СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ВОДОДИСПЕРСИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF RECYCLING WASTES FROM WATER-DISPERSED POLYMER MATERIALS

Изобретение относится к технологии утилизации отходов вододисперсионных полимерных материалов методом крекинга или гидрокрекинга и может быть использовано в промышленности синтетического каучука, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве, резинотехнической промышленности, строительстве и других областях деятельности, где могут образовываться указанные выше отходы.
Известен ряд способов переработки некондиционных каучуков или отходов производства путем термического воздействия с последующим фракционированием на различные углеводородные фракции.
Известен способ переработки некондиционных продуктов вулканизации каучука (Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. - М.: Стройиздат, 1990, с. 165-166), согласно которому процесс разложения проводят при температурах от 600 до 800°C в присутствии инертных материалов. При этом после конденсации получают газообразные, жидкие и твердые продукты, отделяемые сепарацией. Недостатками данного метода является проведение процесса при повышенных температурах, высокие энергетические затраты и низкий выход жидкой углеводородной фракции, содержание которой не превышает 30-40 мас.%.
Известен способ каталитического деструктивного гидрирования каучуков, который осуществляют в герметичном аппарате при температурах до 400°C в присутствии катализаторов (Химические реакции полимеров, т. 1. /Под ред. Е. Феттеса. Перевод с англ. под ред. д.т.н., проф. З.А. Роговина. - М.: Мир, 1967). Продуктами реализации данного способа являются различные углеводородные фракции, кипящие в широком интервале температур от 50 до 350°C. Недостатками данного способа является его периодичность, применение катализаторов и специальной реакционной среды (водорода).
Известен способ переработки резиновых отходов, в котором исходную резиновую крошку смешивают с 2-15 мас.% воды и парового конденсата (патент RU №2245247). Смешение воды (парового конденсата) осуществляют путем распыления ее в реакционной печи. Существенным недостатком данного способа является сложность равномерного распределения воды среди реакционной массы - отходов резины. Использование в качестве сырья некондиционных вододисперсионных каучуков по данному способу и на описанной установке не возможно вследствие различной консистенции и вязкости исходного сырья. Введение дополнительного количества воды помимо содержащейся в полимерной дисперсии экономически нецелесообразно, т.к. повышает расход энергоресурсов. Таким образом, данная установка не является универсальной и непригодна для переработки водных дисперсий полимеров без предварительного удаления воды. Указанный способ принят в качестве прототипа.
Однако, использование описанного выше способа для утилизации некондиционных вододисперсионных каучуков, образующихся в производстве синтетических каучуков, латексов, дисперсий поливинилацетата и др., обычными методами не удается из-за присутствия воды. Предварительная сушка таких полимеров оказывается экономически неоправданной. В результате подобные отходы водных полимерных дисперсий накапливаются на промышленных свалках промышленных предприятий. Крупные скопления данных вододисперсионных полимеров оказывают существенную экологическую нагрузку на близлежащие территории.
Количество образующихся некондиционных вододисперсионных полимеров составляет от 3 до 10 мас.% от производительности установки по выпуску синтетического каучука. Вывозя эти отходы на полигоны захоронения, предприятия несут существенные убытки связанные с повышенными расходными нормами на сырье, а также отчислениями в экологические фонды.
Задачей изобретения является разработка способа переработки вододисперсионных полимеров приводящего к снижению экологической нагрузки на близлежащие к промышленным могильникам территории и получение высококачественных товарных углеводородных фракций при минимальных энергетических затратах.
Согласно изобретению способ утилизации отходов вододисперсионных полимерных материалов, заключающийся в их разложении методом крекинга или гидрокрекинга при повышенных температурах 300-500°C с последующим разделением продуктов разложения на газообразные, жидкие и твердые углеводороды, характеризуется тем, что утилизируемые материалы подают в процесс крекинга или гидрокрекинга, минуя стадию предварительного удаления воды, при этом создают условия, при которых образующийся при термическом воздействии водяной пар ускоряет процессы расщепления макромолекул каучука с образованием низкокипящих углеводородных фракций.
Преимуществом предлагаемого способа является возможность использования любых содержащих воду синтетических полимеров, таких как: полиизопреновый, полибутадиеновый, натуральный, бутадиен-стирольный каучуки, полипропилен, полиэтилен, полистирол, поливинилацетат и его сополимеры, а также другие полимеры.
Технологические параметры, обеспечивающие реализацию предлагаемого способа:
- содержание воды в вододисперсионных полимерных материалах может находиться в диапазоне от 3 до 50 мас.%, такое содержание воды не влияет на основные параметры процесса крекинга / гидрокрекинга и не изменяет качества получаемой продукции;
- вододисперсионные полимерные отходы могут перерабатываться по непрерывной и периодической схеме крекинга или гидрокрекинга;
исходное сырье перерабатывается методом крекинга или гидрокрекинга при температуре от 300 до 500°C, предположительно процесс термического разложения проводится при температурах 350-400°C в течение 5-35 мин.
Технический результат, обеспечиваемый при реализации заявленной совокупности существенных признаков, заключается в устранении из технологического процесса операции предварительной сушки вододисперсионных полимерных материалов путем отделения имеющейся в них воды, при этом эта вода, превращающаяся при термообработке в водяной пар, способствует ускорению разложения полимеров на низкомолекулярные углеводороды.
Решение представленных выше технических задач подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Отходы производства сополимерного каучука дивинила со стиролом в виде водного латекса с содержанием воды 20+/-5 мас.% с полигона промышленных отходов подают в пиролизер с температурой 250°C и временем переработки 10 мин, где они разлагаются без доступа кислорода. Выход продуктов после пиролиза и конденсации жидкости следующий, мас.%:
жидкие углеводороды
55,27
вода
26,73
побочные твердые продукты (песок, сажа)
10,70
углеводородные газы
7,30
потери
остальное
Пример 2 (контрольный). Отходы производства сополимерного каучука дивинила со стиролом в виде твердых кусков и с влажностью до 1 мас.%, с полигона промышленных отходов подают в пиролизер с температурой 250-300°C, где они выдерживаются 10 мин и разлагаются без доступа кислорода. Выход продуктов после пиролиза и конденсации жидкостей следующий мас.%:
жидкие углеводороды
3
вода
1
углеводородные газы
13
кокс
82
потери
остальное