PL99488B1 - Urzadzenie do ciaglego przetwarzania odpadow z tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych droga ich termicznego rozkladu. Ilosci odpadów z tworzyw sztucznych wzrastaja wraz ze wzrostem produkcji tych tworzyw, przy czym na ogól sa one odporne na rozklad przez mikroorganizmy.Odpady bez rozkladu stanowia strate tworzywa sztucznego, jednak w tym celu konieczne jest stosowanie odpowiednich srodków aby umozliwic ich rozklad i spowodowac zawrócenie do naturalnego obiegu.Odpady z tworzyw sztucznych mozna zakwalifikowac ogólnie do dwóch kategorii, a mianowicie przemy¬ slowe odpady z tworzyw oraz odpady pochodzace z miast. Odpady przemyslowe stanowia ogromna mieszanine róznych materialów z polimerów takich jak niskoczasteczkowy polietylen, czy ataktyczny polipropylen i in. powstajace ubocznie w instalacjach zywic, scinki z przetwórstwa tworzyw, pojemniki jednorazowego uzycia, rózne tworzywowe materialy opakunkowe itp. Dotad brak jest ustalonej metody przetwarzania odpadów z two¬ rzyw sztucznych. Dotad opracowane i znane techniki postepowania z nimi daje sie podzielic na trzy szerokie grupy, a mianowicie: spalanie, regeneracja i termiczny rozklad.Spalanie jest najprostszym sposobem wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych przy czym uzyskane cieplo moze byc wykorzystane.Regeneracje mozna stosowac wykorzystujac termoplastyczne wlasciwosci odpadów z tworzyw sztucznych przetwarzajac uformowane tworzywa, przy czym uzyskane przedmioty z reguly maja nizsza wartosc. Taki spo¬ sób przeróbki jest wartosciowy z punktu widzenia przedluzenia cyklu zycia tworzywa sztucznego lecz nie za¬ latwia to wcale problemu wykorzystania odpadów z tworzyw sztucznych i moze byc traktowany jako rezerwowa i chwilowa mozliwosc.Termiczny rozklad jest metoda, której poswiecono dotad najwiecej badan. Urzadzenie wedlug wynalazku sluzy do uzyskania oleju opalowego z odpadów z tworzyw sztucznych droga ich termicznego rozkladu, przy czym olej opalowy uzyskuje sie z wydajnoscia powyzej 90%.2 99488 W instalacji do produkcji polietylenu powstaje jako produkt uboczny polimer o malym ciezarze czaste¬ czkowym o niezadowalajacym stopniu polimeryzacji. Polimer taki dotad byl spalany przy czym towarzyszyly temu takie problemy jak powstawanie sadzy, uszkodzenia pieca do spalania, niedogodnosc operowania w pale¬ nisku itp. Ponadto koszty spalania nie sa wcale male.Poniewaz polimer o malym ciezarze czasteczkowym jest liniowym polimerycgnym weglowodorem, podob¬ nym do zasadniczego produktu, dla fachowca jest oczywiste, ze termiczny kraking takiego niskoczasteczkowego polimeru powoduje rozpad na gazowe lub ciekle olejowe weglowodory o niskich ciezarach czasteczkowych.Jezeli* proces jest realizowany w sposób ciagly i polaczony bezposrednio z instalacja produkcyjna bez po¬ wodowania jakichkolwiek problemów zwiazanych z zanieczyszczeniem srodowiska nie tylko oszczedza sie na wyposazeniu ale jednoczesnie mozna uzyskac olej opalowy o malej zawartosci siarki. Pod tym katem prowadzo¬ no badania, wynikiem których jest urzadzenie wedlugwynalazku. .Urzadzenie do prowadzenia procesu jest przystosowane do przerobu 36 t/dobe niskoczasteczkowego poli¬ meru, przy czym uzyskuje sie 90% oleju typu nafty i 5% gazowych weglowodorów, a 5% wag. oleju zuzywa sie jako zródlo ogrzewania reaktora.Jezeli zainstaluje sie wyposazenie do obróbki wstepnej urzadzenie moze byc stosowane do przerobu odpadów z tworzyw innych niz niskoczasteczkowe polimery.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala przeprowadzic z powodzeniem rozklad termiczny odpadów meto¬ da ciagla. Wazne jest unikniecie gromadzenia sie i osadzania szlamu weglowego w urzadzeniu.Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych na wartosciowe materialy opalowe lub surowce dla przemyslu chemicznego, skladajace sie z kotla do stapiania 7, reaktora do rozkladu termicznego 1, zaopatrzonego w mieszadlo 3 i pompe zasilajaca 9, zbiornika produktu, zaopatrzonego w chlodnice 12 oraz palnika 5, zawiera wedlug wynalazku zbiornik chlodzacy 19 do schladzania produktu rozkladu odpadów przed skierowaniem do palnika 5.Urzadzenie wedlug wynalazku w przeciwienstwie do urzadzen znanych rózni sie znacznie tym, ze przed frakcjonowanym oddzieleniem czesc cieczy (o srednim ciezarze czasteczkowym okolo 1000), która utworzyla sie w reaktorze jest odprowadzana jako paliwo. Przez to odprowadzanie czesci cieczy utworzonej w reaktorze, dogodnie zapobiega sie narastaniu stezenia niektórych pozostalosci w reaktorze.Do urzadzenia wedlug wynalazku dozuje sie stopiony material w sposób ciagly i poddaje rozkladowi termicznemu w reaktorze, zaopatrzonym w mieszadlo napedzane silnikiem o duzej mocy. Lotne skladniki po¬ wstajace w procesie z rozkladu doprowadza sie do chlodnicy i rozdziela na dwie czesci, jedna zawierajaca gazowe produkty i druga zawierajaca mniej lotne oleje. Czesc zawartosci reaktora tj. pozostaly olej w sposób ciagly usuwa sie aby zapobiec gromadzeniu sie i/albo osadzaniu sie szlamu weglowego wewnatrz przestrzeni reakcyjnej, przy czym olej ten wykorzystuje sie do ogrzewania reaktora. Cieplo rozkladu moze byc uzyskane calkowicie ze spalania tej pozostalosci.Schemat urzadzenia przedstawiono na rysunku. Reaktor 1 ma ksztalt cylindrycznego naczynia zaopatrzo¬ nego w wlot i otwory odprowadzajace oraz w mieszadlo.3. Silnik o duzej mocy 4 napedza mieszadlo 3. Piec 2 dostarcza cieplo na przeprowadzenie rozkladu termicznego. Piec posiada palnik 5 i komin 6. Odpady z tworzyw sztucznych oczyszcza sie, wstepnie rozdrabnia i topi w kotle 7 w temperaturze okolo 200°C. Stopiony material przesyla sie do zbiornika 8, a nastepnie pompa 9 podaje sie do reaktora 1. Zaladowany material ogrzewa sie, przy czym w temperaturze 350°C zaczyna sie jego rozklad. W reaktorze utrzymuje sie temperatura na poziomie okolo 400^450°C. Jezeli stosuje sie podwyszone cisnienie powstaja róznorodne produkty rozkladu.Wyciek z reaktora czesciowo skrapla sie w chlodnicy 10 i wyprowadza sie do zbiornika produktu 11, zaopatrzonego w chlodnice odpowietrzajaca 12 i naczynie uszczelniajace 13. Skondensowany produkt splywa do zbiornika 11, a czesc nieskroplonych gazów, która przeszla przez chlodnice spala sie badz zuzywa sie jako opal.W celu zapobiezenia przegrzewaniu ciekly produkt schladza sie w wymienniku ciepla 14. Pompa 16 utrzymuje cyrkulacje. Gdy ciecz w zbiorniku 11 przewyzsza dopuszczalny poziom przesyla sie ja do zbiornika 15. Pompa 17 przetlacza plyn.W celu zapobiegania wzrostowi ilosci szlamu weglowego w reaktorze czesc jego zawartosci w sposób ciagly lub okresowo musi byc odprowadzana przez otwarcie zaworu 18 do zbiornika chlodzacego 19 a nastepnie do palnika 5 przez pompe 20, w której nastepuje dokladne wymieszanie, po czym strumien ulega spaleniu.Roztwór rozlozonych odpadów z tworzyw osiaga temperature 400°C i wystepuje jako mieszanina gazo- wo-cieczowa. W tych warunkach przy przeslaniu tego roztworu przez pompe 20 do palnika 5 bez chlodzenia wystepowalaby kawitacja w pompie 20 i przerwy plomienia w palniku 5, powodujac przerwy w dzialaniu urza¬ dzenia.99488 3 Wedlug wynalazku stosuje sie etap chlodzenia w zbiorniku 19, przepuszczajac przez jego plaszcz powie¬ trze, co powoduje spadek temperatury roztworu w zbiorniku i separacje gazu od cieklych odpadów. Zapewnia to ekonomiczne ciagle dzialanie urzadzenia.Szlam weglowy i/albo toksyczne skladniki metalowe zawartosci reaktora usuwa sie dowolna metoda, a nastepnie nieszkodliwy olej zawraca sie do reaktora.Przyklad I. Polietylen i polipropylen poddano rozkladowi termicznemu w reaktorze o srednicy wewnetrznej 150 mm i glebokosci 500 mm. Wyniki podano ponizej.Tworzywo Szybkosc zasilania tworzywa Warunki rozkladu Temperatura rozkladu Cisnienie rozkladu Obroty mieszadla Ilosc produktów oleistych Ilosc produktów gazowych Ilosc usuwanej zawartosci reakcyjnej Wlasciwosci wytwarzanego oleju Ciezar wlasciwy (15/4°) Lepkosc (50°C) Sredni ciezar czasteczkowy Wartosc opalowa Zawartosc siarki Sredni ciezar czasteczkowy produktów gazowych Sklad produktu gazowego H2 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 CaH8 C4H8 C4H10 Polietylen 8,0kg/godz 440°C 1,0 atm 500 obr/min 7,2 kg/godz 0,4kg/godz 0,4 kg/godz 0,7932 2,79 cst 227 11500 cal/g brak Polipropylen 0,8 kg/godz 425°C 1,0 atm 500 obr/min 7,1 kg/godz 0,5 kg/godz 0,4 kg/godz 0,7895 1,93 cst 195 11000 cal/g brak 38,0 36,8 pujace: Tworzywo Szybkosc zasilania reaktora Warunki rozkladu Temperatura rozkladu Cisnienie rozkladu Obroty mieszadla Ilosc produktów oleistych Ilosc produktów gazowych Ilosc usuwanej reakcyjnej zawartosci Wlasciwosci wytworzonego oleju Ciezar wlasciwy (15/4°) Lepkosc (50°C) Sredni ciezar czasteczkowy Wartosc opalowa Zawartosc siarki Sredni ciezar czasteczkowy produktów gazowych Sklad produktu gazowego H2 CH4 0,9% 13,5% 9,4% 17,4% . ,8% 18,7% 11,6% 7,7% rze czasteczkowym 1,2% 11,5% 0,0% ,4% 65,1% 6,8% 0,0% 0,0% z produkcji pc reaktorze przedstawionym na rysu Polietylen 1000 kg/godz 410°C 3,0 atm 100 obr/min 900 kg/godz 50 kg/godz 50 kg/godz 0,7867 1,71 cst 190 - 10900 cal/g brak Polipropylen 1200 kg/godz 405°C 3,0 atm 100 obr/min 1065 kg/godz 75 kg/godz 60 kg/godz 0,7807 1,63 cst 182 10700 cal/g brak 38,7 0,8% 11,7% 37,7 1,0% 9,3%4 99488 CVI4 C2H6 C3H8 C4H8 C4H10 Urzadzenie wedlug wynalazku posiada szereg nastepujacych zalet. Zródlem ciepla do rozkladu odpadów z tworzyw sztucznych jest spalanie czesci wytworzonych produktów, szlam weglowy jest stale usuwany, przez co unika sie osadzania go w reaktorze, brak osadów weglowych zalegajacych w reaktorze umozliwia ciaglosc i dlugi czas przeprowadzania procesu, uzyskiwanie uzytecznych materialów, wygodnych w operowaniu. 9,1% 17,5% 11,0% 19,1% 12,7% 8,1% ¦ 0,3% 13,9% 68,0% 6,6% 0,7% 0,2% PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do ciaglego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, skladajace sie z kotla do stapiania, reaktora do rozkladu termicznego zaopatrzonego w mieszadlo i pompe zasilajaca, zbiornika produktu, zaopa¬ trzonego w chlodnice oraz palnik, znamienne tym, ze zawiera zbiornik chlodzacy (19) do schladzania produktu przed skierowaniem do palnika (5). Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL