Технології переробки відходів полімерів

100%, етилгліколь - дещо менше. Аналогічній переробці можуть бути піддані відходи поліуретанів і поліамідів. Цей спосіб використання відходів енергетично вигідніший, ніж піроліз, оскільки в оборот повертаються високоякісні хімічні продукти.

В порівнянні з гідролізом для розщеплення відходів ПЕТ економічніший інший спосіб - гліколіз. Деструкція відбувається при високих температурах і тиску у присутності етилгліколя і за участю каталізаторів до отримання чистого диглікольтерефталата. Все ж найпоширенішим термічним методом переробки відходів ПЕТ є їх розщеплення за допомогою метанолу - метаноліз. Процес протікає при температурі вище 150 °С і тиску 1,5 МПа. Цей метод дуже економічний. На практиці застосовують і комбінацію методів гліколізу і метанолізу.

Отриманню енергії за рахунок спалювання полімерних відходів стає особливо актуальним при зростанні цін на органічне паливо. При цьому немає необхідності сортування, необхідно лише подрібнювати відходи до досить великих шматків, щоб забезпечити необхідний для горіння доступ кисню. Хоча полімерні компоненти у відходах по вазі складають лише 7%, вони дають 30% енергії на переробних заводах. Використання у вигляді палива однієї тонни заздалегідь підготовлених змішаних полімерних відходів зберігає 1,4 т вугілля. Небезпека забруднення довкілля супертоксикантами при спалюванні полімерних відходів значною мірою перебільшена і більше відноситься до старих сміттєспалювальних установок. При температурах 1200-1400 °C, характерних для сучасних установок, ці речовини безповоротно розпадаються, а частка, що не розклалася, поглинається в адсорбуючих фільтрах. Викиди діоксину досягають всього 0,6 мкг на тонну. При спалюванні тонни кам'яного вугілля виділяється 1-10 мкг діоксину. Спалювання на сьогодні залишається одним з основних способів утилізації відходів навіть в економічно розвинених країнах.

Вторинна переробка, хімічна модифікація або спалювання з отриманням енергії - альтернативні шляхи вирішення проблеми. Ціна переробки відходів полімерів зростає при збільшенні витрат на їх збір і розподіл.

3. Розрахункова частина

Розраховуємо кількість енергії, яка виділяється при спалюванні відходів полімерів:

[МДж],(3.1)

де n - кількість енергії, яка виділяється при спалюванні 1 кг відходів полімерів 41,87 МДж/кг.

N - загальна кількість відходів полімерів на рік.

Вихідні дані: N= 300 кг/год, n=41,87 МДж/кг

(Мдж).

Розраховуємо чистий дохід від впровадження ресурсозберігаючих заходів за формулою:

,(3.2)

де В_еп - вартість зекономленого палива, грн./рік;

П_е - плата за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище, грн./рік;

П_з - плата за нанесену шкоду здоров'ю населення, грн./рік (прийняти 1000 грн./рік);

К_t - капіталовкладення в ресурсозберігаючі заходи - вартість установки спалювання полімерів, грн. (200 тис. грн);

t - термін впровадження природоохоронних і ресурсозберігаючих заходів, років.

Вартість зекономленого палива, за яке приймаємо вугілля:

, (3.3)

де - вартість палива 1 т вугілля - 1000 грн;

- кількість зекономленого палива

, (3.4)

де - кількість енергії, що виділяється при спалюванні 1 т вугілля

т.

Плата за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище:

(3.5)

де М_і обсяг викиду забруднювальної речовини, т, де М_і(ангідриду сірчистого)=5,1т, М_і(оксиду азоту)=1,5 т, М_і(окис вуглецю)=0,935т, М_і(пилу)=1,7т.

Нб_і норматив збору за тонну і-ої забруднювальної речовини, грн/т (табл. 3.1);

Таблиця 3.1 - Нормативи збору за викиди забруднювальних речовин

К_нас коригувальний коефіцієнт, який враховує чисельність жителів населеного пункту (табл. 3.2);

Таблиця 3.2 - Значення коригувального коефіцієнту в залежності від чисельності населення

Із табл.3.2 К_нас=1,35.

К_ф коригувальний коефіцієнт, який враховує народногосподарське значення населеного пункту (табл. 3.3);

Таблиця 3.3 - Значення коригувального коефіцієнту в залежності від народногосподарського значення населеного пункту

Із табл.3.2 К_ф=1,25.

За формулою 3.5 знаходимо плату за викиди забруднювальних речовин в навколишнє середовище:

=

За формулою 3.3 знаходимо вартість зекономленого палива:

(млн.грн.).

За формулою 3.2 розраховуємо чистий дохід від впроваджених ресурсозберігаючих заходів:

Висновки

Зростання виробництва полімерів призвело до суттєвого зростання їх частки у твердих побутових відходах до 8-12 %, з них приблизно 80% складають відходи полімерів. Полімерні відходи у природних умовах розкладаються протягом 80-100 років, забруднюючи довкілля продуктами деструкції. При їх самовільному спалюванні у атмосферу можуть виділятися надзвичайно небезпечні речовини канцерогенної дії - діоксини і фурани.

В той же час відходи полімерів є цінною вторинною сировиною. Їх переробка та повторне використання дозволить заощадити значну кількість первинних пластмас, які виробляються з нафтової сировини, а також знизити викиди у атмосферу.

У роботі проаналізовано морфологічну структуру промислових та побутових відходів та визначено частку полімерних відходів. Досліджено розподіл полімерних відходів по видам полімерів, призначенню, агрегатно-фізичному стану виробів, місцях утворення і накопичення, можливості збору, заготівлі і переробки з урахуванням їх об'ємів і залишкових технологічних властивостей.

Проаналізовано особливості поводження з відходами полімерів та досліджено фізико-хімічні процеси їх деструкції. Проаналізовано методи утилізації та вторинної переробки відходів полімерів.

Досліджено роботу технологічної лінії переробки відходів полімерів методом екструзії та проведено розрахунок викидів шкідливих речовин в атмосферу при цьому.

Результати даної роботи можна використовувати на сміттєпереобних заводах для вдосконалення технологічних ліній з переробки полімерних відходів.

Література

1. Полимерные отходы в коммунальном хозяйстве города: Уч. пособие / В.Н. Бабаев, Н.П. Горох, Ю.Л. Коваленко и др. - Харьков: ХНАГХ, 2004. - 375 с.

2. Штарке Л. Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс: Пер. с нем./Под ред. В. А. Брагинского.-- Л.: Химия, 1987. - 176 с.

3. Оборудование и технология вторичной переработки отходов упаковки : методические указания / сост. : А.С. Клинков, И.В. Шашков, М.В. Соколов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 56 с. - 100 экз.

4. Технология переработки полимерных материалов: Лабораторный практикум / Под ред. В. Е. Галыгин, П. С. Беляев, А. С. Клинков, и др. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. - 132 с.

5. Мюррей, Р. Цель - Zero Waste / Р. Мюррей ; пер. с англ. В.О. Горницкого. - М. : ОМННО "Совет Гринпис", 2004. - 232 с.

6. Вторичная переработка пластмасс / Ф. Ла Мантия (ред.) ; пер. с англ. ; под ред. Г.Е. Заикова. - СПб. : Профессия, 2006. - 400 с.

7. Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчёта химико-технологического и природоохранного оборудования : справочник / А.С. Тимонин. - Калуга : Изд-во Н. Бочкаревой, 2002. - Т. 2. - 1085 с.

8. Утилизация и вторичная переработка тары и упаковки из полимерных материалов : учебное пособие / А.С. Клинков, П.С. Беляев, В.К. Скуратов, М.В. Соколов, В.Г. Однолько. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2010. - 100 с.

9. Торнер Р.В., Акутин М.С. оборудование заводов по переработке пластмасс. - М.: Химия, 1986. - 400 с.

10. Бристон Дж. Х., Катан Л.Л. Полимерные плёнки. - М.: Химия, 1993.

11. Булатов Г.А. Полиуретаны в современной технике. / Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1983. - 272 с.

12. Ван Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. - М.: Химия, 1976. - 416 с.

13. Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. - М.: Химия, 1989.- 252 с.

14. Завгородний В.К. Механизация и автоматизация переработки пластических масс. - М.: Машиностроение, 1990.

15. Збірник нормативно-методичних документів у сфері поводження з відходами. - Харків: НДПІ “Енергосталь”, 1999. - 162 с.

16. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1983.

17. Любешкина Е.Г. Вторичное использование полимерных материалов. - М.: Химия, 1985.

18. Минскер К.С., Федосеева Г.Т. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида. - М.: Химия, 1989.

19. Минскер К.С. Вторичное использование поливинилхлорида. // Вторичное использование полимерных материалов. - М.: Химия, 1985.

20. Науменко А.С., Гольдфельд С.Ш., Бубенко В.А. Вторичная переработка полимерных материалов. - Харьков: ХЦНТИ, 1989.

21. Нелсон У.Е. Технология пластмасс на основе полиамидов / Пер. с англ. - М.: Химия, 1989.

22. Павлов Н.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. - М.: Химия, 1982.

23. Резниченко Т.И., Подгорная Л.Ф. Расчет оборудования по производству и переработке полимерных материалов в примерах и задачах. - Харьков: ХГПУ, 1994.

24. Семчешов Ю.Д., Жильцов С.Ф., Кашаева В.Н. Введение в химию полимеров. - М.: Высш. шк., 1988.

25. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технология отходов мегаполиса, технологические процессы в сервисе. - М., 2002.

Размещено на Allbest.ru