Способ неполного окисления пластмасс

б. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластмассы выбирают из группы, состоящей из полиэфиров, полиуретанов полиамида, полистирола, ацетилцеллюлозьт, полипропилена и их смесей. ч7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластмассы измельчают до частиц, проходящих через сито Не 7 или более мелкое согласно Техническому требованию Американского общества по испытанию материалов Е 11 (АЗТМ Е 11 Апетпатйуе Зеуе Везтзпаттоп Мг 7).8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание проводят от 20 мин до 6 часов.9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают вьтделившийся неорганический материал, имеющий плотность 1,2.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что вьщелившийся неорганический материал отделяют от остальной части суспензии отстаиванием, фильтрованием или центрифугированием.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают вьшелившийся неорганический материал, выбранный из диоксида кремния, оксида алюминия, карбоната кальция, оксидов и/или сульфидов железа, магния, кальция, натрия и их смесей.12. Способпо п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть выделявшегося неорганического материала возвращают в автоклав для дополнительного нагревания в жидком углеводородном растворителе. т13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что остальную часть суспензии вводят в реакцию неполного окисления в присутствии газа, содержащего свободньтй кислород, при температуре 982-1926 С и давлении 1-300 атм. атомарном соотношении свободный кислород/углерод 0,81,5/ 1,0 и массовом соотношении вода/Углерод 0,2-3,0/ 1,0 в проточный вертикальный газогенератор с огнеупорной футеровкой для получения горячего отходящего газа, содержащего водород, оксид углерода, диоксид углерода, водяной пар, сероводород, серооксид углерода и, возможно, азот.Изобретение относится к экологически безопасным методам утилизации лома пластмасс. В частности, оно сводится к процессу преобразования этого лома в пригодную для перекачки суспензию твердой углеродсодерхсащей пластмассы в жтшком углеводородном растворителе и ее последующей подачи в газогенератор для неполного окисления и получения синтез-газа,восстановительного газа и топливного газа. Лом пластмасс представляет собой твердые органические пластмассы в виде листов, произвольного экструдата или отливок, армированных пластмасс, пластин и пенопласта. В США ежегодно продают около 28 штн. тонн пластмасс. Например, постоянно возрастает количество деталей из пластмасс, используемых в производстве автомобилей. Значительная часть этих пластмасс, в конце концов, накапливается на свалках. Хотя пластмассы составляют лишь мадую часть отходов, сбрасываемых на свалку, а именно около 7 по массе и 20 по объему,их захоронение становится все более проблематичным. Стоимость вывоза таких материалов на свалку составляла в 1993 г. от 12 до 100 долларов за тонну без учета транспортных расходов, и эти затраты возрастают.Свалки далеко не всеми рассматриваются как приемлемое или тем более допустимое решение проблемы удаления отходов пластмасс. Из-за совокупного влияния таких факторов, как непопулярность существуюцшх мест хранения отходов и потребность в земле для нормального расселения, создание новых свалок практически запрещено во многих частях света. Продолжительность функционирования имеющихся мест хранения отходов также приближается к предельной. Кроме того, токсичные выделения из захороненных пластмасс проникают в почву и загрязняют грунтовьте воды, являющиеся обычно источником питьевой воды. Далее, их открытое или с использованием мусоросжигательных печей схшгание как альтернативный метод устранения отходов нежелательно, поскольку выделяющиеся сажа и токсичные газы сильно загрязняют воздух.Повторное использование экономически выгодно лишь в отношении 1 от общей массы отходов пластмасс. Из сказанного очевидно следует, что устранение таких отходов представляется одной из важнейших государственных проблем охраны окружающей среды.Более приемлемы такие природоохранные процессы, как описанный в ближайшем аналоге 1, которые предусматривают частичное охсижение различных пластмасс путем гранулирования и приготовления суспензии для уменьшения их объема и неполное окисление для относи 2тельного снижения расходов на обезвреживание с получением полезного синтез-газа, восстановительного или топливного газа. Далее, сравнительно высокая теплотворная способность пластмасс, в частности, несколько более 6978 кДж/кг, достаточна для поддержания внутренних тепловых потоков или получения побочных продуктов в виде горячейводы или теплоносителей.Задачей настоящего изобретения является создание экологически приемлемого способа, позволяющего обезвреживать отходы пластмасс без загрязнения окружающей среды и одновременно получать в качестве побочного продукта незагрязняющие синтез-газ, восстановительный или топливный газ и безопасный шлакПоставленная задача в способе неполного окисления пластмасс, включающем гранулирование твердых пластмасс, приготовление суспензии путем частичного ожижения гранулированного пластмасс при нагревании в присутствии пригодного для перекачки жидкого углеводородного растворителя, взятого в количестве примерно от 1 до 5 массовых частей (далее -мч.) на 1 м.ч. пластмасс, с последующим проведением реакции неполного окисления суспензии газом, содержащим свободный кислород, в присутствии ограничителя температуры с получением синтез-газа, восстановительного или топливного таза и нетоксичного остатка, решается за счет того, что частичное сжижение пластмасс осуществляют в автоклаве при температуре примерно от 202 до 255 С и избыточном давлении примерно огт 22 до 110 кПа до получения пригодной для перекачки суспензии, которая после охлаждения до комнатной температуры содержитющкий углеводородный растворитель 45-55 растворенные пластмассы 20-30 нерастворенные пластмассы л 5-15 вьщелившийся неорганический материал 1-15 невьшелившийся неорганический материал 5-15, отделяют вьщелившийся неорганический материал, а остальную часть суспензии используют для проведения частичного охсижения.Гранулированные тшастмассы можно предварительно смешивать с жидким углеводородным растворителем для получения пригодной для перекачки суспензии, которую подают в автоклав для проведения частичного ожижения.пригодный для перекачки жидкий углеводородный растворитель выбирают из группы, состоящей из кубовых остатков и продуктов перегонки нефти, сырой нефти, асфальта, газойля,нефтяных масел, масел из битуминозного песка, сланцевого масла, каменноугольного масла,ароматических углеводородов, каменноугольной смолы, рециклового газойля после каталитического крекинга, фурфурольного экстракта из газойля коксования или их смесей так, чтобы растворитель соответствовал Техническому требованию Американского общества по испытанию материалов 132226, типы 101 и 102 (АЗТМ Зресййсапопз 132226, Турев 101 апо 102).В качестве жгщкого углеводородного растворителя могут использовать углеводородное масло, имеющее температуру начала кипения при атмосферном давлении более 257 С,кислотное число 0,7-1,0 мг КОН/г и анилиновую точку 37-43 С.Пластмассы для переработки выбирают из группы, состоящей из полиэфиров, полиуретанов полиамида, полистирола, ацетилпеллюлозы, полипропилена их смесей и измельчают до частиц, проходящих через сито Не 7 или более мелкое согласно Техническому требованию Американско щества по испытанию материалов Е 11 (АБТМ Е 11 Апегпапуе Зеуе Везтвпайоп М 7). Нагревание может проводиться от 20 мин до 6 час.Вьщелившийся неорганический материал в виде диоксида кремния, оксида алюминия, карбоната кальция, оксидов и/или сульфидов железа, магния, кальция, натрия и их смесей,имеющий тщетность 1,2, отделяют от остальной части суспензии отстаиванием, фильтрованием или центрифугированием.По меньшей мере, часть выделившегося неорганического материала возвращают в автоклав для дополнительного нагревания в жидком углеводородном растворителе.Остальную часть суспензии вводят в реакцию неполногоокисления в присутствии таза. содержащего свободный кислород, при температуре 982-1926 С и давлении 1-300 атм., атомарном соотношении свободный кислород/углерод 0,8-1,5/ 1,0 и массовом соотношении твода/утлерод 02-3,0/ 1,0 в проточный вертикальный газогенератор с огнеупорной футеровкой для получения горячего отходящего газа, содержащего водород, оксид углерода, диоксид углерода,водяной пар. сероводород, серооксид углерода и, возможно, азот. Заявленный способ осуществляют следующим образом. Отходы пластмасс. обрабатываемые, как далее описано, и преврашаемые в пригодную для перекачки топливную суспензию, которую затем подают в газогене 3ратор для неполного окисления, содержат, по меньшеймере, одну твердую углеродсодержа щую термопластичную или термореактивную пластмассу и связанное с ней неорганическоевещество, а именно наполнитель или упрочняющий материал. Очень часто в отходах пластмасс можно также найти серу.Источниками лома пластмасс могут быть использованное оборудование, предметы домашнего обихода, упаковочные материалы, материалы промыцшенното назначения и выброшенные автомобили. Пластмассы в смесях могут быть выпущены в разное время и иметь разнообразный состав.Утилизация негорючих неорганических веществ, включаемых в состав пластмасс в качестве наполнителей, катализаторов, пигментов и арматуры, путем извлечения обычно практически невыгодна из-за различий в их концентрации. Более того, полное сжигание может привести к выделению токсичных или зловонных веществ, включая летучие металлы и галогеноводороды.Неорганические вещества, содержащиеся в отходах твердых материалов на основе углеродсодержащих пластмасс, представляют собой такие наполнители, как титановые белила, тальк,глины, алюминаты, сульфат бария и карбонаты. Катализаторы и ускорители реакций для термореактивных пластмасс включают оловосодержащие смеси для полиуретанов и кобальт- и марганецсодержащие смеси для полиэфиров. Красители и пигменты обычно представляют собой соединения кадмия, хрома, кобальта и меди. Могут присутствовать также неферромагнитные мегшшы типа алюминия имеди, в образках проводов с пластмассовой изоляцией металлические пленочные покрытия тканое и нетканое стекловолокно, графит- и боросодержатцие армирующие добавки сталь, латунь и никелевые добавки и соединения свинца из автомобильных аккумуляторов. Возможно присутствие и других тяжелых металлов типа кадмия,мышьяка, бария, хрома, селена и ртути.Концентрация неорганических компонентов-в твердых материалах на основе углеродсодержащих пластмасс может варьировать в широком диапазоне от следовых количеств до 60(обычно от 1 до 20 ) от массы упомянутых материалов. Отходы могут быть в виде листов,произвольных экструдированных идш литых изделий, армированных и вспененных пластмасс.Дисперсионная среда содержит от 30 до 90 по массе пригодного для перекачки ишдкого углеводородного растворителя. Термин жидкий углеводородный растворитель здесь и далее обозначает пригодный жгщкий растворитель в виде углеводородного топлива, которое выбрано из труппы, содержащей кубовые остатки и продукты перегонки нефти, сырую нефть. асфальт,газойль, нефтяные масла, масла из битуминозното песка, сланцевое масло, каменноугольное масло, ароматические углеводороды, каменноугольную смолу рецикловый газойль после каталитического крекинга, фурфурольный экстракт из газойля коксования или смесей перечисленных продуктов. Жидким растворителем также может служить отработанное углеводородное моторное масло. Пригодны углеводородные масла, которые имеют следующие свойства температура начала кипения при атмосферном давлении более 257 С, кислотное число 0,701,0 мг КОН/г и анилиновая точка 37-43 С. Другие пригодные масла должны удовлетворять требованиям АЗТМ 132226, типы 101 и 102.В табл. 1 приведены данные об объемах продаж твердых углеродсодержапшх полимерных материалов в США в 1991.Акрилбутадиенстирол (АВЗ) Акрилаты Алкидные смолы целлюлозные материалы Эпоксидные смолы Нейлон Фенопласты Полиацетали Поликарбонаты Полиэфирные термопласты Полиэфиры ненасыщенные Полиэтилен высокой плотности Полиэтилен низкой плотности Сплавы на основе полифениленадругие виниловые полимеры 54 Сополимеры акрилонитрила и стирола Термопластичные эластомеры Меламино- и мочевинопласты ПрочиеТвердая пластмасса, содержащая углеродсодержаший полимер и неорганические вещества(наполнитель или арматуру) имеет высшую теплотворную способность (ВТС) 6978-44194 кДж/кг.Пластмассу гранулируют обычными способами так, чтобы размер гранул не превышал 6,4 мм,в частности 3,2 мм. Гранулирование предпочтительно как метод уменьшения размеров сырая и может быть осуществлено с использованием произвольных обычных грануляторов или дробилок пластмасс, которые, например, способны легко резать или дробить куски твердой пластмассы в частицы, проходящие сквозь сито АТМ Е 11 Акетаиуе 51 еуе Везйвпабоп 1/4 или мельче. Гранулят с максимальным размером частиц 6,4 мм может бьтть дополнительно измельчен до величины не более 3,2 мм, что соответствует АТМ Е 11 Апегпаиуе 1 еуе Везйвпаиоп М 7. Например, могут быть использованы грануляторы и дробилки фирмы Епсе 1 етег 1 пс. 251 Шеиоп 51., Натоеп, СТ 06517. Зольность полученных при их использовании остатков лома пластмасс. обычно применяемых в автомобилестроении, составляет 58,2 96 по массе.К гранулированному твердому материалу на основе углеродсодержаших пластмасс добавляют жидкость, содержащую жидкий углеводородный растворитель и получают пригодную для перекачки суспензию, которая содержит от 15 до 50 по массе твердого вещества и имеет ВТС не менее 11367 кДж/кг.Полученную суспензию закачивают насосом в автоклав и нагревают в непосредственном контакте с указанным жидким углеводородным растворителем, взятым в количестве примерно 1-5 м.ч. на 1 м.ч. пластмассы. Температуру в автоклаве поддерживают в пределах 202-255 С при избыточном давлении 22-110 кПА Эти условия предотвращают образование конденсата вследствие крекинга и закоксовьтвание остатка. Олсижение части пластмассы в контакте с горячим жидким углеводородньпи растворителем происходит приблизительно в течение от 20 мин до 6 ч, например, в течение 30 мин. Частичное ожижение гранулированной пластмассы продолжают до получения пригодной для перекачки суспензии, которая после охлаждения-до комнатной температуры н сброса давления до атмосферного содержит (в по массе)а) растворенная пластмасса 20-30 б) нерасгворенная пластмасса а 5-15 в) жидкий углеводородный растворитель 45-55 г) Выделившийся неорганический материал 1-15 д) невыделившийся неорганический материал 5-15.Растворенная пластмасса представляет ту часть гранулированной пластмассы, которая подвертлась сжижению при контакте с жидкими углеводородными растворителями. Нерастворен ная пластмасса представляет ту часть гранулированной пластмассы, которая осталась неожиженной после указанной обработки растворителем. Выделившийся неорганический материал представляет ту часть неорганического материала, которая может быть легко отделена от суспензии отстаиванием, просеиванием, фильтрованием или центрифугированием. Плотность выдслснного неорганического материала превышает 1,2. Типичные выделенные неорганические вещества принадлежат к группе, содержащей кремний, алюминий, карбонат кальция и смеси перечисленных материалов. В эту группу также входят оксиды и/или сульфиды На, Са, Мг,Ре и их смеси. В одном из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, часть выделившегося неорганического материала вновь подают в автоклав для дополнительного нагревания в указанном жидком углеводородном растворителе. Невьщелившийся неорганический материал представляет ту часть неорганического материала, полученного при сжижении гранулированного полимерного материала растворителем. которая осталась связанной в суспензии и