Технология утилизации полиэфирсульфоновых отходов методом деполимеризации

В электрофильтрах очищают газы в очень больших объемах при отсутствии опасности взрыва. Ими улавливают летучую золу на современных электростанциях, где в котлах сжигается пылевидное топливо, улавливают пыль в цементной и в металлургической промышленности при улавливании дыма, в химической промышленности улавливают частицы и капли тумана (деготь, фосфорная кислота, серная кислота).

Экономически целесообразно использовать электрофильтры для очистки больших объемов газов. К недостаткам электрофильтров можно отнести их высокую цену, чувствительность процесса очистки электрофильтрами к отклонениям от заданных параметров процесса и к механическим дефектам комплектующих частей оборудования.

Другими положительными моментами электрического пылеулавливания считаются: возможный режим работы при температуре до 425 °С;

• эксплуатация электрофильтра в среде, где наблюдается перенасыщение влагой;

• возможный режим работы электрофильтра в агрессивной среде;

• возможный режим работы электрофильтра в течение продолжительного времени при завышенных технологических параметрах;

• низкое гидравлическое сопротивление (~200 Па);

• незначительные эксплуатационные расходы;

• простое обслуживание;

• надежность узлов и механизмов электрофильтра.

Процесс мокрой очистки газов представляет собой процесс чисто механический, применяемый на последней стадии охлаждения. Этим методом удаляют все примеси из газа. Это достигается путем конденсации на них частиц пара, более тяжелых по массе. Для промывки газов жидкостями применяются скрубберы различного конструктивного исполнения. Они широко используются для улавливания продуктов коксования и при очистке газа от пыли, для увлажнения газов и их охлаждения в химико-технологических процессах. При очистке извлекаются один или несколько компонентов.

В скруббере Вентури происходит интенсивное дробление жидкости, контактирующей с газом. Это происходит благодаря большой скорости газового потока в трубе-распылителе, которая имеет форму трубы Вентури. В конструкции имеется сепаратор, вместо которого иногда используются каплеуловители и циклоны укороченного типа. Скрубберы Вентури предназначены для очистки в целях улавливания частиц пыли, при охлаждении газов или абсорбции. Работа скруббера Вентури заключается в том, что газ на очистку подается в конфузор, движется к горловине трубы, скорость движения газа увеличивается, газ смешивается с промывочной жидкостью, а пыль при поступлении в диффузор осаждается на каплях. В каплеуловителе происходит сепарация, при которой скорость потока жидкости не превышает скорость потока пыли. Скруббер Вентури может использоваться для первичной очистки газов, находя широкий спрос в черной, цветной металлургии, химии, нефтяной промышленности, в энергетике.

Скорость газа в горловине скруббера Вентури может достигать 430 км/час. При движении твёрдых частиц и капель жидкости с такой скоростью происходит быстрый износ стенок скруббера, что является недостатком конструкции скрубберов.

Сепараторы-отстойники. В зависимости от технологического назначения сепараторы-отстойники разделяются на пять типов:

• Сепараторы-очистители - служат для выделения твердых компонентов из жидких сред.

• Сепараторы-разделители - служат для разделения двух жидкостей, которые являются взаимно нерастворимыми, а также для выделения твердых компонентов.

• Сепараторы-очистители-разделители - применяются как в качестве разделителя, так и в качестве очистителя, в зависимости от сборки самого ротора.

• Сепараторы-классификаторы - применяются для классификации твердого компонента в суспензии по плотности и размерам частиц.

• Сепараторы-сгустители - используются для того, чтобы повышать концентрацию твердого компонента.

Непосредственный выбор оборудования для переработки отходов ПЭС методом деполимеризации представлен в таблице 1.

полимер барабанный сепаратор сушилка

Таблица 1. Выбор оборудования

Выбранный способ утилизации отходов из полиэфирсульфона методом деполимеризации был доработан. С технической точки зрения отход не нуждается в предварительной обработке, но, как показывает практика, тогда в полученном составе могут находиться примеси. Для решения этой проблемы было принято решение ввести в схему установки аппарат, отделяющий из отходов некоторые вещества. Поскольку основным веществом, которое нужно отделить является металл (частички труб в воде, остатки от кабелей и т.п.), то этим аппаратом будет являться магнитный сепаратор.

Так же было принято решение о промывке и сушке материала перед загрузкой в реактор с целью уменьшения побочных реакций в ректоре (при фильтровании химических жидкостей неотфильтрованный осадок может вступить в реакцию со спиртом-растворителем).

Химико-технологический процесс переработки отходов из полиэфирсульфона будет происходить следующим образом (см. рисунок 2):

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 2. Схема утилизации полиэфирсульфоновых отходов методом деполимеризации: БО - бак с отходами; Д - дробилка; БС - бункер-смеситель; МС - магнитный сепаратор; ММ - моечная машина; СУ - сушильная установка; А - автоклав; Г - газоулавливатель; С - сепаратор-отстойник Полиэфирсульфоновые отходы собираются и хранятся в специальных баках (поз. БО), из которых они высыпаются в дробилку (поз. Д), в которой происходит измельчение до частиц размером 5-10 мм. Измельченные отходы подаются в бункер-смесить (поз. БС), в котором происходит перемешивание массы отходов для усреднения по составу и размерам. Из бункера-сушилки отходы попадают в магнитный сепаратор (поз. МС) для отделения металлических примесей

Очищенные от металла отходы подаются в моечную машину (поз. ММ) для очистки от микроорганизмов и химических веществ. Промывку проводят в горячей воде (температура 40-70 °С) с добавлением 10% раствора лимонной кислоты. После этого отходы поступают на сушку в сушильную установку (поз. СУ), в которой происходит термическое обезвоживание полимерного материала при температуре 120-150 °С в течении 3-4 часов. Высушенные частицы полиэфирсульфона помещают в автоклав (поз. А) и смешивают с жидким изопропиловым спиртом. После перемешивания автоклав нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 110 атм, затем до 140 атм вследствие газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. При этом продукты газовыделения собираются газоулавливателем (поз. Г) и направляются в газгольдер и в дальнейшем утилизируются в других химических производствах. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления в нижней части автоклава. Конечный продукт представляет собой жидкий раствор желтого цвета с запахом бензина и наличием твердых частиц белого цвета (нераспавшиеся частицы полиэфирсульфона), находящихся во взвешенном состоянии в растворе. Для разделения смеси используют сепаратор-отстойник (поз. С). Осевшие в сепараторе-отстойнике частицы полиэфирсульфона отправляют на вторичную переработку в полимер, а жидкую фазу используют как высококалорийное топливо для применения в энергетических установках.

Полиэфирсульфон - это полимер нового поколения. Он отвечает всем необходимым требованиям, материалы из него довольно широко применяются во многих отраслях промышленности.

В результате данной работы была составлена принципиальная технологическая схема процесса переработки отходов методом деполимеризации, которая позволяет не просто утилизировать отход, а получить из него вторичный источник энергии для других производств.

Список литературы

1. Александрова Н. Смертельный аромат. Общественно-политическая газета Труд.

2. Бейдер Э.Я., Петрова Г.Н. Термопластичные связующие для полимерных композиционных материалов. Электронный научный журнал «Труды ВИАМ».

3. Виды полимерного сырья. Электронный журнал Полимерные Материалы. - [Электронный ресурс] - URL: http://www.polymerbranch.com/publ/view/18.html (дата обращения 21.11.2016)

4. Виды полимеров, получаемых полимеризацией / Химия строительных материалов [Электронный ресурс] - URL: http://3ys.ru/khimiyastroitelnykh-materialov/vidy-polimerov-poluchaemykh-polimerizatsiej.html (дата обращения 23.11.2016)

5. Виды энергии. Первичная и вторичная. Не возобновляемые и возобновляемые виды энергии. [Электронный ресурс] - URL: https://refdb.ru/look/ 3363822.html (дата обращения 26.11.2016)

6. Дробилки полимеров. [Электронный ресурс] - URL: http://promplace.ru/ drobilki-polimerov-641.htm (дата обращения 29.11.2016)

7. Европолимер-Рециклинг. Флотационная ванна. [Электронный ресурс] - URL: http://wastetomoney.com/moechno-sushilnyekompleksy/otdelnye-agregaty/mojka-otxodov/flotacionnaya-vanna/ (дата обращения 28.11.2016)

8. Загрязнение мембранных элементов. [Электронный ресурс] - URL: http://www.sibecolog.ru/informatsiya/68/# (дата обращения 23.11.2016)

9. Комина Г.П. Отрицательное воздействие на атмосферный воздух твердых бытовых отходов. [Электронный ресурс] - URL: https://refdb.ru/look/1320137.html (дата обращения 24.11.2016)

10. Магнитные сепараторы, их виды и области применения. [Электронный ресурс] - URL: http://greenologia.ru/othody/metally/magnitnyeseparatory.html (дата обращения 28.11.2016)

11. Моечные машины барабанного типа. [Электронный ресурс] - URL: http://www.viroy.ru/p0914.htm# (дата обращения 29.11.2016)

12. Мойки полимерных отходов. ORIENTAL GROUP. [Электронный ресурс] - URL: http://origroup.ru/proekty/37-info/188-mojki-polimernykhotkhodov (дата обращения 29.11.2016)

13. Мулдер М. Введение в мембранную технологию - М.: Мир, 1999. -- 513 c.

14. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе: учебник. - Ленинград: Химия, 1964. - 779 с.

15. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. [Электронный ресурс] - URL: http://xreferat.com/112/836-1-obezvrezhivanie-iutilizaciya-othodov-v-proizvodstve-plastmass.html (дата обращения 23.11.2016)

16. Петров А.В., Дориомедов М.С., Скрипачев С.Ю. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) // Электронный научный журнал «Труды ВИАМ». [Электронный ресурс] - URL: http://viamworks.ru/ru/articles?art_id=853 (дата обращения 24.11.2016)

17. Горение полимеров и полимерные материалы пониженной горючести / ПластИнфо [Электронный ресурс] - URL: http://plastinfo.ru/information/articles/259 (дата обращения 27.11.2016)

18. Технология переработки пластиковых отходов / Полимер Инфо. [Электронный ресурс] - URL: http://polimerinfo.com/kompozitnyematerialy/pererabotka-plastika.html (дата обращения 24.11.2016)

19. Полимеризация и поликонденсация. Полимеры. [Электронный ресурс] - URL: http://www.yoursystemeducation.com/polimerizaciya-ipolikondensaciya-polimery/ (дата обращения 22.11.2016)

20. Рахимов М.А., Рахимова Г.М., Иманов Е.М. Проблемы утилизации полимерных отходов. Журнал Фундаментальные исследования. - 2014. - №82-[Электронный ресурс] - URL: с.331-334 https://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34554

21. Способы утилизации полимерных отходов. [Электронный ресурс] - URL: http://biofile.ru/geo/23960.html (дата обращения 25.11.2016)

22. Термопласты. Переработка и применение // Электронный журнал Энергия и энергетика сегодня. [Электронный ресурс] - URL: http://www.energynow.ru/energys-1073-9.html (дата обращения 25.11.2016)

23. Технические таблицы // PSU Полисульфон, PES Полиэфирсульфон, PPSU Полифениленсульфон [Электронный ресурс] - URL: http://tehtab.ru/Guide/GuideMatherials/ResinesElastomersPlasticsPolimers/Discrip tionOfElastomers/PSUPESPPSU/# (дата обращения 06.11.16)

24. Характеристика рециклинга отходов [Электронный ресурс] - URL: http://vtorothodi.ru/pererabotka/recikling-otxodov (дата обращения 22.11.2016)

25. Что такое утилизация отходов? [Электронный ресурс] - URL: http://www.musor1.ru/articles/chto-takoe-utilizatsiya-othodov/ (дата обращения 24.11.2016)

26. Штейнберг Е.М., Зенитова Л.А. Полисульфон как функциональный полимерный материал и его производство// Химические науки: научный интернет-журнал. Выпуск Ноябрь 2012. [Электронный ресурс] - URL: http://research-journal.org/chemistry/polisulfon-kakfunkcionalnyj-polimernyj-material-i-ego-proizvodstvo/ (дата обращения 07.11.16)

27. Ярославцев А.Б. Мембраны и мембранные технологии -М.: Научный мир, 2013 - 612 с.

28. Крещик А.А. Полиэфирсульфоны и их применение в мембранных технологиях // Научное сообщество студентов: Междисциплинарные исследования: сб. ст. по мат. IX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(9). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/6(9).pdf (дата обращения: 20.12.2016).

Размещено на Allbest.ru