BRPI0415675B1

BRPI0415675B1 - método de reutilização de plástico pós-consumo

Info

Publication number: BRPI0415675B1
Application number: BRPI0415675-7A
Authority: BR
Inventors: Takayuki Araki; Koichi Fukuda; Kenji Kato
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2020-11-03
Also published as: CN102408903A; CN1871327A; KR20060085914A; JP4199637B2; TWI293330B; BRPI0415675A; CA2543445A1; US7695669B2; EP1679168A4; WO2005037510A2; TW200519190A; EP1679168B1; KR100766131B1; CN101805627B; WO2005037510A3; CN101805627A; CA2543445C; US20070135667A1; JP2005126486A; EP1679168A2

Abstract

"MÉTODO DE REUTILIZAÇÃO E MÉTODO DE CONFORMAÇÃO DE PLÁSTICO PÓS-CONSUMO". A presente invenção refere-se a um método de reutilização e um método de conformação de plástico pós-consumo, os quais reduzem a quantidade de ingredientes voláteis e bolo* de óleo até extensões preferíveis como materiais para fornos de coque, permitem a formação de materiais granulares plásticos capazes de manterem formatos adequados, mesmo após um carregamento em um forno de coque, e não requer instalações dispendiosas para o tratamento de qualquer gás de cloreto de hidrogênio produzido, isto é, um método de reutilização de plástico pós-consumo caracterizado pela fusão do plástico pós-consumo a mais de 160198>C a 250198>C de temperatura, em parte ou no todo, pela conformação por compressão dele para, desse modo, se obter um material granular plástico tendo uma densidade aparente de 0,7 a 1,2 Kg/L, e pela mistura deste material granular plástico com carvão para destilação a seco em um forno de coque. Ao se colocar o gás produzido no momento da conformação por compressão do plástico pós-consumo em contato com água ou com uma solução de amônia e pela combinação da água ou da solução de amônia com uma solução de amônia de (...).

Description

Campo Técnico

A presente invenção se refere a um método de reutilização de plástico pós-consumo, em particular um método de reutilização de plástico pós-consumo por destilação a seco em um forno de coque e a um método de conformação do plástico pós-consumo.

Antecedentes da Técnica

No passado, o plástico de sucata e o plástico usado produzido no processo de processamento de plástico (a partir deste ponto referidos como o "plástico pós-consumo") eram incinerados ou eram descartados em aterros sanitários. Como resultado, no caso de incineração, havia problemas de a alta temperatura de combustão danificar os incineradores e de a reação com cloro causar a produção de dioxinas. Ainda, mesmo com o descarte em aterros sanitários, uma vez que o plástico não se decompõe e o solo não se solidifica em torno dele, havia o problema de o terreno recém criado sobre os aterros ser de baixo valor de uso.

Como um meio para se lidar com isso, várias tecnologias estão sendo postas em uso para a reciclagem de plásticos. Por exemplo, um plástico está sendo convertido em óleo ou gás, embora isto tenha o problema de um alto custo de tratamento. Por outro lado, a destilação a seco de plástico em um forno de coque é um método econômico que permite uma grande quantidade de reciclagem. Com uma destilação a seco em um forno de coque, o coque pode ser recuperado juntamente com um gás combustível e uma matéria oleosa, de modo que este também é um método excelente em termos da diversidade de possíveis a- plicações.

O método de destilação a seco de plástico pós-consumo em um forno de coque é o método de mistura do plástico pós-consumo com carvão, o carregamento da mistura no forno de coque, então, a destilação a seco dele a cerca de 1200 °C. Por exemplo, este método é descrito no Pedido de Patente Japonesa (A) N° 48.34901. Embora diferindo dependendo do tipo de plástico usado, cerca de 35% do plástico se torna coque, cerca de 25% matéria oleosa e cerca de 40% gás de forno de coque. O coque derivado do plástico é descarregado do forno de coque em um estado misturado com o coque derivado com carvão e é utilizado como um agente de redução ou combustível em um alto-forno ou um processo de feitura de liga de ferro, etc.

Como explicado acima, o método de destilação a seco de plástico pós-consumo em um forno de coque é um meio efetivo para a reciclagem econômica de plástico. Contudo, não houve nenhum conhecimento acurado referente à relação entre o método de uso de plástico e a qualidade do coque, de modo que houve problemas na qualidade do coque produzido. Por exemplo, no meio para a recuperação de grandes quantidades de gás ou alcatrão usando-se a tecnologia descrita na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 8-157834, não foi dada nenhuma consideração à qualidade do coque e houve o problema de quando uma grande quantidade de plástico foi misturada o coque ter declinado de resistência. Note que, uma vez que o coque é usado em altos-fornos, fornos de cúpula, e outras instalações de tamanho grande, ele tem de suportar as condições de carga nestes fornos. Um coque de alta resistência, portanto, está sendo buscado. A deterioração na resistência do coque se tornou uma questão importante de qualidade.

Por outro lado, no passado, um plástico pós-consumo prontamente disponível produzido no processamento de plástico (a partir deste ponto, referido como um "plástico de sucata") era usado em fornos de coque. Este plástico de sucata era principalmente em forma de lasca, de pureza relativamente alta e de um formato capaz de ser usado em fornos de coque como estava, de modo que, no passado, não houve conhecimento sobre os efeitos de seu teor de cinzas nas operações de forno de coque ou os efeitos de sua peso específico aparente. Como resultado, mesmo quando o plástico usado produzido a partir de casas, etc., o qual é de pureza ruim e principalmente de formato fino (a partir deste ponto referido como "plástico usado"), o mesmo método simples era empregado para o uso dele em fornos de coque. Quando se usou isto, contudo, houve efeitos prejudiciais sobre a qualidade do coque.

O plástico usado tem problemas devido ao seu formato ruim e à baixa densidade aparente. Quando foram usadas grandes quantidades de plástico pequeno demais, por exemplo, um plástico de um tamanho de 5 mm ou menos ou de uma espessura de 1 mm ou menos, houve o problema de o coque produzido ter declinado de resistência. Ainda, se o plástico usado fosse grande demais, era observado o problema de uma queda no rendimento do coque graúdo. Quando foram usadas grandes quantidades de plástico usado de grau ruim e grande teor de cinzas, houve o problema de uma queda na resistência do coque graúdo.

A Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-49261 mostra o método de conformação por compressão de plástico pós-consumo para a obtenção de um material granular de plástico com uma densidade aparente de 0,40 a 0,95 Kg/L e a mistura disto com o carvão por uma relação em massa de 5% ou menos para uma destilação a seco em um forno de coque. Pelo uso de um plástico granulado tendo uma densidade aparente de 0,40 Kg/L ou mais, o problema de pulverização de coque pode ser resolvido. Por outro lado, quando de uma tentativa de fusão do plástico para conformação dele, surgem problemas, tal como a produção de gases nocivos no momento da fusão, de modo que o método de fusão não é considerado um método econômico ou seguro. Como uma condição para a conformação por compressão de plástico sem a fusão dele, o limite superior da densidade aparente é julgado como sendo de 0,95 Kg/L. A temperatura do plástico no momento da conformação é tornada 100 °C ou mais, de modo a se remover o teor de umidade do plástico. Se a temperatura exceder a 160 °C, parte do plástico começará a fundir e gases nocivos serão produzidos, de modo que 160°C ou menos é considerado preferível.

Ainda, no método de tratamento de plástico pós-consumo em um forno de coque descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2002- 12876, o método é mostrado de descloração do plástico pós-consumo a uma temperatura de 300 °C, a conformação por compressão dele para ajuste da densidade para de 0,78 a 1,0 Kg/L, e a mistura de uma quantidade predeterminada do plástico pós-consumo conformado em um forno de coque para uma destilação a seco.

Descrição da Invenção

O método descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-49261 mencionada acima evita a produção de gás nocivo pela limitação da temperatura no momento da conformação para 160 °C ou menos, de modo que no momento da conformação o plástico pós-consumo se funda insuficientemente e também atinja uma densidade aparente de 0,95 Kg/L ou menos. Esta peso específico aparente é equivalente ao carvão, mas comparada ao carvão há mais ingredientes voláteis, de modo que a matéria oleosa e o gás são facilmente ventilados. Para uso como um material para um forno de coque, a densidade aparente ainda é insuficiente. Ainda, os ingredientes de plástico que não se fundem a 160 °C permanecem como grânulos mantendo seus formatos originais no plástico granulado, de modo que fissuras facilmente se formam nas interfaces de grânulo. Portanto, torna-se difícil manter o tamanho de grão adequado de 5 a 80 mm indicado na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-49261 no começo da destilação a seco de coque.

Por outro lado, no método descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2002-12876, o plástico pós-consumo é desclorado a 300 °C de temperatura, mas torna-se necessário um sistema para o tratamento do gás de cloreto de hidrogênio produzido devido a esta descloração e, portanto, um aumento no custo do equipamento e nos custos de funcionamento se toma inevitável.

A presente invenção tem como seu objetivo prover um método de reutilização e um método de conformação de plástico pós-consumo, os quais reduzem a quantidade de ingredientes voláteis e matéria oleosa até extensões preferíveis como materiais para fornos de coque, permitem a formação de materiais granulares de plástico capazes de manterem formatos adequados, mesmo após um carregamento em um forno de coque, e não requerem instalações dispendiosas para o tratamento de qualquer gás de cloreto de hidrogênio produzido. Isto é, a presente invenção tem como sua essência o seguinte: (1) Um método de reutilização de plástico pós-consumo caracterizado pela fusão de plástico pós-consumo a mais de 160 °C a 250 °C na temperatura em parte ou no todo, pela conformação por compressão dele para a obtenção de um material granular plástico tendo uma densidade aparente de 0,7 a 1,2 Kg/L e mistura deste material granular plástico com carvão para destilação a seco em um forno de coque. (2) Um método de reutilização de plástico pós-consumo como estabelecido em (1), caracterizado pelo fato de o referido material granular plástico ser misturado com o carvão em uma relação, em relação em massa com respeito ao carvão, de 6% em massa ou menos. (3) Um método de reutilização de plástico pós-consumo como estabelecido em (1) ou (2), caracterizado pela conformação por compressão do plástico pós-consumo pelo método de aquecimento dele por um meio de aquecimento e extrusão dele em uma parte tubular. (4) Um método de reutilização de plástico pós-consumo como estabelecido em qualquer um de (1) a (3), caracterizado pela colocação do gás produzido no momento da conformação por compressão do plástico pós-consumo em contato com água ou uma solução de amónia e pela combinação da água ou da solução de amónia com uma solução de amónia de uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque. (5) Um método de reutilização de plástico pós-consumo caracterizado pela conformação por compressão do plástico pós-consumo pelo método de aquecimento dele por um meio de aquecimento e extrusão dele em uma parte tubular a mais de 160 °C a 250 °C de temperatura, colocação do gás produzido no momento da conformação por compressão em contato com água ou uma solução de amónia, e combinação da água ou da solução de amónia com uma solução de amónia de uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque.

Como explicado acima, a presente invenção conforma por compressão um plástico pós-consumo para a obtenção de um material granular plástico e mistura o material granular plástico com carvão para a destilação a seco em um forno de coque. Naquele momento, ela funde o plástico pós- consumo a mais de 160 °C de temperatura, em parte ou no todo, e o conforma por compressão, de modo a obter um material granular plástico tendo uma densidade aparente de 0,7 a 1,2 Kg/L. Devido a isto, mesmo se um forno de coque for carregado com uma alta relação de plástico, o coque não terá a resistência reduzida.

Ainda, a presente invenção mantém a temperatura no momento da conformação por compressão abaixo de 250 °C ou menos, coloca o gás produzido no momento da conformação por compressão do plástico pós- consumo em contato com água ou uma solução de amónia, e combina a água ou a solução de amónia com uma solução de amónia de uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque, de modo que seja possível remover o cloreto de hidrogênio no gás produzido no momento da conformação por compressão e possível realizar este tratamento para remoção de forma não dispendiosa.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista da relação entre a relação de adição de plástico pós-consumo para carvão e a resistência do coque.

A figura 2 é uma vista da temperatura de aquecimento de vários tipos de plástico e o estado de redução de massa devido a um aquecimento.

A figura 3 é uma vista de uma máquina de conformação por compressão para plástico pós-consumo usando-se a presente invenção e um sistema para tratamento de cloreto de hidrogênio no gás produzido a partir desta máquina de conformação.

Melhor Modo para Trabalho da Invenção

Como o plástico pós-consumo usado na presente invenção, plástico usado é principalmente usado. O plástico usado é de ingredientes diversos incluindo, por exemplo, polietileno, polipropileno, poliacrilonitrila, e cloreto de polivinila, e também freqüentemente contaminado com restos de temperos, bebidas e outra matéria além do plástico, de modo que mesmo após uma operação de separação e lavagem, é difícil recuperar como uma fonte para reciclagem de material. No passado, apenas uma recuperação térmica, isto é, uma reciclagem térmica, através de queima, era realizada. Na presente invenção, o plástico usado, o qual desta forma convencionalmente não poderia ser efetivamente reusado, é principalmente usado para a reciclagem de material em um forno de coque para, desse modo, se obterem produtos de gás, óleo e carbono (coque). Portanto, na recuperação de plástico usado, embora o plástico seja a princípio separado para coleta, ele é de tipo diverso e inclui um grande teor de umidade, tanto quanto de 10 a 30%. Este plástico usado é limpo de matéria estranha, cortado, então aquecido e conformado por compressão para a obtenção de um material granular.

Na presente invenção, o plástico pós-consumo é fundido a mais de 160 °C a 250 °C de temperatura, em parte ou no todo, e, então, conformado por compressão, de modo a se obter, dessa maneira, um material granular plástico com uma densidade aparente de 0,7 a 1,2 Kg/L.

Contudo, no método descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2001-49261, no momento da conformação por compressão, a temperatura é tornada 160 °C ou menos e o plástico é conformado sem a fusão dele, de modo que o plástico se liga apenas na superfície nos formados como esmagado. Portanto, o artigo conformado obtido é de peso específico baixo e não-homogêneo. Ainda, os pedaços do plástico são ligados de forma fraca, de modo que o artigo conformado se rompe no processo de transporte ou quando carregado no forno de coque. Isto tem um efeito prejudicial sobre a operação do forno de coque e a qualidade do coque.

Na presente invenção, no momento da conformação por compressão, o plástico pós-consumo é intencionalmente feito para se fundir no todo ou em parte para conformação, de modo que no momento da conformação por compressão a temperatura preferencialmente seja feita de mais de 160 °C. O polietileno se funde de forma substancialmente completa a mais de 160 °C. Mesmo poliestireno e outros plásticos de temperatura de fusão alta se fundem quase completamente em torno de 200 °C. Ainda, mesmo PET e outros plásticos de ponto de fusão especialmente alto misturados no plástico pós-consumo são circundados pelo polietileno e por um outro plástico se fundindo em torno deles, resultando em uma estrutura ho- mogênea de alta densidade. Ainda, como resultado da fusão, o plástico pós- consumo não permanecerá em seu formato original no material granular, de modo que o material granular aumenta de resistência e não se separará no formato após ser carregado com o carvão nos produtos de forno de coque. No momento da conformação por compressão, a temperatura do plástico é mais preferencialmente tornada 180 °C ou mais.

O plástico pós-consumo é fundido a mais de 160 °C a 250 °C de temperatura, em parte ou no todo, e conformado por compressão, resultando em um material granular plástico com uma densidade aparente de 0,7 a 1,2 Kg/L, como explicado acima.

Quando da mistura de plástico pós-consumo com carvão para carbonização em um forno de coque, a maior parte dele se torna um gás ou teor de cinza, devido à reação de decomposição térmica, e é descarregado a partir do forno em conjunto com o gás de forno de coque. Após uma carbonização, cerca de 20% em massa de um resíduo sólido (principalmente um ingrediente de carbono) permanecem. Este resíduo é extremamente poroso. A estrutura de coque presente em torno dele tende a se tornar frágil. Isto se torna uma causa que convida à deterioração da resistência do coque e de outros aspectos de qualidade.

De modo a se manter a qualidade de coque sem meios, tal como a adição de carvão betuminoso aglutinante, é importante não permitir um aumento no resíduo extremamente poroso derivado do plástico pós- consumo (falando mais estritamente, um aumento na área superficial do resíduo). Na presente invenção, com o meio para a redução da área superficial do resíduo derivado do plástico pós-consumo, uma conformação por compressão é usada para elevação da densidade do plástico pós-consumo. Quanto mais alto a densidade aparente do artigo conformado de plástico pós-consumo, mais se pode esperar que a área superficial seja reduzida.

A figura 1 mostra os resultados de investigação da relação entre a relação de adição de plástico pós-consumo ao carvão e a resistência do coque após a mistura de artigos conformados de plástico pós-consumo tendo uma densidade aparente de 0,5 Kg/L, 0,7 Kg/L e 0,95 g/cm2 com carvão e a destilação a seco deles.

A partir da figura 1, pela conformação por compressão do plástico pós-consumo para elevação da densidade aparente para 0,7 Kg/L ou mais, mesmo quando da adição de plástico pós-consumo até 6% em massa em relação em massa com respeito ao carvão, uma queda na resistência de coque devido à adição do plástico pós-consumo pode ser suprimida. Por outro lado, se o plástico pós-consumo tiver uma densidade aparente de 0,5 Kg/L ou menos, quando da adição do plástico pós-consumo até 6% em massa em relação em massa com o carvão, torna-se difícil manter baixa a queda de resistência de coque.

Note que DI150is é o índice de resistência de tambor de coque (150 rpm + 15 mm de índice) medido de acordo com a JIS K2151 (1993), enquanto ΔDI15015é a quantidade de mudança de DI15015, quando baseado no DI15O15 no momento de uma taxa de adição de plástico pós-consumo de 0% (nenhuma adição).

A partir da figura 1, quando se carrega um forno de coque com o material granular plástico conformado pelo método da presente invenção, se a relação em massa do plástico exceder a 6% em massa com respeito ao carvão, às vezes surge o problema de uma queda de resistência do coque graúdo, se a densidade aparente do plástico pós-consumo for de 0,5 Kg/L ou menos.

Portanto, a faixa de carregamento do material granular plástico da presente invenção preferencialmente é tornada 6% em massa ou menos com respeito à massa do carvão.

O limite inferior da densidade aparente do material granular plástico conformado por compressão foi tornado 0,7 Kg/L, de modo a se reduzir a área superficial do resíduo derivado do plástico pós-consumo destilado a seco e suprimir qualquer perda de resistência de coque. Ainda, quando se torna menor do que 0,7 Kg/L, a densidade de carregamento da matéria- prima se torna mais baixo e a produtividade do forno de coque é prejudicada. Ainda, quando da adição do plástico pós-consumo até 6% em massa em relação em massa com respeito ao carvão, surge a possibilidade de deterio- ração na resistência de coque e outros aspectos de qualidade.

Ainda, o limite superior da densidade aparente foi feito de 1,2 Kg/L porque a densidade verdadeiro do plástico é 1,2 ou tanto e, portanto, acredita-se ser o limite superior substantivo da densidade aparente obtido.

Na presente invenção, o limite superior da temperatura do plástico pós-consumo no momento da conformação por compressão é tornado 250°C. O plástico pós-consumo usado na presente invenção contém cloreto de polivinila (PVC). A FIGURA 2 mostra as temperaturas de aquecimento de vários tipos de plásticos na abscissa e a massa após o aquecimento na ordenada (relação com massa antes do aquecimento). Na figura, "carvão de Goonyella" indica um carvão típico para a fabricação de um carvão denominado carvão de Goonyella, "PVC'' indica cloreto de polivinila, "PE" polietileno, "PP"polipropileno, "PS" poliestireno, e "PET" tereftalato de polietileno. Como é claro a partir da FIGURA 2, com PVC, no nível de 200 °C, há uma queda aguda de massa. Quando a mais de 300 °C, o gradiente da queda de massa se torna menor.

A partir desta figura 2, será compreendido que o PVC se decompõe e cloreto de hidrogênio é ativamente produzido começando a mais de 250 °C. Se atingir 300 °C, uma parte considerável do PVC se decompõe, e a quantidade de produção de cloreto de hidrogênio aumenta grandemente. Na presente invenção, a temperatura do plástico no momento da conformação por compressão é tornada 250 °C ou menos, de modo que a quantidade de cloreto de hidrogênio produzida no momento da conformação por com-pressão possa ser mantida baixa e o cloreto de hidrogênio no gás de exaustão da máquina de conformação por compressão pode ser facilmente tratado. Os outros ingredientes de plástico além do PVC não se decompõem de forma alguma a 250 °C. Apenas o óleo leve depositado se evapora. A maior parte do gás produzido no momento da conformação por compressão é vapor d’água. Este vapor d’água contém apenas uma pequena quantidade de cloreto de hidrogênio, não impondo qualquer problema substancial. No passado, era necessário primeiramente tratar o plástico pós-consumo para des- cloração até uma temperatura de 300 °C ou mais, de modo a se diminuir o teor de cloro no plástico pós-consumo para menos de 0,2% em massa ou tanto, então, realizar a conformação por compressão, mas, na presente invenção, é possível conformar por compressão um plástico pós-consumo tendo um teor de cloro de 0,2% em massa ou mais a de 160 a 250 °C de temperatura, enquanto se suprime a produção de cloreto de hidrogênio.

O limite superior da temperatura do plástico pós-consumo no momento da conformação por compressão é mais preferencialmente tornado 220 °C ou menos. Se 220 °C, a decomposição do PVC, mesmo com uma variação, permanece em de 2 a 3%, há pouca produção de cloreto de hidrogênio, e o vapor d’água apenas exibe uma acidez fraca de pH 4 ou tanto.

Como o método para conformação por compressão do plástico pós-consumo, por exemplo, é possível usar um sistema tal como mostrado na FIGURA 3 de extrusão do plástico em metal ou matrizes circulares tubulares similares. Um aquecedor elétrico ou um outro meio de aquecimento pode ser adicionado, e o calor do atrito no momento da compressão adicionado de modo a se ajustar facilmente a temperatura para mais de 160 °C a 250 °C em faixa; então, usar este sistema permite um trabalho de compressão econômico. Como um método de trabalho específico, o plástico usado cortado para tamanhos adequados é alimentado a partir de um sistema de alimentação (alimentador) 1 para a máquina de conformação por compressão 2 e é empurrado por um fuso de compressão 21 dentro da carcaça da máquina de conformação por compressão 2. A carcaça é aquecida por um aquecedor elétrico ou por um outro meio de aquecimento 3. O plástico é ex- trudado a partir do sistema a partir de um sistema de distribuição 5 que tem uma pluralidade de orifícios como grânulos de tamanhos predeterminados. Estes são cortados por um cortador 51 para comprimentos adequados capazes de serem usados em um forno de coque. O fuso de compressão 21 forma uma unidade de desidratação por compressão mecânica imediatamente após o sistema de alimentação 1. Após esta unidade de desidratação, o meio de aquecimento 3 e o tubo de resfriamento com água são providos para proporcionarem uma função de controle de temperatura. Um tubo de e- xaustão 7 para o vapor d’agua a partir da parte de fuso levada até o sistema de lavagem 4 é provido na metade do comprimento da máquina de fuso.

Note que o tamanho cortado do plástico pós-consumo alimentado a partir do sistema de alimentação 1 para a máquina de conformação por compressão 2 mais preferencialmente é um diâmetro médio de 50 mm ou menos a partir do ponto de vista de produção estável de produtos conformados de peso específico alta e de transporte dos artigos conformados.

Ainda, quando se usa a máquina de conformação por compressão 2 para o aquecimento e a conformação por compressão do plástico pós- consumo, dependendo das condições de aquecimento, da velocidade de conformação, da composição do plástico pós-consumo, etc., o gás produzido pela decomposição térmica do plástico pós-consumo permanecerá no artigo conformado sem ser plenamente liberado do artigo e, desse modo, causará um aumento nos vazios dentro do artigo conformado e reduzirá a densidade aparente do artigo conformado um pouco. Devido a rsto, um soprador de sucção 8 etc. deve ser usado para se remover rapidamente o gás de decomposição de calor do plástico pós-consumo do artigo conformado através do tubo de exaustão 7 da máquina de conformação.

Em seguida, um método de tratamento do gás produzido durante a conformação por compressão do plástico pós-consumo será explicado.

O ingrediente principal do gás produzido no momento da conformação por compressão é vapor d’água. Ainda, na presente invenção, a temperatura do plástico no momento da conformação por compressão é de 250 °C ou menos, de modo que mesmo quando da conformação por compressão do plástico pós-consumo tendo um teor de cloro de 0,2% em massa ou mais, a quantidade de cloreto de hidrogênio produzida não é tão grande. Portanto, os únicos ingredientes a serem removidos são o cloreto de hidrogênio ligeiro e o teor de óleo leve, de modo que não é necessário prover um sistema de tratamento de cloreto de hidrogênio em larga escala.

Na presente invenção, o gás produzido no momento da conformação por compressão do plástico pós-consumo é colocado em contato com a água ou com uma solução de amónia. Como o método de contato, o método de sopro do gás em um tanque de lavagem 4 preenchido com água ou com uma solução de amónia para fazer com que o gás borbulhe através dele ou o método de dispersão ou aspersão do percurso de gás com gotas de água ou solução de amónia pode ser usado. Neste contato, a umidade drenada, o cloreto de hidrogênio e o teor oleoso no gás são aprisionados na água ou na solução de amónia, de modo que o cloreto de hidrogênio no gás possa ser removido. Neste momento, o calor do vapor d'água no gás é transferido para a água ou a solução de amónia, de modo que água ou solução de amónia nova é feita continuamente fluir para o tanque de lavagem 4 para causar um extravasamento. No tanque de lavagem 4, o volume é reduzido quando da drenagem do vapor d’água, de modo que um soprador de sucção 8 seja provido para a sucção do gás de exaustão. O gás succionado é levado para o tanque de lavagem 4. Uma vez que há um odor de amónia residual devido à névoa de solução de amónia, um sistema de lavagem 9 tendo duas zonas de aspersão de água limpa é provido para a lavagem disto. A água de lavagem é combinada com a solução de amónia de extravasamento.

Quando se coloca o gás em contato com a água, o cloreto de hidrogênio no gás se dissolve na água e a água se torna um ácido clorídrico fracamente acídico. Quando se coloca o gás em contato com a solução de amónia, o cloreto de hidrogênio no gás e a amónia na solução de amónia reagem e formam uma solução de amónia contendo cloreto de amónia.

Em seguida, a água ou a solução de amónia com o cloreto de hidrogênio dissolvido nela é combinada com a solução de amónia da instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao fluxograma. Quando se causa um extravasamento do tanque, como explicado acima, é suficiente combinar a água de extravasamento com a solução de amónia da instalação de tratamento de solução de amónia. A água ou a solução de amónia do tanque de lavagem 4 primeiramente tem retirado o teor de óleo pelo filtro de coque 10, então, é combinada com a solução de amónia em um tanque de aeração 11 da instalação de tratamento de solução de amónia d forno de coque. No tanque de aeração 11, a matéria orgânica solúvel em água é rompida pela ação de microorganismo para tratamento de aeração, então, o floco de microorganismo é deixado sedimentar no tanque de sedimentação 12 para um tratamento de deposição, de modo a se obter água limpa a qual então é descarregada no oceano ou em rios. O teor de cloro derivado do plástico é de concentração mais baixa do que aquele contido na solução de amónia original derivada do carvão. Nenhum tratamento especial é requerido, portanto, para a descarga.

O tamanho de grão do material granular plástico conformado e destilado a seco no forno de coque na presente invenção preferencialmente é de 5 a 80 mm. O teor de gás e o teor de óleo no plástico foram ventilados durante a destilação a seco no forno de coque. Como resultado, quando o tamanho é de 5 mm ou menos, o coque na parte em que o plástico estava presente é formado com um grande número de pequenos orifícios, isto é, se torna um estado de um favo de mel. Como resultado, a resistência do coque cai. Ainda, quando se usa um artigo conformado de 80 mm ou mais de tamanho, o coque produzido é formado com grandes orifícios. Estas partes freqüentemente se conectam. Porções com grande teor de cinza são formadas ali, tornando o coque mais fácil de romper naquelas partes. Como resultado, a taxa de produção de pó aumenta e o rendimento do coque graúdo se deteriora. Contudo, quando se usa um plástico de 5 mm a 80 mm de tamanho, estes problemas não surgirão, e torna-se possível produzir coque sem diferença do coque comum na pulverização e na resistência do coque.

O método de conformação de plástico pós-consumo usando-se a presente invenção usando-se uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque para tratamento do gás produzido no momento da conformação por compressão pode ser usado para outras aplicações além do uso de plástico como um material carregado em um forno de coque. Isto é, o método de conformação de plástico pós-consumo é caracterizado pela conformação por compressão do plástico pós-consumo pelo método de aquecimento dele por um meio de aquecimento e extrusão dele para uma parte tubular a mais de 160 °C a 250 °C de temperatura, pela colocação do gás produzido no momento da conformação por compressão em contato com água ou com uma solução de amónia, e combinação da água ou solu- ção de amónia com uma solução de amónia de uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque. A temperatura de plástico no momento da conformação por compressão é de 250 °C ou menos, então, a quantidade de cloreto de hidrogênio produzida não é tão grande. Ainda, uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque pode ser usada para tratamento do cloreto de hidrogênio, de modo que o gás pode ser tratado de forma extremamente não-dispendiosa.

O plástico pós-consumo obtido pelo método de conformação de plástico pós-consumo da presente invenção é promissor para uso não apenas como matéria-prima para carregamento em fornos de coque, mas também como combustível para fornos de fusão de refusão do tipo de alto-forno que estão se recém difundindo recentemente.

Exemplos

Usando-se o método de reutilização de plástico pós-consumo da presente invenção, o plástico pós-consumo das propriedades mostradas na tabela 1 foi reutilizado em um forno de coque. Note que o teor de cloro em PVC é de cerca de 55% em massa; então, com base na tabela 1, o plástico pós-consumo tinha um teor de cloro de cerca de 3% em massa. Ainda, o carvão usado era um carvão misturado de 1:1 de mistura do carvão de matéria-prima A e do carvão de matéria-prima B das propriedades mostradas na tabela 2. As condições de tratamento são mostradas na tabela 3. Como um índice de qualidade do coque destilado a seco, o índice de resistência de coque é mostrado. Note que o material granular plástico foi produzido no sistema mostrado na FIGURA 3 e foi destilado a seco em um forno de coque a 1250 °C. O exemplo Comparativo 1 mostra os resultados de operação quando da produção de coque usando-se apenas carvão como um material e sem carregamento de qualquer plástico. Ainda, os exemplos Comparativos 2 a 5 mostram casos em que as temperaturas no momento da conformação por compressão estavam fora da faixa da presente invenção. O gás produzido no momento da conformação por compressão foi tratado para a remoção de cloreto de hidrogênio.

A1 = Teste N° A2 = Condições de Teste / Resultados 5 B = Temperatura de Conformação por Compressão (°C) C = Tamanho de Grão (mm) D = Peso Específico Aparente (Kg/L) E = Taxa de Mistura com Respeito ao Carvão (%) F = índice de Resistência de Coque

O exemplo da Invenção 1 é um exemplo de condições típicas da presente invenção. O material granular plástico foi conformado como grânulos com uma razão de aspecto de cerca de 1 e um tamanho médio de 50 mm. O tamanho foi substancialmente igual ao tamanho máximo do carvão usado no forno de coque. Os grânulos de plástico correspondentes aos grâ- nulos de carvão grandes foram incluídos. A densidade aparente foi de 1,10 Kg/L e a relação de mistura com carvão foi de 2,0%. Sob estas condições o índice de resistência de coque destilado a seco foi de 84,2. Foi confirmado que, se comparado com a resistência de coque de 84,4 do exemplo Comparativo 1 do resultado de operação sem o uso de qualquer plástico, não houve uma queda devido ao plástico.

O exemplo da Invenção 2 foi realizado sob condições substancialmente as mesmas que no exemplo da Invenção 1, exceto pelo fato de a temperatura de conformação ter sido mantida abaixo de 170 °C. Como resultado, até a extensão em que a temperatura de conformação foi mais baixa do que 220 °C do exemplo da Invenção 1, poliestireno (PS), tereftalato de polietileno (PET) e outros ingredientes de plástico difíceis de fundir foram deixados, alguma formação de penugem ocorreu na superfície do material granular plástico, a propriedade de preenchimento caiu um pouco e a densidade aparente caiu para 0,70 Kg/L. Devido a isto, a capacidade de acondicionamento quando misturado com o carvão caiu, de modo que o índice de resistência de coque se tornou apenas 83,4.

Os exemplos da Invenção 3 a 7 tiveram tamanhos de matriz dos sistemas de corte menores do que o exemplo da Invenção 1, de modo a se proporcionar um tamanho médio de 25 mm, de modo que as densidades em volume de carregamento no forno de coque foram um pouco mais baixos do que os 50 mm do exemplo da Invenção 1, as densidades aparentes foram de 0,93 a 0,95 Kg/L - mostrando que a capacidade de acondicionamento no momento da mistura com o carvão caiu um pouco. O efeito da queda no índice de resistência de coque devido à queda na capacidade de acondicionamento se torna mais conspícuo juntamente com o aumento na relação de mistura do plástico no carvão. No caso da relação de mistura a 1,0% do e- xemplo da Invenção 3, o índice de resistência de coque foi de 84,4, mas no caso da relação de mistura a 6,0% do exemplo da Invenção 7, o índice de resistência de coque foi de apenas 83,0. Contudo, em cada um dos exemplos da Invenção 1 a 7, um bom índice de resistência de coque poderia ser realizado, se comparado com os exemplos comparativos rodados sob condi- ções fora da faixa da presente invenção.

Os exemplos Comparativos 2 a 5 tiveram temperaturas no momento da conformação por compressão de temperaturas baixas de 100 a 160 °C, de modo que o índice de resistência de coque foi baixo em cada caso.

Os exemplos da Invenção 1 a 7 tiveram temperaturas de plástico no momento da conformação por compressão mais altas do que os exemplos Comparativos 2 a 5, de modo que as quantidades de gás nocivo produzidas no momento da conformação, incluindo vapor d’agua e cloreto de hidrogênio, aumentaram, mas estes foram todos aprisionados no sistema de lavagem 4 em soluções de amónia. Ao invés disso, se comparado com os exemplos Comparativos 2 a 5 de temperatura suprimida, mas não tendo sistemas de lavagem, a exaustão foi de temperatura mais baixa e mais livre de umidade, teve menos odor irritante e naturalmente também teve menos teor de cloreto de hidrogênio no gás..

Aplicabilidade Industrial

Como explicado acima, pelo estabelecimento de um sistema de lavagem de gás e ao se permitir uma conformação à alta temperatura, de modo a se elevar a densidade aparente do material granular plástico, é possível estabelecer um método que impede uma queda na resistência do coque, mesmo com uma alta relação de carregamento de plástico no forno de coque. Ainda, pela regulagem da faixa de temperatura no momento da con-formação por compressão para uma faixa adequada e pela fusão do plástico em parte ou no todo para conformação por compressão e simultaneamente usando-se uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque como uma instalação de tratamento para gás contendo cloreto de hidrogênio, torna-se possível tratar economicamente o plástico pós- consumo, sem se requererem instalações adicionais em larga escala.

Claims

1. Método de reutilização de plástico pós-consumo, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: fundir plástico pós-consumo a 200°C-250°C na temperatura em parte ou no todo; conformar por compressão para obter um material granular plástico tendo uma densidade aparente de 0,7 a 1,2Kg/L; e misturar o material granular plástico com carvão para carbonizar em um forno de coque em uma relação de 6% em massa ou menos com base na massa de carvão.

2. Método de reutilização de plástico pós-consumo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que conformação por compressão do plástico pós-consumo é efetuada pelo método de aquecimento dele por um meio de aquecimento e extrusão dele em uma parte tubular.

3. Método de reutilização de plástico pós-consumo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende colocar o gás produzido no momento da conformação por compressão do plástico pós-consumo em contato com água ou uma solução de amónia e combinar a água ou da solução de amónia com uma solução de amónia de uma instalação de tratamento de solução de amónia anexada ao forno de coque.