Extruzní stroj: Jak optimalizovat emise těkavých organických sloučenin (VOC) v plastikářském průmyslu?

Modifikovaný stroj na vytlačování plastů

Industrializace posunula lidskou společnost vpřed a zatímco jsme si užívali jejích výhod, londýnský smogový incident z roku 1952 nás vrátil do reality.
Postupem času se spotřebitelé, pracující a politici stávají stále více
vědom si průmyslových odpadních plynů.

Zavedení nových politik také podnítilo průmysl modifikovaných plastů k přechodu na ochranu životního prostředí.
Ale jak můžeme efektivně optimalizovat emise těkavých organických sloučenin (VOC) v průmyslu modifikovaných plastů?
Nyní se podívejte na mé kroky a podívejte se na běžné metody čištění těkavých organických sloučenin v tomto odvětví a také na biologické procesy.

Linka na extruzi plastů PP/PE/PVC: Analýza emisí těkavých organických sloučenin (VOC)

VOC vznikají hlavně v procesu tavení a chlazení extruderu v procesu modifikace mícháním a hlavním místem vzniku znečištění je blízko hlavy extruderu. Složení odpadního plynu vznikajícího v procesu modifikace se liší pro různé základní materiály.
polyethylen(PE) výfukové plyny z výroby jsou tvořeny převážně pevnými částicemi (kouř), uhlovodíky a těžkými uhlovodíky (ropa);
polypropylenVýfukové plyny z výroby (PP) jsou tvořeny převážně nemetanovými celkovými uhlovodíky, těžkými uhlovodíky, propylenem, formaldehydem, kyselinou akrylovou, acetaldehydem a acetonem;
Polyvinyl chlorid(PVC) výfukové plyny jsou dominovány methylenchloridem;
Koncentrace různých znečišťujících látek ve výfukových plynech z výroby polystyrenu (HIPS) a ABS jsou velmi nízké (teplota má také velký vliv na typ a celkové množství výfukových plynů produkovaných během výrobního procesu). Jedna studie uvádí, že při zpracování homopolymeru polypropylenu s výrobními teplotami 205 °C a 319 °C produkoval druhý z nich osmkrát více celkových nemetanových uhlovodíků než při 205 °C, přičemž těžkých uhlovodíků bylo 7.4krát více a propylenu 66.2krát více než první z nich.

Běžné procesy čištění odpadních plynů

1. Použijte pryskyřici s nízkým obsahem monomerních zbytků
Pokud je to možné, zvolte pryskyřici s relativně nízkým obsahem zbytkových monomerů. Například obsah monomeru VC v lékařské PVC pryskyřici je velmi nízký a obsah VC může dosáhnout 1 ppm (mg/kg) (normální hodnota je 5); u PP používaného v interiérových panelech automobilů zvolte pryskyřici s nízkým obsahem nízkomolekulárních těkavých látek.
2. Použití přísad s vyšší molekulovou hmotností
Pokud je to možné, používejte přísady s vysokou molekulovou hmotností, nejlépe polymerní přísady, aby se zajistilo, že se při teplotě zpracování netěkají a nedochází k jejich vnější migraci.
(1) Pokud se vazebné činidlo změní na kompatibilizační činidlo, konkrétně na roubovaný polymer nebo roubovaný polymer, ale roubovaná část maleinového anhydridu má určitý zápach.
(2) Lubrikant s polypentaerythritolstearátem (PETS) atd.; disperzní činidlo s výběrem polyethylenového vosku s molekulovou hmotností vyšší než 5000 (PE-WAX).
(3) Pokud možno použít polymerní zpomalovač hoření, konkrétně bromovaný polystyren, bromovaná epoxidová pryskyřice atd.
3. Přidání adsorbentu
Znamená to použití adsorbentů k zachycení nebo adsorpci zbytkových organických malých molekul v pryskyřičné matrici za účelem dosažení požadavku na kontrolu obsahu těkavých organických látek. Adsorpční metody se dělí do dvou kategorií: adsorpce chemickou reakcí a fyzikální adsorpce. Běžné materiály pro fyzikální adsorpci jsou porézní materiály, jako například: zeolit, aktivní uhlí, molekulární síto, diatomit atd.
Chemická reakční adsorpce je metoda eliminace těkavých organických sloučenin (VOC) z materiálů přidáním přísad, které reagují s VOC za vzniku sloučeniny s větší relativní molekulovou hmotností, která se za normálních podmínek použití (např. pod 100 °C) netěká, nebo produkcí těkavějšího plynu.
4. Kontrola podmínek zpracování
(1) Nízkoteplotní výroba: Za předpokladu zajištění úplné plastifikace produktů je teplota zpracování nižší, čímž se snižuje tvorba nízkomolekulárních látek rozkladných při rozkladu.
(2) Vícestupňová evakuace: zvýšení počtu evakuací, které mohou dosáhnout 3 nebo dokonce 4 stupňů, aby se odstranily těkavé látky s malými molekulami, které vznikají v průběhu času.

5. Snižte používání materiálů na bázi organických rozpouštědel
(1) Nátěry na vodní bázi: voda jako disperzní médium místo organických těkavých rozpouštědel, současná technologie stále vyžaduje obsah asi 20 % etherových a alkoholových rozpouštědel, lze je považovat pouze za nátěry s nízkým obsahem VOC, nikoli za nátěry bez VOC.
(2) Pevný práškový nátěr: bez organických rozpouštědel, nulové emise těkavých organických látek.
(3) světlem vytvrzující povlaky: filmotvorné materiály se spoléhají na reakční formování vytvrzující světlem, mohou snížit použití organických rozpouštědel, ale často musí obsahovat asi 30 % organických rozpouštědel.
(4) Lepidla na vodní bázi a separační prostředky na vodní bázi: v současné době jsou k dispozici produkty s nízkým obsahem organických rozpouštědel.
6. Vysokoteplotní suché napařování
Poté, co plastová matrice projde dvoušnekovým extruderem a peletizérem, je transportována do systému čištění těkavých organických zlúčenín (VOC), kde se zahřívá na 80–120 °C, aby se těkavé organické zlúčeníny (VOC) (benzen, toluen, ethylbenzen a další uhlovodíkové látky) adsorbované plastovými částicemi co nejvíce vyčistily suchou párou. Doba suché páry závisí na teplotě, která je vysoká i nízká, obvykle kolem 3 hodin. V současné době tuto metodu používají hlavně velké modifikační podniky.

Proces biologického čištění odpadních plynů

Biologický přístup je proveditelný ze dvou důvodů:
① Koncentrace výfukových plynů je velmi nízká a koncentrace vybraného zápachu se výrazně sníží poté, co biologická metoda odstraní znečišťující látky s vysokou biologickou odbouratelností z výfukových plynů, čímž lze splnit emisní normu;
②Malé množství uhlovodíků s krátkým řetězcem a methylenchloridu bude adsorbováno materiály, jako je bambusové dřevěné uhlí v plnivu, a může být částečně nebo úplně pomalu rozloženo mikroorganismy.

Sběr výfukových plynů → rozprašovací věž → elektrostatické odmašťování → ventilátor → biologická filtrace / aktivní uhlí → splňuje emisní normy

Poté, co je organický odpadní plyn zachycen sběrným systémem, vstupuje do pračky odpadního plynu, kde se teplota odpadního plynu snižuje rozstřikováním cirkulující vody, přičemž se odstraňuje většina částic a znečišťujících látek s vysokým bodem varu (jako jsou těžké uhlovodíky) z odpadního plynu. Po výstupu z pračky odpadní plyn vstupuje do elektrostatického zařízení pro odstraňování oleje, které dále odstraňuje částice a těžké uhlovodíky (olej) z odpadního plynu a vytváří podmínky pro následný proces.
Výfukové plyny jsou poté odeslány do biologické jednotky, kde po předběžném proplachu, dalším ochlazení a zvlhčení vstupují do biofiltru a procházejí zvlhčenou, porézní a aktivní mikrobiální filtrační vrstvou, kde mikroorganismy ve vrstvě adsorbují, absorbují a degradují znečišťující látky v organických výfukových plynech a rozkládají je na oxid uhličitý, vodu a další anorganické látky.
(1) Chladicí věž
Hlavním účelem rozprašovacího procesu je jednak snížit teplotu odpadního plynu tak, aby teplota plynu splňovala vstupní požadavky biologického čištění; jednak se s klesající teplotou většina těžkých uhlovodíků, kyseliny akrylové, acetonu, methylenchloridu a dalších látek v plynné fázi přeměňuje na kapalnou formu, čímž se snižuje znečištění.



(2) Zařízení pro elektrostatické odstraňování oleje
Z výfukového plynu z rozprašovací věže je třeba před vstupem do odolejovací jednotky odstranit co nejvíce vlhkosti. Proces odstraňování oleje odstraňuje hlavně zbytkové olejové kapičky ve výfukových plynech, a to především elektrostatickým odstraňováním oleje. Princip práce spočívá v tom, že výfukový plyn je přiveden do elektrického pole vysokého napětí, které způsobuje nabití olejových kapiček ve výfukových plynech. Nabité olejové kapičky se pod silou elektrického pole pohybují směrem k pólu pro sběr prachu a usazují se, čímž se olejové kapičky odstraňují z výfukových plynů. Elektrostatické odstraňování oleje má výhody vysoké účinnosti čištění, malé ztráty odporu a velkého rozsahu zpracování plynu.

(3) Biofiltrační zařízení
Biologická filtrace je bezpečná, spolehlivá a ekologická metoda čištění, jejímž principem je shromažďování odpadních plynů z různých zdrojů znečištění a jejich centrální odesílání do biofiltru. Po zvlhčení a odprášení odpadní plyn prochází vrstvou mokré, porézní a aktivní mikrobiální výplně. Nejprve výplň a biofilm adsorbují znečišťující látky. Poté specializované mikroorganismy usazené uvnitř a vně výplně absorbují a degradují znečišťující látky, které rozkládají na CO2, H2O, SO4, NO a další netoxické a neškodné jednoduché anorganické látky, SO42, NO3 a další netoxické a neškodné jednoduché anorganické látky.
Nízké obsahy těkavých organických sloučenin nejsou jen ochranou zdraví pracovníků, ale také jedním z kritérií pro dobrou továrnu.
„Zelená voda a zelená hora jsou stříbrnou horou zlata“, s rostoucím povědomím o ochraně životního prostředí se domnívám, že průmysl modifikovaných plastů bude i nadále přecházet k zelené technologii.