолотый поливинил- хлорил, рсакгопласты Бапуо Е1ссгг1с Со., Япония Реактор с воздушным пссдоожижсн- ным слоем; 600 'С; продукты— горючее масло Все пластмассовые отходы М%С-Процесс (М1нш Р!азг|с %вне ТЬеппа1 СгасЫпй Ргоссзв) )РС вЂ” 11роцесс ()арап Ншд Сгас Ндпа Ргосезз) Мй 1К Мпаш Рсггосйспнса1 1пд., Япония Бцппгогло Мазй, а.
БЫРЬш!д1пя Со. Япония Низколюлекулярный полиэтилен, опробован для полистирола и по- липропилена Предварительно рас- плавленный полистирол или полиэтилен, а также дехлорированный поли- виннлхлорид при 300 С Бутылки из полистиро- ла, опробовано также для других пластмасс и старых шин Полиэтилен, полисти- рол, полипропилсн, смеси пластмассовых отходов, содержащие до 30 % ПВХ; опыты со старыми шинами Реактор с полиэтиленовым воском в качестве реакционной среды; 400 'С; продукты — низкокипящие масла с высоким содержанием олсфинов, воск, технический углерод Двухступенчатый реактор с механи- ческим перемеп1иванием в зоне крс- кинга; 300 'С, 400 — 550 'С; про- дукт — газ для городских котельных Реактор с пссвдоожижснным слоем; ожижснный слой — пссок, поток воздуха; 350 †6 'С; продукты— частично окисленные масла Реактор с расплавом полиэтилена или полипропилена в качестве реак- ционной срслы; 400 'С„дсгилрохло- рированис при 400 — 500 'С; двух- ступенчатый способ; продукты— углеводороды, горючие масла, тех- нический углерод Двухступенчатый способ, обогре- ваемый реактор для отщеплення НС1, червячный реактор с обогрсвоы; 400 †5 'С; продукты: полиэтилен и полистирол дают 90 % масла, 10 % газа; пол истирол — 66 % стирола Часть У111.
Технологические решения по утилизации твердых отходов проводят при температурах от 600 до 800 'С. При прямом обогрсве и подаче воздуха температура пиролиза может быть более низкой. При высоких температурах пиролиза снижается выход алифатических соединений„а ароматических значительно возраста- И1 И У Ф Вв Рис. 3.34. Технологическая схема с вращающимся барабаном для полимерных отходов: 1 — загрузочный бункер; 2 — пиролизный реактор; 3 — скруббер; 4 — конденсатор; 5 — мокрый азоочиститель; б — дистиллятор; 1 — отходы пластмасс и резины; 11 — металлы, минеральные :меси; 1П вЂ” тяжелые углеводороды; 1У вЂ” лсгкис углеводороды; У вЂ” холодная вода; У1 — кислые |ромывные воды; У11 — отработанная щслочь 245 Универсальное применение находит двухступенчатый метод японской фирмы Бапуо Е1ес1пс, разработанный Тсутсуми.
Он позволяет получать высококачественное химическое сырье. На первой стадии применяют микроволновый реактор-нагреватель, который работает при частоте 2„450 М Гц. Диэлектрический разогрев отходов проводят, добавляя твердый ХаОН и несколько капель воды к неполярным полимерам или опрыскивания поливинилхлорид и старые шины водным раствором 1ЧаОН. На этой первой стадии происходит дегидрохлорирование и образование соляной кислоты. Вторую стадию расщепления проводят в обогреваемом до 400 — 500*С червячном реакторе. Высокотемпе ат ~ый пи олиз ет. Для этого необходимо, чтобы отходы были сухими и перерабатывались в отсутствие кислорода. Поэтому целесообразнее проводить обогрев в реакторе. В ряде стран разрабатывают установки с пссвдоожиженным слоем и барабанные реакторы. В Англии проводятся эксперименты на шахтной печи.
Основное внимание уделяется переработке старых шин. Экономическая эффективность пиролиза в значительной степсни определяется использованием его продуктов (сейчас во многих случаях это находится на границе рентабельности). Пиролизные масла используются главным образом для отопления. Разделение масел на компоненты очень энергоемко, требует материальных затрат.
Пиролиз может осуществляться в реакторах с псевдоожиженным слоем и во вращающихся барабанных реакторах. На рис. 3.34 приведена технологическая схема пиролиза полимерных отходов во вращающемся барабанном реакторе. Глава 3, Утилизация твердых отходов химической промышлеиности Реактор имеет длину 7,7 м и диаметр 0,8 м. Длина зоны обогрева 4,75 м. Установка работает при температуре 700 + 5 'С в атмосфере азога с небольшим избыточным давлением. Газ охлаждается до 150 'С с помощью впрыска масла. Кислые агрессивные газы проходят через промывочную ванну с водой и едким нагром. Выгрузку проводят через водяной затвор.
Установка имеет производительность 200 кг/ч, если отходы, перечисленные на рисунке, загружаются приблизительно в равных полях. Наряду с обычными продуктами пиролиза — маслами, газом и гехническим углеродом — получают также оксид цинка. Гидролиз, гликолиз, мвтаиолиз.
Поликонденсаты в результате обратимости реакции образования могут снова разлагаться до исходных веществ, К поликонденсационным материалам относятся полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты, поликарбамиды, попиуретаны. Для практического использования имеют значение способы расщепления полиэтилентерефталата (ПЭТФ), полиамидов и вспененных полиуретанов. Продукты расщепления используют снова в качестве сырья для проведения процесса поликонденсации или как добавки к первичному материалу. Однако имеющиеся в этих продуктах примеси часто не позволяют получать высококачественныс полимерные изделия, например волокна, но чистота их достаточна для изготовления литьевых масс, легкоплавких и растворимых клеев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
