ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Теоретический анализ эффективности существующих
способов переработки ПЭТ
1.1 Общая характеристика ПЭТ 7
1.2 Анализ накопления ТКО по Самарской области и доли ПЭТ в
общем объеме
1.3 Требования к качеству ПЭТ 9
1.4 Направление методов современной переработки ПЭТ 12
1.5 Патентный поиск по переработки ПЭТ 24
1.6 Описание технологического процесса переработки ПЭТ на
ООО «ЭкоРесурсПоволжье» 31
1.7 Выводы по главе 1 36
Глава 2. Совершенствование переработки ПЭТ 37
2.1 Техническое решение по совершенствованию технологического
процесса по переработки ПЭТ
2.1.1 Моделирование процесса сепарации переработки ПЭТ 37
2.1.2 Расчет воздушного сепаратора для разделения ПЭТ-флексы от примесей ПВХ
2.1.3 Расчет математической модели по параметрам данного сепаратора
2.2 Пример извещения о результатах испытаний сырья, на примере
ЗАО «Комитекс Авто»
2.3 Расчет экономического эффекта 51
2.4 Выводы по главе 2 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А 84
Актуальность темы исследования. По официальным данным ежегодно в России образуется более 7,5 млрд. тонн отходов, в том числе 90-120 млн. тонн твёрдых коммунальных отходов (ТКО). В настоящее время на территории Российской Федерации в отвалах и хранилищах накопилось более 94 млрд. тонн твёрдых отходов.
В настоящее время потребление полимеров постоянно растет. Пластмассы заменяют бумагу, металл, картон, стекло (рисунок 1).Увеличиваются объемы упаковочных материалов, соответственно все образующиеся отходы из пластмассы размещаются на полигонах.
Известно, что сроки разложения традиционных пластмасс составляют от 10 до 500 лет, поэтому проблема утилизации отходов пластмассы становится все более актуальной.
Одной из главных проблем пластиковых отходов является присутствие в них различных примесей: красителей, стабилизаторов, пластификаторов, специальных добавок, содержащие металлы, ртуть, свинец, кадмий. Сжигание отходов не помогает решить данную проблему утилизации в окружающую среду. Решением данной проблемы может быть утилизации из пластмассы их вторичная переработка - рециклинг. Одним из легко перерабатываемых пластиковых отходов, является полиэтилентерефталат (ПЭТФ, ПЭТ). Высокая технологичность отходов ПЭТ и широкие возможности их использования сделали их самыми перерабатываемыми в мире. Существуют значительные отличия в структуре распределения переработанных отходов ПЭТ. В США почти половина всех волокон производится из ПЭТ, а в Западной Европе - самый наивысочайший уровень (более 30%) переработки вторичного ПЭТ в бутылки. Каждый год рынок ПЭТ все больше и больше расширяется и рынок спроса растет, подверженный существенному влиянию экологических и экономических факторов. До 15 млн тонн в 2019г. Прогнозируется рост к вторичной переработке ПЭТ-тары и использованию продуктов ее переработки, такая же, как и при переработке тары из алюминия. Оба случая играют важную роль как в экологическом плане так и в экономическом.
Таким образом, можно сформировать проблему исследования: необходимость принятия первоочередных задач по снижению доли пластика в ТКО, поступающего на полигоны, с учетом существующих мощностей предприятий по переработке пластиковых отходов.
Цель исследования: повышение эффективности переработки ПЭТ для увеличения доли его использования во вторичное сырье с целью снижения на окружающую среду.
Объект исследования: технологии переработки ПЭТ на базе существующего оборудования в ООО «ЭкоРесурПоволжье.
Предмет исследования: качественные характеристики ПЭТ-флексы.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Провести анализ существующих способов переработки ПЭТ определение показателей, которые способствуют увеличению получения вторичного продукта.
2. Совершенствование технологии переработки ПЭТ на примере ООО «ЭкоРесурПоволжье».
3. Провести расчет экономической эффективности предложенной технологии.
Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды отечественных ученых в области переработки пластмасс таких, как Чупрова Л.В., Айзенштейн Э.М., Керницкий В.И., Митикаев А.К., Филимонов О.И., Калугина Н.Л. Варламова И.А., Супрун Л.В., Клинков А.С., Петров К.М., Еремин В.Г., Протасов В.Ф., Коузов П.А.
Теоретическая значимость исследования заключается в подробном анализе существующих технологий по переработки ПЭТ с учетом современных требований к качеству ПЭТ-флексы, представлению показателей для выбора эффективного способа сепарации. Составлением математической модели и расчет воздушного сепаратора с учетом получения продукции с минимальным количеством примесей и высоким экономическим показателем.
Практическая значимость исследования представлена практическими решениями и внедрением оборудования на базе существующей линии по переработки ПЭТ, которые позволят снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду, за счет снижения образования технологических отходов при минимизации примесей в продукции.
Защищаемые положения:
1. Техническое решение по совершенствованию переработки ПЭТ, способствующие снижению примесей ПВХ в готовой продукции.
2. Математическая модель и выбора технологических параметров для линии по переработки ПЭТ.
Состояние изученности выбранной темы:
В работах российских и зарубежных ученых проведено изучение проблемы существующих способов переработки ПЭТ, а также изучен вопрос увеличения объемов переработки и качества сырья.
Практика показывает, что при переработке ПЭТ, снижение доли примесей в промежуточном продукте (ПЭТ-флексы), приводит к снижению не перерабатываемых технологических отходов при производстве конечного продукта - полиэфирного волокна, тем самым уменьшая объем пластиков, попадающих на полигон для захоронения.
Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемых источников, включающего 73 наименования. Объем работы составляет 83 страницы машинописного текста, содержит 15 рисунка, 20 таблиц, 1 приложение.
1. Проанализировав количественный и качественный состав ТКО, следует сделать вывод, что в Самарской области ежегодно увеличивается объем пластмассовых отходов. Доля образования ТКО за последние три года увеличилась с 15% до 24 %. ТКО содержат пластмасса, бумага, картон, кожа, резина, текстиль, ПЭТ, поэтому обладают высоким ресурсным потенциалом, который необходимо максимально использовать для извлечения максимального количества вторичного сырья.
2. Для формализации параметров эффективности переработки ПЭТ, необходимо определить степень чистоты ПЭТ-флексы (влажность сырье, фракционный состав, предельное количество примесей) и параметры технологического процесса.
3. Для эффективности переработки ПЭТ, требуется повысить качество получаемого продукта. К основным качественным показателям относятся низкая влажность сырья и минимальное количество примесей в ПЭТ-флексе. Для этого необходимо производить дополнительную очистку от примесей ПВХ. Низкое содержание примесей ПВХ позволяет получить минимальное количество не перерабатываемых технологических отходов при производстве полиэфирного волокна.
5. На основании проведенного анализа методов переработки ПЭТ, следует вывод, что наиболее экологичным и экономичным методами являются механическая переработка с применением воздушного сепаратора для отделения ПВХ. Выбранный способ является оптимальным на базе существующих мощностей и объемов выпуска продукции, определена эффективная технология переработки получения продукта (ПЭТ-флексы) с минимальным содержанием примесей ПВХ, которая позволит снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
6. Представлено математическое моделирование процесса сепарации при механической переработке ПЭТ. Для расчета скорости потока воздуха и сепарационного пространства предложена математическая модель, согласно которой частица флексы и ПВХ рассматриваются как условное тело с аэродинамическими свойствами.
7. Представлено математическое описание для расчета эффективных значений скоростей воздушного потока и сепарационного пространства основе принципа по известным аэродинамическим свойствам материалов.
8. В процессе сушки ПЭТ-флексы содержание ПВХ примесей не уменьшается и снижается её качество, поэтому предложено повышение качества ПЭТ-флексы достичь с помощью установки воздушного сепаратора. Для этого выбрана установка воздушной сепарации, отвечающая указанным требованиям. Для определения режимных и конструктивных параметров сепаратора выбранной установки и оценки его эффективности выполнен расчет сепарационного пространства и воздушных потоков.
9. Экономический эффект от внедрения новой единицы оборудования показал высокую маржинальную прибыль и короткие сроки окупаемости.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
