Мар 02 2003

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БУРОГО УГЛЯ В ПРОЦЕССЕ СО-ПИРОЛИЗА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ/УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ ПЛАСТИКА ИЛИ СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

Опубликовано в 10:34 в категории Отходы и их утилизация

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БУРОГО УГЛЯ В ПРОЦЕССЕ СО-ПИРОЛИЗА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ/УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ ПЛАСТИКА ИЛИ СТОЙКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

В.Н. Шевкопляс, С.Д. Трискиба, А.В. Манжула

Институт физико-органической химии и углехимии

им Л.М. Литвиненко НАН Украины, г. Донецк,

Государственное управление экологии и природных ресурсов

в Донецкой области, г. Донецк

Серьезную проблему для экологии представляют различные отходы пластика, так как существующие технологии не предусматривают их вторичное использование. Проблема усугубляется и тем, что отходы пластика (упаковочная тара, пустые пластиковые бутылки или емкости, содержавшие высокомолекулярные масла) после расходования содержимого должны возвращаться заводу-изготовителю для ее утилизации. Однако в действительности этого не происходит, отработанная тара остается в Украине, не перерабатывается, а такие способы их утилизации как складирование, вывоз и захоронение или сжигание, осуществляемые для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду, малоэффективны.

В последнее время все более широкое применение находят методы термической переработки отходов пластика, которые является экономически эффективными и экологически безопасными, и которые позволяют не только утилизировать, но и параллельно получать из них продукты термодеструкции с широким спектром положительных свойств имеющих народно-хозяйственное значение. Авторы предлагают проводить термическую конверсию пластика в синтетический газ [1]. Для этого предлагается вводить в процесс термодеструкции дополнительное количество водорода для повышения выхода жидких углеводородов или проводить утилизацию пластика со смолами угля, что позволяет получать жидкие, твердые и газообразные продукты термодеструкции [2]. В качестве исходного материала предлагается использовать добавки фенолформальдегидных смолы и полистирола. Другие авторы используют отходы пластика в качестве исходного материала для получения газа и

жидких продуктов. При этом твердый карбонизованный остаток после проведения процесса термодеструкции является ценным сырьем для получения активных углей с хорошо развитой системой пор [3]. Авторы [4] предлагают утилизировать пластиковую тару или упаковку из полиэтилентетрафталата, которые не поддаются вторичному использованию, путем включения их в процесс термохимической карбонизации-активации для получения высокопористого адсорбционного материала. Предлагается осуществлять комплексную переработку твердых бытовых отходов (ТБО) на основе термической деструкции и синтеза органического вещества в наклонных термолизных печах при температурах до 1200-1300 оС с получением химических продуктов и энергоносителей [5] или использовать высокотемпературный пиролиз (до 1800 оС) для переработки ТБО в синтетический газ, содержащий более 50 % оксида углерода и водорода [6].

Однако существенным недостатком вышеуказанных способов переработки отходов пластика является низкий выход целевого конечного продукта и высокая температура процесса, что ведет к удорожанию процесса пиролиза.

Второй серьезной проблемой для Украины остается проблема утилизации стойких органических загрязнителей (СОЗ), непригодных или запрещенных пестицидов, в основном, хлорорганических, значительную долю которых составляют неизвестные препараты и их смеси, что затрудняет выбор технологических методов для их уничтожения. Общее количество таких пестицидов в Украине достигает 22 тыс.т. (в Донецкой обл. – 0,86 тыс.т). На сегодня приемлемым вариантом утилизации СОЗ, к которым относятся и пестициды, является их хранение на специально оборудованных складах в контролируемых условиях. Такое хранение можно рассматривать только как промежуточную стадию на пути к конечной цели – экологически безопасной ликвидации СОЗ [7].

Чтобы устранить имеющиеся недостатки предложенных технологий и способов и таким образом повысить эффективность процесса пиролиза, предлагается проводить утилизацию отходов пластика или уничтожение СОЗ в сочетании с другими природными углеродсодержащими материалами. Таким материалом могут быть низкосортные бурые угли Днепровского бассейна, разведанные запасы которого составляют 3,7млрд. т., и которые на сегодня практически не используются в различных процессах термической переработки.

Поэтому, целью данной работы было использование бурого угля (БУ) в процессе со-пиролиза для утилизации отходов пластика или уничтожения СОЗ.

Для осуществления предложенного способа переработки были выбраны следующие отходы пластика и СОЗ:

– отходы пластика (1) - емкость из-под воды или соков;

– отходы пластика (2) - емкость из-под автомобильного масла, охлаждающей или тормозной жидкости;

– СОЗ (пестицид-симазин, средство для борьбы с сорняками).

Для утилизации отходов пластика или уничтожения СОЗ предлагается использование следующей технологической блок-схемы.

Загрузка

3

4

   шихты

  

6

6

Выгрузка

Твердого остатка

На дальнейшую переработку

Технологическая блок-схема утилизации/уничтожения отходов пластика и СОЗ в процессе со-пиролиза с бурым углем

Смесь, составленная из БУ/отходов пластика или бурого угля/СОЗ, загружается в реактор (1). Вакуум машиной (10) в системе создается вакуум.

В реакторе при температуре 800 оС происходит термическая деструкция приготовленной смеси. Образовавшиеся в процессе пиролиза газы и жидкая фаза (пары жидкой фракции и жидкие продукты) отводятся при помощи вакуума из реактора (1) через холодильник (2), в котором охлаждается горячим паровым конденсатом, в фазоразделитель (3), где происходит разделение жидкой фазы и смеси пиролизных газов и не сконденсировавшихся паров жидкой фракции. Сконденсировавшиеся жидкие продукты из фазоразделителя (3) стекают через гидрозатвор (4) в сборник жидких продуктов (5), а смесь пиролизных газов и не сконденсировавшиеся пары жидкой фракции направляются в один из конденсаторов намораживания (6), охлаждаемых холодным маслом, где происходит конденсация и кристаллизация паров жидкой фракции не сконденсировавшихся в холодильнике (2).

Конденсаторы намораживания (6) включаются в работу попеременно (один в работе, другой в резерве). В работе находятся определенное количество часов, после чего ставятся на "плавку" (перекрывается подача газов и доступ вакуума, прекращается подача холодного масла и открывается подача горячего). По окончании "плавки" жидкая фракция из конденсатора намораживания (6) сливается в сборник жидкой фазы (5), и откуда затем направляется на дальнейшую переработку (отделение жидкостей от кристаллов и т.д.).

Из конденсатора намораживания (6) газы поступают в барометрический промыватель (7), заполненный кольцами Рашига и снабженный брызгоулавливателем, где промываются раствором щелочи. Щелочь циркулирует в замкнутом контуре: емкость для щелочи (8), насос (9), барометрический промыватель (7), емкость для щелочи (8) и заменяется по мере необходимости.

Все линии до барометрического промывателя (7), по которым движется пиролизный газ либо жидкая фаза, обогреваются паром.

Аппараты 1, 2, 3, 4, 6, 7 и линии их соединяющие, находятся под вакуумом.

Очищенные газы пиролиза используются в дальнейшем для обогрева реактора, что значительно снижает энергоемкость процесса.

Образовавшиеся в процессе пиролиза жидкие продукты являются ценным органическим сырьем и могут быть в дальнейшем использованы в химической промышленности для получения моторных и котельных топлив или химических соединений различных классов. По окончании процесса пиролиза производится выгрузка твердого остатка (карбонизата), который можно использовать в качестве бездымного твердого топлива в энергетике и быту или как исходное сырье для получения активных углей с широким спектром сорбционных свойств.

Данные выхода продуктов со-пиролиза при использовании двухкомпонентных систем (%. масс.):

БУ

(исходный)

БУ/

пластик (1)

БУ/

пластик (2)

БУ/

СОЗ

♦ Жидкие

15,3

19,4

23,4

17,2

♦ Газы

40,1

38,3

32,9

38,8

♦ Твердые

44,6

42,3

43,7

44,0

♦ Общая

конверсия

55,4

57,7

56,3

56,0

Таким образом, основными преимуществами предложенного способа со-пиролиза бурого угля для утилизации/уничтожения отходов пластика или СОЗ следующие:

– вовлечение в процесс переработки низкосортных бурых углей Украины, которые до настоящего времени не находят широкого практического применения в различных термических процессах;

– увеличение насыпной плотности загружаемого материала, снижение текучести пластика и, следовательно, увеличения выхода целевого продукта, что позволит значительно снизить энергозатраты на проведение процесса;

– использование бурого угля в качестве углеродной подложки при проведении процесса уничтожения СОЗ;

– получение дополнительного количества жидких синтетических продуктов, которые являются ценным химическим сырьем для получения моторных и котельных топлив или углеводородов различных классов;

– происходит полная утилизации пластика или уничтожение СОЗ.

Реализация предложенного способа в масштабах всей Украины позволит не только эффективно утилизировать отходы пластика или уничтожать СОЗ, с получением продуктов, имеющих народно-хозяйственное значение, но и значительно улучшить экологическую ситуацию в стране.

Литература

1. 1 Fink M., Fink J.K. Usage of waste products from thermal recycling of plastics waste in enhance oil recovery or in-situ coal conversion // DGMK – Tagungsbericht 9802, 1998.-P.237-244.

2. Kalos M. Co-pyrolysis of carbochemical compounds with waste plastic material // DGMK – Tagungsbericht 9802, 1998.-P.271-278.

3. Muller D., Heschel W. Pyrolysis of plastic wastes in a novel continuous reactor for manufacturing of tailored activated carbon types. Eurocarbon- 2000, Berlin, Germany, 200.-v.1.-P.23-24.

4. Картель Н.Т., Герасименко Н.В., Николайчук А.Д., Цыба Н.Н., Миронюк Т.И., Ковтун Г.А. Переработка полиэтиленовой крошки из пластиковой тары в высокопористый адсорбирующий материал // Экотехнологии и ресурсосбережение.-2002.-№ 5.-С.35-38.

5. Парфенюк А.С., Антонюк С.И., Топоров А.А. Диоксины: проблема   техногенной безопасности технологий термической переработки углеродистых отходов // Экотехнологии и ресурсосбережение.-2002.-№ 6.-С.40-44.

6. Горда В.И., Кульченко В.В. Энергетический комплекс утилизации бытовых отходов на базе высокотемпературного электропиролиза // Сб.докл. науч.-практ. конф. «Донбас-2020: охорона довкілля та екологічна безпека», 2001.-т.1.-С.169-172.

7. Крайнов И.П., Скоробогатов В.М. Технология уничтожения стойких органических загрязнителей // Экотехнологии и ресурсосбережение.-2002.-№ 4.-С.45-58.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.