Способ переработки вторичного сырья из полимерных материалов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности и может быть использовано в технологическом процессе и при изготовлении оборудования для переработки вторичного сырья полимерных материалов. Способ переработки вторичного сырья включает измельчение, отмывку с помощью промывочной жидкости, сушку, экструдирование и гранулирование перерабатываемого сырья. Отмывку измельченных материалов выполняют в три этапа. На первом этапе осуществляют замачивание, первичную промывку и разделение материалов по плотности путем флотации. На втором этапе осуществляют грубую очистку путем вторичной промывки и первичного отжатия. На третьем этапе осуществляют тонкую очистку путем вторичного отжатия. Устройство для отмывки вторичного сырья содержит флотационную камеру, камеры грубой и тонкой очистки и средство для отжатия сырья. При этом средство для отжатия сырья выполнено из двух последовательно установленных в камерах грубой и тонкой очистки перфорированных барабанов. Способ переработки вторичного сырья из полимерных материалов и устройство для отмывки вторичного сырья обеспечивают переработку широкого спектра полимеров в непрерывном режиме при автоматической отсортировке их по химическому составу. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Группа изобретений относится к перерабатывающей промышленности и может быть использована в технологическом процессе и при изготовлении оборудования для переработки пленочных и других видов отработанных изделий из полимерных материалов.

Известно, что научно-технический прогресс приводит к ускоренному накоплению вышедших из употребления различных изделий промышленного производства в виде пленок, посуды и других предметов из полимерного материала различного химического состава. Неконтролируемое накопление таких изделий создает серьезные экологические и другие проблемы.

Далеко не все полимерные материалы поддаются естественному разрушению. Искусственное разрушение, например сжиганием, зачастую приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее приемлемым методом решения проблемы с экологической точки зрения является восстановление или регенерация полимерных материалов в результате их промышленной переработки.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является известный способ переработки вторичного полимерного сырья, включающий последовательное выполнение операций отмывки неизмельченной пленки с помощью промывочной жидкости, измельчения, сушки, экструдирования и гранулирования перерабатываемого пленочного материала в виде полиэтилена низкой плотности (см., например, авторское свидетельство СССР №1446134, М. кл.⁴ С 08 J 11/04, опубл. 1988 г.).

Основным недостатком известного способа является узкая область его применения, так как он позволяет перерабатывать только один конкретный вид полимерного материала, а именно полиэтилен низкой плотности, который весьма трудоемок для отсортировки из общей массы отходов. Другим недостатком вышеуказанного известного способа является то, что операция по отмывке пленки до ее измельчения, проводимая за один этап, не может обеспечить качественную очистку исходного сырья и, следовательно, получение высококачественного конечного продукта.

Известно также устройство для отмывки, вторичного сырья из измельченных отходов полимерных материалов, включающее заполняемые промывочной жидкостью от распылителей камеры грубой и тонкой очистки, размещенный внутри камеры тонкой очистки активатор движения сырья, установленную на входе в камеру тонкой очистки приемную трубу, установленный в камере грубой очистки соосно с приемной трубой шнековый питатель и средство для отжатия вторичного сырья, выполненное в виде ротора с лопатками (см., например, авторское свидетельство СССР №1431872, М. кл.⁴ В 08 В 3/06, опубл. 1987 г.). Данное устройство является наиболее близким аналогом предлагаемого устройства по технической сущности и достигаемое результату.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание способа переработки вторичного сырья из полимерных материалов и устройства для осуществления одного из действий этого способа, которые обеспечивают переработку широкого спектра полимеров при автоматической отсортировке их по химическому составу и при повышенной степени очистки перерабатываемого сырья по сравнению с аналогичными известными техническими решениями.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки вторичного сырья из полимерных материалов, включающем измельчение, отмывку с помощью промывочной жидкости, сушку, экструдирование и гранулирование перерабатываемого сырья, отмывку последнего выполняют в три этапа, на первом из которых осуществляют замачивание, первичную промывку и разделение измельченных материалов по плотности с отбором материала, подлежащего последующей переработке, который транспортируют для грубой очистки на втором этапе посредством вторичной промывки отобранного материала и первичного отжатия, а на третьем этапе осуществляют тонкую очистку отобранного материала путем вторичного отжатия, причем разделение измельченных материалов осуществляют посредством флотации, а первичное и вторичное отжатие отобранного материала осуществляют с помощью перфорированных барабанов. В устройстве для отмывки вторичного сырья из измельченных отходов полимерных материалов, включающем камеры грубой и тонкой очистки сырья, размещенный внутри камеры тонкой очистки активатор движения сырья, установленную на входе в камеру тонкой очистки приемную трубу, установленный в камере грубой очистки соосно с приемной трубой шнековый питатель и средство для отжатия вторичного сырья, имеется флотационная камера, расположенная по ходу транспортирования сырья перед камерой грубой очистки и выполненная в виде сообщающихся между собой рабочей и накопительной секций, причем рабочая секция сообщена с камерой грубой очистки посредством трубопровода и в ней размещен перегружатель, расположенный на входе в трубопровод, при этом средство для отжатия вторичного сырья выполнено из двух перфорированных барабанов, один из которых неподвижно закреплен в камере грубой очистки с охватом шнекового питателя, а второй неподвижно закреплен в камере тонкой очистки с охватом выходного конца приемной трубы и активатора движения сырья.

Сущность изобретений, а также их преимущества по сравнению с известными аналогами станут более понятными и очевидными из нижеследующего описания примеров их осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображено устройство для осуществления одного из действий предложенного способа, а именно устройство для отмывки вторичного сырья из измельченных отходов полимерных материалов.

Вторичное сырье, пригодное для переработки согласно предложенное способу сортируют по видам полимерных материалов, а также по габаритам и форме бывших в употреблении изделий их этих материалов.

В рассматриваемом примере для переработки комплектуют двухкомпонентное вторичное сырье из отработанных пленочных материалов и бутылочных изделий из полиэтилена высокого давления и полистирола.

Отобранную смесь указанных материалов подвергают измельчению в роторном измельчителе до размера частиц исходного сырья около 3^х мм и подают с помощью пневмотранспортера в устройство для отмывки вторичного сырья из измельченных отходов полимерных материалов.

Полученную измельченную смесь загружают в флотационную камеру 1, состоящую из рабочей секции 2 и накопительной секции 3. Секции 2 и 3 сообщаются между собой через разделительную перегородку 4. В данном примере сообщение секций между собой осуществлено благодаря выполнению разделительной перегородки 4 высотой, не доходящей до верха камеры 1. В качестве других вариантов секции 2 и 3 могут быть размещены отдельно одна от другой и соединены для сообщения посредством, например, трубопроводов.

В донной части рабочей секции 2 установлен перегружатель 5 в виде крыльчатки с электродвигателем 6.

Флотационную камеру 1 непрерывно заполняют промывочной жидкостью до заданного уровня. В качестве промывочной жидкости в данном примере применяют обычную водопроводную воду комнатной температуры. Поддержание заданного уровня промывочной жидкости в флотационной камере 1 осуществляют с помощью расширительного бака, сообщенного трубопроводом 8 с флотационной камерой 1. Заданный уровень поддерживают постоянным путем создания постоянного напора промывочной жидкости на входе 9 в флотационную камеру 1 независимо от давления жидкости на выходе 10.

Благодаря поддержанию в процессе отмывки постоянного уровня промывочной жидкости в флотационной камере 1 в последней возникает ламинарный поток жидкости. Этот поток обеспечивает проведение первого этапа отмывки, на котором осуществляют замачивание сырья, перемешивание, первичную промывку и разделение в рабочей секции 2 измельченных материалов по плотности. В результате эффекта флотации в ламинарном потоке промывочной жидкости более плотный измельченный материал из полистирола вместе с посторонними загрязнениями оседает в рабочей секции 2 флотационной камеры 1. Более легкий материал из полиэтилена, имеющий плотность ниже плотности воды, всплывает и перекачивается в накопительную секцию 3 флотационной камеры 1, откуда он впоследствии может транспортироваться либо для складирования, либо для переработки на последующих стадиях процесса получения продукта из гранулированного полиэтилена.

В результате автоматического разделения (отсортировки) вторичного сырья осевший в донной части рабочей секции 2 измельченный материал является пригодным для получения конечного продукта заданного химического состава.

Отобранный для получения конечного продукта измельченный материал (в данном случае - полистирол) вместе с промывочной жидкостью (т.е. в виде пульпы) транспортируют с помощью левого по чертежу перегружателя 5 для дальнейшей обработки. Материал подают по трубопроводу 11 в заполненную промывочной жидкостью (на чертеже не показано) камеру грубой очистки 12 для осуществления второго этапа отмывки.

Грубую очистку отобранного материала выполняют в камере грубой очистки 12, соединенной с флотационной камерой 1 посредством трубопровода 11. Внутри камеры грубой очистки 12 установлен шнековый питатель 13 с возможностью вращения от электродвигателя 14. В донной части камеры грубой очистки 12 устроен люк 15 для аварийного сброса вместе со шламом посторонних предметов и возможных "пробок", которые при работе шнекового питателя могли бы привести к аварийной ситуации.

За камерой грубой очистки 12 по ходу движения перерабатываемого сырья размещена камера тонкой очистки 16. На входе в камеру тонкой очистки 16 установлена приемная труба 17, за которой по ходу движения сырья из отобранного материала установлен активатор движения сырья 18 с электродвигателем 19. Шнековый питатель 13, приемная труба 17 и активатор движения сырья 18 установлены соосно друг другу.

Устройство снабжено средством для отжатия вторичного сырья, выполненным из двух перфорированных барабанов 20 и 21. Первый барбан 20 неподвижно закреплен внутри камеры грубой очистки 12 с охватом шнекового питателя 13, а второй барабан 21 неподвижно закреплен в камере тонкой очистка 16 с охватом выходного конца приемной трубы 17.

Выходной конец трубопровода 11 подведен внутрь первого барабана 20. В конце донной части первого барабана 20 выполнено окно 22 для удаления через люк 15 посторонних предметов и "пробок" от входа в приемную трубу 17.

При работе шнекового питателя 13 сырье уплотняется с первичным отжатием из него загрязненной воды, уходящей через перфорированные стенки первого барабана 20 и далее на слив через отверстие в люке 15. При этом осуществляют грубую очистку отобранного материала путем вторичной промывки его (первая происходила в флотационной камере 1) и первичного отжатия внутри первого барабана 20.

В результате совместной работы шнекового питателя 13 и активатора движения сырья 18, установленных соосно друг другу соответственно на входе и выходе приемной трубы 17, внутри второго перфорированного барабана 21 возникает вихревой эффект, заключающийся в закручивании сырья с подсасыванием его вдоль оси приемной трубы 17 (дополнительная тяга к потоку сырья от шнекового питателя 13) и появлении центробежных сил в перерабатываемом материале. Под воздействием указанных центробежных сил происходит вторичное отжатие материала, сопровождаемое сливом загрязненной воды через отверстие 23 и, следовательно, более тонкой очисткой перерабатываемого сырья. Еще более тщательной очистке сырья способствует сухое трение дважды отжатого сырья об элементы активатора движения сырья 18 при взаимодействии.

Таким образом, на втором этапе отмывки перерабатываемого сырья осуществляют грубую очистку его путем вторичной промывки водой и первичного отжатия в камере грубой очистки 12. На третьем этапе отмывки осуществляют тонкую очистку отобранного материала путем вторичного отжатия с помощью второго перфорированного барабана 21.

Все три этапа отмывки осуществляют при непрерывной подаче измельченного сырья в рабочую секцию 2 флотаццонной камеры 1.

После проведения процесса отмывки измельченного вторичного сырья его непрерывно транспортируют во влажном состоянии с помощью, например, пневмотранспортера 24 в сушильный агрегат (на чертеже не показан), в котором сырье подвергают сушке к доочистке от загазованности при температуре ниже, температуры плавления отобранного полимерного материала.

Высушенный материал без перерыва подвергают заключительному процессу переработки методом экструзии с гранулированием материала.

Таким образом, при непрерывном движении сырья процесс его переработки осуществляют непрерывно и одновременно на всех стадиях.

Время проведения всего процесса переработки зависит от степени загрязненности исходного сырья, требуемого химического состава конечного продукта и от производственных мощностей перерабатывающего предприятия.

Степень очистки перерабатываемого сырья из полимерных материалов достигает 99,5%.

Предлагаемая группа изобретений обеспечивает получение нового технического результата, заключающегося в эффективной переработке вторичного сырья из любых полимеров и их композиций в конечный продукт с автоматической отсортировкой полимеров по их химическому составу и высокой степенью очистки от посторонних примесей без перенастройки оборудования в случае изменения типа перерабатываемого полимера.

Таким образом, процесс переработки вторичного сырья из полимерных материалов, выполняемый в соответствии с предлагаемой группой изобретений, высокотехнологичен, не требует больших энергетических, трудовых и материальных затрат и экологически безвреден по сравнению с обычными методами переработки и регенерации полимеров.

1. Способ переработки вторичного сырья из полимерных материалов, включающий измельчение, отмывку с помощью промывочной жидкости, сушку, экструдирование и гранулирование перерабатываемого сырья, отличающийся тем, что отмывку сырья выполняют в три этапа, на первом этапе осуществляют замачивание, первичную промывку и разделение измельченных материалов по плотности с отбором материала, подлежащего последующей переработке, который транспортируют для грубой очистки на втором этапе, посредством вторичной промывки отобранного материала и первичного отжатия, и для тонкой очистки отобранного материала на третьем этапе посредством вторичного отжатия, причем разделение измельченных материалов осуществляют путем флотации, а первичное и вторичное отжатие отобранного материала осуществляют посредством перфорированных барабанов.

2. Устройство для отмывки вторичного сырья из измельченных отходов полимерных материалов, включающее камеры грубой и тонкой очистки сырья, размещенный внутри камеры тонкой очистки активатор движения сырья, установленную на входе в камеру тонкой очистки приемную трубу, установленной в камере грубой очистки соосно с приемной трубой шнековый питатель и средство для отжатия вторичного сырья, отличающееся тем, что оно снабжено флотационной камерой, расположенной по ходу транспортирования сырья перед камерой грубой очистки и выполненной в виде сообщающихся рабочей и накопительной секций, причем рабочая секция сообщена с камерой грубой очистки посредством трубопровода и в ней размещен перегружатель, расположенный на входе в трубопровод, при этом средство для отжатия сырья выполнено из двух перфорированных барабанов, один из которых, охватывающий шнековый питатель, неподвижно закреплен в камере грубой очистки, а второй охватывает выходной конец приемной трубы и активатор движения сырья.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что перегружатель выполнен в виде крыльчатки, установленной в донной части рабочей секции флотационной камеры с возможностью вращения вокруг своей оси с помощью электродвигателя.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что установленный в камере грубой очистки перфорированный барабан выполнен с окном для удаления посторонних предметов и уплотненной массы сырья у входа в приемную трубу.