RU2575726C1

RU2575726C1 - Method for recycling polyethylene film wastes

Info

Publication number: RU2575726C1
Application number: RU2014141856/05A
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Еренков; Михаил Юрьевич Сарилов; Галина Витальевна Коннова
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: in accordance with method for recycling polyethylene film wastes, wastes are loaded into agglomerator, wastes are milled, milled to dough-like state mass is cooled, dried and dried mass is discharged. Process of irradiation of wastes by nanosecond electromagnetic pulses is carried out simultaneously with milling. As electrodes for irradiation by nanosecond electromagnetic pulses used are plates-electrodes, mounted on internal surface of agglomerator case, contacting with transferred wastes and isolated from case.

EFFECT: increased productivity of wastes recycling process.

1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области переработки вторичного сырья и предназначено для переработки отходов полимеров и пластмасс. Может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих пластмассы и их отходы.The invention relates to the field of processing of secondary raw materials and is intended for the processing of waste polymers and plastics. It can be used at enterprises processing plastics and their waste.

Известен способ обезвоживания и плавления термопластичных полимерных материалов в жидкой инертной тепловой среде путем нагревания выше температуры плавления. При этом плавление полимера осуществляется за счет непосредственного контакта полимера с жидким теплоносителем, а последующее разделение системы полимер тепловая среда происходит вследствие различия их плотностей (Бабенко С.А. Получение концентратов полиолефинов гранулированием в жидкой среде. "Пластмассы", 1992, N 6, с. 32-34).A known method of dehydration and melting of thermoplastic polymeric materials in a liquid inert thermal medium by heating above the melting temperature. In this case, the polymer is melted due to direct contact of the polymer with a liquid coolant, and the subsequent separation of the polymer-thermal medium system occurs due to the difference in their densities (S. Babenko. Preparation of polyolefin concentrates by granulation in a liquid medium. Plastics, 1992, No. 6, p. . 32-34).

Недостатками известного способа являются ограниченное количество используемых инертных тепловых сред, что связано с требованием различия в плотностях полимера и тепловой среды, недостаточная чистота получаемого расплава из-за присутствия в нем механически захваченных частиц теплоносителя, не отделяющихся от полимера вследствие высокой вязкости полимерного расплава.The disadvantages of this method are the limited number of inert thermal media used, which is associated with the requirement of a difference in the densities of the polymer and the thermal medium, insufficient purity of the obtained melt due to the presence of mechanically trapped particles of the heat carrier in it, which are not separated from the polymer due to the high viscosity of the polymer melt.

Ближайшим аналогом является способ переработки отходов полиэтиленовой пленки, при котором отходы полиэтиленовой пленки загружают в агломератор, измельчают отходы, измельченную до тестообразного состояния массу охлаждают, сушат и высушенную массу выгружают (Патент на изобретение 2120378, В29В C08J, опубл. 20.10.1998).The closest analogue is a method for processing plastic film waste, in which the plastic film waste is loaded into an agglomerator, the waste is crushed, the mass crushed to a dough state is cooled, dried and the dried mass is unloaded (Patent for invention 2120378, C29J B29B, publ. 20.10.1998).

Однако известный способ не позволяет обеспечивать высокую производительность и получать гранулы вторичных полимеров со свойствами максимально приближенными к свойствам первичных материалов, так как во время агломерации происходит деструктирование (пережигание) материала.However, the known method does not allow for high performance and to obtain granules of secondary polymers with properties as close as possible to the properties of primary materials, since during agglomeration, material is degraded (burned out).

Технической задачей изобретения является повышение производительности процесса переработки отходов полиэтиленовой пленки и качества вторичных полимеров в виде гранул для дальнейшего их использования при производстве изделий из полиэтилена.An object of the invention is to increase the productivity of the recycling process of polyethylene film waste and the quality of secondary polymers in the form of granules for their further use in the manufacture of polyethylene products.

Указанная задача решается тем, что в способе, включающем загрузку отходов в агломератор, измельчение отходов, охлаждение измельченной до тестообразного состояния массы, сушку и выгрузку высушенной массы, согласно изобретению одновременно с измельчением производят процесс облучения отходов наносекундными электромагнитными импульсами, при этом в качестве электродов для облучения наносекундными электромагнитными импульсами используют пластины-электроды, смонтированные на внутренней поверхности корпуса агломератора, контактирующие с перемещаемыми отходами и изолированные от корпуса. Кроме того, генератор облучения заготовки вырабатывает наносекундные электромагнитные импульсы длительностью 1 нc, амплитудой более 12 кВ, мощность в одном импульсе от 2 до 3 МВт, частота повторения импульсов 1000 Гц.This problem is solved in that in a method comprising loading waste into an agglomerator, grinding the waste, cooling the pulverized to a dough-like state of the mass, drying and unloading the dried mass, according to the invention, irradiation of the waste with nanosecond electromagnetic pulses is carried out simultaneously with grinding, moreover, as electrodes for irradiation with nanosecond electromagnetic pulses use plate-electrodes mounted on the inner surface of the sinter body, in contact with transportable waste and isolated from the body. In addition, the workpiece irradiation generator generates nanosecond electromagnetic pulses with a duration of 1 ns, an amplitude of more than 12 kV, a single pulse power of 2 to 3 MW, and a pulse repetition rate of 1000 Hz.

При этом одновременное измельчение отходов и их обработка наносекундными электромагнитными импульсами способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшение энергии её связи. Данный эффект приводит к снижению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению и распространению микротрещин в структуре материала отходов, увеличению дефектных мест, т.е. разрыхлению и охрупчиванию материала и, следовательно, к снижению его механической прочности.At the same time, the simultaneous grinding of waste and its treatment with nanosecond electromagnetic pulses promotes the excitation of polymer chains, which causes a decrease in its binding energy. This effect leads to a decrease in the mechanical stability of the loaded polymer network and thus contributes to the breaking of the chain, the occurrence and propagation of microcracks in the structure of the waste material, and the increase in defective sites, i.e. loosening and embrittlement of the material and, consequently, to reduce its mechanical strength.

Предлагаемые режимы обработки наносекундными электромагнитными импульсами являются оптимальными для обработки отходов полиэтиленовой пленки.The proposed treatment regimes by nanosecond electromagnetic pulses are optimal for the processing of plastic film waste.

На чертеже приведена схема реализации способа обработки отходов полимерной пленки.The drawing shows a diagram of the implementation of a method of processing waste polymer film.

Для реализации способа применяется агломератор 1 с загрузочным люком 2. Внутри корпуса 3 агломератора 1 размещены электродвигатели 4 с роторными ножами 5. На внутренней стенке корпуса 3 укреплены пластины-электроды 6 и изолирующие элементы 7. Пластины-электроды 6 соединены известным образом с генератором 8 наносекундных электромагнитных импульсов ГНИ-01-1-6, изготовленным Южно-Уральским государственным университетом [Белкин B.C. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение/ B.C. Белкин, В.А. Бухарин, В.К. Дубровин и др./Под ред. В.В. Крымского - Челябинск, 2001.-110 с], имеющим следующие параметры:To implement the method, an agglomerator 1 with a loading door 2 is used. Inside the housing 3 of the agglomerator 1, electric motors 4 with rotor knives 5 are placed. Plate electrodes 6 and insulating elements 7 are mounted on the inner wall of the body 3. Plate electrodes 6 are connected in a known manner to a nanosecond generator 8 electromagnetic pulses GNI-01-1-6, manufactured by the South Ural State University [Belkin BC Nanosecond electromagnetic pulses and their application / B.C. Belkin, V.A. Bukharin, V.K. Dubrovin et al. / Ed. V.V. Krymsky - Chelyabinsk, 2001.-110 s] having the following parameters:

- амплитуда импульсов более 12 кВ;- pulse amplitude of more than 12 kV;

- длительность импульсов 1 нc;- pulse duration 1 ns;

- мощность одного импульса от 2 до 3 МВт;- power of one pulse from 2 to 3 MW;

- максимальная допустимая частота следования генерирующих импульсов 1000 Гц.- the maximum permissible repetition rate of the generating pulses of 1000 Hz.

Агломератор 1 с помощью гибких трубопроводов 9 соединен с воздуходувкой 10 и циклоном 11. На внешней стенке корпуса 3 закреплены пневмоцилиндр 12 и заслонка 13.Agglomerator 1 using flexible piping 9 is connected to the blower 10 and the cyclone 11. On the outer wall of the housing 3 are fixed the pneumatic cylinder 12 and the shutter 13.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

В корпус 3 агломератора 1 через загрузочный люк 2 при включенных электродвигателях 4 загружаются отходы полиэтиленовой пленки. Измельчение отходов на мелкие частицы осуществляется роторными ножами 5 и вся измельченная масса отходов пленки в результате трения о стенки корпуса 3 нагревается, происходит переход механической энергии в тепловую. Одновременно производится обработка отходов наносекундными электромагнитными импульсами, которые вырабатываются генератором 8 и воздействуют на отходы через пластины-электроды 6. Обработка измельчаемых отходов наносекундными электромагнитными импульсами способствует возбуждению полимерных цепей, что вызывает уменьшениеIn the housing 3 of the agglomerator 1 through the loading hatch 2 with the motors 4 turned on, the waste of the plastic film is loaded. Shredding of waste into small particles is carried out by rotary knives 5 and the whole shredded mass of film waste as a result of friction against the walls of the housing 3 is heated, mechanical energy is transferred to heat. At the same time, the waste is treated with nanosecond electromagnetic pulses, which are generated by the generator 8 and act on the waste through the electrode plates 6. The treatment of the crushed waste with nanosecond electromagnetic pulses promotes the excitation of polymer chains, which causes a decrease

энергии её связи. Данный эффект приводит к уменьшению механической стабильности нагруженной полимерной сетки и таким образом способствует разрыву цепи, возникновению и распространению микротрещин в структуре материала отходов, увеличению дефектных мест, т.е. разрыхлению и охрупчиванию материала и, следовательно, к снижению его механической прочности. Это позволяет снизить тепловую нагрузку операции измельчения отходов и обеспечить температуру нагрева материала ниже температуры плавления и таким образом гарантированно избежать явления термодеструкции материала. Данный эффект зафиксирован и подтвержден результатами экспериментальных исследований.the energy of her connection. This effect leads to a decrease in the mechanical stability of the loaded polymer network and thus contributes to the breaking of the chain, the occurrence and propagation of microcracks in the structure of the waste material, and the increase in defective places, i.e. loosening and embrittlement of the material and, consequently, to reduce its mechanical strength. This allows to reduce the heat load of the waste grinding operation and to ensure the heating temperature of the material below the melting temperature and thus guaranteed to avoid the phenomenon of thermal degradation of the material. This effect is recorded and confirmed by the results of experimental studies.

Измельченные отходы расплавляют до образования тестообразной массы. Затем в агломератор 1 подают воду и одновременно включают воздуходувку 10 для отсоса паров воды. Вода охлаждает тестообразную массу, при этом образовавшиеся пары воды отсасываются из агломератора 1 через гибкие трубопроводы 9 воздуходувкой 10 вместе с парами воды, которые конденсируют в циклоне 11, а тестообразная масса благодаря гидродеструкции разделяется на мелкие гранулы. После отсоса паров воды из агломератора воздуходувка отключается и включается электроклапан пневматического цилиндра 12, открывается заслонка 13 и происходит выгрузка продукта из агломератора. После выгрузки включается автоматически электроклапан пневматического цилиндра 12 и заслонка 13 закрывается.The crushed waste is melted to form a pasty mass. Then, water is supplied to the sinter 1 and at the same time a blower 10 is turned on to suck out the water vapor. Water cools the pasty mass, while the resulting water vapor is sucked from the agglomerator 1 through flexible pipes 9 by the blower 10 along with water vapor, which condense in the cyclone 11, and the pasty mass is divided into small granules due to hydrodestruction. After the suction of water vapor from the sinter, the blower is turned off and the electrovalve of the pneumatic cylinder 12 is turned on, the damper 13 opens and the product is unloaded from the sinter. After unloading, the electrovalve of the pneumatic cylinder 12 is automatically turned on and the shutter 13 is closed.

В отличие от аналогов предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности процесса переработки отходов полиэтиленовой пленки и качества вторичных полимеров в виде гранул для дальнейшего их использования при производстве изделий из полиэтилена за счет обработки измельчаемых отходов наносекундными электромагнитными импульсами.Unlike analogs, the proposed method provides an increase in the productivity of the process for processing polyethylene film wastes and the quality of secondary polymers in the form of granules for their further use in the production of polyethylene products due to the processing of crushed waste by nanosecond electromagnetic pulses.

Claims

A method of processing plastic film waste, in which waste is loaded into an agglomerator, the waste is crushed, the mass is crushed to a dough-like state, cooled, dried and the dried mass is unloaded, characterized in that the waste is irradiated with nanosecond electromagnetic pulses with a duration of 1 ns and an amplitude of more than 12 at the same time as grinding kV, power in one pulse from 2 to 3 MW, pulse repetition frequency 1000 Hz, while as electrodes for irradiation with nanosecond electromagnetic impulses They use plate electrodes mounted on the inner surface of the sinter body, in contact with moving waste and isolated from the body.