ექსტრუზიის მანქანა: როგორ ოპტიმიზაცია გავუკეთოთ VOC-ების ემისია პლასტმასის ინდუსტრიაში?

მოდიფიცირებული პლასტმასის ექსტრუზიის მანქანა

ინდუსტრიალიზაციამ ადამიანური საზოგადოება წინ წაიყვანა და სანამ ჩვენ მის მიერ მოტანილი დივიდენდებით ვტკბებოდით, 1952 წელს ლონდონის სმოგის ინციდენტმა რეალობაში დაგვაბრუნა.
დროთა განმავლობაში, მომხმარებლები, მუშები და პოლიტიკოსები სულ უფრო და უფრო...
ინფორმირებულია სამრეწველო ნარჩენების აირების შესახებ.

ახალი პოლიტიკის დანერგვამ ასევე აიძულა მოდიფიცირებული პლასტმასის ინდუსტრია გარემოს დაცვაზე გადასულიყო.
მაგრამ როგორ შეგვიძლია ეფექტურად ოპტიმიზაცია გავუკეთოთ VOC-ების ემისიას მოდიფიცირებულ პლასტმასის ინდუსტრიაში?
ახლა კი, მიჰყევით ჩემს ნაბიჯებს, რათა განვიხილოთ ინდუსტრიაში VOC-ების დამუშავების ძირითადი მეთოდები, ასევე ბიოლოგიური პროცესები.

PP/PE/PVC პლასტმასის ექსტრუზიის ხაზი: VOC-ების ემისიის ანალიზი

VOC-ები ძირითადად წარმოიქმნება ექსტრუდერის დნობისა და გაგრილების პროცესში, თანაშერევის მოდიფიკაციის პროცესში, ხოლო დაბინძურების ძირითადი ადგილი ექსტრუდერის შტამპის თავის მახლობლად მდებარეობს. მოდიფიკაციის პროცესში წარმოქმნილი ნარჩენი აირის შემადგენლობა განსხვავებულია სხვადასხვა საბაზისო მასალისთვის.
პოლიეთილენის(PE) წარმოების გამონაბოლქვში დომინირებს მყარი ნაწილაკები (კვამლი), ნახშირწყალბადები და მძიმე ნახშირწყალბადები (ნავთობი);
პოლიპროპილენი(PP) წარმოების გამონაბოლქვში დომინირებს არამეთანური მთლიანი ნახშირწყალბადები, მძიმე ნახშირწყალბადები, პროპილენი, ფორმალდეჰიდი, აკრილის მჟავა, აცეტალდეჰიდი და აცეტონი;
Პონივინის ქლორიდი(PVC) წარმოების გამონაბოლქვში დომინირებს მეთილენქლორიდი;
პოლისტიროლის (HIPS) და ABS წარმოების გამონაბოლქვ აირებში სხვადასხვა დამაბინძურებლის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია (ტემპერატურა ასევე დიდ გავლენას ახდენს წარმოების პროცესში წარმოქმნილი გამონაბოლქვი აირების ტიპსა და საერთო რაოდენობაზე). ერთ-ერთ კვლევაში აღნიშნულია, რომ პოლიპროპილენის ჰომოპოლიმერის დამუშავებისას, შესაბამისად 205°C და 319°C წარმოების ტემპერატურებით, ეს უკანასკნელი წარმოქმნის რვაჯერ მეტ არამეთანურ ნახშირწყალბადებს, ვიდრე 205°C-ზე, 7.4-ჯერ მეტ მძიმე ნახშირწყალბადებს და 66.2-ჯერ მეტ პროპილენს, ვიდრე პირველი.

ნარჩენი აირების დამუშავების საერთო პროცესები

1. გამოიყენეთ ფისი დაბალი მონომერული ნარჩენებით
შეძლებისდაგვარად, აირჩიეთ ფისი ნარჩენი მონომერების შედარებით დაბალი შემცველობით. მაგალითად, სამედიცინო PVC ფისში VC მონომერის შემცველობა ძალიან დაბალია და VC შემცველობამ შეიძლება მიაღწიოს 1 ppm-ს (მგ/კგ) (ნორმალური მნიშვნელობაა 5); ავტომობილის ინტერიერის პანელებში გამოყენებული PP-ისთვის აუცილებლად აირჩიეთ ფისი მცირე მოლეკულური აქროლადი ნივთიერებების დაბალი შემცველობით.
2. უფრო მაღალი მოლეკულური წონის დანამატების გამოყენება
შეძლებისდაგვარად, გამოიყენეთ მაღალი მოლეკულური წონის დანამატები, სასურველია პოლიმერული დანამატები, რათა დარწმუნდეთ, რომ ისინი არ აორთქლდებიან დამუშავების ტემპერატურაზე, ასევე გარე მიგრაციაზე.
(1) თუ შემაერთებელი აგენტი შეიცვალა თავსებადობით, კერძოდ, როგორიცაა დამყნობილი პოლიმერი ან დამყნობილი პოლიმერი, მაგრამ მალეინის ანჰიდრიდის დამყნობილ ნაწილს გარკვეული სუნი აქვს.
(2) პოლიპენტაერითრიტოლის სტეარატის (PETS) და ა.შ. შემცველი საპოხი მასალა; 5000-ზე მეტი მოლეკულური წონის პოლიეთილენის ცვილი (PE-WAX) დისპერსიული შერჩევის საშუალება.
(3) ცეცხლგამძლე საშუალებების მაქსიმალურად გამოყენება შესაძლებელია პოლიმერის ტიპის, კერძოდ, როგორიცაა ბრომირებული პოლისტიროლი, ბრომირებული ეპოქსიდური ფისი და ა.შ.
3. ადსორბენტის დამატება
ეს ეხება ადსორბენტების გამოყენებას ფისოვან მატრიცაში ნარჩენი ორგანული მცირე მოლეკულების დასაჭერად ან ადსორბციისთვის, რათა მიღწეულ იქნას VOC შემცველობის კონტროლის მოთხოვნა. ადსორბციის მეთოდი იყოფა ორ კატეგორიად: ქიმიური რეაქციის ადსორბცია და ფიზიკური ადსორბცია. ფიზიკური ადსორბციის გავრცელებული მასალებია ფოროვანი მასალები, როგორიცაა: ცეოლიტი, გააქტიურებული ნახშირბადი, მოლეკულური საცერი, დიატომიტი და ა.შ.
ქიმიური რეაქციის ადსორბცია არის მასალებიდან VOC-ების მოცილების მეთოდი დანამატების დამატებით, რომლებიც რეაგირებენ VOC-ებთან უფრო დიდი ფარდობითი მოლეკულური მასის მქონე ნაერთის წარმოსაქმნელად, რომელიც არ აქროლებს გამოყენების ნორმალურ პირობებში (მაგ., 100°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე) ან უფრო აქროლადი აირის წარმოქმნით.
4. დამუშავების პირობების კონტროლი
(1) დაბალი ტემპერატურის წარმოება: პროდუქტების სრული პლასტიზაციის უზრუნველყოფის წინაპირობის გათვალისწინებით, დამუშავების ტემპერატურა უფრო დაბალია, რაც ამცირებს მცირე მოლეკულური დაშლის ნივთიერებების წარმოქმნას.
(2) მრავალსაფეხურიანი ევაკუაცია: ევაკუაციის რაოდენობის გაზრდა, რომელმაც შეიძლება მიაღწიოს 3 ან თუნდაც 4 ეტაპს, დროთა განმავლობაში წარმოქმნილი მცირე მოლეკულური აქროლადი ნივთიერებების მოსაშორებლად.

5. ორგანული გამხსნელების ბაზაზე დამზადებული მასალების გამოყენების შემცირება
(1) წყალზე დამზადებული საფარი: წყალი გამოიყენება დისპერსიულ საშუალებად ორგანული აქროლადი გამხსნელების ნაცვლად, ამჟამინდელი ტექნოლოგია მაინც საჭიროებს დაახლოებით 20% ეთერისა და სპირტის გამხსნელების შემცველობას, შეიძლება ჩაითვალოს მხოლოდ დაბალი VOC შემცველობის საფარად და არა VOC-ისგან თავისუფალ საფარად.
(2) მყარი ფხვნილის საფარი: ორგანული გამხსნელის გარეშე, VOC-ის ნულოვანი გამოყოფა.
(3) სინათლისადმი მდგრადი საფარი: აპკის წარმომქმნელი მასალები სინათლისადმი მდგრადი რეაქციის ჩამოსხმას ეფუძნება, რაც ამცირებს ორგანული გამხსნელების გამოყენებას, თუმცა ხშირად საჭიროა ორგანული გამხსნელების დაახლოებით 30%-ის შემცველობა.
(4) წყალზე დამზადებული წებოვანი და წყალზე დამზადებული გამხსნელი აგენტები: ამჟამად ხელმისაწვდომია ორგანული გამხსნელის დაბალი შემცველობის მქონე პროდუქტები.
6. მაღალი ტემპერატურის მშრალი ორთქლზე მომზადება
მას შემდეგ, რაც პლასტმასის მატრიცა ორხრახნიან ექსტრუდერსა და პელეტიზატორში გაივლის, ის გადაიტანება VOC დამუშავების სისტემაში, სადაც თბება 80-120°C-ზე, რათა პლასტმასის ნაწილაკების მიერ ადსორბირებული VOC ნივთიერებები (ბენზოლი, ტოლუოლი, ეთილბენზოლი და სხვა ნახშირწყალბადური ნივთიერებები) მშრალი ორთქლით დამუშავდეს რაც შეიძლება სუფთად. მშრალი ორთქლით დამუშავების დრო დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რომელიც მაღალია და ნაკლები, ჩვეულებრივ დაახლოებით 3 საათი. ამჟამად, დიდი მოდიფიკაციის საწარმოები ძირითადად ამ მეთოდს იყენებენ.

ბიოლოგიური ნარჩენების გაზის დამუშავების პროცესი

ბიოლოგიური მიდგომა შესაძლებელია ორი მიზეზის გამო:
① გამონაბოლქვი აირის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია და შერჩეული სუნის კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად მცირდება მას შემდეგ, რაც ბიოლოგიური მეთოდით გამონაბოლქვი აირიდან მოშორებულია მაღალი ბიოდეგრადირებადი დამაბინძურებლები, რათა დაკმაყოფილდეს ემისიის სტანდარტი;
② მოკლეჯაჭვიანი ნახშირწყალბადების და მეთილენქლორიდის მცირე რაოდენობა შეიწოვება შემავსებელში არსებული ისეთი მასალებით, როგორიცაა ბამბუკის ნახშირი და შესაძლოა ნაწილობრივ ან მთლიანად ნელა დაშლილი იყოს მიკროორგანიზმების მიერ.

გამონაბოლქვი აირების შეგროვება → შესასხურებელი კოშკი → ელექტროსტატიკური ცხიმის მოცილება → ვენტილატორი → ბიოლოგიური ფილტრაცია / გააქტიურებული ნახშირბადი → სტანდარტული გამონაბოლქვის დაკმაყოფილება

ორგანული ნარჩენი აირის შეგროვების სისტემის მიერ შეგროვების შემდეგ, ის შედის სკრაბერის კოშკში და ნარჩენი აირის ტემპერატურა მცირდება წყლის ცირკულაციის შესხურებით, ხოლო ნარჩენ აირში არსებული ნაწილაკების და მაღალი დუღილის წერტილის დამაბინძურებლების (მაგალითად, მძიმე ნახშირწყალბადების) უმეტესობა იხსნება. სკრაბერის კოშკიდან გამოსვლის შემდეგ, ნარჩენი აირი შედის ელექტროსტატიკური ზეთის მოცილების მოწყობილობაში, რომელიც შემდგომში აშორებს ნარჩენ აირში არსებულ ნაწილაკებს და მძიმე ნახშირწყალბადებს (ზეთს) და ქმნის პირობებს შემდგომი პროცესისთვის.
შემდეგ გამონაბოლქვი აირი იგზავნება ბიოლოგიურ ერთეულში, სადაც წინასწარი გარეცხვის ავზის, შემდგომი გაგრილების და დატენიანების შემდეგ ის შედის ბიოფილტრში და გადის დასველებულ, ფოროვან და აქტიური მიკრობებით სავსე ფილტრის ფენას, სადაც ფენაში არსებული მიკროორგანიზმები შთანთქავენ, შთანთქავენ და შლიან ორგანულ გამონაბოლქვ აირში არსებულ დამაბინძურებლებს, შლიან მათ ნახშირორჟანგად, წყლად და სხვა არაორგანულ ნივთიერებებად.
(1) გამაგრილებელი კოშკი
შესხურების პროცესის მთავარი მიზანია, ერთი მხრივ, გამონაბოლქვი აირის ტემპერატურის შემცირება ისე, რომ აირის ტემპერატურა აკმაყოფილებდეს ბიოლოგიური დამუშავების შესასვლელ მოთხოვნებს; მეორე მხრივ, ტემპერატურის კლებასთან ერთად, აირისებრ ფაზაში არსებული მძიმე ნახშირწყალბადების, აკრილის მჟავას, აცეტონის, მეთილენქლორიდის და სხვა ნივთიერებების უმეტესობა გარდაიქმნება თხევად ფორმაში, რითაც მცირდება დაბინძურების დატვირთვა.



(2) ელექტროსტატიკური ზეთის მოსაშორებელი მოწყობილობა
შესასხურებელი კოშკიდან გამონაბოლქვი აირიდან ნავთობისგან დაცლის ერთეულში მოხვედრამდე მაქსიმალურად უნდა მოიშოროს ტენიანობა. ზეთის მოცილების პროცესი ძირითადად გამონაბოლქვ აირში ნარჩენ ზეთის წვეთებს აშორებს, ძირითადად ელექტროსტატიკური ზეთის მოცილების გამოყენებით. მუშაობის პრინციპი გულისხმობს, რომ გამონაბოლქვი აირი შედის მაღალი ძაბვის ელექტრულ ველში, რაც იწვევს გამონაბოლქვ აირში ზეთის წვეთების დამუხტვას. დამუხტული ზეთის წვეთები ელექტრული ველის ძალის ზემოქმედებით მტვრის შემგროვებელი პოლუსისკენ მოძრაობენ და ილექებიან, რითაც გამონაბოლქვი აირიდან ზეთის წვეთებს აშორებს. ელექტროსტატიკური ზეთის მოცილების უპირატესობებს შორისაა მაღალი გაწმენდის ეფექტურობა, მცირე წინააღმდეგობის დანაკარგები და გაზის დამუშავების დიდი დიაპაზონი.

(3) ბიოფილტრაციის მოწყობილობა
ბიოლოგიური ფილტრაცია უსაფრთხო, საიმედო და ეკოლოგიურად სუფთა დამუშავების მეთოდია, რომლის პრინციპია სხვადასხვა დაბინძურების წყაროდან გამონაბოლქვი აირის შეგროვება და ცენტრალიზებულად ბიოფილტრში გაგზავნა. გამონაბოლქვი აირის დატენიანებისა და მტვრისგან გაწმენდის შემდეგ, ის გადის სველ, ფოროვან და აქტიურ მიკრობულ შემავსებელ ფენას, პირველ რიგში, შემავსებელი და ბიოფილმი შთანთქავს დამაბინძურებლებს, შემდეგ შემავსებლის შიგნით და გარეთ მდებარე სპეციალიზებული მიკროორგანიზმები შთანთქავენ და შლიან დამაბინძურებლებს, შლიან დამაბინძურებლებს CO2, H2O, SO4, NO და სხვა არატოქსიკურ და უვნებელ მარტივ არაორგანულ ნივთიერებებად, SO42-, NO3- და სხვა არატოქსიკურ და უვნებელ მარტივ არაორგანულ ნივთიერებებად.
დაბალი VOC-ები არა მხოლოდ მუშათა ჯანმრთელობის დაცვას წარმოადგენს, არამედ კარგი ქარხნის ერთ-ერთ კრიტერიუმსაც წარმოადგენს.
„მწვანე წყალი და მწვანე მთა ოქროს ვერცხლის მთაა“, გარემოს დაცვის შესახებ მზარდი ცნობიერების ამაღლებასთან ერთად, მე მჯერა, რომ მოდიფიცირებული პლასტმასის ინდუსტრია გააგრძელებს მწვანეზე გადასვლას.