PL211859B1

PL211859B1 - Sposób degradacji tworzyw sztucznych i instalacja do degradacji tworzyw sztucznych

Info

Publication number: PL211859B1
Application number: PL386877A
Authority: PL
Inventors: Sławomir Posiadało
Original assignee: Sławomir Posiadało
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2012-07-31
Also published as: PL386877A1; EP2230290A2; EP2230290A3

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób degradacji tworzyw sztucznych i instalacja do degradacji tworzyw sztucznych.

Po zakończeniu wykorzystania produktu zawierającego tworzywo sztuczne, trafia on zwykle na wysypisko odpadów, gdzie jest składowany. Długi czas rozkładu takich odpadów sprawia, iż konieczna jest coraz większa przestrzeń do ich przechowywania, co stwarza oczywiste problemy nie tylko finansowe, ale także społeczne. Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu odzyskiwania węglowodorów z wykorzystanych tworzyw sztucznych.

Przetwarzanie odpadów zawierających tworzywa sztuczne, stanowiące alternatywę dla składowania, jest przedmiotem wielu opracowań.

Z informacji udostę pnianych przez Instytut Chemii i Technologii Nafty i Wę gla Politechniki Wrocławskiej znana jest doświadczalna instalacja demonstracyjna do przeróbki poliolefin do paliw - zasilanie, kraking i hydrorafinacja. Stanowiące materiał wsadowy tworzywo sztuczne spalane jest w specjalnym piecu i poddawane pirolizie w celu rozkładu na monomery. Alternatywnie zamiast pirolizy stosowany może być kraking katalityczny lub termiczny. We wspomnianej, doświadczalnej instalacji, dostarczone do procesu tworzywo sztuczne musi zostać wstępnie oczyszczone, aby nie uszkodziło wytłaczarki uplastyczniającej tworzywo i zmieniającej je w granulki. Takie wymaganie stanowi istotne ograniczenie, zwłaszcza przy przemysłowych zastosowaniach tego typu instalacji, z założenia mających przetwarzać znaczne ilości materiału odpadowego, w tym także zanieczyszczonego.

Z polskiego zgł oszenia patentowego P314409 znany jest sposób recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych, w którym oczyszczone z zanieczyszczeń mechanicznych tworzywo rozdrabnia się, a następnie stapia z wysoko-cząsteczkowymi związkami oraz nadtlenkami organicznymi. Przetwarzane tworzywo sztuczne stanowi wówczas wypełniacz w strukturze nowego wytworu.

Także z polskiego zgłoszenia patentowego P339821 znany jest sposób wytwarzania węglowodorów z tworzyw sztucznych, w którym wstępnie wyselekcjonowane i oczyszczone odpady ogrzewa się w masie do temperatury 320-400°C przy ciśnieniu 0,008-3,5 MPa, po czym otrzymany półprodukt rozdziela się w tych samych warunkach poprzez destylację.

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P-352341 znany jest ponadto sposób ciągłego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, w którym porcja wsadu załadowana do procesu jest uplastyczniana, doprowadzana do stanu płynnego i transformowana katalitycznie, a następnie w formie gazowej skraplana w chłodnicy.

Sposób degradacji tworzyw sztucznych i instalacja do degradacji tworzyw sztucznych eliminuje konieczność wstępnego segregowania odpadów z tworzyw sztucznych oraz konieczność stosowania katalizatora. Ponadto wynalazek umożliwia ciągłe przetwarzanie odpadów z tworzyw sztucznych bez konieczności częstego zatrzymywania procesu w celu oczyszczenia instalacji z osadzających się w niej odpadów po degradacji.

Sposób degradacji tworzyw sztucznych według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie nieoczyszczony i nieposegregowany surowiec - odpady z tworzyw sztucznych są rozdrabniane. Rozdrabnianie to następuje w dowolnym rodzaju rozdrabniacza tnącego, korzystnie w rozdrabniaczu dwuwałowym. Otrzymany w wyniku rozdrobnienia materiał wsadowy wprowadzany jest w sposób ciągły do dozownika objętościowego. Korzystnie, gdy dozownik ogranicza dostęp powietrza do połączonej z nim komory degradatora. Korzystnie, gdy dozownik pozwala na jednoczesny załadunek dozownika przy jednoczesnym dozowaniu zawartego w nim ładunku.

W drugim etapie sposobu według wynalazku dozownik objętościowy dozuje w sposób ciągły tworzywo sztuczne na przenośnik znajdujący się w komorze degradatora. Komora degradatora tworzyw sztucznych jest komorą zamkniętą i jej budowa uniemożliwia wpływ powietrza do wnętrza komory wypełnionej gazem obojętnym, korzystnie azotem. Korzystnie, gdy przenośnik jest przenośnikiem taśmowym. Korzystnie, gdy przenośnik ukształtowany jest w formę rynny, przy czym rynna ta może być dzielona na segmenty poprzecznymi ściankami pochylonymi pod kątem > 90° i < 180°, umieszczonymi w stałych odstępach, korzystnie gdy ścianki pochylone są w kierunku przesuwu przenośnika. Korzystnie, gdy prędkość przesuwu przenośnika jest stała. Przenośnik przemieszcza tworzywo sztuczne z obszaru dozowania poprzez obszar odbioru pary wodnej w obszar grzania, przy czym odległość pomiędzy powierzchnią przemieszczanego tworzywa, a powierzchnią grzałki i/lub zespołu grzałek i/lub ścianki komory degradatora oddzielającej komorę degradatora od grzałki i/lub zespołu grzałek jest tak regulowana poprzez skorelowanie prędkości dozowania tworzywa sztucznego przez

PL 211 859 B1 dozownik objętościowy i prędkości przesuwu przenośnika, że degradowane odpady z tworzyw sztucznych w żadnym momencie nie stykają się z powierzchnią grzałki i/lub zespołu grzałek i/lub ścianki komory degradatora oddzielającej komorę degradatora od grzałki i/lub zespołu grzałek. Korzystnie, gdy warstwa usypywana przez dozownik na podajniku ma jednakową grubość. Podczas przemieszczania w obszarze grzania, tworzywo sztuczne uplastycznia się i zmienia się jego stan skupienia, a zawarte w nim cząsteczki węglowodorowe zmieniają swój stan skupienia na ciekły, a następnie gazowy. Korzystnie, gdy podczas uplastyczniania i degradacji tworzywa w komorze panuje temperatura z zakresu 630-650°C. Korzystnie, gdy przemieszczanie produktów gazowych degradacji tworzywa następuje samoistnie do kolumny destylacyjnej. W innym wariancie do przemieszczenia produktów gazowych degradacji tworzywa stosuje się wentylator wymuszający ich ruch w kierunku kolumny destylacyjnej. Możliwe jest również wykorzystanie podciśnienia w komorze degradatora do przemieszczania produktów degradacji tworzyw sztucznych wytworzonego przez pompę próżniową wstawioną w miejsce wentylatora. Moż liwe jest również zastosowanie azotowego „tł oka gazowego. W trzecim etapie sposobu według wynalazku gazowe produkty degradacji tworzyw sztucznych poddaje się destylacji w kolumnie destylacyjnej, w wyniku czego otrzymuje się mieszaninę węglowodorów w postaci gazowej, ciekłej i stałej. W czwartym etapie zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne masy wsadowej oraz skoksowane tworzywo usuwane są z przenośnika do zbiornika odpadów, korzystnie za pomocą urządzenia zgarniającego.

Instalacja do degradacji tworzyw sztucznych zawiera degradator tworzyw sztucznych i kolumnę destylacyjną. Degradator tworzyw sztucznych zawiera: komorę degradatora w której wydzielone są co najmniej: obszar dozowania, obszar odbioru pary wodnej, obszar grzania i obszar odbierania odpadów procesów degradacji tworzyw sztucznych. Z komorą degradatora współpracuje dozownik objętościowy, którego wylot umieszczony jest w obszarze dozowania i współpracuje z umieszczonym w komorze degradatora przenośnikiem, korzystnie taśmowym. Korzystnie, dozownik objętościowy umieszczony jest nad komorą degradatora, jego wylot znajduje się w obszarze dozowania, nad przenośnikiem. Dozownik objętościowy posiada wał z umieszczonymi promieniowo łopatkami. Wał dozownika wraz z łopatkami, i powierzchnia wewnętrzna korpusu dozownika tworzą cele dozujące. Pomiędzy łopatkami, a wewnętrzną powierzchnią obudowy dozownika uniemożliwiony jest przepływ powietrza. Korzystnie, gdy dozownik ogranicza dostęp powietrza do umieszczonego w nim tworzywa sztucznego. Korzystnie, gdy pomiędzy łopatkami, a wewnętrzną powierzchnią korpusu dozownika znajduje się dodatkowe uszczelnienie. Cele wypełnione odpadami tworzywa sztucznego są przemieszczane obwodowo aż do dolnego położenia, w którym odpady tworzywa sztucznego wysypywane są w obszarze dozowania na przenośnik znajdujący się w komorze degradatora. Korzystnie, gdy dozownik pozwala na jednoczesny załadunek dozownika przy jednoczesnym dozowaniu zawartego w nim ł adunku. Komorę degradatora tworzy hermetycznie zamknię ty kanał , w którego ś cianę wbudowana jest co najmniej jedna grzałka, korzystnie zespół grzałek, przy czym ściana ta jest emiterem promieniowania cieplnego. Korzystnie, gdy ściana emitująca promieniowanie cieplne jest ścianą górną. W komorze umieszczony jest przenośnik, na powierzchni którego znajdują się rynienki o ściankach poprzecznych tworzących z dnem kąt > 90° i >180°. Korzystnie, gdy prędkość przesuwu rynienek jest stała. Korzystnie, gdy warstwa usypywana przez dozownik w rynienkach ma jednakową grubość w strefie dozownika, nad którą nie znajdują się grzałki. Podczas przemieszczania w obszarze grzania tworzywo sztuczne uplastycznia się i zmienia się jego stan skupienia, a zawarte w nim cząsteczki węglowodorowe zmieniają swój stan skupienia kolejno na ciekły i gazowy. Korzystnie, gdy komora degradatora wyposażona została w wentylator wymuszający ruch gazowych produktów degradacji tworzywa sztucznego w kierunku kolumny destylacyjnej. Pod przenośnikiem, po przeciwnej stronie w stosunku do obszaru dozowania, znajduje się zbiornik odpadów, który korzystnie stanowi integralną część komory degradatora.

Korzystnie, pod przenośnikiem znajduje się urządzenie zgarniająco-czyszczące, które korzystnie stanowi integralną część przenośnika. W wypadku zastosowania zbiornika na odpady nie stanowiącego części degradatora, połączony jest on z komorą degradatora za pomocą śluzy uniemożliwiającej napływ do komory degradatora powietrza.

Sposób degradacji tworzyw sztucznych oraz instalacja do degradacji tworzyw sztucznych zostały przedstawione na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia instalację do degradacji tworzyw sztucznych.

Instalacja do degradacji tworzyw sztucznych zawiera degradator tworzyw sztucznych 1 i kolumnę destylacyjną 2. Degradator tworzyw sztucznych 1 zawiera: komorę 3 degradatora 1 w której wydzielone są co najmniej: obszar dozowania 4, obszar odbioru pary wodnej 5 obszar grzania 6 i obszar

PL 211 859 B1 odbierania odpadów procesów degradacji tworzyw sztucznych 7. Nad komorą 3 degradatora 1 znajduje się dozownik objętościowy 8, którego wylot 9 umieszczony jest w obszarze dozowania 4 i współpracuje z umieszczonym w komorze 3 degradatora 1 przenośnikiem 10. Dozownik objętościowy 8 posiada wał 11 z umieszczonymi promieniowo łopatkami 12. Wał 11 dozownika 8 wraz z łopatkami 12, i powierzchnia wewnę trzna korpusu 13 dozownika 8 tworzą cele dozują ce 14. Pomię dzy ł opatkami 12, a wewnę trzną powierzchni ą korpusu 13 dozownika 8 uniemoż liwiony jest przepł yw powietrza. Do cel dozujących 14 w górnym położeniu wprowadzany (wsypywany w sposób ciągły) jest rozdrobniony surowiec - odpady tworzywa sztucznego. W innym przykładzie wykonania pomiędzy łopatkami 12, a wewnę trzną powierzchnią obudowy 13 dozownika 8 znajduje się dodatkowe uszczelnienie. Cele dozujące 14 wypełnione odpadami tworzywa sztucznego są przemieszczane obwodowo aż do dolnego położenia, w którym odpady tworzywa sztucznego wysypywane są w obszarze dozowania przez wylot 9 dozownika 8 na przenośnik 10 znajdujący się w komorze 3 degradatora 1. Dozownik 8 pozwala na jednoczesny załadunek dozownika 8 przy jednoczesnym dozowaniu zawartego w nim ładunku na przenośnik 10. Komorę 3 degradatora 1 tworzy hermetycznie zamknięty kanał, w którego ścianę 15 wbudowany jest element grzejny - zespół grzałek, wskutek czego ściana 15 jest emiterem promieniowania cieplnego. Na powierzchni przenośnika 10 znajdują się rynienki 16 o ściankach poprzecznych tworzących z dnem kąt > 90° i >180°. Warstwa usypywana przez dozownik 8 w rynienkach 16 ma jednakową grubość w strefie dozowania 4, nad którą nie znajdują się grzałki. Podczas przemieszczania w obszarze grzania 6 tworzywo sztuczne uplastycznia się i zmienia się jego stan skupienia, a zawarte w nim cząsteczki węglowodorowe zmieniają swój stan skupienia kolejno na ciekły i gazowy. Komora 3 degradatora 1 wyposażona została w wentylator 17 wymuszający ruch gazowych produktów degradacji tworzywa sztucznego w kierunku kolumny destylacyjnej 2. Pod przenośnikiem 10, po przeciwnej stronie w stosunku do obszaru dozowania 4, znajduje się zbiornik odpadów 18, który stanowi integralną część komory 3 degradatora 1.

Pod przenośnikiem 10 znajduje się urządzenie zgarniająco-czyszczące 19. Zbiornik na odpady 18 połączony jest z komorą 3 degradatora 1 za pomocą śluzy 20 uniemożliwiającej napływ do komory 3 degradatora 1 powietrza. Dzięki temu podczas opróżniania zbiornika na odpady 18 poprzez klapę spustową (nie uwidocznioną na rysunku) do komory 3 degradatora 1 nie dostaje się powietrze.

Wykaz oznaczeń

1. degradator tworzyw sztucznych

2. kolumna destylacyjna

3. komora degradatora (1)

4. obszar dozowania

5. obszar odbioru pary wodnej

6. obszar grzania

7. obszar odbioru

8. dozownik objętościowy

9. wylot dozownika (7)

10. przenośnik

11. wał dozownika (7)

12. łopatki dozownika (7)

13. korpus dozownika (7)

14. cele dozownika (7)

15. ściana z wbudowanym elementem grzejnym

16. rynienki przenośnika (9)

17. wentylator

18. zbiornik odpadów

19. urządzenie zgarniająco-czyszczące

20. śluza

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób degradacji tworzyw sztucznych, znamienny tym, ż e nieoczyszczony i nieposegregowany surowiec - odpady z tworzyw sztucznych jest rozdrabniany, otrzymany w wyniku rozdrobnienia materiał wsadowy wprowadzany jest w sposób ciągły do dozownika objętościowego (8), który w sposób ciągły dozuje materiał wsadowy na przenośnik (10) znajdujący się w wypełnionej gazem obojętnym komorze (3) degradatora (1), przenośnik (10) przemieszcza materiał wsadowy z obszaru dozowania (4) poprzez obszar odbioru pary wodnej (5), w obszar grzania (6), przy czym odległość pomiędzy powierzchnią przemieszczanego tworzywa, a powierzchnią grzałki i/lub zespołu grzałek i/lub ścianki komory (3) degradatora (1) oddzielającej komorę (3) degradatora (1) od grzałki i/lub zespołu grzałek jest tak regulowana poprzez skorelowanie prędkości dozowania tworzywa sztucznego przez dozownik objętościowy (8) i prędkości przesuwu przenośnika (10), że degradowane odpady z tworzyw sztucznych w żadnym momencie nie stykają się z powierzchnią grzałki i/lub zespołu grzałek i/lub ścianki komory (3) degradatora (1) oddzielającej komorę (3) degradatora (1) od grzałki i/lub zespołu grzałek, podczas przemieszczania w obszarze odbioru pary wodnej (5) odbierana jest para wodna z odpadów tworzyw sztucznych poprzez odsysanie, nastę pnie w obszarze grzania (6) tworzywo sztuczne uplastycznia się i zmienia się jego stan skupienia, a zawarte w nim cząsteczki węglowodorowe zmieniają swój stan skupienia na ciekły, a następnie gazowy, przemieszczanie produktów gazowych degradacji tworzywa następuje samoistnie do kolumny destylacyjnej (2), gazowe produkty degradacji tworzyw sztucznych poddaje się destylacji w kolumnie destylacyjnej (2), a zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne masy wsadowej oraz skoksowane tworzywo usuwane są z przenośnika (10) do zbiornika odpadów (18).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e rozdrabnianie surowca następuje w dowolnym rodzaju rozdrabniacza tnącego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozdrabnianie surowca następuje w rozdrabniaczu dwuwałowym.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że dozownik ogranicza dostęp powietrza do połączonej z nim komory (3) degradatora (1).
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że konstrukcja dozownika (8) pozwala na jednoczesny załadunek dozownika (8) przy jednoczesnym dozowaniu zawartego w nim ładunku.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że przenośnik (10) jest przenośnikiem taśmowym.
7. Sposób wedł ug zastrz. 6, znamienny tym, ż e przenoś nik (10) ukształ towany jest w formę rynny.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że rynna (16) przenośnika (10) jest podzielona na segmenty poprzecznymi ściankami pochylonymi pod kątem > 90° i < 180°, umieszczonymi w stałych odstępach, korzystnie gdy ścianki pochylone są w kierunku przesuwu przenośnika (10).
9. Sposób według zastrz. 1 albo 6 albo 7 albo 8, znamienny tym, że prędkość przesuwu przenośnika (10) jest stała.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 6 albo 7 albo 8 albo 9, znamienny tym, że warstwa usypywana przez dozownik (8) na podajniku (10) ma jednakową grubość.
11. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że podczas uplastyczniania i degradacji tworzywa w komorze (4) panuje temperatura z zakresu 630-650°C.
12. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że do przemieszczenia produktów gazowych degradacji tworzywa stosuje się wentylator (17) wymuszający ich ruch w kierunku kolumny destylacyjnej (2).
13. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że do przemieszczania produktów gazowych degradacji tworzyw stosuje się podciśnienie w komorze degradatora wytwarzane przez pompę próżniową.
14. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że do przemieszczenia produktów gazowych degradacji tworzywa stosuje się azotowy „tłok gazowy”.
15. Sposób według zastrz. 1-14, znamienny tym, że zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne masy wsadowej oraz skoksowane tworzywo usuwane są z przenośnika do zbiornika odpadów za pomocą urządzenia zgarniającego (19).

PL 211 859 B1
16. Instalacja do degradacji tworzyw sztucznych zawierająca degradator tworzyw sztucznych i kolumnę destylacyjną , znamienna tym, ż e degradator (1) tworzyw sztucznych zawiera: komorę degradatora (3), w której wydzielone są co najmniej: obszar dozowania (4), obszar odbioru pary wodnej (5), obszar grzania (6) i obszar odbierania (7) odpadów procesów degradacji tworzyw sztucznych, a komora (3) degradatora (1) współpracuje z dozownikiem objętościowym (8), którego wylot umieszczony jest w obszarze dozowania (4) i współpracuje z umieszczonym w komorze (3) degradatora (1) przenośnikiem (10), a pod przenośnikiem (10), po przeciwnej stronie w stosunku do obszaru dozowania (4), znajduje się zbiornik odpadów (18), połączony z komorą (3) degradatora (1) śluzą (20) uniemożliwiającą dopływ powietrza.
17. Instalacja według zastrz. 16, znamienna tym, że przenośnik (10) w komorze (3) degradatora (1) jest przenośnikiem taśmowym.
18. Instalacja według zastrz. 16 albo 17, znamienna tym, że dozownik objętościowy (8) znajduje się nad komorą (3) degradatora (1), którego wylot umieszczony jest w obszarze dozowania (4) nad umieszczonym w komorze (3) degradatora (1) przenośnikiem (10).
19. Instalacja według zastrz. 16 albo 17 albo 18, znamienna tym, że dozownik objętościowy (7) posiada wał (11) z umieszczonymi promieniowo łopatkami (12).
20. Instalacja według zastrz. 19, znamienna tym, że wał (11) dozownika (8) wraz z łopatkami (12), i powierzchnia wewnętrzna korpusu (13) dozownika (8) tworzą cele dozują ce (14), a pomiędzy łopatkami (12), a wewnętrzną powierzchnią korpusu (13) dozownika (8) uniemożliwiony jest przepływ powietrza, przy czym cele (14) wypełnione odpadami tworzywa sztucznego są przemieszczane obwodowo aż do dolnego położenia, w którym odpady tworzywa sztucznego wysypywane są w obszarze dozowania (4) na przenośnik (10) znajdujący się w komorze (3) degradatora (1).
21. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że dozownik (8) ogranicza dostęp powietrza do umieszczonego w nim tworzywa sztucznego.
22. Instalacja według zastrz. 21, znamienna tym, że pomiędzy łopatkami (12), a wewnętrzną powierzchnią obudowy/korpusu (13) dozownika (8) znajduje się dodatkowe uszczelnienie.
23. Instalacja według zastrz. 18-22, znamienna tym, że konstrukcja dozownika (8) pozwala na jednoczesny załadunek dozownika (8) przy jednoczesnym dozowaniu zawartego w nim ładunku.
24. Instalacja według zastrz. 16-23, znamienna tym, że komorę (3) degradatora (1) tworzy hermetycznie zamknięty kanał, w którego ścianę (15) wbudowana jest co najmniej jedna grzałka, przy czym ściana ta jest emiterem promieniowania cieplnego.
25. Instalacja według zastrz. 24, znamienna tym, że w ścianę (15) komory (3) degradatora (1) wbudowany jest zespół grzałek.
26. Instalacja według zastrz. 24 albo 25, znamienna tym, że ściana (15) emitująca promieniowanie cieplne jest ścianą górną.
27. Instalacja według zastrz. 16-26, znamienna tym, że na powierzchni przenośnika (10) w komorze (3) degradatora (1) znajdują się rynienki (16) o ś ciankach poprzecznych tworzą cych z dnem kąt > 90° i > 180°.
28. Instalacja według zastrz. 27, znamienna tym, że prędkość przesuwu rynienek (16) jest stała.
29. Instalacja według zastrz. 16-28, znamienna tym, że komora (3) degradatora (1) wyposażona została w wentylator (17) wymuszający ruch gazowych produktów degradacji tworzywa sztucznego w kierunku kolumny destylacyjnej (2).
30. Instalacja według zastrz. 16-29, znamienna tym, że zbiornik odpadów (18) stanowi integralną część komory (3) degradatora (1).
31. Instalacja według zastrz. 16-30, znamienna tym, że pod przenośnikiem (10) znajduje się co najmniej jedno urządzenie zgarniająco-czyszczące (19).