Анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов

24.02.2010
Анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов

К 2010 году объем образования полимерных отходов в России предположительно составит 1 млн. тонн

Пластмассы – это химическая продукция, состоящая из высокомолекулярных, длинноцепных полимеров. Производство пластических масс на современном этапе развития возрастает в среднем на 5-6 % ежегодно и к 2010 г., по прогнозам, достигнет 250 млн. т. Их потребление на душу населения в индустриально развитых странах за последние 20 лет удвоилось, достигнув 85-90 кг. К концу десятилетия, как полагают, эта цифра повысится на 45-50 % .
Насчитывается около 150 видов пластиков, 30% из которых — смеси различных полимеров. Для достижения определенных свойств, лучшей переработки в полимеры вводят различные химические добавки, которых уже более 20. Выпуск добавок непрерывно возрастает: если в 1980 году их было произведено 4000 тонн, то к 2000 году объем выпуска возрос уже до 7500 тонн.

Общие сведения о рынке

Со временем потребляемые пластики неизбежно переходят в отходы. В России предположительно к 2010 г. полимерные отходы составят больше одного миллиона тонн, а процент их использования до сих пор мал. 
В отличие от других видов ТБО, полимерные отходы не подвергаются гниению и коррозии, поэтому проблема их утилизации долгое время носила только экологический характер. Однако дефицит полимерного сырья в последние годы заставил производителей рассматривать полимерные отходы в качестве мощного сырьевого и энергетического ресурса: использование отходов позволяет существенно экономить первичное сырье (прежде всего нефть) и электроэнергию.
Стоит отметить, что проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов достаточно много. Так, стоимость обработки и уничтожения отходов пластмасс примерно в 8 раз превышает расходы на обработку большинства промышленных и почти в три раза – на уничтожение бытовых отходов. Это связано со специфическими особенностями пластмасс, значительно затрудняющими или делающими непригодными известные методы уничтожения твердых отходов.

Необходимыми условиями для организации эффективной переработки полимеров являются:

  • организация сбора, сортировки и первичной обработки амортизованных материалов и изделий;
  • разработка системы цен на вторичное сырье, сттмулирующих предприятия к рециклингу;
  • создание эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья;
  • разработка методов модификации вторичного сырья с целью повышения качества;
  • разработка номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.

Виды полимерных отходов

Отходы пластических масс можно разделить на 3 группы:

а)  Технологические отходы производства

Возникают при синтезе и переработке термопластов. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы.

Неустранимые – это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышленности, занимающихся производством и переработкой пластмасс, таких отходов образуется от 5 до 35 %. Неустранимые отходы, по существу, представляющие собой высококачественное сырье, по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии.

Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это – технологический брак, который может быть сведен до минимума или совсем устранен. 
Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, используются в качестве добавки к исходному сырью и т.д.

б) Отходы производственного потребления 

Накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной пленки, мешки из-под удобрений и т.д.). Эти отходы являются наиболее однородными, малозагрязненными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки.

в) Отходы общественного потребления

Накапливаются в частных домах, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов – смешанные отходы.

Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого в несовместимости термопластов, входящих в состав бытового мусора, что требует их постадийного выделения. Кроме того, сбор изношенных изделий из полимеров у населения является чрезвычайно сложным мероприятием с организационной точки зрения и пока еще у нас в стране не налажен.

Технологии переработки пластмасс 

Основное количество отходов уничтожают захоронением в почву или сжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгодно и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжигание полимерных отходов ведет к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д.

Однако и захоронение, и сжигание продолжают оставаться довольно широко распространенными способами уничтожения отходов пластмасс. Чаще всего тепло, выделяющееся при сжигании, используют для получения пара и электроэнергии. Калорийность сжигаемого сырья невелика, поэтому установки для сжигания, как правило, являются экономически малоэффективными. Кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полимерных продуктов, выделение токсичных газов и, следовательно, повторное загрязнение воздушного и водного бассейнов, быстрый износ печей за счет сильной коррозии.

Основной путь использования отходов пластмасс – это их утилизация, т.е. повторное использование.

К основным способам утилизации отходов пластических масс относятся:

1.термическое разложение путем пиролиза;
2.разложение с получением исходных низкомолекулярных продуктов (мономеров, олигомеров);
3.вторичная переработка.

Пиролиз – это термическое разложение органических продуктов в присутствии кислорода или без него. Пиролиз полимерных отходов позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полуфабрикаты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры, применяемые для синтеза полимеров.

Газообразные продукты термического разложения пластмасс могут использоваться в качестве топлива для получения рабочего водяного пара. Жидкие продукты используются для получения теплоносителей. Спектр применения твердых (воскообразных) продуктов пиролиза отходов пластмасс достаточно широк (компоненты различного рода защитных составов, смазок, эмульсий, пропиточных материалов и др.) 
Разработаны также процессы каталитического гидрокрекинга для превращения полимерных отхо дов в бензин и топливные масла.

Гидролиз является реакцией, обратной поликонденсации. С его помощью при направленном действии воды по местам соединения компонентов поликонденсаты разрушаются до исходных соединений.
Гидролиз происходит под действием экстремальных температур и давлений. Глубина протекания реакции зависит от pH среды и используемых катализаторов.

Этот способ использования отходов энергетически более выгоден, чем пиролиз, так как в оборот возвращаются высококачественные химические продукты.

По сравнению с гидролизом для расщепления отходов ПЭТФ более экономичен другой способ – гликолиз. Деструкция происходит при высоких температурах и давлении в присутствии этиленгликоля и с участием катализаторов до получения чистого дигликольтерефталата. По этому принципу можно также переэтерифицировать карбаматные группы в полиуретане.

Все же самым распространенным термическим методом переработки отходов ПЭТФ является их расщепление с помощью метанола – метанолиз. Процесс протекает при температуре выше 150°С и давлении 1,5 МПа, ускоряется катализаторами переэтерификации. Этот метод очень экономичен. На практике применяют и комбинацию методов гликолиза и метанолиза.

В настоящее время наиболее приемлемым для России является вторичная переработка отходов полимерных материалов механическим рециклингом, так как этот способ переработки не требует дорогого специального оборудования и может быть реализован в любом месте накопления отходов.

Источник: www.polimech.com
Все комментарии (3)
Комментировать
Георгий

Уважаемый автор , под термином утилизация, разве не подразумевается так сказать уничтожение а не повторное использование. Повторное использование это вроде как бы переработка или рециклинг.

Или же Утилизация это всё таки термин абстрактный?

29.04.2010
12:33
Cleandex

Георгий:

Уважаемый автор , под термином утилизация, разве не подразумевается так сказать уничтожение а не повторное использование. Повторное использование это вроде как бы переработка или рециклинг.Или же Утилизация это всё таки термин абстрактный?

Уважаемый Георгий. Под термином "утилизация" подразумевается общая система обращения с отходами, т.е. целый комплекс мер, который может включать и сжигание, и переработку, и захоронение. Ставить знак равенства между утилизацией и уничтожением, на наш взгляд, не совсем правильно. Хотя четкой системы классификации понятий по этой теме нет.

Яндекс.Словарь. Утилизация (франц. utilisation, от лат. utilis – полезный), употребление с пользой, использование.

29.04.2010
12:50
Георгий

Премного благодарен за ответ, так как для меня данная тема вопроса в данный момент очень актуальна, в связи с написанием дипломной работы.

29.04.2010
12:58
Введите число, которое видите на картинке

Чистые технологии: