XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

ВВЕДЕНИЕ

Естественное разложение отходов полимеров является крайне медленным процессом, причем во время этого процесса полимеры могут загрязнять окружающую среду. Промышленное сжигание этого типа отходов является исключительно вредным для окружающей среды, а хранение отходов, нецелесообразно, поскольку объем производства отходов растет.

Захоронение является наименее приемлемой технологией утилизации не только по причине больших сроков разложения полимеров, но также из-за сравнительно невысокой плотности пластиков, а следовательно, большего объема при одинаковой с другими типами отходов массе. При этом для захоронения требуются большие площади земли.

Недостатками всех выше перечисленных метод является частичная или полная ликвидация полимерных отходов, приводящая к потере материалов, которые могут быть использованы в качестве вторсырья или электричества. Поэтому из всех вышеперечисленных методов наиболее безопасный для окружающей среды является пиролиз, благодаря своей уникальной структуре.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Пиролиз – это достаточно старый и детально освоенный процесс, применяющийся во многих процессах химической технологии. Пиролиз – это фактически цепочка химических реакций разложения, протекающих при высоких температурах в инертной атмосфере без участия кислорода.

На сегодняшний день существует ряд классификаций пиролиза, а именно:

- сухой пиролиз (без доступа кислорода) и окислительный пиролиз (при частичном сжигании отходов или в результате прямой обработки отходов горячими дымовыми газами);

- низкотемпературный пиролиз (300-550°C), направленный преимущественно на получение продуктов жидкой фракции; среднетемпературный пиролиз (550-800°C), направленный на получение продуктов всех фракций;

- высокотемпературный пиролиз (свыше 900°C), направленный на получение газообразных продуктов процесса;

- пиролиз, реализуемый в установках циклического (периодического) и непрерывного действия.

Механизм и условия протеканий реакций пиролиза полимеров.

Первая стадия процесса — это нагрев сырья до температуры примерно 270-300 °С. Реакции на этой стадии протекают с большим выделением тепла. Происходит, собственно, термическая деструкция высокомолекулярного соединения. Основной продукт этого этапа — это газообразная органика и жидкие компоненты. После чего образовавшаяся концентрированная парогазовая смесь (ПГС) направляется в камеру дожигания, где в режиме управляемого дожига газообразных продуктов происходит перевод токсичных веществ в менее или полностью безопасные.

Заканчивается процесс при 400°С.Далее температура постепенно повышается до максимальной (зависит от вида сырья), обычно она составляет 650°С.При достижении максимальных температурных показателей система переходит в автоклавный режим. В это время происходят процессы окончательного разложения в жидких компонентах и твердом коксовом остатке.

По завершении всех технологических операций происходит сбор всех продуктов реакций. В дальнейшем они передаются на очистку и разделение на фракции при необходимости.

В результате пиролизной переработки сырья на выходе можно получить:

Котельное топливо

Используется по прямому назначению и для получения компонентов дизельной (бензиновой) фракции при наличии ректификационной колонны. По молекулярной массе и фракционному составу преимущественно присутствуют (от общей массы загрузки) до 25% масла и до 15% воска.

Пиролизный газ.

Его, как правило, не собирают для дальнейшего использования. Он сразу подается на печную горелку. В составе преимущественно присутствует смесь этилена, пропилена и водорода. Таким образом, установка почти автономна по потреблению топлива. Оно может пригодиться только на старте.

сухой углеродный остаток 4-го класса опасности 4

Используется на местные, строительные и рекультивационные нужды, а также вводится как наполнитель в бетонные смеси;

тепло, выделяемое в процессе переработки

Используется для обогрева помещений.

Главные преимущества утилизации пластмассы методом пиролиза:

1. Нет катализатора;

2. Простота эксплуатации и технического обслуживания;

3. Использование полученных материалов для получения электричества;

4. Полный автоматический режим работы, компьютерная система управления;

5. Низкие выбросы в атмосферу.

Однако любой из возможных методов переработки и утилизации полимерных отходов имеет свои недостатки.

Недостатки пиролиза:

Необходимость большого количества работников;

Сложность печей;

Дороговизна оборудования.

В отличие от простого сжигания на воздухе, при горении не образуются газы (например, диоксин). Окружающая атмосфера не подвергается загрязнению.

Факты о пиролизной переработке пластмассовых отходов:

1. При соблюдении правильно подобранного температурного режима можно получить до 90 % горючей жидкости на выходе с очень высокой теплотворной способностью.

2. Переработав 1 тонну пластиковых отходов, удается собрать в среднем 10 % газообразного горючего, примерно 85% жидких компонентов и до 5% несжигаемой золы.

3. Количество выделяющегося тепла при сжигании 2 тонн отходов пластика равно количеству тепла от 1 тонны нефти. Это очень высокий показатель.

4. В Европейских странах реализованы проекты по строительству и эксплуатации мини ТЭЦ, в которых в качестве 50% топлива используют отходы полимеров.

5. Регулировать состав продуктов горения можно подбором температурного режима. Если основной процесс протекает до 600°С, то на выходе превалируют жидкие компоненты. Если температура горения выше 600 °С, то преимущественно получается газ.

При помощи пиролиза можно перерабатывать самые разнообразные составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, например, такие как автопокрышки, отработанные масла, пластмассы и отстойные вещества.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Классификация полимерных отходов и методы их утилизации Автор: ВШБ, 2003 г [Электронный ресурс] http://school.bakai.ru/ecology_public/klassifikaciya_polimernyh_othodov_i_metody_ih_utilizacii

Пиролиз пластиков как способ получения топлива 2015г [Электронный ресурс] https://rcycle.net/plastmassy/piroliz-plastikov-kak-sposob-polucheniya-topliva

Пиролиз, как метод переработки пластика [Электронный ресурс] http://logopaket.ru/statji/piroliz-kak-metod-pererabotki-plastika

Код для цитирования: Скопировать