Введение 3
Глава 1 Литературный обзор в области переработки ПЭТ отходов 7
1.1 Характеристика объекта исследования 7
1.2 Анализ способов переработки ПЭТ отходов 9
1.2.1 Механический способ переработки ПЭТ-отходов 11
1.2.2 Технологический процесс механической переработки ПЭТ на предприятии
ООО «ЭкоРесурсПоволжье» 23
1.2.3 Переработка ПЭТ-отходов в сырье для производства первичной продукции 29
Глава 2 Совершенствование технологии получения ПЭТФ-флекс как вторичного сырья для химических предприятий 32
2.1 Экспериментальное исследование основных характеристик ПЭТФ-флекс ООО
«ЭкоРесурсПоволжье» как сырья для химических предприятий 32
2.2 Анализ оптических сепараторов и определение требований их эффективности 39
2.3 Выбор математической модели для конструктивных расчетов фотосепаратора 49
2.4 Проведение конструктивных расчетов фотосепаратора 63
2.5 Предложение технологического решения 67
2.6 Расчет материального баланса предлагаемого решения 71
2.7 Технико-экономическое обоснование предлагаемого решения 75
Заключение 79
Список используемой литературы и используемых источников 80
Актуальность и научная значимость настоящего исследования
Наиболее значительным применением полимеров за последние два десятилетия является полиэтилентерефталат (ПЭТ), который обладает превосходными химическими и физическими свойствами для многих вторичных применений, например, характеристикой газонепроницаемости, низкой диффузионной способностью, отличными механическими и термомеханическими свойствами, высокой инертностью материала. С другой стороны, отходы ПЭТ уже представляют опасность для человека и окружающей среды. Глобальное количество пластиковых отходов, образовавшихся с 1950 по 2023 год, составило примерно 6,3 млд тонн. Каждый год, согласно прогнозу, около миллиона метрических тонн отходов ПЭТ попадает в океан и на свалки. В настоящее время методы переработки пластика включают захоронение, сжигание и рекуперацию энергии, а также переработку пластика. Речь шла об обычных методах захоронения и сжигания, поскольку пластиковый компонент может выбрасываться в окружающую среду во время переработки. Методы захоронения и сжигания имеют опасные вещества, выбрасываемые в окружающую среду.
Для сокращения отходов ПЭТ до 2040 года можно применить несколько стратегий. Подход к нулевому загрязнению пластиком подразделяется на четыре основных типа мероприятий: сокращение, замена, переработка и утилизация.
Процесс переработки ПЭТ может осуществляться с использованием механических и химических процессов. Основной целью переработки ПЭТ является преобразование полимера ПЭТ в экономически пригодные для повторного использования формы.
Основная цель переработки ПЭТ заключается в модификации полимера ПЭТ в экономически пригодные для повторного использования формы; более того, критический момент переработки ПЭТ заключается не только в снижении стоимости технологического процесса, но и в поддержании экологического баланса, необходимого для устойчивого развития нашей планеты. Стоимость химической переработки ПЭТ выше, чем стоимость механической переработки ПЭТ. По этой причине необходимы инновации в технологии механической переработки ПЭТ с целью повышения качества выпускаемой продукции и применения ее в более инновационных технологических процессах.
Объект исследования: технологический процесс получения вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ Ф- флекс).
Предмет исследования: вторичный полиэтилентерефталат (ПЭТФ-флекс).
Цель исследования: получение качественного ПЭТФ-флекс как сырья для химических предприятий.
Гипотеза исследования обеспечение увеличения объемов переработки вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТ) с минимальным количеством примесей в готовой продукции за счет совершенствования технологического процесса механической переработки ПЭТФ-флекс.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• провести литературный обзор в области требований к качеству сырья для производства полимерной продукции и способов его получения;
• провести экспериментальное исследование качественной характеристики ПЭТФ-флекс;
• оптимизировать технологию получения вторичного сырья для производства полимерной продукции на базе существующего комплекса по сортировке и переработке ТКО ООО «ЭкоРесурсПоволжье»;
• выбрать математическую модель для расчета основных параметров предлагаемого решения по оптимизации;
• провести технико-экономическую оценку предлагаемой технологии.
Проблема исследования: высокая степень загрязнения вторичного
полиэтилентерефталата, поступающего на переработку, не позволяет получить вторичный продукт требуемого качества в условиях повышенной потребности к готовому продукту из него и, как следствие, увеличиваются объемы размещения ПЭТ на полигонах.
Теоретико-методологическую основу исследования составили научные труды отечественных и зарубежных ученых: Тищенко А.И., Тухватулиной Р.Ф., Абржина Л.Л., Митрофанова Р.Ю., Стрельцова Е.В; прикладные исследования специалистов ООО «ЭкоРесурсПоволжье».
Базовыми для настоящего исследования явились также работы Дорожкина В.П., Руденко А.А., ТУ 20.16.40-021-39989731-2021, технологический процесс №6 - «Переработка ПЭТ-бутылок».
Анализ свойств полиэтилентерефталата показал, что данный материал устойчив к разложению в естественных условиях, это обуславливает необходимость сбора и переработки ПЭТ-отходов;
На основании анализа можно сделать вывод, что механический способов переработки ПЭТ-отходов является наиболее целесообразным и экологически безопасным. Так как полученный материал может использоваться как сырье в промышленных или химических производствах.
С целью повышения качества продукта на выходе по всему миру для разделения сыпучих материалов сельскохозяйственные и перерабатывающие предприятия в настоящее время используют оптические сортировщики.
Проведенный анализ существующей технологии переработки ПЭТ отходов на базе ООО «ЭкоРесурсПоволжье» позволил выявить необходимость в модернизации технологического процесса за счет внедрения нового оборудования - фотосепаратор. Его использование на стадии механической переработки ПЭТ- отходов позволит добиться получения «чистой» ПЭТ флексы, которая в дальнейшем может быть использована в качестве сырья для химических предприятий.
Изучен вопрос применения получаемой ПЭТ флексы в качестве сырья для химических предприятий. Экспериментальные исследования подтверждают возможность использования ПЭТ флексы как сырья, так как характеристическая вязкость соответствует требованиям.
Проведенные расчеты экономической эффективности установки фотосепаратора показывают, что данное внедрение позволит получать прямую выгоду для предприятия при получении чистой ПЭТ флексы в количестве 703 602 руб., срок окупаемости составит 7 месяцев, при этом образовавшееся ПЭТФ- флекса в дальнейшем можно использовать в качестве сырья для химических предприятий.
