Дэлхийн пластик хаягдлын нүүрсний кризис нь өдөрт хаягдаж буй материалдын хэмжээг традиционайлаар хаягдлын арга замууд хүртэл хүрэхгүй түвшинд хүрчээ. пластик пиролиз энэ нь хувирахгүй пластик материалаас ашиглагдаж болох энергетик нөөцүүд үүсгэхийн хамгийн техник саван, коммерцлийн хувьд үр дүнтэй замуудын нэг болой болжээ. Холимог юм уу бохирдсон пластик материалаас газрын хаягдлын газар юм уу шатаагчид руу илгээхийн оронд, тозо термохимийн процессын үед нарийн хяналтанд бүхлэд халуун нөхцөлд нарийн полимер цулпуурт нь задран, олон төрлийн үйлдвэрлэлд шууд шаталдах түлшний орлогууд үүсгэнэ. Энэ хувирах үйл явц яаж ажилладагийг ойлгох нь энергетик нөөцүүдийн сэдэвт стратегийг үнэлж буй аль нэг бизнес юм уу хотын захиргаа хүртэл чухал.
Пластикийн пиролиз нь зөвхөн пластикыг өөр нүүрнээс шатаах үйл явц биш. Энэ нь хүчтэй халуунд, хүчилтөрөгчгүй орчинд явагдах нарийн тооцоолсон дулааны задралын үйл явц юм, үүнд шаталт үүсдэггүй. Харин пластик полимерүүд доторх урт цахиур-углеродын молекулууд дулааны нөлөөнд бүтэн задран, богино цахиур-углеродын молекулууд болой, тэр нь конденсацид орж пиролизын тос үүсгэнэ — үүн нь ажилласан энергит үнэт зүйл бүхий шатах течностин шингэн юм. Энэ статья нь үйл явцын механизм, үүсгэж буй бүтээдүүд, хувирталаа хамгийн тохиромжтой пластик хоолойн төрлүүд, а також промышленній үйлдвэрлэлд пластикийн пиролиз нь яагаад хүчтэй өөрчлөлтийн энергийн шийдэл болой гэдгийн практик бизнес-үндэслэлд зориулж бүрдүүлж буй.
Пластикийн пиролизын үндсэн механизм
Шаталтгүй теплохимийн задрал
Хамгийн үндсэн түвшинд нь пластикийн пиролиз нь 300-500 градусын хооронд байдаг халуун байдлыг цогц пластмаст хаягдалтай цогц реакторын сав дотор хэрэглэхэд тулгуурладаг. Хийх камерын дундаас хүчилтөрөгч гарч ирэхгүй тул пластик шатаахгүй. Харин дулааны эрчим хүч нь том полимер молекулуудыг нэгтгэсэн ковалент холбоод, тэдгээрийг улам бага усан хийн нэгдэлд хувааж, эвдэрдэг. Энэ үйл явц нь дулаан хатуурал гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь пластмаст пиролиз дахь тодорхойлох химийн үйл явдал юм.
Дулааныг хэрэглэн хагалж бүтээгдсэн уур нь дараа нь төвлөрүүлэх системд нүүрд, түүнд хөхрөн шингэн пиролизын тос болон төвлөрүүлэх боломжгүй хийн хооронд салж ирд. Тос нь үндсэн энергетик бүтээд бөгөөд түүний химийн найрлага нь хэвийн дизель тос эсвэл хүнд түлш тос төстэй бөгөөд индустриал түлш гэж шууд ашиглагдаж, бүтээдийн дараагийн цэвэрлэх үйлдвэрт хоолойн хүрд гэж ашиглагдаж чадд. Төвлөрүүлэх боломжгүй хийнүүд, заримдаа синтез хий гэж нэрлэд, процессын шаардлагатай дулааныг нийлүүлэхийн тулд реактор руу дахин оруулж, нийт үр дүнг сайжруулж чадд.
Пластикийн пиролиз үед нүүрстөрөөс гадна хатуу үлдэц — нүүрстөрөөс (carbon black) бас үүсдэг. Түлшт үйлдвэрлэлд гол гаралт нь тос ба хий бөлөгс, харин нүүрстөрөөс нь резин үйлдвэрлэлд хүчлүүр агент хэлбэрт, будаг ба хамгаалалтын давхаргуудад өнгөн бүрхүүл хэлбэрт, мөн шууд шатахад түлш хэлбэрт өөрсдийн коммерциал үнэ цэнэтэй. Энэ олон бүтээд гаралттой профиль нь пластик пиролизыг зөвхөн хаягдмал хаягдмалын устгах арга биш, харин нөөц санавчлалын технологи гэж тодорхойлох нь үндэслэлтэй.
Температур ба реакторын дизайнны үүрэг
Пластикийн пиролиз үед хэрэглэдэг тодорхой температурин профиль нь үйлдвэрлэсэн бүх бүтээдийн тоо хэмжээ болон чанарын дээр шууд нөлөөлөхүүн үзүүлдэг. 300°C–400°C хоорондх температурын доод хязгаар нь урт цахиурт нүүрстүүдийн илүү их хувийн агуулгатай, илүү хүнд, илүү вискозитеттэй тос үйлдвэрлэдэг. 450°C-с дээшх температурын дээд хязгаар нь бүтээдийн тархалтыг илүү хөнгөн тосны фракцүүд рүү шилжүүлдэг ба конденсацид үл ордог хийн хувийн агуулгыг нэмэгдүүлдэг. Туршлагатай операторууд хоолойн төрлийн болон хүсэдэг гаралтын техникийн шаардлагад үндэслэн реакторын температурыг төвшилдэг.
Реакторын загвар нь мөн л пластикийн пиролиз процессыг сайжруулахэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ротацийн тахилгат реактор, багийн реактор, тасралтгүй идэвхжүүлэх реактор нь үр дүнгийн хүчин чадлын хувьд, түүхий эдийн уян хатан байдал, үйл ажиллагааны хяналтын хувьд янз бүрийн давуу талыг санал болгодог. Үйлдвэрлэлийн хэмжээнд тасралтгүй идэвхжүүлэх системийг ерөнхийдөө илүүд үздэг, учир нь тэдгээр нь багийн системд ачаалах, татах циклд холбогдсон зогсоолгүйгээр тогтмол үйл ажиллагаа явуулах боломжийг олгодог. Эффектив реакторын загвар нь дулааны алдагдал багасгаж, пластикийн ачааллын хооронд нэг хэвээр халаахыг хангаж, бүрэн бүтэхгүй халагдлаас үүдэлтэй хүсэхгүй буй дэд бүтээгдэхүүний үүсэлтийг урьдчилан сэргийлэнэ.
Пластмашины пиролизэд ашиглах түүхий эдийн тохиромжтой байдал, пластикийн төрөл
Газрын тосны хамгийн өндөр үр дүнг гаргадаг полимер
Бүх пластик нь пластик пиролизын системд ижил хэмжээний үр дүн үзүүлдэггүй. Полиэтилен — өндөр нягт ба бага нягт ангилалуудын хоёул — ба полипропилен нь хамгийн үр ашигт шингэн түүхий эдүүдийн нэгнүүд бөлгөөн, жинхэнэ хувьд 70%–90% хооронд түүхий эдүүдснээс түүхий тос үйлдвэрлэдэг. Эдгээр полимерүүд нь уутайгаар устөрөөн ба нүүрстөрөөнөөс бүрдмүүд, үүнээс шалтгаалан термохимийн треск-бүтээл чист нүүрстөрөөнүүдийн гаралт үйлдвэрлэдэг, хагас хагас бохирдож, хамгийн бага хэмжээний бохирдож. Полистирол мөн сайн үр дүн үзүүлдэг, ароматик шинж чанарын гярхай тос үйлдвэрлэдэг.
Поливинилхлорид, нүүрсустөрөлдүү хүчлийн хлорид (ПВХ) нь дулааны задрал үед хлорт устөрөлдүү хүчлийг ялгаруулдаг тул пластмассын пиролизд аюултай. Энэ нь реакторын деталейг идэштүүдэг, мөн тосны гаралтыг бохирдуулдаг. Ихэнх үйлдвэрлэлд пластмассын пиролиз үйлдлүүд ПВХ-ийг бүтнээр хасаж эсвэл нүүрсустөрөлдүү хүчлийн хлоридын хувийг нисгүүр хольцоны нийт хэмжээнд маш бага хувьд хязгаарлаж байдаг. Түүнчлэн, полиэтилентерефталат — ПЭТ саванд ашиглагддаг смола — цэвэр тосны оронд их хэмжээний шингэнд неүлдэх хий ба шүүрдүү үлдэгсдийг үүсгэдаг, түүнд хүртэл үйлдвэрлэлд хамгийн үр дүнтэй хольц сонголт биш.
Хольц болойн хүртэл холилдсон ба бохирдсон пластмассын хаягдмал
Пластмашины пиролиз нь механик дахин боловсруулалтад харьцуулахад онцгой давуу тал нь уламжлалт дахин боловсруулалтад шаардагдах стандартад нь ялгаж эсвэл цэвэрлэж чадахгүй, холимог, бохирдолтой, олон давхаргатай пластмашины хог хаягдлыг болов Хүнсний бодисоор бохирдолтой багц, хөдөө аж ахуйн кино, аж үйлдвэрийн хуудас, бодисын хаягдал руу шилжүүлэхэд зориулагдсан цогцолбор пластик нь бүгд нь пластикийн пиролизэд зориулсан түүхий эд болох боломжтой бөгөөд тэдгээрийн полимерт эзлэх хүчин
Хоолойн нүүрсний урьдчилан боловсруулалт нь ихэвчлэн реакторын доторх хурдасгагчийн нягтыг сайжруулах, а такүүн тархмал дулааны тархалтыг хангах үүднээс шредерлүүр эсвэл грануляторын тусламжтайгаар хэмжээг багасгахаас тогтоно. Усны агууламжийг сушруулалтаар хамгийн бага түвшинд барьж, үүнээс реакторын үр дүнтэй бүтээмж бүү буур, мөн тосны чанар бүү муудуур. Эдгээр урьдчилан боловсруулалтын алхамууд үйлдлийн зардлыг нэмэгдүүр, гэтэд пластик пиролизын заводод тогтвортой үр дүнтэй ажиллах, доод звенгийн тоног төхөөрөмжүүдийг хамгаалах үүднээс үүнд онцгой анхаарах шаардлагатай.
Пластик пиролизын үед үүсгэдэг энергийн гаралт
Пиролизын тос промышленный түлш болойн ба рафинериин хоолойн нүүрсний хувилбар
Пластмашины пиролизээр үйлдвэрлэсэн пиролиз тос нь аж үйлдвэрийн хэмжээнд эрчим хүчний орлогоор хангах хэрэгцээг хамгийн шууд хангадаг бүтээгдэхүүн юм. Энэ тос нь ихэвчлэн нэг килограммд 40-45 мегажуул дулаан агуулахтай бөгөөд энэ нь уламжлалт дизелийн тостой харьцуулахад тохиромжтой бөгөөд нүүрсээс ихээхэн өндөр байдаг. Үйлдвэрийн бутлуур, цементийн тахилга, шилэн зуух, зэс үйлдвэр, далайн хөдөлгүүрүүд нь эрчим хүчний худалдан авалтын зардлыг бууруулахын тулд газрын тосны түлшний орлогч эсвэл хольцох нь пиролиз тосны үндсэн эцсийн хэрэглээний
Зарим зах зүйн нөхцөлд пластик пиролизаас гаргаж авсан пиролизын тосыг дизель төрлийн түлш үйлдвэрлэхийн тулд дистилляциар нь хүндсүүлдэг, түүнийг генератор, хөдөө аж ахуйн техник, үйлдвэрлэлийн тээврийн хэрэгсэлд ашиглаж болно. Энэ нэмэлт хүндсүүлэх үе шат нь тосны өнгө, нүүрснүүрлэх чадвар (вязкость) ба хүлээцүүр агууламжийг сайжруулж, түүнийг уламжлалт газрын тосны дизель түлшний шинж чанаруудад илүү ойртуулдэг. Энэ хүндсүүлэх шатын эдийн засгийн үр ашигт байдлын тодорхойлогчид нь бүс нутгийн түлшний үнэ, рафинадаж үйлдвэрлэх үйлдвэрт хийгдэх хөрөнгө оруулалтын зардал, мөн анхдагч хувиргалтын үе шатнаас авах пиролизын тосны чанар юм.
Бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх энергийн хүрд хийн ашиглалт
Пластикийн пиролиз үед үүсэх нүүрстөрөөд хийнүүд нь үүнд главным төлөөвчлөн метан, этан, пропан ба устөрөөд орно; түүний нийт дулааны агууламж нь реакторын дулааны шаардлагын хамгийн бага хувьд хангах хэмжээнд хүрдүг. Одоогийн цагт пластикийн пиролизын ихэнх үйлдвэрлэлийн загварууд нь түүн доторх шаталт системд түүн доторх хийг дахин ашиглах газын дугуй замыг орлуулж өгсөн бөөрт, үүн доторх гадаад шаталт түлшний оролт нь ажиллах температурт барьж үлдэхийн тулд багасаж өгсөн бөөрт. Түүний өөртөө шаталт онцлог нь нийт технологийн циклын чистой энергийн тэнцвэрт сайн нөлөө үзүүлдүг.
Хийн гаралт реакторын өөрсдийн хэрэгцээнд хангаад үлдмүүр хийг газрын доторх цахилгаан станц руу чиглүүлж, түүнээс дотоод хэрэгцээнд зориулж эсвэл цахилгаан сүлжээнд нийлүүлж цахилгаан үйлдвэрлэх боломжтой. Энэ сонголт пластик пиролиз үйлдвэрлэлийн орлогоос хүртэх хувьсгүй ашигт бүтээмжийг сайжруулж, үйлдвэрлэлийн хаягдмүүр бүтээд (яаралтай шатааж эсвэл агаар руу ялгаруулж) хаягдмүүр хийг мөнгөн утгаар илэрхийлж, орлогод хувьсгүй ашиг оруулахыг хангаж өгдөг. Хийн цахилгаан үйлдвэрлэлийн үндэсний бүтэцдээ хөрөнгө оруулах шийдвэр үйлдвэрлэлийн масштаб, орон нутгийн цахилгаан тариф, ажиллагаа явуулж буй хуульд заасан тархуу цахилгаан үйлдвэрлэлийн дүрэм журамд хамаардаг.
Пластик пиролизын орчин-хамгаалалт ба бизнес үндэслэл
Нүүрстөрөлдүүр хүчилүүдийн нүүрстөрөлдүүр хүчилүүдийн цикл ба нүүрстөрөлдүүр хүчилүүдийн орлоо хөөх давуу талууд
Пластикийн пиролиз нь хаягдмал пластикыг газар дээр хадгалах ба шатаах хоёрын хооронд хэмжигдэхүйц орчин-хамгаалалтын давуу талуудыг санал болгож буй. Пластикийг газар дээр хадгалвал, түүн дээр зуун жилүүдийн турш задарахгүй бөөртөн, хүрсэн цаадах газар, усны системд микропластикийн бөөртөн ба личатын уусмал ялгаруулж буй. Харин энергийн нөөцлөлтгүй шатаах үед түүн дээр шууд хийн хүчилтөрүүдийн ялгаруулж, ашигт энергийн бүтээгдэхүйц үр дүн үл өгж буй. Харин пластикийн пиролиз нь пластикт хоригдсон гидрокарбонийн энергийг нөөцлөж, анхдагч хүнд тосны түлшний ашиглалтыг орлуулж, нэгж энергийн бүтээдэгт хүртэлх нийт амьдралын циклд нь нийт хүчилтөрүүдийн ялгаруулалтыг бүтээдэг.
Пиролизын тосны нүүрстөрөдийн хүчтэрлэгтүүн бүхэлд нь газрын тосны дизель түлшнийхтэй харьцуулж хийгдсэн судалгаанууд нь саяхан хаягдаж буй хаягдмал пластикын полигонд орохгүйн улмаас хориглодог нүүрстөрөдийн ялгаралтыг тооцож бүхэлд нь тооцоолох үед пластик пиролизын түлшний амьдралын циклд хамгийн дээд байрлалд байдаг. Энэ нь пластик пиролизын түлшнийг шинэ нүүрстөрөдийн бүртгэлийн хүрээлэнд, мөн ногоон худалдан авах бодлогохүрээлэнд сайн байрлуулж, үйлдвэрлэлийн худалдан авагчид энергийн нийлүүлэлтийн хэлхээний орчин-хамгаалалтын үндэслэлүүдийг батлахын тулд зөвхөн илүү их шаардуулж буй үед түүнийг хүлээж буй байрлалд оруулж буй.
Арилжааны боломжит чанар болон Хөрөнгө оруулалтын өгөөж
Пластикийн пиролизын төхөөрөмжүүдэд хөрөнгө оруулахын коммерци хувилбар нь хоолойн зардлын хэмнэлт, шингэн түлшний орлого, хаягдмуйн цаасны зардлын хориглолт гэсэн гурван хүчин зүйлсийн нийлбэр дээр суурилж буй. Пластикийн хаягдмуйн цаасны тариф өндөр бөлгөөн, мөн газрын түлшний үнэ өндөр бөлгөөн зах зээлд пластикийн пиролизын эдийн засгийн үзүүлэлтүүд нь өдөрт 5–20 тонн пластик боловсруулдаг дунд хэмжээний үйлдвэрлэлд ч хангалттай ашигт бөлгөөн. Хүндрүүлсэн зах зээлд зохиомжлон бүтээсэн пластикийн пиролизын заводын хөрөнгө оруулалтын бүрэн буцалт хугацаа нь ихэвчлэн 18 сарас 3 жил хүртэл хүрдүг.
Пластикийн пиролизыг өргөтгөсөн хаягдмал удирдлагын буюу үйлдвэрлэлийн энергетик стратегийн нэг хэсэг болгож интеграци хийж буй үйлдэлд оролцогсод нь анхдагч материал худалдан авах зардлыг хориглох, гуравдугаар талын пластик хаягдмалыг хүлээн авах үүрдгүй төлбөр орлогын, ашиглаж буй орчин хамгаалалтын схемүүд доорх нүүртүүдийн кредитийн орлогын хүрээнд нэмэлт үнэ цэнэ бүтээж чадна. Олон бүснүүдийн бодлого нь пластик хаягдмалыг газар дунд хадгалах, шатаахыг хориглох хязгаарлалтыг үргэлжлүүлж хатуужуулж буй тул пластикийн пиролизын коммерцилт привлекцельн хүч нь дунд хугацаанд илүү хүчтэрн.
Түүн дээрх асуулт хариулт
Ямар төрлийн пластик пластикийн пиролизд хамгийн тохиромжтой?
Полиэтилен, полипропилен ба полистирол нь хаягдмал пластикын пиролизд хамгийн үр ашигт шингэн түүхий эд юм; түүнээс жингийн 70–90% хүртэл шингэн түүхий тос гарган авах боломжтой. Эдгээр полимерууд нь их хэмжээний устөрөөд ба нүүрстөрөөд агуулдаг, гэтэдүүр холимог атомын бохирдуулагч бүлгүүд бага байдаг, үүн дүүрэн цэвэр нүүрстөрөөд тос гарган авах боломжтой. ПВХ ба ПЭТ-ийн пиролизыг ерөнхийдөө хориглодог эсвэл хязгаарладог, учир нь ПВХ-н пиролизын үед коррозийн үйлдэл үзүүлдэг бүтээдүүд гарч, ПЭТ-н пиролизын үед тосны гарц бага байдаг. Ихэнх үйлдвэрлэлийн масштабт пластик пиролизын заводууд тодорхойлсон полимер бүрэлдэхүүний зааварламжид нийцсэн холимог түүхий эд боловсруулах зүрхлүүрт төлөвлөгдсөн.
Пластик пиролизын үед гарган авсан тос нь шууд дизель түлш болойлой?
Пластикийн пиролизаас гаргаж авсан пиролизын тос нь дизель тосны энергетик агууламжтайд төстэй бөгөөд нэмэлт боловсруулалтгүйгээр дуурь үйлдвэрлэлийн боилерууд, халуун уурхай, зарим хүнд техник тоног төхөөрөмжүүдэд шууд ашиглагдаж болно. Гэтэл автомашиндын дизель хөдөлгүүрүүд эсвэл тодорхой топливоны шаардлагатай үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашиглахын тулд вязкозитетийг зохицуулах, хагас холимокуудыг бууруулах, холбогдох стандартуудад нийцүүлэх зорилгоор нэмэлт дистилляци ба цэвэрлэх үйлдлүүд нь ихэвчлэн шаардлагатай. Цэвэрлэх үйлдлийн зэрэглэл нь орц материалын чанар ба тодорхой төгсгөл хэрэглээний хүрээгсдэд хамаарна.
Пластикийн пиролиз нь пластик шатаахаас яаж ялгаатай?
Пластикийн пиролиз ба шатаалт хоорондын үндесний ялгаа нь дулааны процессын үед хүчилтөрөгч байх эс байх явдал юм. Шатаалт нь пластикийг хүчилтөрөгчийн оршин буй орчинд шатгаад, түүнийг нүүрстөрөгч дийоксид, усны уур ба шаталтын хийлүүд болгож хувиргана. Пластикийн пиролиз нь хүчилтөрөгчгүй орчинд пластикийг дулааны замаар задлан хувиргаж, шаталтгүйгээр тос, хий ба нүүрст хар бүтээдэг. Энэ ялгаа нь пластикийн пиролиз нь шууд түлшний утга бүхий гидрокарбон бүтээдмүүдийг сэргээд, шатаалт нь харьцангуй бага үр дүнтэй ажиллаж, зөвхөн цахилгаан эсвэл уурт хувиргахад зориулж гарган авдаг дулаан үүсгэдэг гэдгийг илтгэнэ.
Пластикийн пиролизын заводын ажиллах масштаб ямар бөлгөөнд практик бөлгөөн?
Пластикийн пиролизын заводууд нь циклд 1–2 тонн хүртэл боловсруулж чадах жижиг навч системүүдээс эхлэн өдөрт 50 тонн ба түүнээс дээш боловсруулж чадах том тасралтгүй хоолойн суурин хүртэл хүрэх өргөн хүрээний боловсруулалтын чадалтай байдаг. Хүчинтэй масштаб нь хоолойн хангамж, бүхлээр авч үзсэн капиталын орчуулалт, газрын талбай, ашигт малтмалын (түлш, хий) гаралт хүүрдүүрт зах зээлийн шаардлагад хамаарна. Шинэ оролцогчдод пластик пиролизын зах зээлд оролцохдоо капиталын зардал, үйлдлийн нарийн төвөгтэй байдал, коммерциал гаралтын хэмжээ хоорондын тааруулалт хамгийн тохиромжтой байдаг 10–30 тонн өдөрт боловсруулж чадах дунд зэрэглэлийн тасралтгүй системүүдийг ихэвчлэн зааж өгдөг.