Wytłaczarka: Jak zoptymalizować emisję lotnych związków organicznych (LZO) w przemyśle tworzyw sztucznych?

Zmodyfikowana maszyna do wytłaczania tworzyw sztucznych

Industrializacja napędza rozwój ludzkości i chociaż cieszyliśmy się korzyściami, jakie przyniosła, incydent ze smogiem w Londynie w 1952 r. uświadomił nam, że musimy zmierzyć się z rzeczywistością.
W miarę upływu czasu konsumenci, pracownicy i politycy stają się coraz bardziej
świadomi przemysłowych gazów odlotowych.

Wprowadzenie nowej polityki skłoniło również przemysł tworzyw sztucznych do przejścia na ochronę środowiska.
Ale w jaki sposób możemy efektywnie zoptymalizować emisję lotnych związków organicznych (LZO) w przemyśle tworzyw sztucznych modyfikowanych?
Teraz wykonaj moje kroki, aby zapoznać się z głównymi metodami obróbki lotnych związków organicznych (LZO) stosowanymi w branży, a także z procesami biologicznymi.

Linia do wytłaczania tworzyw sztucznych PP/PE/PVC: Analiza emisji lotnych związków organicznych

LZO powstają głównie w procesie topienia i chłodzenia wytłaczarki w procesie modyfikacji metodą mieszania współbieżnego, a główne źródło zanieczyszczeń znajduje się w pobliżu głowicy wytłaczarki. Skład gazów odlotowych powstających w procesie modyfikacji jest różny dla różnych materiałów bazowych.
PolietylenSpaliny pochodzące z produkcji PE składają się głównie z cząstek stałych (dymu), węglowodorów i ciężkich węglowodorów (oleju);
polipropylenSpaliny pochodzące z produkcji PP składają się głównie z węglowodorów całkowitych niemetanowych, węglowodorów ciężkich, propylenu, formaldehydu, kwasu akrylowego, aldehydu octowego i acetonu;
Chlorek winyluSpaliny pochodzące z produkcji PCW zawierają głównie chlorek metylenu;
Stężenia różnych zanieczyszczeń w spalinach powstających podczas produkcji polistyrenu (HIPS) i ABS są bardzo niskie (temperatura ma również duży wpływ na rodzaj i całkowitą ilość spalin wytwarzanych w procesie produkcyjnym). W jednym z badań wspomniano, że w przypadku przetwarzania homopolimeru polipropylenu, przy temperaturach produkcji odpowiednio 205°C i 319°C, ten ostatni wytwarzał osiem razy więcej całkowitych węglowodorów niemetanowych niż w temperaturze 205°C, przy czym 7.4 razy więcej ciężkich węglowodorów i 66.2 razy więcej propylenu niż pierwszy).

Typowe procesy oczyszczania gazów odlotowych

1. Użyj żywicy o niskiej zawartości pozostałości monomeru
W miarę możliwości należy wybierać żywicę o stosunkowo niskiej zawartości monomerów resztkowych. Na przykład, zawartość monomeru VC w medycznej żywicy PVC jest bardzo niska, a zawartość VC może sięgać 1 ppm (mg/kg) (standardowa wartość to 5); w przypadku PP stosowanego w panelach wnętrza samochodów, należy wybrać żywicę o niskiej zawartości lotnych związków drobnocząsteczkowych.
2. Stosowanie dodatków o wyższej masie cząsteczkowej
W miarę możliwości należy stosować dodatki o dużej masie cząsteczkowej, najlepiej dodatki polimerowe, aby mieć pewność, że nie ulatniają się w temperaturze przetwarzania i nie migrują na zewnątrz.
(1) Jeżeli środek sprzęgający zostanie zmieniony na środek kompatybilizujący, taki jak szczepiony polimer lub szczepiony polimer, ale część szczepiona bezwodnikiem maleinowym ma pewien zapach.
(2) Smar z polistearynianem pentaerytrytolu (PETS) itp.; dobór dyspergatora o masie cząsteczkowej większej niż 5000: wosk polietylenowy (PE-WAX).
(3) W miarę możliwości stosować środki zmniejszające palność, np. polimery takie jak polistyren bromowany, żywica epoksydowa bromowana itp.
3. Dodawanie adsorbentu
Odnosi się do zastosowania adsorbentów do wychwytywania lub adsorbowania resztkowych małych cząsteczek organicznych w matrycy żywicy, aby spełnić wymagania dotyczące kontroli zawartości LZO. Metody adsorpcji dzielą się na dwie kategorie: adsorpcję poprzez reakcję chemiczną i adsorpcję fizyczną. Typowymi materiałami do adsorpcji fizycznej są materiały porowate, takie jak: zeolit, węgiel aktywny, sita molekularne, ziemia okrzemkowa itp.
Adsorpcja za pomocą reakcji chemicznej to metoda usuwania lotnych związków organicznych (LZO) z materiałów poprzez dodawanie dodatków, które reagują z LZO i tworzą związek o większej względnej masie cząsteczkowej, który nie ulatnia się w normalnych warunkach użytkowania (np. poniżej 100 °C), lub poprzez wytwarzanie bardziej lotnego gazu.
4. Kontrola warunków przetwarzania
(1) Produkcja w niskiej temperaturze: Aby zapewnić pełną plastyczność produktów, temperatura przetwarzania jest niższa, co zmniejsza powstawanie substancji rozkładających małe cząsteczki.
(2) Ewakuacja wieloetapowa: zwiększ liczbę etapów ewakuacji, która może osiągnąć 3 lub nawet 4 etapy, aby usunąć lotne cząsteczki małych cząsteczek wytwarzane w czasie.

5. Ograniczyć stosowanie materiałów na bazie rozpuszczalników organicznych
(1) Powłoki na bazie wody: jako medium dyspersyjne zamiast organicznych rozpuszczalników lotnych stosuje się wodę; obecna technologia nadal wymaga zawartości około 20% eteru i rozpuszczalników alkoholowych; powłoki te można uważać jedynie za powłoki o niskiej zawartości lotnych związków organicznych (LZO), a nie za powłoki wolne od LZO.
(2) Powłoka proszkowa stała: bez rozpuszczalników organicznych, zerowa emisja LZO.
(3) powłoki utwardzane światłem: materiały tworzące powłokę powstają w wyniku formowania reakcyjnego z utwardzaniem światłem, co pozwala ograniczyć użycie rozpuszczalników organicznych, ale często muszą zawierać około 30% rozpuszczalników organicznych.
(4) Kleje i środki antyadhezyjne na bazie wody: obecnie dostępne są produkty o niskiej zawartości rozpuszczalników organicznych.
6.Gotowanie na parze w wysokiej temperaturze
Po przejściu matrycy z tworzywa sztucznego przez wytłaczarkę dwuślimakową i granulator, jest ona transportowana do systemu oczyszczania lotnych związków organicznych (LZO), gdzie jest podgrzewana do temperatury 80-120°C, aby substancje LZO (benzen, toluen, etylobenzen i inne węglowodory) zaadsorbowane przez cząstki tworzywa sztucznego poddane działaniu pary wodnej były jak najczystsze. Czas parowania na sucho zależy od temperatury, która może być wysoka lub niska i wynosi zazwyczaj około 3 godzin. Obecnie duże przedsiębiorstwa zajmujące się modyfikacją tworzyw sztucznych stosują tę metodę.

Proces biologicznego oczyszczania gazów odlotowych

Podejście biologiczne jest wykonalne z dwóch powodów:
① Stężenie spalin jest bardzo niskie, a stężenie wybranego zapachu ulega znacznemu zmniejszeniu po usunięciu zanieczyszczeń o wysokiej biodegradowalności z spalin metodą biologiczną, dzięki czemu można spełnić normę emisji;
② Niewielkie ilości węglowodorów o krótkim łańcuchu i chlorku metylenu zostaną zaadsorbowane przez materiały takie jak węgiel bambusowy w wypełniaczu i mogą ulec częściowemu lub całkowitemu rozkładowi przez mikroorganizmy.

Zbieranie spalin → wieża natryskowa → odtłuszczanie elektrostatyczne → wentylator → filtracja biologiczna / węgiel aktywny → spełnianie norm emisji

Po zebraniu organicznych gazów odlotowych przez system zbierający, trafiają one do wieży skrubera, gdzie ich temperatura jest obniżana poprzez cyrkulacyjne rozpylanie wody, a jednocześnie usuwana jest większość cząstek stałych i zanieczyszczeń o wysokiej temperaturze wrzenia (takich jak ciężkie węglowodory). Po opuszczeniu wieży skrubera, gazy odlotowe trafiają do elektrostatycznego urządzenia do usuwania oleju, które dodatkowo usuwa cząstki stałe i ciężkie węglowodory (olej) z gazów odlotowych i zapewnia odpowiednie warunki do dalszego procesu.
Następnie spaliny są przesyłane do jednostki biologicznej, gdzie po zbiorniku wstępnego płukania trafiają do biofiltra, gdzie są dalej schładzane i nawilżane, a następnie przechodzą przez zwilżoną, porowatą i wypełnioną aktywnymi mikroorganizmami warstwę filtra, gdzie mikroorganizmy w tej warstwie adsorbują, pochłaniają i rozkładają zanieczyszczenia w organicznych spalinach, rozkładając je na dwutlenek węgla, wodę i inne substancje nieorganiczne.
(1) Wieża chłodnicza
Głównym celem procesu rozpylania jest obniżenie temperatury gazu odlotowego, z jednej strony tak, aby jego temperatura odpowiadała wymaganiom wlotowym oczyszczania biologicznego; z drugiej strony, wraz ze spadkiem temperatury, większość ciężkich węglowodorów, kwas akrylowy, aceton, chlorek metylenu i inne substancje w fazie gazowej przekształcają się w postać ciekłą, zmniejszając w ten sposób ładunek zanieczyszczeń.



(2)Urządzenie do usuwania oleju elektrostatycznego
Spaliny z wieży natryskowej muszą zostać oczyszczone z jak największej ilości wilgoci, zanim trafią do jednostki odolejania. Proces usuwania oleju polega głównie na usuwaniu resztkowych kropelek oleju ze spalin, głównie za pomocą elektrostatycznego usuwania oleju. Zasada działania polega na wprowadzeniu spalin w pole elektryczne wysokiego napięcia, które powoduje naładowanie kropelek oleju w spalinach. Naładowane kropelki oleju przemieszczają się w kierunku bieguna odpylającego pod wpływem siły pola elektrycznego i osadzają się, usuwając w ten sposób kropelki oleju ze spalin. Elektrostatyczne usuwanie oleju charakteryzuje się wysoką wydajnością oczyszczania, małymi stratami rezystancji i dużym zakresem oczyszczania gazu.

(3) Urządzenie biofiltracyjne
Filtracja biologiczna to bezpieczna, niezawodna i przyjazna dla środowiska metoda oczyszczania, której zasada polega na zbieraniu gazów odlotowych z różnych źródeł zanieczyszczeń i przesyłaniu ich centralnie do biofiltra. Po nawilżeniu i odpyleniu gazów odlotowych, przechodzą one przez wilgotną, porowatą i aktywną warstwę wypełniacza mikrobiologicznego. Najpierw wypełniacz i biofilm adsorbują zanieczyszczenia, a następnie wyspecjalizowane mikroorganizmy osadzone wewnątrz i na zewnątrz wypełniacza absorbują i degradują zanieczyszczenia, rozkładając je na CO₂, H₂O, SO₂, NO₂ i inne nietoksyczne i nieszkodliwe proste substancje nieorganiczne, SO₂, NO₂ i inne nietoksyczne i nieszkodliwe proste substancje nieorganiczne.
Niska zawartość lotnych związków organicznych (LZO) to nie tylko ochrona zdrowia pracowników, ale także jedno z kryteriów dobrej fabryki.
„Zielona woda i zielona góra to srebrna góra złota” – wierzę, że wraz ze wzrostem świadomości na temat ochrony środowiska przemysł tworzyw sztucznych modyfikowanych będzie nadal przechodził na zieloną energię.