Деструктивные методы утилизации полимеров

Переработка отходов реактопластов

При производстве реактопластов, например, фенольных пресс-порошков и стеклополастиков, количество образующихся отходов достигает 20 % от объема целевого продукта.

Реактопласты нельзя перерабатывать методами, используемыми для переработки термопластов, так как при получении реактопластов в процессе химической реакции образуется трехмерная структура, препятствующая переходу полимера в расплав при нагревании (или в раствор при растворении). Но реактопласты содержат небольшие количества несшитого полимера, что позволяет использовать их в качестве активного наполнителя.

Отходы реактопластов перерабатывают только там, где они образовались. Их собирают, измельчают и фракционируют и далее перерабатывают одним из нижеперечисленных методов.

Методы переработки:

1) измельчение и добавление в первичные пресс-порошки (не более 10-20 %); при этом получаемый материал не имеет тех же характеристик, что получаемый из первичных пресс-порошков;

2) используют как наполнители: например, стеклопластиковые порошки (ОМН - органоминеральные наполнители) являются одновременно наполнителями и модификаторами, так как благодаря наличию функциональных групп на поверхности частиц участвуют при нагревании в химическом взаимодействии с полимерами. благодаря этому материалы приобретают высокие физико-механические характеристики. Использование ОМН уменьшает время отверждения в 6-10 раз, увеличивает теплостойкость до 200 ⁰С. ОМН предварительно измельчают в специальных дезинтеграторах с получением частиц реактопласта 3-20 мкм.

3) для изготовления полимерных покрытий (лакокрасочных);

4) для изготовления клеев (на основе эпоксидных смол), позволяют в 2 раза повысить прочность при склеивании титана;

5) для осветления проката в металлургии;

6) для производства изделий из гипса;

7) для производства изделий асфальтобитумных смесей;

8) для производства изделий полимербетона (быстрее твердеет и более устойчив к деформации в холодное время, чем обычный).

1. Пиролиз

Пиролиз - термическое разложение органических продуктов в присутствии кислорода или без него с целью получения низкомолекулярного химического сырья. При этом образуются:

газообразные продукты (пиролизный газ);

жидкие продукты (пиролизное масло);

твердые продукты (кокс и др.)

а) низкотемпературный жидкофазный пиролиз

используют для переработки низкомолекулярного полиэтилена и атактического полипропилена, ПВХ и др.

Температура пиролиза определяется перерабатываемым продуктом:

ПВХ - выше 200 ⁰С отщепляется НСl, выше 400 ⁰С разлагается на С и углеводороды;

полистирол - выше 350 ⁰С -высокий выход стирола;

низкомолекулярный полиэтилен - при 400-450 ⁰С получают алифатические масла и воски;

атактический полипропилен - 400-450⁰С.

Низкотемпературный жидкофазный пиролиз проводят в среде полиэтиленовых восков, расплавах полиэтилена и полипропилена, высококипящих дистиллятов, возможно осуществление в псевдоожиженном слое за счет продувания воздуха.

б) высокотемпературный пиролиз

проводят при температурах 600-800 ⁰С. В этих условиях понижается выход алифатических углеводородов, но увеличивается выход ароматических. Проводят в реакторах с псевдоожиженным слоем или во вращающихся барабанных реакторах.

Гидролиз

Гидролиз - реакция, обратная поликонденсации. Используют для расщепления поликонденсатов - полиамидов, полиэфиров, поликарбонатов, поликарбомидов, полиуретанов.

Продукты расщепления применяют в качестве сырья для проведения процесса поликонденсации или как добавка к первичному исходному материалу.

Гидролиз проводят при высокой температуре, регулируемом рН и в присутствии катализатора.

Гидролиз мягких пенополиуретанов при температуре 200-230 ⁰С в течение 20-30 минут позволяет обеспечить получение аминов (выход до 90%) и полиэфира (выход 100%).

Гидролиз полиэтилтерефталата (ПЭТФ) при температуре 180 ⁰С, давлении 0,6-0,8 МПа под воздействием гидроксида натрия (раствор с содержанием 15 % масс.) в течение 6 часов приводит к деполимеризации с получением терефталевой кислоты (выход 93-98 %).

формула терефталевой кислоты

СООС₂Н₅

СООН

Гидролиз полиамида ведут перегретым паром в присутствии катализатора.

Гликолиз

Гликолиз используют для деполимеризации ПЭТФ под воздействием этиленгликоля при высокой температуре: смачивают отходы ПЭТФ в этиленгликоле, деполимеризуют в экструдере при давлении 1,4-2,1 МПа менее 1 минуты до степени полимеризации 20-30. Далее центрифугированием отделяют от олигомеров, которые снова используют для поликонденсации. В результате получают литьевые массы, легкоплавкие клеи и др.

Гликолизом можно перерабатывать пенополиуретановые отходы.

Метанолиз

Метанолиз проводят под действием метанола (НСОН).

Метанолиз используют переработки ПЭТФ и проводят в автоклавах с перемешиванием сырья в течении длительного времени, выход диметилтерефталата (ДМТФ) - до 85%.

Схема метанолиза отходов ПЭТФ

катализатор

отходы ПЭТФ

метанолиз кристаллизация декантация

(Р=9 МПа, 270 ⁰С)

метанол дистилляция метанола и гликоля

дистилляция сушка и центрифугирование промывка

ДМТФ расплавление пасты ДМТФ

ДМТФ метанолом

ДМТФ

Сжигание отходов

Это наиболее простой способ переработки

Недостаток: могут образовываться токсичные газы, требуется очистка отходящих газов. Для сжигания плавящихся отходов используют специальные печи с барботажным слоем.

Захоронение на полигонах

При невозможности переработки отходы захоранивают на полигонах. Устройство полигона представлено на рис. 3.

Чаще всего на полигоны вывозят загрязненные ПЭ отходы, образующиеся на мясокомбинатах, молокозаводах, кондитерских фабриках, хладокомбинатах, химпредприятиях (отходы загрязнены жирами, белками, химическими веществами).

Вывоз промотходов осуществляется собственным транспортом промышленного предприятия, либо на заказ (с помощью перевозчиков), в этом случае транспорт выполняет чисто посреднические функции. Цена за отходы формируется за счет стоимости транспортных расходов и территориального расположения предприятия.

Дата добавления: 2014-01-07