Для осуществления комплексных исследовательских и конструкторских работ в области химического рециклинга смешанных пластмассовых отходов фирма Coperion поставила в Гентский университет в Бельгии экструзионную установку. Эту лабораторную линию с двухшнековым экструдером ZSK 18 MEGAlab в качестве центрального элемента специалисты Coperion разработали специально для рециклинга отходов с производительностью от 1 до 10 кг/час. Наряду с экструдером в систему входят дозатор Coperion K-Tron и модуль для создания вакуума.
 |
Пластиковые отходы, особенно использованная упаковка, представляют собой, как правило, смесь различных материалов с высокой степенью загрязненности. Рециклинг таких отходов в большинстве случаев затруднен, так как их сортировка и очистка во многих случаях экономически невыгодна или технически невыполнима. Химический рециклинг считается перспективным способом вторичной переработки отходов и получения из них сырья, пригодного для производства парафинов,масел или топлива.
Гентский универститет считается пионером разработок в области химического рециклинга пластмассовых отходов. На его счету уже несколько перспективных разработок, помогающих полимерной промышленности встать на путь устойчивого развития. Разработка химических реакций в целом и кинетика химических реакций в частности являются важными областями исследования в Лаборатории химических технологий (LCT) Гентского университета. К ним относится, помимо прочего, оптимизация существующих промышленных процессов, а также разработка и внедрение новых технологий для снижения потоков отходов и потребления энергии.
Эффективное потребление энергии
Двухшнековый экструдер производ ства Coperion идеально подходит для химического рециклинга пластмасс. Измельченные или спрессованные вторичные отходы загружаются дозатором Coperion K-Tron в технологический блок экструдера, где им передается большое количество механической энергии, а также осуществляется интенсивное диспергирование за счет вращения двух шнеков. За счет этого приблизительно в течение 30 с в экструдере образуется однородный, сильно дегазированный расплав температурой до 350°C. На этом этапе можно при необходимости вносить дополнительные вещества, такие как катализаторы. Частично вместе с пластмассовыми отходами в небольших объемах в экструдер попадают остатки воды или хлориды из ПВХ, но они удаляются с помощью вакуумной дегазации в технологической части экструдера.
Двухшнековый экструдер обладает множеством преимуществ, которые особенно ярко проявляются в процессе химического рециклинга. Широкий диапазон производительности — одно из них. Так, на больших экструзионных установках ZSK можно перерабатывать до 20 т материала в час. Благодаря высокой эффективности работы двойного шнека можно надежно пластифицировать полимеры различной вязкости, а диссипация энергии, необходимой для пластификации полимера, осуществляется за очень короткое время. На все контактирующие с продуктом части технологического блока экструдера можно при необходимости нанести высокостойкое покрытие для защиты от коррозии и износа, таким образом обеспечивая возможность длительной эксплуатации оборудования при переработке агрессивных веществ.
Регенерация сырья
В реакторе расплав полимера, нагретый в двухшнековом экструдере до температуры 350°C, нагревается далее. При температуре до 500°C происходит пиролиз полимеров, расщепление полимерных цепей на более короткие звенья в бескислородной среде. Пиролиз полимеров использует механизм спонтанного разрыва связей, при котором образуются свободные радикалы. В то же время в реакторе инициируются цепные реакции, которые приводят к образованию смеси различных углеводородов в жидкой и газовой фазах. Наиболее важными факторами, влияющими на этот процесс, являются время пребывания в реакторе, температура и тип пиролизного агента. Большинство неорганических компонентов вторичных отходов остаются в отстойнике реактора и удаляются. Органические углеводороды полимеров испаряются, превращаясь в мономеры, нефтехимическое сырье или синтезгаз. Затем в дистилляторе они перерабатываются в пользующиеся спросом продукты, такие как нефть, мазут или парафины. Гентский университет интенсивно и успешно исследует химический процесс рециклинга. Несмотря на то, что механический рециклинг пластмасс считается очень практичным методом их вторичной переработки, у него имеются свои ограничения, связанные с трудностями при разделении отходов по видам полимеров. Химический рециклинг может преодолеть эти ограничения.
 |
Широкий спектр технологий
Двухшнековый экструдер ZSK фирмы Coperion — это часть новой системы химического рециклинга, разработанной в Гентском университете. Помимо прочего в установку входит и вихревой реактор, который напрямую присоединяется к экструдеру. Такая схема установки позволяет преобразовывать отходы в чистые химические вещества в соответствии с различными методами, например каталитическим пиролизом или термохимической обработкой (крекингом).
«Мы гордимся тем, что с помощью наших ноу-хау и технологий можем поддержать Гентский университет в его исследованиях и разработках. Мы считаем химический рециклинг перспективным способом регенерации сырья из смешанных пластиковых отходов, благодаря которому появляется возможность сохранять ценные природные ресурсы в долгосрочной перспективе. Как только установка химического рециклинга на базе двухшнекового экструдера ZSK будет полностью введена в эксплуатацию, она сразу станет доступна нашим клиентам для проведения испытаний», — говорит Йохен Шофер, менеджер подразделения рециклинга и прямой экструзии Coperion.
