Πιλοτική Μονάδα Ανακύκλωσης Πολυμερών με Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Πιλοτική Μονάδα Ανακύκλωσης Πολυμερών με Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση"

Αιγιδιος Μακρή
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Χημικών Μηχανικών Τομέας ΙΙ - Εργαστήριο Θερμοδυναμικής & Φαινομένων Μεταφοράς Πιλοτική Μονάδα Ανακύκλωσης Πολυμερών με Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση Γεωργία Παππά, Επαμεινώνδας Βουτσάς, Κωστής Μαγουλάς, Δημήτριος Τασιός Πρόγραμμα ΕΠΕΤ: «ΠΛΑΣΤΙΚΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ» Διάρκεια: 4 έτη Προϋπολογισμός: Συνεργαζόμενοι Φορείς: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ & ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (ΧΜ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΙΔΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ (ΧΜ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΟΡΓΑΝΟΥ & ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ (ΧΜ) ΤΟΜΕΑΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ (ΜΜ) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΝΟΣΗΛΕΥΤΙΚΗΣ PLEXACO, Ε. ΠΑΙΡΗΣ, CIBA - GEIGY ΔΗΜΟΣ ΠΕΙΡΑΙΑΣ

Προϋπολογισμός: 1642000 Συνεργαζόμενοι Φορείς: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ & ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (ΧΜ) ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΙΔΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

2 Στόχοι Η ανάπτυξη πιλοτικής μονάδας διαχωρισμού πολυμερών από μίγματα τους (π.χ. από πλαστικά αστικά απορρίματα). Η μέθοδος διαχωρισμού που επιλέχθηκε είναι η επιλεκτική διάλυση/ανακαταβύθιση. Μελετήθηκαν και επιλύθηκαν πρακτικά προβλήματα στην εφαρμογή της μεθόδου, σε μεγάλης κλίμακας μονάδα. Εξήχθησαν πειραματικά δεδομένα αναγκαία για το σχεδιασμό μονάδας βιομηχανικής κλίμακας μεγάλης δυναμικότητας. Έγινε τεχνικο-οικονομική μελέτη και εκτιμήθηκε η οικονομικότητα χρήσης της μεθόδου στην ανακύκλωση πλαστικών που περιέχονται στα αστικά απορρίμματα.

Μελετήθηκαν και επιλύθηκαν πρακτικά προβλήματα στην εφαρμογή της μεθόδου, σε μεγάλης κλίμακας μονάδα.

3 Πηγές πλαστικών απορριμμάτων Κύριες κατηγορίες πλαστικών απορριμμάτων Αποκόμματα (scrap) των εταιρειών επεξεργασίας πλαστικών Μίγματα πλαστικών που έχουν ολοκληρώσει τον κύκλο χρήσης τους πριν την απόρριψή τους Η κυριότερη πηγή πλαστικών απορριμμάτων είναι τα αστικά στερεά απορρίμματα, ΑΣΑ: περιέχουν περίπου το 60% του συνόλου των πλαστικών απορριμμάτων. Στην Στην Ελλάδα Ελλάδα παράγονται περίπου από από 4,500,000 tn/yr tn/yr ΑΣΑ, ΑΣΑ, τα τα 1,800,000 tn/yr tn/yr από από αυτά αυτάστην στηνπεριοχή περιοχήτης τηςαττικής. Κατά Κατάβάρος βάροςπεριεκτικότητα σε σεπλαστικά: % Κατ Κατ όγκο όγκοπεριεκτικότητα σε σεπλαστικά: : > 20% 20%

60% του συνόλου των πλαστικών απορριμμάτων.

4 Μέθοδοι ανακύκλωσης που βασίζονται στην Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση Οι μέθοδοι που βασίζονται στην Επιλεκτική Διάλυση εκμεταλλεύονται τις διαφορετικές τιμές διαλυτότητας των πολυμερών σε τυπικούς οργανικούς διαλύτες ανάλογα με τις συνθήκες (αναλογία διαλυτών/πολυμερούς, θερμοκρασία). Διαφέρουν ως προς την τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάκτηση των πολυμερών από τα διαλύματα τους (ανακαταβύθιση): Εξάτμιση διαλύτη Ψύξη Προσθήκη αντιδιαλύτη ΗΕΔ/Α υπερτερεί σε σχέση με τις άλλες μεθόδους ανακύκλωσης καθώς: Τα πολυμερή δεν καταστρέφονται άρα η προστιθέμενη αξία τους διατηρείται (όπως κατά τη μηχανική ανακύκλωση) Μπορεί να επεξεργαστεί μίγματα πλαστικών (όπως η χημική ανακύκλωση και η αποτέφρωση), παράγωντας όμως καθαρά πολυμερή που διατηρούν την ποιότητά τους.

Διαφέρουν ως προς την τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάκτηση των πολυμερών από τα διαλύματα τους (ανακαταβύθιση): Εξάτμιση διαλύτη Ψύξη Προσθήκη αντιδιαλύτη ΗΕΔ/Α υπερτερεί σε σχέση με

5 Περιγραφή της Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης Μίγμα πολυμερών Προετοιμασία τροφοδοσίας: τεμαχισμός, επίπλευση Μίγμα πολυμερών οχείο ιάλυσης Διαλύτης Αντιδιαλύτης οχείο καταβύθισης Διάλυμα πολυμερούς Φίλτρο Αδιάλυτα πολυμερή Καθαρό πολυμερές Ξηραντήριο Ανακτημένο πολυμερές Φίλτρο Μίγμα Δ/ΑΔ Αποστακτική στήλη Αντιδιαλύτης Μίγμα Δ/ΑΔ Διαλύτης Η επιτυχής εφαρμογή της μεθόδου καθορίζεται από την επιλογή κατάλληλων συστημάτων Δ/ΑΔ και συνθηκών για κάθε πολυμερές (προκαταρκτικά εργαστηριακά πειράματα)

Ξηραντήριο Ανακτημένο πολυμερές Φίλτρο Μίγμα Δ/ΑΔ Αποστακτική στήλη Αντιδιαλύτης Μίγμα Δ/ΑΔ Διαλύτης Η επιτυχής εφαρμογή της

6 Επιλογή πολυμερών Μίγμα πολυμερών που μελετήθηκε LDPE, HDPE, PP, PS, PVC ( 80% του συνόλου των περιεχόμενων στα αστικά απορρίμματα πλαστικών) Προκαταρκτικός διαχωρισμός με επίπλευση LDPE, HDPE, PP PP (πυκνότητα μικρότερη του τουνερού) LDPE, HDPE, PP, PP, PS, PS, PVC PVC PS, PS, PVC PVC (πυκνότητα μεγαλύτερη του τουνερού)

διαχωρισμός με επίπλευση LDPE, HDPE, PP PP (πυκνότητα μικρότερη του τουνερού)

7 Πιλοτική μονάδα ανακύκλωσης πολυμερών

8 Πιλοτική μονάδα ανακύκλωσης πολυμερών Τμήμα Διάλυσης/Ανακαταβύθισης Αποστακτική στήλη

9 Πιλοτική μονάδα ανακύκλωσης πολυμερών Αποτελέσματα πειράματος διαχωρισμού Ανακυκλωμένο LDPE στο φίλτρο Mε χρήση πυρολυτικής αέριας χρωματογραφίας και θερμοζυγού πιστοποιήθηκε ότι τα ανακυκλωμένα πολυμερή δεν περιείχαν ανιχνεύσιμες ποσότητες διαλυτών Μέτρηση του MFI (δείκτης( ροής τήγματος) δειγμάτων ανακτημένων πολυμερών έδειξε μικρή μόνο αύξηση του (μέχρι 10 %) σε σχέση με την τιμή του πριν την ανακύκλωση, υποδεικνύοντας διατήρηση του μοριακού βάρους των ανακυκλωμένων πολυμερών.

ποσότητες διαλυτών Μέτρηση του MFI (δείκτης( ροής τήγματος) δειγμάτων ανακτημένων πολυμερών έδειξε μικρή μόνο αύξηση του

10 Οικονομική ανάλυση εφαρμογής της διεργασίας σε μονάδα υψηλής δυναμικότητας Για δυναμικότητες υψηλότερες από tn/yr ( 20% των πλαστικών που περιέχονται στα ΑΣΑ της Αττικής) το κόστος ανακυκλωμένου πολυμερούς παραμένει περίπου σταθερό (0.5 /kg, έτος 2002) Αύξηση του κόστους σε 0.6 /kg προκύπτει αν συμπεριληφθεί και το κόστος συλλογής των πλαστικών απορριμμάτων. Οι τιμές των πλαστικών πρώτων υλών παρουσιάζουν σημαντικότατες διακυμάνσεις. Τυπικές τιμές κυμαίνονται μεταξύ /kg. Κόστος ανακτημένου πολυμερούς (Euros/kg) Κόστος ανακτημένου πολυμερούς 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 Δυναμικότητα (tn/yr)

5 /kg, έτος 2002) Αύξηση του κόστους σε 0.6 /kg προκύπτει αν συμπεριληφθεί και το κόστος συλλογής των πλαστικών απορριμμάτων.

11 Ανάπτυξη της μεθόδου της Επιλεκτικής Συμπεράσματα Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης Η μέθοδος της Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης πλεονεκτεί έναντι άλλων μεθόδων ανακύκλωσης πολυμερών καθώς μπορεί να επεξεργαστεί μίγματα πολυμερών και να οδηγήσει σε καθαρά πολυμερή που διατηρούν την ποιότητα τους. Η εφαρμογή της μεθόδου σε πιλοτική μονάδα ήταν επιτυχής και οδήγησε σε ανακτήσεις πολυμερών της τάξεως του 98%. Η προκαταρκτική μελέτη σκοπιμότητας μονάδας υψηλής δυναμικότητας για την ανακύκλωση των περιεχομένων στα αστικά απορρίμματα πλαστικών με τη μέθοδο της Επιλεκτικής Διάλυσης/Ανακαταβύθισης έδειξε ότι το κόστος ανάκτησης προϊόντος για δυναμικότητες μεγαλύτερες από 30,000 tn/yr είναι της τάξης των 0.6 /kg για το έτος 2002.

Η εφαρμογή της μεθόδου σε πιλοτική μονάδα ήταν επιτυχής και οδήγησε σε ανακτήσεις πολυμερών της τάξεως του 98%.

Σχετικά έγγραφα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΥΓΡΗΣ ΕΚΧΥΛΙΣΗΣ Ελένη Παντελή, Υποψήφια Διδάκτορας Γεωργία Παππά, Δρ. Χημικός Μηχανικός