Zrealizowane Projekty

O nas

Nasze Technologie

Usługi

Kontakt

Utylizacja PP i PE - Destylarki

Polipropylen (PP) i Polietylen (PE)

Tworzywa sztuczne to duża rodzina materiałów pochodzenia organicznego, które przyczyniają się do racjonalnego i zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych. Tworzywa produkuje się z surowców takich jak celuloza, węgiel, gaz ziemny, sól i oczywiście ropa naftowa. Do produkcji wszystkich tworzyw sztucznych zużywa się od 4 do 6% produkcji ropy naftowej.

Tworzywa są mistrzami ochrony żywności i innych towarów, zapobiegając stratom i zniszczeniom. Dzięki swoim unikatowym właściwościom tworzywa są wykorzystywane w bardzo wielu zastosowaniach: opakowaniach, budownictwie, motoryzacji i przemyśle lotniczym, przemyśle E&E, rolnictwie, sporcie i wypoczynku, wyrobach medycznych. 

W 2015 roku zapotrzebowanie na tworzywa sztuczne w Europie wyniosło 49 mln ton, przy czym blisko połowa bo aż 23 mln ton to Polietylen (PE) i Polipropylen (PP). 

Jak widać z przedstawionych powyżej danych największą grupę wytwarzanych tworzyw stanowią Polietylen i Polipropylen. Natomiast produkty wytwarzane z Polipropylenu i Polietylenu to głównie jednorazowe opakowania do żywności, torby na zakupy, owijaki do słodyczy itp. a więc te produkty, których cykl życia jest stosunkowo krótki w związku z czym bardzo szybko stają się odpadem. Jeśli odpady tworzyw sztucznych nie zostaną odpowiednio zagospodarowane, mogą trafić – przypadkowo lub nie – jako śmieć do środowiska i dalej do rzek, mórz i oceanów, niekorzystnie wpływając na przyrodę, rybołówstwo i turystykę.

 

Dzięki swoim niezwykłym właściwościom tworzywa sztuczne są niezbędne w wielu zastosowaniach i często to co niemożliwe czynią możliwym. Jednak, aby można było w pełni wykorzystać wszystkie możliwości, jakie oferują tworzywa sztuczne, po zakończeniu cyklu życia wyrobów należy odpowiednio zarządzać odpadami tworzyw sztucznych. Tworzywa sztuczne są po prostu zbyt cenne, by się marnowały i aby je wyrzucać. Żadne śmieci i pod żadnym pozorem, nie powinny trafiać do środowiska.

Wiele grup rodzajowych odpadów przemysłowych i znaczna część odpadów komunalnych to odpady organiczne - zbudowane głównie z węglowodorów. Dla każdej grupy rodzajowej odpadów organicznych można też wyznaczyć wartość opałową. O wartości opałowej tych odpadów decyduje zawartość węgla organicznego, wodoru i tlenu w strukturach substancji organicznych (tab. 1).

Odpadowe substancje organiczne nie są jednak paliwami ani w sensie energetycznym, ani w sensie ekologicznym. Poddane jednak procesom termokatalitycznej transformacji, czyli suchej destylacji, przekształcają się na drodze depolimeryzacji do prostszych związków chemicznych o postaci stałych, ciekłych lub/i gazowych paliw ekologicznych. W szczególności dotyczy to odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych (polietylen, polipropylen) transformujących się do paliw ciekłych benzynowych lub/i oleju opałowego lub napędowego. Oba rodzaje paliw można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej w agregatach prądotwórczych.

 

Tabela 1

 

 

Nazwa

 

Skład  pierwiastkowy  (% wag.)

 

Wartość opałowa

 

C

H

O

Inne

MJ/kg

Węgiel

80 - 85

4 – 6

-

15 - 20

28

Opony samochodowe

75

6

-

19

30 - 33

Frakcja organiczna

odpadów komunalnych

54

6

38

2

1,4 - 3,5

Polietylen PE

85,6

14,4

-

-

43

Polipropylen PP

85,6

14,4

-

-

44

Polistyren PS

92,3

7,7

-

-

40

PET

74,9

5,0

20

0,1

31

PCV

38,4

4,8

-

56,8

18

Poliacetylen

92,3

7,7

-

-

45

Drewno

50,0

6,0

44,0

-

18

Technologie transformacji odpadów z tworzyw sztucznych poliolefinowych na olej opałowy została opracowana w celu ekologicznego i bezpiecznego zagospodarowania tej grupy odpadów komunalnych i poprodukcyjnych. Surowcami do procesu transformacji są np. zniszczone folie rolnicze, które utraciły już wytrzymałość mechaniczną pod wpływem degradacji następującej pod wpływem ultrafioletowego promieniowania słonecznego, zużyte opakowania, pojemniki, kanistry, pudełka, itp. Dobrym surowcem do procesu transformacji są inne poliolefinowe surowce wtórne, które nie nadają się do recyklingu, tj. bezpośrednio przeformowania z powodu nieodwracalnych zmian, jakie w nich zaszły oraz z powodu trudności ich rozselekcjonowania na poszczególne asortymenty (np. polietylen dużej i małej gęstości, polipropylen ataktyczny i izotaktyczny, polistyren, metakrylan metylu i polimetakrylan metylu).

 

Technologia wytwarzania syntetycznego oleju opałowego jest procesem termicznym prowadzonym w temperaturach 400 oC. W tej temperaturze dochodzi do termicznej depolimeryzacji długich łańcuchów polimerowych PE (polietylenu) i PP (polipropylenu). W ciele stałym łańcuchy te zawierają od 20 000 do 30 000 monomerów – CH2 - , natomiast po procesie depolimeryzacji otrzymuje się wiele łańcuchów polimerowych krótszych zawierających od kliku monomerów (czysty gaz pirolityczny (metan, etan, propan i ich pochodne) do kilkunastu monomerów w łańcuchu (benzyna syntetyczna, olej syntetyczny) aż do kilkudziesięciu (parafina, asfalt).

W tej technologii powstaje wagowo:

  • 80% wagowo benzyna syntetyczna + olej syntetyczny czyste ekologicznie, gdyż poza atomami C i H2 nie ma w budowie tych  związków chemicznych innych atomów,
  • 10% to jest gaz energetyczny, który jest wykorzystany w instalacji,
  • 8% to jest pylisty węgiel pirolityczny nie zawierający metali, siarki i minerałów, bo w tworzywie tych związków po prostu nie  ma w    wyrobach wykonanych z PP i PE ,
  •  2% to straty technologiczne.

 

 

Otrzymany produkt można zaliczyć do grupy ekologicznych olejów opałowych i/lub napędowych. Podobnie jak surowiec wejściowy, nie zawiera on bowiem ani siarki, ani chloru. Tak więc również i w spalinach oleju nie są obecne związki tych pierwiastków. Skład pierwiastkowy syntezowego ekologicznego oleju opałowego jest w przybliżeniu następujący:

- węgiel C : 86%,

- wodór H : 14%.

Gazowe produkty spalania oleju opałowego zawierają substancje organiczne tworzące różne gazowe frakcje:

- zawartość frakcji alifatycznej 63,1%

- zawartość frakcji aromatycznej 25,6%

- zawartość frakcji polarnej 11,3%

Procesowi termokatalitycznej transformacji do postaci oleju opałowego podlegają nie tylko tworzywa sztuczne poliolefinowe, lecz także przepracowane oleje silnikowe i zawiesiny uzyskane w procesie pirolizy zużytych opon samochodowych. W każdym z tych przypadków wyniki badań otrzymanych olejów, wykonane przez Laboratorium Główne CPN w latach 1996 i 1997, były następujące :

 

Wyszczególnienie

Poliolefiny

Zużyte opony

Przepracowany   olej silnikowy

Gęstość przy 20°C g/ml

0,785

0,830

0,812

Barwa

żółta

c-brązowa

Brązowa

Przezroczystość

klarowny

klarowany

Klarowny

50% dest. do st. C

186

230

 

do 250°C dest. %

73

61

45

do 350°C dest. %

 

95

87

Temperatura krzepnięcia

-18

-13

-12

Zawar. zanieczyszcz. mechan.

0,005%

brak

Brak

Zawartość wody w ppm

438

560

440

Zawartość siarki w %

0,007

0,283

0,289

Wartość opałowa kJ/kg

42 900

42 500

42 300

Temperatura z. filtra w st. C

-14

-10

-9

Indeks cetanowy

46,0

42,5

56,2

Lepkość w 20°C w cst.

1,37

2,36

2,65

Temperatura zapłonu M.P. w st. C

20

20

20

Proces termokatalitycznej transformacji złożonych polimerów węglowodorowych w węglowodory proste przebiega płynnie, a parametry fizyko-chemiczne uzyskanego produktu zależne są od sposobu prowadzenia procesu: wysokości temperatury, szybkości jej narastania, proporcji wagowych pomiędzy masą katalizatora i masą surowca, itd.

 

Dzięki oryginalnej konstrukcji destylarek można z nich otrzymywać programowaną liczbę frakcji. Poniżej przykładowe osiem frakcji syntetycznego paliwa uzyskanego z odpadowych tworzyw sztucznych poliolefinowych.

 

 

Widok przykładowych próbek ośmiu frakcji produktu pracy destylarki; oznaczenia:

 

 

  1. próbka frakcji benzyny lekkiej
  2. próbka frakcji benzyny
  3. próbka frakcji benzyny ciężkiej
  4. próbka frakcji oleju lekkiego
  5. próbka frakcji olejowej
  6. próbka frakcji oleju ciężkiego
  7. próbka frakcji parafiny miękkiej
  8. próbka frakcji parafiny stałej

W najprostszym zastosowaniu w miejsce wybranych frakcji stosuje się frakcje zmieszane. Frakcje zmieszane paliw syntetycznych wytwarzano w destylarkach także z innych odpadowych substancji węglowodorowych takich jak :

  • przepracowane oleje motorowe,
  • oleje pirolityczne uzyskane z pirolizy opon samochodowych,
  • gliceryna techniczna będąca odpadem przy produkcji biodiesla z rzepaku.

W poniższej tabeli zestawiono parametry paliwowe dostępnych na rynku paliw normowych (kolumny (1), (2) i (3)) tabeli z parametrami paliwowymi syntetycznych paliw uzyskanych z odpadowych substancji węglowodorowych (kolumny (4), (5), (6) i (7)) tabeli. Analiza parametrów zawartych w tabeli ukazuje dużą zbieżność podstawowych właściwości paliwowych paliw normowych i paliw syntetycznych otrzymanych z różnych grup rodzajowych odpadów.

 

TABELA PARAMETRÓW OLEJÓW SYNTETYCZNYCH NA TLE PARAMETRÓW OLEJÓW NORMOWYCH

 

 

Wyszczególnienie

Normowy olej

opałowy

„ekoterm”

    (1)              

Normowy olej

opałowy

„ekoglin”

(2)

Normowy olej   (3)

napędowy

lekki DP

Olej z prze-

pracowanych

olej.  samoch.

(4)

Olej z oleju

popirolityczn.

opon samoch.

(5)

Olej z tworzyw

sztucznych

poliolefin.

(6)

Olej z

biogliceryny

„glicer”

(7)

Gęstość przy 20°C g/ml, nw

0,880

0,870

0,810 – 0,870

0,812 – 0,840

0,830

0,785 – 0,850

0,8744

Barwa

 

 

 

brązowa

ciemnobrązowa

żółta,  1,0 – 2,0

ciemnobrązowa

Przezroczystość

klarowny

klarowany

klarowny

klarowny

klarowny

 

 

50% dest. do st. 0 C , nw

---

---

290

---

230

pocz. 46 -54 0C

pocz. 72 0C

do 250 0C dest. %, nw

65

---

---

45

61

 

19

do 350 0C dest. %, nm

80

85

90

87

95

74 -89

76

Temperatura krzepnięcia, nw

0 lato, -20 zima

-5 lato, -15 zima

0

-30

-13

+3 ---   -18

+6 temp. płyn.

Zanieczyszcz. mechan w %.,nw

0,05

0,05

brak

brak

brak

0,005

 

Zawartość wody w %, nw

0,1

0,1

brak

440 ppm

560 ppm

438 ppm

 

Zawartość siarki w %, nw

0,3

0,3

0,3

0,289

0,283

0,007

39 ppm

Pozostałość po koksow.  %, nw

0,2

0,2

0,2

0,06

---

brak

 

Pozostałość po spopiel.  %, nw

0,1

---

0,01

0,006

---

brak

 

Odczyn wyciągu wodnego

obojętny

obojętny

obojętny

---

---

---

 

Wartość opałowa kJ/kg

41 500

41 500

42 300

42 300

42 500

42 900

40 600

Indeks cetanowy, nm

nie normuje się

nie normuje się

45

56,2

42,5

46

 

Lepkość kinemat. w 20 0 C w cst.

4,0 – 8,0

4,0 – 8,0

---

7,90

2,36

1,37 – 4,80

 

Lepkość kinemat. w 40 0C w cst.

---

---

1,7 – 4,7

4,53

---

1,45 – 2,49

6,29

Temperatura zapłonu w  0C , nm

56

50

45

60

20

0 - 20

32

Temp.zamarzania filtra w 0C , nw

nie normuje się

nie normuje się

-12

-9

-10

0 ---  -14

-19

Widok Projektu Destylarki wykonany w programie do modelowania 3D

Generacje Destylarek:

I Generacja

IV Generacja

VII Generacja

X Generacja 

II Generacja

V Generacja

VIII Generacja

XI Generacja  

III Generacja

VI Generacja

IX Generacja

XII Generacja

XIII Generacja

XIV Generacja