SU1201294A1 - Способ утилизации отходов полимерных материалов - Google Patents

Abstract

1, СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий термическое разложение их при 400980 с с образованием парогазовых про дуктов и твердого углеродного остатка , охлаждение их, разделение на жид кую и парообразную фазы и твердый углеродный остаток, измельчение углеродного остатка, гранулирование его со смачивающей жидкостью, сушку гранул, отличающийс  тем, ЧТО, С целью снижени  вредных выбросов в окружающую среду, увеличени  выхода углеродных гранул и их насыпной плотности, жидкую фазу раздел ют путем отстаивани  на легкие углеводороды и смесь т желых углеводородов и воды, указанную смесь используют в качестве смачивающей жидкости дл  гранулировани . 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что углеродные гранулы сушат при 300-450 с.

Description

Изобретение относитс  к термической переработке твердых полимерных отходов и может быть применено в неф техимической, химической и.других отрасл х промьшшенности дл  регенера ции жидких углеводородов, обычно при мен емых в качестве топлива или сырь дл  различных процессов, а также твердофазного дисперсного углеродного наполнител  из полимерных материалов и их отходов, содержащих в свое составе как углеводородные, так и неуглеводородные компоненты, способные при термическом разложении образовывать жидкие эмульгированные угле водородные и неуглеводородные фракции . Цель изобретени  - снижение вредных выбросов в окружающую среду, уве личение выхода углеродных гранул и их насыпной плотности. Сущность протекающих в предлагаемом способе процессов сводитс  к сле дующему . В результате термического разложени  полимерных отходов,содержащих хло ропреновые и нитрильные каучуки,образ ютс  как легкие жидкие и газообразные углеводородные продукты (топливо, масло), так и т желые эмульгированные водой углеводородные, сернистые азотистые и кислородные соединени  и сажесмол на  суспензи . Смесь указанных эмульгированных соединений и воды отдел ют отстаиванием от более легких по удельному весу углеводородных продуктов, Образующийс  в результате термического разложени  отходов твердый углеродный остаток после стадии его охлаждени , измельчени  и сепарации представл ет собой дисперсньй сажеподобный материал . При гранулировании этого продукта с использованием в качестве смачивающей жидкости т желой смеси углеводородов, воды и сажесмол ной суспензии происходит адсорбци  продуктов активной поверхности углеродных частиц. На стадии сушки углеродных гранул при 300-450 С эти продукты карбонизуютс  в твердую фазу, что ведет к увеличению массы и плотности углеродных гранул. На чертеже представлена установка дл  осуществлени  предлагаемого способа . Устройство содержит реактор 1 дл  термическо1о разложени  (пиролиза) полимерных отходов, топку 2 дл  сжигани  топлива, циклон 3 дл  осаждени  сажи холодильник-конденсатор 4, отстойник 5 жидких продуктов, шнековый транспортер 6, механическую мельницу 7, сито 8 с магнитной решеткой, смеситель-гранул тор 9, сушилку 10, осадительную камеру 11, барабан-охладитель 12, топку 13 сушилки. Стрелками обозначены потоки: Р полимерные отходы; Г - углеводородные пиролизные газы; П - пар вод ной; С - измельченньш углеродный материал; V - смесь эмульгированных т желых углеводородов, дисперсного углерода и воды; О - отход щие топочные газы и вод ные пары; В - воздух дл  горени  топлива; М - углеводородна  фракци  (жидкое топливо); К - кокс и металлоостатки. Пример 1. В реактор подают в качестве сырь  100 кг нарезанных кусков изношенных покрьщ1ек, содержащих 80 мас.% резины из синтетических каучуков н 20% капронового и вискозного корда. Сырье в реакторе I подогревают. В начале в топке 2 сжигают природный газ (15 кг) и образую1циес  при этом топочные газы подают в реактор, Дп  регулировани  температуры и улучшени  теплопередачи и отпарки углеводородов ввод т 30 кг вод ного пара. Через 2ч сырье в реакторе подогреваетс  до 450500 с , при этом оно разлагаетс  на парогазовые продукты и твердый углеродный остаток. Парогазовые продукты прокачивают через циклон 3, где очищают от сажи, и холодильник 4, где охлаждают до 50°С, при этом из парогазовых продуктов конденсируетс  жидка  фаза, котора  стекает самотеком в отстойник 5. Здесь жидкую фазу отстаивают в течение 4 ч при , при этом она раздел етс  за счет разности удельных весов на две фракции. Перва  углеводородна  фракци  (более легка ) с удельным весом меньше единицы собираетс  в средней части отстойника 5. Характеристика этой фракции представлена в табл 1. Втора  (т жела ) фракци , представл юща  собой смесь т желых углеводородных соединений, воды и дисперсного углерода , оседает на дно отстойника 5. Состав этой смеси представлен в табл. 2. Легкую фракцию по окончании разделени  откачивают из средней час3 ти отстойника 5 в количестве 44 кг и используют в качестве котельного топлива. Т желую смесь углеводородов и воды откачивают с нижней точки отстойника 5 в количестве 35 кг и подают в смеситель-гранул тор 9, где смешивают с измельченным углеродным остатком (сажей), Несконденсировавшиес  газы с верхней точки отстойни ка 5 откачивают газодувкой на сжигание в топку 2 дл  обогрева сырь  и частично в топку 13 дл  обогрева су шилки. При этом расход природного газа уменьшают или полностью отключают . Твердый остаток выгружают из ниж ней зоны реактора 1 в количестве 33 кг и направл ют в механическую мельницу 7, где измельчают до пылевидного (сажеподобного) состо ни , затем просеивают через сито S и маг нитный сепаратор. Измельченный угле родньй остаток ссьтают в смесительгранул тор 9, сюда же подают т желу смесь углеводородов, дисперсного углерода и воды в количестве 35 кг, перемешивают, при этом образуютс  . сырые гранулы, которые шнековым доз тором подают в сушилку 10. Последню обогревают топочными газами, подаваемыми из топки 13. Сушку гранул провод т при 400 С. Ввдел ющиес  пр сушке вод ные пары и отход щие газы и сухие гранулы направл ют в осадительную камеру 11, где сухие гранулы оседают вниз, а отход щие газы сбрасываютс  в атмосферу. Сухие гра нулы в количестве 35,5 кг после охлаждени , в барабане 12 ссыпают как готовый продукт, предназначенный дл  использовани  в качестве наполнител  резин и пластмасс. По окончании пиролиза анализируют полученные продукты и определ ют их выход. Выход углеродных гранул, их у.арак теристика, а также состав отход щих газов представлены в табл. 3 и 4 Прим е р 2. Провод т опыты по пиролизу твердых полимерных отходов аналогично примеру 1, но в качаетве исходного сырь  вз ты отходы производства резинотехнических изделий,содержащие хлоропреновые нитрильные кау чуки и отходы обрезиненного капронового и вискозного корда. В дополни- тельных опытах варьировали температуру сушки углеродных гранул в ин;Тервале 120-500°С. Проведены также 944 контрольные опыты по способу-прото- , типу. Результаты опытов представлены в табл. 1, 2 и 3. Полученный предлагаемым способом гранулированный Углеродный продукт (наполнитель) анализировали стандартными методами (ГОСТ 7885-77) и испытывали в качестве наполнител  в стандартной резиновой смеси следующего состава, мае.ч.: Каучук СКМС - ЗОАРК 100,0 Альтакс3,0 Сера2,0 Стеарин1,5 Окись цинка5,0 Наполнитель50,О Смесь вулканизовали при в течение 80 мин и полученный вулканизат испытывали стандартными методами (ГОСТ 270-75) по основным прочностным характеристикам, В качестве контрольного продукта (базового объекта) использовали серийную сажу марки .ПГМ-ЗЗН, котора  по основным показател м аналогична углеродному наполнителю, полученному предлагаемым способом. Результаты испытаний представлены в табл. 4. По полученным данным видно, что термическим разложением полимерных отходов по предлагаемому способу достигаетс  повышенный выход углеродного гранулированного наполнител , 34,6-35,5 кг (опыты 3, 4 и 5 в табл. 3) против 33,0 кг по способу-прототипу (опыты 1 в табл. 3). Кроме того, гранулированный продукт имеет более высокую насьтную плотность, 388-390 кг/м против 360 кг/м(те же опыты талб.З), Отход щие процесса сушки содержат значительно меньшее количество вредных дл  окружающей среды примесей , а именно, двуокись серы 5,8-6,4 (против 78,0), хлористый водород 6,5-6,8 (против 35,0) (те же опыты в табл. 3). Указанные результаты достигнуты за счет использовани  смеси эмульгированных т желых углеводородов и воды, загр зненной продуктами реакции (табл. 2) и  вл ющейс  отходом процесса термического разложени  твердых полимерных отхоов . Применение этих отходов дл  целей гранулировани  предотвращает сброс их в природные водоемы. Уплотение гранул углеродного наполните  в предлагаемом способе обеспечи512 ваетс  за счет более высокой температуры их обработки на стадии сушки, 300-450с против 120с (табл. З). Полученные из полимерных отходов жидкие углеводородные фракции (табл. 1) по свойствам близки к соответствующим нефт ным фракци м, используемым в качестве топлива, а гранулированный углеродньй наполнитель равнозначен по усиливающим свойствам в резине серийному наполнителю - саже марки ПГМ-ЗЗН (табл. 4). 9А« Предлагаемый способ термической переработки полимерных отходов позвол ет 1Й еньшить загр знение окружающей среды отход щими газами процесса тремической переработки отходов; предотвратить сброс загр зненных жидких стоков в природные водоемы; повысить выход и насыпную плотность гранулированного углеродного продукта , а также расширить ассортимент св зующих материалов, примен емых дл  гранулировани  дисперсных углеродных материалов.

Состав жидкой

Изношенные покрышки из синтетических каучуков ( бутадиенстирольный , бутилкаучук, изопреновый и др.) , корд текстильный и металличе ский

Резиновые отходы  з хлоропреновых и иитрильных каучуков

Отходы капроновог и вискозного обрезиненного корда

50 0,963 165 218 310 430

50 0,980 180 230 340 450

50 0,976 190 235 328 440 полимерных отходов, услови  их пиролиза, услови  разделени  фазы и характеристика полученных легких углеводородных фракций ( жидкое топливо Т а б л и ц а 1

Изношенные покрьпп- ки из синтетических каучуков бутадиенстирольный , бутилкаучук изопреновый и др. ,J корд текстильный и металлический

2Резиновый ОТХОДЫ из хлоропреновых

и нитрильных кау- чуков

3Отходы капронового и вискозного обрезиненного корда

Состав исходного сырь  ( полимерных отходов) и характеристика получаемой т желой смеси углеводородных соединений и воды

Изношенные покрьшки

Резиновые отходы из хлоропреновых ичнит- рильных каучуков

Отходы обрезиненно- го капронового и вискозного корда

Продолжение табл.1

2,7

Ю,5 0,8

86,0

10,2 0,6

3,0

86,2

10,0 0,5

87,0

2,5

Т а б л и ц а 2

430

13600

50

410

8100

50

. 180

50

15200

120129Д

Услови  сушки гранул, их выход, плотность и состав отход щих газов процесса сушки

Изношенные покрышки по способу-прототипу

Изношенные покрышки по

То же

Резиновые хлоропрен ных каучуков

10 Продолжение табл. 2

Т а б. л и ц а 3

120

33,0

360

Изношенные покрьшки по

78,0 спосо6у прототипу

Изношенные покрьшки по предлагаемому способу

3 4 5

То же II

- -

Резиновые отходы из хлоропреновых и нитрильных каучуков

Отходы обрезиненного капронового и вискозного корда

Физико-химические свойства углеродных гранул и прочностные показатели наполненного вулканизата стандартного состава

Продолжение табл.3

56,0 13,0 33,0 54,0

35,0

12,5 15,0 16,0 30,0 54,0

18,5 15,0 31,0 :54,0

Таблиц

Углеродные гранулы по предлагаемому способу 12,0

Серийна  сажа ПГМ-ЗЗН 0,4

Продолжение табл.4

154

31 30

660 590 152

Claims (2)

1. .1. СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий термическое разложение их при 400980°C с образованием парогазовых продуктов и твердого углеродного остатка, охлаждение их, разделение на жид в

   кую и парообразную фазы и твердый углеродный остаток, измельчение углеродного остатка, гранулирование его со смачивающей жидкостью, сушку гранул, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов в окружающую среду,* увеличения ' выхода углеродных гранул и их насыпной плотности, жидкую фазу разделяют путем отстаивания на легкие углеводороды и смесь тяжелых углеводородов и воды, указанную смесь используют в качестве смачивающей жидкости для гранулирования.
2. 2. Способ по п. ^отличающийся тем, что углеродные гранулы сушат при 300-450°C.