PL185517B1 - Sposób termochemicznej przeróbki odpadowych tworzyw sztucznych - Google Patents

Abstract

Sposób termochemicznej przeróbki odpadowych tworzyw sztucznych polegający na ich rozdrobnieniu i wymieszaniu z bitumami karbo lub petrochemicznymi a następnie obróbce termicznej w temperaturze do 400°C, znamienny tym, że proces prowadzi się dwustopniowo, gdzie w I stopniu, w temperaturze od 250 do 260°C rozpuszcza się niesegregowane odpadowe tworzywa sztuczne w bitumie karbo lub petrochemicznym zaś w II stopniu, w temperaturze od 320 do 350°C w czasie od 0,5 do 2 godzin prowadzi się proces termicznej destrukcji odpadowych tworzyw sztucznych w połączeniu z ich odchlorowaniem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób termochemicznej przeróbki odpadowych tworzyw sztucznych.

Wzrost ilości tworzyw sztucznych w odpadach komunalnych jest coraz większym problemem ekologicznym. Stopień zabrudzenia, odporność na biodegradację i trudności z właściwym wyselekcjonowaniem co do rodzaju oraz zajmowanie dużej objętości składowisk w stosunku do masy odpadu, stanowią o tym, że odpadowe tworzywa sztuczne stają się jednym z bardziej kłopotliwych odpadów. Z wymienionych powyżej powodów nie są one zawracane do recyklingu materiałowego, a nieunikniona obecność PCV w odpadach ogranicza możliwość ich spalania ze względu na obawy przed wtórnym zanieczyszczeniem środowiska chlorowanymi dioksynami. Znane są termiczne metody przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych oparte na pirolizie, hydrokrakingu lub zgazowaniu z dalszym kompleksowym wykorzystaniem wszystkich gazowych i ciekłych produktów tych procesów jako surowców chemicznych lub paliw. Jednak metody te związane są ze znacznymi nakładami inwestycyjnymi na układy odbioru, oczyszczania i kondensacji produktów lotnych. Znana jest również forma zagospodarowania odpadowych tworzyw sztucznych polegająca na ich wykorzystaniu w istniejących technologiach - na przykład jako dodatek do mieszanek węglowych w zakładach koksowniczych. Taki sposób utylizacji odpadowych tworzyw sztucznych znany z polskiego opisu patentowego nr 170 472.

Warunkiem utylizacji odpadowych tworzyw sztucznych w zakładach koksowniczych jest założenie, że odpadowe tworzywa sztuczne wyodrębnione z masy odpadów komunalnych i przemysłowych zostaną przetworzone w taki sposób, że ich dodatek do mieszanki węglowej do koksowania nie spowoduje zakłóceń technologicznych procesu koksowania, ani nie obniży jakości produktów koksowania. Tego warunku nie można spełnić przez proste mieszanie węgla z rozdrobnionymi odpadami tworzyw sztucznych. Rozwiązanie takie powoduje szereg niekorzystnych zjawisk wpływających negatywnie zarówno na jakość koksu (podwyższona reakcyjność i obniżona wytrzymałość) jak i na przebieg procesu technologicznego (nadmierne odgazowanie w pierwszej fazie koksowania). Aby temu zapobiec odpadowe tworzywa sztuczne przed ich dodaniem do mieszanki węglowej powinny być poddane termopreparacji zmieniającej ich własności fizyczne i chemiczne, zwanej termolizą. Sposób realizacji procesu termolizy odpadowych tworzyw sztucznych w bitumach jest znany ze zgłoszenia patentowego P-302953. Jest to proces jednostadiowy gdzie temperaturę podnosi się stopniowo od 150 do 450°C w czasie do 6 godzin.

Celem wynalazku jest zagospodarowanie odpadowych tworzyw sztucznych pochodzących zarówno z gospodarki komunalnej jak i przemysłu.

Istota wynalazku polega na tym, że proces prowadzi się dwustopniowo.

W I stopniu, w temperaturze od 250 do 260°C rozpuszcza się niesegregowane odpadowe tworzywa sztuczne w bitumie karbo lub petrochemicznym, a w II stopniu, w temperaturze

185 517 od 320 do 350°C w czasie od 0,5 do 2 godzin prowadzi się proces termicznej destrukcji odpadowych tworzyw sztucznych w połączeniu z ich odchlorowaniem.

Sposób wynalazku opisano w oparciu o przykładowy przebieg procesu. W I etapie odpadowe tworzywa bez wstępnej segregacji rodzajowej, poddaje się rozdrabnianiu znanymi sposobami poprzez: łamanie, cięcie i mielenie do granulacji poniżej 10 mm. Następnie podaje się je razem z gorącym (150 - 200°C) płynnym pakiem węglowym względnie innym bitumem pochodzenia karbo lub petrochemicznego (w stosunku wagowym od 10:1 do 1:1, korzystnie 4:1) do wytłaczarki. Odpadowe tworzywa sztuczne podaje się za pomocą dozownika ślimakowego, a gorący bitum za pomocą pompy. Wydajność pompy jest powiązana z wydajnością dozownika ślimakowego, w sposób umożliwiający utrzymywanie stałego stosunku substratów. W ogrzewanej przeponowo wytłaczarce, podgrzewa się mieszaninę substratów do temperatury od 250 do 260°C jednocześnie poddając je wymieszaniu oraz działaniu sił ścinających, dla otrzymania jednorodnej płynnej mieszaniny. Stwierdzono, że podgrzanie mieszaniny do tej temperatury umożliwia uzyskanie homogenicznej mieszanki, bez wydzielania produktów gazowych. W II etapie mieszaninę wprowadza się do ogrzewanego przeponowo reaktora

- mieszalnika dwuwałowego. W reaktorze tym, podgrzewa się mieszaninę paku i odpadowych tworzyw sztucznych do temperatury od 320 do 350°C, przetrzymując w tej temperaturze przez od 0,5 do 2 godziny i odbierając produkty gazowe termolizy. Przebieg wydzielania produktów gazowych z mieszaniny odpadowych tworzyw sztucznych z bitumem przebiega znacznie łagodniej w porównaniu do rozkładu termicznego samych tworzyw. Nieoczekiwanie stwierdzono, że ilość gazów wydzielających się w tej samej temperaturze z 1 kg odpadowych tworzyw sztucznych w przypadku termolizy w bitumie jest znacząco niższa od ilości gazów wydzielających się przy termolizie odpadowych tworzyw sztucznych. Gazy powstałe z rozkładu termicznego odpadowych tworzyw sztucznych są pochłaniane częściowo przez bitum, oprócz chloru, który jest wydzielany z masy płynnego termolizatu w postaci chlorowodoru. Odbierane produkty gazowe po związaniu zawartego w nich HCl znanymi z literatury sposobami

- stanowią paliwo gazowe. Jednorodny, gorący, płynny produkt termolizy schładza się znanymi sposobami.

Przykład:

Do 10 kg stopionego paku węglowego wsypano 40 kg rozdrobnionych, niesortowanych tworzyw sztucznych pochodzenia komunalnego, o oznaczonej wstępnie zawartości chloru równej 1,8% wagowych i wymieszano mechanicznie. Mieszankę poddano wytłaczaniu na podgrzewanej do 250°C wytłaczarce laboratoryjnej do tworzyw sztucznych, uzyskując ok. 50 kg płynnej jednorodnej masy. Masę tę następnie podano do laboratoryjnego reaktora z mieszadłem wolnoobrotowym. Reaktor ogrzano do temperatury 350°C ciągle mieszając i odbierając produkty lotne w ilości 3 kg. Następnie utrzymywano temperaturę 350°C przez okres 1 godziny, po czym zawartość reaktora schłodzono. Otrzymano ok. 47 kg kruchego produktu o zawartości Cl równej 0,2% wag. i temperaturze mięknienia oznaczonej metodą PiK około 130°C.

Powstały termolizat jest wodoodpornym ciałem stałym, podatnym na kruszenie, posiada znaczną wartość opałową (powyżej 35 000 kJ/kg) oraz dobre własności koksotwórcze. Znajduje zastosowanie w energetyce jako dodatek mieszanki paliw stałych lub jako lepiszcze do brykietowania oraz w koksownictwie jako dodatek do mieszanki wsadowej.

185 517

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób termochemicznej przeróbki odpadowych tworzyw sztucznych polegający na ich rozdrobnieniu i wymieszaniu z bitumami karbo lub petrochemicznymi a następnie obróbce termicznej w temperaturze do 400°C, znamienny tym, że proces prowadzi się dwustopniowo, gdzie w I stopniu, w temperaturze od 250 do 260°C rozpuszcza się niesegregowane odpadowe tworzywa sztuczne w bitumie karbo lub petrochemicznym zaś w II stopniu, w temperaturze od 320 do 350°C w czasie od 0,5 do 2 godzin prowadzi się proces termicznej destrukcji odpadowych tworzyw sztucznych w połączeniu z ich odchlorowaniem.